懸濁粒子装置，懸濁粒子装置を用いた調光装置及びそれらの駆動方法
【課題】透過状態の保持と均一な光学変調動作を両立する懸濁粒子装置を提供する。
【解決手段】第一の基板および第二の基板と、の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、第一の基板上に第一の電極が形成され、第二の基板上に第二の電極および第三の電極が形成され、懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、光調整粒子は帯電されており、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上により交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御され、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上により直流電圧が印加されることで光調整粒子が懸濁液中に分散する、または、第三の電極に偏在することを特徴とする懸濁粒子装置。
【解決手段】第一の基板および第二の基板と、の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、第一の基板上に第一の電極が形成され、第二の基板上に第二の電極および第三の電極が形成され、懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、光調整粒子は帯電されており、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上により交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御され、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上により直流電圧が印加されることで光調整粒子が懸濁液中に分散する、または、第三の電極に偏在することを特徴とする懸濁粒子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁粒子装置と懸濁粒子装置を用いた調光装置及びそれらの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には次のような技術が開示されている。少なくとも一方は透明な基板間に、微粒子が分散された分散系が挟まれてセルを構成しており、該微粒子を電界で移動させて、該セルの基板に垂直方向の光透過性ないし光反射性を変化させる表示装置において、電界を印加するために設けられた駆動電極と共通電極の電極間ピッチｐが５μ〜１００μ、セル厚ｄがｐの０.２〜１.５倍、駆動電極の電極面積率を２０％以下とすることによって高透過率，高コントラスト，低電圧駆動のモノクロおよびカラー表示が薄型，軽量，高速で可能となり、超高精細の光変調素子，ポータブル機器用表示，電子ペーパ，大型モニター，大型ＴＶ，超大型の公衆ディスプレイなど多方面への適用が可能となった。
【０００３】
以下の特許文献２には次のような技術が開示されている。エチレン性不飽和結合を有する樹脂及び光重合開始剤を含むエネルギー線硬化可能な高分子媒体と、光調整粒子が流動可能な状態で分散媒中に分散した光調整懸濁液の液滴とを含有する調光材料であって、光調整懸濁液中の分散媒が高分子媒体及びその硬化物と相分離しうるものであり、エチレン性不飽和結合を有する樹脂のエチレン性不飽和結合濃度が０.３モル／kg〜０.５モル／kgである調光材料。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０９９５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１５８０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、少なくとも一方は透明な基板間に、帯電した微粒子が透明な液体またはガス媒体中に分散された分散系が挟まれてセルを構成しており、該セル中の微粒子分散状態を該基板に垂直方向のセルの光学的遮蔽状態とし、該基板間に設けられた、共通電極と細線からなる駆動電極との間に電圧を印加して該微粒子を該基板に水平方向に移動させて該細線状駆動電極に堆積させて、分散状態の微粒子量を変調させることによって該セルの光学的遮蔽状態、即ち透過率を変調している。そのため、光学的遮蔽状態を変調する際に、該セル内において該微粒子が堆積した電極部分とその他の光学変調部分とでの該微粒子量の差異により、該セル内での光学的遮蔽状態の均一性が低くなる場合がある。更に、光学的遮蔽状態の均一性向上のため、該細線状駆動電極を微細化する場合、電極形成方法の高コスト化や、断線，電極の不均一性による動作不良といった課題が生じる場合がある。
【０００６】
また、特許文献１では該微粒子を該基板に水平方向に移動させることで該セルの光学的遮蔽状態を変調しているが、高透過光量を得る駆動を実現するため電極間距離を長くした場合には、変調動作の応答性が悪化する。
【０００７】
従来の懸濁粒子装置では、透過状態の保持と均一な光学変調動作を両立することが困難であった。本発明は、透過状態で懸濁粒子装置を停止及び保持させることと、懸濁粒子装置の光学動作部内で均一な光学特性を得ることを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）第一の基板および第二の基板と、第一の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、第一の基板上に第一の電極が形成され、第二の基板上に第二の電極および第三の電極が形成され、懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、光調整粒子は帯電されており、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御され、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで光調整粒子が懸濁液中に分散する、または、第三の電極に偏在する懸濁粒子装置。
（２）上記において、第三の電極の短軸方向の幅は、第二の電極の短軸方向の幅より小さい懸濁粒子装置。
（３）上記において、光調整粒子は、光学的異方性を有し、光調整粒子は、棒状であり、光調整粒子のアスペクト比は、５以上３０以下であり、光調整粒子は、ポリ過ヨウ化物，ポリマー，炭素系材料，金属材料または無機化合物のいずれか一つ以上である懸濁粒子装置。
（４）上記において、光調整粒子は、負に帯電しており、第三の電極の電位を第一の電極の電位および第二の電極の電位より大きくすることで、光調整粒子は第三の電極に偏在し、第一の電極の電位を第三の電極の電位より大きくすることで、第三の電極に偏在していた光調整粒子は懸濁液中に分散する懸濁粒子装置。
（５）上記において、懸濁液に帯電制御剤が添加され、帯電制御剤は脂肪酸の金属塩である懸濁粒子装置。
（６）上記において、光調整粒子が第三の電極に偏在している時に、第三の電極に所定の間隔で直流電圧が印加される懸濁粒子装置。
（７）上記において、光調整粒子が第三の電極に偏在している時に、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで、第三の電極に偏在していた粒子は分散媒中に分散する懸濁粒子装置。
（８）上記において、第三の電極を覆う誘電体層を有する懸濁粒子装置。
（９）上記において、第三の電極上において、誘電体層に開口部が設けられ、光調整粒子は、誘電体層の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
（１０）上記において、誘電体層の上に第二の電極が形成され、第三の電極上において、第二の電極に開口部が設けられ、光調整粒子は、第二の電極の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
（１１）上記において、第一の基板および第二の基板の間に複数の隔壁が形成され、複数の隔壁で区切られた空間毎に第二の電極および第三の電極が設けられる懸濁粒子装置。
（１２）上記において、第二の電極および第三の電極はストライプ状に形成され、第二の電極および第三の電極の間に交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御される懸濁粒子装置。
（１３）上記において、第二の電極および第三の電極の間に交流電圧が印加されているときに懸濁液に入射する光は光調整粒子によって偏光される懸濁粒子装置。
（１４）上記において、懸濁粒子装置を制御する駆動装置と、を有する調光装置。
（１５）第一の基板および第二の基板と、第一の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置の駆動方法であって、第一の基板上に第一の電極が形成され、第二の基板上に第二の電極および第三の電極が形成され、懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、光調整粒子は帯電されており、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御され、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで光調整粒子が懸濁液中に分散する、または、第三の電極に偏在する懸濁粒子装置の駆動方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、透過状態で懸濁粒子装置を停止及び保持させることと、懸濁粒子装置の光学動作部内で均一な光学特性を得ることを両立させることができる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２（ａ）】図１の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２（ｂ）】図１の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図３】一実施形態の懸濁粒子装置を用いた調光装置の構成を示す説明図である。
【図４】一実施形態の懸濁粒子装置における駆動方法の構成の説明図である。
【図５（ａ）】図１及び図２の懸濁粒子装置において、遮光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路の説明図である。
【図５（ｂ）】図１及び図２の懸濁粒子装置において、調光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路の説明図である。
【図５（ｃ）】図１及び図２の懸濁粒子装置において、透過保持状態での光調整粒子の状態と入射光の光路の説明図である。
【図６（ａ）】一実施形態の調光装置において、遮光状態から調光状態及び調光状態から遮光状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図６（ｂ）】一実施形態の調光装置において、遮光状態及び調光状態から透過保持状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図６（ｃ）】一実施形態の調光装置において、透過保持状態から遮光状態及び調光状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図７】一実施形態の懸濁粒子装置と補助電源を用いた調光装置の構成を示す説明図である。
【図８】図１及び図２の懸濁粒子装置及び図７の調光装置において、遮光状態及び調光状態から透過保持状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図９】一実施形態の調光装置において、透過保持状態から遮光状態及び調光状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図１０】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１１（ａ）】図１０の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１１（ｂ）】図１０の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１１（ｃ）】図１０の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１２】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１３（ａ）】図１２の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１３（ｂ）】図１２の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１３（ｃ）】図１２の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１４】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１５（ａ）】図１４の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１５（ｂ）】図１４の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１５（ｃ）】図１４の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１６】一実施形態の懸濁粒子装置を用いた調光装置の構成を示す説明図である。
【図１７】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１８（ａ）】図１７の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１８（ｂ）】図１７の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１８（ｃ）】図１７の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１９】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２０（ａ）】図１９の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２０（ｂ）】図１９の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２０（ｃ）】図１９の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２１】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２２】図２１の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２３（ａ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、遮光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２３（ｂ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、調光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２３（ｃ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、透過保持状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２４（ａ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、遮光状態での光調整粒子の状態を説明する上面構造図である。
【図２４（ｂ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、調光状態での光調整粒子の状態を説明する上面構造図である。
【図２４（ｃ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、透過保持状態での光調整粒子の状態を説明する上面構造図である。
【図２５】図２１及び図２２の懸濁粒子装置及び図７の調光装置において、遮光状態及び調光状態から透過保持状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図２６】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２７】図２６の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２８（ａ）】図２６及び図２７の懸濁粒子装置において、高遮光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２８（ｂ）】図２６及び図２７の懸濁粒子装置において、偏光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２９】図１及び図２の懸濁粒子装置において、遮光状態及び調光状態での交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化に対する透過変動率ΔＴのグラフである。
【図３０】図１及び図２の懸濁粒子装置において、図２９での交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、Ｚ電極８に直流電圧ＶC1を０Ｖから５０Ｖ印加した時での透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。
【図３１】図１及び図２の懸濁粒子装置において、交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、図６の駆動波形を用いて、遮光状態，調光状態，透過保持状態に駆動させた時の透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容を詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１２】
（ＳＰＤ）
本実施例の理解を容易にするために、本発明者らが検討したＳＰＤの基本構造などについて説明する。懸濁粒子装置（ＳＰＤ）１は、Ａ板２，Ｂ板３および光調整粒子１０と分散媒１１からなる懸濁液９を含む。なお、本実施例において対向に配置されてＳＰＤ１を構成する２つの基板の「Ａ板２」と「Ｂ板３」は、Ｘ電極６が配設される基板をＡ板２、Ｙ電極７とＺ電極８が配設される基板をＢ板３としている。図１は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は図１に示す切断線ＡＡ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図である。図１においてＹ電極７でＺ電極８を挟持、または、Ｚ電極８でＹ電極７を挟持する方向をＸ軸方向とする。図１では、Ｙ電極７，Ｚ電極８の短軸方向をＸ軸方向としている。Ａ板２とＢ板３の間には懸濁液９が挟持されている。本実施例のＳＰＤ１は、ＳＰＤ１に対してＺ軸方向の入射光を調光する。
【００１３】
