CN108431686A - 光反射材料及调光装置 - Google Patents

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Abstract

实现一种使用于调光装置时,可以稳定地切换光的透射及反射的光反射材料。光反射材料(10)包括基底(1)、层叠于基底的表面的导电膜(2)、层叠于导电膜的表面的绝缘膜(3),导电膜的层中,存在未形成导电膜的第一区域(2a),在绝缘膜的层中,存在未形成绝缘膜的第二区域(3a),第一区域与第二区域至少在一部分中重叠。

Description

光反射材料及调光装置
技术领域
本发明是关于反射特定的波段的光的光反射材料、以及关于使用了该光反射材料的调光装置。
背景技术
近几年,通过施加电压能够调整光的透射率的、例如称为智能窗户(smartwindow)的、具有调光功能的调光窗户被实用化。
作为像这样的调光窗户,专利文献1中记载了一种可以通过对形状异向性部件(光反射材料)施加电压,来切换红外光的透射及反射的红外调光装置。另外,专利文献2中记载了一种根据反射或透射来调制光的电致变色法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2015/40975号公报(2015年3月26日公开)
专利文献2:日本国公开专利公报特开平1-48044号公报(1989年2月22日)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
如专利文献1中记载,使用了形状异向性部件的调光装置时,通过施加电压，形状异向性部件可以彼此移动、聚集。因此,通过反复施加电压,在红外调光装置内,形状异向性部件可能产生稀疏的区域与密集的区域,导致不再能够稳定地切换光的透射及反射。
本发明是鉴于上述问题点而完成的,其目的在于,实现一种用于调光装置时,可以稳定地切换光的透射及反射的光反射材料。
解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明的一实施方式所涉及的光反射材料为反射特定波长的光的光反射材料,所述光反射材料包括基底,其具有透光性；导电膜,其层叠于上述基底的表面,并反射上述特定波长的光；绝缘膜,其层叠于上述导电膜的表面，在上述导电膜的层中,存在未形成上述导电膜的第一区域,在上述绝缘膜的层中,存在未形成上述绝缘膜的第二区域,上述第一区域与上述第二区域至少在一部分中重叠。
另外,本发明的一实施方式所涉及的光反射材料为反射特定波长的光的光反射材料,所述光反射材料包括基底,反射上述特定的波长的光；导电膜,层叠于上述基底的表面；绝缘膜,层叠于上述导电膜的表面；在上述导电膜的层中,存在未形成上述导电膜的第一区域，在上述绝缘膜的层中,存在未形成上述绝缘膜的第二区域；上述第一区域与上述第二区域至少在一部分中重叠。
发明效果
根据本发明的一实施方式所涉及的光反射材料,可以实现一种使用于调光装置时,可以稳定地切换光的透射及反射的光反射材料。
附图说明
图1的(a)为本发明的第一实施方式所涉及的光反射材料的立体图,图1的(b)为沿着本实施方式所涉及的光反射材料的、图1的(a)中的箭头A-A线的剖面图,图1的(c)为本实施方式所涉及的其他的光反射材料的剖面图。
图2是示出具有第一实施方式所涉及的光反射材料的调光装置的构成的剖面图。
图3的(a)是示出图2所示的调光装置的近红外光反射状态的图,图3的(b)是示出图2所示的调光装置的近红外光透射状态的图。
图4是示出将实际制作的调光装置中的对置的电极间施加电压时的、在俯视下的光反射材料的取向状态拍摄的显微镜照片的图,图4的(a)示出向上述电极间施加2V的直流电压之时,图4的(b)示出向上述电极间施加60Hz、5V的交流电压之时。
图5是示出图1的(c)所示的光反射材料的制造方法的例子的图。
图6的(a)是示出比较例的光反射材料的构造的剖面图,图6的(b)是不同于示出图6的(a)所示的光反射材料的比较例的光反射材料的构造的剖面图。
图7的(a)是示出将近红外光反射状态的比较例的调光装置从光的入射侧看时的显微镜照片的图,图7的(b)是示出将比较例的调光装置切换至近红外光透射状态时的显微镜照片的图,图7的(c)是示出将近红外光反射状态的本实施方式的调光装置从光的入射侧看时的显微镜照片的图,图7的(d)是示出将本实施方式的调光装置切换至近红外光透射状态时的显微镜照片的图。
图8是示出本发明的第二实施方式所涉及的光反射材料的制造方法的图。
图9的(a)是示出本发明的第三实施方式所涉及的光反射材料晶圆的构造的图,图9的(b)是示出图9的(a)所示的光反射材料晶圆被粉碎后的状态的图。
