(57)【要約】【課題】大きな移動用空間を要することなく、高速かつ容易に、光透過率が連続的に変化する調光機能を備えた窓を提供する。【解決手段】本調光窓は、外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備することを特徴とする。具体的には、光学素子は、透明支持体の一方の面上に、磁気光学効果を有する層を介して偏光子層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けた構成とする。【選択図】　　　図１
2004003135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備することを特徴とする調光窓。
【請求項２】
外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、磁気光学効果を有する層を介して偏光子層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
【請求項３】
外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、偏光子の機能を有しかつ磁気光学効果を有する層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
【請求項４】
外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、磁気光学効果を有する層を介して偏光変換層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
【請求項５】
外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、周期溝構造中に磁性体を配置してなる磁気光学効果を有する層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
【請求項６】
該透明支持体は、透明窓本体であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の調光窓。
【請求項７】
該透明支持体は、プラスチックフィルムであり、該光学素子は、透明窓本体に貼り付けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の調光窓。
【請求項８】
該磁気光学効果を有する層は、透明磁性材料からなることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の調光窓。
【請求項９】
該透明磁性材料は、無機磁性材料であることを特徴とする請求項８に記載の調光窓。
【請求項１０】
該透明磁性材料は、有機磁性材料であることを特徴とする請求項８に記載の調光窓。
【請求項１１】
該磁気光学効果を有する層は、複数の誘電体膜と複数の磁性体膜からなる透明複合膜であることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の調光窓。
【請求項１２】
該透明複合膜は、誘電体膜をＧ、磁性体膜をＭとしたとき、｛（ＧＭ）ｎ（ＭＧ）ｎ｝ｍなる層構成であることを特徴とする請求項１１に記載の調光窓。
【請求項１３】
窓の表面側に透明保護層が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の調光窓。
【請求項１４】
該透明保護層は、剥離可能なものであることを特徴とする請求項１３に記載の調光窓。
【請求項１５】
該透明支持体は、着色された透明体であることを特徴とする請求項２〜１４のいずれかに記載の調光窓。
【請求項１６】
窓の光入射側に、別のガラス板を貼り合わせたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の調光窓。
【請求項１７】
自動車の窓に使用される請求項１〜１６のいずれかに記載の調光窓。
【請求項１８】
ビルや工場等の建造物の窓に使用される請求項１〜１６のいずれかに記載の調光窓。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の調光窓と、該調光窓に対して外部磁界を印加するための磁石とからなる調光窓システム。
【請求項２０】
該磁石が棒磁石であることを特徴とする請求項１９に記載の調光窓システム。
【請求項２１】
該棒磁石がＮ極とＳ極を反転可能な構造であり、かつその発生磁界が可変できるものであることを特徴とする請求項２０に記載の調光窓システム。
【請求項２２】
該磁石が電磁石であることを特徴とする請求項１９に記載の調光窓システム。
【請求項２３】
該電磁石が発生磁界の方向及び／又は大きさを可変できるものであることを特徴とする請求項２２に記載の調光窓システム。
【請求項２４】
該磁石表面に潤滑保護層が設けられていることを特徴とする請求項１９〜２３のいずれかに記載の調光窓システム。
【請求項２５】
該磁石表面に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１９〜２３のいずれかに記載の調光窓システム。
【請求項２６】