まず、導電性基材およびその形成方法について説明する。Ａ板２とＢ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＡ基板４およびＢ基板５上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極のＸ電極６，Ｙ電極７，Ｚ電極８がそれぞれ形成される。Ａ基板４上にはＸ電極６が一面に形成される。Ｘ電極６をＹＺ電極対１２のようにストライプ状に配設しても構わない。Ｘ電極６を一面に形成することで、パターニングによる複雑さを簡素化できる。Ｂ基板５上にはＹ電極７とＹ電極７よりもｘ軸方向の幅が狭いＺ電極８が形成される。つまり、Ａ板２およびＢ板３の間に懸濁液９が挟持されている。なお、本実施例でのＺ電極８のｘ軸方向の幅は、好ましくは後で示す透過保持状態での透過率を上昇させるため１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好ましくはＺ電極８の視認性を低下させるため１０μｍ以上５０μｍ以下である。一方、本実施例でのＹ電極７のｘ軸方向の幅は、５μｍ以上１０００μｍ以下、図２（ｂ）のようにカプセル状の調光層２７が大きくなった場合を考慮して好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、懸濁液９及び分散媒１１の抵抗、粘度と光調整粒子１０の濃度にもよるが、後に示す駆動方法を実現するには、５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３００μｍ以下である。本実施例では、Ｚ電極８のｘ軸方向の幅を１０μｍ、Ｙ電極７のｘ軸方向の幅を５０μｍとしている。また、Ｙ電極７とＺ電極８の間隔は後で示す調光状態での光調整粒子１０の制御可能な領域を広く得るため、本実施例では１０μｍとしている。従って、本実施例でのｘ軸方向のＹ電極７の幅，Ｚ電極８の幅，Ｙ電極７とＺ電極８の間隔の比は、１：５：１である。
【００１４】
透明な支持基材はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリカーボネート（ＰＣ），シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の樹脂フィルムであっても構わない。Ｘ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８は酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化スズ，酸化亜鉛やカーボンナノチューブ，グラフェン等の透明導電体で形成しても構わない。Ｚ電極８は、クロム，銅，アルミニウム，銀等の金属及び合金の単層膜、または積層膜で形成したり、銅や銅合金などの金属の極細線を配設しても構わない。なお、本実施例ではＸ電極６を支持基材上に一面に形成し、Ｙ電極７とＺ電極８で構成されるＹＺ電極対１２をストライプ状に配設しているが、これに限らず円などの模様や文字型の形状に合わせて配設しても構わない。
【００１５】
次に、Ａ板２とＢ板３を対向に配置し、両板端部（図示しない）の対辺にスペーサービーズ等を含む封着剤を塗布して両板を接着する。これにより、両板間の距離が２５μｍである懸濁液９の懸濁液充填空間が形成される。なお、懸濁液充填空間及び両板間の距離は３μｍ以上１００μｍ以下であり、また、スペーサービーズをＡ板２とＢ板３との間に散布し、懸濁液充填空間を維持しても構わない。スペーサービーズとしては、ガラスやポリマーなどが挙げられ、接着剤に対して安定であることが望ましい。また、スペーサービーズをＡ板２とＢ板３との間に散布する場合、スペーサービーズの屈折率は分散媒１１の屈折率と近い方が好ましい。
【００１６】
懸濁液９およびその形成方法について説明する。懸濁液９は光調整粒子１０と分散媒１１を含む。分散媒１１中に光調整粒子１０が分散されている。
【００１７】
光調整粒子１０は、例えば、ポリ過ヨウ化物であり、形状に異方性があり、配向方向に起因して吸光度の異なる光学的異方性を発現し、アスペクト比が１ではない形状をしており、負に帯電している。懸濁粒子装置１の駆動期間における交流電圧の周波数及びその周波数以下の周波数において、光調整粒子１０が配向分極を生じることが望ましい。その場合、光調整粒子１０として導電性の低い誘電体材料を用いることが望ましい。導電性の低い誘電体材料としてはポリマー粒子，ポリマーでコートした粒子などが挙げられる。光調整粒子１０として、棒状や板状などが挙げられる。光調整粒子１０を棒状とすることで、電界に対する光調整粒子１０の回転運動の抵抗や透過時のヘイズの上昇を抑制できる。光調整粒子１０のアスペクト比は例えば、５以上３０以下程度が望ましい。光調整粒子１０のアスペクト比を５以上、好ましくは１０以上とすることにより、光調整粒子１０の形状に起因するような光学的異方性を発現できる。
【００１８】
光調整粒子１０の大きさは１μｍ以下であることが好ましく、０.１μｍ以上１μｍ以下であることがより好ましく、０.１μｍ以上０.６μｍ以下であることがさらに好ましい。光調整粒子１０の大きさが１μｍを超える場合には、光散乱が生じたり、電界が印加された場合に分散媒１１中での配向運動が低下したりするなど、光学特性や駆動特性が低下する問題が発生することがある。なお、光調整粒子１０の大きさは、電子顕微鏡観察等により計測される。
【００１９】
光調整粒子１０としては、カーボンブラックなどの炭素系材料、銅，ニッケル，鉄，コバルト，クロム，チタン，アルミニウムなどの金属材料、窒化ケイ素，窒化チタン，酸化アルミニウムなどの無機化合物からなる粒子が挙げられ、これらが正または負に帯電している。なお、カーボンブラック，金属等は、自身が特定の電荷を持って帯電しているのではなく、特定の電荷に帯電する性質を持ったポリマーでコートした粒子であっても構わない。
【００２０】
本実施例では、懸濁液９中の光調整粒子１０の濃度を１.０ｗｔ％としている。なお、光調整粒子１０の濃度は、他の光調整粒子１０との相互作用により回転運動，分散，凝集及び偏在動作が妨げられない濃度であり、０.１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることが好ましい。０.１ｗｔ％より小さいと、遮光時の低透過率を実現するために長ギャップのセルを作製する必要があり、電界強度低下により電圧が高くなる可能性がある。
【００２１】
分散媒１１は、アクリル酸エステルオリゴマーからなる液状共重合体である。分散媒１１として、他にポリシロキサン（シリコーンオイル）などが挙げられる。なお、分散媒１１としては、光調整粒子１０が浮遊可能な粘度であり、高抵抗で、Ａ基板４，Ｂ基板５及び各電極とは親和性がなく、Ａ基板４およびＢ基板５と屈折率が近く、光調整粒子１０と誘電率が異なる液状共重合体を使用することが好ましい。具体的には、２９８Ｋにおいて、分散媒１１の抵抗率が１０12Ωｍ以上１０15Ωｍ以下であることが望ましい。分散媒１１と光調整粒子１０に誘電率差があると、後に記す光調整粒子１０の配向動作において交流電界下における駆動力として作用させることができる。本実施例では、分散媒１１の比誘電率は３.５以上５.０以下としている。
【００２２】
懸濁液充填空間には、封着剤で接着していない両板端部から毛細管現象により懸濁液９が充填される。Ａ板２とＢ板３との間に懸濁液９を充填後、接着していない両板端部を封着剤で接着して封止する。これにより、懸濁液９は外気から隔離される。なお、本実施例では毛細管現象により懸濁液９を充填したが、懸濁液９をＡ板２とＢ板３を接着する前にバーコート法や真空下での滴下注入法（ＯＤＦ）法などで塗布し、その後にＡ板２とＢ板３を貼り合わせて接着と封止をしても構わない。
【００２３】
図２（ｂ）を用いて本実施例における懸濁粒子装置（ＳＰＤ）１の構造について説明する。図２（ａ）と異なる点について詳細に説明する。懸濁粒子装置（ＳＰＤ）１に調光層２７が含まれている。
【００２４】
図２（ｂ）において、調光層２７はカプセル状であり、調光層２７は懸濁液９と樹脂マトリックス２８とを含む。調光層２７の厚みは、５μｍ以上１,０００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。
【００２５】
樹脂マトリックス２８中に懸濁液９が分散されている。樹脂マトリックス２８中に分散されている懸濁液９の大きさ（平均液滴径）は、通常０.５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは０.５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましいは１μｍ以上５μｍ以下である。
【００２６】
光調整粒子１０が１重量％以上７０重量％以下及び分散媒１０が３０重量％以上９９重量％以下からなることが好ましく、光調整粒子１０が４重量％以上５０重量％以下及び分散媒１１が５０重量％以上９６重量％以下からなることがより好ましい。
【００２７】
樹脂マトリックス２８は、加熱や感光により硬化する高分子であり、フィルム化におけるＡ基板４，Ｂ基板５および懸濁液９を保持し、Ｘ電極６，Ｙ電極７およびＺ電極８の間を絶縁する。硬化する高分子媒体としては、例えば、重合開始剤及び高分子化合物シリコーン樹脂を含む液状の高分子組成物が挙げられる。シリコーン樹脂は、例えば、両末端シラノールポリジメチルシロキサン，両末端シラノールポリジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー，両末端シラノールポリジメチルジフェニルシロキサン等の両末端シラノールシロキサンポリマー，トリメチルエトキシシラン等のトリアルキルアルコキシシラン，（３−アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシラン等のエチレン性不飽和結合含有シラン化合物などを、２−エチルヘキサン錫等の有機錫系触媒の存在下で、脱水素縮合反応及び脱アルコール反応させて合成される。シリコーン樹脂の形態としては、無溶剤型が好ましく用いられる。すなわち、シリコーン樹脂の合成に溶剤を用いた場合には、合成反応後に溶剤を除去することが好ましい。
【００２８】
樹脂マトリックス２８の屈折率と分散媒１１の屈折率は近い方が好ましい。具体的には、樹脂マトリックス２８の屈折率と分散媒１１の屈折率との差が０.００２以下であることが望ましい。これにより、調光層２７内での樹脂マトリックス２８と分散媒１１の散乱を抑制できる。分散媒１１としては、電気導電性がなく、樹脂マトリックス２８とは親和性がない液状共重合体を使用することが好ましい。具体的には、フルオロ基及び／又は水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステルオリゴマーが好ましく、フルオロ基及び水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステルオリゴマーがより好ましい。このような共重合体を使用すると、フルオロ基，水酸基のどちらか１つのモノマー単位は光調整粒子１０に向き、残りのモノマー単位は樹脂マトリックス２８中で懸濁液９が安定に維持するために働くことから、懸濁液９内に光調整粒子１０が非常に均質に分散され、相分離の際に光調整粒子１０が相分離される懸濁液９内に誘導される。
【００２９】
調光層２７の形成方法について説明する。まず、懸濁液９と高分子化合物を混合し、高分子化合物中に懸濁液９が液滴状態で分散した混合液を作製する。この混合液をＡ基板４またはＢ基板５の一方の基板の電極上に一定の厚さで塗布し、必要に応じて混合液中に含まれる溶剤を乾燥除去する。その後、もう一方の基板にある電極が塗布した混合液に接するように、もう一方の基板を一方の基板に重ねて密着させる。
【００３０】
塗布する際は、必要に応じて、適当な溶剤で希釈してもよい。溶剤を用いた場合には、Ａ基板４またはＢ基板５の上に塗布した後に乾燥を要する。溶剤としては、テトラヒドロフラン，トルエン，ヘプタン，シクロヘキサン，エチルアセテート，エタノール，メタノール，酢酸イソアミル，酢酸ヘキシル等を用いることができる。液状の懸濁液９が、樹脂マトリックス２８中に微細な液滴形態で分散されている調光フィルムを形成するためには、本実施例の調光材料をホモジナイザー，超音波ホモジナイザー等で混合して樹脂マトリックス２８中に懸濁液９を微細に分散させる方法、樹脂マトリックス２８中のシリコーン樹脂成分の重合による相分離法、溶媒揮発による相分離法、又は温度による相分離法等を利用することができる。
【００３１】
（調光装置）
図３は、ＳＰＤ１を備えた調光装置１３の構成を示す説明図である。調光装置１３は、ＳＰＤ１と駆動装置１４を備えている。駆動装置１４は、ＳＰＤ１のＸ電極６を駆動するためのＸ電極出力回路１５と、Ｙ電極７を駆動するためのＹ電極出力回路１６、Ｚ電極８を駆動するためのＺ電極出力回路１７と、これらの出力回路を制御する駆動制御回路１８と、調光領域や調光状態及び光調整粒子１０の分散状態を制御する入力信号の処理を行う信号処理回路１９と、ＳＰＤ１及び各回路に電圧を印加する駆動電源２０で構成されている。ＳＰＤ１端部において、ＳＰＤ１の各電極と駆動装置１４の各電極出力回路は相互接続素子２１を介して接続される。相互接続素子２１としては、導電性ゴム（ラバーコネクタ），フレキシブル配線基板（ＦＰＣ），テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ），導電性テープなどが挙げられる。相互接続素子２１と各電極及び各電極出力回路は挟持して樹脂やクリップ等の固定具で固定、または金属ペースト，異方性導電ペースト，異方性導電フィルム（ＡＣＦ）などの導電性接着剤で導電部分が接着されることで結線される。
【００３２】
なお、各電極出力回路及びその他の駆動装置１４を構成する回路素子が相互接続素子２１であるフレキシブル配線基板上に形成されていても構わない。また、調光装置１３が入射光や温度などに関する外部環境情報信号を信号処理回路１９へ入力する外部信号入力装置も備えていても構わない。また、例えば、突発的な事故に対する構成故障などに関する故障情報信号を信号処理回路１９へ入力する故障自己診断装置を備えていても構わない。
【００３３】
本実施例の調光装置１３は、例えば、室内外の仕切り（パーティッション），建築物用の窓硝子／天窓，電子産業および映像機器に使用される各種平面表示素子、各種計器板と既存の液晶表示素子の代替品，光シャッター，各種室内外広告および案内標示板，航空機／鉄道車両／船舶用の窓硝子，自動車用の窓硝子／バックミラー／サンルーフ，眼鏡，サングラス，サンバイザー，撮像素子等の用途に好適に使用することができる。適用法としては、本実施例の調光装置１３を直接使用することも可能であるが、用途によっては、例えば、本実施例の調光装置１３を２枚の基材に挟持させて使用したり、基材の片面に貼り付けて使用したりしてもよい。前記基材としては、上記Ａ基板４およびＢ基板５と同様に、例えば、ガラス，高分子フィルム等を使用することができる。
【００３４】
（ＳＰＤ駆動方法）
本実施例の駆動方法について説明する。図４は本実施例で検討した駆動方法の駆動状態に対する構成図（フロー）である。図５は図２と同様にｘ−ｚ平面での断面における各駆動状態での光調整粒子１０の状態であり、図６は駆動状態を変更するための駆動波形である。図４のフローに従って、本実施例の駆動波形と各駆動状態について以下で説明する。
【００３５】
最初に、図４（ｉ）の遮光（透過光吸収）状態から調光（透過光変調）状態、（ii）の調光状態から遮光状態とするときの駆動方法について示す。図５（ａ）はＳＰＤ１の遮光状態、図５（ｂ）はＳＰＤ１の調光状態である。
【００３６】
遮光状態では、図５（ａ）のように光調整粒子１０が懸濁液９内でほぼ均一に分散し、光調整粒子１０の配向状態はブラウン運動により無秩序状態（ランダム）であり、ＳＰＤ１へ入射した光は吸収，散乱されるため、入射光３０は透過することができず遮光される。
【００３７】
図６（ａ）は、遮光状態にあるＳＰＤ１に対して、駆動状態を図４（ｉ）の遮光状態から調光状態と図４（ii）の調光状態から遮光状態とするための駆動波形である。遮光状態から調光状態では、Ｘ電極６に周波数ｆON，電圧ＶONの交流電圧信号を印加する。なお、本実施例では交流電圧信号波形を正弦波としたが、矩形波（方形波）や三角波からなる交流波形であっても構わない。更に、１／２周期で極性の異なる交流波形をＸ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８の各々に同時に印加しても構わない。Ｘ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８の各々に同時に印加することにより、Ｙ電極７及びＺ電極８への印加電圧を等電位に駆動できる。１／２周期で極性の異なる交流波形をＸ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８の各々に同時に印加することにより、耐圧性の低い回路素子を使用できる。
【００３８】
この駆動波形により、光調整粒子１０は懸濁液９内でほぼ均一に分散した状態で、誘電分極等により電界方向に沿うように印加電圧ＶONに応じて図５（ｂ）のように配向する。本実施例のように、入射光３０と電界及び粒子配向方向が同じであれば、入射光３０は光調整粒子１０の配向度合いに応じて懸濁液９からの透過光３１の透過光量が変化し、ＳＰＤ１の透過率Ｔを変調することができる。本実施例では、ＳＰＤ１の透過率が上昇する状態を開の状態であるとしている。
【００３９】
ｆONは、光調整粒子１０が分散媒１１内で凝集等せずに一様に配向動作可能で配向状態を維持できる周波数範囲であり、光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，分散媒１１との親和性等、分散媒１１の粘度等で決定され、好ましくは１０００Ｈｚ以下である。また、ｆONは臨界融合周波数（ＣＦＦ；Critical Flicker Frequency）以上であることが望ましく、１６Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下、望ましくは５０Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下である。なお、本実施例ではｆON，ＶONを一定としたが、調光状態の開始時にｆON，ＶONを変調させても構わない。
【００４０】
調光状態から遮光状態では、調光状態時に印加していたＸ電極６への交流電圧信号を停止する。なお、本実施例ではｆON，ＶONを一定としたが、調光状態の停止時にｆON，ＶONを変調させても構わない。
【００４１】
図２９は、本実施例のＳＰＤ１について、周波数ｆONを５０Ｈｚとして交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化に対する透過変動率ΔＴのグラフである。図２９で示されるように、本実施例のＳＰＤ１は、ＶONが上昇すると透過率も上昇し、ＶONを制御することで所定の透過及び遮光状態に変調できる。
【００４２】
次に、駆動前のＳＰＤ１の状態が遮光状態または調光状態として、図４（iii）及び（ｖ）の遮光状態及び調光状態から透過保持状態への駆動方法について示す。図５（ｃ）はＳＰＤ１の透過保持状態である。
【００４３】
図６（ｂ）は、図４（iii）及び（ｖ）の遮光状態または調光状態（波線）から透過保持状態への駆動波形である。本実施例では、遮光状態及び調光状態から透過保持状態への駆動時に、Ｚ電極８に直流電圧ＶC1を印加し、Ｘ電極６とＺ電極８の電極間に直流電界を形成する。図６では、Ｘ電極６への交流電圧信号を停止させた後にＺ電極８に直流電圧ＶC1を印加しているが、Ｘ電極６への交流電圧とＺ電極８への直流電圧がオーバーラップしていても良い。なお、本実施例ではＸ電極６とＺ電極８の電極間に直流電圧を印加して直流電界を形成したが、Ｚ電極８が他の電極よりも高電位となるように、Ｘ電極６，Ｙ電極７，Ｚ電極８に所定の直流電圧を印加しても構わない。本実施例の光調整粒子１０は負に帯電していることから、図５（ｃ）に示すように、Ｚ電極８がＸ電極６及びＹ電極７に対して高電位になると、遮光状態及び調光状態時に懸濁液９内でほぼ均一に分散していた光調整粒子１０はＺ電極８に凝集、もしくはＺ電極８側に偏在する。このＺ電極８への凝集及び偏在状態はＶCの印加時間ｔ1により制御される。ｔ1は、ＶCとＳＰＤ１の構造や光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，分散媒１１との親和性等、分散媒１１の粘度等に対して調整される。従って、Ｘ電極６とＹ電極７の交差部への入射光３０は光調整粒子１０により吸収，散乱されずに透過することができ、高透過光量を得ることができる。