图10的(a)是示出本发明的第四实施方式所涉及的光反射膜的构造的图,图10的(b)是示出图10的(a)所示的光反射膜被切断后状态的图。
具体实施例
下面,使用图1至图7说明本发明的实施方式。在本实施方式中,说明具有反射近红外光的光反射材料10、及光反射材料10的调光装置100。
(调光装置100)
图2是示出具有本实施方式所涉及的光反射材料10的调光装置100的构成的剖面图。调光装置100为使用了通过使光反射材料10旋转来调光的调光方式的近红外调光装置。如图2所示,调光装置100为包括了彼此相对地配置的一对基板110、120以及配置于这一对基板110、120之间的光调制层130的调光单元。另外,如后述的图3的(a)及(b)所示,调光装置100进一步包括电源部51。
光反射材料10具有反射近红外光的功能。将光反射材料10使用于窗户上所设置的调光装置100,由此可以调整向室内入射的近红外光,并可以使室内环境舒适。关于光反射材料10的说明将在后面描述。
(基板110、120)
基板110具有绝缘性基板111与电极112。同样地,基板120具有绝缘性基板121与电极122。
绝缘性基板111、121例如使用透明的玻璃基板或塑料基板。玻璃基板用于绝缘性基板111、121时,为了防止热裂化,切割干净玻璃边缘,也可以通过抛光等来进行倒角。
电极112、122为透明电极,例如,由载流子的量被调整得变少,且由某一程度上透射近红外光的透明导电膜形成。电极112、122由例如波长1000nm的近红外光的透射率为50％,且波长1500nm的近红外光的透射率为50％以上的材料形成。作为电极112、122的具体例子,例举通过InTiO(Titanium doped indium oxide)、将锐钛型二氧化钛作为晶种层的以锡取代的氧化钽、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、氧化锌、或氧化锡等。另外,电极112、122各自经由布线71与电源部51连接(参照图3)。电源部51为能够向电极112、122之间施加直流电压或交流电压的电源。
基板110与基板120通过密封材料142相互贴合,所述密封材料料142是设置于两个基板110、120的周缘部。作为密封材料142,例如,优选使用UV(Ultra Violet:紫外线)硬化型的树脂。另外,作为密封材料142,更期望是在与后述的介质131接触的内侧形成有耐溶剂性的密封材料,在其外侧,还预先形成粘合力强的密封材料。
另外,基板110、120之中,在一个基板中的、与另一个基板的相对面上,设有间隔物141。在本实施方式中,例如通过光刻形成了200μm、高度200μm的间隔物141。通过在基板110、120之间设置间隔物141,从而基板110、120之间的距离可以保持固定距离。
(光调制层130)
光调制层130设于电极112、122之间。光调制层130具有介质131、介质131中固定的多个光反射材料10。
介质131为保持光反射材料10的、具有流动性的物质。为使具有作为窗户的功能,在介质131中例如,使用了在可见光区域中大致无吸收的液体、或将这些以色素着色的构成等。另外,介质131与玻璃相比,相对介电常数高即可,优选相对介电常数为20以上。
另外,介质131可以以单一的物质形成,也可以以多种物质的混合物形成。作为形成介质131的材料例如,可以使用碳酸亚丙酯、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、碳氟化合物、硅油等。
制作调光装置100时,例如,将碳酸亚丙酯作为介质131,该介质131中使光反射材料10例如以20质量％的比例分散的分散液(光反射材料混合液),在基板110、120之中的、形成了密封材料142的一个基板上滴下。
并且,在滴下上述分散液的基板中,作为密封材料142,优选为例如UV硬化型的树脂形成,更优选为期望是在与介质131接触的内侧形成具有耐溶剂性的密封材料,在其外侧,形成有粘合力强的密封材料。
上述分散液在滴下的状态下,使基板110、120贴合后,通过使密封材料142硬化,可以制作本实施方式所涉及的调光装置100。
调光装置100是将近红外光进行调光的调光装置。因此,基板110、120、及介质131的材料优选近红外光的吸收率小的物质。基板110、120、或介质131的材料为近红外光的吸收率高的物质时,即使调光装置100处于近红外光透射状态,近红外光也会被基板110、120、或介质131吸收。由此,透射调光装置100的近红外光的强度降低。
