JP2008020590A - マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料を提供する。
【解決手段】マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた多層薄膜から成る反射型調光薄膜材料であって、調光層としてマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いていること、上記薄膜の表面に触媒層が形成されていること、任意の構成として、上記触媒層の上に保護層が形成されていること、室温（２０℃付近）で水素化によって無色透明状態になるクロミック特性を有すること、室温（２０℃付近）で脱水素化によって鏡状態になるクロミック特性を有すること、を特徴とする反射型調光薄膜材料、反射型調光ガラス及び調光窓ガラス。
【効果】透明時にほとんど無色で優れた反射型調光特性を示す、新規マグネシウム・ニオブ合金系の反射型調光薄膜材料を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料及び反射型調光ガラスに関するものであり、更に詳しくは、本発明は、窓ガラスから入射する太陽光をブラインドやカーテンなしで自動的にコントロールする調光ガラスに用いる新規なマグネシウム・ニオブ合金系反射型調光材料、当該材料を用いて作製した反射型調光ガラスに関するものである。本発明は、建物や乗り物の窓部における太陽光の透過率を制御するための新しい反射型調光薄膜材料に関する窓材料技術を提供するものである。

一般に、建物において、窓（開口部）は大きな熱の出入り場所になっている。例えば、冬の暖房時の熱が窓から流失する割合は、４８％程度であり、夏の冷房時に窓から熱が入る割合は、７１％程度にも達する。したがって、窓における光・熱をうまくコントロールすることにより、膨大な省エネルギー効果を得ることができる。調光ガラスは、このような目的で開発されたものであり、光・熱の流入・流出をコントロールする機能を有している。

このような調光ガラスの調光を行う方式には、いくつかの種類がある。それらのうち、１）電流・電圧の印加により可逆的に透過率の変化する材料を、エレクトロクロミック材料といい、２）温度により透過率が変化する材料を、サーモクロミック材料といい、また、３）雰囲気ガスの制御により透過率が変化する材料を、ガスクロミック材料という。これらの中でも、調光層に酸化タングステン薄膜を用いたエレクトロクロミック調光ガラスの研究が最も進んでおり、現在、ほぼ実用化段階に達しており、市販品も出されている。

この酸化タングステンを初めとして、これまで知られているエレクトロクロミック調光ガラスは、全て、調光層で光を吸収することにより調光を行うことをその原理としている。この場合、この種の調光ガラスは、調光層が光を吸収することにより熱を持ち、それがまた室内に再放射されるため、省エネルギー効果が低くなってしまうという欠点を持っている。これをなくすためには、光を吸収することにより調光を行うのではなく、光を反射することにより調光を行う必要がある。そのために、鏡の状態と透明な状態が可逆的に変化するような特性を有する調光材料の開発が望まれていた。

このような、鏡の状態と透明な状態に変化する材料は、長らく見つかっていなかったが、１９９６年に、オランダのグループにより、イットリウムやランタンなどの希土類の水素化物が、水素により鏡の状態と透明な状態に変化することが発見され、このような材料が「調光ミラー」と命名された（非特許文献１）。これらの希土類水素化物は、透過率の変化が大きく、調光ミラー特性に優れている。しかし、この調光ミラーは材料として希土類元素を用いるため、窓のコーティングなどに用いる場合、資源やコスト面で問題があった。

反射型の調光特性（調光ミラー特性）を有する材料としては、これまで、イットリウムやランタン等の希土類金属の水素化物、ガドリニウム等の希土類金属とマグネシウムの合金の水素化物、及びマグネシウム・ニッケル合金の水素化物等が知られている。この中で、資源やコストの観点から、窓ガラスのコーティングに適しているのは、マグネシウム・ニッケル合金を用いたものである（特許文献１〜４）。しかし、これまで報告されている材料による調光層は、程度の差こそあれ、透明時において無色透明ではなく、色が着いており、これが窓ガラスへの応用を考える場合の大きな障害になっていた。

特開２００３−３３５５５３号公報 特開２００４−１３９１３４号公報 特開２００５−０５６７０６号公報 特開２００５−２７４６３０号公報 J. N. Huiberts, R. Griessen, J. H. Rector, R. J. Wijngaarden, J. P. Dekker, D. G. de Groot, N. J. Koeman, Nature 380 (1996) 231

このような状況の中で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、透明時において無色透明にすることが可能な新しい調光材料を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、マグネシウムとニオブの合金薄膜の成膜を行い、その調光ミラー特性の評価を行った結果、水素化時において、マグネシウム・ニッケル合金等に比べ無色透明に近い状態になる調光薄膜を開発することに成功し、本発明を完成するに至った。