【００４４】
本実施例の光調整粒子１０とＺ電極８間に非静電的（分子間力等）及び静電的（鏡像力，電気二重層等）な相互作用により凝集状態を保持することが可能である。従って、ＶC1及びＶC2を連続的に印加し続けなくて良い。なお、光調整粒子１０とＺ電極８間の前記相互作用が凝集状態を保持するのに不十分な場合、ＳＰＤ１の懸濁液９に帯電制御剤を添加しても構わない。帯電制御剤としては、懸濁液９への添加により分散媒１１，光調整粒子１０，電極などの分解や呈色を引き起こさないことが好ましく、金属石鹸のステアリン酸，ラウリン酸，リシノール酸，オクチル酸などの脂肪酸の金属塩が挙げられる。
【００４５】
図３０は、本実施例のＳＰＤ１について、図２９での周波数ｆONを５０Ｈｚとして交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、Ｚ電極８に直流電圧ＶC1を０Ｖから５０Ｖ印加した時での透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。図３０で示されるように、本実施例のＳＰＤ１は、ＶC1が上昇すると光調整粒子１０のＺ電極への凝集及び偏在に伴い透過光量が増大することで透過率が上昇し、ＶC1＝５０Ｖでは調光状態での最大透過率変化の８０％程度と、高透過光量を得ることができる。また、ＶC1を制御することで所定の透過光量による透過保持状態を実現することができる。
【００４６】
しかしながら、帯電制御剤添加でも不十分な場合には、Ｚ電極８がＸ電極６及びＹ電極７よりも高電位となるように、Ｚ電極８に所定の直流電圧ＶC2を図６（ｂ）の破線のように印加しても構わない。帯電制御剤が添加されていない場合でも、Ｚ電極８に直流電圧ＶC2印加しても構わない。なお、Ｚ電極８への直流電圧ＶC2は凝集及び偏在を保持可能な電圧であり、ＶC2＜ＶC1の関係にある。
【００４７】
次に、駆動前のＳＰＤ１を透過保持状態として、図４（iv）の透過保持状態から遮光状態の駆動方法について示す。図６（ｃ）は、図４（iv）の透過保持状態から遮光状態への駆動波形である。
【００４８】
本実施例では、透過状態から遮光状態及び調光状態への駆動時に、Ｘ電極６に直流電圧ＶB1を印加し、特にＸ電極６とＺ電極８間にＸ電極６がＹ電極７及びＺ電極８に対して高電位となる直流電界を形成する。なお、本実施例ではＸ電極６のみに直流電圧を印加して直流電界を形成したが、Ｚ電極８が他の電極よりも低電位となるように、Ｘ電極６，Ｙ電極７，Ｚ電極８に所定の直流電圧を印加しても構わない。本実施例の光調整粒子１０は負に帯電しており、Ｘ電極６はＺ電極８よりも高電位であることから、透過保持状態時にＺ電極８に凝集している光調整粒子１０はＸ電極６に向かって移動する。Ｚ電極８とＸ電極６間の電界は、Ｚ電極８の幅が細く、懸濁液９の分散媒１１が高抵抗率の材料であるため、Ｚ電極８からＸ電極６に向かって広がりを持つ。従って、光調整粒子１０は懸濁液空間に広がるように移動及び分散するため、懸濁液空間においてほぼ均一な光調整粒子１０の分散状態を得ることができる。Ｘ電極６へのＶB1の印加は、光調整粒子１０が懸濁液９中でほぼ均一に分散した状態となる時間ｔ2後に停止する。なお、光調整粒子１０の凝集から分散への状態変化はＶB1とｔ2により制御され、ＶB1はＳＰＤ１の構造や光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，帯電状態，分散媒１１及び他の光調整粒子１０との親和性等、分散媒１１の粘度等に依存する。
【００４９】
さらに、駆動状態を調光状態とするとき、図６（ａ）と同様にＸ電極６に周波数ｆON，電圧ＶONの交流電圧信号を印加する。
【００５０】
図３１は、本実施例のＳＰＤ１について、交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、図６の駆動波形を用いて、遮光状態，調光状態，透過保持状態に駆動させた時の透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。図３１中のｔ1は、透過保持状態とするためにＺ電極８に電圧ＶCを印加した時間である。
【００５１】
以上から、本実施例のＳＰＤ構造と駆動方法により、ＳＰＤ１の光学動作域内で均一な遮光状態，調光状態，透過状態を得ることと、各状態への切り替えと保持といった駆動を実現することができる。
【実施例２】
【００５２】
本実施例のＳＰＤ１の構成及び構造は基本的に実施例１と同様である。実施例１とは、調光装置が補助電源２２を有しているのと、透過保持状態での駆動波形が異なる点である。なお、他の構成と構造などについて実施例１と同様の場合、その説明は省略する。
【００５３】
図７は本実施例での調光装置１３の構成を示す説明図である。ＳＰＤ１は、実施例１と同様に相互接続素子２１を介して駆動装置１４と接続されており、Ｚ電極８を接続する相互接続素子２１は補助電源２２とも接続している。補助電源２２は、蓄電池からなる直流電源（図示しない）と蓄電池の充放電装置（図示しない）と、Ｚ電極８及び相互接続素子２１への駆動波形の出力回路（図示しない）を有している。補助電源２２は外部電源２３または駆動装置１４の駆動電源２０から有線または無線により給電され、直流電源の蓄電池は充電される。
【００５４】
直流電源の電池は蓄電池である。本実施例の蓄電池はリチウムイオン二次電池である。なお、蓄電池はニッケル水素二次電池や鉛蓄電池であっても構わない。また、蓄電池の代わりにキャパシタを直流電源として用いても構わない。
【００５５】
補助電源２２からは、透過保持状態を制御するためのＺ電極８への駆動波形が出力される。図８は、実施例１での図６（ｂ）に対応する本実施例における透過保持状態での駆動波形である。駆動波形は、透過保持状態での光調整粒子１０がＺ電極８へ凝集及びＺ電極８への偏在を維持するために図６（ｂ）のように連続的にＶC2を印加せず、図８に示されるｔs以降に補助電源２２からＺ電極８へ直流電圧ＶC3を時間ｔ3の間隔で印加する。なお、本実施例では時間ｔ3及びＶC3を一定間隔としたが、光調整粒子１０の凝集及び偏在状態から分散状態の動作に応じて変調しても構わない。Ｚ電極８への直流電圧ＶC3は凝集及び偏在を保持可能な電圧であり、ＶC3＜ＶC1の関係にある。
【００５６】
以上から本実施例の調光装置と駆動方法を用いることにより、実施例１のようにＺ電極８へＶC2を印加し続けるよりも低消費電力での光調整粒子１０の凝集及び偏在状態の維持及び透過保持状態の駆動を実現することができる。さらに、本実施例では蓄電池を用いていることから、商用系統電源などの外部電源２３から給電されていない状態でも補助電源２２からＳＰＤ１及びＺ電極８に駆動波形を印加可能であるため、ＳＰＤ１を移動体に用いた時や、停電時においても透過保持状態の駆動を維持できる。
【００５７】
また、光調整粒子１０が透過保持状態においてＺ電極８と凝集保持可能な場合においても、Ｚ電極８に凝集した光調整粒子１０が衝撃や温度等の環境変化により分散した場合に、本実施例の駆動波形により光調整粒子１０を再度凝集させることができる。従って、透過保持状態の保持を実現することができる。
【実施例３】
【００５８】
本実施例のＳＰＤ１の構成及び構造は基本的に実施例１と同様である。実施例１とは、透過保持状態から遮光状態及び調光状態とするときの駆動方法が実施例１と異なる。なお、他のＳＰＤ構成と構造などについて実施例１から２と同様の場合、その説明は省略する。
【００５９】
透過保持状態から遮光状態及び調光状態とするときの本実施例での駆動波形を図９に示す。本実施例では、Ｚ電極８上に凝集及びＺ電極８側に偏在していた光調整粒子１０を分散させるため、実施例１での図６（ｃ）のＸ電極６に直流電圧ＶB1を印加せずに、Ｚ電極８に交流電圧ＶB4を印加している。
【００６０】
本実施例の駆動波形により、Ｚ電極８に凝集及び偏在していた光調整粒子１０は、交流電圧により分散媒１１中を移動し、更に交流電圧により光調整粒子１０が配向動作するため凝集状態を解して実施例１よりも懸濁液９中に分散させることができる。なお、ＳＰＤ１のｘ−ｚ平面の断面図において、Ｘ電極６のＺ電極８に対して最も離れた位置までほぼ均一に分散させるため、交流電圧に対するＹ電極７の作用を低減するため、Ｘ電極６に直流電圧ＶB2を、Ｙ電極７にＺ電極８と同じく交流電圧ＶB3を印加しても構わない。
【実施例４】
【００６１】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１の構成と同様である。実施例１とは、Ｙ電極７とＺ電極８の配設箇所及びＢ板３の構造が異なる。なお、他の構成と構造などについて実施例１と同様の場合、その説明は省略する。
【００６２】
図１０は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１１（ａ）は図１０に示す切断線ＢＢ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＹ電極７よりもｘ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設される。Ｙ電極７とＺ電極８は絶縁性の透明な誘電体層２４で覆われており、Ｚ電極８上のみ誘電体層２４に穴（開口部）が設けられている。これにより、誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。図１１において、誘電体層２４の穴の幅は、Ｚ電極８の幅以下であってもＺ電極８の幅以上であっても良い。誘電体層２４の穴の幅をＺ電極８穴の幅以下にすることにより、Ｚ電極８の淵に光調整粒子１０が凝集することを抑制できる。
【００６３】
誘電体層２４として、無機系の材料や有機系の材料が挙げられる。無機系材料としては金属酸化物薄膜が挙げられる。有機系の材料としては、テフロン（Ｒ）系，ポリエステル系などのポリマーが挙げられる。誘電体層２４に有機系の材料を用いることにより、Ａ基板４やＢ基板５にプラスチックを使用でき、フレキシブルを実現できる。
【００６４】
なお、Ｚ電極８上の誘電体層２４の穴の形状は図１０に示すような四角形状に限られず、円や多角形形状であっても構わない。また、誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面において、透過状態における光調整粒子１０の凝集量と、透過状態から遮光状態とするときの誘電体層２４の穴及びＺ電極８からの直流電界をＳＰＤ１の光学動作域内でほぼ均一とするため、誘電体層２４の穴は規則性を持って配置されることが望ましい。更に、図１０に示す切断線ＢＢ′及び誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは、図１１（ｂ）のように誘電体層２４と同等、または図１１（ｃ）のように誘電体層２４より高くても構わない。図１１（ａ）のように誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さを誘電体層２４より低くすることにより、Ｙ電極７およびＺ電極８の間を絶縁するために無効スペースが必要なくなる。
【００６５】
本実施例のＳＰＤ１は、図６（ｂ）における透過状態への直流電界形成において、電界強度が強い誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面に凝集及び偏在する。そのため、透過状態において実施例１よりも高い透過光を得ることができる。
【００６６】
また、図６（ａ）で示されるように、調光状態における駆動波形は交流である。従って、調光状態においてＸ電極６とＹ電極とＺ電極８上の誘電体層２４の間に分散媒１１及び懸濁液９中に交流電界が形成されるため、電界方向に沿うように印加電圧ＶONに応じて光調整粒子１０を配向させることができる。
【実施例５】
【００６７】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１の構成と同様である。実施例１，実施例４とは、Ｙ電極７とＺ電極８の配設箇所及びＢ板３の構造が異なる。なお、他の構成と構造などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００６８】
図１２は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１３（ａ）は図１２に示す切断線ＢＢ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、ｘ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設され、Ｚ電極８は絶縁性の透明な誘電体層２４で覆われている。誘電体層２４上にはＹ電極７が形成されており、Ｚ電極８上のみＹ電極７と誘電体層２４に穴が設けられており、このＹ電極７と誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。なお、Ｚ電極８上の誘電体層２４の穴の形状は図１２に示すような四角形状に限られず、円や多角形形状であっても構わない。また、誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面において、透過状態における光調整粒子１０の凝集量と、透過状態から遮光状態とするときのＹ電極７と誘電体層２４の穴及びＺ電極８からの直流電界をＳＰＤ１の光学動作域内でほぼ均一とするため、Ｙ電極７と誘電体層２４の穴は規則性を持って配置されることが望ましい。更に、図１２に示す切断線ＢＢ′及びＹ電極７と誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは、図１３（ｂ）のように誘電体層２４と同等、または図１３（ｃ）のように透過保持状態での光調整粒子１０を静電的に保持するため誘電体層２４中に埋設しても構わない。
【００６９】
本実施例のＳＰＤ１のＹ電極７は、実施例１と実施例４よりＸ電極６と重なる面積の割合が広いため、図６（ａ）の調光状態において、実施例１と実施例４よりもＳＰＤ１の光学動作域内で均一な調光状態を得ることができる。更に、透過状態への直流電界形成時においては、Ｚ電極８からの電界はＹ電極７の穴以外ではＹ電極７により遮蔽されるため、実施例４よりもＹ電極７の穴において光調整粒子１０を凝集及び偏在させることができる。そのため、透過状態において実施例４よりも更に高い透過光を得ることができる。
【実施例６】
【００７０】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１と同様である。実施例１から５とは、Ｂ板３にストライプ状の隔壁２５が形成されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて実施例１から５と同様の場合、その説明は省略する。
【００７１】
図１４は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１５（ａ）は図１４に示す切断線ＣＣ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｙ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＹ電極７よりもｙ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に形成される。また、Ｂ基板５上には懸濁液充填空間の分割と懸濁液充填空間及びＡ板２とＢ板３間の距離を維持するために、ストライプ状の隔壁２５が等間隔に形成されている。Ｙ電極７とＺ電極８は隔壁２５間に配設される。複数の隔壁２５で区切られた空間毎に独立して光調整粒子の配向状態が制御されている。隔壁２５はガラスやポリマーからなる透明な絶縁性の誘電体材料であり、実施例１でのスペーサービーズと同様に他の構成材料に対して安定で、分散媒１１の屈性率と近い方が好ましい。なお、遮光状態における透過率を低下させるため、少なくとも隔壁２５の頂上部分を黒色に着色したり、色度補正のために他の色に着色したりしても構わない。また、各調光動作面積を広く確保するために、隔壁２５の幅は細いことが好ましく、さらに隔壁２５間に配設される２本のＹ電極７とＺ電極８の幅よりも狭いことが好ましい。
なお、隔壁２５の形成場所は、図１５（ｂ）のようにＹ電極７上、または図１５（ｃ）のようにＹ電極７を覆うように形成した誘電体層２４上であっても構わない。また、本実施例では、隔壁２５をＹ電極７及びＺ電極８と平行に形成しているが、隔壁２５をＹ電極７及びＺ電極８と直交または斜交として形成したり、平行と直交を組み合わせて囲むボックス型として形成したりしても構わない。
【００７２】
図１６はＳＰＤ１及び各電極と駆動制御回路１８間の構成を示す説明図である。各電極は各電極出力回路にそれぞれ接続されている。なお、Ｙ電極７はＳＰＤ１とＹ電極出力回路１６間で一つの配線に接続した同一電極構造としても構わない。Ｚ電極８が複数配設されるとき、Ｚ電極出力回路１７と駆動制御回路１８間には、駆動電圧を印加するＺ電極８を選択する選択回路２９を有している。また、Ｚ電極８とＺ電極出力回路１７間の相互接続素子２１には、ＳＰＤ１内のＺ電極８数分のリード端子を有し、隣接するＺ電極８との結線を防止して、Ｚ電極８毎に駆動電圧を印加可能なフレキシブル配線基板を用いている。
【００７３】
本実施例のＳＰＤ１では、図１６の選択回路２９によりＳＰＤ１内で直流電圧ＶCを印加するＺ電極８を選択することが可能であり、ＳＰＤ１の光学動作域内において、隔壁２５間毎に異なる調光動作を実現することができる。
【実施例７】
【００７４】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１と同様である。実施例６とは、実施例４と同様に、Ｚ電極８上の誘電体層２４に穴が形成されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００７５】
図１７は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１８（ａ）は図１７に示す切断線ＣＣ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｙ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＹ電極７よりもｙ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設される。Ｙ電極７とＺ電極８は絶縁性の透明な誘電体層２４で覆われており、誘電体層２４上にはＺ電極８を挟んで隔壁２５が懸濁液充填空間の維持のためストライプ状に等間隔で形成される。なお、本実施例では隔壁２５を誘電体層２４上に形成しているが、Ｂ基板５上またはＺ電極８上に形成しても構わない。Ｚ電極８上の誘電体層２４には、実施例４と同様に穴が設けられており、誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。なお、図１８（ｃ）のように、Ｂ基板５上にＹ電極７を形成し、Ｙ電極７を覆うように絶縁性の誘電体層２４を形成し、誘電体層２４上にＺ電極８を配設した後に再び誘電体層２４で覆い、Ｚ電極８上の誘電体層２４に穴のあいた構造であっても構わない。また、図１７に示す切断線ＣＣ′及び誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは図１８（ｂ）のように誘電体層２４と同等または誘電体層２４より高くても構わない。
【００７６】
本実施例のＳＰＤ１は、図６（ｂ）における透過状態への直流電界形成において、電界強度が強い誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面に凝集及び偏在する。そのため、透過状態としたとき、実施例６よりも高い透過光を得ることができる。
【実施例８】