另外,若介质131的粘度高,则可以保持光反射材料10的取向状态,另一方面,存在驱动电压变高的风险。将本实施方式所涉及的调光装置100设于窗户,并控制从窗户入射至室内的近红外光的透射率时,其操作次数为一天内数次左右。即使驱动电压高也可以保持光反射材料10的状态,但对调光装置100的低消耗功率化有利时,作为介质131,可以使用能保持光反射材料10的状态的粘度的物质。
并且,为了提高介质131的粘度,作为介质131,使用硅油或聚乙二醇等的单体粘度高的介质以外,在介质131中也可以混合PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等,或混入二氧化硅微粒等的表现有变凝性(Thixotropy)的材料。
尤其是,通过在介质131中混合表现变凝性的材料,使介质131具备了变凝性时,可以抑制光反射材料10的沉淀,同时在调光装置100的动作状态下具备了存储性,降低电压的施加频率,由此可以降低消耗功率。
(控制近红外光的透射率)
接着,参照图3的(a)及(b),具体地说明光调制层130的近红外光的透射率的控制方法。图3的(a)是示出近红外光反射状态的图,图3的(b)是示出近红外光透射状态的图。
若向对置的电极112、122之间施加来自电源部51的、例如2V的直流电压(频率＝0Hz),则带电的光反射材料10通过电泳向一个电极聚集。因此,得到图3的(a)所示的近红外光反射状态。并且,此时,也可以向电极112、122之间,代替直流电压,例如,施加1Hz以下的低频的交流电压,由此避免所谓烧印。
并且,在图3的(a)中,示出光反射材料10以贴附于基板110中的电极112的方式取向的例子。在图3的(a)中,将电源部51的正极侧连接至电极112,并将电源部51的负极侧连接至电极122。然而,并不限于此,也可以将电源部51的负极侧连接至电极112,并将电源部51的正极侧连接至电极122。将电源部51的负极侧连接至电极112,并将电源部51的正极侧连接至电极122时,光反射材料10以贴附于基板120的方式取向。另外,在图3的(a)中,示出光反射材料10中带电的电荷的极性为负的情况,但不限于此,光反射材料10中带电的电荷的极性也可以为正。此时,光反射材料10贴附的基板与图3的(a)的情况相反。
如此,若光调制层130施加频率为0Hz的直流电压,或频率为1Hz以下的低周波的交流电压,则通过以电泳力或库伦力描述的力,具有带电性的光反射材料10中,与其带电的电荷的极性相反的电荷被吸引至带电的电极附近。然后,光反射材料10成为最稳定的取向,并以贴附于基板110或基板120的方式旋转。如此,光反射材料10以其长轴平行于基板110、120的方式取向,由此从基板110侧向光调制层130入射的光(外界光)被光反射材料10遮断,不透射(通过)光调制层130。
另一方面,若向对置的电极112、122之间,施加与图3的(a)的情况相比频率高的电压,例如60Hz、5V的交流电压,则通过从介电泳(Dielectrophoresis)现象、库伦力或电能的观点描述的力,光反射材料10如图3的(b)所示,向垂直于基板110、120的方向动作,并会得到近红外光透射状态。
即,若向光调制层130,例如施加频率60Hz的交流电压,则光反射材料10以其长轴平行于电力线的方式旋转。也就是说,光反射材料10以其长轴垂直于基板110、120的方式取向。由此,从基板110侧向光调制层130入射的光(外界光)透射(通过)光调制层130,并从基板120侧出射。
并且,切换光反射材料10的取向状态的频率,由光反射材料10的形状及材质、光调制层130的厚度(单元厚度)等来预先设定。
图4的(a)、(b)是示出在实际制作的调光装置100(调光单元)中的对置的电极112、122之间施加电压时的、在俯视下的光反射材料10的取向状态拍摄的显微镜照片的图。图4的(a)示出对上述电极112、122之间施加2V的直流电压之时,图4的(b)示出对上述电极112、122之间施加60Hz、5V的交流电压之时。
如图4的(a)所示,向上述电极112、122之间施加直流电压时,光反射材料10向大致与基板110、120平行的方向取向。因此,入射至调光单元的近红外光被反射至光的入射侧。
另一方面,如图4的(b)所示,向上述电极112、122之间施加交流电压时,光反射材料10向垂直于基板110、120的方向取向。因此,图4的(b)中,在俯视时,能看见光反射材料10的剖面。因此,入射至调光单元的近红外光朝向与光的入射侧相反的一侧并透射调光单元。
在本实施方式中,关于调光装置100,在屋外侧的配置有基板110,在屋内侧配置有基板120。因此,在图3的(a)及图4的(a)所示的近红外光反射状态下,从屋外入射的近红外光被调光装置100内的光反射材料10正反射,并有效率地反射至入射侧。
