JP2014026262A

JP2014026262A - 反射型調光素子。

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Publication number: JP2014026262A
Application number: JP2013089550A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Yamada; 保誠山田; Kazunori Yoshimura; 吉村　　和記; Kazuki Tajima; 一樹田嶌
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: US9383624B2; ES2578027T3; JP6057255B2; EP2866085B1; WO2013191085A1; CN104412154B; KR101636956B1; US20150168801A1; KR20150013849A; EP2866085A4; EP2866085A1; CN104412154A

Abstract

【課題】本発明は、透明状態と反射状態間のスイッチングの繰り返し耐久性を高め、かつ、透過率の低下を抑制した反射型調光素子を提供することを目的とする。
【解決手段】水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化する調光層と、前記調光層における水素化、脱水素化を促進する触媒層と、前記調光層と前記触媒層との間に配置され、前記触媒層を透過する酸素による前記調光層の酸化を抑制する酸化抑制部と、を備えることを特徴とする反射型調光素子を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型調光素子に関する。

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流入する割合は７１％程度にも達する。従って、窓における光・熱を適切に制御することにより、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・流出を制御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り、例えば以下のような材料が挙げられる。
１）電流・電圧の印加により可逆的に光透過率の変化するエレクトロクロミック材料
２）温度により光透過率が変化するサーモクロミック材料
３）雰囲気ガスの制御により光透過率が変化するガスクロミック材料
この中でも、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。

しかしながら、この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は、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。従って、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問題があった。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。つまり、透明状態と反射状態との間で状態が可逆的に変化するような特性を有する材料（反射型調光素子）が望まれていた。

このような特性を有する材料として、近年、イットリウムやランタンなどの希土類金属の水素化及び脱水素化により透明状態と反射状態との間で状態が可逆的に変化することが発見、報告されている（例えば、特許文献１参照）。

これ以外にも、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、ガドリニウム等の希土類金属とマグネシウムの合金（例えば、特許文献２参照）、マグネシウムと遷移金属の合金（例えば、特許文献３参照）、及びカルシウム等のアルカリ土類金属とマグネシウムの合金（例えば、特許文献４参照）が知られている。

米国特許第５６３５７２９号明細書米国特許第５９０５５９０号明細書米国特許第６６４７１６６号明細書特開２０１０−０６６７４７号公報特許第４７３６０９０号公報特願２０１２−０５５１５５号

しかしながら、上記反射型調光素子では、透明状態と反射状態間のスイッチングを繰り返えすとほとんどスイッチングしなくなる劣化という問題点があった。これは、スイッチングの繰り返しに伴い、調光層であるマグネシウム合金層中のマグネシウムが触媒層であるパラジウム層をつきぬけて表面に析出し、その析出したマグネシウムが酸化して酸化マグネシウムとなり、水素を通さなくなってしまうことが、大きな原因であることがわかった。

このため、このマグネシウムの表面への析出を防止するために、調光層と触媒層の間にチタン、ニオブ、又はバナジウムの金属薄膜をバッファー層として挿入した反射型調光素子を開発した（例えば、特許文献５参照）。

しかしながら、バッファー層を設けても５００回程度のスイッチングで劣化し、それを超えるとほとんどスイッチングしなくなった。さらにバッファー層挿入により透明時の可視光透過率が減少するという問題があった（例えば、特許文献５参照）。

調光層にＭｇ_{１−ｘ−ｙ}Ｙ_ｘＳｃ_ｙを用いることで１００００回以上のスイッチングを繰り返しても劣化しない素子の作製に成功したが（例えば、特許文献６参照）、耐久性の高い調光素子には調光層への酸素の透過を抑制するため、高価なパラジウムの触媒層の膜厚が厚くなっていた。さらに、前記触媒層の膜厚が厚くなると透明状態における透過率が低くなるという問題もあった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、透明状態と反射状態間のスイッチングの繰り返し耐久性を高め、かつ、透過率の低下を抑制した反射型調光素子を提供することを目的とする。

本発明は、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化する調光層と、前記調光層における水素化、脱水素化を促進する触媒層と、前記調光層と前記触媒層との間に配置され、前記触媒層を透過する酸素による前記調光層の酸化を抑制する酸化抑制部と、を備えることを特徴とする反射型調光素子を提供する。

本発明によれば、触媒層と調光層との間に酸化抑制部を挿入することにより、透明状態と反射状態間のスイッチングによる反射型調光素子の劣化を抑制し、繰り返し耐久性が高い反射型調光素子を提供することができる。さらに、触媒層の膜厚を薄くすることができるため、水素化により透明状態にした場合に無色に近い状態、すなわち、光の透過率が高い反射型調光素子を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る反射型調光素子の断面図本発明の第２の実施形態に係る反射型調光素子の断面図本発明の第３の実施形態に係る反射型調光素子の断面図本発明の第４の実施形態に係る反射型調光部材の断面図本発明の第５の実施形態に係る複層ガラスの断面図本発明の実施例１におけるレーザ光透過率の測定装置の構成を示す断面図本発明の実施例１についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例１についての繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況比較例１についての試料作製直後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況比較例１についての試料作製直後のＳＴＥＭによる反射型調光部材の断面図比較例２についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図比較例２についての試料作製直後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況比較例２についての試料作製直後のＳＴＥＭによる反射型調光部材の断面図比較例２についての繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況比較例３についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数と発光ダイオード光透過率との関係を示す図比較例３についての透明状態おける透過率のスペクトル比較例３についての試料作製直後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況比較例３についての試料作製直後のＳＴＥＭによる反射型調光部材の断面図本発明の実施例２についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例２についての試料作製直後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況本発明の実施例２についての試料作製直後のＳＴＥＭによる反射型調光部材の断面図本発明の実施例２についての繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況本発明の実施例３についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例３についての繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況ＳｃにＰｄを堆積した２層膜についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例４についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例５についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例６についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数と発光ダイオード光透過率との関係を示す図比較例３についての透明状態おける透過率のスペクトル本発明の実施例７についての反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数とレーザ光透過率との関係を示す図本発明の実施例８についての反射防止層の屈折率及び膜厚を変化させた際の透明状態における可視光透過率のシミュレーションによる等高線図本発明の実施例９についての調光層と反射防止層の膜厚を変化させた際の透明状態における可視光透過率のシミュレーションによる等高線図本発明の実施例１０についての透明状態おける透過率のスペクトル本発明の実施例１１についての繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況本発明の実施例１１についての透明状態おける透過率のスペクトル本発明の実施例１１についての繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の膜厚方向の各元素の分布状況

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
［第１の実施形態］
本実施形態では、本発明の反射型調光素子について説明する。

本発明の反射型調光素子は水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化する調光層と、前記調光層における水素化、脱水素化を促進する触媒層と、前記調光層と前記触媒層との間に配置され、前記触媒層を透過する酸素による前記調光層の酸化を抑制する酸化抑制部と、を備えることを特徴とするものである。

図１に、本発明の反射型調光素子の構成例を示す。図に示すように、本実施形態の反射型調光素子は、調光層１０、触媒層２０、及び、酸化抑制部３０を備える。

触媒層２０は、調光層１０の酸化を抑制する機能も有しているが、透明時の可視光透過率を高くするためには触媒層２０をできるだけ薄くすることが好ましい。この場合、触媒層２０だけでは調光層１０の酸化抑制機能が十分ではない場合があるため、上記酸化抑制部３０を形成することによって、調光層１０の酸化を抑制する機能を高めることが可能になる。

酸化抑制部３０は触媒層２０と調光層１０の間に配置されている。酸化抑制部３０の構成については特に限定されるものではなく、触媒層２０を透過する酸素による調光層１０の酸化を抑制できるものであればよい。

特に酸化抑制部３０は、以下に示す３種類の酸化抑制層のうち少なくとも１種の酸化抑制層を備えていることが好ましい。

水素透過性を有し、酸素の透過を抑制することで前記調光層の酸化を抑制する酸素低透過性酸化抑制層。

水素透過性を有し、酸素と反応することで前記調光層の酸化を抑制し、さらに水素化により透過率が変化する透過率可変酸化抑制層。

水素透過性を有し、酸素の透過を抑制することで前記調光層の酸化を抑制する部分、及び、酸素と反応することにより前記調光層の酸化を抑制し、さらに水素化により透過率が変化する部分を有する混合型酸化抑制層。

これは、酸化抑制部が上記３種類の酸化抑制層のうち少なくとも１種の層を備えることにより、触媒層２０と協働して、酸素による調光層１０の酸化をより抑制する機能を有することが可能になり好ましいためである。

上述した３種類の酸化抑制層について以下に説明する。

まず、酸素低透過性酸化抑制層について説明する。

酸素低透過性酸化抑制層の材料としては、上記の様に水素透過性と、酸素の透過を抑制する特性（または酸素不透過性）を併せて有するものであればその材料は限定されるものではないが、例えば、金属薄膜や金属多層膜を好適に用いることができる。

また、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態間のスイッチングを繰り返すことにより上記酸素低透過性酸化抑制層はわずかに酸化する場合がある。そのため、当該酸素低透過性酸化抑制層を構成する物質の酸化物、例えば酸素低透過性酸化抑制層が金属薄膜の場合はその金属の酸化物、についても水素透過性、酸素不透過性を有することが好ましい。

さらに、触媒層２０は、スイッチングを繰り返すことにより調光層１０側に拡散する場合がある。触媒層２０より重量密度の大きい金属を酸素低透過性酸化抑制層に用いた場合、このような拡散を抑制することが可能になるため、酸素低透過性酸化抑制層は触媒層２０（の材料）より重量密度の大きい金属により構成されていることが好ましい。

酸素低透過性酸化抑制層を構成する金属として、例えば、タングステン、タンタル、ハフニウム、又は、前記金属の合金が挙げられる。なお、これらに限定されるものではなく、上記した要件を満たすものであれば良く、例えば上記した金属（またはその合金）と同様の機能を有する材料についても好ましく使用することができる。

以上の様に酸素低透過性酸化抑制層の構成は限定されるものではないが、酸素低透過性酸化抑制層としては例えば、タングステン、タンタル、ハフニウムから選択される少なくとも１種の金属もしくは（タングステン、タンタル、ハフニウムから選択される少なくとも１種の）前記金属を含む合金、および／または、（タングステン、タンタル、ハフニウムから選択される少なくとも１種の）前記金属もしくは前記合金の酸化物、を含む薄膜であることが好ましい。

