特許 6103642 シラス構造体およびシラス構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6103642

(24)【登録日】2017年3月10日

(45)【発行日】2017年3月29日

(54)【発明の名称】シラス構造体およびシラス構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 33/26 20060101AFI20170316BHJP

   B32B 3/26 20060101ALI20170316BHJP

   B32B 9/00 20060101ALI20170316BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20170316BHJP

   C23C 14/08 20060101ALI20170316BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20170316BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20170316BHJP

【ＦＩ】

   C01B33/26

   B32B3/26 Z

   B32B9/00 A

   C23C14/06 L

   C23C14/08 K

   C23C14/34 A

   G09F9/30 380

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-156590(P2013-156590)

(22)【出願日】2013年7月29日

(65)【公開番号】特開2014-43644(P2014-43644A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2016年6月23日

(31)【優先権主張番号】特願2012-171060(P2012-171060)

(32)【優先日】2012年8月1日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】597128897

【氏名又は名称】株式会社 高千穂

(73)【特許権者】

【識別番号】504237050

【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】野口 大輔

【審査官】 小野 久子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８２４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２６０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３４２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１８６２３７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ３３／００−３３／１９３

Ｂ３２Ｂ ３／２６

Ｂ３２Ｂ ９／００

Ｃ２３Ｃ １４／０６

Ｃ２３Ｃ １４／０８

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｇ０９Ｆ ９／３０

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
物理気相成長法により、前記基材に設けられたシラスの薄膜と、
を有するシラス構造体であって、
前記シラス構造体は、光制御素子であり、前記基材は、第１の導電膜であり、前記シラスの薄膜は、前記基材の表面に設けられた還元発色膜の表面に設けられており、
前記シラスの薄膜の表面には酸化発色膜が設けられており、
前記酸化発色膜の表面には第２の導電膜が設けられており、
前記各導電膜が、透明体もしくは半透明体で構成されているか、または、前記各導電膜のうちの一方の導電膜が透明体もしくは半透明体で構成されており他方の導電膜が反射膜で構成されていることを特徴とするシラス構造体。

【請求項2】

基材と、
物理気相成長法により、前記基材に設けられたシラスの薄膜と、
を有するシラス構造体であって、
前記シラス構造体は、光制御素子であり、前記基材は、第１の導電膜であり、前記シラスの薄膜は、前記基材の表面に設けられた酸化発色膜の表面に設けられており、
前記シラスの薄膜の表面には還元発色膜が設けられており、
前記還元発色膜の表面には第２の導電膜が設けられており、
前記各導電膜が、透明体もしくは半透明体で構成されているか、または、前記各導電膜のうちの一方の導電膜が透明体もしくは半透明体で構成されており他方の導電膜が反射膜で構成されていることを特徴とするシラス構造体。

【請求項3】

基材と、
物理気相成長法により、前記基材に設けられたシラスの薄膜と、
を有するシラス構造体であって、
前記シラス構造体は、光反射防止材であり、
前記基材は、透明体もしくは半透明体で構成されており、
前記基材の表面には、前記シラスの薄膜、前記シラスの薄膜よりも屈折率の高い高屈折率の薄膜が交互に重なって複数層設けられていることを特徴とするシラス構造体。

【請求項4】

請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のシラス構造体の製造方法において、
前記物理気相成長法で使用する薄膜形成材料は、粒子状もしくはバルク状のシラス、または、粒子状もしくはバルク状のシラスを焼結して所定の大きさの焼結体にしたものであることを特徴とするシラス構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シラス構造体およびシラス構造体の製造方法に係り、特に、ガラス等の基材にシラスの薄膜が設けられているものに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、消臭機能・調湿機能・空気清浄機能・マイナスイオン効果・シックハウス対策など多岐の機能を備えた１００％自然素材の新素材として、シラスが注目されている。

【0003】

このシラスを利用した応用製品として、住宅用内装材（内装仕上げ材）や住宅用外装材（外装仕上げ材）や舗装材などのシラス構造体２０１（図９参照）が実用化され特異的な効果を上げている。

