調光素子
【課題】遮光状態と透過状態の色度差の少ない調光素子を提供する。
【解決手段】第１の調光手段と第２の調光手段と前記第１の調光手段を駆動する第１の駆動回路と前記第２の調光手段を駆動する第２の駆動回路を有する調光素子であって、前記第１の調光手段と前記第２の調光手段は積層されており、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記第１の調光手段は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、前記第２の調光手段は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、かつ前記第１の調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と前記第２の調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が、概ね反対方向である。
【解決手段】第１の調光手段と第２の調光手段と前記第１の調光手段を駆動する第１の駆動回路と前記第２の調光手段を駆動する第２の駆動回路を有する調光素子であって、前記第１の調光手段と前記第２の調光手段は積層されており、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記第１の調光手段は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、前記第２の調光手段は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、かつ前記第１の調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と前記第２の調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が、概ね反対方向である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
調光素子の調光色の調整手法として、調光手段に懸濁粒子方式を用い、これに着色したガラスを利用する、あるいは染色したポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を利用する、といった手法が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
調光素子の遮光状態と透過状態の色度座標が異なる場合、調光素子の調光色を特許文献１のような技術で調整しても、その遮光状態と透過状態の色度座標は異なったままという課題がある。本発明の目的は、遮光状態と透過状態とを少ない色変化で調光可能な調光素子を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下のとおりである。
（１）第１の調光手段と、第２の調光手段と、第１の調光手段を駆動する第１の駆動回路と、第２の調光手段を駆動する第２の駆動回路と、を有する調光素子であって、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、第１の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、第１の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、第２の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、第２の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、第１の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と第２の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化とが、反対方向である調光素子。
（２）ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、調光素子における透過状態の色度座標および遮光状態の色度座標が、−２０＜ａ＊＜２０，−２０＜ｂ＊＜２０の範囲内である調光素子。
（３）第１の調光手段および第２の調光手段は、懸濁粒子方式，ゲストホスト液晶方式，エレクトロクロミック方式の何れかである調光素子。
（４）第１の調光手段が懸濁粒子方式であり、第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
（５）第１の調光手段がエレクトロクロミック方式であり、第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
（６）第１の調光手段は懸濁粒子方式であり、第１の調光手段は懸濁液を有し、懸濁液は分散剤および光調整粒子を有し、分散剤中に光調整粒子が分散され、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，炭素系材料，金属材料または無機化合物の何れか一種以上である調光素子。
（７）第１の調光手段はマトリックス樹脂を有し、懸濁液がマトリックス樹脂におおわれている調光素子。
（８）第２の調光手段はゲストホスト液晶方式であり、第２の調光手段はゲストホスト液晶を有し、ゲストホスト液晶は二色性色素および液晶を有し、液晶中に二色性色素が分散され、第２の調光手段はマトリックス樹脂を有し、ゲストホスト液晶がマトリックス樹脂におおわれている調光素子。
（９）第１の調光手段に用いられる基板および第２の調光手段に用いられる基板が共通化されている調光素子。
（１０）第１の調光手段の調光速度は第２の調光手段の調光速度より大きく、調光素子を所定の透過率に調光する際に、第１の駆動回路は、第１の調光手段の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
（１１）調光素子はセンサを有し、センサより得られた情報に基づき、第１の駆動回路または第２の駆動回路は、調光素子の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
（１２）第１の調光手段の外側に第１カバー層が形成され、第２の調光手段の外側に第２カバー層が形成され、第１カバー層および第２カバー層の少なくとも一方が紫外線カット，赤外線カットの何れか一つ以上の機能を有する調光素子。
（１３）調光素子は、機能層を有し、機能層は、紫外線カット，赤外線カット，遮音，飛散防止の何れかの一つ以上の機能を有する調光素子。
（１４）第１の調光手段および第２の調光手段が一組の基板の間に配置され、第１の駆動回路および第２の駆動回路が共通化されている調光素子。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、遮光状態と透過状態とを色変化を少ない色変化で調光可能な調光素子を提供できる。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】
【０００７】
【図１】一実施形態の調光素子の構成を示す概略図である。
【図２（ａ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図２（ｂ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図３】一実施形態の調光手段の色度変化を説明する図ある。
【図４】一実施形態の調光手段および調光素子の一実施形態の色度の測定結果である。
【図５（ａ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図５（ｂ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図６】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図７】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図８】一実施形態の調光素子の調光手段の透過率変化を説明する図である。
【図９】一実施形態の調光素子の構成を示す概略図である。
【図１０】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図１１】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。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。
【実施例１】
【０００９】
図１は一実施形態の調光素子の概略図であり、第１の調光手段１０，第２の調光手段２０，第１の駆動回路１００，第２の駆動回路２００を有しており、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０は積層されている。
【００１０】
図２は第１の調光手段１０に懸濁粒子方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の一実施形態の調光素子の断面の概略図であり、図２（ａ）は遮光状態、（ｂ）は透過状態を表している。
【００１１】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、第１基板１１上に形成された第１電極１３と第２基板１２上に形成された第２電極１４が向かい合うように所定の間隙をもって配置され、その間隙によって形成される懸濁液充填空間を懸濁液１７が満たしている。懸濁液１７は光調整粒子１６が分散剤１５に分散されたものである。
【００１２】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、以下の方法で作製可能である。まず酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極を形成したガラス基板を１組作製し、それぞれ第１基板１１，第１電極１３および第２基板１２，第２電極１４とする。次に第１電極１３と第２電極１４が向かい合うようにし、両基板端部（図示しない）の対辺にスペーサビーズ等を含む封着剤を塗布して両基板を接着する。これにより、両基板間の距離が２５μｍである懸濁液１７の懸濁液充填空間が形成される。懸濁液充填空間には、封着剤で接着していない両基板端部から毛細管現象により懸濁液１７が充填される。懸濁液１７はアクリル酸エステルオリゴマーからなる分散剤１５とポリ過ヨウ化物からなる光調整粒子１６で構成される。懸濁液１７を充填後、接着していない両基板端部を封着剤で接着して封止する。第１電極１３および第２電極１４を第１の駆動回路１００に配線接続し、第１の調光手段１０が作製される。
【００１３】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、第１の駆動回路１００より第１電極１３および第２電極１４間に交流電圧を印加することで、光調整粒子１６がランダムな遮光状態（図２（ａ））から基板に対してほぼ垂直方向に並んだ透過状態（図２（ｂ））に調光する。また、印加電圧を変えることでランダム状態と垂直状態の間の状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。
【００１４】
本実施例においては、ポリ過ヨウ化物を光調整粒子１６として利用しているため、標準光源（Ｄ６５）により第１の調光手段１０を照射した際、遮光状態から透過状態へは概ね青から概ね透明（無彩色）に変化する。この変化は図３に示すＣＩＥ１９７６色空間のａ＊ｂ＊色度図においては図中の上の矢印で表される。図より明らかなように、遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きい状態にある。
【００１５】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、第３基板２１上に形成された第３電極２３と第４基板２２上に形成された第４電極２４が向かい合うように所定の間隙をもって配置され、その間隙によって形成されるゲストホスト液晶充填空間をゲストホスト液晶２７が満たしている。ゲストホスト液晶２７は二色性色素２６が液晶２５に分散されたものである。
【００１６】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、以下の方法で作製可能である。まずガラス基板上にＩＴＯからなる透明電極を形成したものを１組作製し、それぞれ第３基板２１，第３電極２３と第４基板２２，第４電極２４とする。さらに、第３電極２３および第４電極２４上に配向膜（図示しない）を形成しそれらにラビング処理を施す。次に、第３電極２３と第４電極２４が向かい合うようにかつ、ラビング処理による配向方向が平行になるように第３基板２１と第４基板２２を対向に配置し、両基板端部（図示しない）の対辺にスペーサビーズ等を含む封着剤を塗布して両基板を接着する。これにより、両基板間の距離が２５μｍである二色性色素２６が溶解した液晶２５の充填空間が形成される。液晶充填空間には、封着剤で接着していない両基板端部から毛細管現象により液晶２５が充填される。液晶２５には室温でネマティック相を示す液晶を用い、二色性色素２６は吸収のピークが波長４７０ｎｍにあるアゾ系色素を溶解している。第３基板２１と第４基板２２との間に液晶２５を充填後、接着していない両基板端部を封着材で接着して封止する。第３電極２３および第４電極２４を第２の駆動回路２００に配線接続し、第２の調光手段２０が作製される。