【００７７】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１と実施例６に記載のＳＰＤ１と同様である。実施例６とは、実施例５と同様に、Ｙ電極７が懸濁液空間と接しており、更にＺ電極８上のＹ電極７及び誘電体層２４に穴が形成されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００７８】
図１９は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図２０（ａ）は図１９に示す切断線ＣＣ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｙ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、ｙ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設され、Ｚ電極８は絶縁性誘電体層２４で覆われている。誘電体層２４上にはＹ電極７が形成されており、Ｚ電極８上のみＹ電極７と誘電体層２４に穴が設けられており、このＹ電極７と誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。Ｙ電極７上にはＺ電極８を挟んで隔壁２５がストライプ状に等間隔で形成される。なお、本実施例では隔壁２５をＹ電極７上に形成しているが、Ｂ基板５上または誘電体層２４上に形成しても構わない。Ｚ電極８上のＹ電極７と誘電体層２４には、実施例４と同様に穴が設けられており、誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。また、図１９に示す切断線ＣＣ′及び誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは、図２０（ｂ）のように誘電体層２４と同等、または図２０（ｃ）のように誘電体層２４に覆われていても構わない。
【００７９】
本実施例のＳＰＤ１は、本実施例のＳＰＤ１のＹ電極７は、実施例６と実施例７よりＸ電極６と重なる面積の割合が広いため、図６（ａ）の調光状態において、実施例６と実施例７よりもＳＰＤ１の光学動作域内で均一な調光状態を得ることができる。
【実施例９】
【００８０】
本実施例は、ＳＰＤ１のＹ電極構造と駆動方法と調光状態時の透過光の光学特性が実施例１から８と異なる。ＳＰＤ構造と駆動方法及び調光状態での光学特性について、以下で説明する。なお、他の構成，構造と駆動方法などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００８１】
（ＳＰＤ）
図２１は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図２２（ａ）は図２１に示す切断線ＤＤ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図であり、図２２（ｂ）は図２１に示す破線Ｅで囲まれた部分のＡ板２側から見たｘ−ｙ平面図である。
【００８２】
次にＢ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなるＹ電極７とＺ電極８からなるＹＺ電極対１２がストライプ状に配設されている。なお、Ｙ電極７は実施例１よりもｘ軸方向の幅が狭く、Ｙ電極７とＺ電極８のｘ軸方向の幅は、透過保持状態での透過率を上昇させるため１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好ましくはＺ電極８の視認性低下と後に示す調光状態で無効となるＹ電極７とＺ電極８上のｚ軸方向の電界形成部面積を小さくするため１０μｍ以上５０μｍ以下である。Ｙ電極７とＺ電極８のｘ軸方向の間隔は、５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、駆動電圧の上昇を抑えるため、５μｍ以上１０００μｍ以下好ましくは１０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００８３】
また、本実施例ではＹ電極７とＺ電極８を酸化インジウムスズで形成したが、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化スズ，酸化亜鉛やカーボンナノチューブ，グラフェン等の透明導電体で形成しても構わない。さらに、Ｙ電極７とＺ電極８は、クロム，銅，アルミニウム，銀等の金属及び合金の単層膜や積層膜、または銅や銅合金などの金属の極細線を配設して形成しても構わない。なお、本実施例ではＸ電極６を支持基材上に一面に形成し、Ｙ電極７とＺ電極８をストライプ状に配設しているが、これに限らず円などの模様や文字型の形状に合わせて配設しても構わない。
【００８４】
（ＳＰＤ駆動方法）
次に、本実施例の駆動方法について説明する。図２３は各駆動状態におけるＳＰＤ１内の光調整粒子１０の状態であり、図２１に示す切断線ＤＤ′における組み立て後のＳＰＤ１のＹＺ電極対１２に垂直なｘ−ｚ平面の断面図である。図２３（ａ）がＳＰＤ１の遮光状態、図２３（ｂ）がＳＰＤ１の調光状態、図２３（ｃ）がＳＰＤ１の透過状態を示す。一方、図２４は図２１に示す破線Ｅで囲まれた部分のＡ板２側から見たｘ−ｙ平面図での各駆動状態におけるＳＰＤ１内の光調整粒子１０の状態であり、図２４（ａ）がＳＰＤ１の遮光状態、図２４（ｂ）がＳＰＤ１の調光状態、図２４（ｃ）がＳＰＤ１の透過状態を示す。各駆動方法を実現する駆動波形は、調光状態を除いて実施例１から３の図６，図８，図９と同様である。
【００８５】
遮光状態では、実施例１と同様に、図２３（ａ）及び図２４（ａ）のように光調整粒子１０が懸濁液９内でほぼ均一に分散し、光調整粒子１０の配向状態はブラウン運動により無秩序状態（ランダム）であり、ＳＰＤ１へ入射した光は吸収，散乱されるため、入射光２０は透過することができず遮光される。
【００８６】
調光状態では、図２３（ｂ）及び図２４（ｂ）のように光調整粒子１０が懸濁液９内でほぼ均一に分散し、Ｙ電極７とＺ電極８間に配向動作に十分な周波数ｆP，交流電圧ＶPが印加されることにより、光調整粒子１０がほぼＹ電極７とＺ電極８間の電界方向に配向している。図２５は遮光状態から調光状態とするときの駆動波形である。
【００８７】
なお、本実施例では交流電圧信号波形を正弦波としたが、矩形波（方形波）や三角波からなる交流波形であっても構わない。更に、１／２周期で極性の異なる交流波形をＺ電極８とＹ電極７の各々に同時に印加しても構わない。１／２周期で極性の異なる交流波形をＹ電極７とＺ電極８の各々に同時に印加することにより、耐圧性の低い回路素子を使用できる。ｆPは、光調整粒子１０が分散媒１１内で凝集等せずに一様に配向動作可能で配向状態を維持できる周波数範囲であり、光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，分散媒１１との親和性等、分散媒１１の粘度等で決定され、５０Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下である。なお、本実施例ではｆP，ＶPを一定としたが、調光状態の開始時にｆP，ＶP変調させても構わない。
【００８８】
従って、ＳＰＤ１への入射光２０が非偏光であるならば、懸濁液充填空間は配向した光調整粒子１０により電界方向と直交（ＹＺ電極対１２と平行）方向の直線偏光がＳＰＤ１から出射する。
【００８９】
透過保持状態では、図２３（ｃ）及び図２４（ｃ）のように光調整粒子１０は負に帯電していることから、Ｚ電極８がＸ電極６及びＹ電極７に対して高電位として、遮光駆動時及び調光駆動時に懸濁液９内でほぼ均一に分散していた光調整粒子１０は幅の狭いＺ電極８に凝集、もしくはＺ電極８付近に偏在させる。これにより、光調整粒子１０がＺ電極８に凝集及び偏在することで、ＳＰＤ１への入射光は懸濁液９のＺ電極８を除く領域では光調整粒子１０により吸収，散乱されずに出射されるため、透過駆動時には高透過光が得られる。なお、透過保持状態での光調整粒子１０の凝集，偏在方法については、図２３（ｃ）及び図２４（ｃ）のようにＺ電極８を高電位としてＺ電極８に凝集，偏在とせず、Ｙ電極７を高電位としてＹ電極７に凝集，偏在、またはＹ電極７とＺ電極８の両方をＸ電極６に対して高電位としてＹ電極７とＺ電極８に凝集，偏在させても構わない。
【００９０】
従って、本実施例のＳＰＤ１と駆動方法を用いることにより、調光状態に入射光を偏光に変調する偏光子としての機能を有する調光装置を実現することができる。
【実施例１０】
【００９１】
本実施例の調光装置は、実施例９とＳＰＤ１のＢ板３の構成及び構造が異なり、偏光子である偏光板４０を備えている。なお、ＳＰＤ１と駆動方法及び駆動装置１４について、実施例９と同様の場合には説明を省略する。
【００９２】
偏光板４０は、ＳＰＤ１上に透過軸がＹＺ電極対１２と直交、即ち電界方向と平行になるように配置される。偏光板４０はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）中のヨウ素錯体が一軸方向に配列し、ＴＡＣなどでシート状に形成された偏光フィルタである。なお、偏光板４０は、ヨウ素錯体ではなく二色性色素がポリビニルアルコール中に含まれる偏光フィルタ、または偏光板ではなく駆動装置１４を備える液晶素子を偏光板４０として用いても構わない。
【００９３】
（ＳＰＤ）
次に本実施例のＳＰＤ１の構造を説明する。図２６は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図であり、図２７は図２６に示す切断線ＥＥ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するＹＺ電極対１２に垂直なｙ−ｚ平面である。
【００９４】
Ａ板２は実施例７と同様にガラスから成る透明な支持基材であるＡ基板４上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極のＸ電極６が一面に形成されている。なお、Ｘ電極６はＡ基板４上に一面ではなく、ＹＺ電極対１２と直交し、図２６に示すＣＬのボックス型の調光セル内に位置するようにストライプ状に配設しても構わない。
【００９５】
Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＺ電極８からなるＹＺ電極対１２がｘ軸方向にストライプ状に形成されており、Ｙ電極７とＺ電極８の配列は隣接電極対の電極と同じ電極となる順番で配設される。Ｂ基板５上にはＹＺ電極対１２を囲むように四角形のボックス型の隔壁２５が形成されている。なお、隔壁２５で囲まれている領域を調光セルとしてＹＺ電極対１２の配設構造は偏光板４０の偏光領域や電極対の間隔に対応して、四角形以外にもハニカム型などの多角形や円などの幾何模様，文字などの形状としても構わない。
【００９６】
このＹＺ電極対１２の配列順序と隔壁構造は、ＹＺ電極対１２毎での懸濁液充填空間の分割と懸濁液充填空間及びＡ板２とＢ板３間距離の保持以外に、隣り合う電極対及び調光セルとの直流電圧及び交流電圧による電界のクロストークを防止する効果が得られる。隔壁２５はガラスやポリマーからなる絶縁性の誘電体材料であり所定の色に着色されている。本実施例では、隔壁２５を黒色に着色している。
【００９７】
（調光装置）
本実施例の駆動回路は、実施例６の図１６と同様な構成であり、Ｚ電極出力回路１７と駆動制御回路１８間に駆動電圧を印加する調光セル及びＺ電極８を選択する選択回路２９を有しており、Ｚ電極８とＺ電極出力回路１７間の相互接続素子２１として実施例６のフレキシブル配線基板を用いている。なお、Ｘ電極６がＡ基板４上に一面ではなく、分割して調光セル内に位置するように配設される場合、Ｚ電極８と同様にＸ電極６とＸ電極出力回路１５間の相互接続素子２１としてＸ電極６の数と同じ数のリード端子を有し、隣接するＸ電極６との結線を防止して、Ｘ電極６毎に駆動電圧を印加可能なフレキシブル配線基板を用いても構わない。
【００９８】
（ＳＰＤ駆動方法）
図２８は本実施例での駆動方法によるＳＰＤ１の光調整粒子動作と入射光変調の様子を示す図である。調光装置での高遮光状態を図２８（ａ）に、偏光状態を図２８（ｂ）に示す。
【００９９】
光調整粒子１０がランダムに配列している実施例１から９の遮光状態では、入射光３０が若干漏れることがある。このような現象が生ずると、隣接する調光セルと駆動状態が異なる場合に、コントラストが十分に取れないという場合が生ずる。
【０１００】
高遮光状態では、実施例９と同様に、図２５の駆動波形をＳＰＤ１の各電極に印加する。従って、光調整粒子１０は、図２８（ａ）で示すように、ほぼＹ電極７とＺ電極８間の電界方向に配向している。この状態で、ＳＰＤ１への入射光３０が非偏光であるならば、懸濁液充填空間は配向した光調整粒子１０により電界方向と直交（ＹＺ電極対１２と平行）方向の直線偏光がＳＰＤ１から出射する。ＳＰＤ１上の偏光板４０の透過軸は電界方向と平行（ＹＺ電極対１２と垂直）方向である。従って、ＳＰＤ１から出射した直線偏光３３は、ＳＰＤ１上の偏光板４０に吸収されるため、本実施例のように偏光板４０を用いた場合に高遮光状態が得られる。
【０１０１】
偏光状態では、実施例１から９での透過保持状態での駆動波形を各電極に印加することにより、光調整粒子１０は図２８（ｂ）で示すようにＺ電極８に凝集及び偏在している。ＳＰＤ１へ非偏光が入射すると、懸濁液９のＺ電極８を除く領域では光調整粒子１０により吸収，散乱されないため、ＳＰＤ１は入射光に対して高透過率であり、出射光の偏光特性はほぼ入射前のままである。従って、ＳＰＤ１上の偏光板へは非偏光が入射し、偏光板からは電界方向と平行（ＹＺ電極対１２と垂直）方向の直線偏光が出射することができる。
【０１０２】
従って、本実施例のＳＰＤ１と偏光板４０からなる調光装置は、調光セルに対して高遮光状態と偏光状態での透過率差を大きくすることができ、高コントラストな調光セル制御を実現することができる。
【０１０３】
図２８では偏光板４０をＳＰＤ１のＡ基板４の上に配置している。しかし、偏光板４０をＡ基板４の下に貼り付けても同様な効果を得ることができる。さらに、偏光板４０を基板に貼り付ける場合に限らず、例えば、偏光板４０をＳＰＤ１から離れた直線偏光を作り出す入射光源に付属させていても構わない。また、偏光板ではなく、実施例９の構造のＳＰＤ１を偏光用ＳＰＤとし、ＹＺ電極対１２が直交するように対向に配置しても構わない。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 懸濁粒子装置（ＳＰＤ）
２ Ａ板
３ Ｂ板
４ Ａ基板
５ Ｂ基板
６ Ｘ電極
７ Ｙ電極
８ Ｚ電極
９ 懸濁液
１０ 光調整粒子
１１ 分散媒
１２ ＹＺ電極対
１３ 調光装置
１４ 駆動装置
１５ Ｘ電極出力回路
１６ Ｙ電極出力回路
１７ Ｚ電極出力回路
１８ 駆動制御回路
１９ 信号処理回路
２０ 駆動電源
２１ 相互接続素子
２２ 補助電源
２３ 外部電源
２４ 誘電体層
２５ 隔壁
２７ 調光層
２８ 樹脂マトリックス
２９ 選択回路
３０ 入射光
３１ 透過光（透過率変調光）
３２ 透過光（高透過率光）
３３ 直線偏光
４０ 偏光板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁粒子装置と懸濁粒子装置を用いた調光装置及びそれらの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には次のような技術が開示されている。少なくとも一方は透明な基板間に、微粒子が分散された分散系が挟まれてセルを構成しており、該微粒子を電界で移動させて、該セルの基板に垂直方向の光透過性ないし光反射性を変化させる表示装置において、電界を印加するために設けられた駆動電極と共通電極の電極間ピッチｐが５μ〜１００μ、セル厚ｄがｐの０.２〜１.５倍、駆動電極の電極面積率を２０％以下とすることによって高透過率，高コントラスト，低電圧駆動のモノクロおよびカラー表示が薄型，軽量，高速で可能となり、超高精細の光変調素子，ポータブル機器用表示，電子ペーパ，大型モニター，大型ＴＶ，超大型の公衆ディスプレイなど多方面への適用が可能となった。
【０００３】
以下の特許文献２には次のような技術が開示されている。エチレン性不飽和結合を有する樹脂及び光重合開始剤を含むエネルギー線硬化可能な高分子媒体と、光調整粒子が流動可能な状態で分散媒中に分散した光調整懸濁液の液滴とを含有する調光材料であって、光調整懸濁液中の分散媒が高分子媒体及びその硬化物と相分離しうるものであり、エチレン性不飽和結合を有する樹脂のエチレン性不飽和結合濃度が０.３モル／kg〜０.５モル／kgである調光材料。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０９９５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１５８０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、少なくとも一方は透明な基板間に、帯電した微粒子が透明な液体またはガス媒体中に分散された分散系が挟まれてセルを構成しており、該セル中の微粒子分散状態を該基板に垂直方向のセルの光学的遮蔽状態とし、該基板間に設けられた、共通電極と細線からなる駆動電極との間に電圧を印加して該微粒子を該基板に水平方向に移動させて該細線状駆動電極に堆積させて、分散状態の微粒子量を変調させることによって該セルの光学的遮蔽状態、即ち透過率を変調している。そのため、光学的遮蔽状態を変調する際に、該セル内において該微粒子が堆積した電極部分とその他の光学変調部分とでの該微粒子量の差異により、該セル内での光学的遮蔽状態の均一性が低くなる場合がある。更に、光学的遮蔽状態の均一性向上のため、該細線状駆動電極を微細化する場合、電極形成方法の高コスト化や、断線，電極の不均一性による動作不良といった課題が生じる場合がある。
【０００６】
また、特許文献１では該微粒子を該基板に水平方向に移動させることで該セルの光学的遮蔽状態を変調しているが、高透過光量を得る駆動を実現するため電極間距離を長くした場合には、変調動作の応答性が悪化する。
【０００７】
従来の懸濁粒子装置では、透過状態の保持と均一な光学変調動作を両立することが困難であった。本発明は、透過状態で懸濁粒子装置を停止及び保持させることと、懸濁粒子装置の光学動作部内で均一な光学特性を得ることを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）第一の基板および第二の基板と、第一の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、第一の基板上に第一の電極が形成され、第二の基板上に第二の電極および第三の電極が形成され、懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、光調整粒子は帯電されており、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御され、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで光調整粒子が懸濁液中に分散する、または、第三の電極に偏在する懸濁粒子装置。
（２）上記において、第三の電極の短軸方向の幅は、第二の電極の短軸方向の幅より小さい懸濁粒子装置。
（３）上記において、光調整粒子は、光学的異方性を有し、光調整粒子は、棒状であり、光調整粒子のアスペクト比は、５以上３０以下であり、光調整粒子は、ポリ過ヨウ化物，ポリマー，炭素系材料，金属材料または無機化合物のいずれか一つ以上である懸濁粒子装置。
（４）上記において、光調整粒子は、負に帯電しており、第三の電極の電位を第一の電極の電位および第二の電極の電位より大きくすることで、光調整粒子は第三の電極に偏在し、第一の電極の電位を第三の電極の電位より大きくすることで、第三の電極に偏在していた光調整粒子は懸濁液中に分散する懸濁粒子装置。
（５）上記において、懸濁液に帯電制御剤が添加され、帯電制御剤は脂肪酸の金属塩である懸濁粒子装置。
