(57)【要約】【課題】  着色層の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる反射率可変ミラーを得る。【解決手段】  反射率可変ミラー１０では、三酸化タングステンの着色層１４と、ロジウムの光反射層１６との間には、水素又はリチウムを透過可能でかつその屈折率が着色層１４の屈折率よりも小さい弗化リチウムの中間層３４が設けられている。したがって、光反射層１６と対向する着色層１４の表面、及び着色層１４と対抗する光反射層１６の表面に凸凹がある場合でも、着色層１４と光反射層１６との境界が明確になり、これにより、着色層１４の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。【選択図】    図２
2005309137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の裏面に設けられ、水素又はリチウムと結合して着色する着色層と、
前記着色層の前記透明基板とは反対側に設けられ、水素又はリチウムを透過可能な光反射層と、
前記着色層に水素又はリチウムを供給可能な供給手段と、
を備えた反射率可変ミラーにおいて、
水素又はリチウムを透過可能でかつその屈折率が前記着色層の屈折率よりも小さい透明な中間層を前記着色層と前記光反射層との間に設けた、
ことを特徴とする反射率可変ミラー。
【請求項２】
前記中間層の材料を、二酸化珪素、弗化マグネシウム、弗化リチウム、弗化カルシウムの何れか１つとした、
ことを特徴とする請求項１記載の反射率可変ミラー。
【請求項３】
前記中間層の厚さ寸法を、１００ｎｍ以下とした、
ことを特徴とする請求項１記載又は請求項２記載の反射率可変ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的もしくは水素を含むガス等により、光反射層の表面側に設けられた着色層を着色・消色させて反射率を変化させる反射率可変ミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光反射層の表面側に設けられた着色層を電気的に発色させて反射率を変化させる反射率可変ミラーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示されている反射率可変ミラーでは、ガラス基板の裏面に、透明電極、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）3）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、三酸化タングステン（ＷＯ3）、アルミニウム（Ａｌ）電極の薄膜が、順次真空蒸着等の手段によって積層形成されている。この反射率可変ミラーでは、透明電極とアルミニウム電極の間に電圧が印加されると、水酸化イリジウムと三酸化タングステンの各薄膜が着色反応し、反射率が変化する構成とされている。
【０００４】
しかしながら、上記構成の反射率可変ミラーでは、上述した各薄膜の膜厚や膜質のバランスを保たないと、一旦着色したものが元に戻らなくなる場合がある。しかも、各膜厚のバラツキが性能に敏感に影響するため、難しい製造条件が課せられると共に、真空蒸着等により多層膜を形成するため、高価になるといった問題もある。
【０００５】
このような問題点を解消するために、ガラス基板の裏面に２層の膜のみを形成したシンプルな構成の反射率可変ミラーが考えられている。
【０００６】
図６に示す如く、反射率可変ミラー１００では、ガラス基板１０２の裏面には、水素又はリチウムと結合して着色する三酸化タングステンの着色層１０４が形成され、該着色層１０４のガラス基板１０２とは反対側には、水素又はリチウムを透過可能なロジウムの光反射層１０６が形成されている。さらに、この反射率可変ミラー１００は、着色層１０４に水素またはリチウムを供給可能な図示しない供給手段を備えている。
【０００７】
この反射率可変ミラー１００では、供給手段によって着色層１０４に水素又はリチウムが供給されると、着色層１０４が水素又はリチウムと結合して着色する。したがって、ガラス基板１０２の表面側（図６では上側）から該ガラス基板１０２に入射して光反射層１０６で反射される光は、着色した着色層１０４を通過することによって減光されるため、反射率が低下する。
【０００８】
ところで、上記構成の反射率可変ミラー１００において、上述のように、着色層１０４が三酸化タングステンで光反射層１０６がロジウムの場合、着色層１０４の消色時には理論的には６３％の高い反射率が得られるはずである。
【０００９】
しかしながら、実際は三酸化タングステンの着色層１０４を真空蒸着法もしくはゾルゲル法などで形成すると、図６に示す如く、その表面１０８は凸凹になり、その凸凹にロジウムの光反射層１０６が重なることになる。このように２つの層の界面に凸凹があると、両者の界面がはっきりしなくなることにより、着色層１０４の消色時における反射率が低下することは、理論的に確認されている。しかも、上記界面の凸凹の深さ寸法ｈが深くなると、反射率が著しく低下する。
【００１０】
例えば、三酸化タングステンの着色層１０４を真空蒸着により５００ｎｍの厚みに形成すると、凸凹の深さｈは１０〜２０ｎｍになるが、この場合、図７に示す如く、反射率は５０％以下になり十数％低下することが確認されている。