另一方面,在图3的(b)及图4的(b)所示的近红外光透射状态下,从屋外入射的近红外光透射至屋内侧。此时,在上述近红外光透射状态下,来自屋外的近红外光如图3的(b)所示,即使从倾斜方向入射至基板110的基板面(入射侧),也会被光反射材料10反射,并入射至屋内侧的基板120。
(光反射材料10)
图1的(a)为本实施方式所涉及的光反射材料10的立体图。图1的(b)为沿着本实施方式所涉及的光反射材料10的图1的(a)中的箭头A-A线的剖面图。图1的(c)为本实施方式所涉及的光反射材料10A的剖面图。
如图1的(a)及(b)所示,光反射材料10包括基底1、导电膜2(近红外光反射膜)、以及绝缘膜3。具体而言,相对基底1,连续地成膜有导电膜2及绝缘膜3。在此,“连续地成膜”是指,导电膜2成膜后,每一个基底1与其他的基底1、或与放置基底1的台面等接触的部分没有变化地成膜有绝缘膜3。
另外,光反射材料10的大小优选直径为50μm以下,厚度为20μm以下。在此,直径是指在俯视下将光反射材料10内裹的最小的圆的直径。只要光反射材料10的直径及厚度在上述的范围内,则由于光反射材料的质量小,因此用于切换近红外光反射状态与近红外光透射状态所需的能量变小。另外,若光反射材料10的厚度在上述的范围内,则在近红外光反射状态下,光反射材料10相对基板110或120垂直地取向的风险降低。
并且,光反射材料10的直径大于50μm,例如即使100μm,也能够通过施加电压来使所述光反射材料10动作。然而,随着电压的施加的光反射材料10的动作变迟缓。进一步地,光反射材料10的直径为例如200μm时,为使光反射材料10动作,需要如5V以上的大电压。若施加的电压变大,则光反射材料10彼此作用的库伦力变大,光反射材料10变得容易聚集。
基底1为成膜导电膜2及绝缘膜3的、具有透光性的基材。基底1为成为材料的物质的薄片。基底1的材料,例如玻璃、膜、树脂等,只要使红外光透射的材料都可以。尤其是,只要基底1的材料为玻璃或氧化锌,则易于使光反射材料10的大小以上述优选的大小形成基底1。
导电膜2为层叠于基底1的表面的、反射红外光(特定波长的光)的导电膜。在本实施方式中,导电膜2的材料为ITO。作为导电膜2的材料,只要为反射红外光的材质,则可以使用任意的材料。作为导电膜2的材料的具体例子,除了上述的ITO以外,例举氧化锌等的透明导电膜、或Ag等的纳米粒子等。
尤其是,导电膜2为优选由可见光的透射率为50％以上的材料形成的、透明导电膜。此时,具有光反射材料10的调光装置100用于窗户时,近红外光透射状态及近红外光反射状态的任一状态中,可见光都透射50％以上。作为像这样的材料的例子,例举氧化铟锡、掺镓氧化锌、掺铝氧化锌、InGaZnO类氧化物半导体、或在这些之中添加杂质的材料。
导电膜2在成膜时,基底1中存在与放置该基底1的平台、或与其他基底1的接触部分。该接触部分中不形成导电膜2。因此,在导电膜2的层中,存在未形成导电膜2的第一区域2a。
绝缘膜3层叠于导电膜2的表面。绝缘膜3由不具有导电性的材料形成。在本实施方式中,绝缘膜3的材料为SiO2。绝缘膜3的材料不限于SiO2,只要例如TiO2、Al2O3、SiN、TiN、或聚酰亚胺等的树脂类等即可。即,只要通过调光装置100所具有的介质131而溶解、或不膨胀的材料,任意皆可。
根据与在导电膜2的层的一部分存在第一区域2a的情况相同的理由,在绝缘膜3的层的一部分上,存在未形成有绝缘膜3的第二区域3a。在此,绝缘膜3与导电膜2连续地成膜。因此,第一区域2a与第二区域3a至少在一部分中重叠。在此,“至少在一部分中重叠”是指,在将光反射材料10以某一平面切断时的剖面中,至少存在一个以第一区域2a与第二区域3a重叠的状态出现的平面。
另外,本实施方式所涉及的光反射材料也可以是图1的(c)所示的光反射材料10A。光反射材料10A进一步具有在基底1与导电膜2之间,使导电膜2的密合性提高的缓冲层4的方面,与光反射材料10不同。例如,基底1为玻璃或氧化锌时,也可以在基底1的表面作为缓冲层4成膜SiO2,并在缓冲层4之上成膜导电膜2。此时,与直接成膜于以玻璃或氧化锌形成的基底1的表面时相比,导电膜2成为密合性高的优质的膜。
并且,在成膜缓冲层4时,也与成膜上述的导电膜2及绝缘膜3之时相同,在基底1中,存在放置该基底1的平台、或与其他的基底1的接触部分。在该接触部分中,不形成缓冲层4。因此,存在未形成缓冲层4的第三区域4a。在图1的(c)中,第三区域4a的位置重叠于第一区域2a的位置及第二区域3a的位置。然而,第三区域4a的位置不一定需要与第一区域2a的位置及第二区域3a的位置重叠。
(光反射材料10A的制造方法)
