JP2004175622A

JP2004175622A - 透明基体用自己調光膜及び自己調光膜付き透明基体

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Publication number: JP2004175622A
Application number: JP2002344114A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Anzaki; 利明安崎; Yoshibumi Kijima; 義文木島
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】外部環境状況に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる透明基体用自己調光膜及び自己調光膜付き透明基体を提供する。
【解決手段】自己調光膜付き透明基体としての複層ガラス１００は、室内側ガラス板１０と、室内側ガラス板１０との間に中空部１５を画成する室外側ガラス板２０と、中空部１５側に成膜された自己調光膜３０を備える。自己調光膜３０には、室外側ガラス板２０の面上に該面から順に成膜された、誘電体層３１、金属層３２，３３、犠牲金属層３４、ＴｉＯＮを主成分として成る光触媒層３５、及び電荷分離層３６が配されている。光触媒層３５は、外部からの光の強度が高いときに当該光を吸収して当該光触媒層３５の伝導帯に移動した電子を金属層３２，３３の伝導帯に供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基体用自己調光膜及び自己調光膜付き透明基体に関し、特に、建築用窓ガラスや自動車用窓ガラス等の透明基体用自己調光膜、及び自己調光膜付き透明基体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築用窓ガラスや自動車用窓ガラス等の透明ガラス板としては、外部からの光や熱の侵入を抑制する調光機能性膜材料等でコーティングされたガラスが実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。上記調光機能性膜材料としては、例えば、ＡｇやＺｎＯ等の膜材料を複数積層した熱線反射膜材料がある。この熱線反射膜は、赤外光を反射して夏季の日射における熱の侵入を遮蔽する一方、可視光を透過するので、視界を遮断することなく遮熱を行って冷房負荷の軽減を図ることができる。
【０００３】
また、電圧印加により色が変化するＷ_２Ｏ_５を含有するエレクトロクロミックガラス等を用いて、上記熱線反射膜における可視光の透過率を人為的に制御して調光を行うことも提案されている。
【０００４】
さらには、温度の変化に伴い相転移する液晶等の高分子材料溶液を封入した自己調光機能付き複層ガラスが提案されている。この複層ガラスは、所定の温度、例えば４０℃程度になると高分子材料の相転移に起因する白濁又は着色によって外部から侵入する光や熱の量を抑制することができる。このような温度等の外部環境状況に応じて自動的に調光する機能は、自己調光機能と呼ばれている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平０５−０７０５８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記調光機能性膜材料等でコーティングされたガラスは、その光透過スペクトル特性が光の強度等外部環境状況に関わりなく一定であり、夏季の日射における熱の侵入を抑制し、同時に曇天時や冬季等の日射における熱の侵入を抑制しないといったニーズに応えることができず、自己調光機能を有していない。
【０００７】
また、上記エレクトロクロミックガラス等では、調光を可視光の透過率を人為的に制御することにより行っているので、人為的に調光機能を発揮することができるが、自己調光機能を有していないので調光に手間がかかる。
【０００８】
さらに、上記自己調光機能付き複層ガラスでは、外部から侵入する光や熱の量の抑制を高分子材料の白濁又は着色により行っているので、この白濁又は着色により視界が遮られる。
【０００９】
本発明の目的は、外部環境状況に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる透明基体用自己調光膜及び自己調光膜付き透明基体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の自己調光膜は、透明基体の面上に成膜された透明基体用自己調光膜において、外部から光を受けて電子を放出する感光膜と、前記感光膜から放出された電子を捕捉する金属膜とを備え、前記金属膜は、前記電子の作用及び前記光の強度に応じて酸化状態と還元状態を可逆的に呈することを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の自己調光膜によれば、外部から光を受けて電子を放出する感光膜と、感光膜から放出された電子を捕捉する金属膜とが透明板の面上に成膜され、金属膜が電子の作用及び光の強度に応じて酸化状態と還元状態を可逆的に呈するので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項２６記載の自己調光膜は、透明基体の面上に成膜された透明基体用自己調光膜において、外部から光を受けてホールを放出する感光膜と、前記感光膜から放出されたホールを捕捉する金属膜とを備え、前記金属膜は、前記ホールの作用及び前記光の強度に応じて還元状態と酸化状態を可逆的に呈することを特徴とする。
【００１３】
請求項２６記載の自己調光膜によれば、外部から光を受けてホールを放出する感光膜と、前記感光膜から放出されたホールを捕捉する金属膜とを備え、前記金属膜は、前記ホールの作用及び前記光の強度に応じて還元状態と酸化状態を可逆的に呈するので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５１記載の自己調光膜付き透明基体は、請求項１乃至５０のいずれか１項に記載の自己調光膜を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項５１記載の自己調光膜付き透明基体によれば、請求項１乃至５０のいずれか１項に記載の自己調光膜を有するので、外部環境状況に応じて視界を遮蔽することがなく自己調光するものを提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を行った結果、透明基体の面上に成膜された透明基体用自己調光膜において、外部から光を受けて電子を放出する感光膜と、感光膜から放出された電子を捕捉する金属膜とを備え、金属膜は、電子の作用及び光の強度に応じて酸化状態と還元状態を可逆的に呈すると、外部環境状況に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができるのを見出した。
【００１７】
また、本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を行った結果、透明基体の面上に成膜された透明基体用自己調光膜において、外部から光を受けてホールを放出する感光膜と、感光膜から放出されたホールを捕捉する金属膜とを備え、金属膜は、ホールの作用及び光の強度に応じて還元状態と酸化状態を可逆的に呈すると、外部環境状況に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができるのを見出した。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る透明基体用自己調光膜を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る透明基体用自己調光膜を備える自己調光膜付き透明基体の断面図である。
【００２０】
図１において、自己調光膜付き透明基体としての複層ガラス１００は、厚さ５ｍｍのフロートガラスから成る室内側ガラス板１０と、室内側ガラス板１０にその周囲において幅約１０ｍｍの封止枠体１６を介して対向し、間に中空部１５を画成する厚さ５ｍｍのフロートガラスから成る室外側ガラス板２０（窓ガラス，透明基体）と、該中空部１５において室外側ガラス板２０の面上に成膜された複層ガラス１００用の後述する図２の自己調光膜３０とを備える。封止枠体１６は、室内側ガラス板１０及び室外側ガラス板２０の各々と封止剤１７により封止される。また、封止枠体１６の内側面には乾燥剤１８が配される。
【００２１】
図２は、図１における自己調光膜３０の断面図である。
【００２２】