本発明は、コスト的に安価なマグネシウム・ニオブ薄膜及びごく微量のパラジウム膜等の触媒層を使用した新しいマグネシウム・ニオブ合金系の反射型調光材料を提供することを目的とするものである。また、本発明は、当該調光ミラー材料を用いた反射型調光ガラス窓の構造を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、コーティング層が２層でシンプルであることから、大きなコスト低減が見込まれる、新しい反射型調光薄膜材料及びその用途を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた多層薄膜から成る反射型調光薄膜材料であって、１）調光層としてマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いている、２）上記薄膜の表面に触媒層が形成されている、３）任意の構成として、上記触媒層の上に保護層が形成されている、４）室温（２０℃付近）で水素化によって無色透明状態になるクロミック特性を有する、５）室温（２０℃付近）で脱水素化によって鏡状態になるクロミック特性を有する、ことを特徴とする反射型調光薄膜材料。
（２）マグネシウム・ニオブ合金薄膜の組成が、ＭｇＮｂｘ（０．１＜ｘ＜０．６）であり、結晶化したマグネシウムを有している上記（１）に記載の材料。
（３）マグネシウム・ニオブ合金薄膜の膜厚が、１０ｎｍ−２００ｎｍである常軌（１）に記載の材料。
（４）上記薄膜の表面に触媒層として１ｎｍ−１０ｎｍのパラジウムもしくはパラジウム合金をコートした上記（１）に記載の材料。
（５）上記保護層が、水素透過性であり、かつ水非透過性の材料から成る上記（１）に記載の材料。
（６）上記（１）から（６）のいずれかに記載のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料から成る調光部を、透明部材表面に形成したことを特徴とする反射型調光部材。
（７）上記調光部を、ガラス表面に形成した上記（６）に記載の反射型調光部材。
（８）複層ガラスからなる反射型調光ガラス窓であって、上記（７）に記載の反射型調光部材を複層ガラスの片側に使用したことを特徴とするガスクロミック反射型調光ガラス窓。
（９）上記複層ガラスの間隙に、水素ガス及び大気もしくは酸素ガスを導入する雰囲気制御器を有する上記（９）に記載のガスクロミック反射型調光ガラス窓。
（１０）上記（１）から（５）に記載のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料と透明電極の間に、電解液をはさみ込んだ構造を持つことを特徴とするエレクトロクロミック反射調光材料。
（１１）上記（１０）に記載のエレクトロクロミック反射調光材料をガラス窓に適用したことを特徴とするエレクトロクロミック反射調光ガラス窓。

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、反射型調光薄膜材料であって、調光層としてマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いていること、上記薄膜の表面に触媒層が形成されていること、任意の構成として、上記触媒層の上に保護層が形成されていること、室温（２０℃付近）で水素化によって無色透明状態になるクロミック特性を有すること、室温（２０℃付近）で脱水素化によって鏡状態になるクロミック特性を有すること、を特徴とするものである。

また、本発明は、反射型調光部材であって、上記のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料から成る調光部を、透明部材表面に形成したことを特徴とするものである。また、本発明は、複層ガラスからなる反射型調光ガラス窓であって、上記の反射型調光部材を複層ガラスの片側に使用したことを特徴とするものである。また、本発明は、エレクトロクロミック反射調光材料であって、上記のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料と透明電極の間に、電解液をはさみ込んだ構造を持つことを特徴とするものである。更に、本発明は、エレクトロクロミック反射調光ガラス窓であって、上記のエレクトロクロミック反射調光材料をガラス窓に適用したことを特徴とするものである。

本発明の反射型調光薄膜材料は、マグネシウム・ニオブ合金薄膜の組成が、ＭｇＮｂｘ（０．１＜ｘ＜０．６）であり、結晶化したマグネシウムを有していること、薄膜の厚さが１０ｎｍ−２００ｎｍ程度の非常に薄いマグネシウム・ニオブ合金薄膜から成ることを好ましい実施の態様としている。この調光特性に優れたマグネシウム・ニオブ合金薄膜は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、めっき法等により作製することができる。しかし、成膜の方法は、これらの方法に制限されるものではない。

本発明では、上記マグネシウム・ニオブ合金薄膜の表面に触媒層が形成される。上記触媒層として、好適には、パラジウムあるいはパラジウム合金が用いられる。しかし、これらに限定されるものではなく、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。上記触媒層は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、めっき法等により作製することができる。しかし、これらの方法に制限されるものではない。