【００１７】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、第２の駆動回路２００より第３電極２３および第４電極２４間に交流電圧を印加することで、二色性色素２６が基板と概ね平行に並んだホモジニアス配向による遮光状態（図２（ａ））から基板に対してほぼ垂直に並んだホメオトロピック配向による透過状態（図２（ｂ））に変化する。また印加電圧を変えることで、平行状態と垂直状態の中間状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。
【００１８】
本実施例においては、吸収のピーク波長が４７０ｎｍにあるアゾ系色素を二色性色素２６として利用しているため、標準光源（Ｄ６５）により第２の調光手段２０を照射した際、遮光状態から透過状態へは概ね黄から概ね透明（無彩色）に変化する。この変化は図３に示すＣＩＥ１９７６色空間のａ＊ｂ＊色度図においては図中の下向きの矢印で表される。図より明らかなように、遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きい状態にある。
【００１９】
前述の第１の調光手段１０および第２の調光手段２０からなる調光素子を標準光源（Ｄ６５）により照射した場合、それぞれの調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が概ね反対方向あり、遮光状態では青と黄色が合わさった無彩色（黒）、透過状態（無彩色）と透過状態（無彩色）が合わさった無彩色となる。またそれぞれの中間状態、すなわち薄い青と薄い黄をそれぞれの透過率を調整して合わせても無彩色となるため、遮光状態および透過状態だけではなくその間の任意の透過状態において調光素子を無彩色で調光する効果がある。なお、ここで言う色度の変化が概ね反対方向とは、第１の調光手段１０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線が第２の調光手段２０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線とがなす角度が９０度以上より大きく１８０度以下、より好ましくは１３５度以上１８０度以下の範囲にあることをいう。換言すれば、第１の調光手段１０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線と、第２の調光手段２０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線とを、それぞれの遮光状態を一致させた際になす角度の小さい方が、９０度以上１８０度以下、より好ましくは１３５度以上１８０度以下の範囲にあることをいう。それぞれの調光手段の遮光状態は図３において同一象限に存在していても、異なる象限に存在していても良い。
【００２０】
一例として、本実施例の調光素子にＤ６５標準光源を照射した際の色度座標の測定結果を図４に示す。ＣＩＥ１９７６色空間において、
第１の調光手段１０の透過状態のおよび遮光状態の色度座標がそれぞれ、
（ａ＊，ｂ＊）＝（１０，−３２）、
（ａ＊，ｂ＊）＝（−３，−４）、
第２の調光手段２０の透過状態および遮光状態の色度座標がそれぞれ、
（ａ＊，ｂ＊）＝（０，１３）、
（ａ＊，ｂ＊）＝（２，３５）、
であり、前述の第１の調光手段１０および第２の調光手段２０の遮光状態と透過状態を結ぶ直線同士がなす角度は約１５０度である。また、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を積層した調光素子の透過状態および遮光状態の色度座標はそれぞれ、
（ａ＊，ｂ＊）＝（−３，−７）、
（ａ＊，ｂ＊）＝（−１，−１４）、
となり、透過状態および遮光状態ともに概ね無彩色としてみなせる−２０＜ａ＊＜２０，−２０＜ｂ＊＜２０の範囲内にある。すなわち、本実施例の調光手段においては、遮光状態と透過状態及びその間の任意の透過状態において、常に概ね無彩色の調光を可能できる効果がある。
【００２１】
本実施例では、光源として昼間の屋外光を模擬したＤ６５標準光源を例にして挙げたが、他の標準光源や実際の太陽光や一般の蛍光ランプ，発光ダイオード，白熱電球等のランプなど各種白色光源の何れか、もしくは、これらが組み合わさったものを光源として用いた場合において、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、第１の調光手段１０は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、第２の調光手段２０は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、第１の調光手段１０の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と第２の調光手段２０の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が、概ね反対方向であるように調光素子を構成すれば、前述の効果を得ることができる。
【００２２】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０、およびゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０を用いた調光素子は、前述の部材以外にも、以下の部材を適宜利用することも可能である。
【００２３】
第１基板１１，第２基板１２，第３基板２１，第４基板２２は、少なくとも可視光の一部の波長を透過する基板であり、各種ガラスや石英などの透明な無機の基板や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）等の樹脂基板が利用可能である。また、用途に応じて着色された基板や、散乱性を持つ基板も利用可能である。
【００２４】
第１電極１３および第２電極１４は前述の第１基板１１および、第２基板１２上に、形成される電極であり、少なくとも可視光の一部の波長を透過する、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），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，グラフェン等が利用可能である。本実施例では透明電極を支持基材上に一面に形成しているが、これに限らず円などの模様や文字型に配設しても構わない。また配線自体が可視光を透過しない場合においても、その配線幅を狭くし、メッシュ状や櫛歯状にし、配線による遮光率を少なくすることで利用することも可能である。
【００２５】
スペーサビーズはガラスやポリマーなどが挙げられ、接着材に対して安定であることが望ましい。なお、懸濁液充填空間及び両基板間の距離は４μｍ以上１００μｍ以下が透過率や駆動電圧の観点から好適である。また、スペーサビーズを第１基板１１と第２基板１２との間に散布し、懸濁液充填空間を維持しても構わない。スペーサビーズを第１基板１１と第２基板１２との間に散布する場合、スペーサビーズの屈折率は分散剤１５の屈折率と近い方が好ましい。
【００２６】
懸濁液１７は後述する光調整粒子１６が分散剤１５に分散されたものであり、第１基板１１と第２基板１２の懸濁液充填空間を満たしている。
【００２７】
光調整粒子１６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いる。光調整粒子１６を合成する過程において、粒子サイズの均一性を上げるためニトロセルロース等を加えても良い。また、懸濁粒子方式の調光手段を駆動するために印加す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１６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１６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。
【００２８】
光調整粒子１６の形状として、棒状や板状などが考えられる。例えば光調整粒子１６を棒状とすることで、電界に対する粒子回転運動の抵抗や透過時のヘイズの上昇を抑制できる。この時の調光粒子の短軸と長軸のアスペクト比は、例えば、５以上３０以下程度が望ましい。アスペクト比を５以上とすることにより、光調整粒子１６の形状に起因する光学的異方性を発現できる。
【００２９】
光調整粒子１６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０.５μｍ以下であることがさらに好ましい。光調整粒の大きさが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剤１５中での配向運動が低下したりするなど、透明性が低下する問題が発生することがあるためである。なお、光調整粒子１６の大きさは、電子顕微鏡観察等により計測される。
【００３０】
光調整粒子１６の材質は、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であっても構わない。また、これらの材料にポリマーでコートした粒子であっても構わない。光調整粒子１６として、上記の材料が一種類のみ含まれていても良く、上記の材料が二種類以上含まれていても構わない。
【００３１】
分散剤１５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。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、光調整粒子１６が浮遊，動作可能な粘度であり、高抵抗で、第１基板１１，第２基板１２，第１電極１３，第２電極１４とは親和性がなく、かつこれらに屈折率が近く、光調整粒子１６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、温度２９８Ｋにおいて、分散剤１５の抵抗率が１０12Ωｍ以上１０15Ωｍ以下であることが望ましい。分散剤１５と光調整粒子１６に誘電率差があると、光調整粒子１６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、分散剤１５の比誘電率は３.５以上５.０以下としている。
【００３２】
第３電極２３および第４電極２４は、前述の第１電極１３および第２電極１４と同様のものが利用可能である。さらに電極表面に配向膜を形成し、適当な方向にラビングしても良い。配向膜のラビング方向は、第３電極２３上と第４電極２４上で平行となるようにしても良いし、垂直やそれ以外の角度になるようにしても良い。これにより液晶が配向に沿って配列しさらに色素もそれにならう。後述する色素の二色性が高まるため、狭セルギャップ化やそれに伴う低電圧化の効果がある。また、配向とプレチルトの効果により、マルチドメインの形成を抑え、応答速度を速める効果がある。
【００３３】
スペーサビーズは前述のものと同様のものが利用可能である。なお、液晶充填空間およびなお、液晶充填空間及び両基板間の距離は１μｍ以上５０μｍ以下が透過率や駆動電圧の観点から好適である。また、スペーサビーズを第３基板２１と第４基板２２との間に散布し、液晶充填空間を維持しても構わない。この際、スペーサビーズの屈折率は液晶２５の屈折率と近い方が好ましい。
【００３４】
ゲストホスト液晶２７は後述する二色性色素２６が液晶２５に溶解されたものであり、第３基板２１と第４基板２２の液晶充填空間を満たしている。
【００３５】
液晶２５は、一般に公知の液晶材料を利用可能であり、例えば室温でネマティック相を示す液晶である。ゲストホスト液晶方式のホスト材料として色素溶解度が高いものが好ましい。また誘電率異方性によりＰ型，Ｎ型があるがどちらも利用可能である。また、液晶にカイラル剤を溶解し相転移型の液晶としても良い。
【００３６】
二色性色素２６は前述の液晶２５に溶解し、かつ二色性、すなわち規則的に並んだ色素を見る方向によりその透過率が異なる光学特性を持つものが利用可能である。
【００３７】
二色性色素２６は、アゾ系，アントラキノン系，キノフタロン系，ペリレン系，ペリノン系，アゾメチン系，ベンズイメダゾール系，ナフタルイミド系，オキサジン系，ナフトキノン系などから選択でき、第１の調光手段１０の遮光時の色度を補正し、無彩色化する物を選ぶことが望ましい。二色性色素２６として、上記の材料が一種類のみ含まれていても良く、上記の材料が二種類以上含まれていても構わない。アゾ系色素は吸収波長域が広く、本実施例の調光粒子と合わせて無彩色化しやすい。アゾ系色素やアゾメチン系色素は二色性が高く、透過時により無彩色になりやすい。アントラキノン系色素やキノフタロン系色素は安定性が高く、熱や光に対して劣化しにくい。