請求項１〜１９のいずれかの調光窓に、外部から磁界を印加して光透過率を変化させることにより調光を行うことを特徴とする、調光窓の調光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外光を取りこんだり、遮断したりする自動車や建造物等の窓に関し、さらに詳しくは、磁気光学効果を有する層を利用した新規な調光機能を有する窓（調光窓）、調光窓システム及び調光窓の調光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルや工場等の建造物の窓ガラスには、通常、外部から見えないようにするために、シャッターやカーテン等の別体の手段が取り付けられている。このシャッターやカーテンは一般的に光遮蔽物を機械的に移動させて、光を透過させたり、遮断したりして用いられる。また、自動車の窓ガラスにおける光遮蔽についても同様な手段が採られていた。
【０００３】
一方、ビルの窓ガラスや自動車の窓ガラスを別体のものを取り付けて全面に覆うことなく、しかも完全に遮蔽する方法としては、これまで以下の方法が試みられてきた。
▲１▼安価なフィルム偏光子２枚を窓ガラスに取り付けて機械的に回転させて、光を透過、遮断する方法。
▲２▼上記偏光子を回す代わりに、中間に液晶板を用いて電気的に光を透過、遮断する方法。
▲３▼エレクトロ・クロミズムの技術を利用する方法。例えば、窓ガラスにＷＯ３やＮｉＯ２の薄膜及び上下透明電極を設けて、上下透明電極から数Ｖの電圧を印加して着色させ、透過光量を制御しようとする技術である。
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術には次のような問題点があった。
まず、▲１▼の方法では、光量の調整すなわち調光は可能であるが、偏光子を機械的に回転させるには窓寸法以上の大きな回転用空間必要である。特に偏光子を用いるために、最大の光透過率が５０％ときわめて低いことが欠点である。
▲２▼の方法では、回転用空間を必要とせず、電気的に比較的高速度で遮断できる点では改善されているが、依然、上記低光透過率の課題を解決していない。また光を遮断しておくには電圧をかけ続けていなければならない。更にはガラスとガラスの間に正確に間隔を保持して液晶を封入せねばならず、大面積化は困難であった。
▲３▼のエレクトロ・クロミズムを利用した方法では、▲１▼▲２▼の技術よりも光利用効率は高く、改善されている。しかしこの方法には多くの欠点があった。たとえば以下の通りである。
１）ＷＯ３は着色すると青色になる。ＮｉＯ２は茶褐色になる。この着色により光を遮蔽するが、この着色は窓として必ずしも好ましくなかった。
２）着色により透過光量を下げるためには、絶えず電圧を印加しつづけなければならない。また大面積の場合には、大電力が必要となり、実用的ではなかった。
３）光シャッターとして、全開の場合でも７０％程度であり、全閉の場合でも２０％程度の光が透過した。すなわち光量制御の幅が不充分で、特に全閉でも２０％透過することは大きな実用上の欠点であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、以下のような調光窓、調光窓システム及び調光窓の調光方法を提供することをその課題とする。
（１）大きな移動用空間を要することなく、高速かつ容易に、光透過率が連続的に変化する調光機能を備えた窓を得る。
（２）５０％以上の高い光透過率と、０％に近い光透過率（高光遮蔽）との間を無段階で変化可能とする調光機能を備えた窓を得る。
（３）窓ガラスに貼り付けるだけですぐれた調光機能を有する窓を得る。
（４）調光及び調光量制御のためのエネルギーを大幅に低減した窓を得る。
（５）大面積で、軽量で、しかも破損しにくい調光機能を備えた窓を得る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は下記の技術的手段の採用により解決される。
（１）外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備することを特徴とする調光窓。
（２）外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、磁気光学効果を有する層を介して偏光子層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
（３）外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、偏光子の機能を有しかつ磁気光学効果を有する層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
（４）外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、磁気光学効果を有する層を介して偏光変換層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
（５）外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備し、該光学素子は、透明支持体の一方の面上に、周期溝構造中に磁性体を配置してなる磁気光学効果を有する層を設けたものであることを特徴とする調光窓。
（６）該透明支持体は、透明窓本体であることを特徴とする前記（２）〜（５）のいずれかに記載の調光窓。
（７）該透明支持体は、プラスチックフィルムであり、該光学素子は、透明窓本体に貼り付けられていることを特徴とする前記（２）〜（５）のいずれかに記載の調光窓。
（８）該磁気光学効果を有する層は、透明磁性材料からなることを特徴とする前記（２）〜（７）のいずれかに記載の調光窓。
（９）該透明磁性材料は、無機磁性材料であることを特徴とする前記（８）に記載の調光窓。
（１０）該透明磁性材料は、有機磁性材料であることを特徴とする前記（８）に記載の調光窓。