次に透過率可変酸化抑制層について説明する。

透過率可変酸化抑制層は、上記の様に水素透過性を有し、酸素と反応することで前記調光層の酸化を抑制し、さらに水素化により透過率が変化する層である。該透過率可変酸化抑制層は、触媒層２０を透過する酸素と反応する犠牲層として機能し、調光層の酸化を抑制するため、酸素低透過性酸化抑制層の場合より厚い膜厚を有することが好ましい。

そのため、透過率可変酸化抑制層の膜厚が厚くなっても透明状態における透過率が減少しないように、調光層１０を透明状態にするとき、透過率可変酸化抑制層も同時に透明状態に変化する特性を有するものを、透過率可変酸化抑制層を構成する材料として用いることが好ましい。

透過率可変酸化抑制層の材料としては、水素透過性、酸素と反応することにより調光層の酸化を抑制し、水素化によって透過率が変化する特性を併せて有するものであればその材料は特に限定されることなく用いることができる。

特に、透過率可変酸化抑制層としては例えば、調光ミラーの調光層として用いられてきた金属材料を好適に用いることができる。具体的には、例えば透過率可変酸化抑制層は、スカンジウムもしくはマグネシウム・スカンジウム合金、および／または、スカンジウムもしくはマグネシウム・スカンジウム合金の水素化物、を含む薄膜であることが好ましい。

特にスカンジウムもしくはマグネシウム・スカンジウム合金薄膜を好適に用いることができる。マグネシウム・スカンジウム合金としてはその組成は特に限定されるものではないが、例えば、マグネシウム・スカンジウム合金薄膜の組成がＭｇ_１−ｘＳｃ_ｘ（０．４≦ｘ＜１）であることが好ましく、Ｓｃの比率を示すｘの値は０．５≦ｘ＜１の関係を満たすことがより好ましい。

次に、混合型酸化抑制層について説明する。

混合型酸化抑制層は、上記の様に水素透過性を有し、酸素の透過を抑制することで前記調光層の酸化を抑制する部分、及び、酸素と反応することにより前記調光層の酸化を抑制し、さらに水素化により透過率が変化する部分とを有する。

すなわち、１つの層内に上記の酸素低透過性酸化抑制層の材料と、透過率可変酸化抑制層の材料とを含んでいるものである。

混合型酸化抑制層中の、酸素低透過性酸化抑制層の材料および透過率可変酸化抑制層の材料の分布や比率については特に限定されるものではなく、例えば酸素低透過性酸化抑制層の材料中に、不規則または規則的に透過率可変酸化抑制層の材料を分布させても良い。もしくは、透過率可変酸化抑制層の材料中に、酸素低透過性酸化抑制層の材料を分布させるように構成しても良い。

また、混合型酸化抑制層を複数の領域に分け、領域毎に酸素低透過性酸化抑制層の材料、および、透過率可変酸化抑制層の材料をそれぞれ配置してもよい。

混合型酸化抑制層は、領域を分けることなく酸素低透過性酸化抑制層の材料、透過率可変酸化抑制層の材料の両材料を混合した構成であってもよい。

なお、酸化抑制部３０は、酸素低透過性酸化抑制層、透過率可変酸化抑制層、混合型酸化抑制層をいずれか１種備えていることが好ましく、上記３種から選択される２種を備えることもでき、３種全て含むこともできる。また、いずれの層を備える場合でも１層に限定されるものではなく、必要に応じて多層化することも可能である。すなわち、例えば酸素低透過性酸化抑制層（または、透過率可変酸化抑制層か、混合型酸化抑制層）を２層以上の複数層含んでいる形態であってもよい。

さらに、反射型調光素子の酸化抑制部には、上記３種の酸化抑制層以外の層が形成されていてもよい。

上記酸化抑制部が備える酸化抑制層の各層の厚さは特に限定されるものではなく、構成する材料の種類や、用いる用途、要求される耐久性等に応じて選択することができる。ただし、過度に層の厚さが厚くなる場合、光透過率に影響を及ぼす恐れがあることから、例えば、酸化抑制部が備える酸化抑制層は、１層あたりの厚さ（各層の層の厚さ（膜厚））が１０ｎｍ以下であることが好ましい。下限値については特に限定されるものではなく、要求される性能等に応じて選択することができる。特に、１層あたりの厚さとしては、調光層の酸化を抑制しつつも、光の透過率の低下を抑制するため、より薄いことが好ましいため、５ｎｍ以下であることがより好ましく、４ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

なお、ここでいう１層あたりの厚さとは、前述のように酸化抑制部が複数の層（複数種類の層および／または同一種類の複数の層）から構成されている場合には、構成する個々の層の厚さを意味しており、１層のみから構成されている場合には、該１層の厚さを意味している。

上記酸化抑制層は、その種類によらず、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。

調光層１０は、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態（金属状態）との間で状態が可逆的に変化するクロミック特性を有する。即ち、調光層１０は、光透過率を調節する機能を有する。

調光層１０は、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態（金属状態）との間で状態が可逆的に変化するクロミック特性を有する材料を有するものであればよく、その具体的な材料については限定されるものではない。

ただし、その構成として、Ｙ−Ｍｇ、Ｌａ−Ｍｇ、Ｇｄ−Ｍｇ、もしくはＳｍ−Ｍｇの希土類・マグネシウム合金、又は、Ｍｇ−Ｎｉ、Ｍｇ−Ｍｎ、Ｍｇ−Ｃｏ、もしくはＭｇ−Ｆｅのマグネシウム・遷移金属合金、又は、第２族元素から選択される少なくとも１種の元素と、第３族元素及び希土類元素から選択される２種以上の元素とを含む合金、および／または、上記した合金の水素化物を有することが好ましい。

係る合金は、水素を吸蔵することにより無色の透明状態になり、水素を放出することにより銀色の反射状態になる。なお、調光層１０は、上記合金以外の元素を微量成分（不可避成分）として含んでいてもよい。

調光層１０の水素化、脱水素化を行う方法は特に限定されるものではない。水素化、脱水素化の方法として例えば以下に説明する第１〜第３の方法の３種類が知られているが、いずれの方法により水素化、脱水素化を行うものであってもよい。

第１の方法は、一般にガスクロミック方式と呼ばれ、水素を含むガスに調光層１０をさらして水素化を行い、酸素を含むガス（空気）に調光層１０をさらして脱水素化を行う方法である。

第２の方法は、一般にエレクトロクロミック方式と呼ばれ、液体の電解質（電解液）を用いて調光層１０の水素化、脱水素化を行う方法である。

第３の方法も、一般にエレクトロクロミック方式と呼ばれるものであるが、固体の電解質を用いて調光層１０の水素化、脱水素化を行う方法である。

調光層１０の層の厚さ（膜厚）は、光透過率や耐久性等を考慮して選択されるものであり、特に限定されるものではないが、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。これは、１０ｎｍ未満であると、反射状態における光反射率が十分ではない場合があり、一方、２００ｎｍ超であると、透明状態における光透過率が十分ではない場合があるためである。

調光層１０の形成方法は特に限定されるものではなく、一般的な成膜方法を用いることができる。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）、めっき法を用いることができる。

触媒層２０は、図１に示すように酸化抑制部３０上に形成され、調光層１０における水素化、脱水素化を促進する機能を有する。触媒層２０によって、透明状態から反射状態への十分なスイッチング速度、及び反射状態から透明状態への十分なスイッチング速度が確保される。

触媒層２０は、調光層１０の水素化、脱水素化を促進する機能を有するものであれば足り、特に限定されるものではないが、例えば、パラジウム、白金、パラジウム合金、又は白金合金の中から選択された少なくとも１種の金属を有することが好ましい。特に、水素透過性の高いパラジウムが好適に用いられる。

触媒層２０の膜厚は、調光層１０の反応性、触媒層２０の触媒能力等により適宜選択されるものであり、限定されるものではないが、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍ未満であると、触媒としての機能が十分に発現されない場合があり、一方、２０ｎｍ超であると、触媒としての機能の向上に変化がないにもかかわらず、光透過率が十分ではない場合があるからである。

特に本発明においては、酸化抑制部３０を有しており、触媒層２０の厚さを薄くしても調光層１０の酸化を抑制することができる。このため、触媒層２０の厚さとしては、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１ｎｍ以上４ｎｍ以下であることが特に好ましい。

触媒層２０の形成方法は特に限定されるものではなく、一般的な成膜方法を適用できる。具体的には例えば、触媒層２０の形成方法には、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）、めっき法等を用いることができる。

以上に説明してきたように、酸化抑制部３０を備えた本発明の反射型調光素子は、該酸化抑制部３０を含まない反射型調光素子と比べて、スイッチングの繰り返し耐久性が高く、透明状態における透過率が高く、調光特性に優れた反射型調光素子とすることができる。
［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態で説明した反射型調光素子において、酸化抑制部３０として、酸素低透過性酸化抑制層及び透過率可変酸化抑制層の２種類の酸化抑制層を設けた反射型調光素子について説明する。

本実施形態の反射型調光素子の構成例を図２に示す。

図２に示すように、第１の実施形態で説明した反射型調光素子において、酸化抑制部３０は、酸素低透過性酸化抑制層３２と、透過率可変酸化抑制層３４と、を備えている。そして、前記酸化抑制部３０において、前記酸素低透過性酸化抑制層３２よりも前記調光層１０側に前記透過率可変酸化抑制層３４を備えることを特徴とするものである。

本実施形態の反射型調光素子は、酸化抑制部に酸素低透過性酸化抑制層３２及び透過率可変酸化抑制層３４の２種類の酸化抑制層を設けたものであり、酸素低透過性酸化抑制層３２及び透過率可変酸化抑制層３４以外の構成は第１の実施形態で説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。

２種類の前記酸化抑制層は調光層１０と触媒層２０の間に配置（挿入）されている。そして、酸素低透過性酸化抑制層３２は透過率可変酸化抑制層３４を基準として触媒層２０側に、透過率可変酸化抑制層３４は酸素低透過性酸化抑制層を基準として調光層１０側に形成され、触媒層２０と協働して、酸素による調光層１０の酸化を抑制する機能を有する。

触媒層２０及び酸素低透過性酸化抑制層３２は、調光層１０の酸化を抑制する機能も有しているが、触媒層２０及び酸素低透過性酸化抑制層３２だけでは、酸素の透過の抑制機能が十分ではない場合があるため、犠牲層である透過率可変酸化抑制層３４を形成することによって、調光層１０の酸化を抑制する機能をより高めることが可能になる。