【特許文献１】実公昭６２−２５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記事実を考慮し、着色層の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる反射率可変ミラーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係る反射率可変ミラーは、透明基板と、前記透明基板の裏面に設けられ、水素又はリチウムと結合して着色する着色層と、前記着色層の前記透明基板とは反対側に設けられ、水素又はリチウムを透過可能な光反射層と、前記着色層に水素又はリチウムを供給可能な供給手段と、を備えた反射率可変ミラーにおいて、水素又はリチウムを透過可能でかつその屈折率が前記着色層の屈折率よりも小さい透明な中間層を前記着色層と前記光反射層との間に設けた、ことを特徴としている。
【００１３】
請求項１記載の反射率可変ミラーでは、供給手段によって着色層に水素又はリチウムが供給されると、着色層が水素又はリチウムと結合して着色する。したがって、透明基板の表面側から当該透明基板内に入射して光反射層で反射される光は、着色した着色層を通過することによって減光されるため、反射率が変化し、防眩効果を奏する。
【００１４】
ここで、この反射率可変ミラーでは、着色層と光反射層との間には、その屈折率が着色層の屈折率よりも小さい透明な中間層が設けられている。したがって、光反射層と対向する着色層の表面（着色層と中間層との界面）、及び着色層と対向する光反射層の表面（中間層と光反射層との界面）に凸凹がある場合でも、着色層と光反射層との境界が明確になり、これにより、着色層の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。
【００１５】
請求項２記載の発明に係る反射率可変ミラーは、請求項１記載の反射率可変ミラーにおいて、前記中間層の材料を、二酸化珪素、弗化マグネシウム、弗化リチウム、弗化カルシウムの何れか１つとした、ことを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の反射率可変ミラーでは、中間層の材料は、二酸化珪素、弗化マグネシウム、弗化リチウム、弗化カルシウムの何れか１つである。したがって好適である。
【００１７】
請求項３記載の発明に係る反射率可変ミラーは、請求項１記載又は請求項２記載の反射率可変ミラーにおいて、前記中間層の厚さ寸法を、１００ｎｍ以下とした、ことを特徴としている。
【００１８】
なお、請求項３記載の中間層の厚さ寸法とは、着色層と光反射層との間の最短距離（着色層表面の凸凹の頂点と光反射層表面の凸凹の頂点との間の透明基板の厚さ方向に沿った距離寸法）である。
【００１９】
請求項３記載の反射率可変ミラーでは、中間層の厚さ寸法は、１００ｎｍ以下とされている。これにより、干渉色が生じることが防止され好適である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の反射率可変ミラーによれば、着色層の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０の全体構成が断面図にて示されている。
【００２２】
反射率可変ミラー１０は、透明基板としてのガラス基板１２を備えている。このガラス基板１２の裏面（図１では、下側の面）には、水素又はリチウムと結合して着色する着色層１４が真空蒸着等の手段によって薄膜状に形成されている。この着色層１４の材料は、本第１の実施の形態では、三酸化タングステン（ＷＯ3）とされている。
【００２３】
また、着色層１４のガラス基板１２とは反対側には、水素又はリチウムを透過可能な光反射層１６が真空蒸着等の手段によって薄膜状に形成されている。この光反射層１６の材料は、本第１の実施の形態では、ロジウムとされている。
【００２４】
ガラス基板１２の裏面側には、ガラス基板１８が近接して設けられている。このガラス基板１８の表面（ガラス基板１２側の面）には、供給手段としての電極層２０が真空蒸着等の手段によって薄膜状に形成されている。この電極層２０の材料は、本第１の実施の形態では、クロム等の金属とされている。
【００２５】
さらに、ガラス基板１２の光反射層１６とガラス基板１８の電極層２０との間には、周辺封止２２によって密閉された空間（セル構造）が形成されており、このセル内には、供給手段としての電解液２４が封入されている。電解液２４は、本第１の実施の形態では、炭酸プロピレンを溶媒としており、水素イオン剤としての硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、および酸化剤としての中性物質であるフェロセン（Ｆｅ（Ｃ5Ｈ5）2）を含有している。
【００２６】
また、ガラス基板１２の光反射層１６とガラス基板１８の電極層２０には、供給手段としての電源装置２６が配線２８を介して接続されている。電源装置２６は、直流電源３０とスイッチ３２を有しており、スイッチ３２が「ＯＮ」にされた状態では、直流電源３０のマイナス極が光反射層１６に接続され、直流電源３０のプラス極が電極層２０に接続される構成である。なお、光反射層１６と電極層２０とは、図示しない回路を介して短絡することができる構成である。
【００２７】