（１１）該磁気光学効果を有する層は、複数の誘電体膜と複数の磁性体膜からなる透明複合膜であることを特徴とする前記（２）〜（７）のいずれかに記載の調光窓。
（１２）該透明複合膜は、誘電体膜をＧ、磁性体膜をＭとしたとき、｛（ＧＭ）ｎ（ＭＧ）ｎ｝ｍなる層構成であることを特徴とする前記（１１）に記載の調光窓。
（１３）窓の表面側に透明保護層が設けられていることを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の調光窓。
（１４）該透明保護層は、剥離可能なものであることを特徴とする前記（１３）に記載の調光窓。
（１５）該透明支持体は、着色された透明体であることを特徴とする前記（２）〜（１４）のいずれかに記載の調光窓。
（１６）窓の光入射側に、別のガラス板を貼り合わせたことを特徴とする前記（１）〜（１５）のいずれかに記載の調光窓。
（１７）自動車の窓に使用される前記（１）〜（１６）のいずれかに記載の調光窓。
（１８）ビルや工場等の建造物の窓に使用される前記（１）〜（１６）のいずれかに記載の調光窓。
（１９）前記（１）〜（１８）のいずれかに記載の調光窓と、該調光窓に対して外部磁界を印加するための磁石とからなる調光窓システム。
（２０）該磁石が棒磁石であることを特徴とする前記（１９）に記載の調光窓システム。
（２１）該棒磁石がＮ極とＳ極を反転可能な構造であり、かつその発生磁界が可変できるものであることを特徴とする前記（２０）に記載の調光窓システム。
（２２）該磁石が電磁石であることを特徴とする前記（１９）に記載の調光窓システム。
（２３）該電磁石が発生磁界の方向及び／又は大きさを可変できるものであることを特徴とする前記（２２）に記載の調光窓システム。
（２４）該磁石表面に潤滑保護層が設けられていることを特徴とする前記（１９）〜（２３）のいずれかに記載の調光窓システム。
（２５）該磁石表面に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする前記（１９）〜（２３）のいずれかに記載の調光窓システム。
（２６）前記（１）〜（１９）のいずれかの調光窓に、外部から磁界を印加して光透過率を変化させることにより調光を行うことを特徴とする、調光窓の調光方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の調光機能を有する窓（調光窓）は、基本的に、外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備することを特徴とする。すなわち、外部からの磁界の印加により、高い光透過率の状態と低い光透過率の状態（光遮蔽状態）とを繰り返し変化させることができるものである。高光透過率の状態と低光透過率の状態は２段階、複数段階、無段階とすることができる。本発明において、外部からの磁界の印加は、磁石を用いて行うことができる。この磁石としては、後述するように、永久磁石又は電磁石を使用することができる。
【０００８】
本発明による典型的な調光窓の構成例を図１に示す。この調光窓は、透明支持体の一方の面上に、磁気光学効果（ファラデー効果）を有する層を介して偏光子層を設けるとともに、該透明支持体の他方の面上に偏光子層を設けた構成となっている。主な光の方向を図中に矢印で示した。
本発明では、磁気光学効果を有する層が偏光子の機能を有する場合には、偏光子層は１層のみ（偏光子層のみ）とすることができる。
また、本発明では、図２に示すように、偏光子層の代わりに偏光変換層を設けた構成とすることもできる。この場合、偏光変換層は外光の側、すなわち窓の室外側に設けることが望ましい。本発明において、偏光変換層とは、円偏光をＳ及びＰ偏光に分離した後、一方を変換してＳ又はＰ偏光のみにして利用できるようにする機能を有した層のことをいう。
さらに、本発明によれば、図３に示すように、磁気光学効果を有する層を、周期溝構造中に磁性体を配置してなる層とすることができる。この場合、この磁気光学効果を有する層は、偏光子の機能を具備するので、図１における偏光子を設けなくてもよい。溝の周期Ｐ（ランドＬとスペースＳ）を可視光波長４００ｎｍ以下、好ましくは５０〜４００ｎｍの寸法とし、そこに磁性体を配置すると透過した可視光が回折せず、その形態から偏光子の機能を有する。また、高い透明性と高い磁気光学効果が同時に得られるため好ましい。溝の高さＨは５ｎｍから１μｍ程度が好ましい。周期構造は必ずしも矩形でなく、波型でも構わない。
【０００９】
本発明の調光窓では、室外から入射する円偏光は、偏光子層（又は偏光変換層）を通過した後、直線偏光Ｐ（又はＳのどちらか）となる。磁気光学効果を有する層に外部から磁界を印加すると、その層は磁化又は消磁される。この場合、その層上を永久磁石又は電磁石を移動させることにより磁界を印加する。前記層の磁化状態に依存して、直線偏光の偏光面を回転させる。回転した直線偏光はつぎに配設された偏光子を通過したり、通過できなかったりするために、光の透過率が異なることになる（このため、室内側偏光子はこの偏光面を持った光が通過するようにあらかじめ偏光軸が所定方向を向くように設定されている）。
【００１０】
本発明において、磁気光学効果を有する層の磁化の強さは、磁石の磁界強度によって変化させることができる。印加する磁界強度により直線偏光の回転角は異なり、透過する光量を連続的に制御できる。磁界強度は永久磁石の場合には、回転などによって面（接触面）を変えられる。また、電磁石の場合には、電流値で変化させることができる。
【００１１】