上記調光ミラー材料からなる調光層を基板の透明部材ないしガラス表面に形成することにより、調光ミラー部材ないし調光ミラーガラスが得られる。この場合、基板としては、好適には、例えば、アクリル、プラスチック、透明シート、ガラスが例示される。しかし、これらに限らず、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。

本発明では、任意の構成として、上記触媒層の表面に保護層が形成される。この保護層の材料としては、水素に対して透過性で、水に対して非透過性の特性を有する材料が用いられる。上記保護層の材料の具体例としては、好適には、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、酢酸セルロース等のポリマーや、酸化チタン薄膜、酸化ニオブ薄膜等の無機薄膜が例示される。しかし、これらに制限されるものではなく、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。この保護層により、上記調光層の耐久性を向上させることができる。

上記調光層の水素化を行う方法は、２種類あり、そのうち、水素を含んだガスにさらすことにより水素化する方法は、ガスクロミック方式と呼ばれ、また、電解質中に含まれるプロトンを電気的に注入して水素化する方法は、エレクトロクロミック方式と呼ばれる。このマグネシウム・ニオブ合金薄膜においても、この２種類の方式で、スイッチングを行うことができる。

例えば、ガスによるスイッチングを行う場合、蒸着したマグネシウム・ニオブ合金薄膜は金属であり、蒸着した状態で、銀色の鏡状態になっていが、この薄膜に水素を含む雰囲気を当てると、水素化物に変化し、透明化する。この水素化した薄膜に、酸素もしくは空気に当てると、脱水素化が起こって金属状態に戻る。上記スイッチングを利用することにより、この変化を繰り返し行うことができる。

マグネシウム・ニオブ合金薄膜の上に薄くパラジウムを蒸着した試料を、水素を含む雰囲気にさらすと、水素化が起こって透明な状態になるが、この透明時に、マグネシウム・ニオブ薄膜は、完全に無色になる。マグネシウム・ニッケル合金薄膜を初めとするこれまでの反射型調光薄膜では、透明時に黄色系統の色が着いており、このことが、窓ガラス等への応用を考えた場合のひとつの障害になっていた。

本発明者らは、マグネシウム・ニオブ合金薄膜を様々な成膜条件で作製して、その光学特性を調べた結果、マグネシウム・ニオブ合金薄膜では、水素化して透明状態にした場合、かなり無色透明に近い状態にできることを見出した。

本発明の反射型調光ガラスの調光特性は、後記する実施例に示されるように、マグネシウム・ニオブ合金薄膜におけるマグネシウムとニオブの組成に依存する。ＭｇＮｂｘのｘの値、すなわち、マグネシウムに対するニオブの組成比が、０．１から０．６の範囲で、優れた調光特性を示す。一般的な傾向として、ニオブの成分が多くなるほど脱水素化が早くなるが、透明時の透過率は低くなるので、用途に応じて組成を適宜選択することが望ましい。

マグネシウム・ニオブ薄膜の構造を解析した結果、結晶化したマグネシウムから成っており、その中にニオブ分散しているような系になっていることがわかった。マグネシウム・ニッケル合金薄膜等の、他の反射型調光薄膜材料は、結晶化したマグネシウムを有しておらず、アモルファス状態になっており、結晶化したマグネシウムを有していることは、マグネシウム・ニオブ薄膜の大きな特徴である。

図１に、ガスクロミック方式で調光を行う調光ガラス窓の構造を示す。本発明の調光材料を実際のガスクロミック調光ガラスとして用いる場合には、窓ガラスを構成する２重ガラスの内側に、パラジウム等の触媒層を薄くコーティングしたマグネシウム・ニオブ合金薄膜がくるようにしてシールし、例えば、アルゴンガスで満たしておく。

そして、この間隙の空間に、水を電気分解して水素を発生させて送り込んだり、空気もしくは水の電気分解で得られる酸素を送り込んだりするユニット（雰囲気制御器）を取り付ける。この雰囲気制御器から、２枚のガラスの間の空間に水素を送りこむことで、透明状態し、また、酸素を送り込むことで、金属状態にすることができる。当該雰囲気制御器の具体的な構成については、任意に設計することができる。