図２において、自己調光膜３０は、室外側ガラス板２０の面上に該面から順に成膜された、ＺｎＯから成る厚さ４５ｎｍの誘電体層３１、Ａｇから成る厚さ１０ｎｍの金属層３２（金属膜）、Ｚｎから成る厚さ１ｎｍの金属層３３（他の金属膜）、Ｚｎ及びＺｎＯ（酸化金属膜）から成る厚さ３ｎｍの犠牲金属層３４、ＴｉＯＮ（感光体）を主成分として成る厚さ３５ｎｍの光触媒層３５（感光膜）、並びにＺｒＯ_２を主成分として成る厚さ１５ｎｍの電荷分離層３６から成るサンドイッチ構造を呈する。これらの層３１〜３６は、後述するようにスパッタリング法により成膜される。また、自己調光膜３０は、サンドイッチ構造であるので、各層間における電荷の授受を容易に行うことができる。
【００２３】
金属層３２は、Ａｇから成るとしたが、光触媒層３５から放出された電子を容易に捕捉することができればよく、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕから成る貴金属の群から選択された１つ以上の貴金属単体若しくはその化合物、又はＡｇにドーパントとしてのＰｄ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｃｕ等の他の金属単体を含有する混合物から成ってもよい。金属層３２は金属層３３に隣接するので、金属層３３の電荷を容易に捕捉することができる。
【００２４】
また、金属層３３は、Ｚｎから成るとしたが、Ｓｎ，Ｉｎから成る遷移金属の群から選択された１つ以上の遷移金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るか、又はＹ，Ｒａから成る希土類金属の群から選択された１つ以上の希土類金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成ってもよい。
【００２５】
なお、金属層３２と金属層３３とは異なる単体金属、単体金属の混合物、その化合物、及びその混合物のいずれかであることが好ましく、これにより、誘電体層３１までのエネルギー準位においてエネルギー勾配を設けることができる。また、金属層３２，３３の合計の厚さは、１１ｎｍであるが、５〜２５ｎｍ、好ましくは５〜１６ｎｍであればよく、これにより、視界を遮蔽するのを防止することができる。
【００２６】
犠牲金属層３４は、Ｚｎ及びＺｎＯから成るとしたが、Ｔｉ，Ｚｎ，Ｚｎ−Ｓｎ合金の金属から成る群から選択された１つ以上及び該選択された金属（単体金属）及び金属の酸化物から成ってもよい。犠牲金属層３４は、金属層３２，３３が成膜された後に選択された金属が成膜され、光触媒層３５を成膜するときに金属層３２，３３の代わりに選択された金属が部分的に酸化されたものであるので、上記スパッタリング法における光触媒層３５の成膜プロセスにおいて酸化しやすい上記成膜された金属層３２，３３の劣化や腐蝕等を防止することができる。また、犠牲金属層３４は、上記金属層３２，３３が成膜される前に成膜されてもよい。これにより、金属層３２，３３の劣化や腐蝕等をより防止することができる。犠牲金属層３４は、その厚さが３ｎｍであるとしたが、１〜５ｎｍ程度であれば、金属層３２，３３の劣化や腐蝕等を十分に防止することができる。
【００２７】
光触媒層３５は、ＴｉＯＮを主成分として成るとしたが、ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＺｎＯ，ＶＯ_２，ＷＯ_３，ＮｂＯ_２，ＴａＯ_２，ＳｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，α−Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る感光体の群から選択された１つ以上の感光体、２つ以上の感光体が混合した混合物、及び２つ以上の感光体が化合した化合物のいずれかから成ってもよい。これにより、選択された光触媒が有するエネルギーギャップに応じて室外（外部）からの光を吸収することができる。
【００２８】
電荷分離層３６はＺｒＯ_２を主成分として成るとしたが、Ｚｎ，Ａｌ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ等をドープしたＴｉＯ_２，Ｓｉ，ＣｄＳ，ＧａＰ，ＣｄＳｅ，ＫＴａＯ_３，ＬｉＮｂＯ_３，Ｓｉ−Ｃ，Ｒｕ錯体，ＳｉＯ_２，ＳｒＴｉＯ_３等であってもよい。
【００２９】
また、上記光触媒は、室外からの光を干渉する作用を有する。これにより、視界を遮蔽することをより効果的になくすことができる。さらに、この光触媒層３５は、上記外部からの光を干渉する作用によりその層の厚さを適当に調整することができ、この調整した光触媒層３５の層の厚さに応じて色調整する作用を有する。これにより、着色しても視界を遮蔽することを効果的になくすことができると共に、室外からの光が複数回の光路を通過することができ、光の利用効率を高める効果、いわゆるエタロン効果を奏することができる。さらに、この光触媒は室外からの光の反射を防止する作用を有する。これにより、上記色調整作用をより発揮することができる。
【００３０】
電荷分離層３６を構成するＺｒＯ_２は、上記光触媒層３５及び電荷分離層３６の組み合わせが後述する図３のエネルギーダイヤグラムを満たすように選択されたものであるので、他の酸化金属であってもよい。電荷分離層３６がＺｒＯ_２から成るので、後述する図３のエネルギーダイヤグラムを確実に満たすことができる。
【００３１】
電荷分離層３６や金属層３２，３３は、光触媒層３５を構成する光触媒における電荷分離を促進し、電子とホールの再結合を防止する。これにより、効率的に自己調光することができる。
【００３２】
図２の自己調光膜３０の成膜は以下のスパッタリング法を用いて行われる。
【００３３】
このスパッタリング法による成膜には、例えばロードロック式インラインマグネトロンスパッタ装置が使用される。該スパッタ装置の使用にあたっては、金属層３２，３３を成膜するときは当該金属層３２，３３を構成する単体金属をターゲットとし、又は金属を含有する化合物から成る層を成膜するときは当該化合物が含有する金属をターゲットとし、成膜される層に応じて好ましいプロセスガスの成分及びその圧力又はそれらの分圧を規定したレシピに従って成膜プロセスが実行される。
【００３４】
上記レシピに従って、例えば金属単体から成る金属層３２，３３を成膜するには、例えばプロセスガスとして希ガスであるアルゴンガスを１００％、その圧力を０．４０Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ）とする。これにより、金属単体が酸化するのを防止することができる。また、犠牲金属層３４は、犠牲にされる単体金属をターゲットとし、プロセスガスとして酸素ガスを用いてスパッタ装置内部に酸化剤としての酸素プラズマを発生させ、若干酸化させた単体金属を成膜する。
【００３５】
同様に、誘電体層３１の成膜では、酸素ガス６０％及びアルゴンガス４０％の圧力を０．４０Ｐａ、光触媒層３５の成膜では、酸素８０％及び窒素２０％の圧力を１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、電荷分離層３６の成膜では、酸素１００％の圧力を１．３３Ｐａ、ガスバリア層４０の成膜では、窒素１００％の圧力を０．４０Ｐａとする。
【００３６】
このスパッタリング法によれば、容易に複数の層を成膜することができる。
【００３７】
以下、自己調光膜３０を構成する複数の層の機能を説明する。
【００３８】
図３は、図２における金属層３２，３３、光触媒層３５、及び電荷分離層３６のエネルギーダイヤグラムを表す図である。なお、価電子帯には基底状態にある電子が収容され、伝導帯には励起状態にある電子が収容される。
【００３９】
図３に示すように、光触媒層３５は、その価電子帯と伝導帯とのエネルギー準位の差分で表される所定のエネルギーギャップが２．８ｅＶ以下、例えば２．８ｅＶであり、このエネルギーギャップは可視光の強度に相当する。これにより、光触媒層３５は可視光の一部を吸収する可視光応答を行うことができ、可視光を吸収すると着色すると共に、可視光に対する透過率を低下させることができる。このとき、可視光の一部は光触媒層３５により吸収され、可視光は主に還元状態を呈する金属層３２，３３により吸収される。なお、可視光応答性がある光触媒層３５を構成する感光体としては、ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＴｉＯｘ（亜酸化物），金属をドープしたＴｉＯ_２等を挙げることができる。光触媒層３５を構成する感光体としてＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＴｉＯｘ（亜酸化物），金属をドープしたＴｉＯ_２等を使用すると、自己調光膜３０が中空部１５において室外側ガラス板２０又は室内側ガラス板１０の面上に成膜される場合に、ガラス板１０，２０が紫外光を吸収して金属層３２，３３が腐食されないので好ましい。
【００４０】