【００３８】
また、液晶２５への溶解度が高く、かつ二色性の特性が高いものが好ましい。棒状の分子構造を持つ色素では、二色性と溶解度の観点からその長さは５Åから１００Å程度、より好ましくは１０Åから５０Å程度がよい。
【００３９】
二色性色素として、青領域の波長を吸収するものであることが望ましい。二色性色素２６の吸収のピーク波長は４２０ｎｍ以上５２０ｎｍ以下であることが望ましい。ポリ過ヨウ化物を光調整粒子１６として利用した場合、標準光源（Ｄ６５）により第１の調光手段１０を照射した際、概ね青の遮光状態から概ね透明（無彩色）の透過状態へ変化するからである。
【実施例２】
【００４０】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００４１】
図５は第１の調光手段１０にエレクトロクロミック方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の本実施例の調光素子の断面の概略図であり、図５（ａ）は遮光状態、（ｂ）は透過状態を表している。エレクトロクロミック方式はメモリー性を有し、透過状態で電源が切れても透過状態を維持できる。
【００４２】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０は、第１基板１１上に形成された第１電極１３，第１エレクトロクロミック層１５１，電解質層１６１，第２エレクトロクロミック層１７１，第２電極１４および第２基板１２により構成される。
【００４３】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０は、以下の方法で作製可能である。まず、ガラス基板上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極を形成し、第１基板１１，第１電極１３とする。さらに、第１電極１３上に酸化タングステン（ＷＯ3）からなる第１エレクトロクロミック層１５１、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）からなる電解質層１６１、酸化イリジウム（ＩｒＯx）からなる第２エレクトロクロミック層１７１、ＩＴＯからなる第２電極１４を順次成膜する。次に、ガラス基板からなる第２基板１２と貼り合わせ、第１電極１３および第２電極１４を第１の駆動回路１００に配線接続し、第１の調光手段１０が作製される。
【００４４】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０は、第１の駆動回路１００より第１電極１３および第２電極１４間に直流電圧を印加することで第１エレクトロクロミック層１５１および第２エレクトロクロミック層１７１を透過状態および遮光状態に調光できる。たとえば第１電極１３がマイナス、第２電極１４がプラスとなるように電圧を印加すると、第１エレクトロクロミック層１５１および第２エレクトロクロミック層１７１が着色し遮光状態となる。一方、第１電極１３がプラス、第２電極１４がマイナスとなるように電圧を印加すると、着色が解消し、透過状態になる。
【００４５】
本実施例では、酸化タングステンおよび酸化イリジウムをエレクトロクロミック材料として用いているため、第１の調光手段１０を標準光源（Ｄ６５）により照射した場合、遮光状態は濃い青、透過状態は概ね無彩色を示す。
【００４６】
一方、本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、前述の実施例に示したものと同様の構成であり、遮光状態では黄色、透過状態では概ね無彩色を示す。そのため、前述の第１の調光手段１０および第２の調光手段２０からなる調光素子を標準光源（Ｄ６５）により照射した場合、それぞれの調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が概ね反対方向あり、遮光状態では青と黄色が合わさった無彩色（黒）、透過状態（無彩色）と透過状態（無彩色）が合わさった無彩色となる。また、それぞれの中間状態、すなわち薄い青と薄い黄を合わせても無彩色となるため、調光素子の任意の透過状態において無彩色化する効果がある。
【００４７】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０を用いた調光素子は、前述の部材以外にも、以下の部材を適宜利用することも可能である。
【００４８】
第１エレクトロクロミック層１５１と第２エレクトロクロミック層１７１は、酸化タングステン，プルシアンブルー，ＮｉＯ，ＩｒＯxなどの金属酸化物からなる無機材料や、ビオローゲン誘導体に代表される有機材料を利用することが可能である。酸化タングステンと酸化イリジウムなど無機物を組み合わせると、熱や光に対する耐久性が高く、酸化発色と還元発色膜の組み合わせとなり好ましい。本実施例に示したように、第１エレクトロクロミック層１５１と第２エレクトロクロミック層１７１の２層を有する場合は、酸化タングステンのような還元発色膜とＩｒＯxのような酸化発色膜を組み合わせて利用する。一方、第１エレクトロクロミック層１５１のみを有する構成（図示せず）においても調光手段として利用可能である。
【００４９】
電解質層１６１は、固体電解質以外にもゲル状電解質や溶液電解質も利用可能であり、酸化タンタル，アンチモン酸，リン酸スズなどがある。固体電解質やゲル状電解質では漏えいがないことから取り扱いが容易である。一方、溶液電解質は導電率が高いため低電圧化や高速応答化の観点で好ましい。ゲル状電解質を利用する際には、第１電極１３および第１のエレクトロクロミック層１５１が形成された第１基板１１上にバーコータによりゲル状電解質を塗布し、第２電極１４および第２エレクトロクロミック層１７１が形成された第２基板１２で挟み込むことで構成可能である。また、溶液電解質の場合には、実施例１で述べたスペーサビーズを用い所定の間隙による電解質充填空間を形成した後に封入し、封着する工程で形成が可能である。
【００５０】
実施例１および２では、第１の調光手段１０および第２の調光手段２０として異なる調光方式を採用しているが、同じ調光方式を採用しても良い。
【実施例３】
【００５１】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００５２】
図６は、第１の調光手段１０に懸濁粒子方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の本実施例の調光素子の断面の概略図である。
【００５３】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、マトリックス樹脂１８中に懸濁液１７が分散されて固定されている。
【００５４】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、以下の方法で作製可能である。マトリックス樹脂１８となる紫外線硬化型のシリコーン樹脂と懸濁液１７とを混ぜ合わせたのちに、第１電極１３が形成された第１基板１１上に適当な膜厚で塗布し、第２電極１４が形成された第２基板１２を第２電極１４が内側になるように張り合わせる。さらに、紫外線を照射することで、懸濁液１７がマトリックス樹脂１８におおわれて小分けにされる。この際、懸濁液１７中の分散剤１５とマトリックス樹脂１８の屈折率がほぼ等しい物を利用する。第１電極１３および第２電極１４を第１の駆動回路１００に配線接続し、第１の調光手段１０が作製される。マトリックス樹脂１８としてアクリル系樹脂を用いてもよい。
【００５５】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、第１の駆動回路１００より第１電極１３および第２電極１４間に交流電圧を印加することで、光調整粒子１６がランダムな遮光状態から基板に対してほぼ垂直方向に並んだ透過状態に調光する。また、印加電圧を変えることでランダム状態と垂直状態の間の状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。
【００５６】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０はマトリックス樹脂２８中にゲストホスト液晶２７が分散され固定されている。
【００５７】
本実施例のゲストホスト液晶方式の調光手段２０は、以下の方法で作製可能である。マトリックス樹脂２８となる紫外線硬化型のアクリル系樹脂とゲストホスト液晶２７とを混ぜ合わせたのちに、所定の充填空間を有する第３基板２１、および第４基板２２間に封入し、封着した後に、紫外線を照射することで、ゲストホスト液晶２７がマトリックス樹脂２８におおわれて小分けにされる。第３電極２３および第４電極２４を第２の駆動回路２００に配線接続し、第２の調光手段２０が作製される。また、本実施例でゲストホスト液晶２７に利用する液晶２５は屈折率異方性があり、第３電極２３および第４電極２４間に電圧を印加した際に並んだ液晶２５の垂直方向の屈折率のみが、マトリックス樹脂２８の屈折率とほぼ等しい。
【００５８】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、第２の駆動回路２００より第３電極２３および第４電極２４間に交流電圧を印加することで二色性色素２６が基板と概ね平行に並んだ遮光状態から基板に対してほぼ垂直に並んだ透過状態に変化する。また、印加電圧を変えることで、平行状態と垂直状態の中間状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。また、液晶２５の屈折率異方性から透過状態ではほぼ無散乱だが、遮光状態になるにつれて散乱が増える。
【００５９】
本実施例では、前述の効果の他に、マトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８が第１基板１１，第２基板１２間、および第３基板２１，第４基板２２間を接着保持する効果があり、より丈夫な調光素子が作製できる効果がある。懸濁液１７やゲストホスト液晶２７がマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８によりおおわれ小分けされていることから、液漏れの心配がほとんどない。さらに調光素子を作成後、任意に切断しても液漏れがほとんどなく、特に各基板に樹脂基板を用いた際は、はさみ等で簡易に切断し任意の形状に加工できる利点がある。
【００６０】
また第２の調光手段２０を透過状態から遮光状態に調光するにつれて散乱性を増す光学特性があるため、遮光時には低透過率に散乱効果が加わり、調光素子の反対側をより見づらくする目隠しの効果がある。また、各調光手段は、遮光状態での透過率を低くすると透過状態での透過率も低くなるという関係にあることが多いため、目隠し効果を得ながら、透過状態をより明るくする効果がある。
【００６１】
本実施例においては、おおよそ球形で小分けされマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８中に分散されたものを示したが、他の形状やこれらが混合された状態や網目状態のマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８中に懸濁液１７やゲストホスト液晶２７が取り込まれた状態でも同等の効果が得られる。
【００６２】
また、本実施例においては第１の調光手段１０および第２の調光手段２０共にマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８を利用した例を示したが、どちらか一方の調光手段にのみ適用しても、前述の実施例と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６３】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００６４】
図７は第１の調光手段１０に懸濁粒子方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の本実施例の調光素子の断面の概略図である。本実施例では第１の調光手段１０の第２基板と第１の調光手段１０の第３基板２１が共通基板２９として構成されている。
【００６５】
本実施例では、前述の効果の他に、前述の実施例では４枚必要であった基板を３枚にし、部材点数を減らす効果がある。また、これらは懸濁粒子方式とゲストホスト液晶方式の調光手段の積層だけではなく、前述の何れかの実施例に記載した調光手段の組み合わせても適用可能である。
【００６６】