【0004】

シラス構造体２０１では、粒子状またはバルク状のシラス２０３をバインダ等の接着剤２０５を用いて、基材２０７にたとえばバルク状に設けてある。

【0005】

ここで、従来の技術文献として、たとえば特許文献１、特許文献２を掲げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−３３９７１２号公報

【特許文献2】特開２００８−１０１４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、従来のシラス構造体２０１は、消臭性、吸湿性等の機能を備えてはいるが、これらの機能をより長続きさせることが重要である。また、従来のシラス構造体２０１はシラス２０３がバルク状であるため光の透過率が低く、光学特性が劣っており、視認性を必要としている基材２０７へのコーティングは限定されるものである。

【0008】

さらには、シラスを利用した応用製品は建築材料が中心であり、機械的特性、熱的特性、電気的特性、生体機能特性、分離特性、化学的特性といった新しい機能性の発見とその応用製品の開発が求められている。

【0009】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、消臭性、吸湿性等の機能に加え、優れた光学特性や電気的特性などを中心とした機能性を備えているとともに、経年変化によっても、上記機能をより長続きさせることができるシラス構造体およびシラス構造体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

第１のアスペクトの発明は、基材と、物理気相成長法により、前記基材に設けられたシラスの薄膜とを有するシラス構造体であって、前記シラス構造体は、光制御素子であり、前記基材は、第１の導電膜であり、前記シラスの薄膜は、前記基材の表面に設けられた還元発色膜の表面に設けられており、前記シラスの薄膜の表面には酸化発色膜が設けられており、前記酸化発色膜の表面には第２の導電膜が設けられており、前記各導電膜が、透明体もしくは半透明体で構成されているか、または、前記各導電膜のうちの一方の導電膜が透明体もしくは半透明体で構成されており他方の導電膜が反射膜で構成されているシラス構造体である。

【0014】

第２のアスペクトの発明は、基材と、物理気相成長法により、前記基材に設けられたシラスの薄膜とを有するシラス構造体であって、前記シラス構造体は、光制御素子であり、前記基材は、第１の導電膜であり、前記シラスの薄膜は、前記基材の表面に設けられた酸化発色膜の表面に設けられており、前記シラスの薄膜の表面には還元発色膜が設けられており、前記還元発色膜の表面には第２の導電膜が設けられており、前記各導電膜が、透明体もしくは半透明体で構成されているか、または、前記各導電膜のうちの一方の導電膜が透明体もしくは半透明体で構成されており他方の導電膜が反射膜で構成されているシラス構造体である。

【0015】

第３のアスペクトの発明は、基材と、物理気相成長法により、前記基材に設けられたシラスの薄膜とを有するシラス構造体であって、前記シラス構造体は、光反射防止材であり、前記基材は、透明体もしくは半透明体で構成されており、前記基材の表面には、前記シラスの薄膜、前記シラスの薄膜よりも屈折率の高い高屈折率の薄膜が交互に重なって複数層設けられているシラス構造体である。

【0016】

第４のアスペクトの発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１のアスペクトのシラス構造体の製造方法において、前記物理気相成長法で使用する薄膜形成材料は、粒子状もしくはバルク状のシラス、または、粒子状もしくはバルク状のシラスを焼結して所定の大きさの焼結体にしたものであるシラス構造体の製造方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、消臭性、吸湿性、光学特性、電気的特性等の機能を備えているとともに、経年変化によってもシラスの薄膜が基材から剥離し難いシラス構造体およびシラス構造体の製造方法を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係るシラス構造体の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係るシラス構造体におけるシラスの薄膜の拡大図であり、（ａ）は、シラスの薄膜の表面を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す直線Ｌに沿って測定したシラスの薄膜の面粗さを示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るシラス構造体におけるシラスの薄膜の微細構造（生成条件を変えた場合の微細構造の変化）を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係るシラス構造体におけるシラスの薄膜の微細構造を示す断面図である。

