JPS61132902A - 紫外線及び赤外線透過阻止用透明材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は紫外線及び赤外線の透過を阻止する透明膜に関
する。

（従来の技術） 一般に、家屋やビル等の建築物あるいは自動車等の窓に
はガラスその他の透明材料が使用されているが、この種
の透明材料は、近紫外域から約４μ−の近赤外域までの
電磁波を透過させ、赤外線を殆ど吸収する性質を持って
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この種の透明材料は紫外線を透過させる
ため物体に退色を生じさせ、シタ−ウィンドウ内の商品
や車内のシートカバー等の価値を急速に低下させる一方
、赤外線の透過や吸収に上り発熱や温度上昇を引き起こ
し、炎天下の車内の温度上昇やピル等の夏季の冷房効果
の低下など建築物設計上の重大な問題となっている。従
って、これらの問題を解決するには、太陽光の紫外域お
よび赤外域の光線を阻止し、可視光域の光線のみを透過
する特性を持つものが理想であるが、これを現在汎用さ
れている窓用ガラスやプラスチック等の透明材料で実現
することは不可能である。

他方、前記要件をある程度満足させる透明材料としては
、酸化インジウム−酸化スズ系透明導電膜（ＩＴｏ膜）
が知られているが、このＩＴＯ膜は材料の本質的な欠陥
として、波長約３００ｎｍ以上を透過させるため、十分
な紫外線阻止特性が得難く、しかも次のような欠点があ
るため、航空機の窓用等、特殊な用途を除き、広く実用
に供し難いという問題がある。即ち、 （１）原材料が高価である。特に、希少金属のインジウ
ムが組成の大部分を占めるため、原材料が高価な上に資
源的にも問題がある。

（２）赤外線に対して良好な反射特性を得るためには、
製造上３００〜６００℃程度の高温処理が必要である。

（３）表面の平滑な膜が得難く、膜表面も化学的に不安
定なため、ＩＴＯ膜上に他の膜を形成する際、光学的特
性が悪影響を受ける場合がある。

従って、本発明は、安価に、かつ容易に製造でき、紫外
線及び赤外線の透過を十分に阻止する透明膜を得ること
を目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明は、酸化亜鉛からなる結晶質薄膜と、アルミニウ
ムを含有する酸化亜鉛からなる結晶質薄膜とを組み合わ
せることによって前記問題を解決したものである。

本発明に係る紫外線及び赤外線阻止用透明膜は、スパッ
タ法、真空蒸着法、化学気相成長法、陽極酸化法など公
知の任意の薄膜形成方法により、透明基体上に酸化亜鉛
薄膜とアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜を積層させること
により形成することができる。

透明基体としては、市販のガラスあるいはプラスチック
製透明材料等を使用すれば良い。また、比較的肉厚のあ
る透明基体上に酸化亜鉛薄膜を直接形成した後にアルミ
ニウム含有酸化亜鉛薄膜を積層しても良く、あるいはそ
の逆にアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜形成後に酸化亜鉛
薄膜を形成しても良い、更には薄肉のプラスチック製透
明膜の上に前記２層を形成し、これを他の透明材料の表
面に張り付けるようにしても良い。

酸化亜鉛薄膜中に含有させるアルミニウムの含有量は、
亜鉛原子に対し１−２０原子％、好ましくは、２−４原
子％とするのが好ましい。これはアルミニウム含有量が
１原子％未満では、その添加効果が得られず、２０原千
％を越えると、結晶性が悪化するからである。なお、ア
ルミニウムの含有量は、アルミニウム含有膜の全構成元
素に対し、０．４〜１０原子％となる。

また、酸化亜鉛薄膜中にアルミニウムを含有させる方法
としては、前記薄膜形成過程で原材料にアルミニウム金
属、酸化物、有機金属およびへロデン化物等の形態で導
入するのが好適であるが、酸化亜鉛薄膜形成後にアルミ
ニウムを熱拡散させることも可能である。

（作用） 酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、室温で約３　、３　ｅＶのエネ
ルギーギャップを持つ直接遷移形半導体で、真性格子欠
陥によるドナー準位により縮退したｎ型半導体が得られ
、比較的容易に結晶質薄膜が形成され、非常に急峻な紫
外線吸収特性を示す。他方、酸化亜鉛は、その電子密度
が１０２０ｃｍ−コのオーダーより大きくなり難いため
、十分な赤外線吸収特性を示さないが、これにアルミニ
ウムを導入すると、アルミニウムがドナーとして働き１
０”ｃ−一３オーダーの電子密度が実現でき、良好な赤
外線反射特性を示す、なお、原料が直接遷移形であって
も結晶性の乱れが大きい場合や非晶質の場合には急峻な
吸収端を得ることができない。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 厚さ２糟−の窓ガラスを透明基体として用い、酸化亜鉛
をターデッドととして室温に保持した透明基体上に約２
００ｎｍ厚の酸化亜鉛薄膜を高周波マグネトロンスパッ
タリング装置により形成した後、その上にアルミニウム
をＺｎ原子に対して、約３原子％含有するターデッドを
用いてスパッタリングして約５０Ｏｒ＋Ｌ１１厚のアル
ミニウム含有酸化亜鉛薄膜を積層して透明膜を得た。得
られた透明膜の光学的特性を第１図及び第２図に示す。

