JPH04274414A

JPH04274414A - 電磁波変調積層体

Info

Publication number: JPH04274414A
Application number: JP3295737A
Authority: JP
Inventors: Hulya Demiryont; フルヤ　デミリョント
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1990-12-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1992-09-30
Also published as: EP0490495A3; DE69123713D1; CA2053084A1; EP0490495B1; EP0490495A2; US5111328A; DE69123713T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に電磁波の伝導及
び反射を変調するための装置に関する。特に本発明は、
就中、明確に区別された電磁波反射性金属の持続性層、
遷移金属化合物イオン保存層、及びそれらの間にある電
気的に連通した高速イオン伝導体（ｆａｓｔ　ｉｏｎ　
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を具えたそのような装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気変色性（ｅｌｅｃｔｒｏｃ
ｈｒｏｍｉｃ）材料を用いた電磁波変調用多層装置では
、外部から印加した電位により惹き起こされる電子又は
イオン伝導に呼応して電気変色性層内に物理的・化学的
変化を生ずる。この変化が、装置に向けられた電磁波に
関し、装置の反射性及び透過性を変調する結果になる。そのような装置は一般に電気変色性材料、電解質含有高
速イオン伝導体、及び対電極（ｃｏｕｎｔｅｒｅｌｅｃ
ｔｒｏｄｅ）の連続的層を有する。　装置を通って電位
を印加した時、電気変色性層と高速イオン伝導体層との
間のイオンの交換は、電気変色性層が消色する（実質的
に透明になるか、又はわずかに着色しているか、又は無
色になる）か又は不透明になる機構を有する。装置を通
って印加する電位の極性を逆にすると、消色状態と不透
明状態とが切り替わる。印加電位の大きさ及び時間によ
って、中間状態、一般に着色した半透明の状態が惹き起
こされ、その場合、電気変色性層は、装置の電磁波に対
する伝導性を減少するが、完全に不透明にはならないだ
けの充分な濃度のイオンを含有する。従って、装置が操
作される仕方、即ち、印加される電圧の極性、大きさ、
及び時間により、０％〜約９０％以上の電磁波透過率を
もつように調節することができ、反射率はそれに対応し
て逆になる。

【０００３】典型的な電磁波変調装置では、電気変色性
層は無機金属酸化物最も一般的には遷移金属酸化物、例
えば酸化タングステンからなる。電気変色性層に隣接し
た電解質含有高速イオン伝導体層は、一般に正に帯電し
た軽い陽イオン例えば、リチウムイオンを与えるのに適
合するようにされている。典型的な電気変色性装置の操
作の一例として、リチウムイオンを酸化タングステン電
気変色性中に導入すると、その層は無色透明状態から暗
青黒色に変化する。酸化タングステン電気変色性層が充
分厚いと、誘起された着色により酸化タングステン電気
変色性層は電磁波、例えば電磁波スペクトルの可視部分
に対し不透明になる。

【０００４】電解質含有高速イオン伝導体層は、液体電
解質溶液、例えば過塩素酸リチウムをプロピレンカーボ
ネートに入れたものの如き溶液；ゲル、例えば塩化リチ
ウムをドープしたポリビニルブチラール中にメタノール
を入れた溶液のゲル；又は固体、例えばリチウム塩をド
ープした多孔質二酸化珪素；でもよい。

【０００５】対電極は、一般に遷移金属酸化物、例えば
酸化バナジウム、酸化タングステン、又は導電性重合体
、例えばポリピロロール又はポリチオフェンから製造さ
れている。

【０００６】従来技術で一般に知られており、上で論じ
たこれらの電気変色性装置では、電気変色性層は、電磁
波透過率及び反射率の変動を与える媒体である。電解質
高速イオン伝導体層及び対電極層は、一般に透明である
。

【０００７】デミリオン（Ｄｅｍｉｒｙｏｎｔ）による
米国特許出願Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．０７／３３８，２６
１には、隔置された第一及び第二透明電極、及びそれら
の間の電気変色性マトリックス材料層からなる電気変色
性装置が記載されている。マトリックス層は、金属塩、
例えば塩化銅；イオン伝導性改良剤、例えば硝酸リチウ
ム；及びイオン伝導性材料、例えばポリビニルブチラー
ルゲル；の実質的に均一な混合物からなる。電極は透明
であるが、電気変色性装置は、マトリックス層中に溶解
している金属塩の色のため透過光では明るい黄色に見え
る。電極間に電位を印加すると、金属塩の金属原子は陰
極上にメッキされ、金属塩の陰イオンは陽極の方へ移動
する。この状態で、電気変色性装置は、陰極上に形成さ
れた金属層の厚さにより電磁波に対し不透明になること
ができる。しかし、装置は、「短期記憶」（ｓｈｏｒｔ
　ｔｅｒｍ　ｍｅｍｏｒｙ）として電気変色技術分野で
知られているものを有する。電位を電気変色性装置から
取り除くと、マトリックス層は容易にその初期状態に戻
り、即ち、金属層は再びマトリックス層中に溶解し、そ
のマトリックス層は透過光で明るい黄色をとるようにな
る。更に、対電極をマトリックス層と陽極との間に介在
させてもよい事が記載されている。この対電極は、例え
ば金属塩として塩化銅が用いられて、陽極で塩素ガスの
生成を起こす結果になる場合に起きるような、陰イオン
が陽極の方へ移動して、そこで酸化されることにより惹
き起こされる陽極でのガスの形成を最小にする。