【図5】スパッタリング装置の概略構成を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る光制御素子を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係る光制御素子を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る光制御素子を示す図である。

【図9】従来のシラス構造体の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態に係るシラス構造体１は、図１に示すように、たとえば平板状に形成されている基材３と、シラスの薄膜５とを備えて構成されている。

【0020】

シラスの薄膜５は、スパッタリング等の物理気相成長法（物理蒸着法；ＰＶＤ；Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、基材３の表面（平板状の基材３の厚さ方向の一方の面）の総てを覆うようにして、基材３に一体的に設けられている。

【0021】

なお、シラスの薄膜５が、基材３の表面の少なくとも一部を覆うようにして設けられていてもよいし、平板状の基材３の厚さ方向の両方の面の総てもしくは少なくとも一部を覆うようにして設けられていてもよい。基材３が板状以外の形状であってもよい。

【0022】

また、シラス構造体１として、家屋等の内装仕上げ材、外装仕上げ材や舗装材を掲げることができる。

【0023】

ここで、シラスの薄膜５の原料となるシラスについて説明する。

【0024】

シラスは、シラス台地を形成しているものである。シラス台地は、日本国の鹿児島県から宮崎県南部にかけて最大１５０ｍの厚さになっている。

【0025】

シラスは、大量の火砕流として一気に堆積したものであるので、他の土と混ざることなく厚い地層になってシラス台地を形成している。一般的な土は、岩石が細かく粉砕された粉末に、植物や微生物などがもたらす作用によって、様々な有機物が混ざっている。

【0026】

これに対して、シラスは、マグマが岩石になる前に粉末になったものであるので、養分（有機物）をほとんど含んでおらず、マグマの状態から超高温で焼成された高純度の無機質セラミック物質となっている。すなわち、シラスは火山ガラスを主成分としケイ酸分を６０％〜８０％含む多孔質のものである。

【0027】

ここで、シラス（たとえば、高千穂シラス；九州高千穂山産のシラス）についてさらに詳しく説明する。高千穂シラスの分析結果は、重量％で次の通りである。

【0028】

強熱減量が２．７％、ＳｉＯ_２が６７．８％、Ａｌ_２Ｏ_３が１５．１％、Ｎａ_２Ｏが３．７％、ＣａＯが２．２％、Ｆｅ_２Ｏ_３が２．５％、Ｋ_２Ｏが２．２％、ＴｉＯ_２が０．２７％、ＭｎＯが０．０６％、ＭｇＯが０．５８％、Ｐ_２Ｏ_５が０．０３％、ＳＯ_３が０．２０％、Ｃｌ^―が０．００１％未満になっている。

【0029】

強熱減量は、三酸化硫黄（ＳＯ_３）によるもので、ＪＩＳ Ｒ５２０２により測定した。酸化ケイ素（ＩＶ）（ＳｉＯ_２）は、凝集重量吸光光度併用法により測定した。酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）と酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ_２）と酸化カルシウム（ＣａＯ）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）と酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）と酸化マンガン（ＭｎＯ）と五酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）とは、フッ化水素酸、硝酸、過塩素酸分解―ＩＣＰ発光分析法により測定した。塩化物イオン（Ｃｌ^―）は環境庁告示第１３号に準じた溶出を行い、検液をイオンクロマトグラフ法で測定した。

【0030】

なお、高千穂シラス以外のシラス（たとえば鹿児島産のシラス）や、高千穂シラスと同様の組成になっているものを、高千穂シラスの代わりに採用してもよい。

【0031】

さらに説明すると、シラスの主成分は、ケイ酸、酸化アルミニウムであり、斜長石や石英や酸化チタン等も含まれる。また、シラスの粒子内には、微小な気泡が多数存在している。