特に第１の調光手段１０としてエレクトロクロミック方式を利用する場合、前述の実施例２に示したように第１基板１１に順次第１電極１３，第１エレクトロクロミック層１５１，電解質，第２エレクトロクロミック層１７１，第２電極１４を成膜形成可能し、第２の調光手段２０の第３基板２１と貼り合わせて共通基板２９とすることが可能で製造において、４枚の基板を利用し第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を作製後、それらを合わせて調光素子とする場合と工程がほとんど変わらず好適である。
【００６７】
また前述の実施例３に示したようにマトリックス樹脂１８と懸濁液１７やマトリックス樹脂２８とゲストホスト液晶２７を塗布するような工程が取れる場合には、第１基板１１にマトリックス樹脂１８を塗布し、共通基板２９と貼り合わせさらに共通基板２９にマトリックス樹脂１８を塗布し、第４基板２２を貼り合わせるといった工程がとれるため、４枚の基板を利用し第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を作製後、それらを合わせて調光素子とする場合と工程がほとんど変わらず、またロールｔｏロール方式の製造に好適である。
【実施例５】
【００６８】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００６９】
図８は本実施例の懸濁液方式の第１の調光手段１０およびゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０を遮光状態から透過状態に変調する際の透過率の時間変化を最大透過率で規格化して表した図である。図中〔１〕が懸濁液方式、図中〔２〕がゲストホスト液晶方式の透過率、図中〔３〕が本実施例の階段状に透過率を調光させる機能を持つ第２の駆動回路２００により透過率変調した例である。図より明らかなように、〔１〕の懸濁液方式の調光手段の遮光状態から透過状態への移行時間は〔２〕ゲストホスト液晶方式のそれよりも遅い。そのため、本実施例の調光素子を遮光状態から透過状態に一気に調光すると、２種の調光手段間の応答速度差により、色付きが見える現象が発生する。
【００７０】
本実施例の調光素子では、第２の駆動回路２００が第２の調光手段２０の透過率を段階的に調光するように駆動する機能を持つため、第１の調光手段１０との透過率差を抑え、応答速度差による色付きを低減する効果がある。具体的には、電圧を段階的にあげるように駆動するよい。また、ステップ数を増やしたり、ステップ幅（時間）や高さ（透過率変化）を調整したりして駆動することで、調光速度の遅い第１の調光手段１０の透過率変化が時間に対して直線ではない場合（図示せず）でも、ほぼ同じ透過率変化を第２の調光手段２０で実現できる。
【００７１】
調光速度の速い調光手段が懸濁液方式やエレクトロクロミック方式である場合も、透過率の段階的に変調する機能をもつ駆動回路を持っていれば同様の効果を得られる。特に調光手段がエレクトロクロミック方式の場合は電圧印加時間をパルス状にして、その時間や電圧を変えて駆動することで、透過率を段階的に変えることができる。
【００７２】
懸濁液方式，エレクトロクロミック方式，ゲストホスト液晶方式の調光速度は、通常エレクトロクロミック方式＜懸濁液方式＜ゲストホスト液晶方式であるが、調光速度の大きい方式の物性（粘度，移動度）などを制御することにより、調光速度の関係を逆転できる。
【実施例６】
【００７３】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００７４】
図９は本実施例の調光素子の概略図であり、第１の調光手段１０，第１の駆動回路１００，第２の調光手段２０，第２の駆動回路２００，センサ３００を有しており、第１の駆動回路１００と第２の駆動回路２００はそれぞれセンサ３００の信号を元にそれぞれの調光手段の透過率を段階的に調光するように駆動する。
【００７５】
センサ３００は第１の調光手段１０および／または第２の調光手段２０からなる調光素子本体の周辺に配置された温度センサであり、調光素子の周囲環境の温度をモニタしている。第１の調光手段１０と第２の調光手段２０の応答速度に温度依存性がある場合、温度センサによって得られた情報に対応して、前述の実施例と同様にその温度において応答速度の速い調光手段の透過率を段階的に変調することできる。すなわち応答速度の温度依存性に違いがある場合でも、何れの温度でも応答速度差による色付きを低減する効果がある。
【００７６】
上記ではセンサ３００として温度センサを挙げたが、光など温度と間接もしくは擬似的に相関があるなんらかの周囲状況測定し、その情報を元に駆動しても同様の効果がある。また、これらのセンサと連動して、例えば温度が高い、あるいは日射が強い際に調光素子の透過率を下げるといった、調光素子の自動駆動に利用しても良い。
【実施例７】
【００７７】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００７８】
図１０は本実施例の調光素子の概略断面図であり、第１基板１１上に形成された第１電極１３と第２基板１２上に形成された第２電極１４が向かい合うように所定の間隙をもって配置され、その間隙をマトリックス樹脂１８が満たしその中に懸濁液１７およびゲストホスト液晶２７が分散されている。また第１電極１３および第２電極１４は駆動回路１００に接続されている。本実施例においては実施例３に記載された調光素子と同等の効果があり、さらに、前述の実施例よりも基板，駆動回路を削減できる効果がある。また、応答速度の速いゲストホスト液晶２７の粘度を高める等を調整し、応答速度の遅い懸濁液方式に近づけるなどすると、応答速度差による色付きを低減する効果がある。
【実施例８】
【００７９】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００８０】
図１１は本実施例の調光素子の概略断面図であり、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０のそれぞれ外側に第１カバー層４０および第２カバー層５０を有しており、また第１の調光手段１０と第２の調光手段２０との間に機能層３０を有している。
【００８１】
本実施例の調光素子は第１基板１１，第２基板１２，第３基板２１，第４基板２２はそれぞれ樹脂基板からなっており、第１カバー層４０および第２カバー層５０はガラスからなっている。第１カバー層４０は紫外線カット機能を有する。機能層３０は遮音機能を有する層である。
【００８２】
このような構成の調光素子は、第１の調光手段１０及び第２の調光手段２０を、樹脂基板を利用することでロールｔｏロールなど生産性に優れる工程を採れる利点があり、樹脂基板の傷つきやすいという弱点をガラスからなる第１カバー層４０および第２カバー層５０で保護し、生産性と耐久性に優れた製品を提供できる。また特に、調光素子を室内外や車内外を隔てる窓ガラス等に利用する場合、紫外線カット機能を有する第１カバー層４０および第２カバー層５０が外側になるように配置すると、外部からの紫外線を第１カバー層４０および第２カバー層５０でカットするため、室内への有害な紫外線の侵入を低減できるだけではなく、第１の調光手段１０および第２の調光手段２０への紫外線による劣化を低減できることから、調光手段の長寿命化に効果的である。また、遮音機能を有する機能層３０は室外からの音の侵入や室内からの音漏れを低減する効果があるほか、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を貼り合わせ、調光素子の機械的強度を高める効果がある。
【００８３】
また、前述は、本実施例は第１カバー層４０および第２カバー層５０と機能層３０を有する調光素子の一例に過ぎず、例えば第１カバー層４０および第２カバー層５０には赤外線カット機能を持たせることで、熱の室内，車内への侵入をおさえ、さらに調光手段の熱劣化を抑えることが可能である。また、第１基板１１、第２基板１２をガラスとし、第１カバー層４０および第２カバー層５０を樹脂とした場合は、第１カバー層４０および第２カバー層５０の樹脂は万一ガラス基板が割れた際の飛散防止の機能を発現可能である。機能層３０もその配置は第１の調光手段１０と第２の調光手段２０の間だけではなく、第１カバー層４０および第２カバー層５０のいずれかと調光手段間に配置しても良く、その機能もその配置場所や第１カバー層４０および第２カバー層５０の機能に応じて、紫外線カット，赤外線カット，遮音，飛散防止の何れかの機能を一つまたは複数持たせてもよい。また、第１カバー層４０および第２カバー層５０の機能を第１基板１１，第４基板２２が兼ねても良い。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 第１の調光手段
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３ 第１電極
１４ 第２電極
１５ 分散剤
１６ 光調整粒子
１７ 懸濁液
１８，２８ マトリックス樹脂
２０ 第２の調光手段
２１ 第３基板
２２ 第４基板
２３ 第３電極
２４ 第４電極
２５ 液晶
２６ 二色性色素
２７ ゲストホスト液晶
２９ 共通基板
３０ 機能層
４０ 第１カバー層
５０ 第２カバー層
１００ 第１の駆動回路
１５１ 第１エレクトロクロミック層
１６１ 電解質層
１７１ 第２エレクトロクロミック層
２００ 第２の駆動回路
３００ センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
調光素子の調光色の調整手法として、調光手段に懸濁粒子方式を用い、これに着色したガラスを利用する、あるいは染色したポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を利用する、といった手法が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
調光素子の遮光状態と透過状態の色度座標が異なる場合、調光素子の調光色を特許文献１のような技術で調整しても、その遮光状態と透過状態の色度座標は異なったままという課題がある。本発明の目的は、遮光状態と透過状態とを少ない色変化で調光可能な調光素子を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下のとおりである。
（１）第１の調光手段と、第２の調光手段と、第１の調光手段を駆動する第１の駆動回路と、第２の調光手段を駆動する第２の駆動回路と、を有する調光素子であって、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、第１の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、第１の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、第２の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、第２の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、第１の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と第２の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化とが、反対方向である調光素子。
（２）ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、調光素子における透過状態の色度座標および遮光状態の色度座標が、−２０＜ａ＊＜２０，−２０＜ｂ＊＜２０の範囲内である調光素子。
（３）第１の調光手段および第２の調光手段は、懸濁粒子方式，ゲストホスト液晶方式，エレクトロクロミック方式の何れかである調光素子。
（４）第１の調光手段が懸濁粒子方式であり、第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
（５）第１の調光手段がエレクトロクロミック方式であり、第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
（６）第１の調光手段は懸濁粒子方式であり、第１の調光手段は懸濁液を有し、懸濁液は分散剤および光調整粒子を有し、分散剤中に光調整粒子が分散され、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，炭素系材料，金属材料または無機化合物の何れか一種以上である調光素子。
（７）第１の調光手段はマトリックス樹脂を有し、懸濁液がマトリックス樹脂におおわれている調光素子。
（８）第２の調光手段はゲストホスト液晶方式であり、第２の調光手段はゲストホスト液晶を有し、ゲストホスト液晶は二色性色素および液晶を有し、液晶中に二色性色素が分散され、第２の調光手段はマトリックス樹脂を有し、ゲストホスト液晶がマトリックス樹脂におおわれている調光素子。
（９）第１の調光手段に用いられる基板および第２の調光手段に用いられる基板が共通化されている調光素子。
（１０）第１の調光手段の調光速度は第２の調光手段の調光速度より大きく、調光素子を所定の透過率に調光する際に、第１の駆動回路は、第１の調光手段の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