当該反射型調光素子は、調光層１０の上に透過率可変酸化抑制層３４、その上に酸素低透過性酸化抑制層３２、そして触媒層２０の順に積層される。透過率可変酸化抑制層３４と酸素低透過性酸化抑制層３２の順序（配置）を逆にすることもできるが、この場合、２種類の酸化抑制層の酸化抑制協働効果は低くなる場合があるため、上記順に配置することが好ましい。

このように、酸素低透過性酸化抑制層３２及び透過率可変酸化抑制層３４の２種類の酸化抑制層を設けることによって、触媒層２０の膜厚を薄くしても、酸素の透過による調光層１０の酸化を抑制することができる。このため、調光層１０の劣化を防止し、耐久性を高め、さらに透明状態における透過率を高めることが可能になる。
［第３の実施形態］
本実施の形態では、第１の実施形態、第２の実施形態で説明した反射型調光素子に反射防止層を備えた反射型調光素子について説明する。

本実施形態の反射型調光素子の構成例を図３に示す。

本実施形態の反射型調光素子は第１の実施形態で説明した反射型調光素子に、触媒層２０を基準として酸化抑制部３０とは反対側に反射防止層４５を備えたものである。例えば図３に示したように、触媒層２０の酸化抑制部３０と接する面とは反対側の面に反射防止層４５を設けることができる。

反射防止層４５は、透明状態における反射型調光素子の表面における反射を低減し、透過率を増加させる機能を有する。また、反射防止層４５は、水素透過性を有していることが好ましい。さらに、水や酸素による調光層１０の酸化を防止する機能を有することが好ましい。水や酸素による調光層１０の酸化を防止するため、特に撥水性を備えていることが好ましい。

反射防止層４５の材料は特に限定されるものではなく、可視光及び水素を透過し、透明状態における反射型調光素子の可視光域での透過率を増加させる機能を有するものを好ましく用いることができる。

ただし、その構成として、透明状態における調光層１０、酸化抑制部、触媒層の屈折率および膜厚を考慮すると、コンピュータによるシミュレーション結果より３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光域における反射防止層の屈折率が１．３以上３．４以下であることがより好ましく、１．５以上３．１以下であることがさらに好ましく、１．６以上２．７以下であることが特に好ましい。

上記のように反射防止層の材料は特に限定されるものではない。ただし、屈折率を上述の範囲とするため、例えば、金属酸化物および／またはポリマーを含むことが好ましい。特に金属酸化物および／またはポリマーから構成されることが好ましい。

上記金属酸化物は、例えば酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、二酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムから選択された少なくとも１種であることが好ましい。

また、上記ポリマーとしては、例えばフッ素樹脂であることが好ましい。これは、フッ素樹脂は反射防止層として機能するだけではなく、撥水性も有しており、外部から調光層１０へ水が透過することを抑制することができるためである。このため、反射防止層がフッ素樹脂を含むことにより調光層１０の劣化をさらに抑制し、耐久性を高めることができる。

反射防止層は一層から構成することもでき、複数の層から構成することもできる。複数の層により反射防止層を構成する場合、異なる材料により各層を形成することができる。また、１つの層内に異なる複数の材料が含まれていてもよい。

反射防止層４５の膜厚は、透明状態における調光層１０、酸化抑制部３０、触媒層２０の屈折率および膜厚等により適宜選択されるものであり、限定されるものではない。ただし、可視光透過率をより高めるために、反射防止層４５の膜厚は２５ｎｍ以上１２５ｎｍ以下であることが好ましく、３５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下であることがより好ましく、４５ｎｍ以上８５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

反射防止層４５の形成方法は特に限定されるものではなく、一般的な成膜方法を用いることができる。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、スピンコート、ディップコートを用いることができる。

なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した反射型調光素子に反射防止層４５を備えた反射型調光素子について説明したが、第２の実施形態で説明した反射型調光素子に反射防止層を備えた反射型調光素子とすることもできる。すなわち、図３の構成において、酸化抑制部３０として酸素低透過性酸化抑制層３２及び透過率可変酸化抑制層３４の２種類の酸化抑制層を備えた構成としたものとすることができる。この場合、第２の実施形態で説明したように調光層１０の酸化をより抑制し、耐久性を高めることが可能になるため好ましい。

第１、第２の実施形態で説明した反射型調光素子に反射防止層を設けることにより、触媒層２０の膜厚を薄くすることによって高めることができた透明状態における透過率をさらに高めることが可能になる。さらに、透明状態における色目の向上も可能となる。
［第４の実施形態］
本実施の形態では、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態で説明した反射型調光素子に透明部材を備えた反射型調光部材について説明する。

本実施形態の反射型調光部材の構成例を図４に示す。

本実施形態の反射型調光部材は第１の実施形態で説明した反射型調光素子に、調光層１０を基準として酸化抑制部３０とは反対側に透明部材（透明基板）４０を備えたものである。

透明部材４０は、反射型調光素子の土台としての機能を有する。また、透明部材４０は、水や酸素による調光層１０の酸化を防止する機能を有することが好ましい。透明部材４０は、シートやフィルムの形態であってよく、その形状については限定されるものではない。また、例えばフレキシブル性を有していてもよい。

透明部材４０としては、可視光を透過するものであれば足り、材料は限定されるものではないが、ガラス、又はプラスチックを用いることが好ましい。

ここでプラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、アクリルが好適に用いられる。

調光層１０の表面に透明部材４０を設けることにより、調光機能を有する反射型調光部材が得られる。この反射型調光部材は、建物や乗り物の窓ガラスだけでなく、様々な種類の物品に広く適用することができる。例えば、プライバシー保護を目的とした遮蔽物、反射状態と透明状態とのスイッチングを利用した装飾物、及び玩具等に反射型調光機能を付加することができる。

なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した反射型調光素子に透明部材を備えた反射型調光部材について説明したが、第２の実施形態で説明した反射型調光素子に透明部材を備えた反射型調光部材とすることもできる。すなわち、図４の構成において、酸化抑制部３０として酸素低透過性酸化抑制層３２及び透過率可変酸化抑制層３４の２種類の酸化抑制層を備えた構成としたものとすることができる。この場合、第２の実施形態で説明したように調光層１０の酸化をより抑制し、耐久性を高めることが可能になるため好ましい。さらに、第３の実施形態で説明した反射型調光素子に透明部材を備えた反射型調光部材とすることもできる。すなわち、図４の構成において、触媒層２０を基準として酸化抑制部３０とは反対側に反射防止層４５を備えた構成としたものとすることができる。この場合、第３の実施形態で説明したように透明状態におけるさらなる透過率の増加と色目の向上が可能になるため好ましい。
［第５の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態で説明した反射型調光素子を備える複層ガラスについて説明する。

具体的には、本発明の複層ガラスは、２枚以上のガラス板を備える複層ガラスにおいて、少なくとも一方のガラス板の、他方のガラス板と対向する面に第１の実施形態又は第２の実施形態又は第３の実施形態で説明した反射型調光素子を備えるものである。

そして、反射型調光素子を備えたガラス板と、前記他方のガラス板とで形成する間隙に水素、及び酸素もしくは空気を給排気する雰囲気制御機を備えていることが好ましい。

図５に本発明の複層ガラスの構成例を示す。

図５は、本実施形態の複層ガラスの断面図を示している。その構成を説明すると、複層ガラスは、２枚のガラス板５０、５１を備え、一方のガラス板５０は、内側面、すなわちガラス板同士が対向している側の面に、図１に示す反射型調光素子を備える。

つまり、一方のガラス板５０の内側面には、順次、調光層１０、酸化抑制部３０、触媒層２０が形成されている。そして、第２の実施形態で説明した様に、酸化抑制部３０の構成として、調光層１０側から順に透過率可変酸化抑制層３４、酸素低透過性酸化抑制層３２が形成（積層）された構成とすることもできる。さらに、第３の実施形態で説明した様に、触媒層２０を基準として酸化抑制部３０とは反対側に反射防止層４５を備えた構成とすることもできる。また、一方のガラス板だけではなく、双方のガラス板５０、５１のそれぞれの内側面に、順次、調光層１０、酸化抑制部３０、触媒層２０、もしくは、調光層１０、透過率可変酸化抑制層３４、酸素低透過性酸化抑制層３２、触媒層２０、もしくは調光層１０、酸化抑制部３０、触媒層２０、反射防止層４５が形成されていてもよい。

複層ガラスは、図５に示すように、２枚のガラス板５０、５１の間隙に、ガス充填室Ｓを備え、開口部がシール部材５２により封止されている。ガス充填室Ｓには、例えば予めアルゴンガスが封入されている。雰囲気制御器５３は、ガス充填室Ｓに、水素、及び、酸素若しくは空気を給排気するものである。例えば、雰囲気制御器５３は、水を電気分解して水素や酸素を給気し、真空ポンプを用いてガス充填室Ｓ内のガスを外部に排気する構成とすることができる。

水素がガス充填室Ｓに供給されると、調光層１０が触媒層２０、酸化抑制部３０を介して水素化されて透明状態になる。また、酸素若しくは空気がガス充填室Ｓに供給されると、調光層１０が触媒層２０、酸化抑制部３０を介して脱水素化されて反射状態になる。従って、ガス充填室Ｓの雰囲気を雰囲気制御器５３により制御することにより、透明状態と反射状態との間で状態を可逆的に制御することができる。また、給排気を中断すると、そのままの状態を保つことができる。これにより、ガスクロミック方式で調光を行う複層ガラスが得られる。

現在、住宅における複層ガラスの普及が進んできており、新築の家では複層ガラスを使うことが主流になりつつある。このような複層ガラスの内側に反射型調光素子を備えることで、内部の空間をスイッチング用のガス充填室Ｓとして利用することができる。

なお、本実施の形態では２枚のガラス板を備えた複層ガラスを例に説明したが、ガラス板の枚数は２枚に限定されるものではなく、さらに多くのガラス板を含むものであっても良い。

そして、これまで説明してきたように、所定の材料からなる調光層１０、酸化抑制部３０（酸素低透過性酸化抑制層３２及び透過率可変酸化抑制層３４）、触媒層２０、場合によってはさらに反射防止層４５を備えた反射型調光素子を用いているため、水素化により無色に近い透明状態とすることができ、スイッチングの繰り返し耐久性が高い複層ガラスとすることができる。

