WO2017110137A1 - 光反射材および調光装置 - Google Patents

Abstract

調光装置に用いた場合に光の透過および反射を安定して切り換え可能な光反射材を実現する。光反射材（１０）は、ベース（１）と、ベースの表面に積層された導電膜（２）と、導電膜の表面に積層された絶縁膜（３）とを備え、導電膜の層に、導電膜が形成されない第１領域（２ａ）が存在し、絶縁膜の層に、絶縁膜が形成されない第２領域（３ａ）が存在し、第１領域と第２領域とは、少なくとも一部において重なっている。

Description

光反射材および調光装置

　本発明は、特定の波長帯の光を反射する光反射材、および当該光反射材を用いた調光装置に関する。

　近年、電圧を印加することにより光の透過率を調整可能な、例えばスマートウィンドウと称される、調光機能を有する調光窓が実用化されている。

　このような調光窓の例として、特許文献１には、形状異方性部材（光反射材）に電圧を印加することで赤外光の透過および反射を切り換えることが可能な赤外調光装置が記載されている。また、特許文献２には、反射または透過によって光を変調するエレクトロクロミック法が記載されている。

国際公開２０１５／４０９７５号公報（２０１５年３月２６日公開） 日本国公開特許公報「特開平１－４８０４４号公報（１９８９年２月２２日）」

　特許文献１に記載されているような、形状異方性部材を用いた調光装置の場合、電圧を印加することで形状異方性部材が互いに移動・凝集することがある。このため、電圧の印加を繰り返すことで、赤外調光装置内において形状異方性部材が疎である領域と密である領域とが生じ、光の透過および反射を安定して切り換えることができなくなる虞がある。

　本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、調光装置に用いた場合に光の透過および反射を安定して切り換え可能な光反射材を実現することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光反射材は、特定の波長の光を反射する光反射材であって、透光性を有するベースと、上記ベースの表面に積層された、上記特定の波長の光を反射する導電膜と、上記導電膜の表面に積層された絶縁膜とを備え、上記導電膜の層において、上記導電膜が形成されていない第１領域が存在し、上記絶縁膜の層において、上記絶縁膜が形成されていない第２領域が存在し、上記第１領域と上記第２領域とは、少なくとも一部において重なっている。

　また、本発明の一態様に係る光反射材は、特定の波長の光を反射する光反射材であって、上記特定の波長の光を反射するベースと、上記ベースの表面に積層された導電膜と、上記導電膜の表面に積層された絶縁膜とを備え、上記導電膜の層において、上記導電膜が形成されていない第１領域が存在し、上記絶縁膜の層において、上記絶縁膜が形成されていない第２領域が存在し、上記第１領域と上記第２領域とは、少なくとも一部において重なっている。

　本発明の一態様に係る光反射材によれば、調光装置に用いた場合に光の透過および反射を安定して切り換え可能な光反射材を実現することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る光反射材の斜視図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る光反射材の、（ａ）におけるＡ－Ａ線矢視断面図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る別の光反射材の断面図である。 本発明の実施形態１に係る光反射材を備える調光装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は、図２に示した調光装置の近赤外光反射状態を示す図であり、（ｂ）は、図２に示した調光装置の近赤外光透過状態を示す図である。 実際に作製した調光装置における対向する電極間に電圧を印加した時の、平面視での光反射材の配向状態を撮影した顕微鏡写真を示す図であり、（ａ）は、上記電極間に２Ｖの直流電圧を印加した時を示し、（ｂ）は、上記電極間に、６０Ｈｚ、５Ｖの交流電圧を印加した時を示す。 図１の（ｃ）に示した光反射材の製造方法の例を示す図である。 （ａ）は、比較例の光反射材の構造を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した光反射材とは別の比較例の光反射材の構造を示す断面図である。 （ａ）は、近赤外光反射状態の比較例の調光装置を光の入射側から見た場合の顕微鏡写真を示す図であり、（ｂ）は、比較例の調光装置を近赤外光透過状態に切り替えた場合の顕微鏡写真を示す図であり、（ｃ）は、近赤外光反射状態の本実施形態の調光装置を光の入射側から見た場合の顕微鏡写真を示す図であり、（ｄ）は、本実施形態の調光装置を近赤外光透過状態に切り替えた場合の顕微鏡写真を示す図である。 本発明の実施形態２に係る光反射材の製造方法を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３に係る光反射材ウエハの構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した光反射材ウエハが粉砕された状態を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４に係る光反射フィルムの構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した光反射フィルムが裁断された状態を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図１～図７を用いて説明する。本実施形態では、近赤外光を反射する光反射材１０、および光反射材１０を備える調光装置１００について説明する。

　（調光装置１００）
　図２は、本実施形態に係る光反射材１０を備える調光装置１００の構成を示す断面図である。調光装置１００は、光反射材１０を回転させることで調光する調光方式を用いた近赤外調光装置である。図２に示すように、調光装置１００は、互いに対向して配置された一対の基板１１０・１２０と、これら一対の基板１１０・１２０間に配置された光変調層１３０と、を備えた調光セルである。また、後述の図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、調光装置１００は、電源部５１をさらに備える。

　光反射材１０は、近赤外光を反射する機能を有する。光反射材１０を窓に設けられる調光装置１００に用いることで、室内へ入射する近赤外光を調整し、室内環境を快適にすることができる。光反射材１０についての説明は後述する。