現在、住宅における複層ガラス（二重ガラス）の普及が進んできており、新築の家では、２重ガラスを使うことが主流になりつつある。本発明の調光ミラー材料のような調光ミラーガラス用コーティングは、２重ガラスの内側に施すことで、内部の空間をスイッチング用の水素ガスの導入空間として利用することができるため、非常に有利である。

もう一つのスイッチング方法である、エレクトロクロミック方式で調光を行う場合のデバイスの構造を、図２に示す。図２−（ａ）は、透明導電膜を蒸着した基板に、マグネシウム・ニオブ合金薄膜とパラジウムを蒸着し、もう一枚の透明導電膜を蒸着したガラスとの間にアルカリ性の電解液を封入した構造を示している。マグネシウム・ニオブ合金薄膜側に、マイナス３Ｖ程度の電圧を加えると、電解液中のプロトンがマグネシウム・ニオブ合金薄膜内に入り、水素化して透明化する。また、プラス１Ｖ程度の電圧をかけると、水素化物中のプロトンが抜け、金属状態に戻り、鏡状態になる。

マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いたエレクトロクロミック方式のデバイスでは、図２−（ｂ）のように、透明導電膜のついていないガラス基板に、マグネシウム・ニオブ合金薄膜を蒸着したものを用いることもできる。マグネシウム・ニオブ合金薄膜は、金属状態では、当然、導電率が高く、電極になり得るのに加え、透明化した状態でも伝導特性があるため、透明導電膜が無くても、スイッチングを行うことができる。

このことは、デバイスの構造がシンプルにできることにつながるので、大きなメリットである。スイッチングの応答性に関しては、透明導電膜をつけたものの方が応答が早いが、透明導電膜を用いないものは、その分透明時における透過率が高くなるというメリットもある。

このように、本発明は、透明時にかなり無色透明に近い状態にすることが可能で、反射調光特性に優れたマグネシウム・ニオブ合金薄膜材料と、これを用いた反射型調光ガラスを提供することを可能とするものである。すなわち、本発明のマグネシウム・ニオブ合金薄膜に、薄くパラジウムを付けたものは、従来報告されている反射型調光薄膜材料に比べて、かなり無色に近い状態にスイッチングできることから、調光ガラス実用化のための大きなブレークスルーになると考えられる。

更に、本発明の調光ミラーガラスは、上記窓材料だけでなく、あらゆる種類の物品にも広く用いることができる。それにより、例えば、プライバシー保護を目的とした遮蔽物や、鏡状態と透明状態に変わることを利用した装飾物及び玩具等に、調光ミラー機能を付加することができる。本発明において、調光ミラー機能を有する物品とは、上記調光ミラーガラスを装着したあらゆる種類の物品を包含するものとして定義される。

従来、例えば、窓ガラスのコーティングに適している調光材料として、マグネシウム・ニッケル合金系の調光材料が開発されているが、これまで報告されている薄膜材料は、いずれも、透明時において無色透明ではなく、茶系統の色が着いており、このことが、窓ガラスへの応用の大きな障害になっていた。これに対し、本発明のマグネシウム・ニオブ合金系薄膜材料では、透明時にほとんど無色に近い状態にスイッチングすることが可能であり、従来材では得ることができない無色透明を達成することができる。本発明は、新しいマグネシウム・ニオブ合金系の反射型調光材料を提供するものとして高い技術的意義を有する。

本発明により、次のような格別の作用効果が奏される。
（１）本発明の反射型調光材料は、透明時にほとんど無色に近い状態にスイッチングすることが可能であり、従来報告されているマグネシウム・ニッケル合金薄膜等を用いたものより、優れた反射型調光特性を示すものとして有用である。
（２）本発明の反射型調光ガラス用コーティングは、例えば、２重ガラスの内側に施すことで、内部の空間をスイッチング用の水素ガスの導入空間として利用することができるため、非常に有利である。
（３）本発明のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光材料は、安価なマグネシウムとニオブ、それに、ごく微量のパラジウム等をコーティングすることで簡便な方法及び手段で作製することが可能であり、コスト的に非常に有利である。
（４）本発明の反射型調光ガラスは、上記窓材料だけでなく、あらゆる種類の物品にも広く用いることができ、それにより、例えば、プライバシー保護を目的とした遮蔽物や、鏡状態と透明状態に変わることを利用した装飾物及び玩具等に反射型調光機能を付加することができる。