金属層３２，３３は、単体金属であるのでエネルギーギャップを有することがなく、光触媒層３５のエネルギーギャップ内にエネルギー準位を有し、且つ電子やホールから成るキャリアが収容される伝導帯を有する。これにより、金属層３２，３３は、光触媒層３５からのキャリアを容易に捕捉することができる。
【００４１】
また、電荷分離層３６は、光触媒層３５の価電子帯よりも高いエネルギー準位の価電子帯、及び光触媒層３５の伝導帯よりも高いエネルギー準位の伝導帯を有する。これにより、電荷分離層３６は、光触媒層３５からの電子のエネルギー障壁となることができると共に、光触媒層３５からのホールを容易に捕捉することができる。また、電荷分離層３６は、金属層３２，３３の伝導帯よりも高いエネルギー準位の価電子帯、及び金属層３２，３３の伝導帯よりも高いエネルギー準位の伝導帯を有する。これにより、電荷分離層３６は、光触媒層３５からのホールを金属層３２，３３よりも容易に捕捉することができる。
【００４２】
電荷分離層３６がＺｒＯ_２から成るので、その伝導帯のエネルギー準位を金属層３２，３３の伝導帯及び光触媒層３５の伝導帯のエネルギー準位よりも確実に高くすることができると共に、その価電子帯のエネルギー準位を金属層３２，３３の伝導帯及び光触媒層３５の価電子帯のエネルギー準位よりも確実に高くすることができる。
【００４３】
図３において、光触媒層３５は、そのエネルギーギャップの大きさに相当するエネルギー（光の強度）を有する可視光の一部を吸収し、価電子帯の電子（ｅ⁻）は励起されて伝導帯に移動する。このとき、電子が移動した価電子帯には、ホール（ｈ^＋；正孔）が生じる。
【００４４】
上記光触媒層３５の伝導帯に移動した電子は、光触媒層３５の伝導帯よりも低いエネルギー準位の伝導帯を有し、酸化状態を呈する金属層３２，３３に捕捉される。捕捉された電子は金属層３２，３３を構成する金属を還元し、この還元された金属を多数有する金属層３２，３３は還元状態を呈するので、室外からの光を遮断する。
【００４５】
また、上記光触媒層３５の価電子帯に生じたホールは、光触媒層３５の価電子帯及び金属層３２，３３の伝導帯よりも高いエネルギー準位の価電子帯を有する電荷分離層３６に捕捉され、捕捉されたホールは、例えば中空部１５内部の汚染源である有機物等を酸化する。
【００４６】
このように、光触媒層３５が室外からの光の強度が高いときに当該光の一部を吸収すると、光触媒層３５からの電子は金属層３２，３３へ移動し、光触媒層３５からのホールは電荷分離層３６へ移動し、もって金属層３２，３３及び電荷分離層３６は、自己調光膜３０内部において光触媒層３５を構成する光触媒における電荷分離が促進し、電子とホールとの再結合を防止する。これにより、電荷分離層３６が金属層３２，３３に光触媒層３５からの電子を効率的に供給すると共に、金属層３２，３３は光触媒層３５からの電子を効率的に捕捉することができ、もって、電子が供給されることによって還元状態を呈する金属層３２，３３は室外からの光の強度が高いときに当該光を効率的に反射することができる。
【００４７】
なお、図３のエネルギーダイヤグラムにおいて、光触媒層３５のエネルギーギャップは、可視光の強度に相当する２．８ｅＶ以下であるとしたが、例えば紫外光の強度に相当する２．８〜６．０ｅＶであってもよい。これにより、光触媒層３５は紫外光の一部を吸収する紫外光応答を行うことができ、着色することなく、紫外光に対する透過率を低下させることができる。
【００４８】
図２及び図３の自己調光膜３０によれば、金属層３２，３３及び光触媒層３５を備え、室外からの光の強度が光触媒層３５のバンドギャップよりも高い場合にのみ、光触媒層３５はその光の一部を吸収して電子を放出し、金属層３２，３３が放出された電子を捕捉し、金属層３２，３３は還元されて還元状態を呈するので、室外からの光の透過を遮断することができる。また、光触媒層３５は、バンドギャップ以下のエネルギーを有する光の大部分を吸収することなく透過させるので、室外からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる。
【００４９】
また、電荷分離層３６は、その伝導帯のエネルギー準位が光触媒層３５の伝導帯のエネルギー準位よりも高いので、電荷分離層３６の伝導帯のエネルギー準位は光触媒層３５からの電子に対してエネルギー障壁となり、もって、光触媒層３５からの電子を金属層３２，３３に供給し易くすることができる。
【００５０】
加えて、金属層３２，３３が光触媒層３５からの電子を捕捉するときに、犠牲金属層３４は、光触媒層３５と金属層３２，３３との間に介在するので、光触媒層３５からの電子を捕捉する。この捕捉した電子の作用により、犠牲金属層３４を構成する金属酸化物が単体金属に還元されて、その単体金属の分だけ金属層３３の実効的な厚みを増大させることができる。これにより、自己調光膜３０は、室外からの光を遮断することができる。
【００５１】
本第１の実施の形態によれば、自己調光膜３０において、室外からの光の強度が低いときは、光触媒層３５が可視光の吸収を抑制して可視光の透過率を７０〜９０％にすることができると共に、室外からの光の強度が高いときは、光触媒層３５は可視光を吸収して、金属層３２，３３は電子を確実に捕捉して還元状態を呈するので、可視光の透過率を５０〜７０％にすることができる。
【００５２】
また、本第１の実施の形態によれば、自己調光膜３０において、室外からの光の強度が高いときは、金属層３２，３３が光触媒膜から放出された電子を確実に捕捉して還元状態を呈するので、赤外光の透過率を５０％以下にすることができると共に、室外からの光の強度が低いときは、金属層が酸化状態を呈するので、赤外光の透過率を５０〜７０％にすることができる。
【００５３】
さらに、自己調光膜３０は、外部からの光の強度に応じて確実に自己調光して、外部からの光の強度が高いときに該光の透過率を少なくとも５％遮断することができる。
【００５４】
上記第１の実施の形態では、室外側ガラス板２０の一の面に１つの自己調光膜３０を成膜したが、さらに２つ（図４）又はそれ以上の自己調光膜３０を成膜してもよい。これにより、室外からの光の透過率をより低下させることができる。
【００５５】
上記第１の実施の形態では、自己調光膜３０は、中空部１５側においてその上面に、さらにガスバリア層４０が成膜されていてもよい（図５）。このガスバリア層４０は、例えば、ＳｉＮ_ｘ（珪素窒化物）から成る。なお、上記ガスバリア層４０は、ＴｉＯ_２やＳｉＡｌＮ_ｙ（サイアロン）から成ってもよい。これにより、自己調光膜３０内部へのガスや水分等の侵入を防止することができる。
【００５６】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る自己調光膜の断面図である。
【００５７】
図６において、本発明の第２の実施の形態に係る透明板用自己調光膜としての自己調光膜５０は、室外側ガラス板２０の面上から順に成膜された、ＺｒＯ_２を主成分として成る厚さ１０ｎｍの電荷分離層５１、ＴｉＯＮを主成分として成る厚さ３５ｎｍの光触媒層５２、Ｚｎ及びＺｎＯから成る厚さ３ｎｍの犠牲金属層５３、Ａｇから成る厚さ１０ｎｍの金属層５４、Ｚｎから成る厚さ１ｎｍの金属層５５、Ｚｎ及びＺｎＯから成る厚さ３ｎｍの犠牲金属層５６、ＴｉＯＮを主成分として成る厚さ３０ｎｍの光触媒層５７、ＺｒＯ_２を主成分として成る厚さ１０ｎｍの電荷分離層５８、及びガスバリア層４０から成るサンドイッチ構造を呈する。
【００５８】
なお、これらの層５１〜５８は、図２の自己調光膜３０の場合と同じくスパッタリング法により成膜される。また、成膜されている層５１〜５８の各々の機能及び効果は図２又は図５の自己調光膜３０と同じである。
【００５９】
上記電荷分離層５１、光触媒層５２、及び金属層５４，５５は、成膜順が図２の自己調光膜３０の金属層３２，３３、光触媒層３５、及び電荷分離層３６と逆である。これにより、図３における金属層３２，３３、光触媒層３５、及び電荷分離層３６のエネルギーダイヤグラムと同等の効果を奏することができる。
【００６０】
本第２の実施の形態によれば、金属層５４，５５は、光触媒層５２，５７が放出する電子を捕捉することができ、室外からの光に応じて視界を遮蔽することなくより効率的に自己調光することができる。また、室外からの光に応じて確実に自己調光することができる。
【００６１】
上記第２の実施の形態では、室外側ガラス板２０の一の面に成膜されるのは、１つの自己調光膜３０としたが、さらに、２つ以上の自己調光膜３０，３０とする技術（図４）、上述したようにガスバリア層４０を最外層に成膜する技術（図５）を適用することができる。
【００６２】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る自己調光膜の断面図である。
【００６３】
本発明の第３の実施の形態に係る自己調光膜では、そのエネルギーダイヤグラムが本第１の実施の形態に係る自己調光膜におけるエネルギーダイヤグラム（図３）と異なる。
【００６４】
以下、第３の実施の形態に係る自己調光膜を構成する複数の層の機能を図７，図８を用いて説明する。