以下、実施例、比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
本実施例では、酸化抑制部としてタングステン薄膜の酸素低透過性酸化抑制層を有する反射型調光部材について検討を行った。

具体的には、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と、タングステン薄膜を用いた酸素低透過性酸化抑制層（酸化抑制部）と触媒層とを順次積層した反射型調光部材を作製した。

まず、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ０．８ｎｍのタングステン薄膜（酸素低透過性酸化抑制層）、厚さ３．８ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を成膜した。

調光層、酸素低透過性酸化抑制層、触媒層の具体的な成膜条件について説明する。

調光層のマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、酸素低透過性酸化抑制層のタングステン薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

４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、金属イットリウム、金属タングステン、それに金属パラジウムをセットした。

最初に、ガラス基板を洗浄後、真空装置の中にセットしてチャンバー内の真空排気を行った。

次いで、金属マグネシウムと、金属イットリウムのターゲットに同時に電圧を印加してマグネシウム・イットリウム合金薄膜を作製した。

スパッタ中の真空条件としては、チャンバー内のアルゴンガス圧が０．３Ｐａになるようにし、直流スパッタ法により金属マグネシウムと、金属イットリウムのターゲットにそれぞれ１０Ｗと４０Ｗのパワー（電力）を加えてスパッタを行った。なお、この際それぞれのターゲットに印加するパワーによって、得られる膜（調光層）の組成を選択、制御することができる。

各ターゲットに印加するパワーの比から、得られる組成のキャリブレーションカーブを膜厚と金属の密度を用いて見積もり、このカーブから作製した試料の組成を見積もったところ、当該合金の組成はＭｇ_０．３６Ｙ_０．６４であった。

その後、同じ真空条件で、金属タングステンのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてタングステン薄膜の蒸着を行った。

最後に、同じ真空条件で、金属パラジウムのターゲットに３０Ｗのパワーを加えてパラジウム薄膜の蒸着を行った。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面をアルゴンで４体積％に希釈した１気圧の水素ガス（以下、「水素含有ガス」という）にさらすと、当該試料は、マグネシウム・イットリウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。この状態で、パラジウム薄膜（触媒層）の表面を大気にさらすと、マグネシウム・イットリウム合金薄膜の脱水素化により、反射状態に戻った。

このように、作製した反射型調光部材は、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化することが確認できた。

次いで、得られた反射型調光部材の評価を行うため、レーザ光透過率を測定した。レーザ光透過率の測定には、図６に示す装置により行った。

まず、上述の様に、ガラス基板６０上にマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、タングステン薄膜、パラジウム薄膜を形成した試料である反射型調光部材６０１のパラジウム薄膜上に、スペーサ６１を介して、もう１枚のガラス板（厚さ１ｍｍ）６２を貼り合わせた。

そして、２枚のガラス板６０、６２の間隙にマスフローコントローラー６３により所定量の水素含有ガスを３５秒間流し、次いで水素含有ガスのフローを５分間停止した。水素含有ガスのフローを停止すると、空気が開口部から２枚のガラス板６０、６２の間隙に流入する。これを１サイクルとする水素含有ガスのフロー制御を所定回数繰り返し行い、その間１秒毎にレーザ光透過率を測定した。

測定に当たっては、図６に示すように一方のガラス基板６０の外面から反射型調光部材の積層方向と平行になる様に光源６４により光を照射し、他方のガラス基板６２の外面近傍に設けた受光素子６５により光の透過率を測定して行った。光源６４としては波長６７０ｎｍの半導体レーザを用い、受光素子６５としてはシリコンフォトダイオードを用いた。

測定結果を図７に示す。これによると、４００回までのスイッチングで全く劣化が起きていないことが分かる。後述する触媒層であるパラジウム層の厚さが同じである比較例２（図１１）と比べるとスイッチングによる劣化を大幅に抑制していることから、酸素低透過性酸化抑制層であるタングステン薄膜に調光層の劣化を抑制する効果があることが確認できた。

さらに、透明状態における透過率が４５％に達しており、後述する比較例１の透明状態における透過率とほぼ同じであり、酸化抑制部を配置（挿入）しても、透過率の低下がほとんど無いことがわかる。

繰り返し耐久性試験後（反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数が７５０回に達した後）の実施例１の試料についてＸ線光電子分光法（以下「ＸＰＳ」という）を用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ、Ｗ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図８に示す。

図８においては、図中左側が触媒層表面（膜表面）での測定結果を示しており、図中右側に行くに従いエッチングを行うことにより表面になった部分についてのＸＰＳ測定の結果を示しており、図中右側のデータは膜内部の各元素の分布といえる。すなわち、図中右側にいくにつれて触媒層から順に酸素低透過性酸化抑制層（酸化抑制部）、調光層についての各元素の分布状況を示している。

これによると、本実施例においてはスイッチングを繰り返しても、Ｐｄ（パラジウム）は膜内部（反射型調光部材内部）、すなわち、酸素低透過性酸化抑制層、調光層までほとんど拡散しておらず、膜表面（反射型調光部材表面）近傍、すなわち触媒層近傍に多くのＰｄが存在することがわかる。つまり、Ｗ（タングステン）にはＰｄ（パラジウム）の拡散を抑制する効果があることが確認できる。

さらに、膜内の酸素量は非常に低いことがわかる。これより酸素低透過性酸化抑制層のＷには酸素の透過を抑制する能力（性能）があることが確認できる。さらに、Ｍｇ（マグネシウム）とＹ（イットリウム）とも膜表面まで拡散しておらず、また、Ｍｇ及びＹのスペクトルのピーク位置からＭｇとＹはほとんど酸化していないとがわかった。このことが、スイッチングの繰り返しによる劣化の抑制につながったと考える。
［比較例１］
本比較例においては、酸化抑制部の効果を確認するため、酸化抑制部を有しない反射型調光部材を作製した。すなわち、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と触媒層を積層した反射型調光部材を作製した。

実施例１において、酸化抑制部となるタングステン薄膜を形成しない点及びパラジウム薄膜（触媒層）が異なる以外は実施例１と同様にして行った。

すなわち、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ２．６ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を順次成膜した。パラジウム薄膜の厚さは実施例１では３．８ｎｍであったが、比較例１ではそれより薄い２．６ｎｍとした。当該試料１は後述の実施例６、７において、酸化抑制部を形成しない点以外は実施例６、７と同様である。

具体的な調光層、触媒層の成膜条件について説明する。

調光層のマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能な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、金属イットリウム、それに金属パラジウムをセットした。

実施例１と同じ条件により、ガラス基板上にマグネシウム・イットリウム合金薄膜を作製した。

その後、同じ真空条件で、金属パラジウムのターゲットに３０Ｗのパワーを加えて、２．６ｎｍに相当する時間パラジウム薄膜の蒸着を行った。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、反射型調光素子の表面を水素含有ガスにさらしても、当該試料は透明状態に変化しなかった。

比較例１の試料作製直後の試料についてＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図９に示す。図９は作製した反射型調光部材の厚さ方向について、各グラフの上部に示した元素毎にその分布をマッピングしたものであり、図９（ａ）がＰｄについて、図９（ｂ）がＭｇについて、図９（ｃ）がＯについて、図９（ｄ）がＹについての分布状況を示している。また、図９（ａ）においてＸで示した部分である図中上部が膜表面を、Ｙで示した部分である図中下部がガラス基板との界面をそれぞれ示している。このため、図中下側（Ｙ側）に行くに従い膜内部の分布を示していることとなる。図９（ｂ）〜（ｄ）についても同様である。

まず図９（ａ）によると、最後にＰｄを蒸着したにも係わらず、膜表面近傍にＰｄが存在せず、Ｐｄが膜内部、すなわち調光層側に拡散していることが分かる。そして、図９（ｃ）によると膜表面近傍領域でＯ（酸素）が多く分布していること、図９（ｂ）、（ｄ）から、Ｍｇ及びＹが膜表面まで拡散していることがわかる。

さらに、図９（ｂ）〜（ｄ）にそれぞれ示したＭｇ、Ｏ、Ｙの分布状況の結果を比較すると明らかなように、膜表面近傍において、Ｍｇ１ｓとＹ３ｄのスペクトルのピーク位置とＯが多く分布している領域とが一部重複している。すなわち、図９（ｂ）中９１１と示した領域と、図９（ｄ）において９２１と示した領域とにおいてＭｇ及びＹは主に酸化、若しくは、水酸化していることがわかる。Ｍｇの酸化物（酸化マグネシウム）は水素の透過性が非常に悪いため、表面近傍の当該酸化マグネシウムが水素化及び脱水素化の際の水素の拡散を抑制する効果がある。

また、図９（ｂ）中９１２と示した領域及び、図９（ｄ）中９２２と示した領域においては、図９（ｃ）の酸素の領域と重複していないため各領域においてＭｇ、Ｙが主に金属状態で存在していると考えられる。

さらに、上述のように触媒層であるＰｄが膜表面近傍に存在してないことが、反射型調光素子の表面を水素含有ガスにさらしても、当該試料は透明状態に変化しなかった要因と考える。

さらに、比較例１の試料作製直後の試料について、断面試料を作製し、ＳＴＥＭ観察及びＥＤＸ点分析を行った。明視野ＳＴＥＭ像を図１０に示す。

これによると、当該試料は３層（＃１、＃２、＃３）に明確に分かれており、ＥＤＸ点分析の結果から＃１にはＰｄは存在せず、ＭｇとＹとＯからなり、＃２は主にＰｄ、＃３はＭｇとＹと少量のＰｄから構成されることがわかった。この結果は上述したＸＰＳの結果と一致するものであった。
［比較例２］
本比較例においては、触媒層の膜厚の影響を調べるため、比較例１より厚く、実施例１と同じ厚さの触媒層を持つ反射型調光部材を作製した。すなわち、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と厚さが３．８ｎｍの触媒層を積層した反射型調光部材を作製した。

パラジウム薄膜（触媒層）の膜厚が異なる以外は比較例１と同様にして試料を作製した。

すなわち、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ３．８ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を順次成膜した。当該試料１は実施例１、後述の実施例２、３、４、５において、酸化抑制部を形成しない点以外は実施例１、２、３、４、５と同様である。

具体的な調光層、触媒層の成膜条件について説明する。

その後、同じ真空条件で、金属パラジウムのターゲットに３０Ｗのパワーを加えて、３．８ｎｍに相当する時間パラジウム薄膜の蒸着を行った。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面を水素含有ガスにさらすと、当該試料は、マグネシウム・イットリウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。この状態で、パラジウム薄膜の表面を大気にさらすと、マグネシウム・イットリウム合金薄膜の脱水素化により、反射状態に戻った。このように、作製した反射型調光部材は、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化することが確認できた。