第２図において、実線は透過スペクトルを示し、破線は
赤外域での反射スペクトルを示す。

第１図及び第２図に示す結果から明らかなように、本発
明に係る透明膜は、波長が約３９Ｏｒ＋ｍ以下の紫外線
を完全に吸収または反射し、約９００ｎｍ以上の赤外線
を殆ど反射するため、急峻な紫外線及び赤外線阻止特性
を示す。

この透明膜を形成した窓ガラスを窓にはめ、晴天の太陽
光の照射による温度上昇を測定したところ、従来の窓ガ
ラス単体に比べ、温度上昇が著しく少なく、顕著な赤外
線透過防止効果が認められた。また、本発明に係る透明
膜を形成した窓ガラスを透過した太陽光をカラー印刷物
及びカラー衣類に１ケ月にわたって照射したところ、窓
ガラス単体を透過した太陽光を照射した場合に比べ、色
素の退色が著しく少なく、顕著な紫外線透過防止効果が
認められた。

実施例２ 透明基体材料として、市販の透明膜（サランラップ、旭
化Ｉ＆（株）塑合ｒ＆樹脂シートの商品名、厚さ約２０
μ■）を用い、実施例１と同様にして厚さ１００ｎ＋１
の酸化亜鉛薄膜と、アルミニウムを約１゜５原子％含有
する厚さ約６００ｎ−のアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜
を基体上に重ねて形成した。得られた紫外線及び赤外線
阻止用透明膜の透過スペクトル及び吸収スペクトルは、
実施例１のものとほぼ同様であった。

実施例３ 透明基体材料として、市販のプラスチックシート（マス
ター（株）製、厚さ約１２５μｍ）を用い、実施例１と
同様にして基体上に厚！１００ｔｖ＋の酸化亜鉛薄膜を
形成した後、その上にアルミニウムを約１．５原子％含
有する厚さ約６００ｎｍのアルミニウム含有酸化亜鉛薄
膜を積層して紫外線および赤外線阻止用透明膜を得た。

得られた紫外線及び赤外線阻止用透明膜は、実施例１の
ものと同様な透過スペストル及び吸収スペクトル特性を
示した。（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に係る紫外線及
び赤外線阻止用薄膜は、酸化亜鉛薄膜を主原料として採
用しているため、極めて急峻な紫外線阻止特性を実現で
きる。また、原材料の亜鉛及びアルミニウムはインジウ
ムに比べて極めて安価であり、資源的にも豊富で、公害
を招くことも極めて少なく、しかも透明膜を構成する酸
化亜鉛薄膜とアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜とは、基本
的には同一の結晶質酸化亜鉛で形成されているため、膜
中のストレスが少なく良質の結晶性薄膜が形成され、機
械的にも非常に安定で、製造コストが安価となる。更に
、酸化亜鉛薄膜及びアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜共に
室温から１５０°Ｃ程度の低い温度で作成したものでも
、良好な紫外線吸収及び赤外線反射特性が得られるので
、製造が容易である。また、酸化亜鉛薄膜及びアルミニ
ウム含有酸化亜鉛薄膜の表面は、極めて平滑で、かつ薄
膜のガラス等の基体に対する付着力が強く、化学的に、
また熱的にも機械的にも安定であるので、保護膜等の多
層コーティングを必要とする用途にも最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る紫外線及び赤外線阻止用透明膜に
よる透過阻止率と波長との関係を示すグラフ、第２図は
本発明に係る紫外線及び赤外線阻止用透明膜の光学特性
を示すグラフである。 特　許　出　願　人　大阪特殊合金株式会社代　理　人
　弁理士　青　山　　葆ほか２名第１図 ４００　５ｍ　　１２００１φ０　２０００２４００２
８００壇　表　（ｎｍ） １１１２ｍ 儂表　（ｐｍｌ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化亜鉛薄膜とアルミニウム含有酸化亜鉛薄膜と
   からなる紫外線及び赤外線阻止用透明膜。
2. （２）前記アルミニウム含有酸化亜鉛膜がアルミニウム
   を０．４〜１０原子％含有している特許請求の範囲第１
   項記載の透明膜。
3. （３）前記酸化亜鉛薄膜及びアルミニウム含有酸化亜鉛
   薄膜が透明基体上に形成されている特許請求の範囲第１
   項記載の透明膜。