（６）上記において、光調整粒子が第三の電極に偏在している時に、第三の電極に所定の間隔で直流電圧が印加される懸濁粒子装置。
（７）上記において、光調整粒子が第三の電極に偏在している時に、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで、第三の電極に偏在していた粒子は分散媒中に分散する懸濁粒子装置。
（８）上記において、第三の電極を覆う誘電体層を有する懸濁粒子装置。
（９）上記において、第三の電極上において、誘電体層に開口部が設けられ、光調整粒子は、誘電体層の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
（１０）上記において、誘電体層の上に第二の電極が形成され、第三の電極上において、第二の電極に開口部が設けられ、光調整粒子は、第二の電極の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
（１１）上記において、第一の基板および第二の基板の間に複数の隔壁が形成され、複数の隔壁で区切られた空間毎に第二の電極および第三の電極が設けられる懸濁粒子装置。
（１２）上記において、第二の電極および第三の電極はストライプ状に形成され、第二の電極および第三の電極の間に交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御される懸濁粒子装置。
（１３）上記において、第二の電極および第三の電極の間に交流電圧が印加されているときに懸濁液に入射する光は光調整粒子によって偏光される懸濁粒子装置。
（１４）上記において、懸濁粒子装置を制御する駆動装置と、を有する調光装置。
（１５）第一の基板および第二の基板と、第一の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置の駆動方法であって、第一の基板上に第一の電極が形成され、第二の基板上に第二の電極および第三の電極が形成され、懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、光調整粒子は帯電されており、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで光調整粒子の配向状態が制御され、第一の電極，第二の電極および第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで光調整粒子が懸濁液中に分散する、または、第三の電極に偏在する懸濁粒子装置の駆動方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、透過状態で懸濁粒子装置を停止及び保持させることと、懸濁粒子装置の光学動作部内で均一な光学特性を得ることを両立させることができる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２（ａ）】図１の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２（ｂ）】図１の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図３】一実施形態の懸濁粒子装置を用いた調光装置の構成を示す説明図である。
【図４】一実施形態の懸濁粒子装置における駆動方法の構成の説明図である。
【図５（ａ）】図１及び図２の懸濁粒子装置において、遮光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路の説明図である。
【図５（ｂ）】図１及び図２の懸濁粒子装置において、調光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路の説明図である。
【図５（ｃ）】図１及び図２の懸濁粒子装置において、透過保持状態での光調整粒子の状態と入射光の光路の説明図である。
【図６（ａ）】一実施形態の調光装置において、遮光状態から調光状態及び調光状態から遮光状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図６（ｂ）】一実施形態の調光装置において、遮光状態及び調光状態から透過保持状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図６（ｃ）】一実施形態の調光装置において、透過保持状態から遮光状態及び調光状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図７】一実施形態の懸濁粒子装置と補助電源を用いた調光装置の構成を示す説明図である。
【図８】図１及び図２の懸濁粒子装置及び図７の調光装置において、遮光状態及び調光状態から透過保持状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図９】一実施形態の調光装置において、透過保持状態から遮光状態及び調光状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図１０】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１１（ａ）】図１０の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１１（ｂ）】図１０の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１１（ｃ）】図１０の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１２】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１３（ａ）】図１２の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１３（ｂ）】図１２の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１３（ｃ）】図１２の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１４】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１５（ａ）】図１４の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１５（ｂ）】図１４の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１５（ｃ）】図１４の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１６】一実施形態の懸濁粒子装置を用いた調光装置の構成を示す説明図である。
【図１７】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１８（ａ）】図１７の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１８（ｂ）】図１７の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１８（ｃ）】図１７の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図１９】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２０（ａ）】図１９の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２０（ｂ）】図１９の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２０（ｃ）】図１９の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２１】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２２】図２１の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２３（ａ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、遮光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２３（ｂ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、調光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２３（ｃ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、透過保持状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２４（ａ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、遮光状態での光調整粒子の状態を説明する上面構造図である。
【図２４（ｂ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、調光状態での光調整粒子の状態を説明する上面構造図である。
【図２４（ｃ）】図２１及び図２２の懸濁粒子装置において、透過保持状態での光調整粒子の状態を説明する上面構造図である。
【図２５】図２１及び図２２の懸濁粒子装置及び図７の調光装置において、遮光状態及び調光状態から透過保持状態に制御する駆動波形の説明図である。
【図２６】一実施形態の懸濁粒子装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２７】図２６の懸濁粒子装置において、懸濁粒子装置の構成を示す断面図である。
【図２８（ａ）】図２６及び図２７の懸濁粒子装置において、高遮光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２８（ｂ）】図２６及び図２７の懸濁粒子装置において、偏光状態での光調整粒子の状態と入射光の光路を説明する断面図である。
【図２９】図１及び図２の懸濁粒子装置において、遮光状態及び調光状態での交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化に対する透過変動率ΔＴのグラフである。
【図３０】図１及び図２の懸濁粒子装置において、図２９での交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、Ｚ電極８に直流電圧ＶC1を０Ｖから５０Ｖ印加した時での透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。
【図３１】図１及び図２の懸濁粒子装置において、交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、図６の駆動波形を用いて、遮光状態，調光状態，透過保持状態に駆動させた時の透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容を詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１２】
（ＳＰＤ）
本実施例の理解を容易にするために、本発明者らが検討したＳＰＤの基本構造などについて説明する。懸濁粒子装置（ＳＰＤ）１は、Ａ板２，Ｂ板３および光調整粒子１０と分散媒１１からなる懸濁液９を含む。なお、本実施例において対向に配置されてＳＰＤ１を構成する２つの基板の「Ａ板２」と「Ｂ板３」は、Ｘ電極６が配設される基板をＡ板２、Ｙ電極７とＺ電極８が配設される基板をＢ板３としている。図１は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は図１に示す切断線ＡＡ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図である。図１においてＹ電極７でＺ電極８を挟持、または、Ｚ電極８でＹ電極７を挟持する方向をＸ軸方向とする。図１では、Ｙ電極７，Ｚ電極８の短軸方向をＸ軸方向としている。Ａ板２とＢ板３の間には懸濁液９が挟持されている。本実施例のＳＰＤ１は、ＳＰＤ１に対してＺ軸方向の入射光を調光する。
【００１３】
まず、導電性基材およびその形成方法について説明する。Ａ板２とＢ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＡ基板４およびＢ基板５上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極のＸ電極６，Ｙ電極７，Ｚ電極８がそれぞれ形成される。Ａ基板４上にはＸ電極６が一面に形成される。Ｘ電極６をＹＺ電極対１２のようにストライプ状に配設しても構わない。Ｘ電極６を一面に形成することで、パターニングによる複雑さを簡素化できる。Ｂ基板５上にはＹ電極７とＹ電極７よりもｘ軸方向の幅が狭いＺ電極８が形成される。つまり、Ａ板２およびＢ板３の間に懸濁液９が挟持されている。なお、本実施例でのＺ電極８のｘ軸方向の幅は、好ましくは後で示す透過保持状態での透過率を上昇させるため１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好ましくはＺ電極８の視認性を低下させるため１０μｍ以上５０μｍ以下である。一方、本実施例でのＹ電極７のｘ軸方向の幅は、５μｍ以上１０００μｍ以下、図２（ｂ）のようにカプセル状の調光層２７が大きくなった場合を考慮して好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、懸濁液９及び分散媒１１の抵抗、粘度と光調整粒子１０の濃度にもよるが、後に示す駆動方法を実現するには、５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３００μｍ以下である。本実施例では、Ｚ電極８のｘ軸方向の幅を１０μｍ、Ｙ電極７のｘ軸方向の幅を５０μｍとしている。また、Ｙ電極７とＺ電極８の間隔は後で示す調光状態での光調整粒子１０の制御可能な領域を広く得るため、本実施例では１０μｍとしている。従って、本実施例でのｘ軸方向のＹ電極７の幅，Ｚ電極８の幅，Ｙ電極７とＺ電極８の間隔の比は、１：５：１である。
【００１４】
透明な支持基材はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリカーボネート（ＰＣ），シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の樹脂フィルムであっても構わない。Ｘ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８は酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化スズ，酸化亜鉛やカーボンナノチューブ，グラフェン等の透明導電体で形成しても構わない。Ｚ電極８は、クロム，銅，アルミニウム，銀等の金属及び合金の単層膜、または積層膜で形成したり、銅や銅合金などの金属の極細線を配設しても構わない。なお、本実施例ではＸ電極６を支持基材上に一面に形成し、Ｙ電極７とＺ電極８で構成されるＹＺ電極対１２をストライプ状に配設しているが、これに限らず円などの模様や文字型の形状に合わせて配設しても構わない。
【００１５】
次に、Ａ板２とＢ板３を対向に配置し、両板端部（図示しない）の対辺にスペーサービーズ等を含む封着剤を塗布して両板を接着する。これにより、両板間の距離が２５μｍである懸濁液９の懸濁液充填空間が形成される。なお、懸濁液充填空間及び両板間の距離は３μｍ以上１００μｍ以下であり、また、スペーサービーズをＡ板２とＢ板３との間に散布し、懸濁液充填空間を維持しても構わない。スペーサービーズとしては、ガラスやポリマーなどが挙げられ、接着剤に対して安定であることが望ましい。また、スペーサービーズをＡ板２とＢ板３との間に散布する場合、スペーサービーズの屈折率は分散媒１１の屈折率と近い方が好ましい。
【００１６】
懸濁液９およびその形成方法について説明する。懸濁液９は光調整粒子１０と分散媒１１を含む。分散媒１１中に光調整粒子１０が分散されている。
【００１７】
光調整粒子１０は、例えば、ポリ過ヨウ化物であり、形状に異方性があり、配向方向に起因して吸光度の異なる光学的異方性を発現し、アスペクト比が１ではない形状をしており、負に帯電している。懸濁粒子装置１の駆動期間における交流電圧の周波数及びその周波数以下の周波数において、光調整粒子１０が配向分極を生じることが望ましい。その場合、光調整粒子１０として導電性の低い誘電体材料を用いることが望ましい。導電性の低い誘電体材料としてはポリマー粒子，ポリマーでコートした粒子などが挙げられる。光調整粒子１０として、棒状や板状などが挙げられる。光調整粒子１０を棒状とすることで、電界に対する光調整粒子１０の回転運動の抵抗や透過時のヘイズの上昇を抑制できる。光調整粒子１０のアスペクト比は例えば、５以上３０以下程度が望ましい。光調整粒子１０のアスペクト比を５以上、好ましくは１０以上とすることにより、光調整粒子１０の形状に起因するような光学的異方性を発現できる。
【００１８】
光調整粒子１０の大きさは１μｍ以下であることが好ましく、０.１μｍ以上１μｍ以下であることがより好ましく、０.１μｍ以上０.６μｍ以下であることがさらに好ましい。光調整粒子１０の大きさが１μｍを超える場合には、光散乱が生じたり、電界が印加された場合に分散媒１１中での配向運動が低下したりするなど、光学特性や駆動特性が低下する問題が発生することがある。なお、光調整粒子１０の大きさは、電子顕微鏡観察等により計測される。
【００１９】
光調整粒子１０としては、カーボンブラックなどの炭素系材料、銅，ニッケル，鉄，コバルト，クロム，チタン，アルミニウムなどの金属材料、窒化ケイ素，窒化チタン，酸化アルミニウムなどの無機化合物からなる粒子が挙げられ、これらが正または負に帯電している。なお、カーボンブラック，金属等は、自身が特定の電荷を持って帯電しているのではなく、特定の電荷に帯電する性質を持ったポリマーでコートした粒子であっても構わない。
【００２０】
本実施例では、懸濁液９中の光調整粒子１０の濃度を１.０ｗｔ％としている。なお、光調整粒子１０の濃度は、他の光調整粒子１０との相互作用により回転運動，分散，凝集及び偏在動作が妨げられない濃度であり、０.１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることが好ましい。０.１ｗｔ％より小さいと、遮光時の低透過率を実現するために長ギャップのセルを作製する必要があり、電界強度低下により電圧が高くなる可能性がある。
【００２１】
分散媒１１は、アクリル酸エステルオリゴマーからなる液状共重合体である。分散媒１１として、他にポリシロキサン（シリコーンオイル）などが挙げられる。なお、分散媒１１としては、光調整粒子１０が浮遊可能な粘度であり、高抵抗で、Ａ基板４，Ｂ基板５及び各電極とは親和性がなく、Ａ基板４およびＢ基板５と屈折率が近く、光調整粒子１０と誘電率が異なる液状共重合体を使用することが好ましい。具体的には、２９８Ｋにおいて、分散媒１１の抵抗率が１０12Ωｍ以上１０15Ωｍ以下であることが望ましい。分散媒１１と光調整粒子１０に誘電率差があると、後に記す光調整粒子１０の配向動作において交流電界下における駆動力として作用させることができる。本実施例では、分散媒１１の比誘電率は３.５以上５.０以下としている。
【００２２】
懸濁液充填空間には、封着剤で接着していない両板端部から毛細管現象により懸濁液９が充填される。Ａ板２とＢ板３との間に懸濁液９を充填後、接着していない両板端部を封着剤で接着して封止する。これにより、懸濁液９は外気から隔離される。なお、本実施例では毛細管現象により懸濁液９を充填したが、懸濁液９をＡ板２とＢ板３を接着する前にバーコート法や真空下での滴下注入法（ＯＤＦ）法などで塗布し、その後にＡ板２とＢ板３を貼り合わせて接着と封止をしても構わない。
