JP2007004085A - 調光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 調光装置に内蔵される光学素子の数如何に関わらず、二枚の透明板の間隙に挟持される一対の透明電極付き透明基板の側面の視認性を改善できる調光装置を提供する。
【解決手段】 本発明の一態様に係る調光装置１０は、二枚の透明板１、２の間に複数の光学素子３が並設され、光学素子３には、一対の透明電極３３、３４付き透明基板３１、３２が対向して備えられ、透明電極３３、３４への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層３５が配置された調光装置１０であって、二枚の透明板１、２の間隙に形成された空間に透明固体層８が充填され、透明基板３１、３２の側面がテーパ形状となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、調光装置及びその製造方法に関する。

電気的制御によって光の透過状態を制御する光学素子を備えた調光装置が知られている。このような調光装置は、光の透過状態をコントロールすることにより、利用者の視野を遮蔽したり開放したりすることができるので、室内の間仕切り、外窓等の建材用途として用いられている。自動車のサンルーフやサンバイザー用途としての利用についても提案されている（非特許文献１）。

上記調光装置に用いられる光学素子としては、エレクトロクロミック素子を使用したものや、透過−散乱型の動作モードを備えた液晶／高分子複合体を用いた液晶光学素子（Liquid Crystal Polymer Composite）が知られている（特許文献１）。液晶／高分子複合体は、高分子と液晶間や液晶内部のドメインでの屈折率差によって光の制御を行う。

液晶／高分子複合体を用いた液晶光学素子を内蔵した調光装置として、光学素子の両側に二枚の透明板を配設するものが開示されている（特許文献２）。
図７は、上記特許文献２に記載の調光装置の構成を模式的に示した断面図である。この調光装置３００は、前面と背面に筐体として機能する二枚の透明板３０１を備えている。そして、この二枚の透明板３０１の間隙には、これより一回り小さい液晶光学素子３０３が備えられている。液晶光学素子３０３には、透明電極４３３をそれぞれ備える一対の透明基板３３１、この間に挟持された液晶／高分子複合体からなる調光層４３５等を備えている。通常の合わせガラスの製造と同様に、液晶光学素子３０３と二枚の透明板３０１とをポリビニルブチラールシートを介して積層し、減圧下で脱泡して、その後に加熱加圧することにより一体化している。

調光装置の別の例として、二枚の透明板に複数の液晶光学素子を挟持した例が提案されている（特許文献３）。特許文献３によれば、液晶光学素子と、二枚の透明板の端部に設けられた太陽電池とを、二枚の透明板上に形成された透明導電膜を介して電気的に接続することにより可視光の透過率を制御可能である旨が記載されている。
米国特許第５１８８７６０号明細書 特開平２−２４６３０号公報 特開昭６２−１１５４１６号公報 高分子液晶調光材料 工業材料 １８〜５０頁、Ｖｏｌ．４０、Ｎｏ．３、１９９２年（日刊工業新聞社）

近年、調光装置は、様々な用途への応用展開が期待されている。そこで、上記特許文献３に記載のように、調光装置に複数の光学素子を内蔵させることが考えられる。しかしながら、上記特許文献３に記載の調光装置においては、二枚の透明板上にどのような液晶光学素子をどのように搭載するかについて何ら開示されていない。

上記特許文献２においては、前述したように、二枚の透明板３０１の間隙に、これよりやや大きさの小さい一対の透明基板３３１１が配設されていた。ここで、二枚の透明板３０１の間隙に、透明基板３３１等を備える液晶光学素子３０３を複数搭載させる場合、異なる透明部材が複雑に内蔵されることになる。この場合、各透明部材間における一体性を高めるという新たな課題が生じ得る。調光装置は、高い意匠性が要求されるためである。

なお、上記においては、二枚の透明板３０１の間隙に複数の液晶光学素子３０３を内蔵させる場合の課題について述べたが、液晶光学素子３０３を一つ内蔵する場合についても、透明部材間の一体性を高めるという共通の課題が生じ得る。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内蔵される光学素子の数如何に関わらず、二枚の透明板の間隙に挟持される透明部材間の一体性を高めることができる調光装置を提供することである。

本発明の第１の態様に係る調光装置は、二枚の透明板の間に一又は複数の光学素子が備えられ、前記光学素子には、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置された調光装置であって、前記二枚の透明板の間隙に形成された空間に透明固体層が配置され、前記透明固体層及び前記透明基板における相互の屈折率差が±０．１０以内であるものである。

一対の透明電極付き透明基板の側面が二枚の透明板の視認可能領域に存在する場合、透明基板の側面が視認されやすいことを突き止めた。本発明者は、これを改善すべく鋭意検討を重ねた。その結果、透明固体層及び透明基板における相互の屈折率差が±０．１０以内に整合する材料を選択することにより、透明基板の側面が視認されるのを改善できることを見出した。なお、視認可能領域とは、二枚の透明板がフレーム等の他の部材に挟持されて視認されない領域以外の領域をいう。

また、任意の数の光学素子を配設する構造を採用することにより、調光装置の設計自由度を大幅に上げることができる。その結果、様々なニーズに応じた調光装置を提供することができる。また、複数の光学素子を備えることにより、調光領域を複数の光学素子により分割することができる。その結果、調光装置内に搭載される光学素子自体を大型化する必要がなく、特別の製造装置を必要としない。また、大型の光学素子を製造する場合に比して、製造歩留まりを向上させることができる。

本発明の第２の態様に係る調光装置は、上記態様において、前記一対の透明基板の屈折率が１．４６〜１．５２であるものである。１．４６〜１．５２の範囲にある一対の透明基板を用いることにより、透明固体層として樹脂材料を選択することが容易となり、かつ樹脂材料の選択肢、設計自由度を大幅に増やすことができる。透明固体層は、光学素子の衝撃等を緩和する機能を付与することができるので、適切な透明固体層を選定することにより調光装置の構造上の強度を高めることもできる。

本発明の第３の態様に係る調光装置は、二枚の透明板の間に光学素子が並設され、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置された調光装置であって、前記二枚の透明板の間隙に形成された空間に透明固体層が配置され、前記透明基板の側面がテーパ形状であるものである。

本発明の第３の態様に係る調光装置によれば、上記第１の態様に係る調光装置と同様の理由により、調光装置の設計自由度を大幅に上げることができ、様々なニーズに応じた調光装置を提供することができる。また、調光装置内に搭載される光学素子自体を大型化する必要がなく、特別の製造装置を必要としない。また、大型の光学素子を製造する場合に比して、製造歩留まりを向上させることができる。

調光装置は、二枚の透明板の主面の略法線方向から視認者により視認されるのが一般的な利用態様である。従って、この範囲から見た場合に反射光が視認者に届かないことが理想的である。図１（ａ）は、透明基板の側面が直角の場合の入射光に対する反射光の状態を説明するための模式図である。調光装置１００の第１透明板１０１における主面の法線方向からややチルトした入射光が、透明固体層１０８を通過し、透明基板１３１まで到達し、透明基板１３１において反射している。そして、この反射光は、透明固体層１０８を通過して第２透明板１０２を通過し、視認者に反射光が視認されている。

この場合、視認者には、透明基板の端部である側面が視認されてしまう。フレネルの公式により、入射角（入射面の法線方向を０°として定義する）が９０°に近くなると、屈折率の異なる媒質の境界領域で反射率が非常に高くなることが知られている。また、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質へ光が入射する場合においては、臨界角以上の角度で入射する場合には、全反射することが知られている。従って、図１（ａ）に示すように、透明基板の側面が直角の場合には、第１透明板１０１の主面における法線方向からややチルトした入射光が、高効率で視認者に反射光として視認されてしまう。

なお、第１透明板１０１及び透明固体層１０８、並びに第２透明板１０２及び透明固体層１０８が異なる屈折率の材料で構成されている場合には、各境界面において、スネルの方式により屈折光が発生している。図１においては説明の便宜上屈折光を無視して説明している。

図１（ｂ）は、第１の透明基板１３１の側面にテーパを設けた場合の入射光に対する反射光の状態を説明するための模式図である。第１の透明基板１３１の側面に対する入射光の入射角が小さい場合には、上記フレネルの公式により反射率を低減できる。また、入射角が大きい場合においては、同じく反射率が高効率で起こるが、視認者の通常の利用態様、すなわち、二枚の透明板の主面の略法線方向から視認した場合には、視認されない位置に反射光をそらすことができる。従って、透明基板の側面にテーパ形状を設けることにより、視認者に観測される反射光量を大幅に低減できる。その結果、側面が主面に対して直角に配設されている場合に比して透明基板の側面の視認性を改善することができる。