　（基板１１０・１２０）
　基板１１０は、絶縁性基板１１１と電極１１２とを備えている。同様に、基板１２０は、絶縁性基板１２１と電極１２２とを備えている。

　絶縁性基板１１１・１２１には、例えば、透明なガラス基板またはプラスチック基板が用いられる。絶縁性基板１１１・１２１にガラス基板を用いる場合には、熱割れを防止するために、ガラスエッジはクリーンカットされており、研磨等により面取りを行っていてもよい。

　電極１１２・１２２は、透明電極であり、例えば、キャリアの量を少なく調整され、近赤外光をある程度透過させる透明導電膜により形成されている。電極１１２・１２２は、例えば波長１０００ｎｍの近赤外光の透過率が５０％であり、波長１５００ｎｍの近赤外光の透過率が５０％以上である材料で形成される。電極１１２・１２２の具体例としては、ＩｎＴｉＯ（Titanium doped indium oxide）、アナターゼ型二酸化チタンをシード層としたタンタル置換酸化スズ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、酸化亜鉛、または酸化スズ等が挙げられる。また、電極１１２・１２２は、それぞれ配線７１を介して電源部５１と接続されている（図３参照）。電源部５１は、電極１１２・１２２間に直流電圧または交流電圧を印加可能な電源である。

　基板１１０と基板１２０とは、両基板１１０・１２０の周縁部に設けられたシール材１４２で互いに貼り合わされている。シール材１４２としては、例えば、ＵＶ（Ultra Violet、紫外線）硬化型の樹脂が好適に使用される。また、シール材１４２として、後述する媒体１３１と接する内側には耐溶剤性のあるシール材を形成し、その外側に、接着力の強いシール材をさらに形成しておくことがより望ましい。

　また、基板１１０・１２０のうち一方の基板における、他の基板との対向面には、スペーサ１４１が設けられている。本実施形態では、例えば２００μｍ、高さ２００μｍのスペーサ１４１を、フォトリソグラフィにより形成した。基板１１０・１２０間にスペーサ１４１を設けることで、基板１１０・１２０間の距離を一定に保つことができる。

　（光変調層１３０）
　光変調層１３０は、電極１１２・１２２間に設けられている。光変調層１３０は、媒体１３１と、媒体１３１に保持される複数の光反射材１０とを備えている。

　媒体１３１は、光反射材１０を保持する、流動性を有する物質である。窓としての機能を持たせるため、媒体１３１には、例えば、可視光領域において概ね吸収のない液体、またはそれらを色素で着色したもの等が用いられる。また、媒体１３１は、ガラスよりも比誘電率の高いものであればよく、好ましくは比誘電率２０以上である。

　また、媒体１３１は、単一の物質で形成されていてもよく、複数の物質の混合物で形成されていてもよい。媒体１３１を形成する材料としては、例えば、炭酸プロピレン、ＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）、フルオロカーボン、シリコーンオイル等を用いることができる。

　調光装置１００を作製する時には、例えば、炭酸プロピレンを媒体１３１とし、該媒体１３１に、光反射材１０を例えば２０ｗｔ％の割合で分散させた分散液（光反射材混合液）を、基板１１０・１２０のうち、シール材１４２を形成した一方の基板上に滴下する。

　なお、上記分散液を滴下する基板には、シール材１４２として、例えばＵＶ硬化型の樹脂が形成されていることが好ましく、さらに好ましくは、媒体１３１と接する内側には耐溶剤性のあるシール材が形成され、その外側に、接着力の強いシール材が形成されていることが望ましい。

　上記分散液が滴下された状態で、基板１１０・１２０を貼り合せた後、シール材１４２を硬化させることで、本実施形態に係る調光装置１００を作製することができる。

　調光装置１００は、近赤外光を調光する調光装置である。このため、基板１１０・１２０、および媒体１３１の材料は、近赤外光の吸収率が小さい物質であることが好ましい。基板１１０・１２０、または媒体１３１の材料が、近赤外光の吸収率が高い物質である場合、調光装置１００が近赤外光透過状態であっても、基板１１０・１２０、または媒体１３１により近赤外光が吸収される。これにより、調光装置１００を透過する近赤外光の強度が低下する。

　また、媒体１３１の粘度が高いと、光反射材１０の配向状態を保持できる一方、駆動電圧が高くなるおそれがある。本実施形態に係る調光装置１００を窓に設け、窓から室内に入射する近赤外光の透過率を制御する場合、その動作回数は１日に数回程度のものである。駆動電圧が高くても光反射材１０の状態を保持できることが、調光装置１００の低消費電力化に有利である場合は、媒体１３１として、光反射材１０の状態を保持できる粘度のものを用いることができる。

　なお、媒体１３１の粘度を高めるには、媒体１３１としてシリコーンオイルまたはポリエチレングリコール等の単体で粘度が高い媒体を用いる他、媒体１３１にＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等を混合させたり、シリカ微粒子等のチキソ性を発現する材料を混合させたりしてもよい。

　特に、媒体１３１にチキソ性を発現する材料を混合させることで、媒体１３１にチキソトロピーを持たせた場合、光反射材１０の沈降を抑制できるとともに、調光装置１００の動作状態にメモリ性を持たせ、電圧の印加頻度を下げることで、消費電力を低減することができる。

　（近赤外光の透過率制御）
　次に、光変調層１３０による近赤外光の透過率の制御方法について、図３の（ａ）および（ｂ）を参照して具体的に説明する。図３の（ａ）は、近赤外光反射状態を示す図であり、図３の（ｂ）は、近赤外光透過状態を示す図である。

