TW201708856A - 調光膜及其製造方法、以及調光元件 - Google Patents

Abstract

本發明之調光膜(1)係於高分子膜基材(10)上依序具備：調光層(30)，其係於氫化之透明狀態與去氫化之反射狀態之間使狀態可逆地變化；以及觸媒層(40)，其促進調光層中之氫化及去氫化。調光層(30)係於藉由X射線電子分光法而測定之元素濃度之膜厚方向分佈中，於觸媒層(40)側以10nm以上之厚度具有氧含量未達50原子%之調光區域(32)，於高分子膜基材(10)側具有氧含量為50原子%以上之氧化區域(31)。

Description

調光膜及其製造方法、以及調光元件

本發明係關於一種用於能夠藉由氫化與去氫化而切換透明狀態與反射狀態之氫活性型調光元件之調光膜及其製造方法。進而，本發明係關於使用該調光膜之調光元件。

於建築物或交通工具等之窗玻璃或室內裝飾材料等使用有調光元件。尤其，近年來，就冷暖氣設備負載之降低、或照明負載之削減、舒適性提高等之觀點而言，對調光元件之需要或期待提高。

作為調光元件，開發有使用液晶材料或電致變色材料，藉由電場之施加而控制光之透過率之電場驅動方式；使用藉由溫度而光透過率變化之熱致變色(thermochromic)材料之熱致變色方式；藉由環境氣體之控制而控制光之透過率之氣致變色(gasochromic)方式。

作為光透過率之控制方式，可列舉藉由調光材料切換光之透過與散射之方法，切換光之透過與吸收之方法，切換光之透過與反射之方法。於該等之中，藉由調光材料之氫化與去氫化而切換光之透過與反射之氫活性型之調光元件由於將外界光反射可防止熱之流入，故而具有可獲得遮熱性優異、較高之節能效果之優點。又，由於可藉由氣致變色方式而切換氫化與去氫化，故而可實現大面積化及低成本化。

作為可藉由氫化與去氫化而可逆地切換透明狀態與反射狀態之氫活性型調光材料，眾所周知有釔、鑭、釓等稀土類金屬，或稀土類金屬與鎂之合金，鈣、鍶、鋇等鹼土類金屬與鎂之合金，及鎳、錳、 鈷，鐵等過渡金屬與鎂之合金。尤其，於使用鎂合金作為調光材料之情形時，由於氫化鎂之可見光透過率較高，故而獲得透明狀態下之光透過率較高之調光元件。

於氫活性型之調光元件中，接近包含調光材料之調光層而設置觸媒層。觸媒層具有促進調光層之氫化、去氫化之功能，使用鈀或鉑、或者鈀合金或鉑合金等。作為此種氫活性型之調光元件，迄今為止，研究有於玻璃基板上具備調光層及觸媒層者(例如，專利文獻1)。眾所周知有存在如下情形：氫活性型之調光材料若重複氫化之透明狀態與去氫化之反射狀態之切換，則調光層之鎂合金中之鎂穿透觸媒層而於表面析出，被氧化，故而切換特性劣化。提出有為了抑制鎂向觸媒層之遷移，而於調光層與觸媒層之間設置金屬薄膜或氫化金屬薄膜等之緩衝層(例如，專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2013-83911號公報

[專利文獻2]日本專利特開2014-26262號公報

認為為了使氫活性型調光元件量產化及低成本化，而有用的是代替玻璃基材使用膜基材。藉由使用膜基材，採用捲對捲式濺鍍等連續成膜方式，可長條地提供具備膜厚或特性均一之調光層及觸媒層之調光膜，故而大面積化亦變得容易。又，於使用膜基材之情形時，向普通之玻璃等之貼合容易，而且亦可實現向曲面之應用，故而通用性亦優異。

於專利文獻2中，有基材亦可為可撓性之膜之主旨之記載，但無關於在膜基材上形成調光層之具體例之記載。本發明者等人嘗試於膜 基材上具備氫活性型之調光層之調光膜之製作，結果判明與於相同之條件於玻璃基板上形成調光層之情形相比存在調光性能降低之情形或調光性能未體現之情形。鑒於該課題，本發明之目的在於提供一種於膜基板上具備調光層，且具有與使用玻璃基板之情形時同等之調光性能之氫活性型調光膜。