【００２３】
図２（ｂ）を用いて本実施例における懸濁粒子装置（ＳＰＤ）１の構造について説明する。図２（ａ）と異なる点について詳細に説明する。懸濁粒子装置（ＳＰＤ）１に調光層２７が含まれている。
【００２４】
図２（ｂ）において、調光層２７はカプセル状であり、調光層２７は懸濁液９と樹脂マトリックス２８とを含む。調光層２７の厚みは、５μｍ以上１,０００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。
【００２５】
樹脂マトリックス２８中に懸濁液９が分散されている。樹脂マトリックス２８中に分散されている懸濁液９の大きさ（平均液滴径）は、通常０.５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは０.５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましいは１μｍ以上５μｍ以下である。
【００２６】
光調整粒子１０が１重量％以上７０重量％以下及び分散媒１０が３０重量％以上９９重量％以下からなることが好ましく、光調整粒子１０が４重量％以上５０重量％以下及び分散媒１１が５０重量％以上９６重量％以下からなることがより好ましい。
【００２７】
樹脂マトリックス２８は、加熱や感光により硬化する高分子であり、フィルム化におけるＡ基板４，Ｂ基板５および懸濁液９を保持し、Ｘ電極６，Ｙ電極７およびＺ電極８の間を絶縁する。硬化する高分子媒体としては、例えば、重合開始剤及び高分子化合物シリコーン樹脂を含む液状の高分子組成物が挙げられる。シリコーン樹脂は、例えば、両末端シラノールポリジメチルシロキサン，両末端シラノールポリジフェニルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー，両末端シラノールポリジメチルジフェニルシロキサン等の両末端シラノールシロキサンポリマー，トリメチルエトキシシラン等のトリアルキルアルコキシシラン，（３−アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシラン等のエチレン性不飽和結合含有シラン化合物などを、２−エチルヘキサン錫等の有機錫系触媒の存在下で、脱水素縮合反応及び脱アルコール反応させて合成される。シリコーン樹脂の形態としては、無溶剤型が好ましく用いられる。すなわち、シリコーン樹脂の合成に溶剤を用いた場合には、合成反応後に溶剤を除去することが好ましい。
【００２８】
樹脂マトリックス２８の屈折率と分散媒１１の屈折率は近い方が好ましい。具体的には、樹脂マトリックス２８の屈折率と分散媒１１の屈折率との差が０.００２以下であることが望ましい。これにより、調光層２７内での樹脂マトリックス２８と分散媒１１の散乱を抑制できる。分散媒１１としては、電気導電性がなく、樹脂マトリックス２８とは親和性がない液状共重合体を使用することが好ましい。具体的には、フルオロ基及び／又は水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステルオリゴマーが好ましく、フルオロ基及び水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステルオリゴマーがより好ましい。このような共重合体を使用すると、フルオロ基，水酸基のどちらか１つのモノマー単位は光調整粒子１０に向き、残りのモノマー単位は樹脂マトリックス２８中で懸濁液９が安定に維持するために働くことから、懸濁液９内に光調整粒子１０が非常に均質に分散され、相分離の際に光調整粒子１０が相分離される懸濁液９内に誘導される。
【００２９】
調光層２７の形成方法について説明する。まず、懸濁液９と高分子化合物を混合し、高分子化合物中に懸濁液９が液滴状態で分散した混合液を作製する。この混合液をＡ基板４またはＢ基板５の一方の基板の電極上に一定の厚さで塗布し、必要に応じて混合液中に含まれる溶剤を乾燥除去する。その後、もう一方の基板にある電極が塗布した混合液に接するように、もう一方の基板を一方の基板に重ねて密着させる。
【００３０】
塗布する際は、必要に応じて、適当な溶剤で希釈してもよい。溶剤を用いた場合には、Ａ基板４またはＢ基板５の上に塗布した後に乾燥を要する。溶剤としては、テトラヒドロフラン，トルエン，ヘプタン，シクロヘキサン，エチルアセテート，エタノール，メタノール，酢酸イソアミル，酢酸ヘキシル等を用いることができる。液状の懸濁液９が、樹脂マトリックス２８中に微細な液滴形態で分散されている調光フィルムを形成するためには、本実施例の調光材料をホモジナイザー，超音波ホモジナイザー等で混合して樹脂マトリックス２８中に懸濁液９を微細に分散させる方法、樹脂マトリックス２８中のシリコーン樹脂成分の重合による相分離法、溶媒揮発による相分離法、又は温度による相分離法等を利用することができる。
【００３１】
（調光装置）
図３は、ＳＰＤ１を備えた調光装置１３の構成を示す説明図である。調光装置１３は、ＳＰＤ１と駆動装置１４を備えている。駆動装置１４は、ＳＰＤ１のＸ電極６を駆動するためのＸ電極出力回路１５と、Ｙ電極７を駆動するためのＹ電極出力回路１６、Ｚ電極８を駆動するためのＺ電極出力回路１７と、これらの出力回路を制御する駆動制御回路１８と、調光領域や調光状態及び光調整粒子１０の分散状態を制御する入力信号の処理を行う信号処理回路１９と、ＳＰＤ１及び各回路に電圧を印加する駆動電源２０で構成されている。ＳＰＤ１端部において、ＳＰＤ１の各電極と駆動装置１４の各電極出力回路は相互接続素子２１を介して接続される。相互接続素子２１としては、導電性ゴム（ラバーコネクタ），フレキシブル配線基板（ＦＰＣ），テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ），導電性テープなどが挙げられる。相互接続素子２１と各電極及び各電極出力回路は挟持して樹脂やクリップ等の固定具で固定、または金属ペースト，異方性導電ペースト，異方性導電フィルム（ＡＣＦ）などの導電性接着剤で導電部分が接着されることで結線される。
【００３２】
なお、各電極出力回路及びその他の駆動装置１４を構成する回路素子が相互接続素子２１であるフレキシブル配線基板上に形成されていても構わない。また、調光装置１３が入射光や温度などに関する外部環境情報信号を信号処理回路１９へ入力する外部信号入力装置も備えていても構わない。また、例えば、突発的な事故に対する構成故障などに関する故障情報信号を信号処理回路１９へ入力する故障自己診断装置を備えていても構わない。
【００３３】
本実施例の調光装置１３は、例えば、室内外の仕切り（パーティッション），建築物用の窓硝子／天窓，電子産業および映像機器に使用される各種平面表示素子、各種計器板と既存の液晶表示素子の代替品，光シャッター，各種室内外広告および案内標示板，航空機／鉄道車両／船舶用の窓硝子，自動車用の窓硝子／バックミラー／サンルーフ，眼鏡，サングラス，サンバイザー，撮像素子等の用途に好適に使用することができる。適用法としては、本実施例の調光装置１３を直接使用することも可能であるが、用途によっては、例えば、本実施例の調光装置１３を２枚の基材に挟持させて使用したり、基材の片面に貼り付けて使用したりしてもよい。前記基材としては、上記Ａ基板４およびＢ基板５と同様に、例えば、ガラス，高分子フィルム等を使用することができる。
【００３４】
（ＳＰＤ駆動方法）
本実施例の駆動方法について説明する。図４は本実施例で検討した駆動方法の駆動状態に対する構成図（フロー）である。図５は図２と同様にｘ−ｚ平面での断面における各駆動状態での光調整粒子１０の状態であり、図６は駆動状態を変更するための駆動波形である。図４のフローに従って、本実施例の駆動波形と各駆動状態について以下で説明する。
【００３５】
最初に、図４（ｉ）の遮光（透過光吸収）状態から調光（透過光変調）状態、（ii）の調光状態から遮光状態とするときの駆動方法について示す。図５（ａ）はＳＰＤ１の遮光状態、図５（ｂ）はＳＰＤ１の調光状態である。
【００３６】
遮光状態では、図５（ａ）のように光調整粒子１０が懸濁液９内でほぼ均一に分散し、光調整粒子１０の配向状態はブラウン運動により無秩序状態（ランダム）であり、ＳＰＤ１へ入射した光は吸収，散乱されるため、入射光３０は透過することができず遮光される。
【００３７】
図６（ａ）は、遮光状態にあるＳＰＤ１に対して、駆動状態を図４（ｉ）の遮光状態から調光状態と図４（ii）の調光状態から遮光状態とするための駆動波形である。遮光状態から調光状態では、Ｘ電極６に周波数ｆON，電圧ＶONの交流電圧信号を印加する。なお、本実施例では交流電圧信号波形を正弦波としたが、矩形波（方形波）や三角波からなる交流波形であっても構わない。更に、１／２周期で極性の異なる交流波形をＸ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８の各々に同時に印加しても構わない。Ｘ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８の各々に同時に印加することにより、Ｙ電極７及びＺ電極８への印加電圧を等電位に駆動できる。１／２周期で極性の異なる交流波形をＸ電極６，Ｙ電極７及びＺ電極８の各々に同時に印加することにより、耐圧性の低い回路素子を使用できる。
【００３８】
この駆動波形により、光調整粒子１０は懸濁液９内でほぼ均一に分散した状態で、誘電分極等により電界方向に沿うように印加電圧ＶONに応じて図５（ｂ）のように配向する。本実施例のように、入射光３０と電界及び粒子配向方向が同じであれば、入射光３０は光調整粒子１０の配向度合いに応じて懸濁液９からの透過光３１の透過光量が変化し、ＳＰＤ１の透過率Ｔを変調することができる。本実施例では、ＳＰＤ１の透過率が上昇する状態を開の状態であるとしている。
【００３９】
ｆONは、光調整粒子１０が分散媒１１内で凝集等せずに一様に配向動作可能で配向状態を維持できる周波数範囲であり、光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，分散媒１１との親和性等、分散媒１１の粘度等で決定され、好ましくは１０００Ｈｚ以下である。また、ｆONは臨界融合周波数（ＣＦＦ；Critical Flicker Frequency）以上であることが望ましく、１６Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下、望ましくは５０Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下である。なお、本実施例ではｆON，ＶONを一定としたが、調光状態の開始時にｆON，ＶONを変調させても構わない。
【００４０】
調光状態から遮光状態では、調光状態時に印加していたＸ電極６への交流電圧信号を停止する。なお、本実施例ではｆON，ＶONを一定としたが、調光状態の停止時にｆON，ＶONを変調させても構わない。
【００４１】
図２９は、本実施例のＳＰＤ１について、周波数ｆONを５０Ｈｚとして交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化に対する透過変動率ΔＴのグラフである。図２９で示されるように、本実施例のＳＰＤ１は、ＶONが上昇すると透過率も上昇し、ＶONを制御することで所定の透過及び遮光状態に変調できる。
【００４２】
次に、駆動前のＳＰＤ１の状態が遮光状態または調光状態として、図４（iii）及び（ｖ）の遮光状態及び調光状態から透過保持状態への駆動方法について示す。図５（ｃ）はＳＰＤ１の透過保持状態である。
【００４３】
図６（ｂ）は、図４（iii）及び（ｖ）の遮光状態または調光状態（波線）から透過保持状態への駆動波形である。本実施例では、遮光状態及び調光状態から透過保持状態への駆動時に、Ｚ電極８に直流電圧ＶC1を印加し、Ｘ電極６とＺ電極８の電極間に直流電界を形成する。図６では、Ｘ電極６への交流電圧信号を停止させた後にＺ電極８に直流電圧ＶC1を印加しているが、Ｘ電極６への交流電圧とＺ電極８への直流電圧がオーバーラップしていても良い。なお、本実施例ではＸ電極６とＺ電極８の電極間に直流電圧を印加して直流電界を形成したが、Ｚ電極８が他の電極よりも高電位となるように、Ｘ電極６，Ｙ電極７，Ｚ電極８に所定の直流電圧を印加しても構わない。本実施例の光調整粒子１０は負に帯電していることから、図５（ｃ）に示すように、Ｚ電極８がＸ電極６及びＹ電極７に対して高電位になると、遮光状態及び調光状態時に懸濁液９内でほぼ均一に分散していた光調整粒子１０はＺ電極８に凝集、もしくはＺ電極８側に偏在する。このＺ電極８への凝集及び偏在状態はＶCの印加時間ｔ1により制御される。ｔ1は、ＶCとＳＰＤ１の構造や光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，分散媒１１との親和性等、分散媒１１の粘度等に対して調整される。従って、Ｘ電極６とＹ電極７の交差部への入射光３０は光調整粒子１０により吸収，散乱されずに透過することができ、高透過光量を得ることができる。
【００４４】
本実施例の光調整粒子１０とＺ電極８間に非静電的（分子間力等）及び静電的（鏡像力，電気二重層等）な相互作用により凝集状態を保持することが可能である。従って、ＶC1及びＶC2を連続的に印加し続けなくて良い。なお、光調整粒子１０とＺ電極８間の前記相互作用が凝集状態を保持するのに不十分な場合、ＳＰＤ１の懸濁液９に帯電制御剤を添加しても構わない。帯電制御剤としては、懸濁液９への添加により分散媒１１，光調整粒子１０，電極などの分解や呈色を引き起こさないことが好ましく、金属石鹸のステアリン酸，ラウリン酸，リシノール酸，オクチル酸などの脂肪酸の金属塩が挙げられる。
【００４５】
図３０は、本実施例のＳＰＤ１について、図２９での周波数ｆONを５０Ｈｚとして交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、Ｚ電極８に直流電圧ＶC1を０Ｖから５０Ｖ印加した時での透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。図３０で示されるように、本実施例のＳＰＤ１は、ＶC1が上昇すると光調整粒子１０のＺ電極への凝集及び偏在に伴い透過光量が増大することで透過率が上昇し、ＶC1＝５０Ｖでは調光状態での最大透過率変化の８０％程度と、高透過光量を得ることができる。また、ＶC1を制御することで所定の透過光量による透過保持状態を実現することができる。
【００４６】
しかしながら、帯電制御剤添加でも不十分な場合には、Ｚ電極８がＸ電極６及びＹ電極７よりも高電位となるように、Ｚ電極８に所定の直流電圧ＶC2を図６（ｂ）の破線のように印加しても構わない。帯電制御剤が添加されていない場合でも、Ｚ電極８に直流電圧ＶC2印加しても構わない。なお、Ｚ電極８への直流電圧ＶC2は凝集及び偏在を保持可能な電圧であり、ＶC2＜ＶC1の関係にある。
【００４７】
次に、駆動前のＳＰＤ１を透過保持状態として、図４（iv）の透過保持状態から遮光状態の駆動方法について示す。図６（ｃ）は、図４（iv）の透過保持状態から遮光状態への駆動波形である。
【００４８】
本実施例では、透過状態から遮光状態及び調光状態への駆動時に、Ｘ電極６に直流電圧ＶB1を印加し、特にＸ電極６とＺ電極８間にＸ電極６がＹ電極７及びＺ電極８に対して高電位となる直流電界を形成する。なお、本実施例ではＸ電極６のみに直流電圧を印加して直流電界を形成したが、Ｚ電極８が他の電極よりも低電位となるように、Ｘ電極６，Ｙ電極７，Ｚ電極８に所定の直流電圧を印加しても構わない。本実施例の光調整粒子１０は負に帯電しており、Ｘ電極６はＺ電極８よりも高電位であることから、透過保持状態時にＺ電極８に凝集している光調整粒子１０はＸ電極６に向かって移動する。Ｚ電極８とＸ電極６間の電界は、Ｚ電極８の幅が細く、懸濁液９の分散媒１１が高抵抗率の材料であるため、Ｚ電極８からＸ電極６に向かって広がりを持つ。従って、光調整粒子１０は懸濁液空間に広がるように移動及び分散するため、懸濁液空間においてほぼ均一な光調整粒子１０の分散状態を得ることができる。Ｘ電極６へのＶB1の印加は、光調整粒子１０が懸濁液９中でほぼ均一に分散した状態となる時間ｔ2後に停止する。なお、光調整粒子１０の凝集から分散への状態変化はＶB1とｔ2により制御され、ＶB1はＳＰＤ１の構造や光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，帯電状態，分散媒１１及び他の光調整粒子１０との親和性等、分散媒１１の粘度等に依存する。
【００４９】
さらに、駆動状態を調光状態とするとき、図６（ａ）と同様にＸ電極６に周波数ｆON，電圧ＶONの交流電圧信号を印加する。
【００５０】
図３１は、本実施例のＳＰＤ１について、交流電圧ＶON＝０Ｖから１００Ｖの透過率変化を基にして、図６の駆動波形を用いて、遮光状態，調光状態，透過保持状態に駆動させた時の透過率変化に関する透過変動率ΔＴのグラフである。図３１中のｔ1は、透過保持状態とするためにＺ電極８に電圧ＶCを印加した時間である。
【００５１】
以上から、本実施例のＳＰＤ構造と駆動方法により、ＳＰＤ１の光学動作域内で均一な遮光状態，調光状態，透過状態を得ることと、各状態への切り替えと保持といった駆動を実現することができる。
【実施例２】
【００５２】
本実施例のＳＰＤ１の構成及び構造は基本的に実施例１と同様である。実施例１とは、調光装置が補助電源２２を有しているのと、透過保持状態での駆動波形が異なる点である。なお、他の構成と構造などについて実施例１と同様の場合、その説明は省略する。
【００５３】
図７は本実施例での調光装置１３の構成を示す説明図である。ＳＰＤ１は、実施例１と同様に相互接続素子２１を介して駆動装置１４と接続されており、Ｚ電極８を接続する相互接続素子２１は補助電源２２とも接続している。補助電源２２は、蓄電池からなる直流電源（図示しない）と蓄電池の充放電装置（図示しない）と、Ｚ電極８及び相互接続素子２１への駆動波形の出力回路（図示しない）を有している。補助電源２２は外部電源２３または駆動装置１４の駆動電源２０から有線または無線により給電され、直流電源の蓄電池は充電される。
【００５４】
直流電源の電池は蓄電池である。本実施例の蓄電池はリチウムイオン二次電池である。なお、蓄電池はニッケル水素二次電池や鉛蓄電池であっても構わない。また、蓄電池の代わりにキャパシタを直流電源として用いても構わない。
【００５５】
補助電源２２からは、透過保持状態を制御するためのＺ電極８への駆動波形が出力される。図８は、実施例１での図６（ｂ）に対応する本実施例における透過保持状態での駆動波形である。駆動波形は、透過保持状態での光調整粒子１０がＺ電極８へ凝集及びＺ電極８への偏在を維持するために図６（ｂ）のように連続的にＶC2を印加せず、図８に示されるｔs以降に補助電源２２からＺ電極８へ直流電圧ＶC3を時間ｔ3の間隔で印加する。なお、本実施例では時間ｔ3及びＶC3を一定間隔としたが、光調整粒子１０の凝集及び偏在状態から分散状態の動作に応じて変調しても構わない。Ｚ電極８への直流電圧ＶC3は凝集及び偏在を保持可能な電圧であり、ＶC3＜ＶC1の関係にある。
【００５６】
以上から本実施例の調光装置と駆動方法を用いることにより、実施例１のようにＺ電極８へＶC2を印加し続けるよりも低消費電力での光調整粒子１０の凝集及び偏在状態の維持及び透過保持状態の駆動を実現することができる。さらに、本実施例では蓄電池を用いていることから、商用系統電源などの外部電源２３から給電されていない状態でも補助電源２２からＳＰＤ１及びＺ電極８に駆動波形を印加可能であるため、ＳＰＤ１を移動体に用いた時や、停電時においても透過保持状態の駆動を維持できる。
【００５７】
また、光調整粒子１０が透過保持状態においてＺ電極８と凝集保持可能な場合においても、Ｚ電極８に凝集した光調整粒子１０が衝撃や温度等の環境変化により分散した場合に、本実施例の駆動波形により光調整粒子１０を再度凝集させることができる。従って、透過保持状態の保持を実現することができる。
【実施例３】
【００５８】