次に、本発明を実施例に基づいて具休的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

マグネシウム・ニオブ合金薄膜をベースとした薄膜の作製は、多元成マグネトロンスパッタ装置を用いて行った。３つのスパッタ銃に、ターゲットとして、それぞれ、金属マグネシウム、金属ニオブ、それに金属パラジウムをセットした。基板としては、厚さ１ｍｍのガラス板を用い、これを洗浄後、真空装置の中にセットして真空排気を行った。成膜にあたっては、まず、マグネシウムとニオブを同時スパッタして、マグネシウム・ニオブ薄膜を作製した。

スパッタ中のアルゴンガス圧は、０．８Ｐａであり、直流スパッタ法により、マグネシウムに３０Ｗ、ニオブに４０Ｗのパワーを加えて、スパッタを行った。その後、同じ真空条件で、６Ｗのパワーを加えて、パラジウム薄膜の蒸着を行った。作製した薄膜のマグネシウムとニオブの組成比は、ラザフォード後方散乱法で解析した結果Ｍｇ：Ｎｂ＝１：０．３８になっていた。

成膜後の膜は、金属光沢を持ち、鏡状態になっているが、この表面をアルゴンで４％に希釈した水素ガスにさらすと、薄膜の水素化により、鮮やかに透明化した。また、この透明化した膜を大気にさらすと、脱水素化により、元の金属状態（鏡状態）に戻った。

図３に、分光光度計で測定した、この薄膜の金属状態と、透明状態の反射スペクトル及び透過スペクトルを示す。透明状態のスペクトルは、試料まわりをアルゴンで４％に希釈した水素ガスで満たして測定を行った。金属状態と透明状態で、反射率が大きく変化しており、反射型のクロミック特性を示すことがわかる。

マグネシウム・ニオブ薄膜を用いた調光薄膜では、マグネシウム・ニッケル薄膜に比べて、透明状態において着色の度合いが少なく、ほとんど無色に近い。

このマグネシウム・ニオブ合金薄膜をベースとした反射型調光薄膜のスイッチング特性を、図５−（ａ）に示したような調光特性評価装置で、評価を行った。ガラス上に作製したＰｄ／Ｍｇ−Ｎｂ薄膜が内側になるように、もう一枚のガラスとシリコンゴムのスペーサーを用いて張り合わせ、その間の空間にアルゴンで４％に希釈した水素ガスを流したり、止めたりすることによりスイッチングを行った。

蒸着直後の鏡状の膜は、水素ガスを流すと、数秒で透明な状態に変わる。水素ガスを止めると端面から空気が入ってきて、２−３分で鏡の状態に戻る。このときの波長６７０ｎｍにおける透過率の変化を半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを用いて測定した。図５−（ｂ）に、測定装置の写真を示す。

図６は、マグネシウムとニオブの組成を変えて作製した試料のスイッチングの特性を測定した結果である。マグネシウム・ニオブ合金薄膜の作製時において、マグネシウムのスパッタとニオブのスパッタにかけるパワーを調節して、ＭｇＮｂ_０．１５、ＭｇＮｂ_０．２９、ＭｇＮｂ_０．３８、ＭｇＮｂ_０．５９という組成になるように試料を作製した。

いずれも、最外層には４ｎｍのパラジウムを蒸着した。時間が１０秒のときに、アルゴンで４％に希釈した水素ガスを導入するといずれの試料についても水素化が起こり、金属の状態から透明な状態に変化して、透過率が増大した。この水素化におけるスイッチング速度は、組成に対して依存性を持たなかった。

また、いずれの試料でも、時間が４０秒で水素の導入を止めると、空気により脱水素化が起こり、金属状態に戻った。ただ、この脱水素化におけるスイッチング速度は、組成によってかなり異なり、ニオブの量が多くなるほど早くなるという傾向が見られた。ただ、水素化時における透過率は、ニオブの量が多くなる程小さくなる傾向が見られた。

ニオブを含まない、マグネシウム薄膜の場合は、脱水素化は非常に遅く、２時間程かかって金属状態に戻った。このように、マグネシウム・ニオブ系では、ニオブの成分が多くなるほど、脱水素化が早くなるが、水素化時における透過率は、小さくなるという傾向が見られた。

次に、マグネシウム・ニオブ薄膜を用いた反射型調光ガラスを電気的にスイッチングする（エレクトロクロミック方式）例を示す。マグネシウム・ニオブ合金薄膜をベースにした調光薄膜で、図２−（ａ）のように、透明導電膜として、ＩＴＯをコーティングしたガラスを基板にしたものと、図２−（ｂ）のように、ガラスを基板にしたデバイスを作製した。