本発明の第４の態様に係る調光装置は、上記第３の態様において、前記透明板の屈折率をｎ_ａ、前記透明固体層の屈折率をｎ_ｂ、前記透明基板の屈折率をｎ_ｃとし、前記透明基板のテーパ角度をθ（ｄｅｇｒｅｅ）としたときに、ｎ_ａ＞ｎ_ｂとなるようにし、かつ、ｎ_ｂ＞ｎ_ｃの場合には、下記数１を、ｎ_ｂ＜ｎ_ｃの場合には下記数２を満たすものである。

上記数１及び数２を満足することにより、より効果的に透明基板の側面の視認性を向上させることができる。

本発明の第５の態様に係る調光装置は、二枚の透明板の間に一又は複数の光学素子が備えられ、前記光学素子には、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置された調光装置であって、前記光学素子は、前記二枚の透明板と離間して対向配置され、前記光学素子と前記二枚の透明板との間に透明離間部材が形成され、前記二枚の透明板の間隙に形成された空間に透明固体層が配置され、前記透明離間部材及び前記透明固体層における相互の屈折率差が±０．１０以内であるものである。

本発明の第５の態様に係る調光装置によれば、上記第１の態様に係る調光装置と同様の理由により、調光装置の設計自由度を大幅に上げることができ、様々なニーズに応じた調光装置を提供することができる。また、調光装置内に搭載される光学素子自体を大型化する必要がなく、特別の製造装置を必要としない。また、大型の光学素子を製造する場合に比して、製造歩留まりを向上させることができる。また、透明離間部材及び透明固体層における相互の屈折率差が±０．１０以内であるものを用いることにより、透明離間部材の視認性を改善できる。

本発明の第６の態様に係る調光装置は、上記第５の態様において、前記透明離間部材と前記透明固体層が同一材料により形成されているものである。これにより、透明離間部材と透明固体層の屈折率差を同等にすることができ、視認性を向上させることができる。

本発明の第７の態様に係る調光装置は、上記態様において、前記一対の透明電極付き透明基板がホウ珪酸系ガラスからなるものである。

本発明の第８の態様に係る調光装置の製造方法は、二枚の透明板の間に光学素子を備えた調光装置の製造方法であって、前記光学素子として、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置されたものを用意し、前記光学素子と、前記二枚の透明板の少なくとも一方とを固定し、前記二枚の透明板の間隙に形成される空間に前記透明基板との相互の屈折率差が±０．１０以内となる透明固体層を配設させるものである。

本発明の第８の態様に係る調光装置の製造方法によれば、透明固体層及び透明基板における相互の屈折率差が±０．１０以内に整合する材料を選択することにより、透明基板の側面の視認性を改善できる調光装置を製造することができる。二枚の透明板の間隙に形成される空間に透明固体層を配設することにより、外部からの衝撃等を緩和して光学素子を効果的に保護することができる調光装置を製造することができる。

本発明の第９の態様に係る調光装置の製造方法は、二枚の透明板の間に光学素子を備えた調光装置の製造方法であって、前記光学素子の表面と裏面に配設する一対の透明基板の側面の形状がテーパとなるように形成し、前記一対の透明基板それぞれに透明電極を形成し、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層を配置させた光学素子を用意し、前記光学素子と前記二枚の透明板の少なくとも一方とを固定し、前記二枚の透明板の間隙に形成される空間に透明固体層を配設させるものである。

本発明の第９の態様に係る調光装置の製造方法によれば、透明基板の側面にテーパを設けているので、上述した理由により透明基板の側面が視認されるのを改善できる調光装置を製造することができる。また、二枚の透明板の間隙に形成される空間に透明固体層を配設することにより、外部からの衝撃等を緩和して光学素子を効果的に保護することができる調光装置を製造することができる。

本発明によれば、内蔵される光学素子の数如何に関わらず、二枚の透明板の間隙に挟持される透明部材間の一体性を高めることができる調光装置を提供することができるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した実施形態１の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態１も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以下に説明する図中の各部材のサイズは、説明の便宜上のものであり、各部材の比率等は実際とは異なる。また、本出願人により先に出願した特願２００５−１５００５号公報に開示した技術を適宜適用することができる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る調光装置の構成を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係る調光装置１０は、同図に示すように、二枚の透明板たる第１透明板１及び第２透明板２、光学素子たる液晶光学素子３、接続配線４、フレーム５等が備えられている。

第１透明板１及び第２透明板２（以降、これらをまとめて「第１透明板１等」とも言う）は、略同一の大きさの矩形状の平面体からなり、互いに対向配置されている。調光装置１０の内部を保護し、筐体として機能するように調光装置１０の前面と背面に配置されている。なお、第１透明板１及び第２透明板２は、平面体からなるものに限定されず、例えばそれぞれ独立に曲面状のものを用いてもよい。また、第１透明板１等の形状としては、用途やニーズに応じて例えば円形状等の任意の形状に変更することができる。

第１透明板１等は、液晶光学素子３のための保護プレートとして機能するため、不撓性透明板が使用されることが好ましい。第１透明板１等は、ガラス若しくはポリカーボネートなどの透明樹脂を用いることができる。調光装置１０の設置場所や用途に応じて、適切な材料を選択する。軽量化の観点からは、樹脂を利用することが好ましい。公共的な場所に設置する場合などにおいては、表面に傷がつきにくく、強度の点で優れたガラス板を使用することが好ましい。車両用に使用される強化ガラス、風冷強化法や化学強化法で製造した通常の強化ガラスを適用してもよい。また、二枚のガラスを樹脂層を介して積層したガラス構造を用いてもよい。必要に応じて第１透明板１等の外側表面にＡＲコート（Anti Reflection Coating）付フィルム等を貼り合わせてもよい。

液晶光学素子３は、第１透明板１と第２透明板２との間隙に配設されている。本実施形態においては、縦２×横２の合計４個の略同一サイズの矩形状の液晶光学素子３が並設されている。各液晶光学素子３のそれぞれを第１透明板１あるいは第２透明板２を介して視認可能なように互いに重ならないように略同一平面上に配設されている。液晶光学素子３の詳細な構造については、後述する。

液晶光学素子３には、それぞれ単数若しくは複数の調光領域６が設けられている。この調光領域６は、電気的制御により光線透過状態と光線散乱状態とを制御することができ、利用者は第１透明板１又は第２透明板２を介して光線透過状態と光線散乱状態とを視認することができる。図２（ａ）は、液晶光学素子３への電圧非印加時の調光装置１０の概観斜視図である。調光領域６は光線透過状態を示しており、第１透明板１等と一体的になって透明な一枚のガラスであるかのように見える。

一方、図２（ｂ）は、液晶光学素子３に電圧を印加した時の調光装置１０の概観斜視図である。調光領域６は光線散乱状態を示し、第１透明板１又は第２透明板２を介して調光領域６を視認することができる。図２（ｂ）に示す例においては、各液晶光学素子３の調光領域６の形状を円形とした。なお、本実施形態においては、電圧非印加時に光線透過状態、電圧印加時に光線散乱状態となるリバースモードの例について説明したが、用途に応じてこの逆となるノーマルモードとなるように構成してもよい。また、透過・散乱の２値変化ではなく、透過率を変化させるようにしてもよい。例えば、透過率１００％〜透過率１０％の範囲を任意に変化させるように構成してもよい。

フレーム５は、図２において対向配置された第１透明板１と第２透明板２の左右両端部を挟持し、第１透明板１及び第２透明板２を支持する役割を担う。利用者が、第１透明板１及び第２透明板２の両側、用途によってはどちらか一方の側から液晶光学素子３の調光領域６ａを視認可能なように、フレームの一部が設置面に対して取付け用器具（不図示）等を介して固定されている。このようにすることにより、調光装置１０を容易かつ安定的に設置することができる。なお、フレーム５は、対向配置された第１透明板１と第２透明板２の左右両端部を挟持する構造に代えて、第１透明板１及び第２透明板２の全外周部に設けたり、一辺端部のみに設けたりしてもよい。

接続配線４は、フレーム５に挟持された第１透明板１等の端部から端部に亘って合計８本が、略直線状に、かつ互いに平行に配設されている。接続配線４を略直線状にすることにより、意匠性を向上させることができるとともに、製造工程を簡易化させることができる。また、互いに平行に配設することにより、より効果的に意匠性を高めることができる。さらに、第１透明板１等の一辺と略平行に接続配線を配設することにより意匠性を効果的に高めることができる。この接続配線４は、第１透明板１及び第２透明板２と離間した位置であって、視認可能領域にある２つの液晶光学素子３の内部及び後述する透明固体層８を縦断するように配設されている。ここで、視認可能領域とは、フレーム５等の他の部材により、第１透明板１及び第２透明板２が挟持等されている領域以外の第１透明板１及び第２透明板２の領域をいう。