本実施例のＳＰＤ１の構成及び構造は基本的に実施例１と同様である。実施例１とは、透過保持状態から遮光状態及び調光状態とするときの駆動方法が実施例１と異なる。なお、他のＳＰＤ構成と構造などについて実施例１から２と同様の場合、その説明は省略する。
【００５９】
透過保持状態から遮光状態及び調光状態とするときの本実施例での駆動波形を図９に示す。本実施例では、Ｚ電極８上に凝集及びＺ電極８側に偏在していた光調整粒子１０を分散させるため、実施例１での図６（ｃ）のＸ電極６に直流電圧ＶB1を印加せずに、Ｚ電極８に交流電圧ＶB4を印加している。
【００６０】
本実施例の駆動波形により、Ｚ電極８に凝集及び偏在していた光調整粒子１０は、交流電圧により分散媒１１中を移動し、更に交流電圧により光調整粒子１０が配向動作するため凝集状態を解して実施例１よりも懸濁液９中に分散させることができる。なお、ＳＰＤ１のｘ−ｚ平面の断面図において、Ｘ電極６のＺ電極８に対して最も離れた位置までほぼ均一に分散させるため、交流電圧に対するＹ電極７の作用を低減するため、Ｘ電極６に直流電圧ＶB2を、Ｙ電極７にＺ電極８と同じく交流電圧ＶB3を印加しても構わない。
【実施例４】
【００６１】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１の構成と同様である。実施例１とは、Ｙ電極７とＺ電極８の配設箇所及びＢ板３の構造が異なる。なお、他の構成と構造などについて実施例１と同様の場合、その説明は省略する。
【００６２】
図１０は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１１（ａ）は図１０に示す切断線ＢＢ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＹ電極７よりもｘ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設される。Ｙ電極７とＺ電極８は絶縁性の透明な誘電体層２４で覆われており、Ｚ電極８上のみ誘電体層２４に穴（開口部）が設けられている。これにより、誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。図１１において、誘電体層２４の穴の幅は、Ｚ電極８の幅以下であってもＺ電極８の幅以上であっても良い。誘電体層２４の穴の幅をＺ電極８穴の幅以下にすることにより、Ｚ電極８の淵に光調整粒子１０が凝集することを抑制できる。
【００６３】
誘電体層２４として、無機系の材料や有機系の材料が挙げられる。無機系材料としては金属酸化物薄膜が挙げられる。有機系の材料としては、テフロン（Ｒ）系，ポリエステル系などのポリマーが挙げられる。誘電体層２４に有機系の材料を用いることにより、Ａ基板４やＢ基板５にプラスチックを使用でき、フレキシブルを実現できる。
【００６４】
なお、Ｚ電極８上の誘電体層２４の穴の形状は図１０に示すような四角形状に限られず、円や多角形形状であっても構わない。また、誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面において、透過状態における光調整粒子１０の凝集量と、透過状態から遮光状態とするときの誘電体層２４の穴及びＺ電極８からの直流電界をＳＰＤ１の光学動作域内でほぼ均一とするため、誘電体層２４の穴は規則性を持って配置されることが望ましい。更に、図１０に示す切断線ＢＢ′及び誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは、図１１（ｂ）のように誘電体層２４と同等、または図１１（ｃ）のように誘電体層２４より高くても構わない。図１１（ａ）のように誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さを誘電体層２４より低くすることにより、Ｙ電極７およびＺ電極８の間を絶縁するために無効スペースが必要なくなる。
【００６５】
本実施例のＳＰＤ１は、図６（ｂ）における透過状態への直流電界形成において、電界強度が強い誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面に凝集及び偏在する。そのため、透過状態において実施例１よりも高い透過光を得ることができる。
【００６６】
また、図６（ａ）で示されるように、調光状態における駆動波形は交流である。従って、調光状態においてＸ電極６とＹ電極とＺ電極８上の誘電体層２４の間に分散媒１１及び懸濁液９中に交流電界が形成されるため、電界方向に沿うように印加電圧ＶONに応じて光調整粒子１０を配向させることができる。
【実施例５】
【００６７】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１の構成と同様である。実施例１，実施例４とは、Ｙ電極７とＺ電極８の配設箇所及びＢ板３の構造が異なる。なお、他の構成と構造などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００６８】
図１２は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１３（ａ）は図１２に示す切断線ＢＢ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、ｘ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設され、Ｚ電極８は絶縁性の透明な誘電体層２４で覆われている。誘電体層２４上にはＹ電極７が形成されており、Ｚ電極８上のみＹ電極７と誘電体層２４に穴が設けられており、このＹ電極７と誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。なお、Ｚ電極８上の誘電体層２４の穴の形状は図１２に示すような四角形状に限られず、円や多角形形状であっても構わない。また、誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面において、透過状態における光調整粒子１０の凝集量と、透過状態から遮光状態とするときのＹ電極７と誘電体層２４の穴及びＺ電極８からの直流電界をＳＰＤ１の光学動作域内でほぼ均一とするため、Ｙ電極７と誘電体層２４の穴は規則性を持って配置されることが望ましい。更に、図１２に示す切断線ＢＢ′及びＹ電極７と誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは、図１３（ｂ）のように誘電体層２４と同等、または図１３（ｃ）のように透過保持状態での光調整粒子１０を静電的に保持するため誘電体層２４中に埋設しても構わない。
【００６９】
本実施例のＳＰＤ１のＹ電極７は、実施例１と実施例４よりＸ電極６と重なる面積の割合が広いため、図６（ａ）の調光状態において、実施例１と実施例４よりもＳＰＤ１の光学動作域内で均一な調光状態を得ることができる。更に、透過状態への直流電界形成時においては、Ｚ電極８からの電界はＹ電極７の穴以外ではＹ電極７により遮蔽されるため、実施例４よりもＹ電極７の穴において光調整粒子１０を凝集及び偏在させることができる。そのため、透過状態において実施例４よりも更に高い透過光を得ることができる。
【実施例６】
【００７０】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１と同様である。実施例１から５とは、Ｂ板３にストライプ状の隔壁２５が形成されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて実施例１から５と同様の場合、その説明は省略する。
【００７１】
図１４は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１５（ａ）は図１４に示す切断線ＣＣ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｙ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＹ電極７よりもｙ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に形成される。また、Ｂ基板５上には懸濁液充填空間の分割と懸濁液充填空間及びＡ板２とＢ板３間の距離を維持するために、ストライプ状の隔壁２５が等間隔に形成されている。Ｙ電極７とＺ電極８は隔壁２５間に配設される。複数の隔壁２５で区切られた空間毎に独立して光調整粒子の配向状態が制御されている。隔壁２５はガラスやポリマーからなる透明な絶縁性の誘電体材料であり、実施例１でのスペーサービーズと同様に他の構成材料に対して安定で、分散媒１１の屈性率と近い方が好ましい。なお、遮光状態における透過率を低下させるため、少なくとも隔壁２５の頂上部分を黒色に着色したり、色度補正のために他の色に着色したりしても構わない。また、各調光動作面積を広く確保するために、隔壁２５の幅は細いことが好ましく、さらに隔壁２５間に配設される２本のＹ電極７とＺ電極８の幅よりも狭いことが好ましい。
なお、隔壁２５の形成場所は、図１５（ｂ）のようにＹ電極７上、または図１５（ｃ）のようにＹ電極７を覆うように形成した誘電体層２４上であっても構わない。また、本実施例では、隔壁２５をＹ電極７及びＺ電極８と平行に形成しているが、隔壁２５をＹ電極７及びＺ電極８と直交または斜交として形成したり、平行と直交を組み合わせて囲むボックス型として形成したりしても構わない。
【００７２】
図１６はＳＰＤ１及び各電極と駆動制御回路１８間の構成を示す説明図である。各電極は各電極出力回路にそれぞれ接続されている。なお、Ｙ電極７はＳＰＤ１とＹ電極出力回路１６間で一つの配線に接続した同一電極構造としても構わない。Ｚ電極８が複数配設されるとき、Ｚ電極出力回路１７と駆動制御回路１８間には、駆動電圧を印加するＺ電極８を選択する選択回路２９を有している。また、Ｚ電極８とＺ電極出力回路１７間の相互接続素子２１には、ＳＰＤ１内のＺ電極８数分のリード端子を有し、隣接するＺ電極８との結線を防止して、Ｚ電極８毎に駆動電圧を印加可能なフレキシブル配線基板を用いている。
【００７３】
本実施例のＳＰＤ１では、図１６の選択回路２９によりＳＰＤ１内で直流電圧ＶCを印加するＺ電極８を選択することが可能であり、ＳＰＤ１の光学動作域内において、隔壁２５間毎に異なる調光動作を実現することができる。
【実施例７】
【００７４】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１に記載のＳＰＤ１と同様である。実施例６とは、実施例４と同様に、Ｚ電極８上の誘電体層２４に穴が形成されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００７５】
図１７は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図１８（ａ）は図１７に示す切断線ＣＣ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｙ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＹ電極７よりもｙ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設される。Ｙ電極７とＺ電極８は絶縁性の透明な誘電体層２４で覆われており、誘電体層２４上にはＺ電極８を挟んで隔壁２５が懸濁液充填空間の維持のためストライプ状に等間隔で形成される。なお、本実施例では隔壁２５を誘電体層２４上に形成しているが、Ｂ基板５上またはＺ電極８上に形成しても構わない。Ｚ電極８上の誘電体層２４には、実施例４と同様に穴が設けられており、誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。なお、図１８（ｃ）のように、Ｂ基板５上にＹ電極７を形成し、Ｙ電極７を覆うように絶縁性の誘電体層２４を形成し、誘電体層２４上にＺ電極８を配設した後に再び誘電体層２４で覆い、Ｚ電極８上の誘電体層２４に穴のあいた構造であっても構わない。また、図１７に示す切断線ＣＣ′及び誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは図１８（ｂ）のように誘電体層２４と同等または誘電体層２４より高くても構わない。
【００７６】
本実施例のＳＰＤ１は、図６（ｂ）における透過状態への直流電界形成において、電界強度が強い誘電体層２４の穴及び懸濁液９と接するＺ電極８表面に凝集及び偏在する。そのため、透過状態としたとき、実施例６よりも高い透過光を得ることができる。
【実施例８】
【００７７】
本実施例のＳＰＤ１のＡ板２の構成と構成材料は、基本的に実施例１と実施例６に記載のＳＰＤ１と同様である。実施例６とは、実施例５と同様に、Ｙ電極７が懸濁液空間と接しており、更にＺ電極８上のＹ電極７及び誘電体層２４に穴が形成されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００７８】
図１９は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図２０（ａ）は図１９に示す切断線ＣＣ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｙ−ｚ平面の断面図である。Ｂ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、ｙ軸方向の幅が狭いＺ電極８がストライプ状に配設され、Ｚ電極８は絶縁性誘電体層２４で覆われている。誘電体層２４上にはＹ電極７が形成されており、Ｚ電極８上のみＹ電極７と誘電体層２４に穴が設けられており、このＹ電極７と誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。Ｙ電極７上にはＺ電極８を挟んで隔壁２５がストライプ状に等間隔で形成される。なお、本実施例では隔壁２５をＹ電極７上に形成しているが、Ｂ基板５上または誘電体層２４上に形成しても構わない。Ｚ電極８上のＹ電極７と誘電体層２４には、実施例４と同様に穴が設けられており、誘電体層２４の穴においてＺ電極８は懸濁液９と接する。また、図１９に示す切断線ＣＣ′及び誘電体層２４の穴におけるＺ電極８のＢ基板５からの高さは、図２０（ｂ）のように誘電体層２４と同等、または図２０（ｃ）のように誘電体層２４に覆われていても構わない。
【００７９】
本実施例のＳＰＤ１は、本実施例のＳＰＤ１のＹ電極７は、実施例６と実施例７よりＸ電極６と重なる面積の割合が広いため、図６（ａ）の調光状態において、実施例６と実施例７よりもＳＰＤ１の光学動作域内で均一な調光状態を得ることができる。
【実施例９】
【００８０】
本実施例は、ＳＰＤ１のＹ電極構造と駆動方法と調光状態時の透過光の光学特性が実施例１から８と異なる。ＳＰＤ構造と駆動方法及び調光状態での光学特性について、以下で説明する。なお、他の構成，構造と駆動方法などについて前実施例と同様の場合、その説明は省略する。
【００８１】
（ＳＰＤ）
図２１は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図である。図２２（ａ）は図２１に示す切断線ＤＤ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するｘ−ｚ平面の断面図であり、図２２（ｂ）は図２１に示す破線Ｅで囲まれた部分のＡ板２側から見たｘ−ｙ平面図である。
【００８２】
次にＢ板３の構成と形成方法について説明する。Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなるＹ電極７とＺ電極８からなるＹＺ電極対１２がストライプ状に配設されている。なお、Ｙ電極７は実施例１よりもｘ軸方向の幅が狭く、Ｙ電極７とＺ電極８のｘ軸方向の幅は、透過保持状態での透過率を上昇させるため１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好ましくはＺ電極８の視認性低下と後に示す調光状態で無効となるＹ電極７とＺ電極８上のｚ軸方向の電界形成部面積を小さくするため１０μｍ以上５０μｍ以下である。Ｙ電極７とＺ電極８のｘ軸方向の間隔は、５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、駆動電圧の上昇を抑えるため、５μｍ以上１０００μｍ以下好ましくは１０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００８３】
また、本実施例ではＹ電極７とＺ電極８を酸化インジウムスズで形成したが、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化スズ，酸化亜鉛やカーボンナノチューブ，グラフェン等の透明導電体で形成しても構わない。さらに、Ｙ電極７とＺ電極８は、クロム，銅，アルミニウム，銀等の金属及び合金の単層膜や積層膜、または銅や銅合金などの金属の極細線を配設して形成しても構わない。なお、本実施例ではＸ電極６を支持基材上に一面に形成し、Ｙ電極７とＺ電極８をストライプ状に配設しているが、これに限らず円などの模様や文字型の形状に合わせて配設しても構わない。
【００８４】
（ＳＰＤ駆動方法）
次に、本実施例の駆動方法について説明する。図２３は各駆動状態におけるＳＰＤ１内の光調整粒子１０の状態であり、図２１に示す切断線ＤＤ′における組み立て後のＳＰＤ１のＹＺ電極対１２に垂直なｘ−ｚ平面の断面図である。図２３（ａ）がＳＰＤ１の遮光状態、図２３（ｂ）がＳＰＤ１の調光状態、図２３（ｃ）がＳＰＤ１の透過状態を示す。一方、図２４は図２１に示す破線Ｅで囲まれた部分のＡ板２側から見たｘ−ｙ平面図での各駆動状態におけるＳＰＤ１内の光調整粒子１０の状態であり、図２４（ａ）がＳＰＤ１の遮光状態、図２４（ｂ）がＳＰＤ１の調光状態、図２４（ｃ）がＳＰＤ１の透過状態を示す。各駆動方法を実現する駆動波形は、調光状態を除いて実施例１から３の図６，図８，図９と同様である。
【００８５】
遮光状態では、実施例１と同様に、図２３（ａ）及び図２４（ａ）のように光調整粒子１０が懸濁液９内でほぼ均一に分散し、光調整粒子１０の配向状態はブラウン運動により無秩序状態（ランダム）であり、ＳＰＤ１へ入射した光は吸収，散乱されるため、入射光２０は透過することができず遮光される。
【００８６】
調光状態では、図２３（ｂ）及び図２４（ｂ）のように光調整粒子１０が懸濁液９内でほぼ均一に分散し、Ｙ電極７とＺ電極８間に配向動作に十分な周波数ｆP，交流電圧ＶPが印加されることにより、光調整粒子１０がほぼＹ電極７とＺ電極８間の電界方向に配向している。図２５は遮光状態から調光状態とするときの駆動波形である。
【００８７】
なお、本実施例では交流電圧信号波形を正弦波としたが、矩形波（方形波）や三角波からなる交流波形であっても構わない。更に、１／２周期で極性の異なる交流波形をＺ電極８とＹ電極７の各々に同時に印加しても構わない。１／２周期で極性の異なる交流波形をＹ電極７とＺ電極８の各々に同時に印加することにより、耐圧性の低い回路素子を使用できる。ｆPは、光調整粒子１０が分散媒１１内で凝集等せずに一様に配向動作可能で配向状態を維持できる周波数範囲であり、光調整粒子１０の濃度，誘電率，形状，分散媒１１との親和性等、分散媒１１の粘度等で決定され、５０Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下である。なお、本実施例ではｆP，ＶPを一定としたが、調光状態の開始時にｆP，ＶP変調させても構わない。
【００８８】
従って、ＳＰＤ１への入射光２０が非偏光であるならば、懸濁液充填空間は配向した光調整粒子１０により電界方向と直交（ＹＺ電極対１２と平行）方向の直線偏光がＳＰＤ１から出射する。
【００８９】