【０００８】グリーン（ｇｒｅｅｎ）による米国特許第
４，２５６，３７９　号明細書には、連続的に：第一電
極、例えば酸化錫被覆ガラス；金属特有の色に着色可能
な電気変色性材料、例えば酸化タングステン；金属イオ
ン含有高速イオン伝導体、例えば五沃化銀ルビジウム；
及び第二電極、例えば銀；からなる電気変色性装置が記
載されている。高速イオン伝導体の金属イオンは、電気変色性材料層中
に注入されると、それを着色するのに有効である。第二
電極は、高速イオン伝導体層の金属イオンと同様な金属
を含有する材料から形成されなければならない。例えば
、好ましい態様として、電位を装置に印加した時、銀第
二電極からの銀イオンは五沃化銀ルビジウム高速イオン
伝導体中に注入され、一方その高速イオン伝導体からの
別の銀イオンは、酸化タングステン電気変色性材料中に
注入され、それを青色に変える。第二電極は、高速イオ
ン伝導体層の表面上に置かれたダッグ（Ｄａｇ）接点の
如く（高速イオン伝導体に付着した連続フイルムとは対
照的に）、非常に小さく、単に高速金属イオン源として
働くようにすることができることが記載されている。第
二電極は、伝導又は反射電磁波の変調には関与しない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電磁波変調装置を製造
する場合、電磁波の透過及び反射の変調が広い範囲に亙
って正確に制御できるのが望ましいであろう。そのよう
な装置は、可視光線と同様赤外線の透過を実質的に減少
できる場合に特に有用であろう。その場合、装置はそれ
を通る熱エネルギーの通過を防ぐのに用いることができ
、従って自動車又は建築用の嵌込み窓ガラスとして用い
るのに特に適しているであろう。更に、そのような装置
の有用性は、電位を除いた後、確立された透過率又は反
射率を維持できるならば特に大きくなるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に従い、例えば赤
外線及び可視光線の如き電磁波を変調する装置が驚いた
ことに発見された。本発明の装置は：導電性基体；前記
導電性基体に付着した持続性第一金属層；前記第一金属
層に付着した第二金属の速いイオンを含有する高速イオ
ン伝導体層；前記高速イオン伝導体層に付着した遷移金
属化合物イオン保存層；及び前記イオン保存層に付着し
た電極；からなる電磁波変調積層体から製造される。

【００１１】電磁波の透過及び反射は、第一金属層の反
転可能な溶解・再付着によって変調される。第一金属層
が高速イオン伝導体層中に適当な電位の印加によって溶
解すると、積層体の透過率は増大する。電位の極性を反
転すると金属が再付着して第一金属層を形成する。

【００１２】本発明の電磁波変調積層体及びそれらの製
造方法は、自動車及び建築用太陽光制御嵌込み窓ガラス
を製造するのに特に有用である。

【００１３】〔好ましい態様についての詳細な記述〕本
発明は電磁波の透過及び反射を変調するための装置に関
する。この装置は：導電性基体；持続性第一金属層；第
二金属の速いイオンを含有する高速イオン伝導体層；第
二金属の速いイオンを受け入れ又は反発するのに用いら
れる遷移金属化合物イオン保存層；電極、例えば第二導
電性基体；からなる電磁波変調積層体を有する。

【００１４】第一金属層の厚さにより、積層体は或る程
度又は完全に電磁波に対し不透明になる。導電性基体、
高速イオン伝導体層、イオン保存層、及び電極は実質的
に透明なのが典型的である。例えば、材料及び厚さを適
切に選択することにより電磁エネルギースペクトルの特
定の範囲内の電磁波を正確な量で透過又は反射するよう
に積層体を製造することができる。例えば、銀金属の第
一層は可視光線と同様赤外線を効果的に反射することが
知られている。従って、適当な導電性基体、高速イオン
伝導体層、イオン保存層、及び電極と組合せた特定の厚
さの銀金属は、正確な量の赤外線エネルギーを反射し、
同時にそれを通って透過する可視光線に対し特定の遮蔽
率を与えるであろう。このようにして、特定の太陽光制
御特性に合わせて自動車及び建築用嵌込み窓ガラスを作
ることができる。