　対向する電極１１２・１２２間に、電源部５１から、例えば２Ｖの直流電圧（周波数＝０Ｈｚ）を印加すると、帯電した光反射材１０が電気泳動により一方の電極に集まる。このため、図３の（ａ）に示す近赤外光反射状態が得られる。なお、このとき、電極１１２・１２２間に、直流電圧に代えて、例えば、１Ｈｚ以下の低周波の交流電圧を印加することにより、いわゆる焼き付きを回避するようにしてもよい。

　なお、図３の（ａ）では、光反射材１０が、基板１１０における電極１１２に貼り付くように配向した例を示している。図３の（ａ）では、電源部５１のプラス側を電極１１２に接続し、電源部５１のマイナス側を電極１２２に接続している。しかし、これに限定されず、電源部５１のマイナス側を電極１１２に接続し、電源部５１のプラス側を電極１２２に接続してもよい。電源部５１のマイナス側を電極１１２に接続し、電源部５１のプラス側を電極１２２に接続した場合、光反射材１０は、基板１２０に貼り付くように配向する。また、図３の（ａ）では、光反射材１０に帯電する電荷の極性が負の場合を示しているが、これに限定されず、光反射材１０に帯電する電荷の極性が正であってもよい。この場合にも、光反射材１０が貼り付く基板が、図３の（ａ）の場合とは逆になる。

　このように、光変調層１３０に、周波数が０Ｈｚとなる直流電圧、または、周波数が１Ｈｚ以下の低周波の交流電圧を印加すると、電気泳動力またはクーロン力で説明される力により、帯電性を有する光反射材１０は、その帯電した電荷の極性と逆極性の電荷が帯電された電極付近に吸い寄せられる。そして、光反射材１０は、最も安定した配向をとり、基板１１０または基板１２０に貼り付くように回転する。このように、光反射材１０が、その長軸が基板１１０・１２０に平行になるように配向することで、基板１１０側から光変調層１３０へ入射された光（外光）は、光反射材１０により遮断され、光変調層１３０を透過（通過）しない。

　一方、対向する電極１１２・１２２間に、図３の（ａ）の場合より周波数が高い電圧、例えば６０Ｈｚ、５Ｖの交流電圧を印加すると、誘電泳動現象、クーロン力または電気エネルギー的な観点から説明される力により、光反射材１０は、図３の（ｂ）に示すように、基板１１０・１２０に垂直な方向に動作し、近赤外光透過状態が得られる。

　つまり、光変調層１３０に、例えば周波数６０Ｈｚの交流電圧を印加すると、光反射材１０は、その長軸が電気力線に平行になるように回転する。すなわち、光反射材１０は、その長軸が基板１１０・１２０に垂直になるように配向する。これにより、基板１１０側から光変調層１３０へ入射された光（外光）は、光変調層１３０を透過（通過）して、基板１２０側から出射される。

　なお、光反射材１０の配向状態が切り替わる周波数は、光反射材１０の形状および材質、光変調層１３０の厚み（セル厚）等により、予め設定される。

　図４の（ａ）・（ｂ）は、実際に作製した調光装置１００（調光セル）における対向する電極１１２・１２２間に電圧を印加したときの平面視での光反射材１０の配向状態を撮影した顕微鏡写真を示す図である。図４の（ａ）は、上記電極１１２・１２２間に２Ｖの直流電圧を印加したときを示し、図４の（ｂ）は、上記電極１１２・１２２間に、６０Ｈｚ、５Ｖの交流電圧を印加したときを示す。

　図４の（ａ）に示すように、上記電極１１２・１２２間に直流電圧を印加した場合、光反射材１０は、概ね基板１１０・１２０と平行な方向に配向している。このため、調光セルに入射した近赤外光は、光の入射側に反射される。

　一方、図４の（ｂ）に示すように、上記電極１１２・１２２間に交流電圧を印加した場合、光反射材１０が基板１１０・１２０に垂直な方向に配向する。このため、図４の（ｂ）では、平面視で、光反射材１０の断面が見えている。このため、調光セルに入射した近赤外光は、光の入射側とは反対側に向かって調光セルを透過する。

　本実施形態では、調光装置１００について、屋外側に基板１１０が配置され、屋内側に基板１２０が配置されている。このため、図３の（ａ）および図４の（ａ）に示す近赤外光反射状態では、屋外から入射した近赤外光は、調光装置１００内の光反射材１０で正反射し、効率的に入射側に反射される。

　一方、図３の（ｂ）および図４の（ｂ）に示す近赤外光透過状態では、屋外から入射した近赤外光は、屋内側に透過する。このとき、上記近赤外光透過状態では、屋外からの近赤外光は、図３の（ｂ）に示すように基板１１０の基板面（入射側）に斜め方向から入射しても、光反射材１０によって反射され、屋内側の基板１２０に入射する。

　（光反射材１０）
　図１の（ａ）は、本実施形態に係る光反射材１０の斜視図である。図１の（ｂ）は、本実施形態に係る光反射材１０の、図１の（ａ）におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。図１の（ｃ）は、本実施形態に係る光反射材１０Ａの断面図である。

　図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、光反射材１０は、ベース１と、導電膜２（近赤外光反射膜）と、絶縁膜３とを備える。具体的には、ベース１に対して、導電膜２および絶縁膜３が連続的に成膜されている。ここで、「連続的に成膜されている」とは、導電膜２が成膜された後に、それぞれのベース１が他のベース１、またはベース１が載置されている台等と接触している部分が変化することなく絶縁膜３が成膜されていることを意味する。