次いで、得られた反射型調光部材の評価を行うため、図６に示す装置によりレーザ光透過率を測定した。この際の具体的な操作手順、条件は実施例１の場合と同様であるのでここでは省略する。

測定結果を図１１に示す。これによると、最初のうちは大きな透過率変化を示していたが、これを繰り返すと段々変化幅が小さくなっていった。５０回を越えると、この減少の割合が大きくなり、２００回を越えるとほとんど変化しなくなった。これらは、スイッチングの繰り返しによる劣化によるものである。

図１１の測定に供した本比較例の反射型調光部材と触媒層の厚さが同じである実施例１の図７の結果とを比較すると明らかなように、実施例１は４００回までのスイッチングによっては劣化がほとんど起きておらず、酸素低透過性酸化抑制層を有する実施例１の効果を確認することができる。

また、実施例１においては、透明状態（水素吸蔵状態）における透過率が４５％に達しており、酸素低透過性酸化抑制層を有しているにも関わらず、比較例１の場合と同程度の透過率であることが、図７と図１１を比較することにより分かる。この結果から、実施例１において酸素低透過性酸化抑制層を配置したことによる光の透過率の低減はほとんど起きていないことが確認できる。

比較例２の試料作製直後の試料についてＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図１２に示す。

図１２は、作製した反射型調光部材の厚さ方向について、各グラフの上部に示した元素毎にその分布をマッピングしたものであり、図１２（ａ）がＰｄについて、図１２（ｂ）がＭｇについて、図１２（ｃ）がＯについて、図１２（ｄ）がＹについての分布状況を示している。また、図１２（ａ）においてＸで示した部分である図中上部が膜表面を、Ｙで示した部分である図中下部がガラス基板との界面をそれぞれ示している。このため、図中下側（Ｙ側）に行くに従い膜内部の分布を示していることとなる。図１２（ｂ）〜（ｄ）についても同様である。

図１２（ａ）よると、膜表面の極近傍にもＰｄは存在しているが、多くのＰｄが膜内部、すなわち調光層側に拡散していることが分かる。そして、各元素の分布を比較すると明らかなように、Ｐｄがあまり存在しない領域でＯ（酸素）が多く分布していること、図１２（ｂ）中１２１１と示した領域及び図１２（ｄ）中１２２１と示した領域は、それぞれＭｇ及びＹが多く分布している領域であるが、図１２（ｃ）において酸素が多く分布している領域とその一部が重複している。

上記のように、図１２（ｂ）〜（ｄ）にそれぞれ示したＭｇ、Ｏ、Ｙの分布状況の結果を比較すると明らかなように、膜表面近傍において、Ｍｇ１ｓとＹ３ｄのスペクトルのピーク位置とＯが多く分布している領域とが一部重複している。すなわち、図１２（ｂ）中１２１１と示した領域と、図１２（ｄ）において１２２１と示した領域とにおいてＭｇ及びＹは主に酸化、若しくは、水酸化していることがわかる。Ｍｇの酸化物（酸化マグネシウム）は水素の透過性が非常に悪いため、表面近傍の当該酸化マグネシウムが水素化及び脱水素化の際の水素の拡散を抑制する効果がある。ただし、比較例１と異なり、当該試料は触媒層であるＰｄが膜表面の極近傍にわずかながら存在しているため、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化したと考える。

なお、図１２（ｂ）中１２１２と示した領域及び、図１２（ｄ）中１２２２と示した領域においては、図１２（ｃ）の酸素の領域と重複していないため各領域においてＭｇ、Ｙが主に金属状態で存在していると考えられる。

さらに、比較例２の試料作製直後の試料について、断面試料を作製し、ＳＴＥＭ観察及びＥＤＸ点分析を行った。明視野ＳＴＥＭ像を図１３に示す。

これによると、当該試料は４層（＃１、＃２、＃３、＃４）に明確に分かれており、ＥＤＸ点分析の結果から、＃１は主にＰｄとＯ、＃２にはＰｄはほとんど存在せず、ＭｇとＹとＯからなり、＃３は主にＰｄ、＃４はＭｇとＹと少量のＰｄから構成されることがわかった。この結果はＸＰＳの結果と一致するものである。

繰り返し耐久性試験後（反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数が２９０回に達した後）の比較例２の試料についてＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図１４に示す。

これによると、膜最表面のＰｄの量が減り、Ｐｄのピークが図中右側にあることから、スイッチングを繰り返すことにより、膜の表面に堆積していた（触媒層の）Ｐｄが膜内部、すなわち調光層側に拡散していることが分かる。そして、膜表面近傍はＰｄ組成が低いこと、さらに当該領域でＯ（酸素）が多く分布していること、Ｍｇ及びＹが膜表面まで拡散していることがわかる。これは、Ｐｄ層の膜厚が薄いことに起因している。

さらに、Ｍｇ及びＹのスペクトルのピーク位置からＯが多く分布している領域ではＭｇ及びＹは酸化、若しくは、水酸化していることがわかる。Ｍｇの酸化物（酸化マグネシウム）は水素の透過性が非常に悪いため、表面近傍の当該酸化マグネシウムが水素化及び脱水素化の際の水素の拡散を抑制する効果がある。そのため、図１１に示したように繰り返しスイッチングを行うことにより、鏡と透明状態の間のスイッチング（水素の吸放出）が起こらなくなったと考えられる。
［比較例３］
本比較例においては、触媒層の膜厚の影響を調べるため、比較例２よりさらに厚い触媒層を持つ反射型調光部材を作製した。すなわち、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と厚さが７．５ｎｍの触媒層を積層した反射型調光部材を作製した。

すなわち、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ７．５ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を順次成膜した。

具体的な調光層、触媒層の成膜条件について説明する。

その後、同じ真空条件で、金属パラジウムのターゲットに３０Ｗのパワーを加えて、７．５ｎｍに相当する時間パラジウム薄膜の蒸着を行った。

次いで、得られた反射型調光部材の評価を行うため、発光ダイオード光透過率を測定した。発光ダイオード光透過率の測定には、実施例１の時と同様に図６に示す装置を用いた。

ただし、光源６４としては波長９４０ｎｍの発光ダイオードを用い、受光素子６５としてはフォトダイオードを用いた。なお、波長６７０ｎｍと波長９４０ｎｍにおける反射型調光素子の透過率はほぼ同じである。

そして、２枚のガラス板６０、６２の間隙にマスフローコントローラー６３により所定量の水素含有ガスを６５秒間流し、次いで水素含有ガスのフローを１５分間停止した。水素含有ガスのフローを停止すると、空気が開口部から２枚のガラス板６０、６２の間隙に流入する。これを１サイクルとする水素含有ガスのフロー制御を所定回数繰り返し行い、その間１秒毎に発光ダイオード光透過率を測定した。

測定結果を図１５に示す。これによると、１００００回以上の鏡状態と透明状態の間の切り替えを行っても比較例２とは異なり変化幅に大きな変化は見られず、高い繰り返し耐久性があることがわかる。

しかし、パラジウムの層厚が厚くなったことに起因して、透明状態における透過率は約３０％であり、実施例１に比べては随分小さい値となっている。

当該試料の透明状態における透過率のスペクトルを図１６に示す。この結果より、当該試料の透明状態における可視透過率は３２％と見積もられた。以上より、当該試料は繰り返し耐久性に関しては十分であるが、透明状態におけるさらなる透過率が不十分であることがわかる。

比較例３の試料作製直後の試料についてＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図１７に示す。

図１７は、作製した反射型調光部材の厚さ方向について、各グラフの上部に示した元素毎にその分布をマッピングしたものであり、図１７（ａ）がＰｄについて、図１７（ｂ）がＭｇについて、図１７（ｃ）がＯについて、図１７（ｄ）がＹについての分布状況を示している。また、図１７（ａ）においてＸで示した部分である図中上部が膜表面を、Ｙで示した部分である図中下部がガラス基板との界面をそれぞれ示している。このため、図中下側（Ｙ側）に行くに従い膜内部の分布を示していることとなる。図１７（ｂ）〜（ｄ）についても同様である。

図１７（ａ）よると、膜表面から膜内部まで、広くＰｄが存在していることが分かる。そのため、図１７（ｃ）から明らかなように膜中にＯ（酸素）がほとんど存在しておらず、ＭｇもＹも酸化、若しくは、水酸化しておらず、金属状態であることがわかる。このため、例えば図１７（ｂ）、（ｄ）中、１７１で示した領域、１７２で示した領域にそれぞれ多く分布するＭｇ、Ｙは主に金属の状態で分布していると考えられる。

比較例１及び比較例２と異なり、当該試料は触媒層であるＰｄが膜表面から膜内部まで、広く存在しているため、高い繰り返し耐久性を有したと考える。しかし、水素化しても透明状態に変化しないＰｄが膜中に広く分布したため、透明状態における透過率が低いと考えられる。

さらに、比較例３の試料作製直後の試料について、断面試料を作製し、ＳＴＥＭ観察及びＥＤＸ点分析を行った。明視野ＳＴＥＭ像を図１８に示す。

これによると、当該試料は４層（＃１、＃２、＃３、＃４）に明確に分かれており、ＥＤＸ点分析の結果から、＃１は主にＰｄ、＃２にはＰｄ、Ｍｇ、Ｙからなり、＃３は＃２よりＰｄが多く存在し、＃４はＭｇとＹと少量のＰｄから構成されることがわかった。＃２が非常に薄いため、ＸＰＳでは区別することができなかったと考えるが、この結果はＸＰＳの結果とほぼ一致するものである。
［実施例２］
本実施例では、酸化抑制部としてタンタル薄膜の酸素低透過性酸化抑制層を有する反射型調光部材について検討を行った。

具体的には、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と、タンタル薄膜を用いた酸素低透過性酸化抑制層（酸化抑制部）と触媒層を順次積層した反射型調光部材を作製した。

具体的には、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、順次、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ１．０ｎｍのタンタル薄膜（酸素低透過性酸化抑制層）、厚さ３．８ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を成膜した。

具体的な調光層、酸素低透過性酸化抑制層、触媒層の成膜条件について説明する。

調光層のマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、酸素低透過性を有した酸化抑制層のタンタル薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

