(57)【要約】【課題】低い相転移温度を有するサーモクロミック部材の製造方法を提供する。【解決手段】第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂを有する基板１０を、第１の主面１０ａが凸状となるように弾性変形させた状態で、第１の主面１０ａの上にバナジウム含有酸化物膜１１を成膜する。これにより、基板１０と、基板１０の上に設けられたバナジウム含有酸化物膜１１とを備えるサーモクロミック部材１を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の主面を有する基板を、前記第１の主面が凸状となるように弾性変形させた状態で、前記第１の主面の上にバナジウム含有酸化物膜を成膜することにより、前記基板と、前記基板の上に設けられたバナジウム含有酸化物膜とを備えるサーモクロミック部材を得る、サーモクロミック部材の製造方法。
【請求項２】
前記バナジウム含有酸化物膜が、Ｖ（１−ｘ）ＭｘＯ２（０≦ｘ＜０．１、Ｍは、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）で表される化合物を含む、請求項１に記載のサーモクロミック部材の製造方法。
【請求項３】
前記バナジウム含有酸化物膜をスパッタリング法により成膜する、請求項１又は２に記載のサーモクロミック部材の製造方法。
【請求項４】
前記バナジウム含有酸化物膜に対して、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によりθ−２θ測定を行ったときに検出される、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θが、２７．９°以下となるように、前記第１の主面を凸状に弾性変形させた状態で前記バナジウム含有酸化物膜を成膜する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサーモクロミック部材の製造方法。
【請求項５】
基板と、
前記基板の一主面の上に設けられており、バナジウム含有酸化物結晶を含むバナジウム含有酸化物膜と、
を備え、
前記バナジウム含有酸化物膜に対して、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によりθ−２θ測定を行ったときに検出される、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θが、２７．９°以下である、サーモクロミック部材。
【請求項６】
前記バナジウム含有酸化物膜が、Ｖ（１−ｘ）ＭｘＯ２（０≦ｘ＜０．１、Ｍは、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）で表される化合物を含む、請求項５に記載のサーモクロミック部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモクロミック部材の製造方法及びサーモクロミック部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基体の上に設けられた酸化バナジウムフィルムを有するサーモクロミックウインドガラスが知られている（例えば、特許文献１を参照）。酸化バナジウムフィルムは、温度変化により、金属相から半導体相へと、または半導体相から金属相へと相変化する。具体的には、酸化バナジウムフィルムは、低温時には半導体相であり、高温時には金属相となる。従って、低温時の酸化バナジウムフィルムは半導体相であるため、その光透過率は相対的に高い一方、高温時の酸化バナジウムフィルムは金属相であるため、その光透過率は相対的に低い。サーモクロミックウインドガラスは、この現象を利用し、室内への太陽光の入射光量をコントロールするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２５６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばサーモクロミックウインドガラスには、半導体相から金属相への相転移温度を低くしたいという要望がある。
【０００５】
本発明の主な目的は、低い相転移温度を有するサーモクロミック部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るサーモクロミック部材の製造方法では、第１及び第２の主面を有する基板を、第１の主面が凸状となるように弾性変形させた状態で、第１の主面の上にバナジウム含有酸化物膜を成膜する。これにより、基板と、基板の上に設けられたバナジウム含有酸化物膜とを備えるサーモクロミック部材を得る。
【０００７】
本発明に係るサーモクロミック部材の製造方法では、バナジウム含有酸化物膜が、Ｖ（１−ｘ）ＭｘＯ２（０≦ｘ＜０．１、Ｍは、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）で表される化合物を含んでいてもよい。
【０００８】
本発明に係るサーモクロミック部材の製造方法では、バナジウム含有酸化物膜をスパッタリング法により成膜することが好ましい。
【０００９】
本発明に係るサーモクロミック部材の製造方法では、バナジウム含有酸化物膜に対して、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によるθ−２θ測定を行ったときに検出される、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θが、２７．９°以下となるように、第１の主面を凸状に弾性変形させた状態でバナジウム含有酸化物膜を成膜することが好ましい。
【００１０】