（１１）調光素子はセンサを有し、センサより得られた情報に基づき、第１の駆動回路または第２の駆動回路は、調光素子の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
（１２）第１の調光手段の外側に第１カバー層が形成され、第２の調光手段の外側に第２カバー層が形成され、第１カバー層および第２カバー層の少なくとも一方が紫外線カット，赤外線カットの何れか一つ以上の機能を有する調光素子。
（１３）調光素子は、機能層を有し、機能層は、紫外線カット，赤外線カット，遮音，飛散防止の何れかの一つ以上の機能を有する調光素子。
（１４）第１の調光手段および第２の調光手段が一組の基板の間に配置され、第１の駆動回路および第２の駆動回路が共通化されている調光素子。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、遮光状態と透過状態とを色変化を少ない色変化で調光可能な調光素子を提供できる。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】
【０００７】
【図１】一実施形態の調光素子の構成を示す概略図である。
【図２（ａ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図２（ｂ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図３】一実施形態の調光手段の色度変化を説明する図ある。
【図４】一実施形態の調光手段および調光素子の一実施形態の色度の測定結果である。
【図５（ａ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図５（ｂ）】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図６】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図７】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図８】一実施形態の調光素子の調光手段の透過率変化を説明する図である。
【図９】一実施形態の調光素子の構成を示す概略図である。
【図１０】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【図１１】一実施形態の調光素子の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。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。
【実施例１】
【０００９】
図１は一実施形態の調光素子の概略図であり、第１の調光手段１０，第２の調光手段２０，第１の駆動回路１００，第２の駆動回路２００を有しており、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０は積層されている。
【００１０】
図２は第１の調光手段１０に懸濁粒子方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の一実施形態の調光素子の断面の概略図であり、図２（ａ）は遮光状態、（ｂ）は透過状態を表している。
【００１１】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、第１基板１１上に形成された第１電極１３と第２基板１２上に形成された第２電極１４が向かい合うように所定の間隙をもって配置され、その間隙によって形成される懸濁液充填空間を懸濁液１７が満たしている。懸濁液１７は光調整粒子１６が分散剤１５に分散されたものである。
【００１２】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、以下の方法で作製可能である。まず酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極を形成したガラス基板を１組作製し、それぞれ第１基板１１，第１電極１３および第２基板１２，第２電極１４とする。次に第１電極１３と第２電極１４が向かい合うようにし、両基板端部（図示しない）の対辺にスペーサビーズ等を含む封着剤を塗布して両基板を接着する。これにより、両基板間の距離が２５μｍである懸濁液１７の懸濁液充填空間が形成される。懸濁液充填空間には、封着剤で接着していない両基板端部から毛細管現象により懸濁液１７が充填される。懸濁液１７はアクリル酸エステルオリゴマーからなる分散剤１５とポリ過ヨウ化物からなる光調整粒子１６で構成される。懸濁液１７を充填後、接着していない両基板端部を封着剤で接着して封止する。第１電極１３および第２電極１４を第１の駆動回路１００に配線接続し、第１の調光手段１０が作製される。
【００１３】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、第１の駆動回路１００より第１電極１３および第２電極１４間に交流電圧を印加することで、光調整粒子１６がランダムな遮光状態（図２（ａ））から基板に対してほぼ垂直方向に並んだ透過状態（図２（ｂ））に調光する。また、印加電圧を変えることでランダム状態と垂直状態の間の状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。
【００１４】
本実施例においては、ポリ過ヨウ化物を光調整粒子１６として利用しているため、標準光源（Ｄ６５）により第１の調光手段１０を照射した際、遮光状態から透過状態へは概ね青から概ね透明（無彩色）に変化する。この変化は図３に示すＣＩＥ１９７６色空間のａ＊ｂ＊色度図においては図中の上の矢印で表される。図より明らかなように、遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きい状態にある。
【００１５】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、第３基板２１上に形成された第３電極２３と第４基板２２上に形成された第４電極２４が向かい合うように所定の間隙をもって配置され、その間隙によって形成されるゲストホスト液晶充填空間をゲストホスト液晶２７が満たしている。ゲストホスト液晶２７は二色性色素２６が液晶２５に分散されたものである。
【００１６】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、以下の方法で作製可能である。まずガラス基板上にＩＴＯからなる透明電極を形成したものを１組作製し、それぞれ第３基板２１，第３電極２３と第４基板２２，第４電極２４とする。さらに、第３電極２３および第４電極２４上に配向膜（図示しない）を形成しそれらにラビング処理を施す。次に、第３電極２３と第４電極２４が向かい合うようにかつ、ラビング処理による配向方向が平行になるように第３基板２１と第４基板２２を対向に配置し、両基板端部（図示しない）の対辺にスペーサビーズ等を含む封着剤を塗布して両基板を接着する。これにより、両基板間の距離が２５μｍである二色性色素２６が溶解した液晶２５の充填空間が形成される。液晶充填空間には、封着剤で接着していない両基板端部から毛細管現象により液晶２５が充填される。液晶２５には室温でネマティック相を示す液晶を用い、二色性色素２６は吸収のピークが波長４７０ｎｍにあるアゾ系色素を溶解している。第３基板２１と第４基板２２との間に液晶２５を充填後、接着していない両基板端部を封着材で接着して封止する。第３電極２３および第４電極２４を第２の駆動回路２００に配線接続し、第２の調光手段２０が作製される。
【００１７】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、第２の駆動回路２００より第３電極２３および第４電極２４間に交流電圧を印加することで、二色性色素２６が基板と概ね平行に並んだホモジニアス配向による遮光状態（図２（ａ））から基板に対してほぼ垂直に並んだホメオトロピック配向による透過状態（図２（ｂ））に変化する。また印加電圧を変えることで、平行状態と垂直状態の中間状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。
【００１８】
本実施例においては、吸収のピーク波長が４７０ｎｍにあるアゾ系色素を二色性色素２６として利用しているため、標準光源（Ｄ６５）により第２の調光手段２０を照射した際、遮光状態から透過状態へは概ね黄から概ね透明（無彩色）に変化する。この変化は図３に示すＣＩＥ１９７６色空間のａ＊ｂ＊色度図においては図中の下向きの矢印で表される。図より明らかなように、遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きい状態にある。
【００１９】
前述の第１の調光手段１０および第２の調光手段２０からなる調光素子を標準光源（Ｄ６５）により照射した場合、それぞれの調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が概ね反対方向あり、遮光状態では青と黄色が合わさった無彩色（黒）、透過状態（無彩色）と透過状態（無彩色）が合わさった無彩色となる。またそれぞれの中間状態、すなわち薄い青と薄い黄をそれぞれの透過率を調整して合わせても無彩色となるため、遮光状態および透過状態だけではなくその間の任意の透過状態において調光素子を無彩色で調光する効果がある。なお、ここで言う色度の変化が概ね反対方向とは、第１の調光手段１０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線が第２の調光手段２０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線とがなす角度が９０度以上より大きく１８０度以下、より好ましくは１３５度以上１８０度以下の範囲にあることをいう。換言すれば、第１の調光手段１０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線と、第２の調光手段２０の遮光状態と透過状態の色度座標を結ぶ直線とを、それぞれの遮光状態を一致させた際になす角度の小さい方が、９０度以上１８０度以下、より好ましくは１３５度以上１８０度以下の範囲にあることをいう。それぞれの調光手段の遮光状態は図３において同一象限に存在していても、異なる象限に存在していても良い。
【００２０】
一例として、本実施例の調光素子にＤ６５標準光源を照射した際の色度座標の測定結果を図４に示す。ＣＩＥ１９７６色空間において、
第１の調光手段１０の透過状態のおよび遮光状態の色度座標がそれぞれ、
（ａ＊，ｂ＊）＝（１０，−３２）、
（ａ＊，ｂ＊）＝（−３，−４）、
第２の調光手段２０の透過状態および遮光状態の色度座標がそれぞれ、
（ａ＊，ｂ＊）＝（０，１３）、
（ａ＊，ｂ＊）＝（２，３５）、
であり、前述の第１の調光手段１０および第２の調光手段２０の遮光状態と透過状態を結ぶ直線同士がなす角度は約１５０度である。また、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を積層した調光素子の透過状態および遮光状態の色度座標はそれぞれ、
（ａ＊，ｂ＊）＝（−３，−７）、
（ａ＊，ｂ＊）＝（−１，−１４）、
となり、透過状態および遮光状態ともに概ね無彩色としてみなせる−２０＜ａ＊＜２０，−２０＜ｂ＊＜２０の範囲内にある。すなわち、本実施例の調光手段においては、遮光状態と透過状態及びその間の任意の透過状態において、常に概ね無彩色の調光を可能できる効果がある。
【００２１】
本実施例では、光源として昼間の屋外光を模擬したＤ６５標準光源を例にして挙げたが、他の標準光源や実際の太陽光や一般の蛍光ランプ，発光ダイオード，白熱電球等のランプなど各種白色光源の何れか、もしくは、これらが組み合わさったものを光源として用いた場合において、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、第１の調光手段１０は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、第２の調光手段２０は遮光状態の色度座標と原点との距離が、透過状態での色度座標と原点との距離よりも大きく、第１の調光手段１０の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と第２の調光手段２０の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が、概ね反対方向であるように調光素子を構成すれば、前述の効果を得ることができる。
【００２２】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０、およびゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０を用いた調光素子は、前述の部材以外にも、以下の部材を適宜利用することも可能である。
