JP2009007210A

JP2009007210A - 遮光体

Info

Publication number: JP2009007210A
Application number: JP2007171343A
Authority: JP
Inventors: Shinya Shiraishi; 真也白石; Yoshiyuki Mayuzumi; 良享黛
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Jemco Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: JP4857205B2

Abstract

【課題】波長２８０〜３８０ｎｍの範囲の紫外線を含む光を照射すると、光の透過率が減少する。透過率の減少後、加熱することにより元の透過率までほぼ回復することができる。
【解決手段】透明基板１３上に０．２〜５００μｍの厚さを有する純度９９．０％以上のＭｇＯ膜１２が形成され、ＭｇＯ膜１２が厚さ０．１〜１０μｍの保護膜１１で被覆され、波長２８０〜３８０ｎｍの範囲の紫外線を含む光を受けると、この光を受ける前と比べて、光の透過率が０．５％以上減少する遮光体である。また透明基板の内部に電熱線が配線され、電熱線の加熱により、減少した光の透過率を紫外線を照射する前の透過率までほぼ回復することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特定波長域の紫外線を含む光、例えば太陽光を受けたときに、この光を受ける前と比べて光の透過率が減少するＭｇＯ膜からなる遮光体に関するものである。

遮光体は、部屋の境界部に取り付けて直射日光の屋内進入を遮蔽したり、屋内に対するのぞき見を阻止したり、更には、パソコン、携帯電話など、電子機器におけるディスプレイの斜め方向からの他人の覗き見を阻止するなどを目的に利用される。

従来、ブラインド、ロールスクリーン、カーテン等、太陽光の射し込む窓面に取り付けることで、室内への採光を調節する調光型の遮光体が開示されている（例えば、特許文献１）。
特開平１１−１９３６７８号公報（請求項１及び２）

しかしながら、上記特許文献１記載の調光型遮光体は、これを開閉する開閉機構と、該開閉機構の動作を制御する制御手段とを備える。この制御手段では、直射光有りと判定された場合は、さらに検出手段により特定波長の光の強度を検出し、特定波長の光の強度が予め設定した設定値以上である場合に調光型遮光体を閉じ、特定波長の光の強度が予め設定した設定値以下である場合に調光型遮光体を開くよう開閉機構を制御する構成になっているため、特定波長の光のみを透過させるフィルターや、該フィルターを透過した光の強度を検出するセンサー部材などを備えるなど、一般住宅や車両等の用途に用いる遮光体としては、装置が複雑で光を遮光するまでの工程が煩雑である。

本発明の目的は、特定波長域の紫外線を含む光を受けたときに、この光を受ける前と比べて光の透過率が減少する主に自動車のリヤガラス等の用途に適した遮光体を提供することにある。

本発明の別の目的は、特定波長域の紫外線を含む光を受けて、光の透過率が減少した後、加熱により特定波長域の紫外線を含む光を受ける前の透過率までほぼ回復することができる主に自動車のリヤガラス等の用途に適した遮光体を提供することにある。

請求項１に係る発明は、透明基板上に０．２〜５００μｍの厚さを有する純度９９．０％以上のＭｇＯ膜が形成され、ＭｇＯ膜が厚さ０．１〜１０μｍの保護膜で被覆された遮光体であって、波長２８０〜３８０ｎｍの範囲の紫外線を含む光を受けると、この光を受ける前と比べて、光の透過率が０．５％以上減少することを特徴とする遮光体である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、透明基板の内部に電熱線が配線された遮光体である。

本発明に係る遮光体によれば、透明基板上に０．２〜５００μｍの厚さを有する純度９９．０％以上のＭｇＯ膜が形成され、ＭｇＯ膜が厚さ０．１〜１０μｍの保護膜で被覆されることにより、波長２８０〜３８０ｎｍの紫外線を含む光を受けると、前記光を受ける前と比べて、光の透過率を０．５％以上減少させることができる。

また本発明に係る別の遮光体によれば、波長２８０〜３８０ｎｍの紫外線を含む光を受けることにより光の透過率が低下したＭｇＯ膜を、透明基板内部に配線された電熱線により加熱することで、再度元の透過率までほぼ回復することができる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る遮光体を模式的に表した図である。本発明に係る遮光体は、図１に示すように、透明基板１３上に０．２〜５００μｍの厚さを有する純度９９．０％以上のＭｇＯ膜１２が形成され、ＭｇＯ膜１２が厚さ０．１〜１０μｍの保護膜１１で被覆される。

透明基板１３の厚さは、特に限定されないが、１〜１０ｍｍであることが好ましい。１ｍｍ未満では強度が十分でなく、１０ｍｍを越えると光の透過率が低下しやすい。また透明基板１３の材質としては透明体であれば、特に限定されない。例えば、ガラス、プラスチック及びセラミックス等が挙げられる。