【００１５】正の電位を導電性基体に、負の電位を電極
に印加することにより本発明の積層体に電圧を印加する
と、第一金属層の原子は正に帯電した金属イオンに転化
し、それは高速イオン伝導体層の界面領域へ移動する。同時に高速イオン伝導体層から釣り合った数の第二金属
の速いイオンが遷移金属化合物イオン保存層へ移動する
。第一金属層の高速イオン伝導体層への溶解が起きる程
度は、電圧を印加する時間の長さによって制御される。例えば、長い時間電圧を印加すると、全ての第一金属層
が高速イオン伝導体層中へ溶解し、短い時間であると、
第一金属層の一部分が残る。電位を逆にすると第一金属
層は高速イオン伝導体層から再び導電性基体上に付着す
る。本発明の第一金属層は「持続性（ｐｅｒｓｉｓｔｅ
ｎｔ）」であるのが都合よく、そのことは、積層体に電
位を印加することによって電磁波吸収性状態へ変化する
が、電位を除いた後でもその状態のままになっている能
力を有することを意味する。それは、電位を除いた時、
最初の状態へ自動的に戻る非持続的層とは異なっている
。従って、本発明の積層体の透過率及び反射率は、電圧
を積層体から除いてある時間に亙って一定のままである
。

【００１６】本発明による導電性基体は、電気エネルギ
ーを伝導するのに有用であることが知られている材料で
、それに対して金属、高速イオン伝導体、遷移金属化合
物層、及び電極の連続的層を付着させることができる実
質的にどのような材料でもよい。明らかに導電性基体と
して、銀、金、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、ク
ロム、鉄、錫、珪素、チタン、マグネシウム、タングス
テン、亜鉛、及びそれらの合金及びそれらの多層を含め
た金属を用いることができるが、必ずしもそれらに限定
されるものではない。更に、そのような金属を支持体材
料上に２０Å〜数千Åの厚さに被覆して本発明による導
電性基体を形成してもよい。適当な支持体材料には、ガ
ラス、石英、及びポリカーボネート、ポリアクリル、ポ
リエステル、ポリスチレン、セルロース等及び共重合体
の如きプラスチック、及びそれらの積層体が含まれるが
、必ずしもそれらに限定されるものではない。これらの
支持体は、自動車又は建築用嵌込み窓ガラス、鏡、表示
装置として用いることを目的とした透明パネルの形をし
ていてもよい。

【００１７】別法として、導電性基体は、表面に金属酸
化物の層を有する上に列挙したような支持体材料からな
っていてもよい。約１００　Å〜数千Åの厚さに付着さ
せるのが都合のよい適当な金属酸化物には、酸化錫、酸
化インジウム、インジウム−又はフッ素−ドープ酸化錫
、酸化カドミウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛等及びそ
れらの混合物、及びそれらの多層が含まれるが、必ずし
もそれらに限定されるものではない。好ましい導電性基
体は、約１００　Å〜約５０，０００Åの厚さのフッ素
ドープ酸化錫の層を有するガラス支持体からなる。

【００１８】例えば、光バルブの如き、本発明の電磁波
変調積層体を用いた或る有用な装置を製造するためには
、導電性基体は透明であることが必要である。そのよう
な透明導電性基体は、例えばガラス上に導電性金属又は
酸化物金属層をつけたものからなっていてもよい。金属
又は金属酸化物層の厚さは、勿論それを通る可視光の通
過を妨げる程大きくてはいけない。一般に透明金属又は
金属酸化物層の有効な厚さ範囲は、金属に対しては約８
０Å〜約３００　Åであり、金属酸化物に対しては１，
０００　〜約２０，０００Åであり、導電性基体の透過
率はそれらに対応して変化する。

【００１９】金属又は金属酸化物被覆ガラスからなる好
ましい導電性基体は、例えば真空蒸着、化学的蒸着、ゾ
ル・ゲル法付着、スプレー熱分解イオンメッキ、、スパ
ッタリング等の如き当分野で一般に知られている慣用的
被覆方法により製造することができる。ガラス上に金属
及び金属酸化物被覆を付着させる方法は、カーク・オス
マー（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ）のコンサイス・エンサ
イクロペディア・オブ・ケミカル・テクノロジー（Ｃｏ
ｎｃｉｓｅ　Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（Ｊｏｈｎ　Ｗｉ
ｌｅｙ　＆　Ｓｏｎｓ，　Ｉｎｃ．）（１９８５）　ｐ
ｐ．　４４７−４７８（それらの記載は参考のためここ
に入れてある）に一層完全に記載されている。