本発明では、偏光変換された光はＰ（又はＳ）偏光に大部分が変換されるので、最大の透過光量は１００％に近い値となる。また磁気光学効果を有する層で９０度回転させた直線偏光は（必ずしも９０度出なくても良いが）、偏光子を通過することができずにほぼ０％の透過率となる。したがって、そのコントラストは従来のものに較べて極めて大きなものとなる。
【００１２】
本発明の調光窓において、偏光変換層を用いた場合、室内の光は原理的に上記窓ガラスを逆にもどることが困難であるので、室内の光を外に逃がすことが少ない。偏光変換層でなく、両面とも偏光子を用いれば室内の光を外部へ逃がすこともできるが、この場合には偏光変換されないので、若干光量変化が小さくなるが、実使用上問題はない。ここでは、室外から室内へ光が入射する場合について説明するが、必ずしもこのような使用ばかりではなく、その反対側の使用（例えば室内から強いランプ光を照射するような場合）においても有用である。
【００１３】
本発明の調光窓は、透明支持体を窓本体として、それに上記のような光学素子を設けた構成としてもよいが、透明支持体にプラスチックシートを用い、上記のような光学素子として、これを窓本体（ガラス基板、プラスチック基板）に貼り付けるようにしてもよい。前者のようにすると、窓本体との剥離が可能となり、また自在の形状として貼り付けることができるので、使い勝手がよい。
【００１４】
以下、本発明の調光窓を構成する各要素について詳述する。
まず、磁気光学効果（ファラデー効果）を有する層について述べる。この磁気光学効果を有する層に使用する材料は制限されないが、特に磁気光学効果の大きな透明磁性材料が好ましい。このような透明磁性材料としては、例えば本発明者が提案している、複数の誘電体膜と磁性体膜との複合膜で構成される磁気光学効果の大きな透明磁性層や、またいわゆる一般的な透明磁気記録材料を用いても良い。さらに、本発明では、磁気光学効果を有する層として、後述の偏光子の機能を備えたものを利用することもできる。
ここで、本発明において好ましく用いられる、誘電体膜と磁性体膜の多層膜からなる透明磁性層によって、磁気光学効果が従来より大幅に増大されることを利用した例を以下に２つ示す。
【００１５】
まず、第１の複合透明磁性層は、誘電体をＧ、磁性体をＭとすると、｛（ＧＭ）ｎ（ＭＧ）ｎ｝ｍの層構成を有するものである。誘電体層Ｇと磁性体層Ｍは、ＧＭの次はＭＧのように積層順が逆になる。即ち磁性体層Ｍに関して対称となることが必要である。ｎ＝１、Ｍ＝１の場合を図４に示すが、通常、ｎは１〜４０、ｍは１〜４０が適当である。光学膜厚（ｎ・ｄ）は１／４波長である。
第２の複合透明磁性層は、第１の複合透明磁性層において、上記Ｇの層を高屈折率層と低屈折率層の２層で構成したものである。
これらの場合において、誘電体層と磁性体層の材料としては後述するような各種材料を使用することができる。
【００１６】
本発明の磁気光学効果を有する層に誘電体膜を併せて用いる場合、その誘電体膜に用いられる材料は、透明でかつ熱的に安定な物質が適し、例えば金属や半金属の酸化物、窒化物、カルコゲン化物、フッ化物、炭化物、及びこれらの混合物であり、具体的にはＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｅＯ２、ＴｉＯ２、ＭｏＯ３、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｇＦ、ＰｂＦ２、ＭｎＦ２、ＮｉＦ２、ＳｉＣなどの単体あるいはこれらの混合物である。これらの材料の中から透明磁性体層と屈折率を異にする種類を選択すればよい。各膜厚は５〜２００ｎｍ、好ましくは５〜３０ｎｍの範囲にするのがよい。誘電体膜は複数の層構成としても良い。膜は各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて作製される。
【００１７】
また、本発明における磁気光学効果を有する層に用いられる一般的な透明磁性材料としては、Ｃｏフェライト、Ｂａフェライトなどの酸化物、ＦｅＢＯ３、ＦｅＦ３、ＹＦｅＯ３、ＮｄＦｅＯ３などの複屈折が大きな材料、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏなどが挙げられ、透明性が得られる程度に薄くして（誘電体膜と組み合わせても良い）使用することが可能である。特に透明度が高い無機磁性材料としては、ｎ型Ｚｎ１−ｘＶｘＯやＣｏをドープしたＴｉＯ２などがある。
また、可視光全体にわたって均一でかつ大きな性能指数を有する透明磁性材料としては、下記一般式で著される希土類鉄ガーネットを用いることができる。
Ｒ３−ｘＡｘＦｅ５−ｙＢｙＯ１２
（式中、０．２＜ｘ＜３、０≦ｙ＜５であり、
Ｒは希土類金属で、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕのうちの少なくとも一種以上であり、
ＡはＢｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｃａ及びＰｔのうちの少なくとも一種以上であり、
ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉの少なくとも一種以上である）
希土類鉄ガーネットは紫外線の吸収係数が大きいために、窓材料として好ましい。また赤外線に対して大きなファラデー回転角を有するので、赤外線の透過率制御には薄い膜厚で可能であり、窓としての着色も大幅に少なくなり好ましい。
【００１８】