ここで、本第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０では、図２に示す如く、着色層１４と光反射層１６との間には、水素又はリチウムを透過可能で、かつ、その屈折率が着色層１４の屈折率よりも小さい透明な中間層３４が真空蒸着等の手段によって薄膜状に形成されている。この中間層３４の材料は、本第１の実施の形態では、弗化リチウムとされている。
【００２８】
この場合、弗化リチウムの中間層３４の屈折率は１．４であり、三酸化タングステンの着色層１４の屈折率は約２であるため、中間層３４の屈折率は着色層１４の屈折率に比べて充分に小さい。
【００２９】
またここで、本第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０では、着色層１４の厚さ寸法は、例えば、５００ｎｍとされており、その表面（ガラス基板１２とは反対側の面）の凸凹の深さ寸法ｈは、例えば、１０ｎｍとされている。また、光反射層１６の厚さ寸法は、例えば、５０ｎｍとされており、中間層３４の厚さ寸法ｄは、例えば、１０ｎｍとされている。
【００３０】
なお、中間層３４の厚さ寸法ｄとは、着色層１４表面の凸凹の頂点（図２では凸凹の下端）と光反射層１６表面の凸凹の頂点（図２では凸凹の上端）との間のガラス基板１２の厚さ方向に沿った距離寸法である。したがって、例えば、図３に示す如く、中間層３４の厚さ寸法ｄを、０以下に設定することも可能である。
【００３１】
次に、本第１の実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
上記構成の反射率可変ミラー１０では、電源装置２６のスイッチ３２が「ＯＮ」に操作されると、直流電源３０により光反射層１６に負の電圧が印加され、電極層２０に正の電圧が印加される。このため、電解液２４に含まれる水素イオンは、光反射層１６において水素原子になり、光反射層１６内を拡散して着色層１４に到達する。これにより、着色層１４では、以下の還元反応が起きる。
【００３３】
【化１】
2005309137.tif 000003
なお、Ｈ+は水素イオン、ｅ-は電子である。
【００３４】
このとき、電解液２４内における電極層２０の近傍では、以下の酸化反応が起きる。
【００３５】
【化２】
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したがって、全体としての反応は、
【００３６】
【化３】
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となり、着色層１４の材料である三酸化タングステン（ＷＯ3）が着色する。これにより、ガラス基板１２の表面側からガラス基板１２内に入射して、光反射層１６で反射される光（図１の矢印Ａ参照）は、着色した着色層１４を通過することによって減光されるため、反射率可変ミラー１０の反射率が変化し、防眩効果を奏する。
【００３７】
一方、電源装置２６のスイッチ３２が「ＯＦＦ」に操作されて光反射層１６と電極層２０に印加されていた電圧が解除されると共に、図示しない回路を介して光反射層１６と電極層２０を短絡すると、着色層１４内に拡散した水素原子は、光反射層１６において水素イオンになり、電解液２４内に戻り、着色層１４の材料である三酸化タングステン（ＷＯ3）が消色する。
【００３８】
ここで、本第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０では、三酸化タングステンの着色層１４と、ロジウムの光反射層１６との間には、その屈折率が着色層１４の屈折率よりも充分に小さい弗化リチウムの中間層３４が設けられているため、着色層１４と光反射層１６との境界が明確になっており、これにより、着色層１４の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。
【００３９】
すなわち、図４には、本第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０の如く、三酸化タングステンの着色層１４の厚さ寸法を５００ｎｍ、着色層１４の表面の凸凹の深さ寸法ｈを１０ｎｍ、ロジウムの光反射層１６の厚さ寸法を５０ｎｍに設定した場合における、中間層３４の厚さ寸法ｄと、着色層１４の消色時における反射率との理論的な関係が線図により示されている。
【００４０】
図４より、本第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０の如く、弗化リチウムの中間層３４の厚さ寸法ｄが１０ｎｍに設定されている場合には、着色層１４の消色時における反射率は６０％を超えることがわかり、中間層３４の効果が充分に発揮されていることがわかる。
【００４１】
さらに、図４より、中間層３４の厚さ寸法ｄが、例えば、２０ｎｍの場合には、着色層１４の消色時における反射率は６４％程度に上昇することがわかり、中間層３４の厚さ寸法ｄを厚くすることで、着色層１４の消色時における反射率が向上することがわかる。但し、中間層３４の厚さ寸法ｄが厚すぎると、干渉色が生じる原因となるため、中間層３４の厚さ寸法ｄは、１００ｎｍ以下に設定することが好ましい。
【００４２】
以上の如く、本第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０では、着色層１４の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。
【００４３】