接続配線４は、液晶光学素子３の内部において後述する透明電極と導電接続されている。フレーム５内に挟持された第１透明板１と第２透明板２には、接続配線４と外部駆動回路（不図示）を接続するための端子部（不図示）が設けられ、この端子部を介してフレーム５内に内蔵された外部駆動回路と接続される。この外部駆動回路からの信号によって、接続配線４を介して液晶光学素子３に電圧が印加される。液晶光学素子３上への接続配線４の配置構成等については、後述する。

接続配線４としては、所定の剛性を得ることができる金属類の薄片状又は線状の導体を用いることが好ましい。例えば、銅配線、鉄配線、アルミ配線、ステンレス配線等を挙げることができる。使用目的、調光装置の大きさに応じて、配線の太さ、配線材料を適宜選定する。

図２の第１透明板１等のサイズは、例えば、横５１０ｍｍ×縦４７０ｍm、液晶光学素子３のサイズは横２２０ｍｍ×縦２２０ｍｍとすることができる。調光装置１０の厚みは、例えば１０ｍｍ程度とすることができる。また、調光装置１０内部に並設する液晶光学素子の数としては、上記図２に示すように縦２×横２の４個とする他、縦３×横２の６個、縦３×横３の９個、縦４×横３の１２個、縦４×横４の１６個等任意に設けることができる。また、縦、横に配列させずにランダムに配設してもよい。

本実施形態に係る調光装置１０によれば、接続配線を光学素子から二枚の透明板の外端に至るように二枚の透明板それぞれと離間した間隙に設ける構成とし、かつ任意の数の光学素子を配設する構造を採用することにより、調光装置の設計自由度を大幅に上げることができる。その結果、様々なニーズに応じた調光装置を提供することができる。また、複数の光学素子を備えることにより、調光領域を複数の光学素子により分割することができる。その結果、調光装置内に搭載される光学素子自体を大型化する必要がなく、特別の製造装置を必要としない。また、大型の光学素子を製造する場合に比して、製造歩留まりを向上させることができる。

なお、図２に示す調光装置１０は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、液晶光学素子３の形成位置は、第１透明板１と第２透明板２との間隙内の少なくとも一部の領域に形成されていればよい。また、各液晶光学素子３の調光領域６の形状も、各液晶光学素子３毎に変更可能である。各液晶光学素子３の調光領域６は、図２（ｂ）に示すように１つである必要は無く複数に分割されていてもよい。調光領域６の形状としては、円形状等の図形の他、会社のロゴ等の記号や文字等の様々なパターンとすることができる。また、液晶光学素子３の個数が４つである例について説明したが、これに限定されるものではなく、１又は複数の液晶光学素子を備えることができる。

図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ'切断部断面図である。同図に示すように、第１透明板１と液晶光学素子３、第２透明板２と液晶光学素子３とは、それぞれ間隙を持って対向配置されており、第１透明板１と第２透明板２との間隙に形成される空間に外部からの衝撃を緩和する透明固体層８が充填されている。すなわち、透明固体層８は、第１透明板１及び第２透明板２と、液晶光学素子３とが対向する間隙、第１透明板１と第２透明板２とが液晶光学素子３を介さずに直接対向している間隙に充填されている。

充填される透明固体層８の厚みは、用途に応じた構造上の強度、液晶光学素子３への応力の低減の観点などから適切な値となるように設定する。例えば、第１透明板１と液晶光学素子との離間距離を１ｍｍとし、この間隙に透明固体層８を充填することができる。また、透明固体層８は、液晶光学素子３、第１透明板１、第２透明板２のそれぞれと固着するように接着能を有していることが好ましい。ここで「固着」とは、実質的に剥離不能に固定される場合のみならず、所定以上の外力によって剥離可能に接着されている場合を含む。

透明固体層８は、可視域において光透過性が高いものが好ましい。また、第１透明板１及び第２透明板２と、液晶光学素子３とが一体となって一枚のガラス板であるかのように見えるように、透明固体層８の屈折率は、液晶光学素子３、第１透明板１、第２透明板２の接触面の屈折率に近似するものであることが好ましい。

また、透明固体層８は、液状樹脂材料を第１透明板１と第２透明板２との間隙に形成された空間に注入し、注入後に硬化することができるものが好ましい。これにより液晶光学素子３への応力を効果的に抑制する透明固体層を効率的に形成することができる。特に、接続配線や光学素子が複雑に配設されているものに有用である。また、硬化による収縮の小さいものを選択することが好ましい。液状樹脂材料としては、重合性化合物と重合開始剤を少なくとも含むものであることが特に好ましい。硬化手段としては、熱によるもの、光によるものが好ましい。なお、透明固体層８の中にはゲル状のものも含まれる。

透明固体層８を構成する主成分の樹脂として、シリコーン、（メタ）アクリル、ウレタンなどを挙げることができる。製造工程の簡易性から、好ましい透明樹脂の一つは、（メタ）アクリル樹脂である。例えば、Ｔｇが−１０℃、ピークｔａｎδ値１．２、可視透過率９２％といった樹脂を用いることができる。

透明固体層８を形成する液状樹脂組成物として、重合性単量体を用いる場合には、重合開始剤を添加する。重合開始剤としては、公知のものから適宜選択できる。また、透明固体層８には、本発明の趣旨に反しない範囲において、オリゴマー成分を含有させることができる。これにより、透明固体層８の重合時の収縮を抑制することができ、応力の分散、吸収をより効果的に達成することができる。

透明固体層８を熱硬化により得る場合には、硬化温度が調光装置１０を使用する温度範囲内にあるものであることがより好ましい。これにより異なる部材間での熱膨張係数差による残留応力の発生を低減させ、液晶光学素子３にかかる応力を低減することができる。この残留応力は、調光装置１０を大型化するにつれて深刻となるが、硬化温度が調光装置１０を使用する温度範囲内のものを用いることによりこの問題をより効果的に回避することができる。

液晶光学素子３と第１透明板１及び第２透明板２との間隙には、透明固体層８以外の光学部材を配置してもよい。ただし、これらの光学部材は空気層を介在しないように配設することが好ましい。これにより屈折率の変化による光の反射を抑制することができる。透明固体層８以外の光学部材としては、平面状のＵＶカットフィルムを第１透明板１及び第２透明板２の内面に貼り付けたりする例を挙げることができる。

本実施形態に係る透明固体層８は、第１透明板１等の実質的全面にわたって形成されているので、調光領域全面への第１透明板１等を介した外力の印加を効果的に抑制することができる。また、同一の材料が第１透明板１等の全面にわたって形成されていることによって、調光装置１０における透明領域の一体感が損なわれるのを防止することができる。また、接続配線４を透明固体層８により固定させているので、構造上の強度をより効果的に高めることができる。

次に、液晶光学素子３の構造について説明する。図４は、本実施形態に係る液晶光学素子３の構成の一例を示す模式的断面図であり、図２におけるＢ−Ｂ'切断部断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る液晶光学素子３は、第１の透明基板３１、第２の透明基板３２、第１透明電極３３、第２透明電極３４、調光層３５、スペーサ３６、周辺シール３７、第１配向膜３８、第２配向膜３９等を備えている。なお、透明固体層８の例として、液状樹脂材料を用いる例について説明したが、これに限定されず、本発明の趣旨に反しない限り公知のものを用いることができる。例えば、シート状の接着性のあるものを用いてもよい。

第１の透明基板３１と第２の透明基板３２とは、略同一の大きさの矩形状のものからなり、互いに所定の間隙を持って対向配置されている。また、第１の透明基板３１等の外周側面は、例えば、主面に対して直角又はＲ形状のものを用いることができる。また，第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の一辺近傍に互いに非対向領域が形成されるように，透明基板を平行にずらして対向配置されている。すなわち、第１の透明基板３１上の一辺近傍に第２の透明基板３２と対向しない第１非対向領域３１ａが，第２の透明基板３２上の一辺近傍に第１の透明基板３１と対向しない第２非対向領域３２ａが形成されている。この第１非対向領域３１ａ、第２非対向領域３２ａには、前述の接続配線４が固設されている。これにより、接続配線４の厚み方向の設計自由度を高めることができる。特に、液晶／高分子複合体からなる調光層３５のように第１の透明基板３１と第２の透明基板３２との離間距離が小さい場合に有用である。また、液晶光学素子に接続配線を固設する製造工程の簡易化を図ることができる。