【００２０】第一金属層は、例えば金属源からの真空蒸
着、金属含有反応性前駆物質を用いた化学的蒸着、金属
ターゲットからのスパッタリング等の如き慣用的金属付
着法のいずれかにより導電性基体上に直接付着させ、接
着させる。同じ機能性及び有用性を有する金属には、銀
、金、銅、ニッケル、クロム、錫、珪素、チタン、タン
グステン、リチウム、亜鉛、及びそれらの合金が含まれ
るが、必ずしもそれらに限定されるものではない。透過
率及び反射率に対し、特別な値を有する電磁波変調積層
体を最終的に生ずる結果になるような厚さに第一金属層
を付着させる。そのような厚さは、ありきたりの実験に
過ぎない実験を用いて当業者によって決定することがで
きる。有用な第一金属層の厚さは、一般に約２０Å〜約
２，０００　Åの範囲にあり、それは１００　％までの
電磁波不透過性を与える結果になる。第一金属層は約５
０Å〜約５００　Åの厚さであるのが好ましい。

【００２１】高速イオン伝導体層は、第一金属層に隣接
して配置し、それに付着され、第二金属の速いイオンを
含有する。高速イオン伝導体層は、一般にイオン伝導性
材料と電解質とからなる。

【０００２２】本発明によるイオン伝導性材料は固体で
もゲルでもよく、イオンを伝導するが、電子の動きに対
しては絶縁性である誘電体材料である。勿論、イオン伝
導性材料は第一金属層陽イオン及び電解質によって供給
される第二金属の速いイオンに対しイオン伝導性でなけ
ればならない。一般にイオン伝導性材料は少なくとも約
１０−　５（Ωｃｍ）−　１　のイオン伝導度及び約１
０−　７（Ωｃｍ）−　１　より小さい電子伝導度を有
するであろう。

【００２３】適当な固体イオン伝導性材料には、二酸化
珪素、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、
二酸化チタン、酸化ハフニウム、アルミナ、酸化イット
リウム、酸化ランタン、及びそれらの混合物が含まれる
が、必ずしもそれらに限定されるものではない。これら
の固体イオン伝導性材料は、例えば化学的蒸着、ゾル・
ゲル法による形成の如き慣用的付着方法により製造する
ことができる。一般にこれらの材料は、速いイオンがそ
れを通って自由に動けるように或る程度の多孔性をもつ
ように形成される。

【００２４】別法として、イオン伝導性材料は、例えば
有機樹脂の如きゲルでもよい。適当な有機材料には、ヒ
ドロキシエチルメタクリレートと２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸との共重合体、メラミン
樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂、酢酸ビニル樹脂
、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体、ポリカーボネ
ート樹脂、セルロース誘電体の樹脂、ポリビニルカルバ
ゾール樹脂、ポリ酸化エチレン樹脂、ポリ酸化プロピレ
ン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリロニ
トリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、及びそれらの
混合物、共重合体、及び誘導体が含まれるが、必ずしも
それらに限定されるものではない。本発明では、ゲル電
解質が好ましい。なぜなら、それらは第一金属層溶解及
び再付着に対し一層早い応答時間を与えるからである。

【００２５】好ましいイオン伝導性材料は、良好な接着
性を有するものであり、例えばポリビニルブチラール樹
脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、
ポリ酢酸ビニル樹脂、及びそれらの混合物、共重合体、
及び誘導体の如き重合体から作られたゲルである。ポリ
ビニルブチラール樹脂が、その耐候性及び接着性の観点
から特に好ましいイオン伝導性材料である。

【００２６】高速イオン伝導体層の電解質は、夫々ゲル
又は固体のイオン伝導性材料全体に実質的に均一に溶解
又は分散させる。それによって第二金属（第一金属と同
じでもよい）の陽イオンは、イオン伝導性層マトリック
ス全体に与えられる。有用な電解質には、陽イオンがＬ
ｉ＋　、Ｎａ＋　、Ｋ＋　、Ｃｓ＋　、Ｍｇ＋　＋　、
（ＣＨ３）４　Ｎ＋　、Ａｇ＋　、Ｃｕ＋　、（Ｃ２　
Ｈ５）４　Ｎ＋　、（Ｃ３　Ｈ７）４　Ｎ＋　、（Ｃ４
　Ｈ９）４　Ｎ＋　等の如き陽イオンから選択され、陰
イオンがＢＦ４　−　、ＣｌＯ４　−　、Ｉ−　、Ｂｒ
−　、ＮＯ３　−　、ＰＦ６　−　、ＡｓＦ６　−　、
ＣＦ３　ＳＯ２　−　、Ｃｌ−　等、及びそれらの混合
物等の如き陰イオンから選択された陰イオン・陽イオン
対が含まれるが、必ずしもそれらに限定されるものでは
ない。高速イオン伝導体層に用いられる電解質の量は、
選択された特定の陽イオン・陰イオン対、希望のスイッ
チング速度等を含めた種々の因子に依存する。好ましい
電解質の選択及び高速イオン伝導体層中のその濃度は、
本発明の記載を見て当業者には明らかであろう。特に好
ましい電解質は、四弗化硼酸リチウム、過塩素酸リチウ
ム、及びそれらの混合物である。