また、本発明において、透明磁性材料として好ましく利用できる材料に、有機磁性材料がある。このような材料としては、例えば、バナジウムクロムヘキサシアノ錯体　ＫＩ０．６３ＶＩＩ［ＣｒＩＩＩ（ＣＮ）６］０．８８７．５２Ｏ　０．４ＥｔＯＨ　や　ＫＩ［（ＶＩＩ０．６ＶＩＩＩ０．４）ＸＣｒＩＩ１−Ｘ］［（ＣｒＩＩＩ（ＣＮ）６）などがある。後者は金属イオンの組成比　Ｘ＝ＶＩＩ／ＩＩＩＣｒＩＩにより、青色（Ｘ＝１）、水色（Ｘ＝０．３）、緑（Ｘ＝０．２２）、無色透明（Ｘ＝０）と変化する。膜作製は電気化学的な合成方法を用いる。このような各色の窓ガラスを特別にカラー化処理を施すことなく得ることができる。
【００１９】
更にはこのような透明有機磁性材料と上記した無機透明磁性材料との積層構造を用いることもできる。このようにすると、両者の屈折率差が、従来の無機磁性体と無機磁性体や、無機磁性体と誘電体との組み合わせよりも大きいために、光の閉じ込め効果が大きくなり、より大きなファラデー回転角が得られるので好ましい。
【００２０】
本発明における磁気光学効果を有する層の厚みは、好ましくは１００ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは５０ｎｍ〜２μｍである。
また、磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行の場合に、最も大きな効果が得られるので、磁気光学効果を有する層に使用される材料は膜面に垂直に磁気異方性を有する膜が特に好ましい。
【００２１】
これらの磁気光学効果を有する層の磁性材料は、いずれも加熱によって保磁力が小さくなる。従ってガラス中に埋め込んだヒーターなどで補助加熱を行うと、記録や消去のためのヘッド電流が小さくて済み、メリットが大きい。もちろん全体が消去されるほど過熱することは望ましくないが、そのような利用の仕方も可能である。特に上記した希土類鉄ガーネットでは、室温付近に補償温度を有するように設計すれば、室温では消去が困難であるが、少し温度を上昇させれば微小磁界で容易に書き換え可能となり、補助過熱を用いることが非常に有効となる。
【００２２】
これらの透明磁性材料からなる層は、一般的なスパッタ、真空蒸着、ＭＢＥ、イオンプレーティング、パルスレーザー蒸着、レーザーフラシュ法などのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法等によって形成される。共沈法によって作製した超微粒子を、塗布法やメッキ法あるいは溶射法によって支持体上に形成しても良い。
【００２３】
溶射法とは、金属などの表面に膜作製して、固くするなど、表面改質のために一般的に用いられている方法である。結晶化している微粒子を、プラズマなどの高温中を通過せしめて、溶融させて支持体上に高速度で噴射させ、薄層を形成する方法である。溶融させる方法によって、プラズマ溶射法、ジェットコート溶射法、ローカイド／スフェコード溶射法など多くの種類が開発されている。この方法の特徴は、支持体温度が低温（１００℃以下）で形成できる点である。微粒子は一度数千度以上の高温で加熱され、加圧によってマッハ２〜５に及ぶ超高速度で、収束ジェット流としてノズル端から支持体上に供給される。支持体上では低温となり、たとえばプラスチック支持体上にも膜を形成できることである。微粒子径を特に小さくすれば、ＰＶＤ法等で形成したと同様の性質（表面平滑性、膜厚均一性など）を有する薄膜を得ることができる。特に空気中で形成可能なので、高真空が必要なＰＶＤ法、ＣＶＤ法などに比較して、低コスト化も可能となる。
【００２４】
次に、透明支持体について述べる。
本発明における透明支持体には、一般的ガラス、透明セラミックス、石英などの他、次のようなプラスチックフィルムを用いることができる。
ＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂
もちろん、本発明において用いることのできる透明支持体材料はこれらに限定されるものではなく、他にも例えば透明ガラス紙（例えば特許第２５３８５２７号掲載公報、特開平１１−２４７０９３号公報参照）を用いることができる。透明ガラス紙の作製に用いられるオルガノポリシロキ酸は、アルコール可溶性で加水分解可能な有機金属化合物であり、Ｒ３ＳｉＯ（Ｒ２ＳｉＯ）ｎＳｉＲ３、（Ｒ２ＳｉＯ）ｎなどによって示される化合物の内、特に分子量の高いものをいう。
本発明の透明支持体の厚みは１０μｍ〜１０ｍｍ程度まで、目的や材料に応じて任意に選択することができる。
【００２５】
また、本発明の透明支持体としては、着色透明支持体を用いることができる。透明支持体を染料や顔料を用いてうすく着色（クリヤーカラー）しておくと、光の透過率を変化させるだけでなく、磁化強度を調整してウインドウの透明度を高くした場合に着色した色が明確になってきて、カラーコーディネートが可能となり、デザイン機能を持たせることができる利点がある。
【００２６】
次に、偏光子層について述べる。
偏光子層としては、各種の市販の偏光フィルム等を用いることができる。偏光フィルムには大別して多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フィルム、金属偏光フィルムなどがある。
また次のような偏光子も利用できるが、これらに制限されるものではない。
（１）強磁性体微粒子からなる多数の棒状素子を基板表面に一定方向に配列させて固着形成することにより、製造が容易でかつ光学的特性の優れた偏光板（特開平１−９３７０２号公報参照）。
（２）ワイヤグリッド偏光子
透明基板に微小な間隔で金やアルミニウムの線をひいた偏光子（東京農工大学佐藤勝昭著「現代人の物理−光と磁気」（朝倉書店）１９８８年出版、ページ１０３に記載）。この場合、線の間隔ｄ、波長をλとすると、λ≫ｄの波長の光に対して、透過光は線に垂直な振動面を持つほぼ完全な直線偏光になることを利用している。偏光度は９７％程度と言われている。