【００６５】
図７は、第３の実施の形態に係る自己調光膜の断面図である。
【００６６】
図７において、自己調光膜７０は、室外側ガラス板２０の面上に該面から順に成膜された、ＺｎＯから成る厚さ４５ｎｍの誘電体層７１、Ａｇから成る厚さ１０ｎｍの金属層７２、Ｚｎから成る厚さ１ｎｍの金属層７３、Ｚｎ（さらに他の金属層）及びＺｎＯから成る厚さ３ｎｍの犠牲金属層７４、ＴｉＯ_２（感光体）を主成分として成る厚さ３５ｎｍの光触媒層７５（感光膜）、及びＧａＰを主成分として成る厚さ１５ｎｍの電荷分離層７６から成るサンドイッチ構造を呈する。
【００６７】
なお、これらの層７１〜７６は、図２の自己調光膜３０の場合と同じくスパッタリング法により成膜される。また、成膜されている層７１〜７６の各々の機能及び効果は、光触媒層７５の電荷分離を促進するという構造において、図２の光触媒層３５の電荷分離を促進するという構造を有する自己調光膜３０と同じである。
【００６８】
光触媒層７５は、ＴｉＯ２を主成分として成るとしたが、ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＺｎＯ，ＶＯ_２，ＷＯ_３，ＮｂＯ_２，ＴａＯ_２，ＳｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，α−Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る感光体の群から選択された１つ以上の感光体、２つ以上の感光体が混合した混合物、及び２つ以上の感光体が化合した化合物のいずれかから成ってもよい。これにより、選択された光触媒が有するエネルギーギャップに応じて室外からの光を吸収することができる。
【００６９】
電荷分離層７６は、ＧａＰを主成分として成るとしたが、ＺｒＯ_２，ＳｒＴｉＯ_３，ＳｉＯ_２，ＫＴａＯ_３，ＳｎＯ_２等から成ってもよい。
【００７０】
なお、上記光触媒層７５及び電荷分離層７６の組み合わせは、後述する図８のエネルギーダイヤグラムを満たすように選択される。
【００７１】
以下、自己調光膜７０を構成する複数の層の機能を説明する。
【００７２】
図８は、図７における金属層７２，７３、光触媒層７５、及び電荷分離層７６のエネルギーダイヤグラムを表す図である。
【００７３】
図８に示すように、光触媒層７５は、その所定のエネルギーギャップが２．８ｅＶ以下、例えば２．８ｅＶであり、このエネルギーギャップは可視光の強度に相当する。これにより、光触媒層７５は可視光の一部を吸収する可視光応答を行うことができ、可視光を吸収すると着色すると共に、可視光に対する透過率を低下させることができる。このとき、可視光の一部は光触媒層７５により吸収され、可視光の大部分は主に還元状態を呈する金属層７２，７３により吸収される。なお、可視光応答性がある光触媒層７５を構成する感光体としては、ＴｉＯＮ，ＴｉＯ_２Ｃｒ，ＴｉＯｘ（１．５＜Ｘ＜２）等を挙げることができる。光触媒層７５を構成する感光体としてＴｉＯＮ，ＴｉＯ_２Ｃｒ，ＴｉＯｘ（１．５＜Ｘ＜２）等を使用すると、自己調光膜７０が中空部１５において室外側ガラス板２０又は室内側ガラス板１０の面上に成膜される場合に、ガラス板１０，２０が紫外光を吸収して金属層７２，７３が腐食されないので好ましい。
【００７４】
金属層７２，７３は、光触媒層７５のエネルギーギャップ内に電子やホールから成るキャリアが収容される伝導帯を有する。これにより、金属層７２，７３は、光触媒層７５からのキャリアを容易に捕捉することができる。
【００７５】
また、電荷分離層７６は、光触媒層７５の価電子帯よりも低いエネルギー準位の価電子帯、及び光触媒層７５の伝導帯よりも低いエネルギー準位の伝導帯を有する。これにより、電荷分離層７６は、光触媒層７５からのホールのエネルギー障壁となることができると共に、光触媒層７５からの電子を容易に捕捉することができる。また、電荷分離層７６は、金属層７２，７３の伝導帯よりも低いエネルギー準位の価電子帯、及び金属層７２，７３の伝導帯よりも低いエネルギー準位の伝導帯を有する。これにより、電荷分離層７６は、光触媒層７５からの電子を金属層７２，７３よりも容易に捕捉することができる。
【００７６】
電荷分離層７６がＧａＰから成るので、その伝導帯のエネルギー準位を金属層７２，７３の伝導帯及び光触媒層７５の伝導帯のエネルギー準位よりも確実に低くすることができると共に、その価電子帯のエネルギー準位を金属層７２，７３の伝導帯及び光触媒層７５の価電子帯のエネルギー準位よりも確実に低くすることができる。図８において、光触媒層７５は、そのエネルギーギャップの大きさに相当するエネルギーを有する可視光の一部を吸収し、価電子帯の電子（ｅ⁻）は励起されて伝導帯に移動する。このとき、電子が移動した価電子帯には、ホール（ｈ^＋）が生じる。
【００７７】
上記光触媒層７５の価電子帯に生じたホールは、光触媒層７５及び電荷分離層７６の価電子帯よりも高いエネルギー準位の伝導帯を有し、還元状態を呈する金属層７２，７３に捕捉される。捕捉されたホールは金属層７２，７３を構成する金属を酸化し、この酸化された金属を多数有する金属層７２，７３は酸化状態を呈するので、室外からの光の透過を増大（逆調光）する。
【００７８】
また、上記光触媒層７５の伝導帯に移動した電子は、光触媒層７５の伝導帯及び金属層７２，７３の伝導帯よりも低いエネルギー準位の伝導帯を有する電荷分離層７６に捕捉され、捕捉された電子は、例えば中空部１５内部の水等を還元する。
【００７９】
このように、光触媒層７５が室外からの光の強度が高いときに当該光の一部を吸収すると、光触媒層７５からのホールは金属層７２，７３へ移動し、光触媒層７５からの電子は電荷分離層７６へ移動し、もって金属層７２，７３及び電荷分離層７６は、自己調光膜７０内部において光触媒層７５を構成する光触媒における電荷分離が促進し、電子とホールとの再結合を防止する。これにより、金属層７２，７３及び電荷分離層７６は、金属層７２，７３に光触媒層７５からのホールを効率的に供給することができ、もって、ホールが供給されることによって酸化状態を呈する金属層７２，７３は室外からの光の強度が高いときに当該光の透過を効率的に増大することができる。
【００８０】
なお、図８のエネルギーダイヤグラムにおいて、光触媒層７５のエネルギーギャップは、可視光の強度に相当する２．８ｅＶ以下であるとしたが、例えば紫外光の強度に相当する２．８〜６．０ｅＶであってもよい。これにより、光触媒層７５は紫外光の一部を吸収する紫外光応答を行うことができ、着色することなく、可視光及び紫外光に対する透過率を増大させることができる。
【００８１】
図７及び図８の自己調光膜７０によれば、金属層７２，７３及び光触媒層７５を備え、室外からの光の強度が光触媒層７５のバンドギャップよりも高い場合にのみ、光触媒層７５はその光の一部を吸収してホールを放出し、金属層７２，７３が放出されたホールを捕捉し、金属層７２，７３は酸化されて酸化状態を呈するので、室外からの光の透過を増大することができる。また、光触媒層７５は、バンドギャップ以下のエネルギーを有する光の大部分を吸収することなく透過させるので、室外からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる。
【００８２】
また、電荷分離層７６は、その価電子帯のエネルギー準位が光触媒層７５の価電子帯のエネルギー準位よりも低いので、電荷分離層７６の価電子帯のエネルギー準位は光触媒層７５からのホールに対してエネルギー障壁となり、もって、光触媒層７５からのホールを金属層７２，７３に供給し易くすることができる。
【００８３】
加えて、金属層７２，７３が光触媒層７５からのホールを捕捉するときに、犠牲金属層７４は、光触媒層７５と金属層７２，７３との間に介在するので、光触媒層７５からのホールを捕捉する。この捕捉したホールの作用により、犠牲金属層７４を構成する単体金属が酸化されて、その酸化された単体金属の分だけ金属層３３の実効的な厚みを減少させることができる。これにより自己調光膜７０は室外からの光の透過を増大させることができ、例えば、自己調光膜７０を有するガラス板の夜間におけるミラー作用を増大することができ、当該ガラス板をアクティブ断熱ガラスやアクティブプライバシーガラスとすることができる。
【００８４】
本第３の実施の形態によれば、自己調光膜７０において、室外からの光の強度が低いときは、光触媒層７５は可視光の透過率を５０％以下にすることができると共に、室外からの光の強度が高いときは、光触媒層７５は可視光の透過率を５０〜７０％にすることができる。
【００８５】
また、本第３の実施の形態によれば、自己調光膜７０において、外部からの光の強度が高いときは、金属層７２，７３が光触媒膜から放出されたホールを確実に捕捉して酸化状態を呈するので、赤外光の透過率を５０〜７０％にすることができると共に、外部からの光の強度が低いときは、金属層７２，７３が還元状態を呈するので、赤外光の透過率を５０％以下にすることができる。