本發明者等人研究之結果，判明於在膜基材上成膜調光層之情形時，於膜基材中包含水或氧等，故而調光層容易氧化之情況為調光性能降低之原因。鑒於該見解進一步研究之結果發現，藉由於調光層向基材膜上成膜初期形成氧化區域，而抑制觸媒層側界面之調光層之氧化，完成了本發明。

本發明之調光膜係於高分子膜基材上依序具備調光層及觸媒層。調光層係於氫化之透明狀態與去氫化之反射狀態之間使狀態可逆地變化。觸媒層係促進調光層中之氫化及去氫化。

上述調光層係於觸媒層側以10nm以上之厚度具有氧含量未達50原子%之調光區域，於高分子膜基材側具有氧含量為50原子%以上之氧化區域。調光層中之氧化區域之厚度較佳為2~100nm。調光層中之調光區域及氧化區域之厚度係根據一面自觸媒層側朝向高分子膜基材側對調光層進行蝕刻一面藉由X射線電子分光法(XPS)而測定之膜厚方向元素濃度分佈求出。

作為調光層，較佳地使用稀土類金屬、稀土類金屬與鎂之合金、鹼土類金屬與鎂之合金、及過渡金屬與鎂之合金等之金屬薄膜。再者，調光層亦可於氫化物之狀態下包含上述金屬。又，調光層之氧化區域係於氧化物之狀態下包含上述金屬。

較佳為，調光層中之氧化區域與調光區域具有相同之金屬元素組成。較佳為，氧化區域之厚度小於調光區域之厚度。

本發明之調光膜係例如藉由利用捲對捲式濺鍍而於膜基材上成膜具有氧化區域及調光區域之調光層以及觸媒層。

進而，本發明係關於使用上述調光膜之調光元件。本發明之調光膜係藉由氣致變色方式進行調光層之氫化與去氫化而獲得，故而適合於氣致變色方式之調光元件。氣致變色方式之調光元件之一形態係包含複數個透明構件(例如複層玻璃)，透明構件之間隙構成氣體填充室。藉由於該氣體填充室內配置調光膜而形成調光元件。較佳為，氣致變色方式之調光元件進而具備環境控制裝置。環境控制裝置構成為能夠向氣體填充室內供給氫或自氣體填充室內排出氫。

本發明之調光膜係存在於調光層之膜基材側界面之氧化區域具有遮斷來自高分子膜基材之氧化性氣體之作用。因此，可抑制調光層之觸媒層側界面中之調光區域之氧化，可發揮較高之調光性能。

1‧‧‧調光膜

2‧‧‧調光膜

10‧‧‧高分子膜基材

12‧‧‧高分子膜基材

30‧‧‧調光層

31‧‧‧氧化區域

32‧‧‧調光區域

40‧‧‧觸媒層

50‧‧‧緩衝層

70‧‧‧表面層

81‧‧‧玻璃板

82‧‧‧玻璃板

85‧‧‧密封構件

86‧‧‧環境控制裝置

90‧‧‧接著劑層

100‧‧‧複層玻璃

S‧‧‧氣體填充室

圖1係表示調光膜之一實施形態之模式性剖視圖。

圖2係表示調光膜之一實施形態之模式性剖視圖。

圖3係表示具備調光膜之複層玻璃之一實施形態之模式性剖視圖。

圖4係實施例之調光膜之剖面TEM(Transmission Electron Microscopy，穿透式電子顯微鏡)觀察像。

[調光膜之構成]

圖1係表示本發明之調光膜之一實施形態之模式性剖視圖。本發明之調光膜1係於高分子膜基材10上具備調光層30及觸媒層40。調光層30係於觸媒層40側具有調光區域32，於高分子膜基材10側具有氧化區域31。

<膜基材>

高分子膜基材10既可為透明亦可為不透明。於調光層被氫化之狀態下，為了使調光膜為光透過性，而作為高分子膜基材之材料較佳地使用透明塑膠材料。作為此種塑膠材料，可列舉聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯、聚烯烴、降烯系等環狀聚烯烴、聚碳酸酯、聚醚碸、聚芳酯等。

高分子膜基材10之膜厚並不特別限定，一般而言，為2~500μm左右，較佳為20~300μm左右。於高分子膜基材10之表面，亦可設置易接著層、抗靜電層、硬塗層等。又，就提高與調光層30之密接性之觀點而言，於高分子膜基材10之表面，亦可實施電暈放電處理、紫外線照射處理、電漿處理、濺鍍蝕刻處理等適當之接著處理。