【0032】

サラサラした粉状のシラスは、水持ちが悪いので水田に向かず、豪雨の際に土砂崩れを引き起こしやすいなど、やっかいもの扱いされている。

【0033】

シラス構造体１についてさらに説明すると、シラス構造体１の基材３は、たとえば、透明もしくは半透明な材料（たとえば、ガラス板）で構成されている。

【0034】

シラスの薄膜５は、従来のように接着剤等のバインダを用いることなく、基材３にシラスを構成する金属酸化物類が直接堆積することで設けられており、たとえばシラスの成分のみで構成されている。シラスの薄膜５の厚さは、５ｎｍ〜１００μｍ程度になっているが、１ｎｍ〜１ｍｍの範囲でシラスの薄膜５を設けてもよいし、さらには、１ｎｍ〜１０ｍｍの範囲でシラスの薄膜５を設けてもよい。

【0035】

薄膜とは薄くすることによって大きな「かたまり(バルク)」とは異なる性質を示すようになった膜のことである。

【0036】

シラスの薄膜５は、肉眼では、平坦な態様で基材３に設けられているように見えるが、拡大すると、図２に示すように、微細な凹凸状になっている。また、走査エリアをたとえば１μｍ×１μｍにすれば、微細な孔が形成されていることを確認することができる。

【0037】

また、スパッタリング等の物理気相成長法によって形成されるシラスの薄膜５は、この生成条件を変えることによって、微細な構造が変化する。

【0038】

すなわち、図３に示すように、基材（基板）３の温度Ｔｓ（°Ｋ）と不活性ガス（たとえばアルゴンガス；Ａｒ）の圧力を変えることで、シラスの薄膜５の微細構造が変化する。なお、Ｔｍは薄膜形成材料（ターゲット１１；図５参照）の融点である。

【0039】

図３に示す領域１（ＺＯＮＥ−１）は、アルゴンガスの圧力が高く基材３の温度が低いときに生成される微細構造の領域であり、その断面は、模式的には、図４（ａ）のようになる。領域１の条件で生成されたシラスの薄膜５は、微小柱状で空隙や孔が多く存在し密度が低くなっている。

【0040】

図３に示す領域Ｔ（ＺＯＮＥ−Ｔ）は、アルゴンガスの圧力が低く基材３の温度が低いときに生成される微細構造の領域であり、その断面は、模式的には、図４（ｂ）のようになる。領域Tの条件で生成されたシラスの薄膜５は、微小柱状であるが空隙が少なく緻密な膜になっている。

【0041】

図３に示す領域２（ＺＯＮＥ−２）は、基材３の温度が高いときに生成される微細構造の領域であり、その断面は、模式的には、図４（ｃ）のようになる。領域２の条件で生成されたシラスの薄膜５は、微小柱状であるが、グレインサイズが領域Ｔよりも大きくなっている。

【0042】

図３に示す領域３（ＺＯＮＥ−３）は、基材３の温度がさらに高いときに生成される微細構造の領域であり、その断面は、模式的には、図４（ｄ）のようになる。領域３の条件で生成されたシラスの薄膜５は、等方的でありバルクに近い状態になっている。

【0043】

なお、シラス構造体１のシラスの薄膜５は、上述したいずれの領域で生成されたものであってもよいが、用途に応じて、適宜使い分けることが望ましい。

【0044】

ここで、図５に示すスパッタリング装置７を用いて、基材３の表面にシラスの薄膜５をスパッタリングにより一体的に設けるシラス構造体１の製造方法（シラス薄膜被覆方法）について説明する。

【0045】

スパッタリングでは、真空チャンバ９内に、シラスの薄膜５となる基材３につけたいもの（薄膜形成材料）をターゲット１１として設置し、高電圧をかけてイオン化させた不活性ガス（真空チャンバ９内のアルゴンガス）をターゲット１１に衝突させる。

【0046】

これにより、ターゲット１１表面の原子がはじき飛ばされ、真空チャンバ９内に設置された基材３に到達して、シラスの薄膜５が生成される。

【0047】

ここで、ターゲット１１として、粒子状もしくはバルク状（粉末状；粉状）のシラスを焼結して所定の大きさの焼結体（粒子状もしくはバルク状のシラスが多数集まって一体化した焼結体）にしたもので構成されているが、粒子状もしくはバルク状のシラスをそのまま使用してもよい。