【００８６】
さらに、自己調光膜７０は、外部からの光の強度に応じて確実に自己調光して、外部からの光の強度が高いときに該光の透過率を少なくとも５％増加させることができる。
【００８７】
上記第３の実施の形態では、室外側ガラス板２０の一の面に成膜されるのは、１つの自己調光膜７０としたが、さらに、２つ以上の自己調光膜７０，７０とする技術（図４）、ガスバリア層４０を最外層に成膜する技術（図５）、及び金属層７２，７３、光触媒層７５、及び電荷分離層７６を逆の成膜順で成膜する技術（図６）を適用することができる。
【００８８】
上記第１乃至第３の実施の形態において、電荷分離層７６の面上に金属層が更に設けられてもよい。
【００８９】
上記第１乃至第３の実施の形態では、自己調光膜３０，５０，７０は、室外側ガラス板２０の上面に成膜されたが、中空部１５において室内側ガラス板１０の上面に成膜してもよく、さらには、複層ガラス１００の外側においてガラス板１０，２０の面上に成膜してもよい。自己調光膜３０，５０，７０が中空部１５において密封されていると、自己調光膜３０，５０，７０の劣化や腐蝕等を起こりにくくすることができる。また、自己調光膜３０，５０，７０が室外側ガラス板２０側に成膜されていると、自己調光膜３０，５０，７０が熱線を吸収しても屋内に該熱線の熱を放出することを防止することができる。
【００９０】
上記自己調光膜３０，５０，７０は、いかなるものに形成されてもよく、例えば、複層ガラス等の窓ガラスに形成されてもよい。また、ガラス板等の透明基体が自己調光膜３０，５０，７０を有することにより、自己調光膜付き透明基体、例えば、光スイッチ、光ヒューズ、光アテニュエイター（光抵抗器）等を構成してもよい。
【００９１】
これにより、上記自己調光膜が形成された窓ガラスは、建築用窓ガラスや自動車用窓ガラス等において利用することができ、上記光スイッチ、光ヒューズ、及び光アテニュエイター等は、光機器や電子機器等の産業上の分野において利用することができる。
【００９２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００９３】
本発明者は、室外環境状況に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる自己調光膜３０又は自己調光膜５０、及び自己調光膜３０，５０付き複層ガラス１００を提供するために、表１の自己調光膜を備える複層ガラス１００の試験片を作製した（表１の実施例１〜４及び比較例１）。
【００９４】
なお、実施例１の試験片が備える自己調光膜としては図２の自己調光膜３０を使用した。また、実施例２の試験片では図４の２つの自己調光膜３０，３０を使用し、実施例３の試験片では図４のガスバリア層４０が成膜された自己調光膜３０を使用し、実施例４の試験片では図６の自己調光膜５０を使用した。さらに、比較例１の試験片では、図２の自己調光膜３０において、最外部に誘電体層３１を備え、且つ光触媒層３５及び電荷分離層３６を備えていないものを使用した。
【００９５】
そして、波長５５０ｎｍの可視光及び波長９００ｎｍの赤外光を含む夏季太陽光に相当する光を照射する光源を使用して、作製した試験片の光照射中における透過率を測定し、透過率の測定結果から、該可視光の吸収率（可視光吸収率）、及び該赤外光に対する反射率（赤外光反射率）を評価すると共に自己調光性を評価した。なお、自己調光性の評価は、評価された可視光吸収率及び赤外光反射率が共に５％以上である場合に○、５％未満である場合に×とした。
【００９６】
測定及び評価の結果を表１に示す。
【００９７】
【表１】

【００９８】
表１から、当該日射相当の光の強度が高いときにのみ、熱線反射膜としての自己調光膜３０，５０付き複層ガラス１００に日射相当の光を照射しながら測定された日射相当の光に対する反射率、特に赤外光反射率を向上させることができ、もって外部からの光の侵入を制限することができる複層ガラス１００、いわゆるアクティブＬｏｗ−Ｅの複層ガラスを提供することができるのが分かった。
【００９９】
また、複層ガラス１００において、日射相当の光の吸収率を測定した結果、上記反射率同様に、日射相当の光の強度が高いときにのみ、日射相当の光の吸収率、特に可視光吸収率を向上させることができるのが分かった。また、自己調光膜３０，５０は、外部からの光の強度が高いときに該光の透過を少なくとも５％遮断したので、外部からの光の強度に応じて確実に自己調光することができるのが分かった。
【０１００】
これにより、自己調光膜３０，５０を備える複層ガラス１００は、その光透過スペクトル特性が外部からの光の強度によって変化するので、夏季の日射光に含まれる赤外光の侵入を制限しながら曇天時や冬季等における日射の侵入を制限しないといったニーズに応えることができることが分かった。
【０１０１】
すなわち、複層ガラス１００は、外部から光を受けて電子を放出する光触媒層３５、又は光触媒層５２，５７と、光触媒層３５、又は光触媒層５２，５７から放出された電子を捕捉する金属層３２，３３、又は金属層５４，５５とが透明ガラス板の面上に成膜された透明板用自己調光膜を備え、金属層３２，３３、又は金属層５４，５５が電子の作用及び外部からの光の強度に応じて酸化状態と還元状態を可逆的に呈したので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができるのが分かった。
【０１０２】
また、上記実施例では、図３のエネルギーダイヤグラムを有する実施例の試験片を作製したが、第３の実施の形態に係る自己調光膜７０と同様の実施例の実験片を作製しても上記効果と同様の効果を奏することができるのが分かった。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、上記目的を達成するために、請求項１記載の自己調光膜によれば、外部から光を受けて電子を放出する感光膜と、感光膜から放出された電子を捕捉する金属膜とが透明板の面上に成膜され、金属膜が電子の作用及び光の強度に応じて酸化状態と還元状態を可逆的に呈するので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる。
【０１０４】
請求項２記載の自己調光膜によれば、感光膜が、光の強度が高いときに電子の放出を行うと共に、光の強度が低いときに電子の放出を行わない光触媒から成るので、光の強度が高いときに、金属膜は電子の捕捉を行って該電子の作用に応じて還元状態を呈して光の透過を妨げるようにすると共に、光の強度が低いときに、金属膜は電子を捕捉することがないので酸化状態を呈して光の透過を妨げないようにすることができる。
【０１０５】
請求項３記載の自己調光膜によれば、感光膜が光の反射を防止する作用を有するので、視界を遮蔽することを効果的になくすことができる。
【０１０６】
請求項４記載の自己調光膜によれば、感光膜は光を干渉する作用を有するので、光が複数回の光路を通過することができ、光の利用効率を高める効果、即ちエタロン効果を奏することができる。
【０１０７】
請求項５記載の自己調光膜によれば、感光膜が光を干渉する作用により色調整する作用を有するので、着色しても視界を遮蔽することを効果的になくすことができる。
【０１０８】
請求項６記載の自己調光膜によれば、感光膜は、ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＺｎＯ，ＶＯ_２，ＷＯ_３，ＮｂＯ_２，ＴａＯ_２，ＳｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，α−Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る感光体の群から選択された１つ以上の感光体、２つ以上の感光体が混合した混合物、及び２つ以上の感光体が化合した化合物のいずれかから成るので、選択された感光体又は化合物が有するエネルギーギャップに応じて外部からの光を吸収することができる。
【０１０９】
請求項７記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜が感光膜における電荷分離を促進し、電子とホールの再結合を防止するので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じてより効率的に自己調光することができる。
【０１１０】
請求項８記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜及び金属膜が感光膜を挟持するので、電荷分離膜は感光膜からのホールを捕捉すると共に、金属膜は感光膜からの電子を捕捉し、もって感光膜における電荷分離をより効率的に行うことができる。
【０１１１】