（３）ポーラコア（ダウコーニング社製）
長く延伸させた金属銀をガラス自身の中に一方向に配列させることにより、偏光特性を持たせたガラスで、従来の有機物偏光素子と異なり耐熱性、耐湿性、耐化学薬品性、レーザーに対する耐性に非常に優れている。赤外線用が主であるが、特殊仕様として可視光用がある。
（４）積層型偏光子
東北大学電気通信研究所の川上彰二郎教授が１９９１年頃に発表したもので、可視光用にはＲＦスパッタリング法で、６〜８ｎｍの厚みのＧｅ（ゲルマニウム）と、１μｍ厚みのＳｉＯ２を交互に６０μｍ厚みになるまで積層して作製している。０．６μｍの波長で測定した性能指数αＴＥ／αＴＭ（ＴＥ波とＴＭ波に対する消衰定数の比）は４００近く、０．８μｍの波長で測定した消光比は３５ｄＢ、挿入損失は０．１８ｄＢであり、可視光に対して十分なものである。
（５）反射型偏光子
住友３Ｍ株式会社が販売している。屈折率の異なる薄膜を、何百層も重ねて積層し、層間で反射・透過を繰り返し、偏光を取り出す。ＳとＰ偏光の内一方を反射して、一方を通過させるために、反射型という。全厚みは１００μｍ程度である。吸収タイプに比較して、反射するので画像が明るく感じられる。また米国Ｍｏｘｔｅｋ社のアルミニウム細線を周期的に並べた、ワイヤグリッドタイプの反射型偏光子もある。
（６）偏光ビームスプリッター
光束を２本以上のビームに分割又は合成する光学素子をビームスプリッターという。その中でも分岐された２光波の偏光方向が異なるように分割するものを偏光ビームスプリッターという。２個の直角プリズムを接着した面に誘電体多層膜コートしたものが一般的であり、Ｐ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は９０度反射するようになっている。透過率、反射率ともに９８％以上のものが得られる。他には特殊なグレーティングを用いたようなものもある。
（７）偏光プリズム
１軸性結晶は、光学軸方向に垂直に振動する常光線と光学軸を含む主断面内に振動方向をもつ異常光線では異なった屈折率をもつので、１軸性結晶から切り出した２つのプリズムを組み合わせると、振動面の異なる光を分離する偏光子を作ることが出きる。ニコルプリズム、グラントムソンプリズム、グランフーコープリズム、グランテーラープリズム、ロションプリズム、ウォーラストンプリズムなどがある。
（８）回折格子
回折格子はピッチを小さくしていけば、ＴＥ波とＴＭ波の透過率が異なり、偏光子として機能する。偏光子とは呼ばないが偏光子機能を有するので、本発明に偏光子として用いることが可能である。
偏光子層を２層用いる場合には、両者は同じタイプのものでも、異なったタイプのものでもよい。
【００２７】
次に偏光変換層について述べる。
自然光を１枚の偏光子（例えばフィルム偏光子）に透過させると、光の利用効率がやや劣る。特に本発明の対象とするビル等の建造物の窓や自動車の窓への適用においては、１００％近いの光を利用することが望まれる。偏光変換層とは、前述のように、一度偏光子を透過させてＰ又はＳ偏光を得た後、残りのＳ又はＰ偏光を変換して、すべて同一種の偏光を得るための層である。
【００２８】
偏光変換層としては、レンズ、アルミプレート、複屈折結晶、波長板からなる偏光変換素子が日本真空光学（株）などから販売されている。また反射型偏光子を２枚用いて、間に円偏光を入射させ、Ｓ又はＰ偏光のみを効率良く出射させるような方式も用いられる。このような市販品を用いても良いし、また本発明者が提案したような薄膜タイプの偏光変換素子や液晶を用いた偏光変換素子（特開２０００−４７０３２公報等）を用いてもよい。
【００２９】
本発明では、調光窓に対して外部から磁界を印加するために磁石を用いる。この磁石としては永久磁石又は電磁石を用いることができる。磁石の形状としては調光窓の形状に応じて適宜の形状のものを使用できるが、棒状のものが好ましく使用される。
棒磁石及び電磁石はＮ極とＳ極を反転可能な構造であるものが好ましい。また、棒磁石及び電磁石はその発生磁界強度が可変できるものであることが好ましい。さらに、棒磁石及び電磁石は調光窓上で移動可能な構造のものであることが好ましい。その磁石を調光窓上で移動させるには、各種の方法を用いることができる。そのうちの幾つかの例を以下に例示する。
・車のフロントガラス上でのワイパーのような移動方法
・丸棒状磁石を地面に対して垂直又は水平に配置して、そのまま電動移動させる方法。
・複数の磁石を用いてそれぞれの移動範囲を電気的駆動力で移動させる方法。
・手動で移動させる方法。
【００３０】
磁気光学効果を有する層の保磁力は組成を調整して、好ましくは１０００　Ｏｅ以下、より好ましくは５０〜３００　Ｏｅとなるようにすることが望ましい。保磁力は一般的に小さいほど磁気的書き込みのためのエネルギーが小さくて済み、従って磁石の作製が簡便となり好ましい。電磁石の場合には棒状ヨークの一部にコイルを巻くタイプが簡便に作製できて好ましい。
【００３１】
本発明において、磁石を調光窓上で移動して磁界を印加する場合、調光窓に直接接触させると、調光窓の表面に傷がついて長期間使用することが困難となる。従って、本発明では磁石表面に潤滑保護層を設けたものを使用することにより、傷の発生を防止し、長期間使用できるようにすることができる。また、磁石表面に微細な凹凸を設けて摩擦抵抗を減少させることもできる。
【００３２】