高分子膜基材10之調光層30形成面側之算術平均粗糙度Ra較佳為5nm以下，更佳為3nm以下，進而較佳為1nm以下。藉由減小基材之表面粗糙度，而調光層之成膜初期中之膜質變得均一。因此，可藉由氧化區域31而均一地覆蓋基材10之表面。算術平均粗糙度Ra係根據使用掃描式探針顯微鏡(AFM)之1μm見方之AFM觀察像求出。

<調光層>

調光層30只要包含於氫化之透明狀態與去氫化之反射狀態之間使狀態可逆地變化之變色材料，則其材料並不特別限定。作為構成調光層之材料之具體例，可列舉Y、La、Gd、Sm等稀土類金屬，稀土類金屬與鎂之合金，Ca、Sr、Ba等鹼土類金屬與鎂之合金，Ni、Mn、Co、Fe等過渡金屬與鎂之合金等。再者，調光層30亦可包含上述合金以外之元素作為微量成分。

構成調光層30之上述之金屬或者合金包含藉由氫化而成為透明狀態、藉由釋放氫而成為反射狀態之金屬元素。例如，鎂若被氫化則成為透明之MgH₂，藉由去氫化而成為具有金屬反射之Mg。

另一方面，若調光層被氧化則成為調光性能(氫化時與去氫化時之透過率之差)降低之原因。尤其，鎂與氧之鍵結力較高，若一旦被氧化則即便導入氫亦不會氫化，故而存在包含鎂之調光層藉由氧化而調光性能大幅降低之傾向。又，若調光層之觸媒層側界面被氧化，則因氧化膜而妨礙觸媒層與調光層之間之氫之移動，故而無法發揮調光性能。若於高分子膜基材上形成調光層，則存在於成膜時或使用環境中，自高分子膜釋放水分或氧等之氧化性氣體，調光層被氧化，因上述理由而調光性能降低之情形。

於本發明中，調光層30係於高分子膜基材10側具有氧含量為50原子%以上之氧化區域31，而且具有氧含量未達50原子%之調光區域32。調光層之氧化區域包含氧化鎂等之緻密之氧化膜，故而藉由於與調光層30之高分子膜基材10之界面具有氧化區域31，而由氧化區域31阻止自高分子膜基材10產生之水分或氧等，抑制調光區域32之氧化。即，藉由使調光層30之高分子膜基材10之界面側之氧化區域31作為犧牲層發揮功能，而抑制位於觸媒層40側之調光區域32之氧化，可維持較高之調光性能。

調光性能係可以氫化時(透明狀態)與去氫化時(反射狀態)之透過率之差來評價。氫化與去氫化之透過率之變化量較佳為1%以上，更佳為5%以上，進而較佳為10%以上。透過率之變化量越大越好。若考慮被氫化之金屬之光透過率或界面中之光反射等，則能夠實現之透過率變化量之上限為80%左右。

調光層30中之氧含量係藉由一面自調光膜之表面側(觸媒層40側)朝向基材側對調光層進行蝕刻，一面利用X射線電子分光法(XPS)測定元素濃度之膜厚方向分佈(深度剖面圖)而求出。深度剖面圖中之蝕刻深度(nm)係藉由將蝕刻時間(分鐘)乘以相對於SiO₂之標準蝕刻速率(nm/分鐘)而算出。於所獲得之深度剖面圖中，將位於與調光層相鄰 之層與調光層之間、且與調光層相鄰之層中最多包含之元素之濃度成為最大值之半值的位置設為調光層與相鄰層之界面(調光層之起點及終點)，將自調光層之起點至成為氧含量為50原子%以上之點為止設為調光區域32之厚度，將氧含量為50原子%以上之區域之厚度設為氧化區域31之厚度。

藉由將氧濃度未達50%之調光區域32之厚度設為10nm以上，而調光層30之氫化與去氫化之透明狀態與反射狀態之切換成為可能。另一方面，就提高透明狀態下之光透過率之觀點而言，調光區域32之厚度較佳為500nm以下。就同時實現透明狀態下之光透過率與反射狀態下之光遮蔽率(反射率)之觀點而言，調光區域32之厚度更佳為15nm~200nm，進而較佳為20nm~100nm。