請求項９記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜、感光膜、及び金属膜がサンドイッチ構造を成すので、層間の電荷授受を容易に行うことができる。
【０１１２】
請求項１０記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜の伝導帯のエネルギー準位が感光膜の伝導帯のエネルギー準位よりも高いので、電荷分離膜は感光膜からの電子エネルギー障壁となることができる。
【０１１３】
請求項１１記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜の価電子帯のエネルギー準位が感光膜の価電子帯のエネルギー準位よりも高いので、電荷分離膜は感光膜からのホールを容易に捕捉することができる。
【０１１４】
請求項１２記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜がＺｒＯ_２，Ｚｎ，Ａｌ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ等をドープしたＴｉＯ_２，Ｓｉ，ＣｄＳ，ＧａＰ，ＣｄＳｅ，ＫＴａＯ_３，ＬｉＮｂＯ_３，Ｓｉ−Ｃ，Ｒｕ錯体，ＳｉＯ_２，及びＳｒＴｉＯ_３のいずれかから成るので、電荷分離膜の伝導帯のエネルギー準位を感光膜の伝導帯のエネルギー準位よりも確実に高くすることができると共に、電荷分離膜の価電子帯のエネルギー準位を感光膜の価電子帯のエネルギー準位よりも確実に高くすることができる。
【０１１５】
請求項１３記載の自己調光膜によれば、感光膜が外部からの光を吸収して電子を放出するので、外部からの光により確実に応じることができる。
【０１１６】
請求項１４記載の自己調光膜によれば、吸収される光が紫外光から成るので、紫外光の透過を遮断することができる。
【０１１７】
請求項１５記載の自己調光膜によれば、吸収される光が可視光を含むので、可視光の透過を遮断することができる。
【０１１８】
請求項１６記載の自己調光膜によれば、光の強度が低いときに可視光の透過率が７０〜９０％であるので、感光膜は可視光を吸収するのを抑制することができる。
【０１１９】
請求項１７記載の自己調光膜によれば、光の強度が高いときに可視光の透過率が５０〜７０％であるので、感光膜は可視光を吸収し、金属膜は電子を確実に捕捉することができる。
【０１２０】
請求項１８記載の自己調光膜によれば、感光膜から放出された電子の捕捉を行った金属膜が外部からの光を反射することにより当該光の透過を遮断するので、外部からの光が含む熱が内部に侵入するのを制限することができる。
【０１２１】
請求項１９記載の自己調光膜によれば、外部からの光が赤外光を含み、当該光の強度が高いときに当該赤外光の透過率が５０％以下であるので、金属膜は感光膜から放出された電子を捕捉し、赤外光を確実に反射することができる。
【０１２２】
請求項２０記載の自己調光膜によれば、外部からの光が赤外光を含み、当該光の強度が弱いときに当該赤外光の透過率が５０〜７０％であるので、赤外光を反射するのを抑制することができる。
【０１２３】
請求項２１記載の自己調光膜によれば、金属膜に隣接する他の金属膜が感光膜から放出された電子を捕捉するので、他の金属膜が還元状態を呈して、他の金属膜の実効的な厚みを増大させることができ、外部からの光をより遮断することができる。
【０１２４】
請求項２２記載の自己調光膜によれば、他の金属膜は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎから成る遷移金属の群から選択された１つ以上の遷移金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るか、又はＹ，Ｒａから成る希土類金属の群から選択された１つ以上の希土類金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るので、感光膜から放出された電子を容易に捕捉することができる。
【０１２５】
請求項２３記載の自己調光膜によれば、感光膜と金属膜との間に介在する酸化金属膜が感光膜から放出された電子を捕捉するので、酸化金属膜を還元して単体金属にすることができ、もって、金属膜の実効的な厚みを増大させることができ、外部からの光をより遮断することができる。
【０１２６】
請求項２５記載の自己調光膜によれば、金属膜が外部からの光の強度が高いときに当該光の透過率を少なくとも５％遮断するので、外部からの光の強度に応じて確実に自己調光することができる。
【０１２７】
請求項２６記載の自己調光膜によれば、外部から光を受けてホールを放出する感光膜と、感光膜から放出されたホールを捕捉する金属膜とを備え、金属膜は、ホールの作用及び光の強度に応じて還元状態と酸化状態を可逆的に呈するので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じて視界を遮蔽することなく自己調光することができる。
【０１２８】
請求項２７記載の自己調光膜によれば、感光膜が、光の強度が高いときにホールの放出を行うと共に、光の強度が低いときにホールの放出を行わない光触媒から成るので、光の強度が高いときに、金属膜はホールの捕捉を行って該ホールの作用に応じて酸化状態を呈して光の透過を妨げるようにすると共に、光の強度が低いときに、金属膜はホールを捕捉することがないので還元状態を呈して光の透過を妨げないようにすることができる。
【０１２９】
請求項２８記載の自己調光膜によれば、感光膜が光の反射を防止する作用を有するので、視界を遮蔽することを効果的になくすことができる。
【０１３０】
請求項２９記載の自己調光膜によれば、感光膜は光を干渉する作用を有するので、光が複数回の光路を通過することができ、光の利用効率を高める効果、即ちエタロン効果を奏することができる。
【０１３１】
請求項３０記載の自己調光膜によれば、感光膜が光を干渉する作用により色調整する作用を有するので、着色しても視界を遮蔽することを効果的になくすことができる。
【０１３２】
請求項３１記載の自己調光膜によれば、感光膜は、ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＺｎＯ，ＶＯ_２，ＷＯ_３，ＮｂＯ_２，ＴａＯ_２，ＳｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，α−Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る感光体の群から選択された１つ以上の感光体、２つ以上の感光体が混合した混合物、及び２つ以上の感光体が化合した化合物のいずれかから成るので、選択された感光体又は化合物が有するエネルギーギャップに応じて外部からの光を吸収することができる。
請求項３２記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜が感光膜における電荷分離を促進し、電子とホールの再結合を防止するので、外部環境状況としての外部からの光の強度に応じてより効率的に自己調光することができる。
【０１３３】
請求項３３記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜及び金属膜が感光膜を挟持するので、電荷分離膜は感光膜からの電子を捕捉すると共に、金属膜は感光膜からのホールを捕捉し、もって感光膜における電荷分離をより効率的に行うことができる。
【０１３４】
請求項３４記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜、感光膜、及び金属膜がサンドイッチ構造を成すので、層間の電荷授受を容易に行うことができる。
【０１３５】
請求項３５記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜の伝導帯のエネルギー準位が感光膜の伝導帯のエネルギー準位よりも低いので、電荷分離膜は感光膜からのホールのエネルギー障壁となることができる。
【０１３６】
請求項３６記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜の価電子帯のエネルギー準位が感光膜の価電子帯のエネルギー準位よりも低いので、電荷分離膜は感光膜からの電子を容易に捕捉することができる。
【０１３７】
請求項３７記載の自己調光膜によれば、電荷分離膜は、ＺｒＯ_２，ＫＴａＯ_３，ＳｎＯ_２，ＳｒＴｉＯ_３，及びＳｉＯ_２のいずれかから成るので、電荷分離膜の伝導帯のエネルギー準位を感光膜の伝導帯のエネルギー準位よりも確実に低くすることができると共に、電荷分離膜の価電子帯のエネルギー準位を感光膜の価電子帯のエネルギー準位よりも確実に低くすることができる。
【０１３８】
請求項３８記載の自己調光膜によれば、感光膜が外部からの光を吸収してホールを放出するので、外部からの光により確実に応じることができる。
【０１３９】