いずれも、マグネシウム・ニオブ合金薄膜はＭｇＮｂ_０．３８で厚さは約４０ｎｍ、その上のパラジウム層の厚さは約６ｎｍである。いずれも、マグネシウム・ニッケル薄膜側に−３Ｖの電圧を加えると、金属状態から透明状態に変化した。また、逆に１．０Ｖの電圧を加えると、金属状態に戻った。このときのガラス基板上に作製したデバイスの、それぞれの鏡状態と透明状態の写真を、図７に示す。

ＩＴＯ基板上に作製したデバイスと、ガラス上に作製したデバイスを比較するとＩＴＯ基板を用いた場合の方が、鏡から透明への変化が早い。しかし、鏡状態と透明状態の透過率の変化幅はガラス基板上につけた試料の方が大きい。

以上詳述したように、本発明は、反射型調光特性に優れたマグネシウム・ニオブ合金薄膜材料と、これを用いた反射型調光ガラスに係るものであり、本発明により、透明時にほとんど無色に近い状態にスイッチングできる、従来報告されているマグネシウム・ニッケル合金のＭｇ_２Ｎｉ等よりも、はるかに優れた反射型調光特性を示す、反射型調光材料を提供することができる。本発明のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光材料は、安価なマグネシウムとニオブ、それに、ごく微量のパラジウム等をコーティングすることで簡便な方法及び手段で作製することが可能であり、コスト的に非常に有利である。本発明は、窓材料や、あらゆる種類の物品に広く用いることが可能であり、それらに、反射型調光機能を付加することができる新規なマグネシウム・ニオブ合金系の反射型調光ガラスに関する新技術・新製品を提供するものとして有用である。

図１は、ガスクロミック反射型調光窓ガラスの構造を示す。 図２は、エレクトロクロミック反射型調光ガラスの構造（（ａ）透明導電膜付の基板を用いる場合、（ｂ）ガラス基板を用いる場合）を示す。 図３は、Ｐｄ（４ｎｍ）／ＭｇＮｂ_０．３８（４０ｎｍ）の鏡状態と透明状態の透過スペクトルと反射スペクトルを示す。 図４は、調光特性評価装置の概略図を示す。 図５は、マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜のスイッチング特性を示す。 図６は、マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜のＸ線回折パターンを示す。 図７は、ガラス上に作製した反射型調光エレクトロクロミックデバイスの調光の様子を示す。

Claims (11)

1. マグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた多層薄膜から成る反射型調光薄膜材料であって、（１）調光層としてマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いている、（２）上記薄膜の表面に触媒層が形成されている、（３）任意の構成として、上記触媒層の上に保護層が形成されている、（４）室温（２０℃付近）で水素化によって無色透明状態になるクロミック特性を有する、（５）室温（２０℃付近）で脱水素化によって鏡状態になるクロミック特性を有する、ことを特徴とする反射型調光薄膜材料。
2. マグネシウム・ニオブ合金薄膜の組成が、ＭｇＮｂｘ（０．１＜ｘ＜０．６）であり、結晶化したマグネシウムを有している請求項１に記載の材料。
3. マグネシウム・ニオブ合金薄膜の膜厚が、１０ｎｍ−２００ｎｍである請求項１に記載の材料。
4. 上記薄膜の表面に触媒層として１ｎｍ−１０ｎｍのパラジウムもしくはパラジウム合金をコートした請求項１に記載の材料。
5. 上記保護層が、水素透過性であり、かつ水非透過性の材料から成る請求項１に記載の材料。
6. 請求項１から６のいずれかに記載のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料から成る調光部を、透明部材表面に形成したことを特徴とする反射型調光部材。
7. 上記調光部を、ガラス表面に形成した請求項６に記載の反射型調光部材。
8. 複層ガラスからなる反射型調光ガラス窓であって、請求項７に記載の反射型調光部材を複層ガラスの片側に使用したことを特徴とするガスクロミック反射型調光ガラス窓。
9. 上記複層ガラスの間隙に、水素ガス及び大気もしくは酸素ガスを導入する雰囲気制御器を有する請求項９に記載のガスクロミック反射型調光ガラス窓。
10. 請求項１から５に記載のマグネシウム・ニオブ合金薄膜を用いた反射型調光薄膜材料と透明電極の間に、電解液をはさみ込んだ構造を持つことを特徴とするエレクトロクロミック反射調光材料。
11. 請求項１０に記載のエレクトロクロミック反射調光材料をガラス窓に適用したことを特徴とするエレクトロクロミック反射調光ガラス窓。