【００２７】イオン伝導性材料マトリックス全体に分散
した標準化濃度の電解質を有する高速イオン伝導体層を
形成するのに慣用的方法を用いることができる。例えば
、固体イオン伝導性材料粉末及び固体電解質粉末を用い
て出発した場合、例えば低級アルキルアルコールの如き
普通の溶媒とそれら成分とを完全に混合し、乾燥し、第
一金属層とイオン保存層との間に圧縮し、高速イオン伝
導性層を形成し、それらに接着させる。別法は、例えば
真空蒸着又は化学的蒸着の如き慣用的付着方法により、
固体イオン伝導性材料及び電解質を第一金属層上に直接
一緒に付着させる方法である。固体イオン伝導性材料を
用いた高速イオン伝導体層を形成する更に別の方法は、
よく知られたゾル・ゲル法によるものであり、その場合
、第一金属層が上に付着した伝導性基体を、イオン伝導
性材料形成前駆物質中に電解質を入れた溶液中へ浸漬し
、特定の速度で引き出し、第一金属層の上にゲル高速イ
オン伝導体層を形成し、次に乾燥し、固化することによ
る。ゲル系高速イオン伝導体層は、有機材料と電解質と
を完全に混合し、その混合物の層を第一金属層上に注型
するか、又はその混合物を第一金属層と遷移金属化合物
イオン保存層との間に注入し、それらへ接着させること
により製造してもよい。ここで特に述べなかった他の方
法を含めた高速イオン伝導体層を形成するための好まし
い方法の選択は、本明細書の記載を見て当業者には明ら
かになるであろう。

【００２８】典型的には、高速イオン伝導体層の厚さは
、その高速イオン伝導体の出発材料及びその希望の性能
により、約１，０００　Å〜約５ｍｍの範囲にある。わ
ずかな電位で大きな電場力を与えることができるように
、一般に厚いフイルムよりも薄いフイルムの方が好まし
い。高速イオン伝導体が固体の場合、好ましい厚さ範囲
は約１，０００　Å〜約１ｍｍである。高速イオン伝導
体がゲルである場合、好ましい厚さ範囲は約０．５　ｍ
ｍ〜約５ｍｍである。高速イオン伝導体層の厚さを決定
する他の重要な因子は、持続性第一金属層の厚さ及び、
最終的に製造された積層体が第一金属層を高速イオン伝
導体層中へ完全に溶解するか又は部分的に溶解するよう
に操作されるかの意図である。

【００２９】遷移金属化合物イオン保存層は、遷移金属
の酸化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、テルル
化物、クロム酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩
、バナジン酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、チタン酸
塩、錫酸塩、等、及びそれらの混合物を含めた（必ずし
もそれらに限定されるものではない）、イオンの伝導及
び保存に有効なものとして当分野で知られているどのよ
うな遷移金属化合物からなっていてもよい。考慮されて
いる遷移金属には、タングステン、チタン、バナジウム
、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、イット
リウム、ニオブ、モリブデン、銀、セリウム、ハフニウ
ム、タンタル、等が含まれるが、必ずしもそれらに限定
されるものではない。好ましい遷移金属化合物イオン保
存層には、ＴｉＯ２　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｍｎ２Ｏ３　、
ＷＯ３　、ＣｅＯ２　、及びＣｅＯ２−ＴｉＯ２　が含
まれる。イオン保存層の厚さは、選択された特定の遷移
金属化合物、速いイオンの性質、イオン保存層中に適合
させるべき速いイオンの数により、約１００　Å〜約１
０，０００Åの広い範囲に亙って変えることができる。そのような遷移金属化合物層は、例えばスパッタリング
、反応性スパッタリング、熱分解、化学的蒸着、ゾル・
ゲル法付着、等の如き上で述べた慣用的方法により製造
することができる。高速イオン伝導体層が固体である場
合、慣用的に高速イオン伝導体層に直接イオン保存層を
付着させ、接着させてもよい。高速イオン伝導体層が第
一金属層上へ注型したゲルである場合、イオン保存層を
、例えば電極上への付着により独立に形成し、然る後高
速イオン伝導体層へプレスすることにより機械的に付着
させてもよい。