透過保持状態では、図２３（ｃ）及び図２４（ｃ）のように光調整粒子１０は負に帯電していることから、Ｚ電極８がＸ電極６及びＹ電極７に対して高電位として、遮光駆動時及び調光駆動時に懸濁液９内でほぼ均一に分散していた光調整粒子１０は幅の狭いＺ電極８に凝集、もしくはＺ電極８付近に偏在させる。これにより、光調整粒子１０がＺ電極８に凝集及び偏在することで、ＳＰＤ１への入射光は懸濁液９のＺ電極８を除く領域では光調整粒子１０により吸収，散乱されずに出射されるため、透過駆動時には高透過光が得られる。なお、透過保持状態での光調整粒子１０の凝集，偏在方法については、図２３（ｃ）及び図２４（ｃ）のようにＺ電極８を高電位としてＺ電極８に凝集，偏在とせず、Ｙ電極７を高電位としてＹ電極７に凝集，偏在、またはＹ電極７とＺ電極８の両方をＸ電極６に対して高電位としてＹ電極７とＺ電極８に凝集，偏在させても構わない。
【００９０】
従って、本実施例のＳＰＤ１と駆動方法を用いることにより、調光状態に入射光を偏光に変調する偏光子としての機能を有する調光装置を実現することができる。
【実施例１０】
【００９１】
本実施例の調光装置は、実施例９とＳＰＤ１のＢ板３の構成及び構造が異なり、偏光子である偏光板４０を備えている。なお、ＳＰＤ１と駆動方法及び駆動装置１４について、実施例９と同様の場合には説明を省略する。
【００９２】
偏光板４０は、ＳＰＤ１上に透過軸がＹＺ電極対１２と直交、即ち電界方向と平行になるように配置される。偏光板４０はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）中のヨウ素錯体が一軸方向に配列し、ＴＡＣなどでシート状に形成された偏光フィルタである。なお、偏光板４０は、ヨウ素錯体ではなく二色性色素がポリビニルアルコール中に含まれる偏光フィルタ、または偏光板ではなく駆動装置１４を備える液晶素子を偏光板４０として用いても構わない。
【００９３】
（ＳＰＤ）
次に本実施例のＳＰＤ１の構造を説明する。図２６は本発明者らが検討したＳＰＤ１の断面構造概略図であり、図２７は図２６に示す切断線ＥＥ′における組み立て後のＳＰＤ１に関するＹＺ電極対１２に垂直なｙ−ｚ平面である。
【００９４】
Ａ板２は実施例７と同様にガラスから成る透明な支持基材であるＡ基板４上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極のＸ電極６が一面に形成されている。なお、Ｘ電極６はＡ基板４上に一面ではなく、ＹＺ電極対１２と直交し、図２６に示すＣＬのボックス型の調光セル内に位置するようにストライプ状に配設しても構わない。
【００９５】
Ｂ板３は、ガラスから成る透明な支持基材であるＢ基板５上に、Ｙ電極７とＺ電極８からなるＹＺ電極対１２がｘ軸方向にストライプ状に形成されており、Ｙ電極７とＺ電極８の配列は隣接電極対の電極と同じ電極となる順番で配設される。Ｂ基板５上にはＹＺ電極対１２を囲むように四角形のボックス型の隔壁２５が形成されている。なお、隔壁２５で囲まれている領域を調光セルとしてＹＺ電極対１２の配設構造は偏光板４０の偏光領域や電極対の間隔に対応して、四角形以外にもハニカム型などの多角形や円などの幾何模様，文字などの形状としても構わない。
【００９６】
このＹＺ電極対１２の配列順序と隔壁構造は、ＹＺ電極対１２毎での懸濁液充填空間の分割と懸濁液充填空間及びＡ板２とＢ板３間距離の保持以外に、隣り合う電極対及び調光セルとの直流電圧及び交流電圧による電界のクロストークを防止する効果が得られる。隔壁２５はガラスやポリマーからなる絶縁性の誘電体材料であり所定の色に着色されている。本実施例では、隔壁２５を黒色に着色している。
【００９７】
（調光装置）
本実施例の駆動回路は、実施例６の図１６と同様な構成であり、Ｚ電極出力回路１７と駆動制御回路１８間に駆動電圧を印加する調光セル及びＺ電極８を選択する選択回路２９を有しており、Ｚ電極８とＺ電極出力回路１７間の相互接続素子２１として実施例６のフレキシブル配線基板を用いている。なお、Ｘ電極６がＡ基板４上に一面ではなく、分割して調光セル内に位置するように配設される場合、Ｚ電極８と同様にＸ電極６とＸ電極出力回路１５間の相互接続素子２１としてＸ電極６の数と同じ数のリード端子を有し、隣接するＸ電極６との結線を防止して、Ｘ電極６毎に駆動電圧を印加可能なフレキシブル配線基板を用いても構わない。
【００９８】
（ＳＰＤ駆動方法）
図２８は本実施例での駆動方法によるＳＰＤ１の光調整粒子動作と入射光変調の様子を示す図である。調光装置での高遮光状態を図２８（ａ）に、偏光状態を図２８（ｂ）に示す。
【００９９】
光調整粒子１０がランダムに配列している実施例１から９の遮光状態では、入射光３０が若干漏れることがある。このような現象が生ずると、隣接する調光セルと駆動状態が異なる場合に、コントラストが十分に取れないという場合が生ずる。
【０１００】
高遮光状態では、実施例９と同様に、図２５の駆動波形をＳＰＤ１の各電極に印加する。従って、光調整粒子１０は、図２８（ａ）で示すように、ほぼＹ電極７とＺ電極８間の電界方向に配向している。この状態で、ＳＰＤ１への入射光３０が非偏光であるならば、懸濁液充填空間は配向した光調整粒子１０により電界方向と直交（ＹＺ電極対１２と平行）方向の直線偏光がＳＰＤ１から出射する。ＳＰＤ１上の偏光板４０の透過軸は電界方向と平行（ＹＺ電極対１２と垂直）方向である。従って、ＳＰＤ１から出射した直線偏光３３は、ＳＰＤ１上の偏光板４０に吸収されるため、本実施例のように偏光板４０を用いた場合に高遮光状態が得られる。
【０１０１】
偏光状態では、実施例１から９での透過保持状態での駆動波形を各電極に印加することにより、光調整粒子１０は図２８（ｂ）で示すようにＺ電極８に凝集及び偏在している。ＳＰＤ１へ非偏光が入射すると、懸濁液９のＺ電極８を除く領域では光調整粒子１０により吸収，散乱されないため、ＳＰＤ１は入射光に対して高透過率であり、出射光の偏光特性はほぼ入射前のままである。従って、ＳＰＤ１上の偏光板へは非偏光が入射し、偏光板からは電界方向と平行（ＹＺ電極対１２と垂直）方向の直線偏光が出射することができる。
【０１０２】
従って、本実施例のＳＰＤ１と偏光板４０からなる調光装置は、調光セルに対して高遮光状態と偏光状態での透過率差を大きくすることができ、高コントラストな調光セル制御を実現することができる。
【０１０３】
図２８では偏光板４０をＳＰＤ１のＡ基板４の上に配置している。しかし、偏光板４０をＡ基板４の下に貼り付けても同様な効果を得ることができる。さらに、偏光板４０を基板に貼り付ける場合に限らず、例えば、偏光板４０をＳＰＤ１から離れた直線偏光を作り出す入射光源に付属させていても構わない。また、偏光板ではなく、実施例９の構造のＳＰＤ１を偏光用ＳＰＤとし、ＹＺ電極対１２が直交するように対向に配置しても構わない。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 懸濁粒子装置（ＳＰＤ）
２ Ａ板
３ Ｂ板
４ Ａ基板
５ Ｂ基板
６ Ｘ電極
７ Ｙ電極
８ Ｚ電極
９ 懸濁液
１０ 光調整粒子
１１ 分散媒
１２ ＹＺ電極対
１３ 調光装置
１４ 駆動装置
１５ Ｘ電極出力回路
１６ Ｙ電極出力回路
１７ Ｚ電極出力回路
１８ 駆動制御回路
１９ 信号処理回路
２０ 駆動電源
２１ 相互接続素子
２２ 補助電源
２３ 外部電源
２４ 誘電体層
２５ 隔壁
２７ 調光層
２８ 樹脂マトリックス
２９ 選択回路
３０ 入射光
３１ 透過光（透過率変調光）
３２ 透過光（高透過率光）
３３ 直線偏光
４０ 偏光板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、
前記第一の基板上に前記第一の電極が形成され、
前記第二の基板上に前記第二の電極および前記第三の電極が形成され、
前記懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、
前記光調整粒子は帯電されており、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで前記光調整粒子の配向状態が制御され、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで前記光調整粒子が前記懸濁液中に分散する、または、前記第三の電極に偏在する懸濁粒子装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第三の電極の短軸方向の幅は、前記第二の電極の短軸方向の幅より小さい懸濁粒子装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記光調整粒子は、光学的異方性を有し、
前記光調整粒子は、棒状であり、
前記光調整粒子のアスペクト比は、５以上３０以下であり、
前記光調整粒子は、ポリ過ヨウ化物，ポリマー，炭素系材料，金属材料または無機化合物のいずれか一つ以上である懸濁粒子装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光調整粒子は、負に帯電しており、
前記第三の電極の電位を前記第一の電極の電位および前記第二の電極の電位より大きくすることで、前記光調整粒子は前記第三の電極に偏在し、
前記第一の電極の電位を前記第三の電極の電位より大きくすることで、前記第三の電極に偏在していた前記光調整粒子は前記懸濁液中に分散する懸濁粒子装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記懸濁液に帯電制御剤が添加され、
前記帯電制御剤は脂肪酸の金属塩である懸濁粒子装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記光調整粒子が前記第三の電極に偏在している時に、前記第三の電極に所定の間隔で直流電圧が印加される懸濁粒子装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記光調整粒子が前記第三の電極に偏在している時に、前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで、前記第三の電極に偏在していた前記粒子は前記分散媒中に分散する懸濁粒子装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第三の電極を覆う誘電体層を有する懸濁粒子装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記第三の電極上において、前記誘電体層に開口部が設けられ、
前記光調整粒子は、前記誘電体層の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記誘電体層の上に前記第二の電極が形成され、
前記第三の電極上において、前記第二の電極に開口部が設けられ、
前記光調整粒子は、前記第二の電極の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に複数の隔壁が形成され、
前記複数の隔壁で区切られた空間毎に前記第二の電極および前記第三の電極が設けられる懸濁粒子装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記第二の電極および前記第三の電極はストライプ状に形成され、
前記第二の電極および前記第三の電極の間に交流電圧が印加されることで前記光調整粒子の配向状態が制御される懸濁粒子装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記第二の電極および前記第三の電極の間に交流電圧が印加されているときに前記懸濁液に入射する光は前記光調整粒子によって偏光される懸濁粒子装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの懸濁粒子装置と、
前記懸濁粒子装置を制御する駆動装置と、を有する調光装置。
【請求項１５】
第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置の駆動方法であって、
前記第一の基板上に前記第一の電極が形成され、
前記第二の基板上に前記第二の電極および前記第三の電極が形成され、
前記懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、
前記光調整粒子は帯電されており、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで前記光調整粒子の配向状態が制御され、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで前記光調整粒子が前記懸濁液中に分散する、または、前記第三の電極に偏在する懸濁粒子装置の駆動方法。
【請求項１】
第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、
前記第一の基板上に前記第一の電極が形成され、
前記第二の基板上に前記第二の電極および前記第三の電極が形成され、
前記懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、
前記光調整粒子は帯電されており、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで前記光調整粒子の配向状態が制御され、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで前記光調整粒子が前記懸濁液中に分散する、または、前記第三の電極に偏在する懸濁粒子装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第三の電極の短軸方向の幅は、前記第二の電極の短軸方向の幅より小さい懸濁粒子装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記光調整粒子は、光学的異方性を有し、
前記光調整粒子は、棒状であり、
前記光調整粒子のアスペクト比は、５以上３０以下であり、
前記光調整粒子は、ポリ過ヨウ化物，ポリマー，炭素系材料，金属材料または無機化合物のいずれか一つ以上である懸濁粒子装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光調整粒子は、負に帯電しており、
前記第三の電極の電位を前記第一の電極の電位および前記第二の電極の電位より大きくすることで、前記光調整粒子は前記第三の電極に偏在し、
前記第一の電極の電位を前記第三の電極の電位より大きくすることで、前記第三の電極に偏在していた前記光調整粒子は前記懸濁液中に分散する懸濁粒子装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記懸濁液に帯電制御剤が添加され、
前記帯電制御剤は脂肪酸の金属塩である懸濁粒子装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記光調整粒子が前記第三の電極に偏在している時に、前記第三の電極に所定の間隔で直流電圧が印加される懸濁粒子装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記光調整粒子が前記第三の電極に偏在している時に、前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで、前記第三の電極に偏在していた前記粒子は前記分散媒中に分散する懸濁粒子装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第三の電極を覆う誘電体層を有する懸濁粒子装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記第三の電極上において、前記誘電体層に開口部が設けられ、
前記光調整粒子は、前記誘電体層の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記誘電体層の上に前記第二の電極が形成され、
前記第三の電極上において、前記第二の電極に開口部が設けられ、
前記光調整粒子は、前記第二の電極の開口部に偏在する懸濁粒子装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に複数の隔壁が形成され、
前記複数の隔壁で区切られた空間毎に前記第二の電極および前記第三の電極が設けられる懸濁粒子装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記第二の電極および前記第三の電極はストライプ状に形成され、
前記第二の電極および前記第三の電極の間に交流電圧が印加されることで前記光調整粒子の配向状態が制御される懸濁粒子装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記第二の電極および前記第三の電極の間に交流電圧が印加されているときに前記懸濁液に入射する光は前記光調整粒子によって偏光される懸濁粒子装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの懸濁粒子装置と、
前記懸濁粒子装置を制御する駆動装置と、を有する調光装置。
【請求項１５】
第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極，第二の電極，第三の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置の駆動方法であって、
前記第一の基板上に前記第一の電極が形成され、
前記第二の基板上に前記第二の電極および前記第三の電極が形成され、
前記懸濁液は、光調整粒子および分散媒を含み、
前記光調整粒子は帯電されており、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に交流電圧が印加されることで前記光調整粒子の配向状態が制御され、
前記第一の電極、前記第二の電極および前記第三の電極のいずれか一つ以上に直流電圧が印加されることで前記光調整粒子が前記懸濁液中に分散する、または、前記第三の電極に偏在する懸濁粒子装置の駆動方法。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１（ａ）】
【図１１（ｂ）】
【図１１（ｃ）】
【図１２】
【図１３（ａ）】
【図１３（ｂ）】
【図１３（ｃ）】
【図１４】
【図１５（ａ）】
【図１５（ｂ）】
【図１５（ｃ）】
【図１６】
【図１７】
【図１８（ａ）】
【図１８（ｂ）】
【図１８（ｃ）】
【図１９】
【図２０（ａ）】
【図２０（ｂ）】
【図２０（ｃ）】
【図２１】
【図２２】
【図２３（ａ）】
【図２３（ｂ）】
【図２３（ｃ）】
【図２４（ａ）】
【図２４（ｂ）】
【図２４（ｃ）】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８（ａ）】
【図２８（ｂ）】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図６（ｃ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１（ａ）】
【図１１（ｂ）】
【図１１（ｃ）】
【図１２】
【図１３（ａ）】
【図１３（ｂ）】
【図１３（ｃ）】
【図１４】
【図１５（ａ）】
【図１５（ｂ）】
【図１５（ｃ）】
【図１６】
【図１７】
【図１８（ａ）】
【図１８（ｂ）】
【図１８（ｃ）】
【図１９】
【図２０（ａ）】
【図２０（ｂ）】
【図２０（ｃ）】
【図２１】
【図２２】
【図２３（ａ）】
【図２３（ｂ）】
【図２３（ｃ）】
【図２４（ａ）】
【図２４（ｂ）】
【図２４（ｃ）】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８（ａ）】
【図２８（ｂ）】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１３−３３０７４（Ｐ２０１３−３３０７４Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７９７４（Ｐ２０１１−１６７９７４）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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