(57)【要約】  活性層４を含む調光ミラー素子であって、該活性層４が、水素の添加／除去によってその光学的特性を変化し、Ｍｇ遷移金属層又はＹ若しくは希土類をベースとする層を含み、その片側に保護層３が提供され、該保護層３が水素及び酸素に透過性且つ水に不透過性の層を含む調光ミラー素子において、前記層が液体の水に不透過性かつ水蒸気に透過性でありかつ疎水性表面特性を有することを特徴とする、調光ミラー素子。活性層４と保護層３の間にｐｄ触媒層５を形成してもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を添加／除去することでその光学的特性が変化する活性層と、水素を添加／除去することでその特性が変化するＭｇ遷移金属層又はＹ若しくは希土類をベースとする層とを備えた調光ミラー素子であって、前記活性層が基材上に設けられ、活性層の他方の側には追加層が設けられ、該追加層が水素及び酸素に透過性かつ水に不透過性の層を含む調光ミラー素子において、前記層が液体の水に不透過性かつ水蒸気に透過性であり、かつ疎水性表面特性を有することを特徴とする、素子。
【請求項２】
活性層がＭｇ−Ｔｉ層を含む、請求項１に記載の素子。
【請求項３】
水素センサーを含む、請求項１又は２に記載の素子。
【請求項４】
追加層が実質的に光透過性である、請求項１〜３のいずれかに記載の素子。
【請求項５】
遷移金属がＮｉを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の素子。
【請求項６】
活性層がＰｄ触媒層を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の素子。
【請求項７】
触媒層と金属水素化物との間に、それを介して水素が拡散することができる第３の層が提供される、請求項６に記載の素子。
【請求項８】
保護層の厚さが１０ｎｍ〜１μｍである、請求項１〜７のいずれかに記載の素子。
【請求項９】
保護層がポリマー材料を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の素子。
【請求項１０】
ポリマー材料がテフロン（登録商標）材料を含む、請求項９に記載の素子。
【請求項１１】
追加層が捕捉剤を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の素子。
【請求項１２】
捕捉剤が硫黄捕捉剤である、請求項１１に記載の素子。
【請求項１３】
捕捉剤がＡｇを含む、請求項１１又は１２に記載の素子。
【請求項１４】
水素の添加／除去によってその特性が変化するＭｇ遷移金属層又はＹ若しくは希土類をベースとする層のいずれかの層を含む活性層を有する薄膜素子の製造方法であって、
基材を提供するステップと、
前記基材上に前記活性層を蒸着するステップと、
最も外側の触媒Ｐｄ層上に保護的な追加層を形成するステップと
を含み、前記追加層がスパッタリングによって形成される、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前提部に基づく薄膜素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような薄膜素子は特許文献１から公知である。本特許明細書は、活性層がＭｇ−Ｎｉを含む調光ミラー（switchable mirror）を開示している。Ｍｇ−Ｎｉ金属層は基材上に設けられ、金属層の他方の側にはＰｄなどの触媒層又は保護層が設けられている。必要に応じて、この２層を、水素が拡散することができる第３の層を介して分離してもよい。活性層の光学的特性は水素含量に依存し、例えば水素を添加／除去することで透過性〜光を吸収する黒色〜反射性まで変えることができる。これらの特性変化は、スマートウィンドウや水素センサーなど、透過性から反射性へと反復して変化することが望ましい多くの応用に有望である。
【特許文献１】欧州特許第１３４５０７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、再現性に問題があることが確認されており、サイクル中に、望ましい状態の質が低下するか、スイッチング・プロセスが遅くなるかのいずれかが起こる。
【０００４】
本発明は、この欠点を取り除き、望ましい特性を低下させることなく、より多くのサイクルを達成することができる薄膜素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、これは請求項１の特徴により実現される。
【０００６】
本発明によれば、保護層が片側に設けられ、これにより、活性層中への水素の自由な移動や、活性層からの水素の自由な移動が可能となり、一方、水などの液体の移動がブロックされる。さらに、この追加層（further layer）の表面は、液体水滴の形成及び付着を予防する。
【０００７】
本発明により得られる改善された特性は、ほとんど酸素であるか又は酸素を含むガスを水素の除去に使用することに基づくと考えられる。酸素は水素と結合し、生成した水は、液体状であれば、活性層の機能を阻害し得る。この水は、活性層表面に例えば水酸化物を形成し、腐食を生じさせることがある。液体の水に対して不透過性の層を通って水蒸気の移動が可能であるべきである。好ましくは、本発明に基づく追加的層（additional layer）の開口径は、標準的条件下で水蒸気が２・１０−６ｌ Ｈ２Ｏ蒸気／ｃｍ２・秒の速度で移動することができるようになっている。
【０００８】
特許請求されている本発明は、本理論の正確性に依存しないことを強調する。
【０００９】
驚くべきことに、このような追加層を保護層として使用することで、薄膜の最も過酷な環境下において、その特性を低下させることなく、多くのサイクルが達成されることが分かった。また、追加層がその下の活性層に保護を提供するため、薄膜の取扱性が向上する。また、本発明に基づく層又はコーティングで被膜されている触媒の有効性は影響されない。
【００１０】