　また、光反射材１０のサイズは、径が５０μｍ以下であり、厚さが２０μｍ以下であることが好ましい。ここで、径とは、平面視において光反射材１０を内包する最小の円の直径である。光反射材１０の径および厚さが上記の範囲内であれば、光反射材の質量が小さいため、近赤外光反射状態と近赤外光透過状態とを切り換えるために必要なエネルギーが小さくなる。また、光反射材１０の厚さが上記の範囲内であれば、近赤外光反射状態において、光反射材１０が基板１１０または１２０に対して垂直に配向される虞が低減される。

　なお、光反射材１０の径が５０μｍより大きく、例えば１００μｍであっても、電圧を印加することによって動作させること自体は可能である。ただし、電圧の印加に伴う光反射材１０の動作は鈍くなる。さらに、光反射材１０の径が例えば２００μｍである場合、動作させるためには５Ｖ以上という大きな電圧が必要になる。印加される電圧が大きくなると、光反射材１０同士に働くクーロン力が大きくなり、光反射材１０が凝集しやすくなる。

　ベース１は、導電膜２および絶縁膜３が成膜される、透光性を有する基材である。ベース１は、材料となる物質のフレークである。ベース１の材料は、例えばガラス、フィルム、樹脂等、赤外光を透過させる材料であれば何でもよい。特に、ベース１の材料がガラスまたは酸化亜鉛であれば、光反射材１０のサイズが上述した好ましいサイズになるようにベース１を形成することが容易になる。

　導電膜２は、ベース１の表面に積層された、赤外光（特定の波長の光）を反射する導電膜である。本実施形態では、導電膜２の材料は、ＩＴＯである。導電膜２の材料としては、赤外光を反射する材質であれば任意の材料を使用することができる。導電膜２の材料の具体例としては、上述したＩＴＯの他に、酸化亜鉛等の透明導電膜、またはＡｇ等のナノ粒子等が挙げられる。

　特に、導電膜２は、可視光の透過率が５０％以上である材料により形成された、透明導電膜であることが好ましい。その場合、光反射材１０を備える調光装置１００を窓に用いたときに、近赤外光透過状態および近赤外光反射状態のいずれにおいても可視光が５０％以上透過する。そのような材料の例としては、酸化インジウムスズ、ガリウム添加酸化亜鉛、アルミニウム添加酸化亜鉛、ＩｎＧａＺｎＯ系酸化物半導体、またはこれらに不純物を添加したものが挙げられる。

　導電膜２の成膜時に、ベース１には、当該ベース１を載置するステージ、または他のベース１との接触部分が存在する。当該接触部分には、導電膜２が形成されない。このため、導電膜２の層において、導電膜２が形成されていない第１領域２ａが存在する。

　絶縁膜３は、導電膜２の表面に積層されている。絶縁膜３は、導電性を有しない材料で形成されている。本実施形態においては、絶縁膜３の材料は、ＳｉＯ_２である。絶縁膜３の材料は、ＳｉＯ_２に限定されず、例えばＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＴｉＮ、またはポリイミド等の樹脂類等であってもよい。つまり、調光装置１００が備える媒体１３１によって溶解、または膨潤しない材料であれば、何でもよい。

　導電膜２の層の一部に第１領域２ａが存在するのと同様の理由により、絶縁膜３の層の一部には、絶縁膜３が形成されていない第２領域３ａが存在する。ここで、絶縁膜３は、導電膜２と連続的に成膜されている。このため、第１領域２ａと第２領域３ａとは、少なくとも一部において重なっている。ここで、「少なくとも一部において重なっている」とは、光反射材１０をある平面で切断したときの断面において第１領域２ａと第２領域３ａとが重なった状態で現れる平面が少なくとも１つ存在することを意味する。

　また、本実施形態に係る光反射材は、図１の（ｃ）に示す光反射材１０Ａであってもよい。光反射材１０Ａは、ベース１と導電膜２との間に、導電膜２の密着性を向上させるバッファ層４をさらに備える点で、光反射材１０と相違する。例えば、ベース１がガラスまたは酸化亜鉛である場合に、ベース１の表面にバッファ層４としてＳｉＯ_２を成膜し、バッファ層４の上に導電膜２を成膜してもよい。この場合、導電膜２は、ガラスまたは酸化亜鉛で形成されたベース１の表面に直接成膜された場合と比較して、密着性の高い良質な膜となる。

　なお、バッファ層４が成膜される時においても、上述した導電膜２および絶縁膜３が成膜される時と同様、ベース１には、当該ベース１を載置するステージ、または他のベース１との接触部分が存在する。当該接触部分には、バッファ層４が形成されない。このため、バッファ層４が形成されていない第３領域４ａが存在する。図１の（ｃ）においては、第３領域４ａの位置は、第１領域２ａの位置および第２領域３ａの位置と重なっている。しかし、第３領域４ａの位置は、必ずしも第１領域２ａの位置および第２領域３ａの位置と重なっている必要はない。

　（光反射材１０Ａの製造方法）
　図５は、光反射材１０Ａの製造方法の例を示す図である。以下に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いた光反射材１０Ａの製造方法の例を説明する。なお、以下に説明する製造方法に用いるＤＣマグネトロンスパッタリング装置は、真空チャンバーを備える。また、上記ＤＣマグネトロンスパッタリング装置は、真空チャンバー内に、成膜対象を載置するステージと、成膜材料であるターゲットを少なくとも２種類固定し、成膜に用いるターゲットを切り換え可能なターゲット固定部とを備える。