【0048】

なお、上記説明では、真空チャンバ９内に不活性ガスのみを導入しているが、不活性ガスに加えて活性ガス（たとえば酸素；Ｏ_２）を導入してもよい。活性ガスを導入することで、はじき飛ばされたシラス（薄膜形成材料）の原子（シラスを構成する金属酸化物類）が活性ガスと反応し、この反応した化合物が、シラスの薄膜５として基材３に設置される。

【0049】

シラス構造体１によれば、物理気相成長法により、基材３の表面にシラスの薄膜５が設けられているので、シラスが本来的にもっている消臭性、吸湿性等の機能を備えているとともに、バインダが非存在であることで、上記機能をより長続きさせることができる。

【0050】

なお、シラス構造体１での消臭性は、たとえば、シラスの薄膜５に含まれている酸化チタンが光触媒として臭いの成分を分解することで発揮される。また、多孔質になっているシラス構造体１では、ミクロ孔・メソ孔で物理吸着が起き、吸湿性を発揮することができる。

【0051】

また、図９に示す従来のシラス構造体２０１では、シラス２０３の形態が粒子状またはバルク状であるため、基材２０７へのコーティング(塗布)においてバインダ等の接着剤２０５を必要としており、基材２０７にシラス２０３の薄膜を設けるのに手間がかかる。しかし、シラス構造体１によれば、物理気相成長法により、シラスの薄膜５を設けているので、従来の手間を無くすことができ、シラス構造体１の製造工程を簡素化することができる。

【0052】

また、シラス構造体１によれば、基材３がガラス板で構成されており、シラスが薄膜化されているので、光学特性(たとえば可視光線の透過率)が良くなっている。

【0053】

すなわち、粒子およびバルクに変わる形態として薄膜に着目し、薄膜作製技術の1つであるスパッタリング法を用いてシラスの薄膜化(ｎｍオーダー)を行い、シラスの薄膜５の作製を行った。スパッタリング法とは原子レベルで微細構造が制御された高品質の薄膜を密着性良く大面積に均一に成膜するのに有利な技術であり、この特長を生かしてバインダを必要とせず基材３の上に薄膜化されたシラスを堆積させた。

【0054】

これよって、薄膜化されたシラスの物性を生かし、消臭性、吸湿性等の優れた機能を維持しつつ、視認性を必要とする基材（ガラス板）３にシラスをコーティングしても、高い透過率を得ることができる。

【0055】

この理由は、スパッタリング法によって基材（ガラス板）３の表面に設けられたシラスの薄膜５は、微細な凹凸を有しているが、この微細な凹凸のピッチ（場合によっては高さも）が可視光線の波長よりも小さくなっており、可視光線がシラスの薄膜５に邪魔されず（あたかもシラスの薄膜５が非存在であるかのようにして）シラス構造体１を透過するからである。

【0056】

また、シラス構造体１によれば、ガラス板３の表面が親水性を備えたシラスの薄膜５で覆われているので、シラス構造体１が、湯気や水蒸気で曇り難くなっている。したがって、基材３がガラス板で構成されたシラス構造体１を窓ガラスや鏡に使用すればこれらにおける曇りの発生を抑制することができる。

【0057】

また、シラス構造体１を、内装仕上げ材として採用すれば、消臭、調湿、殺菌、マイナスイオンの発生等の機能を発揮し、快適な居住環境をもたらす。

【0058】

すなわち、現代の住宅は高気密性を備えている。したがって、ある程度の換気がなされていても、毎日営まれる人間の生活によって、臭いや湿気など様々な物質がこもりがちになる。そこで、シラス構造体１が、湿度が上がると余分な湿気を吸収し、湿度が下がると湿気を放出し、室内の湿度を自動調整する。また、シラス構造体１が、たばこの臭いやペットの臭いを短時間で消臭し、家具等から放出されたホルムアルデヒド等の化学物質をしっかりと吸着する。