图5是示出光反射材料10A的制造方法的例子的图。在下面,说明使用了DC磁控溅射设备的光反射材料10A的制造方法的例子。并且,在下面说明的制造方法所使用的DC磁控溅射设备具有真空腔。另外,上述DC磁控溅射设备包括平台以及靶材固定部，所述平台在真空腔内放置成膜对象，所述靶材固定部固定作为成膜材料的至少两种种类靶材，并可以切换用于成膜的靶材的靶材固定部。
首先,在靶材固定部中,作为靶材,分别固定了(i)Si靶材、及(ii)含有5％SnO2的ITO(ITO靶材)。接着,如图5所示,在平台上,放置成为基底1的薄片状的玻璃。
接着,使用涡轮分子泵,将真空腔内抽真空到5×10-4Pa。抽气后的真空腔中,将Ar气体以160sccm、将O2气体以40sccm的流量作为混合气体导入,并将真空腔的内部的压力调整为0.5Pa。在这种状态下,向Si靶材施加1kW的功率,并成膜了厚度约为50nm的SiO2薄膜作为缓冲层4。
其后,将平台以150℃加热并维持的同时,向真空腔将Ar气体以198sccm、将O2气体以2sccm的流量作为混合气体导入,并将真空腔的内部的压力调整至0.5Pa。在这种状态下,向ITO靶材施加1kW的功率,并在缓冲层4之上成膜了厚度约为30nm的ITO薄膜作为导电膜2。
再在其之后,将平台的温度维持在150℃,在真空腔将Ar气体以160sccm、将O2气体以40sccm的流量作为混合气体导入,并将真空腔的内部的压力调整至0.5Pa。在这种状态下,向Si靶材施加1kW的功率,并在导电膜2之上成膜了厚度约为50nm的SiO2薄膜作为绝缘膜3。由此,可以得到在基底1上依次成膜缓冲层4、导电膜2、及绝缘膜3的光反射材料10A。
(光反射材料10的效果)
图6的(a)是示出比较例(第一比较例)的光反射材料80的构造的剖面图。图6的(b)是示出不同于光反射材料80的比较例(第二比较例)的、光反射材料90的构造的剖面图。
光反射材料80在不具有绝缘膜3的方面与光反射材料10不同。另外,光反射材料90由于未连续地成膜导电膜2与绝缘膜3,因此在与第一区域2a的位置及绝缘膜3的第二区域3a的位置不重叠的方面,与光反射材料10不同。
光反射材料80的情况,导电膜2的整体露出。另外,光反射材料90的情况,导电膜2的一部分通过第二区域3a露出。像这样的光反射材料80及90中,导电膜2的露出部分的面积与光反射材料10相比大。向像这样的光反射材料80及90施加电压时,在导电膜2露出的部分中,产生大于静电感应的库伦力。另一方面,在由绝缘膜3覆盖导电膜2的部分中,仅在绝缘膜3产生极化,而不产生大的库伦力。
因此,将与光反射材料10相比导电膜2的露出部分的面积大的光反射材料80及90使用于调光装置100时,通过电压的施加,在光反射材料80及90彼此之间作用的库伦力与光反射材料10相比变得过大。其结果,通过反复施加电压,存在光反射材料80及90不能再移动及聚集,稳定地切换近红外光的反射及透射的风险。
另一方面,光反射材料10的情况,通过连续地成膜导电膜2与绝缘膜3,从而导电膜2的第一区域2a的位置与绝缘膜3的第二区域3a的位置,至少在一部分中重叠。因此,在光反射材料10中,与光反射材料80及90相比,导电膜2的露出部分的面积小。
光反射材料10中的导电膜2的露出是,在光反射材料10的制造过程中不可避免发生的最小限度的露出。因此,在光反射材料10中,导电膜2可称得上几乎没有露出。具体而言,光反射材料10中的导电膜2的露出部分为导电膜2的、第一区域2a中的剖面的量。
由此,将光反射材料10用于调光装置100时,与光反射材料80及90相比,施加了电压时,在光反射材料10彼此之间作用的库伦力变小,光反射材料10的移动及聚集受到抑制。因此,使用了光反射材料10的调光装置100成为可以稳定地切换近红外光透射状态与近红外光反射状态的调光装置。
并且,来自太阳的红外线的大部分为近红外线。因此,控制日射热取得率与控制近红外线透射率几乎相等。另外,在冬季需要防止红外线从室内出到屋外。然而,此时的红外线的波长为10μm左右,属于远红外线。
作为透射近红外线的透明导电膜的电极112、122具有如对远红外线反射的特性。因此,调光装置100往往反射远红外光。也就是说,即使在冬季以获取来自屋外的近红外线的方式控制调光装置100,室内的热作为辐射热不逃出,因此可以得到理想的状态。并且,即便在夏季以近红外线不进入屋内的方式控制调光装置100,由于远红外线也同时不进入,因此可以得到理想的状态。
并且,在上述的实施方式中的光反射材料10反射近红外光,但不限于近红外光,也可以是特定波长的光,例如反射特定颜色的可见光的光。其情况,只要对应于被反射的光的波长,适当变更光反射材料10中包含的各部的材料即可。