潤滑性と保護機能を有する潤滑保護層の材料としては、黒鉛、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＢＮのような層状構造を有する固体潤滑剤が用いられる。これらは給油などのメンテナンスがほとんど要らないメンテナンスフリーな潤滑法として利用できる。またＰＴＦＥやポリイミドなどのプラスチックや銀などの軟質金属薄膜も用いられる。ＭｏＳ２などの固体潤滑剤は蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などを用いて、５μｍ程度の厚みにして皮膜として用いてもよい。ほかに自己潤滑材料としてＨＤＰＥ、ナイロン、ポリアセタールが用いられる。これらの複合材料を用いてもよい。
更には長鎖状脂肪酸、ＰＭＭＡ、金属石鹸、パラフィンワックス、脂肪アルコール、低分子量ポリエチレンなど有機物や２塩基酸エステル、シリコーン油などの合成潤滑油、あるいはグラファイト、タルク、グリース類も用いられる。
【００３３】
また、磁石表面に設ける微細な凹凸は、一様に平滑な表面形状では無く、サンドペーパーのように荒らされていれば良く、凹凸のサイズは特に限定されない。例えば、潤滑性のあるプラスチック粒子を結合剤と共に塗布してもよい。微細な凹凸を設けるための材料としては、各種のプラスチック粒子、上記した各種の固体潤滑剤の粒子、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｐｔのような金属粒子やＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物粒子を各種のＰＶＤ法やＣＶＤ法で磁石表面に粒子状に設けてもよい。粒子のサイズは限定されないが、１０ｎｍから３０μｍ程度が好ましい。
【００３４】
上記磁石はできる限り磁気光学効果を有する磁性体に近づけた方が、小さい磁界強度で磁化が可能になり、従って小形化ができて好ましい。できる限り近づけるためには、磁石と窓ガラス表面を接触させる。磁石は窓ガラスの室内側又は室外側のどちらかから接触移動させることになる。従って、偏光子又は偏光変換層の表面側に透明保護層を設けておけば、磁石との接触による傷発生を防止できるようになる。
この透明保護層に用いられる材料は、上記した誘電体膜や、以下で述べる透明保護材料などが用いられる。また、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＩＴＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３などの無機物やそれらの混合物も利用できる。さらに、有機樹脂保護膜として、重合性モノマー及びオリゴマーを主成分とする光硬化性樹脂組成物や、熱硬化性樹脂組成物を用いることができる。
【００３５】
上記透明保護層は長期の使用によって傷が付きウインドウとしての透明性が低下する。この透明性低下に対しては、透明保護層を剥離して、再度新しい透明保護層を設けることが好ましい。このような剥離が容易な透明保護材料としては、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックスなどの炭化水素系、ステアリン酸、ベヘニン酸、ステアリン酸などの脂肪酸、セチルアルコールやステアリルアルコールなどの高級アルコール更には脂肪酸アミドやアルキレンビス脂肪酸アミドなどのアミド系滑材、エステル化合物などがある。また剥離しやすくするために、シリコーン系離形剤などの各種離形剤をあらかじめウインドウ側に塗布しておく方法も可能である。
【００３６】
さらに、本発明の調光窓を長時間使用すると、ほこりなどにより汚れが発生する場合がある。偏光子層や保護層の上からでは、必ずしも十分にクリーニングを行えない場合がある。これに対して、透明支持体の反対側にガラス板を貼り合わせた構造とすると、自動車やビルの窓の両側からクリーニングを十分に容易に実施できるようになる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。
【００３８】
実施例１
透明耐熱支持体として厚み７５μｍ、縦５０ｃｍ、横５０ｃｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用い、その一方の面上にＴａ２Ｏ５膜をイオンビームスパッタ法により１５０ｎｍの厚みにして設けた。次に、磁気光学効果を有する層としてＢｉ置換希土類鉄ガーネット（組成はＢｉ２．２Ｄｙ０．８Ｆｅ３．５Ａｌ１．５Ｏ１２）層を、基板温度１００℃にして、Ｔａ２Ｏ５膜上にスパッタ法により１μｍ厚に設けた。その後ＸｅＣｌエキシマレーザー光（波長３０８ｎｍ）の光強度を４００ｍＪ、幅０．５ｍｍ、繰り返し照射数１０回として、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット層を加熱し結晶化させた。レーザー光は支持体よりもガーネットで吸収されたために、支持体へのダメージは無かった。このＢｉ置換希土類鉄ガーネット層上に再度、上記と同様にしてＴａ２Ｏ５膜を１５０ｎｍの厚みにして設けた。
Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット層単独では、７度のファラデー回転角であったが、上下にＴａ２Ｏ５膜を設けることによって１１度のファラデー回転角が得られた。ＶＳＭ（振動試料型磁力計）で磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は２６０　Ｏｅであった。
以上のようにして作製した、Ｔａ２Ｏ５膜／磁気光学効果を有する層／Ｔａ２Ｏ５膜／透明支持体の、Ｔａ２Ｏ５膜上に、市販されている偏光変換層（リコー光学社製）を設けるとともに、透明支持体の反対側に市販の偏光子（偏光・反射フィルム　ＲＤＦ；住友スリーエム社製）を設けた。ここで偏光変換層と偏光子の偏光軸は磁気光学効果を有する層による偏光面回転角が最大となる場合に最大の透過率となるようにして設けた。具体的にはファラデー回転角が＋１１度の場合に光が透過されるように、偏光子の回転軸を合わせた。