【0059】

また、シラス構造体１を、外装仕上げ材として採用すれば、防水性、透湿性を兼ね、美しく温かみのある風合いが良好な外観デザインをかもし出す。紫外線にも強く、色あせた劣化がほとんど生じない。

【0060】

また、シラス構造体１の製造において、ターゲットとして、粒子状もしくはバルク状のシラスを焼結してあるものを用いているので、シラスの取り扱いが容易になっている。

【0061】

ところで、上記説明では、物理気相成長法により、シラスの薄膜５を、基材３の表面に直接設けているが、他の層を間にして、基材３にシラスの薄膜５を間接的に設けてもよい。

【0062】

次に、基材３にシラスの薄膜５を間接的に設けたものについて説明する。

【0063】

基材３にシラスの薄膜５を間接的に設けたシラス構造体１として、図６や図７（ａ）に示すような光制御素子（可視光の制御部材）２１を掲げることができる。光制御素子２１は、たとえば、矩形な平板状に形成されている（図７（ａ）参照）。

【0064】

また、光制御素子２１は、酸化還元反応により物質の色が変化するＥＣ現象を利用した素子であり、基材３と、還元発色膜２３と、シラスの薄膜５と、酸化発色膜２５と、第２の導電膜２７とを備えて構成されている。

【0065】

基材３は、第１の導電膜（薄膜）を構成しており、第１の導電膜３の表面には、たとえば、スパッタリング等の物理気相成長法により、第１の導電膜３に接して還元発色膜（薄膜）２３が直接設けられている。還元発色膜２３は、たとえば、酸化タングステン（ＶＩ）（ＷＯ_３）で構成されている。

【0066】

シラスの薄膜５は、透明もしくは半透明になっており、たとえば、スパッタリング等の物理気相成長法により、還元発色膜２３の表面に接して直接設けられている。

【0067】

シラスの薄膜５の表面には、たとえば、スパッタリング等の物理気相成長法により、酸化発色膜（薄膜）２５が接して直接設けられている。酸化発色膜２５は、たとえば、酸化イリジウムと酸化錫（ＩＶ）（ＩｒＯ_ｘ＋ＳｎＯ_２）で構成されている。酸化発色膜２５の表面には、第２の導電膜２７が接して直接設けられている。

【0068】

各導電膜３，２７は、透明体もしくは半透明体になっており、たとえば、透明導電膜（Ｉ．Ｔ．Ｏ．；酸化インジウムスズ；スズドープ酸化インジウム；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で構成されている。

【0069】

なお、シラスの薄膜５は、図３に示す領域１（ＺＯＮＥ−１）、もしくは、図３に示す領域Ｔ（ＺＯＮＥ−Ｔ）で示すものが望ましい。

【0070】

次に、光制御素子２１に作用について説明する。

【0071】

シラスの薄膜５は、上述したように微細な凹凸を有しているので、シラスの薄膜５内に微細空隙が形成されており、この微細な空隙内には、水分（Ｈ_２Ｏ）が存在している。

【0072】

そして、図６に示すように、第１の導電膜３と第２の導電膜２７との間に電圧を加えると、還元発色膜２３に一価の陽イオン（たとえば水素イオンＨ^＋）が入り込むことで化合物（Ｈ_ｘＷＯ_３）が生成され、還元発色膜２３にたとえば色が付き、還元発色膜２３における可視光線の透過率が低下する。また、第１の導電膜３と第２の導電膜２７との間に電圧を加えると、酸化発色膜２５に一価の陰イオン（たとえば水酸イオンＯＨ⁻）が入り込むことで化合物（Ｉｒ（ＯＨ）_ｎ＋ｘ）が生成され、酸化発色膜２５に色が付き、酸化発色膜２５における可視光線の透過率が低下する。なお、この色が付く状態は、電圧の印加を無くしても持続する。