ＭｇＯ膜１２の純度を９９．０％以上としたのは、９９．０％未満では、不純物によりＭｇＯ膜１２の透明度が得られないため、特定波長域の紫外線を含む光を受けても透過率の変化がみられないからである。このうち、ＭｇＯ膜１２の純度は９９．５％以上であることが好ましい。またＭｇＯ膜１２の厚さを０．２〜５００μｍとしたのは、下限値未満では膜厚が薄すぎるため、太陽光など、波長２８０〜３８０ｎｍの範囲の紫外線を含む光を受けても十分な光の遮蔽効果がなく、上限値を越えると前記光を受ける前の透過率が低くなりすぎて十分な透明性が得られないからである。ＭｇＯ膜１２の厚さは１〜１００μｍであることが好ましい。

ＭｇＯ膜１２は、水や二酸化炭素と反応しやすく、屋外で使用した場合等に変形、劣化しやすい。そのため、これらを防止するために耐候性を有する保護膜１１により被覆される。保護膜１１の厚さを０．１〜１０μｍとしたのは、下限値未満では耐候性において不十分となり、上限値を越えると膜の割れ、剥離が生じやすくなり好ましくないからである。保護膜１１の厚さは０．２〜３μｍであることが好ましい。この保護膜１１は、波長２８０〜３８０ｎｍの範囲を含む紫外線を透過する性質を持つ。例えば、ＳｉＯ₂膜及びＳｉＯＮ膜などが好ましい。

本発明に係る遮光体におけるＭｇＯ膜１２は、波長２８０〜３８０ｎｍの範囲を含む紫外線を受けると白色から紫色調の色を呈し、この紫色調の色を呈したＭｇＯ膜１２が３８０〜７８０ｎｍの可視光領域の光を吸収することにより、この可視光領域の光における透過率を下げることができる。ＭｇＯ膜１２が波長２８０〜３８０ｎｍの範囲を含む紫外線を吸収し、紫外線を受けることにより白色から紫色調を呈する技術的理由については現時点では解明されていないが、紫外線を受けることによりＭｇＯ結晶格子中の格子欠陥が、紫外線により励起されるためであると推察される。紫外線を受けた後のＭｇＯ膜１２は、膜厚を０．２〜５００μｍとした場合、可視光領域の透過率は最大で０．７〜３０％、好ましくは２３〜３０％減少する。

本発明の遮光体を構成するＭｇＯ膜１２は、乾式法又は湿式法で透明基板１３上に形成される。乾式法としては真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。湿式法としてはスピンコーティング法、スプレーコーティング法、積層スクリーン印刷法、ドクターブレード法等が挙げられる。

乾式法として真空蒸着法によりＭｇＯ膜１２を形成する場合、ペレットのＭｇＯ蒸着材をターゲット材とする。このＭｇＯ蒸着材は、ＭｇＯ純度が９９．０％以上、好ましくは９９．５％以上である。更にこのＭｇＯ蒸着材は、Ｃの濃度が２０００ｐｐｍ未満、かつ遷移金属元素の濃度が２０００ｐｐｍ以下である。Ｃ濃度及び遷移金属元素の濃度を上記範囲としたのはＣの濃度が２０００ｐｐｍ以上、遷移金属元素の濃度が２０００ｐｐｍを越えると、ＭｇＯ結晶格子中の格子欠陥が不純物により減少することで紫外線を受けても色の変化がみられなかったり、紫外線を受ける前のＭｇＯ膜に十分な透明性が得られず紫外線を受ける前と紫外線を受けた後での光の透過率にあまり変化がないからである。遷移金属元素はＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎからなる群より選ばれた１種又は２種以上の元素であり、各元素の濃度は５００ｐｐｍ以下である。各元素の濃度を５００ｐｐｍ以下としたのは、５００ｐｐｍを越えるとＭｇＯ結晶格子中の格子欠陥が不純物により減少することで紫外線を受けても色の変化がみられなかったり、紫外線を受ける前のＭｇＯ膜に十分な透明性が得られず紫外線を受ける前と紫外線を受けた後での光の透過率にあまり変化がないからである。

ＭｇＯ蒸着材の直径及び厚さは特に限定されるものではないが、成膜速度及びスプラッシュの発生頻度の面から直径は１〜２０ｍｍ、厚さは１〜３０ｍｍの範囲から決められる。なお、ＭｇＯ蒸着材の組成は多結晶だけでなく、上記純度の条件を満たせば単結晶でも利用可能である。

湿式法によりＭｇＯ膜１２を形成する場合、先ずＭｇＯ粉末を、溶媒としてのアルコールに分散させて分散液を調製する。この分散液の調製の際にはＭｇＯ粉末の分散性向上のための分散剤を適宜加える。次に、この分散液に、バインダと、有機溶媒とを添加して均一に混合することによりＭｇＯ塗料を得る。