４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、金属イットリウム、金属タンタル、それに金属パラジウムをセットした。

次いで、実施例１と同じ条件により、マグネシウム・イットリウム合金薄膜を作製した。この際、各ターゲットに印加するパワーの比から、得られる組成のキャリブレーションカーブを膜厚と金属の密度を用いて見積もり、このカーブから作製した試料の組成を見積もったところ、当該合金の組成はＭｇ_０．３６Ｙ_０．６４であった。

その後、マグネシウム・イットリウム合金薄膜を作製の際と同じ真空条件で、金属タンタルのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてタンタル薄膜の蒸着を行った。

次いで、得られた反射型調光部材の評価を行うため、レーザ光透過率を測定した。レーザ光透過率の測定には、実施例１の時と同様に図６に示す装置を用いた。この際の具体的な操作手順、条件は実施例１の場合と同様であるのでここでは省略する。

測定結果を図１９に示す。これによると、１７００回までのスイッチングで全く劣化が起きていない。比較例１と比べるとスイッチング繰り返し耐久性が大幅に向上していることから、タンタル薄膜に劣化を抑制する効果があることがわかる。さらに、透明状態における透過率がほぼ４０％であり、比較例１の透明状態における透過率とほぼ同じであり、酸素低透過性酸化抑制層（酸化抑制部）を挿入しても、透過率の減少がほとんど無いことがわかる。

実施例２の試料作製直後の試料についてＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図２０に示す。

図２０は、作製した反射型調光部材の厚さ方向について、各グラフの上部に示した元素毎にその分布をマッピングしたものであり、図２０（ａ）がＰｄについて、図２０（ｂ）がＭｇについて、図２０（ｃ）がＯについて、図２０（ｄ）がＹについて、図２０（ｅ）がＴａについての分布状況を示している。また、図２０（ａ）においてＸで示した部分である図中上部が膜表面を、Ｙで示した部分である図中下部がガラス基板との界面をそれぞれ示している。このため、図中下側（Ｙ側）に行くに従い膜内部の分布を示していることとなる。図２０（ｂ）〜（ｅ）についても同様である。

図２０（ａ）によると、比較例３とは異なり、当該試料はＴａ層が存在することによってＰｄが膜表面の極近傍にだけ存在していることが分かる。そのため、図２０（ｃ）から明らかなように膜中にＯ（酸素）がほとんど存在しておらず、ＭｇもＹも酸化、若しくは、水酸化しておらず、金属状態であることがわかる。

当該試料は触媒層であるＰｄが膜表面の極近傍にだけ存在しているため、透明状態における透過率か高く、且つ、高い繰り返し耐久性を有したと考える。

さらに、実施例２の試料作製直後の試料について、断面試料を作製し、ＳＴＥＭ観察及びＥＤＸ点分析を行った。ＳＴＥＭによるＨＡＡＤＦ像を図２１に示す。

これによると、当該試料は３層（＃１、＃２、＃３）に明確に分かれており、ＥＤＸ点分析の結果から、＃１は主にＰｄ、＃２は主にＴａからなり、＃３は主にＭｇとＹから構成されることがわかった。この結果はＸＰＳの結果とほぼ一致するものである。

繰り返し耐久性試験後（反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数が１７５０回に達した後）の実施例２の試料を比較例１及び実施例１と同様にＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ、Ｔａ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図２２に示す。その結果、酸素低透過性酸化抑制層としてタンタルを用いた場合、実施例１のタングステンを用いた場合と同様に、Ｐｄの拡散を抑制する効果及び低酸素透過性能があることが確認できる。このことが、スイッチングの繰り返しによる劣化の抑制につながったと考えられる。
［実施例３］
本実施例では、酸化抑制部としてスカンジウム薄膜の透過率可変酸化抑制層を有する反射型調光部材について検討を行った。

具体的には、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と、スカンジウム薄膜を用いた透過率可変酸化抑制層（酸化抑制部）と触媒層を順次積層した反射型調光部材を作製した。

具体的には、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、順次、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ４ｎｍのスカンジウム薄膜（透過率可変酸化抑制層）、厚さ３．８ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を成膜した。

具体的な調光層、透過率可変酸化抑制層、触媒層の成膜条件について説明する。

調光層のマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、透過率可変酸化抑制層のスカンジウム薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

４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、金属イットリウム、金属スカンジウム、それに金属パラジウムをセットした。

その後、マグネシウム・イットリウム合金薄膜を作製の際と同じ真空条件で、金属スカンジウムのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてスカンジウム薄膜の蒸着を行った。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面を水素含有ガスにさらすと、当該試料は、スカンジウム薄膜及びマグネシウム・イットリウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。この状態で、パラジウム薄膜の表面を大気にさらすと、スカンジウム薄膜及びマグネシウム・イットリウム合金薄膜の脱水素化により、反射状態に戻った。このように、作製した反射型調光部材は、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化することが確認できた。

測定結果を図２３に示す。これによると、８００回までのスイッチングでほとんど劣化が起きていない。比較例１よりもスイッチング繰り返し耐久性が大幅に向上していることから、スカンジウム薄膜に劣化を抑制する効果があることがわかる。

さらに、透明状態における透過率がほぼ４０％であり、比較例１の透明状態における透過率とほぼ同じであり、透過率可変酸化抑制層（酸化抑制部）を挿入しても、透過率の減少がほとんど無いことがわかる。

繰り返し耐久性試験後（反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数が１６００回に達した後）の実施例３の試料を比較例１、実施例１、２と同様にＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ、Ｓｃ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図２４に示す。

その結果、透過率可変酸化抑制層に含まれるＳｃには触媒層のＰｄの拡散を抑制する効果は低く、比較例１同様に膜内部に拡散しているものの、膜最表面にはＰｄは残っており、膜表面近傍にＰｄ組成が低く、Ｏが多く分布する領域が確認できる。

しかし、比較例１とは異なり、当該領域にはＳｃが存在し、Ｓｃが犠牲層となり酸化されることでＭｇの酸化を抑制している。このことが、スイッチングの繰り返しによる劣化の抑制につながったと考える。

また、Ｓｃを含む透過率可変酸化抑制層の膜厚は、実施例１、２の酸素低透過性酸化抑制層であるタングステン薄膜やタンタル薄膜よりも厚いにもかかわらず、透明状態における透過率の低下はほとんどみられない。

この点を確認するため、図２５に、本実施例において調光層を形成していない点以外は同様にして、スカンジウム薄膜、パラジウム薄膜をガラス基板上に積層した試料について水素の吸放出特性を測定した結果を示す。測定に関しても図６に示した装置を用いて本実施例と同じ条件で行っている。

これによれば、Ｓｃが水素の吸放出に伴い光の透過率が変化していることがわかる。以上の結果から、Ｓｃ自体が反射型調光層として働くためと考える。

以上のように、酸素低透過性酸化抑制層、もしくは、透過率可変酸化抑制層を用いることで、透明状態における透過率を低下させることなく、反射型調光素子の劣化を抑制することができる。
［実施例４］
本実施例では、透明部材であるガラス基板上に、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と酸素低透過性酸化抑制層と透過率可変酸化抑制層と触媒層を順次積層した反射型調光部材を作製し、その評価を行った。

具体的には、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、順次、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ０．８ｎｍのタングステン薄膜（酸素低透過性酸化抑制層）、厚さ４ｎｍのスカンジウム薄膜（透過率可変酸化抑制層）、厚さ３．８ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を成膜した。

具体的な調光層、酸素低透過性酸化抑制層、透過率可変酸化抑制層、触媒層の成膜条件について説明する。

調光層のマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、酸素低透過性酸化抑制層のタングステン薄膜、透過率可変酸化抑制層のスカンジウム薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

５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、金属イットリウム、金属タングステン、金属スカンジウム、それに金属パラジウムをセットした。

その後、マグネシウム・イットリウム合金薄膜を作製の際と同じ真空条件で、金属タングステンのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてタングステン薄膜の蒸着を行った。

次いで、同じ真空条件で、金属スカンジウムのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてスカンジウム薄膜の蒸着を行った。

作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面を水素含有ガスにさらすと、当該試料は、スカンジウム薄膜及びマグネシウム・イットリウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。この状態で、パラジウム薄膜の表面を大気にさらすと、スカンジウム薄膜及びマグネシウム・イットリウム合金薄膜の脱水素化により、反射状態に戻った。このように、作製した反射型調光部材は、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化することが確認できた。

測定結果を図２６に示す。これによると、７００回までのスイッチングでほとんど劣化していないことが分かる。１種類の酸化抑制層（透過率可変酸化抑制層としてＳｃ）を挿入した実施例３と同程度のスイッチングの繰り返しによる劣化の抑制効果を有することがわかる。
［実施例５］
本実施例においては、実施例４について、透過率可変酸化抑制層と酸素低透過性酸化抑制層の積層順番を入れ替えた反射型調光部材について検討を行った。すなわち、透明部材であるガラス基板上にマグネシウム・イットリウム合金からなる調光層、透過率可変酸化抑制層、酸素低透過性酸化抑制層、触媒層の順番に積層した反射型調光部材を作製した。

積層順番以外は実施例４と同じであるため、詳細な成膜条件については省略する。

測定結果を図２７に示す。これによると、１１００回までのスイッチングで全く劣化が起きていない。１種類の酸化抑制層を用いた実施例１、２（酸素低透過性酸化抑制層としてＷまたはＴａを使用）及び実施例３（透過率可変酸化抑制層としてＳｃを使用）よりスイッチングの繰り返しによる劣化が抑制されている。さらに、透明状態における透過率がほぼ４０％であり、比較例１の透明状態における透過率とほぼ同じであり、２種類の酸化抑制層を挿入しても、透過率の減少がほとんど無いことがわかる。

そして、実施例４の結果と比較すると、共に透過率可変酸化抑制層と酸素低透過性酸化抑制層とを有しているにもかかわらず、本実施例の方が、繰り返し特性が高いことが確認できた。

以上の結果から、酸化抑制部に酸素低透過性酸化抑制層と透過率可変酸化抑制層とを配置する場合には、酸素低透過性酸化抑制層よりも前記調光層側に前記透過率可変酸化抑制層を備えたほうがスイッチングの繰り返しによる調光層、反射型調光素子（部材）の劣化をより抑制できることが分かる。
［実施例６］
本実施例では、透明部材であるガラス基板上に、マグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金からなる調光層１０とスカンジウムからなる透過率可変酸化抑制層３４とタンタルからなる酸素低透過性酸化抑制層３２とパラジウムからなる触媒層２０を順次積層した反射型調光部材を作製し、その評価を行った。