【００２３】
第１基板１１，第２基板１２，第３基板２１，第４基板２２は、少なくとも可視光の一部の波長を透過する基板であり、各種ガラスや石英などの透明な無機の基板や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）等の樹脂基板が利用可能である。また、用途に応じて着色された基板や、散乱性を持つ基板も利用可能である。
【００２４】
第１電極１３および第２電極１４は前述の第１基板１１および、第２基板１２上に、形成される電極であり、少なくとも可視光の一部の波長を透過する、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），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，グラフェン等が利用可能である。本実施例では透明電極を支持基材上に一面に形成しているが、これに限らず円などの模様や文字型に配設しても構わない。また配線自体が可視光を透過しない場合においても、その配線幅を狭くし、メッシュ状や櫛歯状にし、配線による遮光率を少なくすることで利用することも可能である。
【００２５】
スペーサビーズはガラスやポリマーなどが挙げられ、接着材に対して安定であることが望ましい。なお、懸濁液充填空間及び両基板間の距離は４μｍ以上１００μｍ以下が透過率や駆動電圧の観点から好適である。また、スペーサビーズを第１基板１１と第２基板１２との間に散布し、懸濁液充填空間を維持しても構わない。スペーサビーズを第１基板１１と第２基板１２との間に散布する場合、スペーサビーズの屈折率は分散剤１５の屈折率と近い方が好ましい。
【００２６】
懸濁液１７は後述する光調整粒子１６が分散剤１５に分散されたものであり、第１基板１１と第２基板１２の懸濁液充填空間を満たしている。
【００２７】
光調整粒子１６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いる。光調整粒子１６を合成する過程において、粒子サイズの均一性を上げるためニトロセルロース等を加えても良い。また、懸濁粒子方式の調光手段を駆動するために印加す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１６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１６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。
【００２８】
光調整粒子１６の形状として、棒状や板状などが考えられる。例えば光調整粒子１６を棒状とすることで、電界に対する粒子回転運動の抵抗や透過時のヘイズの上昇を抑制できる。この時の調光粒子の短軸と長軸のアスペクト比は、例えば、５以上３０以下程度が望ましい。アスペクト比を５以上とすることにより、光調整粒子１６の形状に起因する光学的異方性を発現できる。
【００２９】
光調整粒子１６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０.５μｍ以下であることがさらに好ましい。光調整粒の大きさが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剤１５中での配向運動が低下したりするなど、透明性が低下する問題が発生することがあるためである。なお、光調整粒子１６の大きさは、電子顕微鏡観察等により計測される。
【００３０】
光調整粒子１６の材質は、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であっても構わない。また、これらの材料にポリマーでコートした粒子であっても構わない。光調整粒子１６として、上記の材料が一種類のみ含まれていても良く、上記の材料が二種類以上含まれていても構わない。
【００３１】
分散剤１５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。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、光調整粒子１６が浮遊，動作可能な粘度であり、高抵抗で、第１基板１１，第２基板１２，第１電極１３，第２電極１４とは親和性がなく、かつこれらに屈折率が近く、光調整粒子１６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、温度２９８Ｋにおいて、分散剤１５の抵抗率が１０12Ωｍ以上１０15Ωｍ以下であることが望ましい。分散剤１５と光調整粒子１６に誘電率差があると、光調整粒子１６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、分散剤１５の比誘電率は３.５以上５.０以下としている。
【００３２】
第３電極２３および第４電極２４は、前述の第１電極１３および第２電極１４と同様のものが利用可能である。さらに電極表面に配向膜を形成し、適当な方向にラビングしても良い。配向膜のラビング方向は、第３電極２３上と第４電極２４上で平行となるようにしても良いし、垂直やそれ以外の角度になるようにしても良い。これにより液晶が配向に沿って配列しさらに色素もそれにならう。後述する色素の二色性が高まるため、狭セルギャップ化やそれに伴う低電圧化の効果がある。また、配向とプレチルトの効果により、マルチドメインの形成を抑え、応答速度を速める効果がある。
【００３３】
スペーサビーズは前述のものと同様のものが利用可能である。なお、液晶充填空間およびなお、液晶充填空間及び両基板間の距離は１μｍ以上５０μｍ以下が透過率や駆動電圧の観点から好適である。また、スペーサビーズを第３基板２１と第４基板２２との間に散布し、液晶充填空間を維持しても構わない。この際、スペーサビーズの屈折率は液晶２５の屈折率と近い方が好ましい。
【００３４】
ゲストホスト液晶２７は後述する二色性色素２６が液晶２５に溶解されたものであり、第３基板２１と第４基板２２の液晶充填空間を満たしている。
【００３５】
液晶２５は、一般に公知の液晶材料を利用可能であり、例えば室温でネマティック相を示す液晶である。ゲストホスト液晶方式のホスト材料として色素溶解度が高いものが好ましい。また誘電率異方性によりＰ型，Ｎ型があるがどちらも利用可能である。また、液晶にカイラル剤を溶解し相転移型の液晶としても良い。
【００３６】
二色性色素２６は前述の液晶２５に溶解し、かつ二色性、すなわち規則的に並んだ色素を見る方向によりその透過率が異なる光学特性を持つものが利用可能である。
【００３７】
二色性色素２６は、アゾ系，アントラキノン系，キノフタロン系，ペリレン系，ペリノン系，アゾメチン系，ベンズイメダゾール系，ナフタルイミド系，オキサジン系，ナフトキノン系などから選択でき、第１の調光手段１０の遮光時の色度を補正し、無彩色化する物を選ぶことが望ましい。二色性色素２６として、上記の材料が一種類のみ含まれていても良く、上記の材料が二種類以上含まれていても構わない。アゾ系色素は吸収波長域が広く、本実施例の調光粒子と合わせて無彩色化しやすい。アゾ系色素やアゾメチン系色素は二色性が高く、透過時により無彩色になりやすい。アントラキノン系色素やキノフタロン系色素は安定性が高く、熱や光に対して劣化しにくい。
【００３８】
また、液晶２５への溶解度が高く、かつ二色性の特性が高いものが好ましい。棒状の分子構造を持つ色素では、二色性と溶解度の観点からその長さは５Åから１００Å程度、より好ましくは１０Åから５０Å程度がよい。
【００３９】
二色性色素として、青領域の波長を吸収するものであることが望ましい。二色性色素２６の吸収のピーク波長は４２０ｎｍ以上５２０ｎｍ以下であることが望ましい。ポリ過ヨウ化物を光調整粒子１６として利用した場合、標準光源（Ｄ６５）により第１の調光手段１０を照射した際、概ね青の遮光状態から概ね透明（無彩色）の透過状態へ変化するからである。
【実施例２】
【００４０】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００４１】
図５は第１の調光手段１０にエレクトロクロミック方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の本実施例の調光素子の断面の概略図であり、図５（ａ）は遮光状態、（ｂ）は透過状態を表している。エレクトロクロミック方式はメモリー性を有し、透過状態で電源が切れても透過状態を維持できる。
【００４２】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０は、第１基板１１上に形成された第１電極１３，第１エレクトロクロミック層１５１，電解質層１６１，第２エレクトロクロミック層１７１，第２電極１４および第２基板１２により構成される。
【００４３】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０は、以下の方法で作製可能である。まず、ガラス基板上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極を形成し、第１基板１１，第１電極１３とする。さらに、第１電極１３上に酸化タングステン（ＷＯ3）からなる第１エレクトロクロミック層１５１、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）からなる電解質層１６１、酸化イリジウム（ＩｒＯx）からなる第２エレクトロクロミック層１７１、ＩＴＯからなる第２電極１４を順次成膜する。次に、ガラス基板からなる第２基板１２と貼り合わせ、第１電極１３および第２電極１４を第１の駆動回路１００に配線接続し、第１の調光手段１０が作製される。
【００４４】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０は、第１の駆動回路１００より第１電極１３および第２電極１４間に直流電圧を印加することで第１エレクトロクロミック層１５１および第２エレクトロクロミック層１７１を透過状態および遮光状態に調光できる。たとえば第１電極１３がマイナス、第２電極１４がプラスとなるように電圧を印加すると、第１エレクトロクロミック層１５１および第２エレクトロクロミック層１７１が着色し遮光状態となる。一方、第１電極１３がプラス、第２電極１４がマイナスとなるように電圧を印加すると、着色が解消し、透過状態になる。
【００４５】
本実施例では、酸化タングステンおよび酸化イリジウムをエレクトロクロミック材料として用いているため、第１の調光手段１０を標準光源（Ｄ６５）により照射した場合、遮光状態は濃い青、透過状態は概ね無彩色を示す。
【００４６】
一方、本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、前述の実施例に示したものと同様の構成であり、遮光状態では黄色、透過状態では概ね無彩色を示す。そのため、前述の第１の調光手段１０および第２の調光手段２０からなる調光素子を標準光源（Ｄ６５）により照射した場合、それぞれの調光手段の遮光状態から透過状態に向けての色度の変化が概ね反対方向あり、遮光状態では青と黄色が合わさった無彩色（黒）、透過状態（無彩色）と透過状態（無彩色）が合わさった無彩色となる。また、それぞれの中間状態、すなわち薄い青と薄い黄を合わせても無彩色となるため、調光素子の任意の透過状態において無彩色化する効果がある。
【００４７】
本実施例のエレクトロクロミック方式の第１の調光手段１０を用いた調光素子は、前述の部材以外にも、以下の部材を適宜利用することも可能である。
【００４８】
第１エレクトロクロミック層１５１と第２エレクトロクロミック層１７１は、酸化タングステン，プルシアンブルー，ＮｉＯ，ＩｒＯxなどの金属酸化物からなる無機材料や、ビオローゲン誘導体に代表される有機材料を利用することが可能である。酸化タングステンと酸化イリジウムなど無機物を組み合わせると、熱や光に対する耐久性が高く、酸化発色と還元発色膜の組み合わせとなり好ましい。本実施例に示したように、第１エレクトロクロミック層１５１と第２エレクトロクロミック層１７１の２層を有する場合は、酸化タングステンのような還元発色膜とＩｒＯxのような酸化発色膜を組み合わせて利用する。一方、第１エレクトロクロミック層１５１のみを有する構成（図示せず）においても調光手段として利用可能である。
【００４９】
電解質層１６１は、固体電解質以外にもゲル状電解質や溶液電解質も利用可能であり、酸化タンタル，アンチモン酸，リン酸スズなどがある。固体電解質やゲル状電解質では漏えいがないことから取り扱いが容易である。一方、溶液電解質は導電率が高いため低電圧化や高速応答化の観点で好ましい。ゲル状電解質を利用する際には、第１電極１３および第１のエレクトロクロミック層１５１が形成された第１基板１１上にバーコータによりゲル状電解質を塗布し、第２電極１４および第２エレクトロクロミック層１７１が形成された第２基板１２で挟み込むことで構成可能である。また、溶液電解質の場合には、実施例１で述べたスペーサビーズを用い所定の間隙による電解質充填空間を形成した後に封入し、封着する工程で形成が可能である。