　まず、ターゲット固定部に、ターゲットとして、（ｉ）Ｓｉターゲット、および（ｉｉ）ＳｎＯ_２を５％含有するＩＴＯ（ＩＴＯターゲット）、をそれぞれ固定した。次に、ステージに、図５に示すように、ベース１となるフレーク状のガラスを載置した。

　次に、真空チャンバー内を、ターボ分子ポンプを用いて、５×１０^－４Ｐａまで排気した。排気後の真空チャンバーに、Ａｒガスを１６０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガスを４０ｓｃｃｍの流量で混合ガスとして導入し、真空チャンバーの内部の圧力を０．５Ｐａに調整した。この状態で、Ｓｉターゲットに１ｋＷの電力を印加し、バッファ層４として厚さが約５０ｎｍであるＳｉＯ_２薄膜を成膜した。

　その後、ステージを１５０℃に加熱し、維持するとともに、真空チャンバーにＡｒガスを１９８ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガスを２ｓｃｃｍの流量で混合ガスとして導入し、真空チャンバーの内部の圧力を０．５Ｐａに調整した。この状態で、ＩＴＯターゲットに１ｋＷの電力を印加し、バッファ層４の上に導電膜２として厚さが約３０ｎｍであるＩＴＯ薄膜を成膜した。

　さらにその後、ステージの温度を１５０℃に維持したまま、真空チャンバーにＡｒガスを１６０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガスを４０ｓｃｃｍの流量で混合ガスとして導入し、真空チャンバーの内部の圧力を０．５Ｐａに調整した。この状態で、Ｓｉターゲットに１ｋＷの電力を印加し、導電膜２の上に絶縁膜３として厚さが約５０ｎｍであるＳｉＯ_２薄膜を成膜した。これにより、ベース１にバッファ層４、導電膜２、および絶縁膜３が順に成膜された光反射材１０Ａが得られた。

　　（光反射材１０の効果）
　図６の（ａ）は、比較例（第１の比較例）の光反射材８０の構造を示す断面図である。図６の（ｂ）は、光反射材８０とは別の比較例（第２の比較例）の、光反射材９０の構造を示す断面図である。

　光反射材８０は、絶縁膜３を備えていない点で光反射材１０と相違する。また、光反射材９０は、導電膜２と絶縁膜３とが連続的に成膜されていないため、第１領域２ａの位置と絶縁膜３の第２領域３ａの位置とが重なっていない点で、光反射材１０と相違する。

　光反射材８０の場合、導電膜２の全体が露出している。また、光反射材９０の場合、導電膜２の一部が、第２領域３ａを介して露出している。このような光反射材８０および９０は、導電膜２の露出部分の面積が光反射材１０と比較して大きい。このような光反射材８０および９０に電圧を印加した場合、導電膜２が露出している部分では、静電誘導により大きなクーロン力が生じる。一方、絶縁膜３によって導電膜２が被覆されている部分では、絶縁膜３に分極が生じるだけであり、大きなクーロン力が生じることはない。

　このため、光反射材１０と比較して導電膜２の露出部分の面積が大きい光反射材８０および９０を調光装置１００に用いた場合、電圧の印加によって光反射材８０および９０同士の間で働くクーロン力が光反射材１０と比較して過大になる。その結果、電圧の印加を繰り返すことで光反射材８０および９０が移動および凝集し、近赤外光の反射および透過を安定して切り換えることができなくなる虞がある。

　一方、光反射材１０の場合、導電膜２と絶縁膜３とが連続的に成膜されていることで、導電膜２の第１領域２ａの位置と、絶縁膜３の第２領域３ａの位置とが、少なくとも一部において重なっている。このため、光反射材１０においては、光反射材８０および９０と比較して、導電膜２の露出部分の面積が小さい。

　光反射材１０における導電膜２の露出は、光反射材１０の製造過程で発生を避けられない最小限の露出である。このため、光反射材１０において、導電膜２は、ほとんど露出していないといえる。具体的には、光反射材１０における導電膜２の露出部分は、導電膜２の、第１領域２ａにおける断面程度である。

　したがって、光反射材１０を調光装置１００に用いた場合に、光反射材８０および９０と比較して、電圧を印加した場合に光反射材１０同士の間で働くクーロン力が小さくなり、光反射材１０の移動および凝集が抑制される。このため、光反射材１０を用いた調光装置１００は、近赤外光透過状態と近赤外光反射状態とを安定して切り換えることが可能な調光装置となる。

　なお、太陽からの赤外線の大部分は近赤外線である。このため、日射熱取得率を制御することと近赤外線透過率を制御することとは、ほぼ等しい。また、冬場は室内から赤外線が屋外に出るのを防ぐ必要がある。しかし、このときの赤外線の波長は１０μｍ程度であり、遠赤外線に分類される。

　近赤外線を透過させる透明導電膜である電極１１２・１２２は、遠赤外線については反射するという特性を有する。このため、調光装置１００は、遠赤外光については常に反射する。すなわち、冬場に屋外からの近赤外線を取り込むように調光装置１００を制御しても、室内の熱は輻射熱としては逃げないため、理想的な状態を得ることができる。なお、夏場に屋内に近赤外線が入らないように調光装置１００を制御したときも、遠赤外線も同時に入らないため、理想的な状態を得ることができる。

　なお、上述した実施形態における光反射材１０は、近赤外光を反射するものであったが、近赤外光に限らず、特定の波長の光、例えば特定の色の可視光を反射するものであってよい。その場合、反射させる光の波長に応じて、光反射材１０に含まれる各部の材料を適宜変更すればよい。