得られたＭｇＯ塗料を、透明基材１３上に湿式法であるスピンコーティング法、スプレーコーティング法、積層スクリーン印刷法又はドクターブレード法により塗布した後、この透明基材１３を乾燥、焼成して塗膜を固定することにより、透明基材１３上にＭｇＯ膜１２を形成する。

乾式法又は湿式法によりこの透明基板１３上に形成されたＭｇＯ膜１２は、図１に示すように保護膜１１により被覆される。保護膜の製造方法及び被覆方法は以下の通りである。先ずＳｉＯ₂の濃度が０．５〜５．０質量％となるようにテトラメトキシシランをエタノールに溶解し、触媒として酸を０．００１〜０．１質量％添加する。添加する酸としては、特に限定されないが、塩酸、硝酸、酢酸等を用いるのが好ましい。次にこの溶液を４０〜８０℃の温度で３０分〜１０時間加熱した後、冷却して保護膜形成用液を得る。この保護膜形成用液の塗膜方法は特に限定されないが、スピンコーティング法、スプレーコーティング法及びＣＶＤ法等を用いてＭｇＯ膜１２上に塗膜するのが好ましい。次いで、１５０〜３００℃の温度で１０〜６０分間大気中で加熱して膜を固定し、ＭｇＯ膜１２表面に膜厚が０．１〜１０μｍのＳｉＯ₂膜を成膜する。

次に本発明の別の実施の形態を図２に基づいて説明する。図２において、前記実施の形態と同一の構成部位は図１と同一符号で示す。

この実施の形態における遮光体はヒーター１４を備える。このヒーター１４は、直列に接続された電熱線１４ａ、電源１４ｂ、及びスイッチ１４ｃを備え、電熱線１４ａは透明基板１３の内部に配線される。

波長２８０〜３８０ｎｍの範囲の紫外線を含む光を受けた後のＭｇＯ膜１２は、透明基板１３の内部に配線された電熱線１４ａにより１００〜６００℃、好ましくは２００〜３００℃で加熱することで、紫色調から消色状態に戻り、上記光を受ける前の透過率までほぼ回復できる。加熱することにより紫色調から消色状態に戻る技術的理由については、現時点では解明されていないが、ＭｇＯ結晶格子中の格子欠陥が紫外線を受けることにより励起されるためであると推察される。加熱温度が下限値の１００℃未満では十分な消色効果が得られないため透過率が十分に回復せず、加熱温度が上限値の６００℃を越えても消色効果は変わらず透過率に変化がみられないため、６００℃を越えた加熱は熱エネルギーの浪費となる。

またこの実施の形態における保護膜１１は、前述したように波長２８０〜３８０ｎｍの範囲を含む紫外線を透過する性質を持つほか、電熱線１４ａの熱により変形や劣化が起こらないように電熱線１４ａの加熱温度以上の耐熱性を有する。例えば、ＳｉＯ₂膜及びＳｉＯＮ膜などが好ましい。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

＜実施例１＞
先ずターゲット材としてＭｇＯ純度が９９．９％であり、Ｃ濃度５０ｐｐｍ、遷移金属元素として、Ｆｅ、Ｍｎ及びＺｎをそれぞれ１０ｐｐｍ、Ｓｉを２０ｐｐｍ含有するＭｇＯ粉末を、溶媒としてのアルコールに分散させて分散液を調製した。この分散液にはＭｇＯ粉末の分散性向上のための分散剤を適宜添加した。この分散液に、バインダとしてポリエステル、有機溶媒としてアルコールを添加した混合溶液をマグネチックスターラーで攪拌してＭｇＯ塗料を得た。また透明基板としては、厚さ３ｍｍのガラス基材を用意した。次いで、このガラス基材上にドクターブレード法により、上記ＭｇＯ塗料を塗布した後、この透明基材１３を乾燥し、１５０℃で焼成して塗膜を固定することにより透明基材１３上に厚さ１００μｍのＭｇＯ膜を形成した。次にＳｉＯ₂の濃度が１質量％となるようにテトラメトキシシランをエタノールに溶解した溶液に、触媒として硝酸を０．００５質量％添加した。この溶液を６０℃で６０分間加熱した後、冷却して保護膜形成用液を調製した。次いで、スピンコートティング法を用いて、この保護膜形成用液をＭｇＯ膜上に塗膜した後、２００℃の温度で３０分間大気中で加熱してＭｇＯ膜表面に厚さ０．５μｍのＳｉＯ₂膜を成膜し、以下の表１に示す、本発明の遮光体を形成した。

