JPH06160823A

JPH06160823A - 調光用素子及び調光システム

Info

Publication number: JPH06160823A
Application number: JP30888392A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Hiroe; 昭彦廣江; Akihiko Kanemoto; 明彦金本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】既存の透光性の窓ガラスの必要部分や、曲面形
状を有する窓の調光を行なうことができる調光用素子を
提供する。【構成】本発明の調光用素子は、一方の面に第１の透明
導電膜１２Ａが形成された第１の透光性で且つ可撓性の
基板１１Ａと、一方の面に第２の透明導電膜１２Ｂが形
成された第２の透光性で且つ可撓性の基板１１Ｂと、第
１の透光性で且つ可撓性の基板１１Ａの一方の面と第２
の透光性で且つ可撓性の基板１１Ｂの一方の面とによっ
て挾持された液晶１３よりなる液晶素子を用いたことを
特徴とする。【効果】可撓性基板を用いた液晶素子により調光用素子
を構成することで、曲面形状を有する窓ガラスなどにも
自由に調光機能を与えることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建物や車両の窓ガラス
等に用いることのできる調光用素子及び調光システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物や自動車の窓から入射する光
を調整する所謂調光の方法としては、カーテンやブライ
ンドといった旧来からある方法の他に、例えば、特開昭
６０−２２９０１３号公報に記載されたブラインド機能
を有した透光プレートや、特開平３−１４４０９２号公
報に記載された遮光用液晶窓ガラスなどがある。また、
遮光用の液晶素子を太陽電池と共に用いた例としては、
特開昭６２−１１５４１６号や特開平２−４７６２７号
公報等に記載されたものがある。更には、液晶素子を用
いた調光ガラスと温度センサーを組み合わせて室内の温
度のコントロールを目指したものもある（特開平２−１
６１０９１号）。これら液晶素子を用いた調光手段の良
いところは、機械的な動作部分が無く簡単に随時入射す
る光の一部または、その大部分を遮光することができる
とこである。また、適当なセンサーと組み合わせて用い
ることにより、この調光作業を自動的に行なわせること
も可能である。これは、特に自動車の窓ガラスなど、現
在では、有色のフィルムを貼って光を遮光しているよう
なところでは、夜間やトンネルの中など遮光の必要の無
いところでは自由に光の透過率を高めることができるた
め、威力を発揮する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、液晶素
子を用いた調光手段は既に幾つか提案されているが、こ
れらは何れも窓のガラスを用いて、全面やある特定のパ
ターンに液晶素子を形成し調光作用を持たせたものであ
り、自動車のリアウインドウなどのような平面でない窓
では、作りにくくコストがかかることや、消費者の好み
や用途に応じて、窓の一部分だけを遮光するなどの用途
には対応できないという問題点があった。本発明は、こ
の点に鑑みなされたものであり、既存の透光性の窓ガラ
スの必要部分だけを液晶素子を用いて調光することがで
きるような調光手段を提供するものである。また、本発
明のもう一つの目的は、自動車のリアウインドウのよう
な曲面形状を有する窓においても好みや必要に応じて、
液晶素子を用いた調光を行なうことのできる手段を提供
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の調光用素子は、一方の面に第１の透明導
電膜が形成された第１の透光性で且つ可撓性の基板と、
一方の面に第２の透明導電膜が形成された第２の透光性
で且つ可撓性の基板と、前記第１の透光性で且つ可撓性
の基板の一方の面と前記第２の透光性で且つ可撓性の基
板の一方の面とによって挾持された液晶よりなる液晶素
子を用いたことを特徴とする。

【０００５】請求項２の調光用素子においては、前記液
晶素子が偏光板を用いて形成されたものであることを特
徴とする。また、請求項３の調光用素子においては、前
記液晶素子に用いられている偏光板のうち少なくとも一
枚の偏光板が、有機二色性色素を用いた偏光板であるこ
とを特徴とする。また、請求項４の調光用素子において
は、第１及び第２の透明導電膜のうち少なくとも一方に
パターンが形成されており、且つ、該パターンを必要に
応じて適宜選択し、光の遮断される部分の面積を変化さ
せられることを特徴とする。さらに、請求項５の調光用
素子においては、前記液晶が複数の部分に分かれて独立
に封入されていることを特徴とする。