第１非対向領域３１ａ及び第２非対向領域３２ａの幅は、配設される接続配線４の本数に応じて適宜決定する。例えば、２本の接続配線４を配設する場合には、幅を７ｍｍ程度とすることができる。第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２としては、透明なガラス基板、ポリエステルフィルム等のフィルム基板、これらの組み合わせからなる基板等を用いることができる。なお、第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の形状として、矩形状のものを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば円形状のものを用いてもよい。

第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の、それぞれの主面のうち双方が対向する面上には、それぞれ第１透明電極３３、第２透明電極３４のパターンが形成されている。本実施形態においては、図２に示すように１つの円形状となるようにパターン形成されている。このパターンに応じて、所望の画像を表示することができる。この第１透明電極３３及び第２透明電極３４としては、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）や酸化スズなどの金属酸化物の膜等を用いることができる。例えば、第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２にガラス基板を用い、第１透明電極３３及び第２透明電極３４としてＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）や酸化スズなどの金属酸化物の膜を設けた、いわゆる透明導電膜付きガラスや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にＩＴＯ膜を設けた透明導電膜付きポリエステルフィルム、あるいは、透明導電膜付きＰＥＳ等が使用される。

第１透明電極３３及び第２透明電極３４上には、調光層３５と接し、かつ調光層３５中の液晶を配向せしめる第１配向膜３８、第２配向膜３９がそれぞれ設けられている。第１配向膜３８及び第２配向膜３９は、液晶を基板面に対して垂直の方向に配向せしめる役割を担う。なお、液晶を基板面に対して垂直配向に制御できれば必ずしも配向膜を備えていなくてもよい。例えば、第１透明電極３３又は第２透明電極３４の表面を直接研磨したものを用いたり、電極表面に液晶を配向させる機能を付与したものを用いてもよい。

第１の透明基板３１と第２の透明基板３２の間には、図２に示すように、電気光学機能層たる調光層３５及びスペーサ３６が挟持せしめられている。スペーサ３６は、液晶セルの厚みを規定する役割を担う。すなわち、スペーサ３６によって基板間に挟持される調光層３５の厚みが規定される。スペーサ３６の材料としては、例えば、ガラス粒子、樹脂粒子、アルミナ粒子、ガラスファイバー、フィルムを用いることができる。スペーサの形状としては、球状スペーサ、ファイバー型スペーサ、柱状のスペーサ、フォトリソグラフィー法により形成されるスペーサ等を用いることができる。

調光層３５の厚さは、本実施形態のように液晶／高分子複合体層からなる場合には、通常、１〜５０μｍであり、より好ましくは５〜３０μｍである。間隔が小さすぎるとコントラストが低下し、逆に間隔が大きすぎると駆動電圧が上昇してしまうためである。調光層３５に含有される高分子は、複数の柱状樹脂の集合体からなる。調光層における高分子の含有量は、７ｗｔ％以上とすることが好ましい。

調光層３５の構成成分である液晶は、光線透過状態における液晶の配向方向が、基板面の法線方向に略一致するようにする。液晶を垂直配向にすることにより、液晶光学素子の光線透過状態をより良好に保つことができる。本実施形態においては、リバースモードを採用しているので、第１透明電極３３及び第２の電極に電圧を印加していないときには、液晶が配向して光線透過状態となる。

一方、第１透明電極３３及び第２透明電極３４に電圧を印加すると電極間の電界により液晶がランダムに配向し、光線散乱状態となる。このように電圧の印加、非印加によって光線散乱状態と光線透過状態とを制御することができるので、第１透明電極３３、及び第２透明電極３４の形成パターンに応じて所望の画像を表示することができる。

液晶の種類としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶及び強誘電性液晶などを用いることができる。中でも、ネマチック液晶を用いることが好ましい。ネマチック液晶は、他の液晶に比して液晶温度範囲が広く、粘性が小さいため、液晶素子の動作温度範囲を広く、かつ動作速度を大きくすることができるからである。液晶の誘電率異方性は負とした場合は、液晶の配向性を垂直配向として用いる。

液晶化合物としては、一般的な表示材料として、あるいは電界駆動型表示素子の材料として使用される種々のものを使用可能である。具体的には、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロール系等を挙げることができる。

液晶化合物は、一般的に使用されている場合と同様に、単独で使用する必要はなく、二種類以上の液晶化合物を組み合わせて使用してもよい。また、電界による表示を目的とする場合は、上記の液晶化合物の中でも誘電率異方性が負のものを用いるのが好ましい。また駆動電圧を低下させるためには、誘電率異方性の絶対値が大きいものを用いるのが好ましい。誘電率異方性の絶対値が大きい液晶化合物としてはシアノ基やフッ素や塩素などのハロゲン原子を置換基として有する化合物が化学的安定性から用いられる。駆動電圧の低下を重視する場合にはシアノ基を置換基として有する化合物、信頼性を重視する場合にはフッ素原子を置換基として有する化合物が用いられる。

調光層３５は、コントラスト比や安定性の向上を目的として、種々の化合物が添加されていてもよい。例えば、コントラストの向上を目的として、アントラキノン系、スチリル系、アゾメチン系、アゾ系等の各種二色性色素を使用できる。その場合、二色性色素は、基本的に液晶化合物と相溶し、高分子化合物とは不相溶であることが好ましい。このほか、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種可塑剤も、安定性や耐久性向上の点から好ましく使用される。

本実施形態に係る液晶光学素子３においては、上述したとおり調光層３５が光学的機能を発現する上での主構成要素となる。調光層３５は、調光層の前駆体の混合液（以下、単に「混合液」とも言う）から形成される。この混合液の状態から、相分離のプロセスを経て、光学的に機能し得る良好な調光層３５を形成することが重要である。相分離が十分でない場合は、液晶を動作させるための駆動電圧が上昇したり、液晶光学素子３として動作しなくなる等の不具合を生じる。なお、相分離構造とは、相分離プロセスを経て形成され、電気光学的特性・機能を発現することができる液晶セル内部の構造を意味している。

液晶／高分子複合体の相分離構造の微細形状は、調光層３５の前駆体の混合液を構成する化合物の種類、性質、混合比等によって種々変えることができる。用いる材料の組み合わせや混合比は、透過−散乱特性等の光学特性や、駆動電圧の大きさ、電子光学素子として求められる信頼性の程度を考慮して決定する。調光層３５の前駆体の混合液としては、上述した調光層３５が得られるものであれば特に限定されないが、液晶化合物と重合性化合物が含有されたものから形成される。透過−散乱の電気光学特性が均一な高品位な調光層３５を得るために、配合物の種類及び混合比を適宜選択して、前駆体の混合液が均一な液晶層を示すようにすることが好ましい。

第１の透明基板３１及び第２の透明基板と、透明固体層８との相互の屈折率差は、±０．１０以内に整合する材料を選択する。これにより、視認者が調光装置の主面に対して略法線方向から視認した場合に、透明基板の外周側面が視認されるのを改善できる。その結果、第１透明板１及び第２透明板２の間隙に挟持される透明固体層８と第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２との一体性を高めることができる調光装置を提供することができる。また、第１の透明基板３１及び第２の透明基板と、透明固体層８との相互の屈折率差が小さいものを用いることにより、第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２と、透明固体層８との境界面での屈折光を低減できる。

反射率をより効果的に低減する観点から、透明固体層８の屈折率が、第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の屈折率よりも小さいことが好ましい。最も好ましくは、透明固体層８の屈折率と第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の屈折率が同じものを用いることである。

第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の屈折率は、１．４６〜１．５２の範囲のものを選択することが好ましい。基本的に、屈折率を制御したい透明固体層８の樹脂材料の選択が相当容易になるからである。さらに、用いる樹脂材料の調整、注入、固化の諸工程における、設計自由度を大幅に増やすことができる。さらに、固化後における透明固体層８の機械的物性値を同時に調整しやすくなる。

本発明において、第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２に適用する透明素材として、ガラス板を用いることが好ましい。剛性のある大型基板を安価に入手できるからである。その屈折率として、ソーダライム系ガラスの場合が１．５１〜１．５３、ホウ珪酸系ガラスの場合が１．４７〜１．４９付近のものが量産されている。

ガラス板の場合、工業的に生産・販売されているものを使用する場合、一般的に、前記の数値範囲のなかで、離間的な値をとる製品群の中から選択することとなる。但し、特別に組成を調整した場合には所望の屈折率を得ることができる。また、上記のガラス材料以外に、たとえば、ＬＣＤの基板に汎用されているソーダライムガラスとしてＡＳガラス、無アルカリガラスとしてＡＮガラス（いずれも旭硝子社製）等が知られており、樹脂材料との適合条件が満たされる範囲で使用することができる。