調光層30中之氧化區域31只要可賦予氧或水分等之阻隔性且抑制來自高分子膜之釋氣，則其厚度並不特別限制。就使氧化區域為連續被膜之觀點而言，氧化區域31之厚度較佳為2nm以上。另一方面，若氧化區域之厚度過大，則存在產生生產性之降低、及調光性之降低之傾向，故而氧化區域之厚度較佳為100nm以下。氧化區域之厚度更佳為4~80nm，進而較佳為6~60nm。

如上所述，調光層30之氧化區域31係作為犧牲層而發揮作用之區域，即便導入氫亦幾乎不會氫化，幾乎不具有調光性能。因此，於可抑制來自高分子膜基材之釋氣之範圍，較佳為氧化區域31之厚度儘量小。於該觀點中，氧化區域之厚度較佳為40nm以下，更佳為30nm以下，進而較佳為25nm以下，特佳為20nm以下。又，較佳為氧化區域31之厚度小於形成於其上之調光區域32之厚度，更佳為調光區域之厚度之0.8倍以下，進而較佳為0.6倍以下，進而更佳為0.5倍以下。

較佳為，調光層30之氧化區域31與調光區域32具有相同之金屬元素組成。例如，於藉由濺鍍法而成膜調光層30之情形時，若使用相 同組成之靶，於成膜初期形成氧化層，則可於氧化區域上，形成具有與氧化區域相同之金屬元素組成且氧量較少之調光區域。

再者，所謂相同之金屬組成，係指於鎂、稀土類金屬、鹼土類金屬、過渡金屬等之調光層包含5原子%以上之金屬元素之種類相同，其比率亦可不同。例如，氧化區域及調光區域只要均為Mg-Y合金(或者其氫化物或氧化物)，則即便Mg與Y之比率不同，只要Mg及Y之含量均為5原子%以上，則於本發明中，兩者係作為相同之金屬元素組成處理。

調光層30之氧化區域31與調光區域32中，金屬元素之比率亦可不同。例如，若於高分子膜基材10上，藉由成膜鎂含量相對較多且容易氧化之層而形成氧化區域31，且成膜鎂含量相對較小之層，則藉由氧化區域31提高來自基材之釋氣遮斷效果，可抑制調光區域32之氧化。又，調光區域亦可於膜厚方向金屬元素之比率連續地或者不連續地變化。例如，調光區域亦可係金屬元素之比率不同之複數層積層而成者。

<觸媒層>

觸媒層40具有促進調光層30中之氫化、去氫化之功能。藉由觸媒層40，而提高自反射狀態向透明狀態之切換(調光層之氫化)及自透明狀態向反射狀態之切換(調光層之去氫化)中之切換速度。

觸媒層40只要係具有促進調光層30之氫化、去氫化之功能者即可，其材料並不特別限定，例如，較佳為具有選自鈀、鉑、鈀合金、及鉑合金之中之至少1種之金屬。尤其，鈀由於氫透過性較高而較佳地使用。

觸媒層40之膜厚能夠根據調光層30(調光區域32)之反應性、觸媒層40之觸媒能力等而適當設定，並不特別限定，較佳為1~30nm，更佳為2~20nm。若觸媒層之膜厚過小，則存在無法充分體現氫化及去 氫化之觸媒功能之情形，若觸媒層之膜厚過大，則存在光透過率降低之傾向。

<緩衝層及表面層>

本發明之調光膜亦可於高分子膜基材10上，具有調光層30及觸媒層40以外之層。例如，如圖2所示之調光膜2般，亦可於調光層30與觸媒層40之間設置緩衝層50，或者於觸媒層40上設置表面層70。

作為緩衝層50，較佳為能夠透過氫、且能夠抑制調光層之氧化或金屬自調光層向觸媒層之遷移者。例如，存在如下傾向：藉由將包含Ti、Nb、V或者該等之金屬之合金等之金屬薄膜作為緩衝層50插入至調光層30與觸媒層40之間，而抑制自調光層向觸媒層之鎂等之遷移，並且自去氫化之透明狀態向反射狀態之切換速度變大。