【０００６】請求項６の調光システムは、請求項１〜５
の調光用素子を用いた調光システムであり、該調光用素
子が光及び／又は温度センサーによって、その透光状態
が制御されていることを特徴とする。また、請求項７の
調光システムにおいては、前記光センサーが起電力を有
することを特徴とする。また、請求項８の調光システム
においては、前記光センサーが液晶素子を駆動するに十
分な起電力を有し、且つ、該液晶素子が電圧を印加され
た時に遮光状態となる素子であることを特徴とする。さ
らに、請求項９の調光システムにおいては、前記光セン
サーが液晶素子の透過性を検知するものであり、且つ、
該液晶素子が、電圧を印加した時に遮光状態となる素子
であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明では、可撓性基板を用いて作られた液晶
素子を用いて調光用素子とすることで、曲面形状を有す
る窓ガラスなどにも自由に調光機能を与えることが可能
となる。また、既存の窓の一部あるいは全面にあとから
調光機能を付与することも可能となる。また、本発明の
調光システムでは、上記調光用素子を用い、光及び／又
は温度センサーによってその調光用素子の透光状態を制
御することにより、自動調光装置とすることが可能とな
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の構成及び動作を図示の実施例
に基づいて詳細に説明する。［実施例１］図１は本発明の一実施例を示す調光用素子
の要部断面図である。図１において、この調光用素子
は、一方の面に第１の透明導電膜１２Ａが形成された第
１の透光性で且つ可撓性の基板１１Ａと、一方の面に第
２の透明導電膜１２Ｂが形成された第２の透光性で且つ
可撓性の基板１１Ｂと、前記第１の透光性で且つ可撓性
の基板１１Ａの一方の面と前記第２の透光性で且つ可撓
性の基板１１Ｂの一方の面とによって挾持された液晶１
３よりなる液晶素子を用いて構成されている。

【０００９】以下、より具体的な例について述べる。図
１に示す素子の作製例としては、先ず、ＩＴＯ等の透明
電極（透明導電膜１２Ａ，１２Ｂ）を蒸着したポリエチ
レンテレフタレート（１ＰＥＴ）の表面に、日立化成製
の水平配向剤ＨＬ１１００をスピンコートし、１２０℃
のオーブンで１時間焼成した後、ナイロン製の布でラビ
ングした。そして、このような処理を施した２枚の基板
（１１Ａ，１１Ｂ）を、ラビング方向が反平行となるよ
うに貼り合わせて平行配向セルを作製した。これに、ネ
マティック液晶に黒色の二色性色素を約３％添加した組
成物（１３）を封入し、ゲスト−ホスト型の液晶セルと
した。このようにして作製した液晶素子を調光用素子と
して用い、外部から浸入する光を遮り車内の温度の上昇
を抑える目的で、乗用車の後部窓ガラスに貼り付けた。
貼り付けに用いた接着剤は、基板の可撓性を考慮してシ
リコン系の接着剤である東レシリコーン社製ＳＥ−１７
００を用いた。この時、液晶素子の透明電極は取り出し
電極を介して配線ケーブルと接続し、配線ケーブルは運
転席の近くに設けたスイッチを介してバッテリーと接続
した。このような形の調光用素子を、乗用車の後部窓ガ
ラスに貼り付けることにより、従来用いられていた遮光
用フィルムと異なり、夜間など外部の光量が少ない場合
に不必要に視界を妨げること無く調光を行なうことがで
きるようになった。

【００１０】尚、この実施例では、可橈性基板（１１
Ａ，１１Ｂ）としてポリエチレンテレフタレート（１Ｐ
ＥＴ）を用いたが、例えば一軸延伸しハードコート処理
をしたポリカーボネート基板を用いても同様の特性を持
った素子を得ることができる。また、例えばハードコー
ト処理を施したポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）を用
いてもよい。この時、基板は光学的に又熱収縮性上も等
方的であるために二枚の基板を貼り合わせる方向に制約
が無くなる。また、ＰＥＳの変わりにポリアリレートを
用いても同様である。また、液晶素子をガラスに貼り付
ける際に、この実施例ではシリコン系の接着剤を用いた
が、これは、例えばエポキシ系の接着剤に可橈性を付与
したものでも良く、更により簡易的に貼り付けるのであ
れば、通常プラスチックフィルムを圧着するときに用い
られる粘着剤を用いても良い。

【００１１】［実施例２］実施例１と同様の液晶素子を
用いて作製した調光用素子を、粘着剤を用いて既存の窓
ガラスの一部に貼り付けた。このように、可撓性のプラ
スチック基板を用いた液晶素子を調光用素子として用い
ると、既存の窓ガラスなどの必要な部分のみに調光機能
を付与することができ、大変便利である。