本願の実施例では、採用した樹脂液の固化物である透明固体層の屈折率（１．４８６）に近いホウ珪酸系ガラスを選択することが好ましい。樹脂材料を変更したりして、固化物である樹脂構造を調整することにより、ホウ珪酸系ガラスに対する相対的な屈折率の値の微調整を容易に達成することができる。

樹脂の屈折率は、用いる化合物の組成を調整することにより、その下限を１．４６付近にすることができる。逆に透明固体層の屈折率を上げることもできる。たとえば、アクリル樹脂であれば、１．４６〜1．４９の範囲で選定することができる。

このように、あらかじめ選定したガラス板の屈折率を前提とし、透明基板間に挟持する樹脂の光学特性の調整により、ガラスと樹脂の屈折率をほぼ一致させるようにする。この方法が、両者の屈折率のマッチングを、より正確に合わせ込むことができるからである。これとは逆に、樹脂材料の屈折率を最初に選定し、それに対して、ガラス板の光学的な屈折率を使用可能な製品群のなかから選定することもできる。

次に、接続配線の構造について詳述する。図４に示すように、各液晶光学素子３には、４本の接続配線がＡＣＦ４５により固設されている。これら４本の接続配線のうち第１の透明基板３１上の第１非対向領域３１ａに２本、第２の透明基板３２上の第２非対向領域３２ａに残りの２本配設されている。説明の便宜上、第１の透明基板３１の端部側に配設されている接続配線を第１接続配線４ａ、これに隣接する接続配線を第２接続配線４ｂとし、第２の透明基板３２の内部側に配設されている接続配線を第３接続配線４ｃ、これに隣接する接続配線を第４接続配線４ｄとする。これらの接続配線は、第１の透明基板３１上の第１非対向領域３１ａ、第２の透明基板３２上の第２非対向領域３２ａの長手方向に固設することが好ましい。これにより、液晶光学素子３と接続配線４との固設部位を多くし、構造上の強度を高めることができる。

第１の透明基板３１上の第１非対向領域３１ａに形成されている２本の接続配線４のうち、調光層３５との離間距離が大きい第１接続配線４ａは、第１透明電極３３上に絶縁層４１を形成し、この絶縁層４１上にＡＣＦ４５を介して固定されている。従って、第１接続配線４ａは、同図に示す第１透明電極３３と導電接続されていない。一方、調光層３５との離間距離が小さい第２接続配線４ｂは、絶縁層４１を介さずに直接第１透明電極３３上にＡＣＦ４５により配設されている。従って、第２接続配線４ｂは、同図に示す第１透明電極３３と導電接続されている。

第１接続配線４ａは、当該配線が固設されている図４に示されていないもう一つの別の液晶光学素子３の第１透明電極３３と導電接続される。一方、第２接続配線４ｂは、当該配線が固設されている図４に示されていないもう一つの別の液晶光学素子３の第１透明電極３３とは導電接続されていない。第２の透明基板３２の第２非対向領域３２ａにおいても、同様に第３接続配線４ｃと図４に図示されている液晶光学素子３の第２透明電極３４とが導電接続されている。そして、第４接続配線４ｄは、当該配線が固設されている図４に示されていないもう一つの別の液晶光学素子３の第２透明電極３４と導電接続される。このように構成することにより、各液晶光学素子３の第１透明電極３３、第２透明電極３４にそれぞれ１本の接続配線４が接続され、不図示の駆動回路からの信号に応じて、各液晶光学素子３の調光機能をそれぞれ独立に制御することができる。

なお、絶縁層４１上に固設する接続配線の固設手段としては、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、公知の接着剤を用いてもよい。また、上記のように絶縁層４１を設ける構成に代えて、第１透明電極３３、第２透明電極を所望の導電接続が得られるようにパターニングするようにしてもよい。また、接続配線４と第１透明電極３３等との接続には、ＡＣＦ４５に代えて、半田や銀ペースト等を用いてもよい。

接続配線４は、図２に示すように略直線状に配設されていることが好ましい。このようにすることにより、製造工程を簡易化させることができるとともに、調光装置の意匠性を向上させることができる。ただし、液晶光学素子３との接着性が担保される範囲内で、調光装置のデザインによっては、第１の透明基板１等の２辺に亘るように配設したり、１本の接続配線に複数の液晶光学素子３が固設されている場合において、一の液晶光学素子においてはＸ方向に、他の液晶光学素子においてはＹ方向になるように配設したりしてもよい。

接続配線４の形状は、図４に示すように、第１透明電極３３との接続面が平坦なものを用いることが好ましい。これにより、透明電極３との接触面積を広くすることができ、コンタクト抵抗を低減することができる。例えば、リボン配線（平角線）を接続配線４として利用できる。この場合、接続配線４の断面は図４に示すように略小判状または隅切りをした長方形となる。これにより、一般的な丸線よりも占積率が向上するため、低抵抗化を図ることができる。

接続配線４を塩酸等により処理することにより艶消し処理を行ってもよい。また、接続配線４の外側側面に、黒色または暗色の被膜を設けてもよい。これにより、入射光を吸収するため外部から視認されにくくなり、第１透明板１、液晶光学素子３等の透明性を損なうことのない調光装置を提供することができる。数メートル〜十数メートル離間した位置から利用する場合には、接続配線４を視認されないようにすることもできる。その結果、調光装置１０の全体が一様に透明なガラス板として認識される。そして、液晶光学素子３に電圧を印加することにより、何もないガラス板から何らかの表示を突然に浮き上がらせることができる。なお、接続配線４を被膜する場合には、導電性のものを用いることが好ましい。これにより、接触面積を広くすることができる。

接続配線４上には、図４に示すように透明保護層４３が被覆されている。これにより、第１の透明基板３１上等に固設された接続配線４の接着性が剥がれるのをより効果的に防ぐことができる。透明保護層４３は、透明性の高いものを用いることが好ましい。なお、透明保護層４３の選定に当っては、ＡＣＦ４５や、透明固体層８と化学的に反応して、白濁等が生じたりしないものを選定する。透明固体層８がＡＣＦ４５と化学的に反応して白濁等が生じない場合には、透明保護層４３として透明固体層８を用いてもよい。

また、透明保護層４３として、液晶光学素子３の内部に侵入する水分の移動を防止できる耐湿性のある樹脂材料を選定することが好ましい。透明保護層４３を透明固体層８と異なる材料で構成する場合には、一体性を高める観点から、透明固体層４３の屈折率と透明固体層８の屈折率とは、同一若しくは近いものを使用することが好ましい。

次に、本実施形態に係る調光装置１０の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造方法は典型的な一例であり、本発明の趣旨に反しない限り他の製造方法を採用することができることは言うまでもない。

液晶光学素子３の製造方法から説明する。まず、第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２にそれぞれ第１透明電極３３及び第２透明電極３４、第１配向膜３８、第２配向膜３９、絶縁層４１等を形成する（図４参照）。絶縁層４１の形成位置は、図４に示すように、第１の透明基板３１における第１非対向領域３１ａの第１透明電極３３上、及び第２の透明基板３２における第２非対向領域３２ａの第２透明電極上の接続配線４を配設する位置であって、当該接続配線と導電接続させない部分に形成する。絶縁層４１と配向膜３８の形成を、同一材料で同時に行ってもよい。

その後、第１の透明基板３１の配向膜形成面側に散布機を用いてスペーサ３６を散布する。第２の透明基板３２には、シール材３７を塗布する。第１の透明基板３１と第２の透明基板３２とは、アライメントマークなどを用い位置合わせを行った後、加熱圧着する。圧着後の基板間は、スペーサ３６によって保持される。次に、調光層３５の前駆体となる混合液を基板間に注入して封止する。封止方法としては、公知の方法を利用することができる。

その後、調光層３５の前駆体の混合液に外部刺激を加え、調光層３５を形成する。外部刺激としては、可視光線、紫外線、電子線等の光線照射や、熱等を挙げることができる。中でも、重合時の温度を容易に制御することができる観点から、光照射とすることが好ましい。光照射のうちでも、取り扱い性、製造容易性等の観点から、紫外線を用いることがより好ましい。

光重合により調光層３５の前駆体の混合液を相分離させて調光層３５を得る、いわゆる光重合相分離法の場合には、光源として高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を使用することができる。