【００３０】積層体は、イオン保存層に隣接し、付着し
た電極を更に含んでいてもよい。そのような電極は、例
えばイオン保存層の表面に適用された一つ以上のダッグ
接点又は高速イオン伝導体層とは反対側のイオン保存層
表面に接着した第二導電性基体（上で定義した通り）を
もっていてもよい。

【００３１】このようにして、導電性基体、持続性第一
金属層、高速イオン伝導体層、遷移金属化合物イオン保
存層、及び電極を連続的に具えた電磁波変調積層体を製
造することができる。

【００３２】操作上正の電位を積層体導電性基体へ印加
し、負の電位を電極へ印加する。これによって第一金属
層の表面の原子は陽イオンへ転化し、それらは高速イオ
ン伝導体の界面領域へ移動する。第一金属陽イオンを含
有する高速イオン伝導体は実質的に透明である。同時に
、高速イオン伝導体層からの速い第二金属イオンは遷移
金属化合物イオン保存層へ移動する。電位は、第一金属
層を完全に溶解するのに充分な時間適用してもよく、或
は電位を早い時間で取り除き、それによって導電性基体
と高速イオン伝導体層との間に第一金属層の一部分を残
すようにしてもよい。電位の極性を逆にすると、導電性
基体と高速イオン伝導体層の間に再び第一金属層を付着
させることができる。

【００３３】このようにして、積層体は、それに向けら
れた電磁波、例えば赤外線及び可視光線の透過及び反射
を変調するための装置としての機能を果たすことができ
る。そのような装置は一般に「光バルブ」として当分野
で言及されている。第一金属層の厚さは、最終的に製造
された装置に望まれる希望の最大反射率（又は最小透過
率）に基づいて決定することができる。

【００３４】積層体は、完全な不透明から実質的に透明
な両極端の間で作動するように製造することができる。例えば、遷移金属化合物イオン保存層として酸化セリウ
ム、又は酸化セリウムと二酸化チタンとの混合物が用い
られた場合、速いイオンがイオン保存層へ移動しても色
の変化を起こさない。酸化セリウム又は酸化セリウムと
二酸化チタンとの混合物は灰色がかった透明のままであ
る。しかし、遷移金属化合物イオン保存層が、例えば酸
化バナジウムからなると、リチウム陽イオンがイオン保
存層へ移動してそれを青色に変化させる。従って、酸化
バナジウムイオン保存層を有するそのような装置につい
ての極端な状態は、完全な不透明から青色透明の範囲に
なる。当業者には容易に分かるように、認められる色と
同様、非常に多くの種類の電磁波波長幅の透明性と反射
性を、ありきたりの実験に過ぎない実験を用いて電磁波
変調積層体の層の各々についての製造材料及び厚さを変
えることにより得ることができる。

【００３５】一般に本発明の電磁波変調積層体を光バル
ブとして用いた場合、導電性基体と電極の両方が実質的
に透明でなければならない。操作中、バッテリー及びそ
れに付随する電気導線の如き電位を適用するための手段
を用いて、その導電性基体と電極との間に電圧を印加す
る。それによって光バルブはその不透明状態と透過性状
態との間で、約２ボルトから約−２ボルトの範囲の電圧
を印加することにより反転切替えすることができる。そ
のような光バルブは典型的には低い電圧を用いて操作さ
れ、積層体面積の１ｃｍ２　当たり僅か数ミリクーロン
の電荷の電子移動で、目で見て適切なコントラストを与
えることができる。透明から反射への切替えは、極性変
化又は電圧掃引（ｓｗｅｅｐ）により容易に達成される
。

【００３６】

【実施例】ソーダ・石灰・シリカガラスのシート上に約
２，０００　Åの厚さのフッ素ドープ酸化錫層を熱分解
付着させることにより導電性基体を製造した。約４５０
　Å厚の銅の持続性第一金属層を、導電性金属のフッ素
ドープ酸化錫層上に加熱蒸着により付着させた。上記導
電性基体と同じやり方で、ソーダ・石灰・シリカガラス
のシート上に約２，０００　Å厚のフッ素ドープ酸化錫
層を熱分解付着させることにより電極を製造した。電極
のフッ素ドープ酸化錫層の上に、約２，０００　Å厚の
三酸化タングステンの遷移金属化合物イオン保存層を熱
分解により付着させた。最後に導電性基体の第一金属層と、電極の遷移金属化合
物イオン保存層とを重ね、それらの間に高速イオン伝導
体層を注入した。その高速イオン伝導体層材料は、約１
０−　４（Ωｃｍ）−　１　の伝導度を与えるように過
塩素酸リチウムをドープしたポリビニルブチラール樹脂
からなっていた。そのように構成された電磁波変調積層
体は、約２％の照明光（Ｉｌｌｕｍｉｎａｎｔ）Ａ透過
率を持っていた。