藉由插入包含W、Ta、Hf或者該等之金屬之合金等之金屬薄膜作為緩衝層50，可抑制氧自觸媒層40側向調光層30之調光區域32之透過，且可抑制由調光區域之氧化而引起之劣化。藉由插入包含與調光層相同之金屬材料，例如Sc、Mg-Sc合金或者該等之氫化物之金屬薄膜作為緩衝層50，而使觸媒層40作為與所透過之氧反應之犧牲層而發揮功能，可抑制調光區域32之氧化。較佳為，作為此種犧牲層而發揮作用之緩衝層，與氧可逆地鍵結，於調光區域32之氫化時(透明狀態)被氫化而光透過率上升。因此，較佳為，於使用鎂合金作為緩衝層之情形時，相對於金屬元素總量之鎂之含量未達50原子%。

緩衝層50之膜厚能夠根據其目的等而適當設定，並不特別限定，例如，為1~200nm，較佳為2~30nm。緩衝層既可為僅由1層而構成者，亦可包含複數個層。例如，緩衝層50亦可為具有來自調光層30之鎂等之金屬之遷移抑制功能之層與抑制氧自觸媒層40側向調光層30之透過之層的積層構成。

於在觸媒層40上設置表面層70之情形時，作為表面層70只要為 能夠使氫透過者即可。較佳為，表面層70具有遮斷水或氧之透過、防止調光層30之氧化之功能。又，藉由調整表面層70之光學膜厚，可降低調光膜表面之光反射，提高透明狀態下之光透過率。

作為表面層70之材料，可使用作為上述緩衝層之材料而例示之金屬、或無機氧化物等。作為無機氧化物，例如，可列舉Si、Ge、Sn、Pb、Al、Ga、In、Tl、As、Sb、Bi、Se、Te、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd等金屬元素或者半金屬元素之氧化物。

又，作為表面層70之材料，亦可使用聚合物等有機材料、或有機-無機混合材料等。作為表面層70之材料，若使用如氟系樹脂般具有撥水性者，則進一步提高抑制因水或氧而引起之調光層30之氧化的功能，從而可提高調光元件之耐久性。

表面層70之膜厚能夠根據其目的等而適當設定，並不特別限定，例如為1nm~50μm左右。表面層既可為僅由1層而構成者，亦可包含複數個層。例如，藉由積層折射率不同之複數個薄膜，調整各層之光學膜厚，可提高抗反射性能，提高透明狀態下之光透過率。又，藉由使有機層與無機層組合，亦可實現耐久性提高。

[調光膜之製作方法]

藉由於高分子膜基材10上，依序成膜具有氧化區域31及調光區域32之調光層30、以及觸媒層40，可製作調光膜。若於調光層30之成膜後且觸媒層40之成膜前，成膜緩衝層，則獲得具備緩衝層50之調光膜。

該等各層之成膜方法並不特別限定，例如，可採用濺鍍法、真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法、化學氣相蒸鍍法(CVD)、化學溶液析出法(CBD)、鍍敷法等成膜方法。於該等之中，濺鍍法由於可成膜均一且 緻密之膜而較佳。尤其，藉由使用捲對捲式濺鍍裝置，一面使長條之高分子膜基材於長度方向連續地移動一面進行成膜，而提高調光膜之生產性。又，於捲對捲式濺鍍中，藉由採用沿著1個成膜輥之圓周方向配置複數個陰極，或者具備複數個成膜輥之濺鍍裝置，由於以1次膜搬送可成膜複數個薄膜，故而進一步提高生產性。

較佳為，於將捲狀之膜基材裝填至濺鍍裝置內之後，於濺鍍成膜之開始前，將濺鍍裝置內排氣，而成為將水分或自基材產生之有機氣體等雜質去除之環境。藉由事前將裝置內及基材中之氣體去除，可抑制因氧或水分進入調光層30引起之氧化。濺鍍成膜開始前之濺鍍裝置內之真空度(到達真空度)例如為1×10^-2Pa以下，較佳為5×10^-3Pa以下，更佳為1×10^-3Pa以下，進而較佳為5×10^-4Pa以下，特佳為5×10^-5Pa以下。

調光層30向高分子膜基材10上之成膜係使用金屬靶。於成膜合金層作為調光層之情形時，既可使用合金靶，亦可使用複數個金屬靶。又，亦可使用以沖蝕部分成為特定之面積比之方式將複數個金屬板配置、接合於背襯板上之靶(分割靶)形成合金層。於使用複數個金屬靶之情形時，藉由調整對各靶之施加電力，可形成所期望之組成之合金層。調光層係一面將惰性氣體導入一面進行成膜。