請求項４０記載の自己調光膜によれば、吸収される光が可視光を含むので、可視光の透過を増大させることができる。
【０１４０】
請求項４１記載の自己調光膜によれば、光の強度が低いときに可視光の透過率が５０％以下であるので、感光膜は可視光が透過するのを抑制することができる。
【０１４１】
請求項４２記載の自己調光膜によれば、光の強度が高いときに可視光の透過率が５０〜７０％であるので、感光膜は可視光を確実に透過することができる。
【０１４２】
請求項４３記載の自己調光膜によれば、感光膜から放出されたホールの捕捉を行った金属膜が当該光の透過を増加するので、夜間におけるミラー作用を増大することができる。
【０１４３】
請求項４４記載の自己調光膜によれば、外部からの光は赤外光を含み、当該光の強度が高いときは、当該赤外光の透過率が５０％〜７０％であり、金属膜は光触媒から放出されたホールを捕捉し、当該酸化状態を呈する金属膜により赤外光を確実に透過することができる。
【０１４４】
請求項４５記載の自己調光膜によれば、外部からの光は赤外光を含み、当該光の強度が低いときは、当該赤外光の透過率が５０％以下であり、金属膜は還元状態を呈し、赤外光を透過するのを抑制することができる。
【０１４５】
請求項４６記載の自己調光膜によれば、金属膜に隣接する他の金属膜が感光膜から放出されたホールを捕捉するので、他の金属膜が酸化状態を呈して、他の金属膜の実効的な厚みを減少させることができ、外部からの光をより透過することができる。
【０１４６】
請求項４７記載の自己調光膜によれば、他の金属膜は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎから成る遷移金属の群から選択された１つ以上の遷移金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るか、又はＹ，Ｒａから成る希土類金属の群から選択された１つ以上の希土類金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るので、感光膜から放出されたホールを容易に捕捉することができる。
【０１４７】
請求項４８記載の自己調光膜によれば、感光膜と金属膜との間に介在する酸化金属膜が感光膜から放出されたホールを捕捉するので、酸化金属膜中の単体金属は酸化状態を呈して、金属膜の実効的な厚みを減少させることができ、外部からの光をより透過することができる。
【０１４８】
請求項５０記載の自己調光膜によれば、金属膜が外部からの光の強度が高いときに当該光の透過率を少なくとも５％増加するので、外部からの光の強度に応じて確実に自己調光することができる。
【０１４９】
請求項５１記載の自己調光膜付き透明基体によれば、請求項１乃至５０のいずれか１項に記載の自己調光膜を有するので、外部環境状況に応じて視界を遮蔽することがなく自己調光するものを提供することができる。
【０１５０】
請求項５２記載の自己調光膜付き透明基体によれば、自己調光膜が窓ガラスに形成されるので、建築用窓ガラスや自動車用窓ガラス等の産業上の分野において利用することができる。
【０１５１】
請求項５３記載の自己調光膜付き透明基体によれば、室内側ガラス板と、該室内側ガラス板に対向し、間に中空部を画成する室外側ガラス板とを備える複層ガラスから成る窓ガラスが室内側ガラス板及び室外側ガラス板の一方のガラス板の中空部側面上に形成された自己調光膜であるので、自己調光膜の劣化や腐蝕等を起こりにくくすることができる。
【０１５２】
請求項５４記載の自己調光膜付き透明基体によれば、室内側ガラス板の中空部側面上に自己調光膜が形成されたので、自己調光膜の劣化や腐蝕等を起こりにくくすることができる。また、自己調光膜が外部からの光に含まれている熱線を吸収しても内部に該熱線の熱を放出することを防止することができる。
【０１５３】
請求項５５記載の自己調光膜付き透明基体によれば、光スイッチ、光ヒューズ、及び光アテニュエイターのいずれか１つを構成するので、光機器や電子機器等の産業上の分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る透明基体用自己調光膜を備える自己調光膜付き透明基体の断面図である。
【図２】図１における自己調光膜３０の断面図である。
【図３】図２における金属層３２，３３、光触媒層３５、及び電荷分離層３６のエネルギーダイヤグラムを表す図である。
【図４】図２の自己調光膜３０の変形例の断面図である。
【図５】図２の自己調光膜３０の他の変形例の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る自己調光膜の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る自己調光膜の断面図である。
【図８】図７における金属層７２，７３、光触媒層７５、及び電荷分離層７６のエネルギーダイヤグラムを表す図である。
【符号の説明】
１５中空部
２０室外側ガラス板
３０，５０，７０自己調光膜
３２金属層
３３金属層
３４犠牲金属層
３５光触媒層
３６電荷分離層
４０ガスバリア層
１００複層ガラス

Claims

透明基体の面上に成膜された透明基体用自己調光膜において、外部から光を受けて電子を放出する感光膜と、前記感光膜から放出された電子を捕捉する金属膜とを備え、前記金属膜は、前記電子の作用及び前記光の強度に応じて酸化状態と還元状態を可逆的に呈することを特徴とする自己調光膜。
前記感光膜は、前記光の強度が高いときに前記電子の放出を行うと共に、前記光の強度が低いときに前記電子の放出を行わない光触媒から成ることを特徴とする請求項１記載の自己調光膜。
前記感光膜は前記光の反射を防止する作用を有することを特徴とする請求項２記載の自己調光膜。
前記感光膜は前記光を干渉する作用を有することを特徴とする請求項２又は３記載の自己調光膜。
前記感光膜は、前記光を干渉する作用により色調整する作用を有することを特徴とする請求項４記載の自己調光膜。
前記感光膜は、ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＺｎＯ，ＶＯ_２，ＷＯ_３，ＮｂＯ_２，ＴａＯ_２，ＳｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，α−Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る感光体の群から選択された１つ以上の感光体、２つ以上の感光体が混合した混合物、及び２つ以上の感光体が化合した化合物のいずれかから成ることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記感光膜における電荷分離を促進し、電子とホールの再結合を防止する電荷分離膜を備えることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜及び前記金属膜は、前記感光膜を挟持することを特徴とする請求項７記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜、前記感光膜、及び前記金属膜は、サンドイッチ構造を成すことを特徴とする請求項７又は８記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜は、その伝導帯のエネルギー準位が前記感光膜の伝導帯のエネルギー準位よりも高いことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜は、その価電子帯のエネルギー準位が前記感光膜の価電子帯のエネルギー準位よりも高いことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜はＺｒＯ_２，Ｚｎ，Ａｌ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ等をドープしたＴｉＯ_２，Ｓｉ，ＣｄＳ，ＧａＰ，ＣｄＳｅ，ＫＴａＯ_３，ＬｉＮｂＯ_３，Ｓｉ−Ｃ，Ｒｕ錯体，ＳｉＯ_２，及びＳｒＴｉＯ_３のいずれかから成ることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記感光膜は前記電子の放出を前記光を吸収することにより行うことを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記吸収される光は紫外光から成ることを特徴とする請求項１３記載の自己調光膜。
前記吸収される光は可視光を含むことを特徴とする請求項１３又は１４記載の自己調光膜。
前記光の強度が低いときは、前記可視光の透過率が７０〜９０％であることを特徴とする請求項１５記載の自己調光膜。
前記光の強度が高いときは、前記可視光の透過率が５０〜７０％であることを特徴とする請求項１５又は１６記載の自己調光膜。