【００５０】
実施例１および２では、第１の調光手段１０および第２の調光手段２０として異なる調光方式を採用しているが、同じ調光方式を採用しても良い。
【実施例３】
【００５１】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００５２】
図６は、第１の調光手段１０に懸濁粒子方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の本実施例の調光素子の断面の概略図である。
【００５３】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、マトリックス樹脂１８中に懸濁液１７が分散されて固定されている。
【００５４】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、以下の方法で作製可能である。マトリックス樹脂１８となる紫外線硬化型のシリコーン樹脂と懸濁液１７とを混ぜ合わせたのちに、第１電極１３が形成された第１基板１１上に適当な膜厚で塗布し、第２電極１４が形成された第２基板１２を第２電極１４が内側になるように張り合わせる。さらに、紫外線を照射することで、懸濁液１７がマトリックス樹脂１８におおわれて小分けにされる。この際、懸濁液１７中の分散剤１５とマトリックス樹脂１８の屈折率がほぼ等しい物を利用する。第１電極１３および第２電極１４を第１の駆動回路１００に配線接続し、第１の調光手段１０が作製される。マトリックス樹脂１８としてアクリル系樹脂を用いてもよい。
【００５５】
本実施例の懸濁粒子方式の第１の調光手段１０は、第１の駆動回路１００より第１電極１３および第２電極１４間に交流電圧を印加することで、光調整粒子１６がランダムな遮光状態から基板に対してほぼ垂直方向に並んだ透過状態に調光する。また、印加電圧を変えることでランダム状態と垂直状態の間の状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。
【００５６】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０はマトリックス樹脂２８中にゲストホスト液晶２７が分散され固定されている。
【００５７】
本実施例のゲストホスト液晶方式の調光手段２０は、以下の方法で作製可能である。マトリックス樹脂２８となる紫外線硬化型のアクリル系樹脂とゲストホスト液晶２７とを混ぜ合わせたのちに、所定の充填空間を有する第３基板２１、および第４基板２２間に封入し、封着した後に、紫外線を照射することで、ゲストホスト液晶２７がマトリックス樹脂２８におおわれて小分けにされる。第３電極２３および第４電極２４を第２の駆動回路２００に配線接続し、第２の調光手段２０が作製される。また、本実施例でゲストホスト液晶２７に利用する液晶２５は屈折率異方性があり、第３電極２３および第４電極２４間に電圧を印加した際に並んだ液晶２５の垂直方向の屈折率のみが、マトリックス樹脂２８の屈折率とほぼ等しい。
【００５８】
本実施例のゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０は、第２の駆動回路２００より第３電極２３および第４電極２４間に交流電圧を印加することで二色性色素２６が基板と概ね平行に並んだ遮光状態から基板に対してほぼ垂直に並んだ透過状態に変化する。また、印加電圧を変えることで、平行状態と垂直状態の中間状態をとることができるため、任意の透過状態を得ることができる。また、液晶２５の屈折率異方性から透過状態ではほぼ無散乱だが、遮光状態になるにつれて散乱が増える。
【００５９】
本実施例では、前述の効果の他に、マトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８が第１基板１１，第２基板１２間、および第３基板２１，第４基板２２間を接着保持する効果があり、より丈夫な調光素子が作製できる効果がある。懸濁液１７やゲストホスト液晶２７がマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８によりおおわれ小分けされていることから、液漏れの心配がほとんどない。さらに調光素子を作成後、任意に切断しても液漏れがほとんどなく、特に各基板に樹脂基板を用いた際は、はさみ等で簡易に切断し任意の形状に加工できる利点がある。
【００６０】
また第２の調光手段２０を透過状態から遮光状態に調光するにつれて散乱性を増す光学特性があるため、遮光時には低透過率に散乱効果が加わり、調光素子の反対側をより見づらくする目隠しの効果がある。また、各調光手段は、遮光状態での透過率を低くすると透過状態での透過率も低くなるという関係にあることが多いため、目隠し効果を得ながら、透過状態をより明るくする効果がある。
【００６１】
本実施例においては、おおよそ球形で小分けされマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８中に分散されたものを示したが、他の形状やこれらが混合された状態や網目状態のマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８中に懸濁液１７やゲストホスト液晶２７が取り込まれた状態でも同等の効果が得られる。
【００６２】
また、本実施例においては第１の調光手段１０および第２の調光手段２０共にマトリックス樹脂１８，マトリックス樹脂２８を利用した例を示したが、どちらか一方の調光手段にのみ適用しても、前述の実施例と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６３】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００６４】
図７は第１の調光手段１０に懸濁粒子方式、第２の調光手段２０にゲストホスト液晶方式を用いた場合の本実施例の調光素子の断面の概略図である。本実施例では第１の調光手段１０の第２基板と第１の調光手段１０の第３基板２１が共通基板２９として構成されている。
【００６５】
本実施例では、前述の効果の他に、前述の実施例では４枚必要であった基板を３枚にし、部材点数を減らす効果がある。また、これらは懸濁粒子方式とゲストホスト液晶方式の調光手段の積層だけではなく、前述の何れかの実施例に記載した調光手段の組み合わせても適用可能である。
【００６６】
特に第１の調光手段１０としてエレクトロクロミック方式を利用する場合、前述の実施例２に示したように第１基板１１に順次第１電極１３，第１エレクトロクロミック層１５１，電解質，第２エレクトロクロミック層１７１，第２電極１４を成膜形成可能し、第２の調光手段２０の第３基板２１と貼り合わせて共通基板２９とすることが可能で製造において、４枚の基板を利用し第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を作製後、それらを合わせて調光素子とする場合と工程がほとんど変わらず好適である。
【００６７】
また前述の実施例３に示したようにマトリックス樹脂１８と懸濁液１７やマトリックス樹脂２８とゲストホスト液晶２７を塗布するような工程が取れる場合には、第１基板１１にマトリックス樹脂１８を塗布し、共通基板２９と貼り合わせさらに共通基板２９にマトリックス樹脂１８を塗布し、第４基板２２を貼り合わせるといった工程がとれるため、４枚の基板を利用し第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を作製後、それらを合わせて調光素子とする場合と工程がほとんど変わらず、またロールｔｏロール方式の製造に好適である。
【実施例５】
【００６８】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００６９】
図８は本実施例の懸濁液方式の第１の調光手段１０およびゲストホスト液晶方式の第２の調光手段２０を遮光状態から透過状態に変調する際の透過率の時間変化を最大透過率で規格化して表した図である。図中〔１〕が懸濁液方式、図中〔２〕がゲストホスト液晶方式の透過率、図中〔３〕が本実施例の階段状に透過率を調光させる機能を持つ第２の駆動回路２００により透過率変調した例である。図より明らかなように、〔１〕の懸濁液方式の調光手段の遮光状態から透過状態への移行時間は〔２〕ゲストホスト液晶方式のそれよりも遅い。そのため、本実施例の調光素子を遮光状態から透過状態に一気に調光すると、２種の調光手段間の応答速度差により、色付きが見える現象が発生する。
【００７０】
本実施例の調光素子では、第２の駆動回路２００が第２の調光手段２０の透過率を段階的に調光するように駆動する機能を持つため、第１の調光手段１０との透過率差を抑え、応答速度差による色付きを低減する効果がある。具体的には、電圧を段階的にあげるように駆動するよい。また、ステップ数を増やしたり、ステップ幅（時間）や高さ（透過率変化）を調整したりして駆動することで、調光速度の遅い第１の調光手段１０の透過率変化が時間に対して直線ではない場合（図示せず）でも、ほぼ同じ透過率変化を第２の調光手段２０で実現できる。
【００７１】
調光速度の速い調光手段が懸濁液方式やエレクトロクロミック方式である場合も、透過率の段階的に変調する機能をもつ駆動回路を持っていれば同様の効果を得られる。特に調光手段がエレクトロクロミック方式の場合は電圧印加時間をパルス状にして、その時間や電圧を変えて駆動することで、透過率を段階的に変えることができる。
【００７２】
懸濁液方式，エレクトロクロミック方式，ゲストホスト液晶方式の調光速度は、通常エレクトロクロミック方式＜懸濁液方式＜ゲストホスト液晶方式であるが、調光速度の大きい方式の物性（粘度，移動度）などを制御することにより、調光速度の関係を逆転できる。
【実施例６】
【００７３】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００７４】
図９は本実施例の調光素子の概略図であり、第１の調光手段１０，第１の駆動回路１００，第２の調光手段２０，第２の駆動回路２００，センサ３００を有しており、第１の駆動回路１００と第２の駆動回路２００はそれぞれセンサ３００の信号を元にそれぞれの調光手段の透過率を段階的に調光するように駆動する。
【００７５】
センサ３００は第１の調光手段１０および／または第２の調光手段２０からなる調光素子本体の周辺に配置された温度センサであり、調光素子の周囲環境の温度をモニタしている。第１の調光手段１０と第２の調光手段２０の応答速度に温度依存性がある場合、温度センサによって得られた情報に対応して、前述の実施例と同様にその温度において応答速度の速い調光手段の透過率を段階的に変調することできる。すなわち応答速度の温度依存性に違いがある場合でも、何れの温度でも応答速度差による色付きを低減する効果がある。
【００７６】
上記ではセンサ３００として温度センサを挙げたが、光など温度と間接もしくは擬似的に相関があるなんらかの周囲状況測定し、その情報を元に駆動しても同様の効果がある。また、これらのセンサと連動して、例えば温度が高い、あるいは日射が強い際に調光素子の透過率を下げるといった、調光素子の自動駆動に利用しても良い。
【実施例７】
【００７７】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００７８】
図１０は本実施例の調光素子の概略断面図であり、第１基板１１上に形成された第１電極１３と第２基板１２上に形成された第２電極１４が向かい合うように所定の間隙をもって配置され、その間隙をマトリックス樹脂１８が満たしその中に懸濁液１７およびゲストホスト液晶２７が分散されている。また第１電極１３および第２電極１４は駆動回路１００に接続されている。本実施例においては実施例３に記載された調光素子と同等の効果があり、さらに、前述の実施例よりも基板，駆動回路を削減できる効果がある。また、応答速度の速いゲストホスト液晶２７の粘度を高める等を調整し、応答速度の遅い懸濁液方式に近づけるなどすると、応答速度差による色付きを低減する効果がある。
【実施例８】
【００７９】
本発明の調光素子の実施例について前述の実施例と特に異なる部分に関して説明する。
【００８０】
図１１は本実施例の調光素子の概略断面図であり、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０のそれぞれ外側に第１カバー層４０および第２カバー層５０を有しており、また第１の調光手段１０と第２の調光手段２０との間に機能層３０を有している。
【００８１】
本実施例の調光素子は第１基板１１，第２基板１２，第３基板２１，第４基板２２はそれぞれ樹脂基板からなっており、第１カバー層４０および第２カバー層５０はガラスからなっている。第１カバー層４０は紫外線カット機能を有する。機能層３０は遮音機能を有する層である。
【００８２】