例如,作为导电膜2的材料,也可以使用金。金具有如相对于波长600nm以上的光的反射率大于相对于波长600nm以下的光的反射率的特性。由此,使用了导电膜2的材料为金的光反射材料10的调光装置100,则可以使对于波长600nm以下的可见光透射,另一方面,对于波长600nm以上的可见光,可以切换透射状态与反射状态。
另外,非导电膜2,而基底1也可以以反射、或吸收特定波长的光的材料构成。也就是说,光反射材料也可以包括反射或吸收特定波长的光的基底、层叠于基底的导电膜、层叠于导电膜的绝缘膜。此时,作为基底的材料的例子,例举Ag纳米粒子、ITO纳米粒子、或包含吸收近红外光的色素的玻璃等。另外,在这种情况下,由于基底不是膜,因此作为反射特定波长的光的材料,可以使用难以形成膜的材料。
另外,由于基底1不是薄片状,也可以是针状晶体。此时,调光装置100为,使作为针状的光反射材料10根据电压旋转,针状晶体在随机的状态和平行于电场的状态下切换外光的吸收的、SPD(Suspended Particle Device:悬浮颗粒装置)。
(实验)
制作本实施方式所涉及的调光装置100与第三比较例的调光装置,并进行了反复施加电压的实验。在此,“反复施加电压”是指,对于电极112、122之间的电压,反复进行形成近红外光反射状态的电压和形成近红外光反射状态的电压的切换。另外,在本实验中,“形成近红外光反射状态的电压”为2V的直流电压。“形成近红外光透射状态的电压”是指振幅5V、频率60Hz的交流电压。
调光装置100中,作为光反射材料,包括基底1以玻璃构成的、导电膜2以ITO构成的、绝缘膜3以SiO2构成的、直径为50～200μm的光反射材料10。另一方面,第三比较例的调光装置中,作为光反射材料,包括基底1以玻璃构成的、导电膜2以ITO构成的、直径为50～100μm的光反射材料80。其他的部分,例如对于电极112、122等,在调光装置100与第三比较例的调光装置之间不存在差异。
图7的(a)是示出将近红外光反射状态下的第三比较例的调光装置100从光的入射侧看时的显微镜照片的图。图7的(b)是示出对第三比较例的调光装置反复施加10次电压后的、红外光透射状态的显微镜照片的图。图7的(c)是示出将近红外光反射状态下的调光装置100从光的入射侧看时的显微镜照片的图。图7的(d)是示出对调光装置100反复施加10次电压后的、近红外光透射状态的显微镜照片的图。
对图7的(a)所示的状态的、第三比较例的调光装置反复施加10次电压。具体而言,反复了10次如下顺序:(i)施加1秒的交流电压并将光反射材料10从近红外光反射状态切换至近红外光透射状态,其后(ii)施加直流电压并将光反射材料10从近红外光透射状态切换至近红外光反射状态。由此,对光反射材料10总共施加了10秒交流电压。
此时,如图7的(b)所示,产生了光反射材料80的移动及聚集。其结果,光反射材料80的一部分即使在近红外光透射状态下,也取向在几乎平行于基板110、120的方向上。另外,如图7的(b)所示,通过光反射材料80的一部分移动,在光调制层130中,存在有不存在光反射材料80的区域。
相对于此,对图7的(c)所示的状态的调光装置100反复施加电压10次。此时,如图7的(d)所示,不产生光反射材料10的移动及聚集。
〔第二实施方式〕
关于本发明的其他实施方式,基于图8说明,则结构如下。并且,为了便于说明,对具有与上述实施方式中说明的部件相同功能的部件,标注上相同的附图标记,并省略其说明。
图8是示出本实施方式所涉及的光反射材料20的制造方法的图。光反射材料20具有与图1的(b)所示的光反射材料10相同的、基底1、导电膜2、以及绝缘膜3。在本实施方式中,光反射材料20通过在基底1使用Mist-CVD法并连续地成膜ITO及SiO2而制造。
如图8所示,在本实施方式中,光反射材料20的制造中使用运输炉500。运输炉500包括基底投入部510、皮带运输机520、第一成膜部530、第二成膜部540、以及光反射材料回收部550。
基底投入部510将形成基底1的玻璃薄片投入至皮带运输机520上。皮带运输机520使从基底投入部510投入的基底1移动至光反射材料回收部550。
第一成膜部530在基底1之上形成导电膜2。具体而言,第一成膜部530通过ITO膜形成溶液(含有0.2mol/l铟乙酰丙酮的乙酰丙酮溶液中含有12wt％氯化锡)超声波而成雾滴状,将空气作为运载气体灌入运输炉500内。灌入运输炉500内的ITO膜形成溶液与皮带运输机520上的基底1接触并被热分解,从而在基底1之上形成导电膜2。
第二成膜部540在导电膜2之上形成绝缘膜3。具体而言,除了第二成膜部540代替ITO膜形成溶液而将SiO2膜形成溶液(四乙氧基硅烷)使用于成膜之外,与第一成膜部530相同。第二成膜部540与第一成膜部530相比,设于从基底投入部510分离的位置。