＜実施例２＞
以下の表１に示すように、透明基板として厚さ３ｍｍのガラス基材を使用し、またＭｇＯ膜の厚さを２５０μｍ及び保護膜の厚さを０．５μｍとしたこと以外は実施例１と同じ条件で本発明の遮光体を形成した。

＜実施例３＞
以下の表１に示すように、透明基板として厚さ３ｍｍのガラス基材を使用し、またＭｇＯ膜の厚さを４００μｍ及び保護膜の厚さを０．５μｍとしたこと以外は実施例１と同じ条件で本発明の遮光体を形成した。

＜実施例４＞
透明基板として厚さ３ｍｍのガラス基材を使用し、またＭｇＯ膜の厚さを５００μｍ及び保護膜の厚さを０．５μｍとしたこと以外は実施例１と同じ条件で本発明の遮光体を形成した。

＜実施例５＞
透明基板として厚さ３ｍｍのガラス基材を使用し、またＭｇＯ膜の厚さを０．８μｍ及び保護膜の厚さを０．５μｍとしたこと以外は実施例１と同じ条件で本発明の遮光体を形成した。

＜比較例１＞
以下の表１に示すように、ＭｇＯ膜の厚さを０．１μｍとしたこと以外は実施例１と同じ条件で遮光体を形成した。

＜比較例２＞
以下の表１に示すように、ＭｇＯ膜の厚さを２０００μｍとしたこと以外は実施例１と同じ条件で遮光体を形成した。

＜比較例３＞
ＭｇＯ膜を純度９９．０％未満の９８．５％であるＭｇＯ蒸着材によりＭｇＯ膜を形成させたこと以外は実施例１と同じ条件で、以下の表１に示す遮光体を形成した。

＜比較試験及び評価１＞
特定波長域の紫外線を含む光として模擬的に高圧水銀ランプ（波長２００〜６００ｎｍ：ウシオ電機社製）を用いて、このランプの光を実施例１〜５及び比較例１〜３で形成した遮光体に照射した。これら遮光体の可視光透過率を分光光度計（日立製作所社製：Ｕ−４０００）を用いて測定した。測定は紫外線を照射する前と照射した後行った。上記高圧水銀ランプの照射条件は照射強度８６ｍＷ／ｃｍ²及び照射量５００ｍＪ／ｃｍ²であった。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、ＭｇＯ膜の膜厚が０．２μｍ未満である比較例１では紫外線の照射前後において、可視光透過率にほとんど変化はみられなかった。またＭｇＯ膜の膜厚が５００μｍを越える比較例２では、紫外線照射前の透過率が低くなりすぎ十分な透明性が得られなかった。これに対し、実施例１〜５では紫外線照射後の可視光透過率が、紫外線照射前の透過率に比べ０．７〜３０％下がっており、ＭｇＯ膜の膜厚を１００〜５００μｍにすることが効果的であることが確認された。またＭｇＯ膜の純度が９９．０％未満が比較例３では、紫外線の照射前後において、可視光透過率にほとんど変化はみられなかった。このことから、ＭｇＯ膜の純度を９９．０％以上とすることが効果的であることが確認された。

＜評価２＞
実施例１における紫外線照射後のＭｇＯ膜を、透明基板の内部に配線された電熱線により、以下の表３に示す温度及び時間で加熱した後、可視光透過率を測定した。

表３から明らかなように、元の透過率までほぼ回復させるには１００℃以上で１２０分間以上の温度で加熱する必要があることが判った。

＜評価３＞
まず膜厚１００μｍ、初期透過率９２．５％のＭｇＯ膜に、照射強度１０００ｍＪ／ｃｍ²及び照射量１２０ｍＪ／ｃｍ²で紫外線を照射して透過率を減少させた。次にＭｇＯ膜をヒーターにより１５０℃で３０分間加熱してＭｇＯ膜の透過率を上昇させた後、室温で冷却した。この工程を１サイクルとし、この１サイクルを複数回繰り返して行う再現試験を行った。２０、３０及び５０サイクル後の結果を以下の表４に示す。

表４から明らかなように、本発明の遮光体では上記工程を５０回以上繰り返してもほぼ元の透過率に戻ることが確認された。

本発明に係る遮光体を模式的に表した図。本発明の別の実施の形態の遮光体を模式的に表した図。

符号の説明

１１保護膜
１２ＭｇＯ膜
１３基板
１４ヒーター

Claims

透明基板上に０．２〜５００μｍの厚さを有する純度９９．０％以上のＭｇＯ膜が形成され、前記ＭｇＯ膜が厚さ０．１〜１０μｍの保護膜で被覆された遮光体であって、
波長２８０〜３８０ｎｍの範囲の紫外線を含む光を受けると、この光を受ける前と比べて、光の透過率が０．５％以上減少することを特徴とする遮光体。
透明基板の内部に電熱線が配線された請求項１記載の遮光体。