【００３７】積層体に約２ボルトの電位を印加し、負の
電位を電極に、正の電位を導電性基体に印加した。積層
体は約１５０　秒で約６５％の透過率へ消色した、印加
電位の極性を逆にすると、積層体の透過率は約２％に反
転した。

【００３８】電位が除かれている期間に亙って、約２％
と約６５％の間の確立された透過率水準が固定されたま
まになることが観察された。

【００３９】この実施例を、一般に又は特別に記載した
反応物及び（又は）ここに記載した反応条件を、前の実
施例で実際に用いたものの代わりに置き換えて繰り返し
、同様な成功を収めることができた。

【００４０】上記記載から当業者は本発明の本質的な特
徴を容易に確かめることができ、その本質的及び範囲か
ら離れることなく、本発明の種々の変化及び変更を種々
の用途及び条件に適合させて行うことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ａ）　　導電性基体、Ｂ）　　前記導
電性基体に付着した持続性第一金属層、Ｃ）　　前記第
一金属層に付着した第二金属の速いイオンを含有する高
速イオン伝導体層、Ｄ）　　前記高速イオン伝導体層に付着した遷移金属化
合物イオン保存層、Ｅ）　　前記イオン保存層に付着した電極、を具えた電
磁波変調積層体。
【請求項２】　　導電性基体が、約１００　Å〜約５０
，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも一つ
の層を上に有するガラス支持体からなる請求項１に記載
の電磁波変調積層体。
【請求項３】　　金属酸化物がフッ素をドープした酸化
錫からなる請求項２に記載の電磁波変調積層体。
【請求項４】　　導電性基体が実質的に透明である請求
項２に記載の電磁波変調積層体。
【請求項５】　　第一金属層が約５０Å〜約５００　Å
の厚さをもつ請求項１に記載の電磁波変調積層体。
【請求項６】　　高速イオン伝導体層がゲル状イオン伝
導性材料からなる請求項１に記載の電磁波変調積層体。
【請求項７】　　高速イオン伝導体層が、四弗化テトラ
フルオロ硼酸リチウム及び過塩素酸リチウムからなる群
から選択された電解質を含む請求項１に記載の電磁波変
調積層体。
【請求項８】遷移金属化合物イオン保存層が、ＴｉＯ２
　、ＷＯ３、Ｖ２　Ｏ５　、Ｍｎ２Ｏ３　、ＣｅＯ２　
、及びＣｅＯ２−ＴｉＯ２　からなる群から選択された
酸化物からなる請求項１に記載の電磁波変調積層体。
【請求項９】　　電極が、約１００　Å〜約５０，００
０Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも一つの層を
上に有するガラス支持体からなる請求項１に記載の電磁
波変調積層体。
【請求項１０】　　　　Ａ）　　約１，０００　Å〜約
２０，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも
一つの層を上に有するガラス支持体を含む導電性基体、Ｂ）　　前記導電性基体に付着した約５０Å〜約５００
　Å厚の持続性第一金属層、Ｃ）　　前記第一金属層に付着した、リチウム陽イオン
を含有する高速イオン伝導体層、Ｄ）　　前記高速イオン伝導体層に付着した、ＴｉＯ２
　、ＷＯ３　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｍｎ２Ｏ３　、ＣｅＯ２
　、及びＣｅＯ２−ＴｉＯ２　からなる群から選択され
た酸化物からなる遷移金属化合物イオン保存層、及びＥ）　　前記イオン保存層に付着した、約１，０００　
Å〜約２０，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少な
くとも一つの層を上に有するガラス支持体を含む電極、
を具えた電磁波変調積層体。
【請求項１１】　　Ａ）　　導電性基体を与え、Ｂ）　
　前記導電性基体に持続性第一金属層を付着させ、Ｃ）
　　前記第一金属層に第二金属の速いイオンを含有する
高速イオン伝導体層を付着させ、Ｄ）　　前記高速イオン伝導体層に遷移金属化合物イオ
ン保存層を付着させ、そしてＥ）　　前記イオン保存層に電極を付着させる、諸工程
からなる電磁波変調積層体の製造方法。
【請求項１２】　　導電性基体が、約１００　Å〜約５
０，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも一
つの層を上に有するガラス支持体からなる請求項１１に
記載の電磁波変調積層体の製造方法。
【請求項１３】　　金属酸化物がフッ素をドープした酸