　例えば、導電膜２の材料として、金を用いてもよい。金は、波長６００ｎｍ以上の光に対する反射率が、波長６００ｎｍ未満の光に対する反射率より大きいという特性を有する。したがって、導電膜２の材料が金である光反射材１０を用いた調光装置１００によれば、波長６００ｎｍ未満の可視光については透過させる一方で、波長６００ｎｍ以上の可視光について、透過状態と反射状態とを切り換えることができる。

　また、導電膜２ではなく、ベース１が特定の波長の光を反射、または吸収する材料で構成されていてもよい。すなわち、光反射材は、特定の波長の光を反射または吸収するベースと、ベースに積層された導電膜と、導電膜に積層された絶縁膜とを備えていてもよい。この場合、ベースの材料の例としては、Ａｇナノ粒子、ＩＴＯナノ粒子、または近赤外光を吸収する色素を含むガラス等が挙げられる。またこの場合、ベースは膜ではないため、特定の波長の光を反射する材料として、膜を形成することが難しい材料を用いることができる。

　また、ベース１は、フレーク状ではなく、針状結晶であってもよい。この場合、調光装置１００は、針状である光反射材１０を電圧によって回転させ、針状結晶がランダムな状態と電界に平行な状態とで外光の吸収を切り替える、ＳＰＤ（Suspended Particle Device：懸濁粒子装置）となる。

　（実験）
　本実施形態に係る調光装置１００と、第３の比較例の調光装置とを作製し、電圧印加を繰り返す実験を行った。ここで、「電圧印加を繰り返す」とは、電極１１２・１２２間の電圧について、近赤外光反射状態になる電圧と、近赤外光透過状態になる電圧との切り替えを繰り返すことを意味する。また、本実験において、「近赤外光反射状態になる電圧」は、２Ｖの直流電圧である。「近赤外光透過状態になる電圧」とは、振幅５Ｖ、周波数６０Ｈｚの交流電圧である。

　調光装置１００は、光反射材として、ベース１がガラス、導電膜２がＩＴＯ、絶縁膜３がＳｉＯ_２で構成された、径が５０～２００μｍの光反射材１０を備える。一方、第３の比較例の調光装置は、光反射材として、ベース１がガラス、導電膜２がＩＴＯで構成された、径が５０～１００μｍの光反射材８０を備える。その他の部分、例えば電極１１２、１２２等については、調光装置１００と第３の比較例の調光装置との間で差異はない。

　図７の（ａ）は、近赤外光反射状態である第３の比較例の調光装置を、光の入射側から見た場合の顕微鏡写真を示す図である。図７の（ｂ）は、第３の比較例の調光装置について、電圧印加を１０回繰り返した後の、近赤外光透過状態の顕微鏡写真を示す図である。図７の（ｃ）は、近赤外光反射状態である調光装置１００を、光の入射側から見た場合の顕微鏡写真を示す図である。図７の（ｄ）は、調光装置１００について、電圧印加を１０回繰り返した後の、近赤外光透過状態の顕微鏡写真を示す図である。

　図７の（ａ）に示す状態の、第３の比較例の調光装置について、電圧印加を１０回繰り返した。具体的には、（ｉ）交流電圧を１秒印加して光反射材１０を近赤外光反射状態から近赤外光透過状態へ切り換え、その後（ｉｉ）直流電圧を印加して光反射材１０を近赤外光透過状態から近赤外光反射状態へ切り換える、という手順を１０回繰り返した。これにより、光反射材１０には、交流電圧が延べ１０秒間印加された。

　このとき、図７の（ｂ）に示すように、光反射材８０の移動および凝集が生じた。その結果、光反射材８０の一部は、近赤外光透過状態においても基板１１０・１２０にほぼ平行な方向に配向している。また、光反射材８０の一部が移動したことで、図７の（ｂ）に示すように、光変調層１３０に、光反射材８０が存在しない領域が存在している。

　これに対し、図７の（ｃ）に示す状態の調光装置１００について、電圧印加を１０回繰り返した。このとき、図７の（ｄ）に示すように、光反射材１０の移動および凝集は生じなかった。

　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図８は、本実施形態に係る光反射材２０の製造方法を示す図である。光反射材２０は、図１の（ｂ）に示した光反射材１０と同様、ベース１と、導電膜２と、絶縁膜３とを備える。本実施形態においては、光反射材２０は、ベース１にＭｉｓｔ－ＣＶＤ法を用いてＩＴＯおよびＳｉＯ_２を連続的に成膜することにより製造される。

　図８に示すように、本実施形態において、光反射材２０の製造には、コンベア炉５００が用いられる。コンベア炉５００は、ベース投入部５１０と、ベルトコンベア５２０と、第１成膜部５３０と、第２成膜部５４０と、光反射材回収部５５０とを備える。

　ベース投入部５１０は、ベース１となるガラスフレークをベルトコンベア５２０上に投入する。ベルトコンベア５２０は、ベース投入部５１０から投入されたベース１を、光反射材回収部５５０まで移動させる。

　第１成膜部５３０は、ベース１の上に導電膜２を形成する。具体的には、第１成膜部５３０は、ＩＴＯ膜形成溶液（塩化第２スズを１２重量％含むインジウムアセチルアセトンを０．２ｍｏｌ／ｌ含むアセチルアセトン溶液）を超音波によって霧滴状にし、空気をキャリアガスとしてコンベア炉５００内に吹き込む。コンベア炉５００内に吹き込まれたＩＴＯ膜形成溶液が、ベルトコンベア５２０上のベース１に接触して熱分解されることで、ベース１の上に導電膜２が形成される。