於調光層30之成膜初期，形成氧含量為50原子%以上之氧化區域。於氧化區域之形成時，作為濺鍍氣體，除了氬等惰性氣體以外亦可導入反應性氣體(例如氧)。又，於不導入反應性氣體之情形時，亦可藉由自高分子膜基材釋放之氧或水分等，而將金屬氧化形成氧化區域。

於氧化區域上形成調光區域。調光區域係既可於與氧化區域不同之成膜腔室形成，亦可於相同之成膜腔室內形成。例如，於不導入氧等反應性氣體而藉由來自基材之釋氣而形成氧化區域之情形時，若 氧化區域之厚度變大，則來自基材之釋氣之產生量降低，故而即便維持相同之成膜條件，亦可形成氧含量為50原子%以下之調光區域。

於調光層上，根據需要成膜緩衝層50，並於其上成膜觸媒層40。緩衝層及觸媒層之成膜係使用金屬靶，一面導入惰性氣體一面進行成膜。

於藉由濺鍍法而形成觸媒層40之後，且於其上設置表面層70之情形時，表面層70係既可藉由濺鍍法成膜，亦可藉由其他方法成膜。於表面層為聚合物等有機材料、或有機-無機混合材料之情形時，較佳為藉由旋轉塗佈、浸漬塗佈、凹版塗佈、模嘴塗佈等濕式法而進行成膜。於表面層為無機材料之情形時，既可採用上述之塗佈法、或CBD法、鍍敷法等濕式法，亦可採用濺鍍法、真空蒸鍍法、電子束蒸鍍法、CVD法等。

[調光元件]

本發明之調光膜可用於能夠藉由調光層之氫化與去氫化而切換光之透過狀態與反射狀態之氫活性型調光元件。進行調光層之氫化及去氫化之方法並不特別限定，例如，可列舉將調光膜曝露於氫環境而進行調光層之氫化，並將調光膜曝露於氧環境(空氣)而將調光層去氫化之方法(氣致變色方式)；及使用液體之電解質(電解液)或固體之電解質，進行調光層30之氫化及去氫化之方法(電致變色方式)。其中，氣致變色方式由於能夠以短時間切換大面積之調光層而較佳。

本發明之調光膜既可直接用作調光元件，亦可與玻璃等透明構件、或半透明構件、不透明構件等組合而形成調光元件。本發明之調光膜係由於調光層藉由氫化而成為透明狀態且能夠使光透過，故而與透明構件組合之調光元件能夠藉由氫化與去氫化而切換透明狀態與反射狀態。

於將調光膜與其他構件組合而形成調光元件之情形時，就防止 位置偏移之觀點而言，較佳為藉由接著劑之貼合或接著帶之貼合、銷止等而將調光膜固定。作為用以將調光膜與其他構件固定之固定機構，接著劑由於可增大固定面積而較佳。作為接著劑，較佳地使用黏著劑。藉由於調光膜1、2之高分子膜基材10上預先附設黏著劑，可容易地進行玻璃等與調光膜之貼合。作為黏著劑，較佳地使用丙烯酸系黏著劑等透明性優異者。

使用本發明之調光膜之調光元件可應用於建築物或交通工具之窗玻璃、或以隱私保護為目的之遮蔽物、各種裝飾物、照明設備、娛樂道具等。本發明之調光膜由於使用可撓性基板，故而加工容易，亦能夠實現向曲面之應用，故而通用性優異。

藉由將本發明之調光膜配置於氣體填充室內，亦可形成氣致變色方式之調光元件。若將複數個透明構件之間隙設為氣體填充室，於該氣體填充室內配置調光元件，則藉由向氣體填充室內供給氫或自氣體填充室內排出氫，可切換透明狀態與反射狀態。

作為使用本發明之調光膜之氣致變色方式調光元件之一形態，對於複層玻璃中之玻璃間之空間配置有調光膜之調光元件進行說明。圖3係表示作為調光元件而發揮功能之複層玻璃之一形態之模式性剖視圖。複層玻璃100具備2片玻璃板81、82，於一玻璃板81之內側面，即與玻璃板82之對向面側，經由接著劑層90，而貼合有調光膜1。

即，於一玻璃板81之內面側，自玻璃板81側起，配置有接著劑層90、高分子膜基材10、調光層30、觸媒層40。再者，調光膜係既可於調光層30與觸媒層40之間具備緩衝層，亦可於觸媒層上具備表面層。