具体的には、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金の薄膜（調光層１０）、厚さ４ｎｍのスカンジウム薄膜（透過率可変酸化抑制層３４）、厚さ１ｎｍのタンタル薄膜（酸素低透過性酸化抑制層３２）、実施例１より薄い、厚さ２．６ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層２０）を順次成膜した。

具体的な調光層１０、透過率可変酸化抑制層３４、酸素低透過性酸化抑制層３２、触媒層２０の成膜条件について説明する。

調光層１０のマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金の薄膜、透過率可変酸化抑制層３４のスカンジウム薄膜、酸素低透過性酸化抑制層３２のタンタル薄膜、触媒層２０のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

５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、金属イットリウム、金属スカンジウム、金属タンタル、それに金属パラジウムをセットした。

次いで、金属マグネシウムと金属イットリウムと金属スカンジウムのターゲットに同時に電圧を印加してマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金薄膜を作製した。

スパッタ中の真空条件として、チャンバー内のアルゴンガス圧が０．３Ｐａになるようにし、直流スパッタ法により金属マグネシウムと金属イットリウムと金属スカンジウムのターゲットにそれぞれ１０Ｗと３０Ｗと１０Ｗのパワー（電力）を加えてスパッタを行った。なお、この際それぞれのターゲットに印加するパワーによって、得られる膜（調光層）の組成を選択、制御することができる。

各ターゲットに印加するパワーの比から、得られる組成のキャリブレーションカーブを膜厚と金属の密度を用いて見積もり、このカーブから作製した試料の組成を見積もったところ、当該合金の組成はＭｇ_０．４０Ｙ_０．５２Ｓｃ_０．０８であった。

その後、同じ真空条件で、金属スカンジウムのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてスカンジウム薄膜の蒸着を行った。

次いで、同じ真空条件で、金属タンタルのターゲットに４０Ｗのパワーを加えてタンタル薄膜の蒸着を行った。
最後に、同じ真空条件で、金属パラジウムのターゲットに３０Ｗのパワーを加えてパラジウム薄膜の蒸着を行った。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面を水素含有ガスにさらすと、当該試料は、スカンジウム薄膜及びマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。この状態で、パラジウム薄膜の表面を大気にさらすと、スカンジウム薄膜及びマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金薄膜の脱水素化により、反射状態に戻った。このように、作製した反射型調光部材は、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化することが確認できた。

次いで、得られた反射型調光部材の評価を行うため、発光ダイオード光透過率を測定した。発光ダイオード光透過率の測定には、実施例１の時と同様に図６に示す装置を用いた。この際の具体的な操作手順、条件は比較例３の場合と同様であるのでここでは省略する。

測定結果を図２８に示す。これによると、１００００回以上のスイッチングで全く劣化が起きていない。また触媒層の膜厚を特に薄くしていることから、発光ダイオード光の透過率が５０％を超える非常に高い透過率が得られていることが分かる。

当該試料の透明状態における透過率のスペクトルを図２９に示す。この結果より、当該試料の透明状態における可視透過率は４１％と見積もられた。酸化抑制部を挿入し、触媒層を薄くすることで、比較例３と比較して約１０％程度透明状態における透過率を向上させることに成功した。
［実施例７］
本実施例では、透明部材であるガラス基板上に、マグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金からなる調光層１０とマグネシウム・スカンジウム合金からなる透過率可変酸化抑制層３４とタンタルからなる酸素低透過性酸化抑制層３２とパラジウムからなる触媒層２０を順次積層した反射型調光部材を作製し、その評価を行った。

具体的には、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、順次、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金の薄膜（調光層１０）、厚さ４ｎｍのマグネシウム・スカンジウム合金薄膜（透過率可変酸化抑制層３４）、厚さ１ｎｍのタンタル薄膜（酸素低透過性酸化抑制層３２）、実施例１より薄い、厚さ２．６ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層２０）を成膜した。

調光層１０のマグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金の薄膜、透過率可変酸化抑制層３４のマグネシウム・スカンジウム合金薄膜、酸素低透過性酸化抑制層３２のタンタル薄膜、触媒層２０のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

スパッタ中の真空条件として、チャンバー内のアルゴンガス圧が０．３Ｐａになるようにし、直流スパッタ法により金属マグネシウムと金属イットリウムと金属スカンジウムのターゲットにそれぞれ１０Ｗと４０Ｗと１０Ｗのパワー（電力）を加えてスパッタを行った。なお、この際それぞれのターゲットに印加するパワーによって、得られる膜（調光層）の組成を選択、制御することができる。

各ターゲットに印加するパワーの比から、得られる組成のキャリブレーションカーブを膜厚と金属の密度を用いて見積もり、このカーブから作製した試料の組成を見積もったところ、当該合金の組成はＭｇ_０．３４Ｙ_０．６０Ｓｃ_０．０６であった。

その後、同じ真空条件で、金属マグネシウムと金属スカンジウムのターゲットにそれぞれ１０Ｗと４０Ｗのパワーを加えてマグネシウム・スカンジウム合金薄膜の蒸着を行った。なお、この際それぞれのターゲットに印加するパワーによって、得られる膜（透過率可変酸化抑制層）の組成を選択、制御することができる。

各ターゲットに印加するパワーの比から、得られる組成のキャリブレーションカーブを膜厚と金属の密度を用いて見積もり、このカーブから作製した試料の組成を見積もったところ、当該合金の組成はＭｇ_０．５４Ｓｃ_０．４６であった。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面を水素含有ガスにさらすと、当該試料は、マグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金薄膜及びマグネシウム・スカンジウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。この状態で、パラジウム薄膜の表面を大気にさらすと、マグネシウム・イットリウム・スカンジウム合金薄膜及びマグネシウム・スカンジウム合金薄膜の脱水素化により、反射状態に戻った。このように、作製した反射型調光部材は、水素化による透明状態と、脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化することが確認できた。

測定結果を図３０に示す。これによると、１８００回以上のスイッチングで全く劣化が起きていない。以上より、マグネシウム・スカンジウム合金薄膜には、劣化の抑制に効果があることがわかる。さらに、透明状態における透過率がほぼ４０％であり、比較例１の透明状態における透過率とほぼ同じであり、当該透過率可変酸化抑制層及び酸素低透過性酸化抑制層を有する酸化抑制部を挿入しても、透過率の減少がほとんど無いことがわかる。
［実施例８］
本実施例では、透明状態における可視光透過率を増加させるために適した反射防止層の屈折率及び当該層の膜厚について検討を行った。

具体的には、後述の構造を仮定し、コンピュータシミュレーションで透明状態における可視光透過率を計算することにより、反射防止層に適した屈折率及び当該層の膜厚を見積もった。計算に当たっては、エリプソメータで見積もったＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９の水素化物の複素屈折率、Ｐｄの水素化物の複素屈折率とＴａの複素屈折率の文献値を用い、当該シミュレーションでは反射防止層の屈折率は３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲で一定とした。なお、Ｐｄの水素化物の複素屈折率は分光エリプソメータで見積もった値、Ｔａの複素屈折率はEdward D. Palik著、Handbook of Optical Constants of Solids: Volume 2のpp417-418に記載の値を用いた。

計算には、厚さ１ｍｍで屈折率１．５の透明基材の上に、層厚５０ｎｍのＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９水素化物、層厚２ｎｍのＴａ、層厚３ｎｍのＰｄを順次積層し、さらにその上に、屈折率と膜厚を変化させた透明な反射防止層を積層したモデルを用いた。

各々の屈折率および膜厚における透明状態における可視光透過率の計算結果を図３１に示す。図３１においては、横軸が３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光域における反射防止層の屈折率を、縦軸が反射防止層の膜厚をそれぞれ示しており、可視光透過率が所定の範囲になる領域を等高線状に示している。グラフ中等高線に記載した数字が、該領域内での可視光透過率を示している。

当該結果より、３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光域における反射防止層の屈折率を１．３以上３．４以下、膜厚を２５ｎｍ以上１２５ｎｍ以下とすることにより、可視光透過率６０％以上にできることが確認された。また、屈折率を１．５以上３．１以下、膜厚を３５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下とすることにより可視光透過率を６５％以上にできることが確認できた。そして、屈折率を１．６以上２．７以下、膜厚を４５ｎｍ以上８５ｎｍ以下とすることにより可視光透過率を７０％以上にできることが確認できた。
［実施例９］
本実施例では、透明状態における可視光透過率を増加させるために適した調光層の膜厚について検討を行った。

具体的には、後述の構造を仮定し、コンピュータで透明状態における可視光透過率を計算することにより、調光層及び反射防止層の適切な膜厚を見積もった。計算に当たっては、エリプソメータで見積もったＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９の水素化物の複素屈折率、Ｐｄの水素化物の複素屈折率とＴａの複素屈折率の文献値、実施例８で見積もった透明状態における可視光透過率に適した反射防止層の屈折率を用いた。なお、Ｐｄの水素化物の複素屈折率は分光エリプソメータで見積もった値、Ｔａの複素屈折率はEdward D. Palik著、Handbook of Optical Constants of Solids: Volume 2のpp417-418に記載の値を用いた。

計算には、厚さ１ｍｍで屈折率１．５の透明基材の上に、層厚を変化させたＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９水素化物、層厚２ｎｍのＴａ、層厚３ｎｍのＰｄを順次積層し、さらにその上に、膜厚を変化させた透明な反射防止層を積層したモデルを用いた。この際、反射防止層の屈折率は２．１とした。

調光層と反射防止層の膜厚を変化させた際の透明状態における可視光透過率の計算結果を図３２に示す。図３２においては、横軸が調光層の膜厚を、縦軸が反射防止層の膜厚をそれぞれ示しており、可視光透過率が所定の範囲になる領域を等高線状に示している。当該結果より、調光層の膜厚を９５ｎｍ以下とし、反射防止層の膜厚を３０ｎｍ以上１０５ｎｍ以下とすることにより、可視光透過率を６０％以上にできることが分かる。また、調光層の膜厚を１６ｎｍ以上８２ｎｍ以下とし、反射防止層の膜厚を３７ｎｍ以上９３ｎｍ以下とすることにより可視光透過率を６５％以上にできることが分かる。さらに調光層の膜厚を３０ｎｍ以上５５ｎｍ以下とし、反射防止層の膜厚を４６ｎｍ以上８０ｎｍ以下とすることにより可視光透過率を７０％以上にできることが分かる。
［実施例１０］
本実施例では、実施例８及び実施例９のシミュレーション結果の妥当性について検討を行った。