【0073】

また、図６に示す場合と逆の電圧を印加すると、還元発色膜２３や酸化発色膜２５が無色透明もしくは半透明になって元にもどり、可視光線の透過率が高くなる。この無色透明もしくは半透明の状態は、電圧の印加を無くしても持続する。

【0074】

ところで、従来のＥＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｒｏｍｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、酸化還元反応により物質の色が変化するＥＣ現象を利用しており、電解質膜として、シラスの薄膜５の代わりに液体や流体のもの（ゲルを含む）を使用している。

【0075】

しかし、従来の液体の電解質膜を用いたＥＣＤは、一部に液体や流体を含む製造工程が存在するので製造工程が煩雑であり、経年変化や使用環境による液漏れが発生するおそれがある。そこで、従来のＥＣＤとして、レアメタルを含む固体電解質膜を採用する場合もある。

【0076】

しかし、従来の固体電解質膜を用いたＥＣＤは、レアメタルを使用するので高価である。これに対して、光制御素子２１では、シラスを電解質膜として使用できるという性質を発見し、光制御素子２１の固体電解質膜にシラスの薄膜５を使用したのである。そして、レアメタルを使用しないのでともかく安価であり、また、従来の固体電解質膜に比べてイオン伝導度が高くなっている光制御素子２１を得ることができたのである。

【0077】

また、光制御素子２１によれば、液体の電解質膜を用いた従来のＥＣＤに比べて、製造工程が簡素化され、経年変化や使用環境による液漏れが無くなる。

【0078】

なお、上述した光制御素子２１は、可視光を透過しもしくは遮断する切り換えを容易に行うことできる遮光部材として使用することができる。この遮光部材は、たとえば建物の窓や旅客機等の乗り物の窓に使用することができる。

【0079】

また、シラスの薄膜５を、光学薄膜の高速低温成膜技術として実用化されている併用式スパッタリング法、特にＲＡＳ（Ｒａｄｉｃａｌ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ラジカル・アシスト・スパッタリング）法によって設けてもよい。これにより、シラスの薄膜５の成膜速度を速くし、基材３等の温度上昇を抑制することができる。

【0080】

ＲＡＳ法については、たとえば、特開２００１−２３４３３８号公報、特開平１１−２７９７５７号公報、特開平１１−２５６３２７号公報に記載されている。

【0081】

また、シラスの薄膜５等を図７（ａ）に示すように連続している１つのものとすれば、上述したように、光制御素子２１を遮光部材として採用することができる。一方、図７（ｂ）で示すように、第１の導電膜３、還元発色膜２３、シラスの薄膜５、酸化発色膜２５、第２の導電膜２７を、多数の微細なセグメント３１に分割して仕切り、各々のセグメント３１に独自に電圧を適宜印加すれば、光制御素子２１を、ＬＣＤ等の代わりに、画像表示装置として採用することができる。

【0082】

なお、図６に示したものにおいて、還元発色膜２３と酸化発色膜２５とを入れ替えてもよい。

【0083】

すなわち、シラス構造体１を光制御素子２１とし、基材３を第１の導電膜とし、シラスの薄膜５が、基材３の表面に設けられた酸化発色膜２５の表面に設けられており、シラスの薄膜５の表面には還元発色膜２３が設けられており、還元発色膜２３の表面には第２の導電膜２７が設けられていてもよい。

【0084】

また、各導電膜３，２７のうちの一方の導電膜が透明体もしくは半透明体で構成されており、他方の導電膜（たとえば、第１の導電膜３）が可視光を反射する反射膜で構成されていてもよい。

【0085】

この場合、第１の導電膜３は、Ａｌ（アルミニウム）で構成されており、反射電極膜となっている。このように、第１の導電膜３が反射電極膜になっている光制御素子２１は、たとえば、防眩ミラーとして採用することができる。