なお、上記第１の実施の形態では、電解液２４は水素イオンを含む構成としたが、これに限らず、電解液２４はリチウムイオンを含む構成としてもよい。
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と基本的に同一の構成・作用については前記第１の実施の形態と同符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図５には、本第２の実施の形態に係る反射率可変ミラー５０の全体構成が断面図にて示されている。
【００４５】
反射率可変ミラー５０は、前記第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０と基本的に同様の構成であるが、前記反射率可変ミラー１０とは、供給手段が異なっている。すなわち、この反射率可変ミラー５０では、前記第１の実施の形態に係る供給手段としての電極層２０、電解液２４、電源装置２６は無く、その代わりに、供給手段として、周辺封止２２の一部に外部からガスを導入可能な導入口５２を備えている。
【００４６】
この導入口５２は、供給手段としての図示しないガス供給装置に接続されている。ガス供給装置は、導入口５２を介して、例えば、アルゴンガス等の不活性ガスに水素ガスを混入した供給手段としてのガスや、酸素を含むガス等をセル５４内へ導入・排出できるようになっている。
【００４７】
他の部品構成は、前記第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０と同じ構成であり、図２に示す如く、三酸化タングステンの着色層１４とロジウムの光反射層１６との間には、弗化リチウムの中間層３４が設けられている。
【００４８】
次に、本第２の実施の形態の作用について説明する。
【００４９】
上記構成の反射率可変ミラー５０では、水素ガスを混入した不活性ガスが、ガス供給装置によって導入口５２からセル５４内へ導入されると、不活性ガスに含まれる水素ガスはロジウムの光反射層１６により水素原子に分解され、ロジウムの光反射層１６を拡散して着色層１４に到達し、着色層１４を着色させる。これにより、反射率が低下する。
【００５０】
一方、水素ガスを混入した不活性ガスが、ガス供給装置によってセル５４内から排出されると共に、セル５４内に酸素を含むガスが導入されると、着色層１４と結合している水素原子は酸素により酸化され、着色層１４は元に戻り消色する。
【００５１】
ここで、この反射率可変ミラー５０においても、三酸化タングステンの着色層１４とロジウムの光反射層１６との間には、弗化リチウムの中間層３４が設けられている。したがって、前記第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー１０と同様に、着色層１４と光反射層１６との境界が明確になり、これにより、着色層１４の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。
【００５２】
以上の如く、本第２の実施の形態に係る反射率可変ミラー５０は、前記第１の実施の形態に係る反射率可変ミラー５０と基本的に同様の効果を奏するものであり、着色層１４の消色時における反射率の低下を防止又は抑制できる。
【００５３】
なお、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、中間層３４の材料を弗化リチウムとしたが、これに限らず、中間層３４の材料としては、二酸化珪素、弗化マグネシウム、弗化カルシウム等を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る反射率可変ミラーの全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る反射率可変ミラーの部分的な構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る反射率可変ミラーの変形例の部分的な構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る反射率可変ミラーの中間層の厚さ寸法と反射率との理論的な関係を示す線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る反射率可変ミラーの全体構成を示す断面図である。
【図６】従来の反射率可変ミラーの部分的な構成を示す断面図である。
【図７】従来の反射率可変ミラーの着色層と光反射層の界面の凸凹深さ寸法と反射率との理論的な関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    反射率可変ミラー
１２    ガラス基板（透明基板）
１４    着色層
１６    光反射層
２０    電極層（供給手段）
２４    電解液（供給手段）
２６    電源装置（供給手段）
３４    中間層
５０    反射率可変ミラー
５２    導入口（供給手段）
【図１】
2005309137.tif 000006
【図２】
2005309137.tif 000007
【図３】
2005309137.tif 000008
【図４】
2005309137.tif 000009
【図５】
2005309137.tif 000010
【図６】
2005309137.tif 000011
【図７】
2005309137.tif 000012