光反射材料回收部550接住并回收皮带运输机520的、从基底投入部510分离侧的终端落下的光反射材料20。
光反射材料20的制造方法如下。首先,运输炉500加热至500℃为止。接着,形成基底1的玻璃薄片从基底投入部510投入至皮带运输机520上。将皮带运输机520上移动的基底1的表面,根据第一成膜部530及第二成膜部540来成膜导电膜2及绝缘膜3,从而得到光反射材料20。此时,基底1由于通过皮带运输机520来移动,因此从成膜导电膜2至成膜绝缘膜3之间、各自的基底1与其他的基底1、或与放置基底1的平台接触的部分没有变化。也就是说,导电膜2及绝缘膜3为连续地成膜。
光反射材料20在其后,从皮带运输机520的终端落下,接收至光反射材料回收部550,并回收。
对于如此得到的光反射材料20,也与光反射材料10相同,通过使调光装置100等的光反射材料旋转,从而可以适用于切换近红外光反射状态与近红外光透射状态的调光装置。
〔第三实施方式〕
关于本发明的其他实施方式,基于图9来说明则如下。图9的(a)是示出光反射材料晶圆30A的构造的图。图9的(b)是示出(a)所示的光反射材料晶圆30A被粉碎后的状态的图。
在下面,说明本实施方式所涉及的光反射材料的制造方法。首先,如图9的(a)所示,在厚度50μm的玻璃板31A之上,通过依次成膜导电膜32A、及绝缘膜33A,从而得到光反射材料晶圆30A。在本实施方式中,导电膜32A为厚度500nm的GZO。另外,绝缘膜33A为厚度50nm的SiO2。关于导电膜32A、及绝缘膜33A的成膜方法,可以使用例如刮棒涂布机、旋涂、印刷、或浸涂等,任意的公知的手法。
接着,如图9的(b)所示,通过使用球磨机来粉碎光反射材料晶圆30A,可以得到光反射材料30。在本实施方式中,光反射材料晶圆30A以形成光反射材料30的直径为100μm的薄片的方式粉碎。
在第一实施方式中,关于光反射材料10的适宜大小,说明了直径为50μm、厚度为20μm。本实施方式的光反射材料30大于上述的适宜大小,因此施加电压时的动作与光反射材料10相比迟缓。然而,若是厚度50μm的玻璃板而被市售,因此存在可以简单地制造的优点。
对于如此得到的光反射材料30,也与光反射材料10相同,通过使调光装置100等的光反射材料旋转,可以适用于切换近红外光反射状态与近红外光透射状态的调光装置。
〔第四实施方式〕
关于本发明的其他实施方式,基于图10来说明则如下。图10的(a)是示出光反射膜40A的构造的图。图10的(b)是示出(a)所示的光反射膜40A被切断的状态的图。
在下面说明本实施方式所涉及的光反射材料的制造方法。首先,如图10的(a)所示,通过在厚度4μm的膜41A上成膜导电膜42A及绝缘膜43A,从而得到光反射膜40A。作为膜41A的素材的例子,例举PET(Polyethylene terephthalate)或聚酰亚胺等。尤其是,从成本的方面出发,膜41A的素材优选使用PET。另外,在本实施方式中,导电膜42A为厚度10nm的银，并通过蒸镀成膜。
另外,绝缘膜43A为厚度50nm的SiO2。然而,绝缘膜43A的材料不限于SiO2,例如树脂也可以。绝缘膜43A的成膜方法与第三实施方式中的导电膜32A及绝缘膜33A相同,可以使用例如刮棒涂布机、旋涂、印刷、或浸涂等、任意的公知的手法。
接着,如图10的(b)所示,通过切断光反射膜40A,从而得到光反射材料40。在本实施方式中,光反射膜40A以光反射材料40的直径形成100μm以下的方式切断。
如此,对于获得的光反射材料40,也与光反射材料10相同,通过使调光装置100等的光反射材料旋转,从而得到可以适用于切换近红外光反射状态与近红外光透射状态的调光装置。
〔总结〕
本发明的第一实施方式所涉及的光反射材料(10),所述光反射材料为反射特定波长的光的光反射材料，其包括:基底(1),其具有透光性；导电膜(2),其层叠于上述基底的表面,并反射上述特定波长的光；绝缘膜(3),其层叠于上述导电膜的表面，在上述导电膜的层中,存在未形成上述导电膜的第一区域(2a),在上述绝缘膜的层中,存在未形成上述绝缘膜的第二区域(3a),上述第一区域与上述第二区域至少在一部分中重叠。
根据上述构成,光反射材料包括基底、导电膜、绝缘膜。导电膜及绝缘膜在成膜时,基底与其他物体接触的部分未成膜。因此,在导电膜的层中,存在未形成导电膜的第一区域,在绝缘膜的层中,存在未形成绝缘膜的第二区域。在第一区域的位置与第二区域的位置上,至少在一部分中重叠,因此导电膜的露出部分的面积小。因此,在施加电压时,在光反射材料彼此之间作用的库伦力变小,光反射材料的移动及聚集受到抑制。由此,在用于调光装置时,能实现可以稳定地切换光的透射及反射的光反射材料。