【００１２】［実施例３］実施例１において、液晶素子
に、透過軸がラビング方向に平行となるように偏光板を
配置した。このように、液晶素子に偏光板を追加した素
子を用いることにより、調光用素子の光透過時と遮光時
の明るさの比を大きくすることができた。

【００１３】［実施例４］次に、図２は液晶素子の両基
板面に偏光板を配置した調光用素子の要部断面図であ
る。この素子の具体的な例としては、先ず、透明電極
（透明導電膜１２Ａ，１２Ｂ）を蒸着したポリエチレン
テレフタレート（１ＰＥＴ）の表面に、日立化成製の水
平配向剤ＨＬ１１００をスピンコートし、１２０℃のオ
ーブンで１時間焼成した後、ナイロン製の布でラビング
した。そして、このような処理を施した２枚の基板（１
１Ａ，１１Ｂ）を、ラビング方向が９０°となるように
貼り合わせ、ＴＮ（twisted nematic)モード用の液晶セ
ルとした。ラビングの方向は、一方の基板では基板の延
伸方向と平行に、もう一方では延伸方向に垂直とした。
セルギャップは、セキスイ社製のギャップ剤ミクロパー
ルを散布することによって制御した。このセルにメルク
社製のネマティック液晶ＺＬＩ−２２９３を封入し、液
晶素子とした。そして、この液晶素子を透過軸が平行と
なるように２枚の偏光板１４Ａ，１４Ｂで挾み、１ＰＥ
Ｔの延伸方向と透過軸が垂直または平行となるように調
整したところ、電極に電圧を印加していないときにセル
は暗い状態であり、電極に電圧を印加すると明るい状態
となった。このようにして作製した液晶素子を調光用素
子として用い、外部から浸入する光を遮り車内の温度を
抑える目的で、乗用車の後部窓ガラスに貼り付けた。こ
の時、液晶素子の透明電極は取り出し電極を介して配線
ケーブルと接続し、配線ケーブルは運転席の近くに設け
たスイッチを介してバッテリーと接続した。尚、使用し
た接着剤は、実施例１で使用したものと同一である。

【００１４】さて、実施例３または４のように、調光用
素子として液晶素子に偏光板を追加した素子を用いるこ
とにより、調光用素子の明時と暗時の明るさの比を増大
させることができた。但し、実施例１の構成では明時の
光量を大きくとることができるので、明時の光量を確保
したい場合には実施例１の構成を、また、遮光特性が重
要な場合は実施例３または４の構成をとれば良い。尚、
基板材料に関しては、実施例４においても実施例１と同
様色々なものを用いることができる。また、実施例４で
は、ＴＮモードのセルの他に、強誘電性液晶を用いるこ
とや、垂直配向セル（ＤＡＰモード）を用いることもで
きる。

【００１５】［実施例５］実施例３または４の構成にお
いて、液晶素子に用いられている偏光板として、少なく
とも外側に位置するものを有機二色性色素を用いた偏光
板とした。このように、偏光板として有機二色性色素を
用いた偏光板を採用することで、耐候性のより向上した
調光用素子とすることができる。

【００１６】［実施例６］上記の実施例１〜５におい
て、液晶素子の透明電極（透明導電膜１２Ａ，１２Ｂ）
を図３に示すようにパターニングし、更にこれらパター
ニングされた透明電極を複数の取り出し電極（図示せ
ず）に別々に配線し、必要に応じて適当な取り出し電極
を選択して一部のみを遮光できる調光用素子を作製し
た。このように、透明電極をパターニングすることで、
液晶素子に印加する電圧を変えること無く素子の実効的
な透過率を制御することが可能となる。尚、パターニン
グの形状は、図２に示す形状のみではなく、必要に応じ
種々の形状を設計することができることは言うまでも無
い。また、一方の基板の上の透明電極のみをパターニン
グするだけでも用途によっては十分である。

【００１７】［実施例７］上記実施例１〜６において、
液晶を複数の独立した部分に封入した調光用素子を作製
した。本実施例のように、液晶を独立して複数の部分に
封入することで、各々を独立した素子として扱えるの
で、必要に応じてこれを裁断し使用することができる。
更に、この液晶が封入される一つの単位を十分小さくす
ることで事実上自由な形状の調光用素子を切り出すこと
が可能となる。