本発明に係るサーモクロミック部材は、基板と、バナジウム含有酸化物膜とを備える。バナジウム含有酸化物膜は、基板の一主面の上に設けられている。バナジウム含有酸化物膜は、バナジウム含有酸化物結晶を含む。バナジウム含有酸化物膜に対して、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によるθ−２θ測定を行ったときに検出される、単斜晶系バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θが、２７．９°以下である。
【００１１】
本発明に係るサーモクロミック部材では、バナジウム含有酸化物膜が、Ｖ（１−ｘ）ＭｘＯ２（０≦ｘ＜０．１、Ｍは、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）で表される化合物を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低い相転移温度を有するサーモクロミック部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態におけるサーモクロミック部材の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態において製造されたサーモクロミック部材の模式的断面図である。
【図３】実施例１及び比較例１それぞれのサーモクロミック部材のバナジウム含有酸化物膜のＸ線回折測定結果を表すグラフである。
【図４】実施例１及び比較例１それぞれのサーモクロミック部材のバナジウム含有酸化物膜の比抵抗を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１５】
本実施形態では、図１及び図２を参照しながら、図２に示されるサーモクロミック部材１の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、基板１０を用意する。基板１０は、基板１０に応力を付与していない状態においては、平板状である。従って、基板１０に応力を付与していない状態においては、基板１０の第１の主面１０ａと、第２の主面１０ｂとは、略平面である。
【００１７】
基板１０は、弾性変形可能な板材により構成されている。具体的には、基板１０は、例えば、ガラス板、セラミック板、樹脂板等により構成することができる。基板１０の厚みは、例えば、０．０２ｍｍ〜１ｍｍ程度であることが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であることがより好ましい。
【００１８】
次に、基板１０を、第１の主面１０ａが凸状となり、第２の主面１０ｂが凹状となるように弾性変形させる。基板１０の弾性変形は、例えば、図示しない治具に基板１０を固定することにより行うことができる。基板１０の曲率半径は、基板１０が破損しない程度の範囲とすることが好ましい。基板１０の曲率半径は、例えば、２５ｍｍ〜１０００ｍｍとすることが好ましく、５０ｍｍ〜５００ｍｍとすることがより好ましい。
【００１９】
次に、基板１０を上述のように弾性変形させた状態で、第１の主面１０ａの上に、バナジウム含有酸化物膜１１を成膜する。バナジウム含有酸化物膜１１は、例えば、マグネトロンスパッタリング法などのスパッタリング法などの物理蒸着法、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法などの化学蒸着法等により形成することができる。
【００２０】
その後、基板１０を弾性変形させるために加えていた応力を解放する。これにより、基板１０は、自身の弾性力により、元の平板状に戻ろうとする。その結果、図２に示すように、略平板状のサーモクロミック部材１が得られる。この基板１０の弾性変形による応力の解放により、バナジウム含有酸化物膜１１に圧縮応力が加わる。
【００２１】
サーモクロミック部材１は、平板状の基板１０と、基板１０の第１の主面１０ａの上に配されたバナジウム含有酸化物膜１１とを備える。
【００２２】
なお、本実施形態では、基板１０が厚く、基板１０の弾性力により、平板状のサーモクロミック部材１が得られる例について説明した。但し、本発明において、サーモクロミック部材が平板状である必要は必ずしもない。例えば、基板が薄く、基板の弾性力がバナジウム含有酸化物膜の膜応力よりも小さい場合は、得られるサーモクロミック部材は、非平面状となる場合がある。例えば、湾曲板状のサーモクロミック部材が得られる場合もある。その場合であって、基板を平板状に固定することにより、バナジウム含有酸化物膜１１に圧縮応力を印加することができる。但し、バナジウム含有酸化物膜１１の膜応力が大きな引張応力である場合は、変形後のバナジウム含有酸化物膜１１の膜応力が依然として引張応力である場合もある。
【００２３】
本発明者らは、鋭意研究の結果、バナジウム含有酸化物膜１１に圧縮応力を加えることにより、バナジウム含有酸化物膜１１の半導体相から金属相への相転移温度を低くできることを見出した。この事実に基づき、本発明者らは、本実施形態のように、基板１０の第１の主面１０ａを凸状に変形させた状態でバナジウム含有酸化物膜１１を成膜することに想到した。そうすることにより、バナジウム含有酸化物膜１１に圧縮応力を加えることができる。その結果、バナジウム含有酸化物膜１１の圧縮応力を大きくできるか、若しくは、バナジウム含有酸化物膜１１の引張応力を小さくすることができる。従って、半導体相から金属相への相転移温度が低いサーモクロミック部材１を実現することができる。
【００２４】
バナジウム含有酸化物膜１１の圧縮応力を大きくするか、若しくは、バナジウム含有酸化物膜１１の引張応力を小さくすることによってサーモクロミック部材１の相転移温度を低くできる理由としては、定かではないが、バナジウム含有酸化物膜１１に含まれるバナジウム含有酸化物結晶の結晶格子が基板１０に第１の主面１０ａに対して垂直な方向において大きくなるためであると考えられる。
【００２５】