複層玻璃100係2片玻璃板81、82之間隙成為氣體填充室S，端部藉由密封構件85而密封。於氣體填充室S內，例如預先封入有氬等惰性氣體。於玻璃板82設置有開口，氣體填充室S與環境控制裝置86空 間地連接。

環境控制裝置86構成為能夠向氣體填充室S供給氫、及氧或空氣，或者自氣體填充室S排出氫、及氧或空氣。例如，環境控制裝置86可設為將水電解而供給氫或氧，且使用真空泵將氣體填充室S內之氣體向外部排氣之構成。

若自環境控制裝置86向氣體填充室S供給氫氣，則調光層30經由觸媒層40被氫化而成為透明狀態。又，若自環境控制裝置86向氣體填充室S供給氧氣或空氣，則調光層30經由觸媒層40、緩衝層50被去氫化而成為反射狀態。如此，藉由來自環境控制裝置86之供氣排氣，而控制氣體填充室S之環境，能夠可逆地切換透明狀態與反射狀態。又，若將供氣排氣中斷，則可保持原來之狀態。

再者，於圖3所示之形態中，經由設置於玻璃板82之開口而將氣體填充室S與環境控制裝置86連接，但亦可經由設置於密封構件之開口等而連接環境控制裝置。又，亦可於氣體填充室S內配置能夠產生氫氣或氧氣之環境控制機構。又，於圖3所示之形態中，僅於一玻璃板81上貼合有調光膜，但亦可於玻璃板82上貼合有調光膜。

[實施例]

以下，列舉實施例對本發明更詳細地進行說明，但本發明並不限定於以下之實施例。

[實施例1]

於捲對捲式濺鍍裝置內，設置厚度188μm之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(三菱樹脂公司製)之捲，以到達真空度成為5×10^-3Pa為止將濺鍍裝置內排氣。於不導入濺鍍氣體之狀態下，向濺鍍裝置內搬送PET膜，裝置內壓力上升至4×10^-2Pa。目的係使PET膜所含之殘存氣體釋放至濺鍍裝置內。

然後，向濺鍍裝置內導入濺鍍氣體，一面使膜於成膜輥上移 行，一面依序成膜包含Mg-Y合金之調光層、包含Pd之觸媒層。

Mg-Y合金層之成膜係使用以沖蝕部之面積比2：5具有Mg金屬板與Y金屬板之Mg-Y分割靶(RARE METALLIC公司製)，作為濺鍍氣體導入氬，於壓力0.4Pa之真空環境下進行濺鍍成膜(電源：DC(direct current，直流))。Pd層之成膜係使用Pd金屬靶(田中貴金屬公司製)，作為濺鍍氣體導入氬，於壓力0.4Pa之真空環境下進行濺鍍成膜(電源：DC)。

所獲得之調光膜係Mg-Y合金層之膜厚為40nm，Pd層之膜厚為7nm。將調光膜之剖面之穿透掃描式電子顯微鏡(TEM)之觀察像示於圖4。於圖4中，可知於Mg-Y層之基材側存在對比度不同之區域，形成有氧化區域。認為該氧化區域係由藉由自PET膜釋放之殘存氣體而將金屬氧化而產生。

[實施例2]

除了將濺鍍成膜開始前之到達真空度設為8×10^-4Pa以外，與實施例1相同地製作調光膜。

[實施例3]

除了將調光層之成膜條件以如下方式變更以外，與實施例1相同地製作調光膜。於Mg-Y合金層之成膜中，首先，於作為濺鍍氣體對氬導入5流量%之氧之0.4Pa之真空環境下，形成25nm之Mg-Y合金層。繼而，於作為濺鍍氣體僅導入氬之0.4Pa之環境下形成40nm之Mg-Y合金層。

[比較例1]

除了將Mg-Y合金層之膜厚設為20nm以外，與實施例1相同地製作調光膜。

[調光性能之評價]