前記感光膜から放出された電子の捕捉を行った金属膜は、前記光の透過を遮断することを特徴とする請求項２乃至１７のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記光は赤外光を含み、当該光の強度が高いときは、当該赤外光の透過率が５０％以下であることを特徴とする請求項１８記載の自己調光膜。
前記光は赤外光を含み、当該光の強度が低いときは、当該赤外光の透過率が５０〜７０％であることを特徴とする請求項１８又は１９記載の自己調光膜。
前記金属膜に隣接する他の金属膜を備え、当該他の金属膜は、前記感光膜から放出された電子を捕捉することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記他の金属膜は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎから成る遷移金属の群から選択された１つ以上の遷移金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るか、又はＹ，Ｒａから成る希土類金属の群から選択された１つ以上の希土類金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成ることを特徴とする請求項２１記載の自己調光膜。
前記感光膜と金属膜との間に介在する酸化金属膜を備え、当該酸化金属膜は、前記感光膜から放出された電子を捕捉することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記金属膜は、Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕから成る貴金属の群から選択された１つ以上の貴金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成ることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記光の強度が高いときに、当該光の透過率を少なくとも５％遮断することを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の自己調光膜。
透明基体の面上に成膜された透明基体用自己調光膜において、外部から光を受けてホールを放出する感光膜と、前記感光膜から放出されたホールを捕捉する金属膜とを備え、前記金属膜は、前記ホールの作用及び前記光の強度に応じて還元状態と酸化状態を可逆的に呈することを特徴とする自己調光膜。
前記感光膜は、前記光の強度が高いときに前記ホールの放出を行うと共に、前記光の強度が低いときに前記ホールの放出を行わない光触媒から成ることを特徴とする請求項２６記載の自己調光膜。
前記感光膜は前記光の反射を防止する作用を有することを特徴とする請求項２７記載の自己調光膜。
前記感光膜は前記光を干渉する作用を有することを特徴とする請求項２７又は２８記載の自己調光膜。
前記感光膜は、前記光を干渉する作用により色調整する作用を有することを特徴とする請求項２９記載の自己調光膜。
前記感光膜は、ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ，ＺｎＯ，ＶＯ_２，ＷＯ_３，ＮｂＯ_２，ＴａＯ_２，ＳｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，α−Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｉｎ_２Ｏ_３から成る感光体の群から選択された１つ以上の感光体、２つ以上の感光体が混合した混合物、及び２つ以上の感光体が化合した化合物のいずれかから成ることを特徴とする請求項２７乃至３０のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記感光膜における電荷分離を促進し、電子とホールの再結合を防止する電荷分離膜を備えることを特徴とする請求項２７乃至３１のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜及び前記金属膜は、前記感光膜を挟持することを特徴とする請求項３２記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜、前記感光膜、及び前記金属膜は、サンドイッチ構造を成すことを特徴とする請求項３２又は３３記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜は、その伝導帯のエネルギー準位が前記感光膜の伝導帯のエネルギー準位よりも低いことを特徴とする請求項３２乃至３４のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜は、その価電子帯のエネルギー準位が前記感光膜の価電子帯のエネルギー準位よりも低いことを特徴とする請求項３２乃至３５のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記電荷分離膜は、ＺｒＯ_２，ＫＴａＯ_３，ＳｎＯ_２，ＳｒＴｉＯ_３，及びＳｉＯ_２のいずれかから成ることを特徴とする請求項３２乃至３６のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記感光膜は前記ホールの放出を前記光を吸収することにより行うことを特徴とする請求項２７乃至３７のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記吸収される光は紫外光から成ることを特徴とする請求項３８記載の自己調光膜。
前記吸収される光は可視光を含むことを特徴とする請求項３８又は３９記載の自己調光膜。
前記光の強度が低いときは、前記可視光の透過率が５０％以下であることを特徴とする請求項４０記載の自己調光膜。
前記光の強度が高いときは、前記可視光の透過率が５０〜７０％であることを特徴とする請求項４０又は４１記載の自己調光膜。
前記感光膜から放出されたホールの捕捉を行った金属膜は、前記光の透過を増加させることを特徴とする請求項２７乃至４２のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記光は赤外光を含み、当該光の強度が高いときは、当該赤外光の透過率が５０％〜７０％であることを特徴とする請求項４３記載の自己調光膜。
前記光は赤外光を含み、当該光の強度が低いときは、当該赤外光の透過率が５０％以下であることを特徴とする請求項４３又は４４記載の自己調光膜。
前記金属膜に隣接する他の金属膜を備え、当該他の金属膜は、前記感光膜から放出されたホールを捕捉することを特徴とする請求項２６乃至４５のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記他の金属膜は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎから成る遷移金属の群から選択された１つ以上の遷移金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成るか、又はＹ，Ｒａから成る希土類金属の群から選択された１つ以上の希土類金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成ることを特徴とする請求項４６記載の自己調光膜。
前記感光膜と金属膜との間に介在する酸化金属膜を備え、当該酸化金属膜は、前記感光膜から放出されたホールを捕捉することを特徴とする請求項２６乃至４７のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記金属膜は、Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕから成る貴金属の群から選択された１つ以上の貴金属単体、その化合物、及びその混合物のいずれかから成ることを特徴とする請求項２６乃至４８のいずれか１項に記載の自己調光膜。
前記光の強度が高いときに、当該光の透過率を少なくとも５％増加させることを特徴とする請求項２６乃至５０のいずれか１項に記載の自己調光膜。
請求項１乃至５０のいずれか１項に記載の自己調光膜を有することを特徴とする自己調光膜付き透明基体。
前記自己調光膜は窓ガラスに形成されることを特徴とする請求項５１記載の自己調光膜付き透明基体。
前記窓ガラスは、室内側ガラス板と、該室内側ガラス板に対向し、間に中空部を画成する室外側ガラス板とを備える複層ガラスから成り、前記自己調光膜は前記室内側ガラス板及び前記室外側ガラス板の一方のガラス板の中空部側面上に形成されることを特徴とする請求項５２記載の自己調光膜付き透明基体。
前記一方のガラス板は前記室外側ガラス板であることを特徴とする請求項５３記載の自己調光膜付き透明基体。
光スイッチ、光ヒューズ、及び光アテニュエイターのいずれか１つを構成することを特徴とする請求項５１記載の自己調光膜付き透明基体。