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公開番号2025132377
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024029894
出願日2024-02-29
発明の名称光制御素子の製造方法
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類G02B 5/20 20060101AFI20250903BHJP(光学)
要約【課題】新規な光制御素子を提供する。
【解決手段】光制御素子の製造方法は、温度変化及び光吸収のうちの1以上である環境変化によって光の透過特性及び光の反射特性のうちの1以上である光学特性が変化する光制御素子を製造する製造方法であって、基板と、環境変化によって相転移する相転移材料で形成され平均粒径1nm以上1000μm以下で基板の表面に互いに分離配置された複数の無機粒子と、を備えた素子前駆体を準備する前駆体工程と、素子前駆体の無機粒子に紫外光を照射する照射工程と、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
温度変化及び光吸収のうちの１以上である環境変化によって光の透過特性及び光の反射特性のうちの１以上である光学特性が変化する光制御素子を製造する製造方法であって、
基板と、前記環境変化によって相転移する相転移材料で形成され平均粒径１ｎｍ以上１０００μｍ以下で前記基板の表面に互いに分離配置された複数の無機粒子と、を備えた素子前駆体を準備する前駆体工程と、
前記素子前駆体の前記無機粒子に紫外光を照射する照射工程と、
を含む、光制御素子の製造方法。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記相転移材料は二酸化バナジウムである、請求項１に記載の光制御素子の製造方法。
【請求項３】
前記環境変化は温度変化である、請求項１又は２に記載の光制御素子の製造方法。
【請求項４】
前記紫外光は波長３００ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の光制御素子の製造方法。
【請求項５】
前記紫外光の光源はレーザー光源である、請求項１又は２に記載の光制御素子の製造方法。
【請求項６】
前記照射工程では、前記紫外光を集光して、前記複数の無機粒子のうちの一部のみに照射する、請求項１又は２に記載の光制御素子の製造方法。
【請求項７】
前記無機粒子は、粒径及び粒子形状のうちの１以上にばらつきを有する、請求項１又は２に記載の光制御素子の製造方法。
【請求項８】
前記照射工程では、前記無機粒子ごとの光学特性変化のばらつきを減少させる、請求項１又は２に記載の光制御素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光制御素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、アルミナ基板の表面に形成した酸化バナジウム膜に紫外光を照射して、金属－誘電体相転移特性を調整することが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１では、酸化バナジウム膜に紫外光を照射することにより、２５０℃未満のような比較的低い温度で金属－誘電体相転移特性を調整できるとしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
G. Ko and S. Ramanathan, “Effect of ultraviolet irradiation on electrical resistance and phase transition characteristics of thin film vanadium oxide", Journal of Applied Physics 103, 106104 (2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基材表面に酸化バナジウムなどの相転移材料の膜を形成した素子は、温度変化や光吸収などの環境変化によって相転移し、それに伴い光の透過特性や光の反射特性などの光学特性が変化するため、その特性を利用して光制御素子として利用できる。こうした光制御素子に非特許文献１の技術を適用して紫外光を照射して相転移特性を調整すると、光学特性の変化を調整することができると考えられる。しかしながら、非特許文献１では、相転移材料である二酸化バナジウムが膜として形成されており、光制御素子に用いた場合に所望の光学特性変化が得られないことがあった。
【０００５】
本開示はこのような課題を解決するためになされたものであり、新規な光制御素子を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、相転移材料を、膜ではなく、ナノ～マイクロサイズの粒子として分離配置し、紫外光を照射すると、所望の光学特性変化を示すことを見出し、本開示の発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本開示の光制御素子の製造方法は、
温度変化及び光吸収のうちの１以上である環境変化によって光の透過特性及び光の反射特性のうちの１以上である光学特性が変化する光制御素子を製造する製造方法であって、
基板と、前記環境変化によって相転移する相転移材料で形成され平均粒径１ｎｍ以上１０００μｍ以下で前記基板の表面に互いに分離配置された複数の無機粒子と、を備えた素子前駆体を準備する前駆体工程と、
前記素子前駆体の前記無機粒子に紫外光を照射する照射工程と、
を含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示では、新規な光制御素子を提供できる。例えば、相転移材料を膜状に形成して紫外光を照射した場合とは異なる光学特性変化を示す光制御素子を提供できる。このような効果が得られる理由は、以下のように推察される。例えば、相転移材料をナノ～マイクロサイズの粒子として形成すると、膜として形成した場合とは表面状態（例えば、結晶核となる表面の酸素欠陥の量や結晶構造のひずみ）が異なることなどにより、膜として形成した場合とは異なる光学特性変化を示す光制御素子を提供できると考えられる。また、例えば、粒子ごとに紫外光の照射条件や照射有無を調整することで、光学特性変化を細やかに調整することもできると考えられる。また、例えば、紫外光照射によって無機粒子の光学特性変化のばらつきが減少する傾向を利用して、製品ごとの光学特性変化のばらつきを抑制できると考えられる。このようにして、所望の光学特性変化を示す新規な光制御素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
素子前駆体１０の構成の概略を示す説明図。
紫外光照射装置５０を用いた照射工程の概略を示す説明図。
昇温時及び降温時における無機粒子の光学特性の変化を説明する説明図。
実験例１のサンプル温度１８℃での共焦点顕微鏡写真。
実験例１のサンプルを昇温させていった際の共焦点顕微鏡写真。
図４において丸で囲んだ粒子の明るさ変化を表すグラフ。
実験例１，２における粒子の明るさ変化を表すグラフの代表例。
実験例１，２における粒子の明るさ変化のヒステリシス幅ΔTの度数分布。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の光制御素子の製造方法は、温度変化及び光吸収のうちの１以上である環境変化によって光学特性が変化する光制御素子を製造する製造方法である。この製造方法は、前駆体工程と、照射工程と、を含む。以下、各工程について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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