實施例及比較例之調光膜為金屬光澤之反射狀態。若將調光膜 曝露於以氬稀釋為4體積%之1個氣壓之氫氣環境下，則可利用目視確認實施例1~3之調光膜變化為透明狀態(調光性能：OK)。另一方面，即便將比較例1之調光膜曝露於氫氣環境下，亦不變化為透明狀態，不具有調光性能(調光性能：NG)。於氫氣環境下，測定實施例及比較例之調光膜之光透過率之後，返回至空氣環境下進行去氫化，再次測定光透過率。光透過率之測定係使用發光二極體(KODENSHI公司製，EL-1KL3(峰值波長：約940nm))作為光源，使用光電二極體(KODENSHI公司製，SP-1ML)作為受光元件。再者，波長940nm與作為可見光區域之波長750nm中之調光膜之透過率大致相同。將氫化狀態(透明狀態)與去氫化狀態(反射狀態)之光透過率之差設為調光性能。

將各實施例及比較例之調光膜中之各層之膜厚及調光性能示於表1。再者，於表1中，調光層(Mg-Y)整體之膜厚及觸媒層(Pd)之膜厚係根據剖面TEM觀察而求出者，氧化區域及調光區域之厚度係根據XPS之氧濃度之深度剖面圖(下述)而求出者。

[調光層中之氧化區域之厚度之測定]

使用具備Ar離子蝕刻槍之掃描式X射線光電子分光裝置(「Quantum2000」，ULVAC-PHI公司製)，進行深度剖面圖測定，求出調光層中之氧濃度分佈。再者，於深度剖面圖之解析中，將位於調光層與觸媒層之間、且Pd元素濃度成為觸媒層內之Pd元素濃度之最大值之半值的位置定義為觸媒層與調光層之界面(調光層之起點)；將位於調光層與高分子膜基材之間、且C元素濃度成為高分子膜基材內之C元素濃度之最大值之半值的位置定義為調光層與高分子膜基材之界面(調光層之終點)。深度剖面圖中之膜厚(深度)係藉由以矽氧化物層之Ar離子蝕刻速率為基準，將蝕刻時間換算為深度而算出。根據所獲得之深度剖面圖，求出調光層之高分子膜基材側中之氧濃度為50原子%以上之區域(氧化區域)之厚度。

實施例1與實施例2中調光層(Mg-Y層)之膜厚相同，但氧化區域之厚度較小且調光區域之厚度較大之實施例2顯示較高之調光性能。根據上述之結果可知，與調光層中之氧化區域之厚度之大小無關，藉由增大調光區域之厚度，即便於使用膜基材之情形時，亦獲得能夠藉由氫化與去氫化而切換透明狀態與反射狀態之調光膜。

1‧‧‧調光膜

10‧‧‧高分子膜基材

30‧‧‧調光層

31‧‧‧氧化區域

32‧‧‧調光區域

40‧‧‧觸媒層

Claims (9)

1. 一種調光膜，其係於高分子膜基材上依序具備：調光層，其係於氫化之透明狀態與去氫化之反射狀態之間使狀態可逆地變化；以及觸媒層，其促進上述調光層中之氫化及去氫化；於一面自上述觸媒層側朝向上述高分子膜基材側對上述調光層進行蝕刻一面藉由X射線電子分光法而測定之元素濃度之膜厚方向分佈中，上述調光層係於上述觸媒層側以10nm以上之厚度具有氧含量未達50原子%之調光區域，且於上述高分子膜基材側存在氧含量為50原子%以上之氧化區域。
2. 如請求項1之調光膜，其中上述調光層中之上述氧化區域之厚度為2~100nm。
3. 如請求項1或2之調光膜，其中上述調光層中之上述氧化區域與上述調光區域具有相同之金屬元素組成。
4. 如請求項1或2之調光膜，其中上述調光層為包含選自由稀土類金屬、稀土類金屬與鎂之合金、鹼土類金屬與鎂之合金、及過渡金屬與鎂之合金所組成之群之金屬、或該等金屬之氫化物或氧化物的薄膜。
5. 如請求項1或2之調光膜，其中於上述調光層中，上述氧化區域之厚度小於上述調光區域之厚度。
6. 一種調光膜之製造方法，其係製造如請求項1至5中任一項之調光膜之方法，且藉由捲對捲式濺鍍，而於膜基材上成膜具有氧化區域及調光區域之調光層以及觸媒層。
7. 一種調光元件，其具備如請求項1至5中任一項之調光膜。
8. 如請求項7之調光元件，其中複數個透明構件之間隙構成氣體填 充室，於上述氣體填充室內具備上述調光膜。
9. 如請求項8之調光元件，其進而具備環境控制裝置，該環境控制裝置係構成為能夠向上述氣體填充室內供給氫或自上述氣體填充室內排出氫。