光照射により調光層３５の前駆体の混合液を重合せしめる場合の光照射条件は、重合性モノマーの種類に応じて設定する。混合液に直接照射する際の照射光の強度としては、１〜４００ｍＷ／ｃｍ^２とすることが好ましい。１ｍＷ／ｃｍ^２未満では、相分離速度が遅くなって散乱強度が低下し、４００ｍＷ／ｃｍ^２を超えると、光反応により分解反応が起こって保持率の低下が起こるためである。

光照射時の温度は、混合液が液晶相を示すことができる温度範囲とすることが好ましい。混合液が相溶状態を示す相溶温度以下で重合した場合は、光重合の前に相分離が起こり、液晶が不均一な状態の液晶／高分子複合体となってしまう恐れがあるためである。また、混合液の温度が高すぎると、混合液が液晶相から等方相に相転移し、液晶光学素子の散乱−透過の電気光学特性を確保することができない恐れがあるためである。混合液が液晶相を示すことができる液晶温度範囲の好ましい範囲は、−１０〜６０℃、より好ましくは０〜５０℃である。重合時は、液晶光学素子１０の全面を均一な条件（光照射及び重合温度）の下に重合させるために、恒温槽等を用いて一定の環境下で行うことが好ましい。

重合開始剤としては、公知の重合触媒から適宜選択できるが、光重合の場合は、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系、フォスフィンオキサイド系などの一般に光重合に用いられる光重合開始剤を使用できる。熱重合の場合は、重合部位の種類に応じて、パーオキサイド系、チオール系、アミン系、酸無水物系などの熱重合開始剤を使用でき、また、必要に応じてアミン類などの硬化助剤も使用できる。

重合開始剤の含有量は、重合性モノマーの合計量１００重量部に対して、通常、０．１〜２０重量部であり、０．１〜１０重量部以下が好ましい。重合後の高分子（重合体）において、高い分子量や高い比抵抗が要求される場合、０．１〜５重量部とすることがさらに好ましい。重合開始剤の含有量が２０重量部を超えると、混合液の相溶性を阻害するので好ましくない。

また、重合開始剤の含有量が０．１重量部未満の場合、混合溶液に含まれる重合性モノマーを重合させても、重合性モノマーが十分に重合することができない。所望の相分離構造を形成できないことになる。よって、上記の範囲を満足することが好ましい。また、電界印加／非印加時の液晶光学素子のコントラスト比を向上させるために、混合溶液に公知のカイラル剤を添加することもできる。以上のようにして、液晶光学素子３を製造する。

図５（ａ）は、本実施形態に係る調光装置１０の部分分解斜視図、図５（ｂ）は接続配線４を略直線状に配設する方法の一例を示す説明図である。説明の便宜上、図５（ａ）に図示されている二つの液晶光学素子３のうちの右側を第１液晶光学素子３ａ、左側を第２液晶光学素子３ｂとする。また、図５（ａ）に図示されている４本の接続配線を図４と同様に、図中の手前側から、第１接続配線４ａ、第２接続配線４ｂ、第３接続配線４ｃ、及び第４接続配線４ｄとする。

上記工程により製造した第１液晶光学素子３ａ及び第２液晶光学素子３ｂを構成する第１の透明基板３１の第１非対向領域３１ａ上に、第１接続配線４ａ及び第２接続配線４ｂを互いに平行となるように略直線状に固設する。固設手段としては、ＡＣＦ４５を用いる。これにより導体間に表面導電ビーズが接することで導通をとることができる。第１の透明基板３１等の一辺近傍の略長手方向に接続配線を固設する構造を採用することにより、透明板上に接合される接続配線の配線長を多く取ることが可能となり、透明電極付き透明基板と接続配線との接着性をより効果的に高めることができる。

本実施形態においては、液晶光学素子３に備えられた一対の透明電極がそれぞれ１本の接続配線４と導電接続されるように構成する。すなわち、各液晶光学素子に固設されている４本の接続配線４のうち２本は、絶縁層４１を透明電極との間に配置させ、接続配線４と透明電極とが導電接続されないように構成されている。

図５（ａ）の例では、以下のように接続配線４が配設されている。すなわち、第１接続配線４ａ及び第２接続配線４ｂの第１透明基板３１上への固設に際して、第１接続配線４ａは、第１液晶光学素子３ａに備えられた第１透明電極３３と導電接続されるように、当該第１透明電極３３上にＡＣＦ４５（図４参照）を介して固設されている。また、この第１接続配線４ａは、第２液晶光学素子３ｂに備えられた第１透明電極３３と導電接続されないように、当該第１透明電極３３上に形成された絶縁層４１上にＡＣＦ４５を介して固設されている。第２接続配線４ｂについても同様である。すなわち、第２接続配線４ｂは、第２液晶光学素子３ｂに備えられた第１透明電極３３と導電接続されるように、当該第１透明電極３３上にＡＣＦ４５を介して固設する。また、この第２接続配線４ｂは、第１液晶光学素子３ａに備えられた第１透明電極３３と導電接続されないように、当該第２透明電極上に形成された絶縁層４１上にＡＣＦ４５を介して固設されている。第３接続配線４ｃ及び第４接続配線４ｄについても上記と同様である。

液晶光学素子３に接続配線４を形成後、接続配線４及び接着に用いたＡＣＦ４５を被覆するように透明保護層４３をディスペンサ等により塗布する。透明保護層４３としては、透過性が高く、透明固体層８や第１の透明基板３１、第２の透明基板３２の屈折率とできるだけ近いものを用いることが好ましい。また、透明固体層８が液状樹脂材料である場合に、液状樹脂材料と反応して白濁等が生じないものを選定する。

続いて、洗浄済みの第１透明板１及び第２透明板２の外周部に両面テープ２２を貼り付ける。両面テープ２２の幅は、例えば１０ｍｍとする。両面テープ２２の厚みは、液晶光学素子３の厚み、液晶光学素子３と第１透明板１との離間距離、及び液晶光学素子３と第２透明板２との離間距離に応じて調整する。両面テープ２２の材質は、第１透明板１等との接着性が良好であり、液状樹脂材料を注入した場合に剥がれの生じないものであり、かつ、透明固体層８と化学的反応を起こさないものであれば特に限定されずに用いることができる。両面テープ２２の側面に、液状樹脂材料と濡れ性の高い材料、すなわちその液状樹脂に対する接触角が小さくできるような樹脂を塗布することが好ましい。これにより、液状樹脂材料の注入時に不要な気泡の発生を効果的に低減することができる。また、接続配線４が両面テープ２２を縦断する位置において、厚み方向に差異が生じないようにすることができるので、柔軟性のある両面テープ２２を用いることが好ましい。

次に、液晶光学素子３のコーナー部である４隅に、透明離間部材２１を固設する。固設手段としては、本発明の趣旨に反しない限り公知の接着剤を用いることができる。例えば、透明固体層８を構成する液状樹脂材料を接着剤として用いることができる。この透明離間部材２１は、透明性を有するものを用いる。また、透明離間部材２１及び透明固体層８における相互の屈折率差は、±０．１０以内のものを用いることが好ましい。これにより、透明離間部材２１の側面が視認されるのを改善することができる。より好ましくは、透明離間部材２１及び透明固体層８における相互の屈折率差が±０．０１以内であり、さらに好ましくは、透明固体層８を構成する材料と同一のものを用いることである。これにより、透明固体層８と透明離間部材２１との屈折率を同等にすることができる。

透明固体層８を構成する材料と同一材料からなる透明離間部材２１は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、透明離間部材２１と接着しないフィルムを貼着したガラス板を２つ用意し、所望の離間距離に応じてこれらのガラスを対向させる。そして、これらの対向基板間に液状樹脂材料を充填して硬化せしめ、その後に剥離し、所望の大きさに切断することにより透明離間部材２１を得ることができる。

次に、透明離間部材２１が貼着された液晶光学素子３を第１透明板１に固定する位置を決め、第１透明板１との当接面に液状樹脂材料を塗布し、第１透明板１上の所望の位置に配置して、液状樹脂材料を硬化せしめる。これにより、第１透明基板１上に液晶光学素子３を固定することができる。第１透明板１上に液晶光学素子３を固定させる際には、図５に示すように、第１液晶光学素子３ａ及び第２液晶光学素子３ｂとの間に配設された接続配線４にたるみがでないように第１液晶光学素子３ａ及び第２液晶光学素子３ｂとを互いに反対方向に張力をかけながら固定させる。この際、加える荷重と、配線の太さとヤング率の関係から導出される接続配線の伸び量を考慮に入れ、伸び量が問題とならないように注意する必要がある。