以上のようにして偏光変換層／Ｔａ２Ｏ５／磁気光学効果を有する層／Ｔａ２Ｏ５／透明支持体／偏光子層の構成を有する光学素子を作製した後、窓ガラスに接着剤を用いて貼り付けた。
ついで楕円状で長径が１０ｍｍ、短径が５ｍｍ、長さ１０ｍｍの棒状永久磁石（磁極形状は図５（Ａ）に示す。表面磁束密度は２Ｋガウス）を作製し、表面にスパッタ法を用いて厚み５μｍのＭｏＳ２の潤滑保護層を作製した。潤滑保護層を設けないで上記偏光変換層上から、棒状永久磁石を手で軽く押さえて移動させると、数回で傷が発生したが、潤滑保護層を設けた場合には、３０００回同様にして移動させても目で見える傷は発生しなかった。
上記のように作製した調光窓の偏光変換層上にシリコーン系離形剤を薄く塗布し、更に１０μｍ厚のポリ塩化ビニリデンシートを貼り付けた。このポリ塩化ビニリデンシートは容易に剥離・接着が繰り返してできた。
上記のように作製した調光窓の磁気光学効果を有する層を、上記棒状永久磁石のＮ極を用いて＋方向に磁化すると、光透過率は可視光域で６０％以上と高く透明であった。このポリ塩化ビニリデンシート上から上記棒状永久磁石のＳ極を用いて、磁気光学効果を有する層を−方向に磁化した。その結果、光は遮断されてほぼ可視光域でほぼ４％程度の透過率となった。透過率の変化量は５５％程度であった。
ついで窓表面の磁束密度を下げるために、棒状永久磁石を図５（Ｂ）のように少しずつ傾けて、２Ｋガウスから連続的に低下させて磁化させた。窓の透明度は磁界強度にほぼ比例して、段階的に低下した。
【００３９】
実施例２
表面磁束密度が最大２Ｋガウスである電磁石を作製し、実施例１の棒状永久磁石の代わりに用いて、実施例１で作製した調光窓の磁気光学効果を有する層を磁化した（表面磁束密度は１Ｋガウスに設定した）。その結果、透明であった窓ガラスの光を遮蔽することができた。ついで表面磁束密度を、電流を下げることによって、１Ｋガウスから連続的に低下させて磁化させた。すると、窓ガラスの透明度は磁界強度にほぼ比例して、段階的に低下した。
【００４０】
実施例３
実施例１の棒状永久磁石の上に、ＭｏＳ２の潤滑保護層の代わりに、平均粒子系１３μｍのＭｏＳ２粒子をアクリル系結合剤中に分散した液を塗布した。ＭｏＳ２粒子の凹凸が表面上に見える程度に、結合剤は希釈して用いた。上記分散剤層を設けないで実施例１の調光窓の偏光変換層上から、棒状永久磁石を手で軽く押さえて移動させると、数回で傷が発生したが、分散剤層を設けた場合には、３０００回同様にして移動させても目で見える傷は発生しなかった。
【００４１】
実施例４
実施例１で用いた窓ガラスの代わりに、市販の色付ガラス（赤色で透明）を用いて同様に光遮断効果を観測した。当初赤色であった窓ガラスは磁石による磁化によって同様に光を遮断することができた。
【００４２】
実施例５
図１の調光窓の光入射側偏光子の上にもガラス板を貼り合わせて、実施例１で作製したＰＥＴフィルム上の素子の両側からガラス板で挟む構造の窓ガラスを作製した。光の開閉は実施例１と同様に可能であった。両側にガラス板を設けた構造の窓ガラスでは、両側から埃などの清掃が可能となり、透明性を長期間確保できるようになった。
【００４３】
比較例
ガラス基板上にスパッタ法を用いてＩＴＯ膜を、更にその上に水素導入スパッタ法を用いて固体電解質としてのＴａ２Ｏ５膜、更にその上にＷＯ３のアモルファス膜を作製した。ＷＯ３用のターゲットにはＷ板を、スパッタガスとしてＡｒ（５０％）と水素と酸素を用いた。さらにその上にスパッタ法を用いて電極としてのＩＴＯ膜を作製した。このようにして作製した調光窓の透過率は可視光域で７０％以上であった。印加電圧は５Ｖとして発色と消色を繰り返した。青色に着色した場合の透過率は可視域で５０％以上であり、消色した場合の透過率は１０％から１５％であった。透過率の変化量は４０％程度と低かった。着色状態を保つためには、電圧印加状態を保つ必要があった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、調光窓を外部からの磁界の印加により光透過率が変化する光学素子を具備する構成としたので、大きな移動空間を要することなく、高速かつ容易に、光透過率が連続的に変化させることができる。また、磁界の印加を利用して、高い光透過率（５０％以上）と０％に近い光透過率との状態を繰り返し変化させることができるので光利用性にすぐれる。さらに調光及び調光量制御のためのエネルギーを大幅に低減できる。その上、大面積で軽量で、しかも破損しにくい調光機能を備えた窓が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による調光窓の一構成例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明による調光窓の別の構成例を模式的に示す断面図である。
【図３】周期溝構造中に磁性体を配置して構成した、磁気光学効果を有する層の説明断面図である。
【図４】磁気光学効果を増大させる構成の説明断面図である。
【図５】（Ａ）は永久磁石の磁極を示す図、（Ｂ）は永久磁石を使って磁界強度を変化させる方法の説明図である。
【図１】
2004003135.tif 000003
【図２】
2004003135.tif 000004
【図３】
2004003135.tif 000005
【図４】
2004003135.tif 000006
【図５】
2004003135.tif 000007