化錫からなる請求項１２に記載の電磁波変調積層体の製
造方法。
【請求項１４】　　導電性基体が実質的に透明である請
求項１２に記載の電磁波変調積層体の製造方法。
【請求項１５】　　第一金属層が約５０Å〜約５００　
Åの厚さをもつ請求項１１に記載の電磁波変調積層体の
製造方法。
【請求項１６】　　高速イオン伝導体層がゲル状イオン
伝導性材料からなる請求項１１に記載の電磁波変調積層
体の製造方法。
【請求項１７】　　高速イオン伝導体層が、四弗化硼酸
リチウム及び過塩素酸リチウムからなる群から選択され
た電解質を含む請求項１１に記載の電磁波変調積層体の
製造方法。
【請求項１８】遷移金属化合物イオン保存層が、ＴｉＯ
２　、ＷＯ３　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｍｎ２Ｏ３　、ＣｅＯ
２　、及びＣｅＯ２−ＴｉＯ２　からなる群から選択さ
れた酸化物からなる請求項１１に記載の電磁波変調積層
体の製造方法。
【請求項１９】　　電極が、約１００　Å〜約５０，０
００Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも一つの層
を上に有するガラス支持体からなる請求項１１に記載の
電磁波変調積層体の製造方法。
【請求項２０】　　　　Ａ）　　約１，０００　Å〜約
２０，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも
一つの層を上に有するガラス支持体を含む導電性基体を
与え、Ｂ）　　前記導電性基体に約５０Å〜約５００　
Å厚の持続性第一金属層を付着させ、Ｃ）　　前記第一金属層に、リチウム陽イオンを含有す
る高速イオン伝導体層を付着させ、Ｄ）　　前記高速イオン伝導体層に、ＴｉＯ２　、ＷＯ
３　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｍｎ２Ｏ３　、ＣｅＯ２　、及び
ＣｅＯ２−ＴｉＯ２　からなる群から選択された酸化物
からなる遷移金属化合物イオン保存層を付着させ、及びＥ）　　前記イオン保存層に、約１，０００　Å〜約２
０，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少なくとも一
つの層を上に有するガラス支持体を含む電極を付着させ
る、諸工程からなる電磁波変調積層体の製造方法。
【請求項２１】　　Ａ）　　ｉ）　　導電性基体、ｉｉ
）　　前記導電性基体に付着した持続性第一金属層、ｉ
ｉｉ）　　前記第一金属層に付着した、第二金属の速い
イオンを含有する高速イオン伝導体層、ｉｖ）　　前記高速イオン伝導体層に付着した遷移金属
化合物イオン保存層、及びｖ）　　前記イオン保存層に付着した電極、を具えた電
磁波変調積層体を与え、Ｂ）　　前記積層体に対し電磁波を向け、そしてＣ）　
　前記導電性基体と前記電極との間に反転可能な電位を
適用し、前記第一金属層の少なくとも一部を前記高速イ
オン伝導体層中へ可逆的に溶解する、諸工程からなる電
磁波の伝導及び反射を変調する方法。
【請求項２２】　　Ａ）　　ｉ）　　約１，０００　Å
〜約２０，０００Åの厚さの金属酸化物からなる少なく
とも一つの層を上に有するガラス支持体を含む導電性基
体、ｉｉ）　　前記導電性基体に付着した約５０Å〜約５０
０　Å厚の持続性第一金属層、ｉｉｉ）　　前記第一金属層に付着した、リチウム陽イ
オンを含有する高速イオン伝導体層、ｉｖ）　　前記高速イオン伝導体層に付着した、ＴｉＯ
２　、ＷＯ３　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｍｎ２Ｏ３　、ＣｅＯ
２　、及びＣｅＯ２−ＴｉＯ２　からなる群から選択さ
れた酸化物からなる遷移金属化合物イオン保存層、及びｖ）　　前記イオン保存層に付着した電極で、約１，０
００　Å〜約２０，０００Åの厚さの金属酸化物からな
る少なくとも一つの層を上に有するガラス支持体を含む
電極、を具えた電磁波変調積層体を与え、Ｂ）　　前記積層体に対し電磁波を向け、そしてＣ）　
　前記導電性基体と前記電極との間に反転可能な電位を
適用し、前記第一金属層の少なくとも一部を前記高速イ
オン伝導体層中へ可逆的に溶解する、諸工程からなる電
磁波の伝導及び反射を変調する方法。
【請求項２３】　　自動車嵌込み窓ガラスにおいて、請
求項１に記載の電磁波変調積層体を含む改良嵌込み窓ガ
ラス。
【請求項２４】　　建築用嵌込み窓ガラスにおいて、請
求項１に記載の電磁波変調積層体を含む改良嵌込み窓ガ
ラス。