透明離間部材２１として、上記液状樹脂材料の硬化物に代えて、透明性の高い両面接着剤等を用いてもよい。また、液晶光学素子３との接着性の程度や、後述する透明固体層８の硬化時に加える荷重等に対する接着力が十分なものとなるように、透明離間部材２１の接着面積を大きく取ったり、液晶光学素子３と第１透明板１の間隙全面に配設してもよい。

その後、第１透明板１等の外周部に貼り付けた両面テープ２２の４辺の保護紙を剥がし、第２透明板２が第１透明板１と対向するように位置合わせをして貼り合わせる。

一方で透明固体層８を形成する液状樹脂材料を用意する。対向して貼り合わせた両面テープ２２に針を２本差込み、片側を真空引きすることによりもう一本の針より重合性単量体を主成分とする液状樹脂材料を注入する。内部の空気層がなくなった時点で片側の針を抜く。液状樹脂材料の注入量は、液状樹脂材料の硬化収縮量を計算し、第１透明板１と第２透明板とが平行になるように注入する。内部の空気層がなくなった時点で片側の針を抜く。

その後、調光装置１０を常温で静置し、液状樹脂材料を硬化せしめて硬化性の透明固体層８を得る。この際、図５（ｂ）に示すように、接続配線４の両側にＲ形状を有するスペーサ２５を設置し、接続配線４をスペーサ２５に這わせるようにし、鉛直方向に均等重量の錘２６をつるすことにより等荷重をかけ、接続配線４に所定の張力が生ずるようにする。両側に加える荷重はバランスをとる観点から等荷重することが好ましい。このようにすることにより、接続配線４をたるませずにまっすぐに配設することができる。錘２６に代えてバネで両側から接続配線４を引っ張るようにしてもよい。接続配線４として用いるステンレス材料の種類、配線幅、配線形状の選定に当っては、この製造工程において加える荷重に十分耐えうるようなものを選ぶ必要がある。以上のようにして、上記実施形態１に係る調光装置１０を製造することができる。

上記実施態様では、二枚の透明板の間隙に形成された空間に、液状樹脂材料を徐々に注入し、一以上の光学素子を埋め込んだ構造を形成した例について説明した。この他、二枚の透明板の間隙に形成された空間に、フィルム状の樹脂を配置することで二枚の透明板の間隙に一以上の光学素子を埋め込んだ構造を形成してもよい。また、以下のような製造方法を採用することもできる。

まず、一方の透明板の周辺にスペーサを含むシールを形成する。この際、シールは最終目標値よりもあらかじめ高く形成しておき、圧着後に所定の高さになるように設定する。その透明板の面上に透明板の板面と離間できるように、所定の厚みの透明離間部材を複数配置し、その複数の透明離間部材の上に光学素子を配置する。このとき、光学素子と透明板との間には、透明離間部材の厚みに応じた隙間が形成される。光学素子は、透明板の面内の所定の位置に配置する。その位置に応じて、透明離間部材を配置する。また、光学素子が置かれていない面内にスペーサを配置しておくことが好ましい。

光学素子は、必要に応じて、一枚の透明板に対して面内に複数併設する。光学素子の面形状が矩形である場合、その四隅に透明離間部材をそれぞれ一つずつ設けることが好ましい。光学素子が非矩形である場合、その形状に応じて、透明板との平行性を保って配置することができるように透明離間部材を適宜配置し、光学素子を透明板の上に配置する。さらに、光学素子の上面側に透明離間部材を配置する。このとき、光学素子の上面・下面の対応する同一箇所に透明離間部材を設置することが好ましい。スペーサと合わせて、両透明板を保持することができる。この場合において、周辺のシールの高さ（厚み）は、光学素子の高さよりも高いことが必要であり、後に滴下する液状樹脂材料の量を勘案してその高さをあらかじめ設定しておく。

光学素子を配置した後に、液状樹脂材料を透明板の中央付近に滴下する。一枚の透明板に４枚の光学素子を配置する場合、その４枚の光学素子の中央付近に滴下することができる。あるいは、複数の光学素子の間の空間に滴下することができる。一枚の透明板に対して、一枚の光学素子を配置する場合、滴下位置は光学素子の周辺、上面のいずれでもよいが、液状樹脂材料が均等に流れやすい箇所を選択することが好ましい。

液状樹脂材料の滴下量は、最終的に形成しようとする合わせ構造における、二つの透明板の間の空間を占める体積を算定して決定する。液状樹脂材料は、高精度のディスペンサを用いて、上述したように、一方の透明板上または光学素子の周辺近傍に滴下する。この状態とした一方の透明板を、真空チャンバー内に置き、他の透明板をその真空チャンバー内で、一方の透明板と徐々に重ねあわせる。最終的には両方の基板を周辺のシール部分で密着させる。その後、真空状態をブレイクし、常大気圧下に、前記密着させた二つの透明板を置く。すると、密着させた二つの透明板の内外の圧力差により、内部の真空部に液状樹脂材料が流動して、内部空間全体に行き渡り、かつ、透明離間部材及び／又はスペーサによって定められた高さの位置で両透明板が接着し、液状樹脂材料で一体化された合わせ構造体を形成することができる。

なお、上記工程で、一方の透明板と他の透明板のいずれに、光学素子とシールを配置しておくかは、合わせ構造体の全体の大きさ、厚み、光学素子の大きさ、厚みなどによって変わり得るが、表裏の透明板のいずれに光学素子をあらかじめ配置するか、と、表裏の透明板のいずれにシールをあらかじめ配置するかの組み合わせは、基本的に任意である。また、この方法の場合、真空のプロセスを利用するので、液状樹脂材料は非揮発性の化合物を主成分とすることが好ましい。例えば、アクリルオリゴマーが挙げられる。

［変形例１］
次に、上記実施形態に係る調光装置１０に備えられた液晶光学素子３とは異なる例について説明する。図６は、本変形例１に係る液晶光学素子２００の構成の一例を示す模式的断面図である。なお、以降の説明において、上記実施形態と同一の要素部材は、同一符号を付し、適宜その説明を省略する。

本変形例１に係る調光装置は、基本的な構成は上記実施形態と同様であるが、以下の点が異なっている。すなわち、上記実施形態に係る調光装置１０は、液晶光学素子３を構成する第１の透明基板３１及び第２の透明基板３２の側面が、主面に対して直角となっていたのに対し、本変形例１に係る調光装置２００は、図６に示すように、液晶光学素子２０３を構成する第１の透明基板２３１及び第２の透明基板２３２の側面が、テーパ形状となっている点が異なる。

調光装置は、二枚の透明板の主面の略法線方向から視認者により視認されるのが一般的な利用態様である。従って、この範囲から見た場合に反射光が視認者に届かないことが理想的である。図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて説明したとおり、第１の透明基板２３１及び第２の透明基板２３２の側面をテーパ形状とすることにより、側面が主面に対して直角である場合に比して、第１の透明基板２３１及び第２の透明基板２３２の側面の視認性を改善できる。その結果、第１透明板１及び第２透明板２の間隙に挟持される透明固体層８と、第１の透明基板２３１及び第２の透明基板２３２との一体性を高めることができる調光装置を提供することができる。

また、第１の透明基板２３１及び第２の透明基板２３２にテーパを設けた場合において、第１透明板１及び第２透明板２の屈折率を共にｎ_ａ、透明固体層８の屈折率をｎ_ｂ、第１の透明基板２３１及び第２の透明基板２３２の屈折率を共にｎ_ｃとし、透明基板２３１のテーパ角度をθ（ｄｅｇｒｅｅ）としたときに、ｎ_ａ＞ｎ_ｂとなるようにし、かつ、ｎ_ｂ＞ｎ_ｃの場合には、下記数１を、ｎ_ｂ＜ｎ_ｃの場合には下記数２を満たすようにすることがより好ましい。

上記数１及び数２を満足することにより、より効果的に透明基板の側面の視認性を向上させることができる。なお、第１透明板１及び第２透明板の屈折率、並びに第１の透明基板２３１、第２の透明基板２３２の屈折率がそれぞれ同じである例について説明したが、それぞれが異なったものを採用し、上記数１及び２の関係を満足させるように構成することもできる。

以下に本実施形態を実施例などにより具体的に説明するが、本発明はそれにより何ら限定されない。

上記実施形態において説明した方法により製造した調光装置を用いて、第１の透明基板の側面の光反射の有無を評価した。具体的には、調光装置の主面をブルー色の上に置き、蛍光灯が照射されている室内にて、第１透明板の法線方向から３０ｃｍ離間した位置から官能評価を行った。その結果を、表１に示す。なお、第１の透明基板の側面形状がテーパの場合の表１に示している角度は、第１の透明基板の先端部におけるテーパの傾斜角度である。また、屈折率はアタゴ社製のＮＡＲ−４Ｔを用いて測定を行った。