以下の実施例及び比較例の結果から分かるように、基板１０に第１の主面１０ａが凸状となる応力を加えた状態でバナジウム含有酸化物膜１１を成膜することにより、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によるθ−２θ測定を行ったときに検出される、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θ（以下、「ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によるθ−２θ測定を行ったときに検出される、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θ」を、単に「２θ」とすることがある。）が小さくなる。具体的には、２θが２７．９°以下となる。バナジウム含有酸化物膜１１に対してＣｕＫα線を用いたＸ線回折法によるθ−２θ測定を行ったときに検出される、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θは、２７．９°以下であることが好ましく、２７．８°以下であることがより好ましい。
【００２６】
バナジウム含有酸化物膜１１の相転移温度は、３２８Ｋ以下であることが好ましく、３２３Ｋ以下であることがより好ましく、３１８Ｋ以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
バナジウム含有酸化物膜１１は、金属相と半導体相との相転移を生じるものである限りにおいて特に限定されない。バナジウム含有酸化物膜１１は、例えば、Ｖ（１−ｘ）ＭｘＯ２（０≦ｘ＜０．１、Ｍは、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素である。）で表される化合物を含むものであってもよい。具体的には、バナジウム含有酸化物膜１１は、例えば、ＶＯ２膜、Ｖ（１−ｘ）ＷｘＯ２（０≦ｘ＜０．１）膜、Ｖ（１−ｘ）ＭｏｘＯ２（０≦ｘ＜０．１）膜、Ｖ（１−ｘ）ＮｂｘＯ２（０≦ｘ＜０．１）膜等であってもよい。
【００２８】
バナジウム含有酸化物膜１１の厚みは、例えば、要求される透過率等に応じて適宜設定することができる。バナジウム含有酸化物膜１１の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすることができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、治具等を用いて基板１０を弾性変形させる例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、基板１０が、２００μｍ以下の厚みを有する薄いガラスシートにより構成されている場合は、そのガラスシートの巻回体から引き出したガラスシートを別のロールに沿わして弾性変形させた状態でバナジウム含有酸化物膜１１の成膜を行ってもよい。その場合、例えば、ロールトゥーロール法により連続的にサーモクロミック部材１を製造することができる。
【００３０】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００３１】
（実施例１）
厚みが１００μｍであるガラスシートをフォルダに固定し、ガラスシートに、−０．１４２ＧＰａの応力を印加することにより、ガラスシートを湾曲状に弾性変形させた。そのときのガラスシートの曲率半径は、５２．５ｍｍであった。その状態でガラスシートを固定し、以下の条件でＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ガラスシートの凸状に変形した主面の上に、厚みが３３０ｎｍである酸化バナジウム膜を成膜した。その後、ガラスシートへの応力印加を解放し、サーモクロミック部材を得た。
【００３２】
ターゲット：バナジウムメタルターゲット（純度９９．９％）
キャリアガス：アルゴンガス
反応性ガス：酸素ガス
ガラスシートの成膜時におけるフォルダの温度：５５０℃
投入電力：１２０Ｗ
磁場強度：１０００Ｇ
全圧：０．３Ｐａ
背圧：８．０×１０−４Ｐａ以下
ターゲットとガラスシートとの間の距離：６０ｍｍ
（比較例１）
ガラスシートを平板状にした状態で、バナジウム含有酸化物膜を成膜したこと以外は、実施例１と同様にしてサーモクロミック部材を作製した。
【００３３】
（Ｘ線解析）
株式会社島津製作所社製Ｘ線回折装置（ＸＲＤ−６０００）を用いて、実施例１及び比較例１のそれぞれのサーモクロミック部材のバナジウム含有酸化物膜に対して、ＣｕＫα線（λ＝０．１５４１８ｎｍ）を用いたＸ線回折法によりθ−２θ測定を行った。結果を、図３に示す。
【００３４】
実施例１においては、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θは、２７．８３°であった。
【００３５】
比較例１においては、バナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θは、２７．９５°であった。
【００３６】
従って、実施例１の方が、比較例１よりもバナジウム含有酸化物結晶の（０１１）面に対応するピークの２θが０．１２°小さかった。
【００３７】
（相転移温度）
ＡＣＣＥＮＴ社製ホール効果測定装置（ＨＬ５５００）を用いて、実施例１及び比較例１のそれぞれのサーモクロミック部材のバナジウム含有酸化物膜の比抵抗の温度依存性を測定した。その結果を、図４に示す。
【００３８】
図４に示す結果から、実施例１のサーモクロミック部材のバナジウム含有酸化物膜の相転移温度は、約３１５Ｋであることが分かる。
【００３９】
図４に示す結果から、比較例１のサーモクロミック部材のバナジウム含有酸化物膜の相転移温度は、約３３２Ｋであることが分かる。
【００４０】
従って、実施例１の方が、比較例１よりも、相転移温度が約１７Ｋ低かった。
【符号の説明】
【００４１】
１  サーモクロミック部材
１０  基板
１０ａ  第１の主面
１０ｂ  第２の主面
１１  バナジウム含有酸化物膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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