　第２成膜部５４０は、導電膜２の上に絶縁膜３を形成する。具体的には、第２成膜部５４０は、ＩＴＯ膜形成溶液の代わりにＳｉＯ_２膜形成溶液（テトラエトキシシラン）を成膜に用いること以外、第１成膜部５３０と同様である。第２成膜部５４０は、第１成膜部５３０と比較して、ベース投入部５１０から離隔した位置に設けられている。

　光反射材回収部５５０は、ベルトコンベア５２０の、ベース投入部５１０から離隔している側の終端から落下する光反射材２０を受け止めて回収する。

　光反射材２０の製造方法は、以下の通りである。まず、コンベア炉５００が５００℃まで加熱される。次に、ベース１となるガラスフレークが、ベース投入部５１０からベルトコンベア５２０上に投入される。ベルトコンベア５２０上を移動するベース１の表面に、第１成膜部５３０および第２成膜部５４０によって、導電膜２および絶縁膜３が成膜されることで、光反射材２０が得られる。この時、ベース１はベルトコンベア５２０によって移動するため、導電膜２が成膜されてから絶縁膜３が成膜されるまでの間、それぞれのベース１が他のベース１、またはベース１が載置されているステージと接触している部分は変化しない。すなわち、導電膜２および絶縁膜３は、連続的に成膜されている。

　光反射材２０はその後、ベルトコンベア５２０の終端から落下し、光反射材回収部５５０に受け止められ、回収される。

　このようにして得られた光反射材２０についても、光反射材１０と同様、調光装置１００等の、光反射材を回転させることで近赤外光反射状態と近赤外光透過状態とを切り換える調光装置に適用することができる。

　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図９の（ａ）は、光反射材ウエハ３０Ａの構造を示す図である。図９の（ｂ）は、（ａ）に示した光反射材ウエハ３０Ａが粉砕された状態を示す図である。

　本実施形態に係る光反射材の製造方法を、以下に説明する。まず、図９の（ａ）に示すように、厚さ５０μｍのガラス板３１Ａの上に、導電膜３２Ａ、および絶縁膜３３Ａを、順に成膜することで、光反射材ウエハ３０Ａを得る。本実施形態では、導電膜３２Ａは、厚さ５００ｎｍのＧＺＯである。また、絶縁膜３３Ａは、厚さ５０ｎｍのＳｉＯ_２である。導電膜３２Ａ、および絶縁膜３３Ａの成膜方法については、例えばバーコーター、スピンコート、印刷、またはディップコート等、任意の公知の手法を用いることができる。

　次に、ボールミルを用いて、光反射材ウエハ３０Ａを粉砕することで、図９の（ｂ）に示すように、光反射材３０が得られる。本実施形態では、光反射材ウエハ３０Ａは、光反射材３０の径が１００μｍの薄片になるように粉砕される。

　実施形態１においては、光反射材１０の好ましいサイズについて、径が５０μｍ、厚さが２０μｍであると説明した。本実施形態の光反射材３０は、上記の好ましいサイズより大きいため、電圧を印加した時の動作は光反射材１０と比較して鈍くなる。ただし、厚さ５０μｍのガラス板であれば市販されているため、容易に製造することができるという長所がある。

　このようにして得られた光反射材３０についても、光反射材１０と同様、調光装置１００等の、光反射材を回転させることで近赤外光反射状態と近赤外光透過状態とを切り換える調光装置に適用することができる。

　〔実施形態４〕
　本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１０の（ａ）は、光反射フィルム４０Ａの構造を示す図である。図１０の（ｂ）は、（ａ）に示した光反射フィルム４０Ａが裁断された状態を示す図である。

　本実施形態に係る光反射材の製造方法を、以下に説明する。まず、図１０の（ａ）に示すように、厚さ４μｍのフィルム４１Ａに導電膜４２Ａおよび絶縁膜４３Ａを成膜することで、光反射フィルム４０Ａを得る。フィルム４１Ａの素材の例としては、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）またはポリイミドなどが挙げられる。特に、コストの面から、フィルム４１Ａの素材としてＰＥＴを用いることが好ましい。また、本実施形態では、導電膜４２Ａは、厚さ１０ｎｍの銀であり、蒸着により成膜されている。

　また、絶縁膜４３Ａは、厚さ５０ｎｍのＳｉＯ_２である。ただし、絶縁膜４３Ａの材料は、ＳｉＯ_２に限定されず、例えば樹脂であってもよい。絶縁膜４３Ａの成膜方法は、実施形態３における導電膜３２Ａおよび絶縁膜３３Ａと同様、例えばバーコーター、スピンコート、印刷、またはディップコート等、任意の公知の手法を用いることができる。

　次に、図１０の（ｂ）に示すように、光反射フィルム４０Ａを裁断することで、光反射材４０が得られる。本実施形態では、光反射フィルム４０Ａは、光反射材４０の径が１００μｍ以下になるように裁断される。

　このようにして得られた光反射材４０についても、光反射材１０と同様、調光装置１００等の、光反射材を回転させることで近赤外光反射状態と近赤外光透過状態とを切り換える調光装置に適用することができる。

　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る光反射材（１０）は、特定の波長の光を反射する光反射材であって、透光性を有するベース（１）と、上記ベースの表面に積層された、上記特定の波長の光を反射する導電膜（２）と、上記導電膜の表面に積層された絶縁膜（３）とを備え、上記導電膜の層において、上記導電膜が形成されていない第１領域（２ａ）が存在し、上記絶縁膜の層において、上記絶縁膜が形成されていない第２領域（３ａ）が存在し、上記第１領域と上記第２領域とは、少なくとも一部において重なっている。