本发明的第二实施方式所涉及的光反射材料在上述第一实施方式中,优选为近红外光。
根据上述构成,通过将光反射材料使用在设于窗户的调光装置,可以调整向室内入射的近红外光,并可以使室内环境舒适。
本发明的第三实施方式所涉及的光反射材料在上述第二实施方式中,上述导电膜的材料优选为氧化铟锡、掺镓氧化锌、掺铝氧化锌、InGaZnO类氧化物半导体、或在这些之中添加杂质的材料。
根据上述构成,导电膜使可见光透射50％以上。因此,可以将光反射材料适当地使用在设于窗户的调光装置。
本发明的第四实施方式所涉及的光反射材料在上述第一至三实施方式的任一实施方式中,上述光反射材料优选为直径为50μm以下,且厚度为20μm以下。
根据上述构成,光反射材料的质量小,因此用于切换近红外光反射状态与近红外光透射状态所需的能量变小。
本发明的第五实施方式所涉及的光反射材料在上述第四实施方式中,上述基底的材料优选为玻璃。
根据上述构成,光反射材料的大小以形成上述第四实施方式的大小的方式容易形成基底。
本发明的第六实施方式所涉及的光反射材料在上述第一至五实施方式中的任一实施方式中,优选为在上述基底与上述导电膜之间,进一步包括使上述导电膜的密合性提高的缓冲层(4)。
根据上述构成,与导电膜直接成膜于基底的情况相比,形成密合性高的、优质的膜。
本发明的第七实施方式所涉及的光反射材料为反射特定波长的光的光反射材料,所述光反射材料包括:基底,反射上述特定波长的光；导电膜,层叠于上述基底的表面；绝缘膜,层叠于上述导电膜的表面，在上述导电膜的层中,存在未形成上述导电膜的第一区域；在上述绝缘膜的层中,存在未形成上述绝缘膜的第二区域；上述第一区域与上述第二区域至少在一部分中重叠。
根据上述构成,起到与上述第一实施方式相同的效果。
本发明的第八实施方式所涉及的调光装置(100)优选具有上述第一至七实施方式中的任一实施方式的光反射材料。
根据上述构成,调光装置可以稳定地切换光反射状态与光透射状态。
本发明不限于上述各实施方式,能在所要保护技术方案所示的范围内进行各种变更,将在不同的实施方式中分别公开的技术方案适当地组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。而且,通过组合在各实施方式中分别公开的技术方案也能形成新的技术特征。
(关联申请的相互参照)
本申请主张在2015年12月22日申请的日本国专利申请:特愿2015-250545的优先权的利益,通过参照该申请,其全部内容被包含于本申请中。
附图标记说明
1 基底
2、32A、42A 导电膜
3、33A、43A 绝缘膜
2a 第一区域
3a 第二区域
4 缓冲层
10、10A、20、30、40 光反射材料
100 调光装置

Claims (8)

1.一种反射特定波长的光的光反射材料,其特征在于,包括:
基底,其具有透光性；
导电膜,其层叠于上述基底的表面,并反射上述特定波长的光；
绝缘膜,其层叠于上述导电膜的表面；
在上述导电膜的层中,存在未形成上述导电膜的第一区域,
在上述绝缘膜的层中,存在未形成上述绝缘膜的第二区域,
上述第一区域与上述第二区域至少在一部分中重叠。
2.根据权利要求1所述光反射材料,其特征在于,
上述特定波长的光为近红外光。
3.根据权利要求2所述光反射材料,其特征在于,
上述导电膜的材料为氧化铟锡、镓掺杂的氧化锌、铝掺杂的氧化锌、InGaZnO类氧化物半导体、或在这些之中添加杂质的物质。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述光反射材料,其特征在于,
上述光反射材料为直径在50μm以下,且厚度在20μm以下。
5.根据权利要求4所述光反射材料,其特征在于,
上述基底的材料为玻璃。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述光反射材料,其特征在于,进一步包括:
缓冲层,其在上述基底与上述导电膜之间,使上述导电膜的密合性提高。
7.一种反射特定波长的光的光反射材料,其特征在于,包括:
基底,反射上述特定波长的光；
导电膜,层叠于上述基底的表面；
绝缘膜,层叠于上述导电膜的表面；
在上述导电膜的层中,存在未形成上述导电膜的第一区域；
在上述绝缘膜的层中,存在未形成上述绝缘膜的第二区域；
上述第一区域与上述第二区域至少在一部分中重叠。
8.一种调光装置,其特征在于,包括根据权利要求1至7中的任一项所述光反射材料。
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