保護層中に捕捉剤を含めることで、本発明の有効性をさらに向上させることができる。例えば、Ｈ２Ｓ中の硫黄は保護層の下の触媒を劣化させるが、保護層中の硫黄球体（sulphur spheres）はこの硫黄を捕捉する。
【００１１】
さらに、厚さ１０〜１００ｎｍの追加的保護層による、遷移金属層への水素の進入率及び遷移金属層からの水素の除去に対する悪影響はほとんどみられなかった。追加層の材料によっては、薄膜素子は低温及び高温のどちらでも使用することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、素子は光学的調光ミラーとして使用される。素子の透過性、反射性及び吸収性は水素を添加又は除去することで変化する。透過性が変化する場合、追加層は、光学的スイッチング効果を得るために光を透過させる。特に、本願はＧｄＭｇ−水素化物を活性層とするガスクロミック・スマートウィンドウに使用することができる。
【００１３】
或いは、光の吸収を調節し、かつ操作温度を要求される範囲に保つために、ソーラーコレクターと併用することも可能である。このような実施例は、基材上に形成されるマグネシウム−ＴｉなどのＭｇ遷移金属合金を含み、その上にＰｄを含む触媒層が形成されていることが好ましい。この触媒は純Ｐｄ又はその混合物を含んでもよい。例えばＡｇを、例えば２０〜３０ａ％の量で添加してもよい。
【００１４】
水素濃度に依存して、活性層は反射性から吸収性へとスイッチする。上述の保護層はＰｄ材料上に形成される。保護層すなわち追加層は、プラスチック材料を含むことが好ましく、厚さが１０ｎｍ〜１μｍ、より詳細には約５０ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
保護コーティングを使用することで、塩基性溶液中における膜の剥離に対する安定性が中性溶液及び酸性溶液にまで及ぶことが観察された。
【００１６】
本発明に基づく疎水性の追加層は、当該技術分野で公知の任意の方法を用いて薄膜上に形成することができる。好ましくは、スパッタリングが使用される。より詳細には、保護層又は追加層にテフロン（登録商標）が使用される場合にスパッタリングが使用される。その他の蒸着方法として、スピンコーティング等がある。上に指摘したテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエテン）が、保護層又は追加層としての使用に好ましい材料である。
【００１７】
追加層又は保護層の使用により、活性層への液体の水の進入に対する保護以外に、例えばＣＨ４又はプラスチックから生じる巨大分子などの不純物分子の進入が予防される。
【００１８】
本発明の一例を図に示す。
【００１９】
本発明に基づく薄膜素子は全体として１で示され、基材２上に設けられる。この素子は、マグネシウム遷移層４を含み、マグネシウム遷移層４上には触媒Ｐｄ層５が提供されている。
【００２０】
本発明に基づく疎水性層は３で示され、これら両層の上に設けられる。
【００２１】
薄膜素子の具体的応用及び具体的設計を用いて本発明を開示してきたが、本出願の保護の範囲内でさらなる開発が可能であることが当業者にはすぐに理解されると考えられる。本発明の保護の範囲は以下の特許請求の範囲により定義される。
【図１】
2009535662.tif 000002
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月6日(2009.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を添加／除去することでその光学的特性が変化する活性層と、水素を添加／除去することでその特性が変化するＭｇ遷移金属層又はＹ若しくは希土類をベースとする層とを備えた調光ミラー素子であって、前記活性層が基材上に設けられ、活性層の他方の側には追加層が設けられ、該追加層が水素及び酸素に透過性かつ水に不透過性の層を含む調光ミラー素子において、前記層が液体の水に不透過性かつ水蒸気に透過性であり、かつ疎水性表面特性を有し、前記追加層が捕捉剤を含むことを特徴とする、素子。
【請求項２】
活性層がＭｇ−Ｔｉ層を含む、請求項１に記載の素子。
【請求項３】
水素センサーを含む、請求項１又は２に記載の素子。
【請求項４】
追加層が実質的に光透過性である、請求項１〜３のいずれかに記載の素子。
【請求項５】
遷移金属がＮｉを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の素子。
【請求項６】
活性層がＰｄ触媒層を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の素子。
【請求項７】
触媒層と金属水素化物との間に、それを介して水素が拡散することができる第３の層が提供される、請求項６に記載の素子。
【請求項８】
保護層の厚さが１０ｎｍ〜１μｍである、請求項１〜７のいずれかに記載の素子。
【請求項９】
保護層がポリマー材料を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の素子。
【請求項１０】
ポリマー材料がテフロン（登録商標）材料を含む、請求項９に記載の素子。
【請求項１１】
捕捉剤が硫黄捕捉剤である、請求項１〜１０のいずれかに記載の素子。
【請求項１２】
捕捉剤がＡｇを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の素子。
【請求項１３】
水素の添加／除去によってその特性が変化するＭｇ遷移金属層又はＹ若しくは希土類をベースとする層のいずれかの層を含む、活性層を有する薄膜素子の製造方法であって、
基材を提供するステップと、
前記基材上に前記活性層を蒸着するステップと、
最も外側の触媒Ｐｄ層上に保護的な追加層を形成するステップと
を含み、前記追加層がスパッタリングによって形成される、製造方法。
【国際調査報告】
2009535662.tif 000003
2009535662.tif 000004
2009535662.tif 000005