このような構成の調光素子は、第１の調光手段１０及び第２の調光手段２０を、樹脂基板を利用することでロールｔｏロールなど生産性に優れる工程を採れる利点があり、樹脂基板の傷つきやすいという弱点をガラスからなる第１カバー層４０および第２カバー層５０で保護し、生産性と耐久性に優れた製品を提供できる。また特に、調光素子を室内外や車内外を隔てる窓ガラス等に利用する場合、紫外線カット機能を有する第１カバー層４０および第２カバー層５０が外側になるように配置すると、外部からの紫外線を第１カバー層４０および第２カバー層５０でカットするため、室内への有害な紫外線の侵入を低減できるだけではなく、第１の調光手段１０および第２の調光手段２０への紫外線による劣化を低減できることから、調光手段の長寿命化に効果的である。また、遮音機能を有する機能層３０は室外からの音の侵入や室内からの音漏れを低減する効果があるほか、第１の調光手段１０と第２の調光手段２０を貼り合わせ、調光素子の機械的強度を高める効果がある。
【００８３】
また、前述は、本実施例は第１カバー層４０および第２カバー層５０と機能層３０を有する調光素子の一例に過ぎず、例えば第１カバー層４０および第２カバー層５０には赤外線カット機能を持たせることで、熱の室内，車内への侵入をおさえ、さらに調光手段の熱劣化を抑えることが可能である。また、第１基板１１、第２基板１２をガラスとし、第１カバー層４０および第２カバー層５０を樹脂とした場合は、第１カバー層４０および第２カバー層５０の樹脂は万一ガラス基板が割れた際の飛散防止の機能を発現可能である。機能層３０もその配置は第１の調光手段１０と第２の調光手段２０の間だけではなく、第１カバー層４０および第２カバー層５０のいずれかと調光手段間に配置しても良く、その機能もその配置場所や第１カバー層４０および第２カバー層５０の機能に応じて、紫外線カット，赤外線カット，遮音，飛散防止の何れかの機能を一つまたは複数持たせてもよい。また、第１カバー層４０および第２カバー層５０の機能を第１基板１１，第４基板２２が兼ねても良い。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 第１の調光手段
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３ 第１電極
１４ 第２電極
１５ 分散剤
１６ 光調整粒子
１７ 懸濁液
１８，２８ マトリックス樹脂
２０ 第２の調光手段
２１ 第３基板
２２ 第４基板
２３ 第３電極
２４ 第４電極
２５ 液晶
２６ 二色性色素
２７ ゲストホスト液晶
２９ 共通基板
３０ 機能層
４０ 第１カバー層
５０ 第２カバー層
１００ 第１の駆動回路
１５１ 第１エレクトロクロミック層
１６１ 電解質層
１７１ 第２エレクトロクロミック層
２００ 第２の駆動回路
３００ センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の調光手段と、
第２の調光手段と、
前記第１の調光手段を駆動する第１の駆動回路と、
前記第２の調光手段を駆動する第２の駆動回路と、を有する調光素子であって、
ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記第１の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、前記第１の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、
ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記第２の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、前記第２の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、
前記第１の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と前記第２の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化とが、反対方向である調光素子。
【請求項２】
請求項１において、
ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記調光素子における透過状態の色度座標および遮光状態の色度座標が、−２０＜ａ＊＜２０，−２０＜ｂ＊＜２０の範囲内である調光素子。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の調光手段および前記第２の調光手段は、懸濁粒子方式，ゲストホスト液晶方式，エレクトロクロミック方式の何れかである調光素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の調光手段が懸濁粒子方式であり、
前記第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１の調光手段がエレクトロクロミック方式であり、
前記第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
【請求項６】
請求項３において、
前記第１の調光手段は懸濁粒子方式であり、
前記第１の調光手段は懸濁液を有し、
前記懸濁液は分散剤および光調整粒子を有し、
前記分散剤中に前記光調整粒子が分散され、
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，炭素系材料，金属材料または無機化合物の何れか一種以上である調光素子。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１の調光手段はマトリックス樹脂を有し、
前記懸濁液が前記マトリックス樹脂におおわれている調光素子。
【請求項８】
請求項３において
前記第２の調光手段はゲストホスト液晶方式であり、
前記第２の調光手段はゲストホスト液晶を有し、
前記ゲストホスト液晶は二色性色素および液晶を有し、
前記液晶中に前記二色性色素が分散され、
前記第２の調光手段はマトリックス樹脂を有し、
前記ゲストホスト液晶が前記マトリックス樹脂におおわれている調光素子。
【請求項９】
請求項１において、
前記第１の調光手段に用いられる基板および前記第２の調光手段に用いられる基板が共通化されている調光素子。
【請求項１０】
請求項１において、
前記第１の調光手段の調光速度は前記第２の調光手段の調光速度より大きく、
前記調光素子を所定の透過率に調光する際に、前記第１の駆動回路は、前記第１の調光手段の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
【請求項１１】
請求項１において、
前記調光素子はセンサを有し、
前記センサより得られた情報に基づき、前記第１の駆動回路または前記第２の駆動回路は、前記調光素子の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
【請求項１２】
請求項１において、
前記第１の調光手段の外側に第１カバー層が形成され、
前記第２の調光手段の外側に第２カバー層が形成され、
前記第１カバー層および前記第２カバー層の少なくとも一方が紫外線カット，赤外線カットの何れか一つ以上の機能を有する調光素子。
【請求項１３】
請求項１において、
前記調光素子は、機能層を有し、
前記機能層は、紫外線カット，赤外線カット，遮音，飛散防止の何れかの一つ以上の機能を有する調光素子。
【請求項１４】
請求項１において、
前記第１の調光手段および前記第２の調光手段が一組の基板の間に配置され、
前記第１の駆動回路および前記第２の駆動回路が共通化されている調光素子。
【請求項１】
第１の調光手段と、
第２の調光手段と、
前記第１の調光手段を駆動する第１の駆動回路と、
前記第２の調光手段を駆動する第２の駆動回路と、を有する調光素子であって、
ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記第１の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、前記第１の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、
ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記第２の調光手段の遮光状態における色度座標と原点との距離が、前記第２の調光手段の透過状態における色度座標と原点との距離よりも大きく、
前記第１の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化と前記第２の調光手段における遮光状態から透過状態に向けての色度の変化とが、反対方向である調光素子。
【請求項２】
請求項１において、
ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ＊ｂ＊色度図において、前記調光素子における透過状態の色度座標および遮光状態の色度座標が、−２０＜ａ＊＜２０，−２０＜ｂ＊＜２０の範囲内である調光素子。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の調光手段および前記第２の調光手段は、懸濁粒子方式，ゲストホスト液晶方式，エレクトロクロミック方式の何れかである調光素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の調光手段が懸濁粒子方式であり、
前記第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１の調光手段がエレクトロクロミック方式であり、
前記第２の調光手段がゲストホスト液晶方式である調光素子。
【請求項６】
請求項３において、
前記第１の調光手段は懸濁粒子方式であり、
前記第１の調光手段は懸濁液を有し、
前記懸濁液は分散剤および光調整粒子を有し、
前記分散剤中に前記光調整粒子が分散され、
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，炭素系材料，金属材料または無機化合物の何れか一種以上である調光素子。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１の調光手段はマトリックス樹脂を有し、
前記懸濁液が前記マトリックス樹脂におおわれている調光素子。
【請求項８】
請求項３において
前記第２の調光手段はゲストホスト液晶方式であり、
前記第２の調光手段はゲストホスト液晶を有し、
前記ゲストホスト液晶は二色性色素および液晶を有し、
前記液晶中に前記二色性色素が分散され、
前記第２の調光手段はマトリックス樹脂を有し、
前記ゲストホスト液晶が前記マトリックス樹脂におおわれている調光素子。
【請求項９】
請求項１において、
前記第１の調光手段に用いられる基板および前記第２の調光手段に用いられる基板が共通化されている調光素子。
【請求項１０】
請求項１において、
前記第１の調光手段の調光速度は前記第２の調光手段の調光速度より大きく、
前記調光素子を所定の透過率に調光する際に、前記第１の駆動回路は、前記第１の調光手段の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
【請求項１１】
請求項１において、
前記調光素子はセンサを有し、
前記センサより得られた情報に基づき、前記第１の駆動回路または前記第２の駆動回路は、前記調光素子の透過率を段階的に調光するように駆動する調光素子。
【請求項１２】
請求項１において、
前記第１の調光手段の外側に第１カバー層が形成され、
前記第２の調光手段の外側に第２カバー層が形成され、
前記第１カバー層および前記第２カバー層の少なくとも一方が紫外線カット，赤外線カットの何れか一つ以上の機能を有する調光素子。
【請求項１３】
請求項１において、
前記調光素子は、機能層を有し、
前記機能層は、紫外線カット，赤外線カット，遮音，飛散防止の何れかの一つ以上の機能を有する調光素子。
【請求項１４】
請求項１において、
前記第１の調光手段および前記第２の調光手段が一組の基板の間に配置され、
前記第１の駆動回路および前記第２の駆動回路が共通化されている調光素子。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７９３５（Ｐ２０１３−７９３５Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４１３４０（Ｐ２０１１−１４１３４０）
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【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１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【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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