【００１８】［実施例８］実施例１〜７の調光用素子を
用い、図４（ａ）に示すように、調光用素子の駆動回路
（電源、配線、制御回路等を含む）を光センサーを用い
て制御する調光システムを作製した。このように、調光
用素子の液晶に印加する電圧を光センサーを用いて制御
することで、液晶素子を透過して入射する光量を自動的
にある光量以下とすることが可能となる。

【００１９】［実施例９］実施例１〜７の調光用素子を
用い、図４（ｂ）に示すように、調光用素子の駆動回路
を温度センサーを用いて制御する調光システムを作製し
た。このように、調光用素子の液晶に印加する電圧を温
度センサーを用いて制御することで、外部から入射する
光による室温の異常な上昇を防止する調光システムとす
ることができる。また、図４（ｃ）に示すように、上記
実施例８と実施例９とを組み合わせて光センサーと温度
センサーの両方を用いて駆動回路を制御することによ
り、よりインテリジェントな制御を行なうこともでき
る。すなわち、室温が低いときには、外部から入射する
光量をカットせずに室内あるいは車内に導き、ある程度
温度が上昇してから素子を遮光状態とすることも可能で
ある。また、例えばオフィスの調光システムでは、外部
が暗くなったときに外部への熱の散逸や外部からの覗き
防止のために、自動的に素子が遮光状態となるといった
動作を含むような使い方も考えられる。この場合には、
ある光量の領域でのみ素子を透過状態にするような制御
になる。

【００２０】［実施例１０］上記実施例８の調光システ
ムにおいて、光センサーに起電力を有するものを用い、
蓄電池と組み合わせた調光システムを作製した。このよ
うに、起電力を有する光センサーを用いて、その電力を
有効に利用することで、駆動回路の電源の消費を減らす
ことができる。

【００２１】［実施例１１］上記実施例８の調光システ
ムにおいて、光センサーとして調光用素子の液晶を駆動
するのに十分な起電力を有するものを用いた。また、こ
の時、調光用素子を構成する液晶素子としては電圧が印
加された時に遮光状態となる素子を用いた。このよう
に、液晶を駆動するのに十分な起電力を持つ光センサー
を用いれば、外部の光量が多いときに液晶に電圧が印加
され、そうでないときに電圧が印加されない構成とする
ことができる。従って、液晶素子として電圧が印加され
た時に遮光状態となるものを用いることで、外部電源や
蓄電池は全くいらなくなり、駆動回路の構成も簡単なも
のとなる。尚、この実施例の場合には、光センサーは、
液晶の動作の影響を受けない位置に配置される必要があ
る。

【００２２】［実施例１２］上記実施例８の調光システ
ムにおいて、本実施例では、図５（ａ）に示すように、
光センサーを調光用素子の透過光を検知する位置に配置
した。また調光用素子を構成する液晶素子としては、電
圧印加時に遮光状態となるものを用いた。この構成での
動作は、図５（ｂ）に示す通りである。すなわち、光セ
ンサーの特性を表わす光量対電圧のグラフ（ここでは直
線と仮定した）に、外部の光量に応じた液晶の電圧対透
過光量のグラフを重ね合わせて、その交点を求めれば実
際に液晶素子に印加される電圧及び、その時の透過光量
が求められる。このグラフからも明らかなように、光セ
ンサーの特性を適当に選べば、駆動回路に特別な制御回
路を用いなくとも透過光量がある程度の値になるように
自動的にコントロールすることができる。

【００２３】上記実施例１２において、光センサーとし
て液晶を駆動するのに十分な起電力を有する所謂太陽電
池のようなものを用いれば、より簡単な構成で自動調光
をおこなう調光システムが作製できる。但し、この時に
注意しなくてはいけないことは、一般的なダイオードを
利用した太陽電池では、光量と電圧（開放電圧）の関係
が対数的な変化を示すことである。これを直線的な変化
にするためには、例えば図６の回路図に示すように調光
用の液晶素子と並列に抵抗を入れれば良いが、この時に
はセンサーの出力が”ねてしまう”ので、設計の際に考
慮しなくてはいけない。何れにしても、このような構成
の特徴は、特別な制御回路を用いなくとも、遮光時の入
射光量を確保することができることである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、可撓性基板を用いて作られた液晶素子を用いて調光
用素子とすることで、曲面形状を有する窓ガラスなどに
も自由に調光機能を与えることができる。また、既存の
窓の一部あるいは全面にあとから調光機能を付与するこ
とも容易にできる。請求項２の発明では、上記液晶素子
として、偏光板を用いた素子を用いることにより、調光
用素子の明時と暗時の光強度比を大きくすることができ
る。請求項３の発明では、上記偏光板として有機二色性
色素を用いた偏光板を用いることで、耐候性を向上する
ことができる。請求項４の発明では、請求項１，２，３
の調光用素子において、液晶素子の第１及び第２の透明
導電膜のうち少なくとも一方にパターンを形成し、必要
に応じてこのパターンの全部或いは一部分を選択するこ
とで、入射光の強度を多段階に制御することができる。
請求項５の発明では、請求項１，２，３，４の調光用素
子において、液晶を複数の部分に分けて封入すること
で、一枚の液晶素子を作製した後これをはさみ等で裁断
し、必要な面積を持った複数の素子を得ることができ
る。