なお、上記第１の透明基板の屈折率が１．５１６のものとしては、ソーダライム系ガラスを、１．４９３及び１．４７１のものとしてはホウ珪酸系ガラスを用いた（ガラスの屈折率については、例えば、ガラスの辞典（朝倉書店発行 初版 １９８５年 作花済夫編集）５章 ガラスの性質 ６．ガラスの性質を参照）。

表１より、液晶光学素子に備えられた第１の透明基板の側面をテーパ形状とすることにより、第１の透明基板の側面の光反射が見られないという結果を得た。これに対し、第１の透明基板を直角としたものやＲ形状としたものにおいては、第１の透明基板の側面の光反射が観測された。第１の透明基板の側面形状をテーパ形状とすることにより、第１の透明基板の側面の視認性を改善することができた。

上記実施形態においては、光学素子として液晶／高分子複合体からなる透過−散乱型の液晶光学素子３の例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば以下のものを用いることができる。すなわち、液晶と偏光膜とを組み合わせた透過率可変型液晶光学素子、２色性染料入の液晶による透過率可変型液晶光学素子、エレクトロクロミック物質を用いたエレクトロクロミック光学素子、電気泳動現象を利用した電気泳動光学素子等である。また、光学素子としてドットマトリックス型の光学素子またはセグメント方式の光学素子を用いることができる。

本発明に係る調光装置は、窓、天窓、間仕切り、扉等の建築の内装・外装の材料、サイン、広告層用媒体等とすることができる。その他、自動車の窓、サンルーフ等の特殊な窓の材料、大型の間仕切り装置に使用することができる。特に、図形やパターンを組み合わせて表示したり、文字などを表示させて、利用者に情報を提供するようにすることができるので、大型公衆表示装置に適している。例えば、天気予報、時刻表示、建物内の案内情報、予告、危険表示等である。

本発明に係る調光装置は、透明なガラス状のところに、任意のタイミングで文字や図形を浮かび上がらせることができるので、利用者の注意を喚起したり、注目を集めたりすることができる。従って、調光領域６のパターンとして会社のロゴや商品名等を用いて広告表示に用いたり、標語や警告等の注意喚起のための掲示板、警告表示等として利用してもよい。また、第１透明板１等に必要に応じて、文字等の装飾を施してもよい。例えば、調光領域６に相当する第１透明板１上に文字等を印字しておき、音楽に合わせて調光領域の光線透過状態を制御してもよい。このようにすることにより、利用者の注目を調光領域６に集め、宣伝等の効果をより高めることができる。

上述した図２の態様においては、光学素子の縦横の配列が２×２であり、総数が４パネルであった。本発明においては、装置全体の強度、製造上の容易さの範囲で、その枚数を増設し、６×６、８×８、それ以上の光学素子を並設することができる。この場合、それぞれのパネルを単位としてオン・オフさせ、全体としてキャラクターや模様を表示させることができる。例えば、広告・宣伝の目的で、社名を上下方向又は左右方向に連続的に移動しているかのように表示させることができる。このようにして、"流れ文字"の表示を本発明の調光装置において実現することができる。あるいは、"流れ文字"をパネル面上で可能な任意の方向に動かしたり、特定のタイミング毎に表示を切り替えて、表示させることもできる。いずれも透明表示体としての意匠性を発現することができるので視認性が良好である。

本発明に係る調光装置は、上述した方法により接続配線４が数ｍ離間したところから視認されないように設計すれば、調光領域３ａが光線透過状態であるときには一枚のガラス板であるかのように見える。従って、本発明に係る調光装置は、店舗用の高い意匠性を兼ね備えるガラスなどに用いることができる。

また、本発明に係る調光装置を単に調光面の全体の光透過率を制御する用途として利用することもできる。従来にはない、大面積であって、高い透明性と高品位の表示機能を持つ調光装置を容易に製造することができる。また、本発明に係る調光装置は、カラーフィルタ、赤外線カットフィルタ、紫外線カットフィルタを積層したり、裏面に鏡を積層することもできる。この外、本発明の効果を損しない範囲内で種々の応用が可能である。

（ａ）光学素子を構成する基板側面が主面に対して直角の場合の入射光と反射光の関係を示す模式図、（ｂ）光学素子を構成する基板側面がテーパ形状を有している場合の入射光と反射光の関係を示す模式図。 本実施形態に係る調光装置の構成を示す模式的斜視図。 図２のＡ−Ａ'切断部断面図。 本実施形態に係る液晶光学素子の一例を示す断面図。 （ａ）は本実施形態１に係る液晶光学素子の部分分解斜視図であり、（ｂ）は接続配線に荷重をかける方法の一例を示す説明図。 本実施形態に係る別の一例を示す液晶光学素子の部分分解斜視図。 従来例に係る調光装置の構成を示す模式的断面図。

符号の説明

１ 第１透明板
２ 第２透明板
３ 液晶光学素子
４ 接続配線
５ フレーム
６ 調光領域
８ 透明固体層
１０ 調光装置
２１ 透明離間部材
２２ 両面接着テープ
２５ Ｒ形状を有するスペーサ
２６ 錘
３１ 第１の透明基板
３２ 第２の透明基板
３３ 第１電極
３４ 第２電極
３５ 調光層
３６ スペーサ
３７ シール材
３８ 第１配向膜
３９ 第２配向膜
４１ 絶縁層
４３ 透明保護層
１０１ 第１透明板
１０２ 第２透明板
１３１ 第１の透明基板
１３２ 第２の透明基板
２００ 調光装置
２３１ 第１の透明基板
２３２ 第２の透明基板

Claims (9)

1. 二枚の透明板の間に一又は複数の光学素子が備えられ、
   前記光学素子には、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置された調光装置であって、
   前記二枚の透明板の間隙に形成された空間に透明固体層が配置され、
   前記透明固体層及び前記透明基板における相互の屈折率差が±０．１０以内である調光装置。
2. 前記一対の透明基板の屈折率が１．４６〜１．５２である請求項１に記載の調光装置。
3. 二枚の透明板の間に複数の光学素子が並設され、
   前記光学素子には、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置された調光装置であって、
   前記二枚の透明板の間隙に形成された空間に透明固体層が配置され、
   前記透明基板の側面がテーパ形状である調光装置。
4. 前記透明板の屈折率をｎ_ａ、前記透明固体層の屈折率をｎ_ｂ、前記透明基板の屈折率をｎ_ｃとし、前記透明基板のテーパ角度をθ（ｄｅｇｒｅｅ）としたときに、ｎ_ａ＞ｎ_ｂとなるようにし、かつ、ｎ_ｂ＞ｎ_ｃの場合には、下記数１を、ｎ_ｂ＜ｎ_ｃの場合には下記数２を満たす請求項３に記載の調光装置。
   

   

   
   

   
5. 二枚の透明板の間に一又は複数の光学素子が備えられ、
   前記光学素子には、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置された調光装置であって、
   前記光学素子は、前記二枚の透明板と離間して対向配置され、
   前記光学素子と前記二枚の透明板との間に透明離間部材が形成され、
   前記二枚の透明板の間隙に形成された空間に透明固体層が配置され、
   前記透明離間部材及び前記透明固体層における相互の屈折率差が±０．１０以内である調光装置。
6. 前記透明離間部材と前記透明固体層が同一材料により形成されてなる請求項５に記載の調光装置。
7. 前記一対の透明電極付き透明基板が、ホウ珪酸系ガラスである請求項１〜６のいずれか１項に記載の調光装置。
8. 二枚の透明板の間に光学素子を備えた調光装置の製造方法であって、
   前記光学素子として、一対の透明電極付き透明基板が対向して備えられ、前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層が配置されたものを用意し、
   前記光学素子と、前記二枚の透明板の少なくとも一方とを固定し、
   前記二枚の透明板の間隙に形成される空間に前記透明基板との相互の屈折率差が±０．１０以内となる透明固体層を配設する調光装置の製造方法。
9. 二枚の透明板の間に光学素子を備えた調光装置の製造方法であって、
   前記光学素子の表面と裏面に配設する一対の透明基板の側面の形状がテーパとなるように形成し、
   前記一対の透明基板それぞれに透明電極を形成し、
   前記一対の透明電極の間に、当該透明電極への電気的制御により光透過状態を可変可能な調光層を配置させた光学素子を用意し、
   前記光学素子と前記二枚の透明板の少なくとも一方とを固定し、
   前記二枚の透明板の間隙に形成される空間に透明固体層を配設する調光装置の製造方法。

Images