具体的には、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、順次、膜厚が５０ｎｍのＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９合金の薄膜（調光層）と、膜厚が１．６ｎｍのタンタルの薄膜（酸素低透過性酸化抑制層（酸化抑制部））と、膜厚が２．６ｎｍのパラジウムの薄膜（触媒層）、膜厚が５０ｎｍの酸化チタン薄膜（反射防止層）を成膜した。なお、成膜した反射防止層は、波長５５０ｎｍの光における屈折率が２．０である。

調光層のＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９合金の薄膜、酸素低透過性を有した酸化抑制層のタンタル薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜には、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いた。また、反射防止層の酸化チタン薄膜の成膜には、スピンコートを用いたゾル・ゲル法で行った。

スパッタ中の真空条件としては、チャンバー内のアルゴンガス圧が０．３Ｐａになるようにし、直流スパッタ法により金属マグネシウムと、金属イットリウムのターゲットにそれぞれ１０Ｗと３０Ｗのパワー（電力）を加えてスパッタを行った。なお、この際それぞれのターゲットに印加するパワーによって、得られる膜（調光層）の組成を選択、制御することができる。

各ターゲットに印加するパワーの比から、得られる組成のキャリブレーションカーブを膜厚と金属の密度を用いて見積もり、このカーブから作製した試料の組成を見積もったところ、当該合金の組成はＭｇ_０．４１Ｙ_０．５９であった。

その後、同じ真空条件で、金属タンタルのターゲットに２０Ｗのパワーを加えてタングステン薄膜の蒸着を行った。

以上の手順によって作製した反射型調光部材は、金属光沢の反射状態になっているが、パラジウム薄膜の表面をアルゴンで４体積％に希釈した１気圧の水素ガス（以下、「水素含有ガス」という）にさらすと、当該試料は、マグネシウム・イットリウム合金薄膜の水素化により、透明状態に変化した。

当該試料の透明状態における透過率のスペクトルを図３３に示す。図３３中（ａ）で示した曲線が本実施例の試料の透過率のスペクトルを示している。また、参考のため実施例６、比較例３の透過率のスペクトルをそれぞれ（ｂ）、（ｃ）として図中に示している。この結果より、本実施例の試料の透明状態における可視透過率は６８％と見積もられた。この結果は実施例８及び実施例９のシミュレーション結果の妥当性を示すものである。さらに実施例６の４２％、比較例３の３２％と比較して大幅に透明状態における透過率を向上させることに成功した。
［実施例１１］
本実施例では、酸化抑制部としてタンタルの一部を酸化させた薄膜の酸素低透過性酸化抑制層を有し、さらに反射防止層を有する反射型調光部材について検討を行った。

具体的には、マグネシウム・イットリウム合金からなる調光層と、タンタルの一部を酸化させた薄膜を用いた酸素低透過性酸化抑制層（酸化抑制部）と触媒層を順次積層した反射型調光部材を作製した。

まず、厚さ１ｍｍのガラス基板（透明部材）上に、厚さ４０ｎｍのマグネシウム・イットリウム合金の薄膜（調光層）、厚さ１．０ｎｍのタンタルの一部を酸化させた薄膜（酸素低透過性酸化抑制層）、厚さ３．８ｎｍのパラジウム薄膜（触媒層）を成膜した。なお、後述する可視光透過率の測定を行う前に、膜厚が８０ｎｍのフッ素樹脂薄膜（反射防止層）をさらに成膜した。なお、成膜した反射防止層は、波長５５０ｎｍの光における屈折率が１．４であった。また、フッ素樹脂としてはフッ素コーティング剤（商品名：デュラサーフ（登録商標）株式会社ハーベス製）を用いた。

調光層のマグネシウム・イットリウム合金の薄膜、酸素低透過性を有した酸化抑制層のタンタルの一部を酸化させた薄膜、触媒層のパラジウム薄膜の成膜は、多元成膜が可能なマグネトロンスパッタ装置を用いて行った。

その後、同じ真空条件で、金属タンタルのターゲットに２０Ｗのパワーを加えてタンタル薄膜の蒸着を行い、さらに酸素でタンタルの一部を酸化させた。

次に、同じ真空条件で、金属パラジウムのターゲットに３０Ｗのパワーを加えてパラジウム薄膜の蒸着を行った。

測定結果を図３４に示す。これによると、１００００回以上のスイッチングで全く劣化が起きていない。また触媒層の膜厚を特に薄くしていることから、発光ダイオード光の透過率が６５％を超える非常に高い透過率が得られていることが分かる。

繰り返し耐久性試験後（反射状態と透明状態との間の状態のスイッチング回数が１０６００回に達した後）の本実施例の試料の表面に波長５５０ｎｍの光における屈折率が１．４である反射防止層を成膜した後の透明状態における透過率のスペクトルを図３５に示す。反射防止層であるフッ素樹脂薄膜の成膜は、スピンコート法を用いて行った。

この結果より、当該試料の透明状態における可視透過率は７８％と見積もられた。酸化抑制部の一部を酸化させることで酸化抑制部の透過率が向上し、実施例１０と比較して約１０％程度透明状態における透過率を向上させることに成功した。

繰り返し耐久性試験後の実施例１１の試料を比較例１、実施例１、２、３と同様にＸＰＳを用いて、膜厚分布方向の各元素（Ｏ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｙ）の分布状況及び化学結合状態を測定した。なお、可視光透過率の測定後、反射防止層を剥がした試料をＸＰＳの測定に供した。膜厚分布方向の各元素の分布状況の結果を図３６に示す。

図３６は、繰り返し耐久性試験後の反射型調光部材の厚さ方向について、各グラフの上部に示した元素毎にその分布をマッピングしたものであり、図３６（ａ）がＰｄについて、図３６（ｂ）がＭｇについて、図３６（ｃ）がＯについて、図３６（ｄ）がＹについて、図３６（ｅ）がＴａについての分布状況を示している。また、図３６（ａ）においてＸで示した部分である図中上部が膜表面を、Ｙで示した部分である図中下部がガラス基板との界面をそれぞれ示している。このため、図中下側（Ｙ側）に行くに従い膜内部の分布を示していることとなる。図３６（ｂ）〜（ｅ）についても同様である。

図３６（ａ）によると、実施例２と同様に、当該試料はＴａ層が存在することによってＰｄが膜表面の極近傍にだけ存在していることが分かる。また、図３６（ｃ）から明らかなように、成膜中Ｔａの一部を酸化させているため、膜中にＯ（酸素）が存在しているが、Ｐｄが存在している膜表面極近傍にはＯ（酸素）がほとんど存在していない。図３６（ｅ）の３６１１で示した領域は化学結合のエネルギー値からＴａが酸化していることがわかる。そのため、透明状態における可視光透過率が向上したと考える。また、図３６（ｅ）の３６１２で示した領域においては、Ｔａは金属の状態で存在していると考えられる。

以上より、酸素低透過性酸化抑制層と透過率可変酸化抑制層の２種類の酸化抑制層を用いることで、透明状態における透過率を低下させることなく、反射型調光素子の劣化を抑制することができる。さらに反射防止層を設けることで、透明状態における透過率を大幅に向上させることができる。

１０調光層
２０触媒層
３０酸化抑制部
３２酸素低透過性酸化抑制層
３４透過率可変酸化抑制層
４０透明部材
４５反射防止層

Claims

水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化する調光層と、
前記調光層における水素化、脱水素化を促進する触媒層と、
前記調光層と前記触媒層との間に配置され、前記触媒層を透過する酸素による前記調光層の酸化を抑制する酸化抑制部と、を備えることを特徴とする反射型調光素子。
前記酸化抑制部は、
水素透過性を有し、酸素の透過を抑制することで前記調光層の酸化を抑制する酸素低透過性酸化抑制層と、
水素透過性を有し、酸素と反応することで前記調光層の酸化を抑制し、さらに水素化により透過率が変化する透過率可変酸化抑制層と、
水素透過性を有し、酸素の透過を抑制することで前記調光層の酸化を抑制する部分、及び、酸素と反応することにより前記調光層の酸化を抑制し、さらに水素化により透過率が変化する部分を有する混合型酸化抑制層と、
から選択される少なくとも１種の酸化抑制層を備えることを特徴とする請求項１に記載の反射型調光素子。
前記酸化抑制部は、前記酸素低透過性酸化抑制層と、前記透過率可変酸化抑制層と、を備えており、
前記酸化抑制部において、
前記酸素低透過性酸化抑制層よりも前記調光層側に前記透過率可変酸化抑制層を備えることを特徴とする請求項２に記載の反射型調光素子。
前記酸素低透過性酸化抑制層は、
タングステン、タンタル、ハフニウムから選択される少なくとも１種の金属もしくは前記金属を含む合金、および／または、前記金属もしくは前記合金の酸化物、を含む薄膜であることを特徴とする請求項２または３に記載の反射型調光素子。
前記透過率可変酸化抑制層は、
スカンジウムもしくはマグネシウム・スカンジウム合金、および／または、スカンジウムもしくはマグネシウム・スカンジウム合金の水素化物、を含む薄膜であることを特徴とする請求項２乃至４いずれか一項に記載の反射型調光素子。
前記マグネシウム・スカンジウム合金の組成がＭｇ_１−ｘＳｃ_ｘ（０．４≦ｘ＜１）である請求項５に記載の反射型調光素子。
前記酸化抑制部が備える前記酸化抑制層は、１層あたりの厚さが１０ｎｍ以下である、請求項２乃至６いずれか一項に記載の反射型調光素子。
前記触媒層を基準として、前記酸化抑制部とは反対側に反射防止層を備える請求項１乃至７いずれか一項に記載の反射型調光素子。
前記反射防止層の屈折率が、１．３以上３．４以下である請求項８に記載の反射型調光素子。
前記反射防止層の膜厚が、２５ｎｍ以上１２５ｎｍ以下である請求項８または９に記載の反射型調光素子。
前記反射防止層は、金属酸化物および／またはポリマーを含む請求項８乃至１０いずれか一項に記載の反射型調光素子。
前記金属酸化物が、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、二酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムから選択された少なくとも１種である請求項１１に記載の反射型調光素子。
前記ポリマーがフッ素樹脂である請求項１１または１２に記載の反射型調光素子。