【0086】

また、光制御素子２１を反射防止材（反射防止板）としてもよい。

【0087】

この場合、反射防止材２１の基材３は、透明体もしくは半透明体で構成されている。反射防止材２１では、基材３の表面に反射防止膜（ＡＲコート）が設けられている。

【0088】

例を掲げて詳しく説明すると、図８に示すように、シラスの薄膜５（５Ａ）が、透明もしくは半透明になっており、基材３の表面に接して直接設けられており、シラスの薄膜５（５Ａ）の表面には、シラスの薄膜５（５Ａ）よりも屈折率の高い高屈折率の薄膜（たとえば、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ_２））２９（２９Ａ）が接して直接設けられている。高屈折率の薄膜２９も、透明もしくは半透明になっている。

【0089】

また、高屈折率の薄膜２９（２９Ａ）の表面には、シラスの薄膜５（５Ａ）とは別個のシラスの薄膜５（５Ｂ）が接して直接設けられており、シラスの薄膜５（５Ｂ）の表面には、高屈折率の薄膜２９（２９Ａ）とは別個の高屈折率（たとえば、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ_２））の薄膜２９（２９Ｂ）が接して直接設けられている。

【0090】

なお、シラスの薄膜５の屈折率は１．４〜１．５程度と低くなっており、高屈折率の薄膜２９の屈折率は２．０〜３．０程度と高くなっている。ＡＲコートが設けられていることで、全体の反射率が５％程度になる。

【0091】

なお、上記説明では、基材３に、シラスの薄膜５Ａ、高屈折率の薄膜２９Ａ、シラスの薄膜５Ｂ、高屈折率の薄膜２９Ｂの４層の薄膜が交互に重なって設けられているが、これに限定されることはない。シラスの薄膜５と高屈折率の薄膜２９とが基材３に交互に重なって複数層設けられていてもよい。

【0092】

また、上記説明では、基材３の表面にシラスの薄膜５を設け、このシラスの薄膜５の表面に高屈折率の薄膜２９を設けているが、シラスの薄膜５と高屈折率の薄膜２９とを入れ替えてもよい。すなわち、基材３の表面に高屈折率の薄膜２９を設け、高屈折率の薄膜２９の表面にシラスの薄膜５を設けてもよい。

【0093】

また、上記説明では、基材３の表面にシラスの薄膜５を設け、このシラスの薄膜５の表面に高屈折率の薄膜２９を設けているが、シラスの薄膜５と高屈折率の薄膜２９とを入れ替えてもよい。すなわち、基材３の表面に高屈折率の薄膜２９を設け、高屈折率の薄膜２９の表面にシラスの薄膜５を設けてもよい。

【0094】

上述したように、ＡＲコートは、反射による光の損失を最小限に抑えることができるため太陽電池のコーティングにも使用可能であり、セル表面に「反射防止膜」を設けることで、セルにしっかり太陽の光を取り込むことができる。

【0095】

また、シラスの薄膜の屈折率は１．４〜１．５程度と低いことから太陽電池（特に、集光型太陽電池の集光レンズ）のコーティングに最適な材料であり、さらにはシラスの薄膜に含まれている酸化チタンＴｉＯ_２の光触媒特性により、太陽電池の防汚も実現できる。

【0096】

これに対して、防汚を目的として、シラスの薄膜の代わりに光触媒の材料である酸化チタンＴｉＯ_２の薄膜を太陽電池に設けると、酸化チタンＴｉＯ_２の屈折率が高いので、酸化チタンＴｉＯ_２の薄膜が設けられたモジュールや集光レンズでの光路が変化してしまい、光をしっかりと取り込むことができなくなる。

【0097】

なお、本発明はその要旨を超えない限り上述した実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0098】

１ シラス構造体
３ 基材
５，５Ａ，５Ｂ シラスの薄膜
１１ ターゲット
２１ 光制御素子
２３ 還元発色膜
２５ 酸化発色膜
２７ 第２の導電膜
２９，２９Ａ，２９Ｂ 高屈折率の薄膜

【図1】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図2】