　上記の構成によれば、光反射材は、ベースと、導電膜と、絶縁膜とを備える。導電膜および絶縁膜は、成膜時にベースが他の物体と接触していた部分には成膜されない。このため、導電膜の層において、導電膜が形成されていない第１領域が存在し、絶縁膜の層において、絶縁膜が形成されていない第２領域が存在する。第１領域の位置と、第２領域の位置とは、少なくとも一部において重なっているため、導電膜の露出部分の面積が小さい。このため、電圧を印加した場合に光反射材同士の間で働くクーロン力が小さくなり、光反射材の移動および凝集が抑制される。したがって、調光装置に用いた場合に光の透過および反射を安定して切り換え可能な光反射材を実現することができる。

　本発明の態様２に係る光反射材は、上記態様１において、近赤外光であることが好ましい。

　上記の構成によれば、光反射材を窓に設けられる調光装置に用いることで、室内へ入射する近赤外光を調整し、室内環境を快適にすることができる。

　本発明の態様３に係る光反射材は、上記態様２において、上記導電膜の材料は、酸化インジウムスズ、ガリウム添加酸化亜鉛、アルミニウム添加酸化亜鉛、ＩｎＧａＺｎＯ系酸化物半導体、またはこれらに不純物を添加したものであることが好ましい。

　上記の構成によれば、導電膜は、可視光を５０％以上透過させる。このため、光反射材を、窓に設けられる調光装置に好適に用いることができる。

　本発明の態様４に係る光反射材は、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記光反射材は、径が５０μｍ以下であり、かつ厚さが２０μｍ以下であることが好ましい。

　上記の構成によれば、光反射材の質量が小さいため、近赤外光反射状態と近赤外光透過状態とを切り換えるために必要なエネルギーが小さくなる。

　本発明の態様５に係る光反射材は、上記態様４において、上記ベースの材料は、ガラスであることが好ましい。

　上記の構成によれば、光反射材のサイズが上記態様４のサイズになるようにベースを形成することが容易になる。

　本発明の態様６に係る光反射材は、上記態様１から５のいずれかにおいて、上記ベースと上記導電膜との間に、上記導電膜の密着性を向上させるバッファ層（４）をさらに備えることが好ましい。

　上記の構成によれば、導電膜は、ベースに直接成膜された場合と比較して、密着性の高い、良質な膜となる。

　本発明の態様７に係る光反射材は、特定の波長の光を反射する光反射材であって、上記特定の波長の光を反射するベースと、上記ベースの表面に積層された導電膜と、上記導電膜の表面に積層された絶縁膜とを備え、上記導電膜の層において、上記導電膜が形成されていない第１領域が存在し、上記絶縁膜の層において、上記絶縁膜が形成されていない第２領域が存在し、上記第１領域と上記第２領域とは、少なくとも一部において重なっている。

　上記の構成によれば、上述した態様１と同様の効果を奏する。

　本発明の態様８に係る調光装置（１００）は、上記態様１から７のいずれかの光反射材を備えることが好ましい。

　上述の構成によれば、調光装置は、光反射状態と光透過状態とを安定して切り換えることができる。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

　（関連出願の相互参照）
　本出願は、2015年12月22日に出願された日本国特許出願：特願2015-250545に対して優先権の利益を主張するものであり、当該出願を参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。

　１　ベース
　２、３２Ａ、４２Ａ　導電膜
　３、３３Ａ、４３Ａ　絶縁膜
　２ａ　第１領域
　３ａ　第２領域
　４　バッファ層
　１０、１０Ａ、２０、３０、４０　光反射材
　１００　調光装置

Claims (8)

1. 　特定の波長の光を反射する光反射材であって、
   　透光性を有するベースと、
   　上記ベースの表面に積層された、上記特定の波長の光を反射する導電膜と、
   　上記導電膜の表面に積層された絶縁膜とを備え、
   　上記導電膜の層において、上記導電膜が形成されていない第１領域が存在し、
   　上記絶縁膜の層において、上記絶縁膜が形成されていない第２領域が存在し、
   　上記第１領域と上記第２領域とは、少なくとも一部において重なっていることを特徴とする光反射材。
2. 　上記特定の波長の光は、近赤外光であることを特徴とする請求項１に記載の光反射材。
3. 　上記導電膜の材料は、酸化インジウムスズ、ガリウム添加酸化亜鉛、アルミニウム添加酸化亜鉛、ＩｎＧａＺｎＯ系酸化物半導体、またはこれらに不純物を添加したものであることを特徴とする請求項２に記載の光反射材。
4. 　上記光反射材は、径が５０μｍ以下であり、かつ厚さが２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光反射材。
5. 　上記ベースの材料は、ガラスであることを特徴とする請求項４に記載の光反射材。
6. 　上記ベースと上記導電膜との間に、上記導電膜の密着性を向上させるバッファ層をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光反射材。
7. 　特定の波長の光を反射する光反射材であって、
   　上記特定の波長の光を反射するベースと、
   　上記ベースの表面に積層された導電膜と、
   　上記導電膜の表面に積層された絶縁膜とを備え、
   　上記導電膜の層において、上記導電膜が形成されていない第１領域が存在し、
   　上記絶縁膜の層において、上記絶縁膜が形成されていない第２領域が存在し、
   　上記第１領域と上記第２領域とは、少なくとも一部において重なっていることを特徴とする光反射材。
8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載の光反射材を備えることを特徴とする調光装置。

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