【００２５】請求項６の発明では、請求項１，２，３，
４，５の調光用素子を用い、光及び／又は温度センサー
によってその調光用素子の透光状態を制御する調光シス
テムとしたことにより、自動調光装置とすることができ
る。請求項７の発明では、請求項６の調光システムにお
いて、光センサーが起電力を有することにより、この光
センサーの起電力を用いて調光用素子の液晶を駆動する
ことが可能となる。請求項８の発明では、請求項６，７
の調光システムにおいて、光センサーとして液晶を駆動
するのに十分な起電力を有するものを用い、更に液晶素
子として、電圧が印加された時に遮光状態となる素子を
用いることで、全く外部の電源を利用せずに自動調光シ
ステムを形成することができる。請求項９の発明では、
請求項６，７，８の調光システムにおいて、光センサー
を調光用素子（液晶素子）の透過光を検知するように配
置することで、明時においても液晶が完全遮光状態とは
ならず、液晶のパターニングや特別な制御回路を用い
ず、入射光の一部を内部に導くことができ、外部の景色
などを見ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の一実施例を示す調光用素子の要部断
面図である。

【図２】請求項２，３の一実施例を示す調光用素子の要
部断面図である。

【図３】請求項４の一実施例を示す調光用素子の透明電
極パターンの説明図である。

【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ請求項６の
実施例を示す調光システムのブロック図である。

【図５】請求項９の実施例を示す図であって、（ａ）は
調光システムの構成及び光センサーの配置位置の説明
図、（ｂ）は（ａ）に示す調光システムにおける光セン
サーと液晶素子の特性を示す図である。

【図６】調光システムの光センサーに太陽電池を用いた
場合の液晶素子との接続例を表わす回路図である。

【符号の説明】

１１，１１Ａ，１１Ｂ・・・透光性で且つ可撓性の基板１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・透明導電膜（透明電極）１３・・・液晶１４Ａ，１４Ｂ・・・偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の面に第１の透明導電膜が形成された
第１の透光性で且つ可撓性の基板と、一方の面に第２の
透明導電膜が形成された第２の透光性で且つ可撓性の基
板と、前記第１の透光性で且つ可撓性の基板の一方の面
と前記第２の透光性で且つ可撓性の基板の一方の面とに
よって挾持された液晶よりなる液晶素子を用いたことを
特徴とする調光用素子。
【請求項２】請求項１記載の調光用素子において、液晶
素子が偏光板を用いて形成されたものであることを特徴
とする調光用素子。
【請求項３】請求項２記載の調光用素子において、液晶
素子に用いられている偏光板のうち少なくとも一枚の偏
光板が、有機二色性色素を用いた偏光板であることを特
徴とする調光用素子。
【請求項４】請求項１，２，３記載の調光用素子におい
て、第１及び第２の透明導電膜のうち少なくとも一方に
パターンが形成されており、且つ、該パターンを必要に
応じて適宜選択し、光の遮断される部分の面積を変化さ
せられることを特徴とする調光用素子。
【請求項５】請求項１，２，３，４記載の調光用素子に
おいて、前記液晶が複数の部分に分かれて独立に封入さ
れていることを特徴とする調光用素子。
【請求項６】請求項１，２，３，４，５記載の調光用素
子を用い、該調光用素子が光及び／又は温度センサーに
よって、その透光状態が制御されていることを特徴とす
る調光システム。
【請求項７】請求項６記載の調光システムにおいて、前
記光センサーが起電力を有することを特徴とする調光シ
ステム。
【請求項８】請求項６，７記載の調光システムにおい
て、前記光センサーが液晶素子を駆動するに十分な起電
力を有し、且つ、該液晶素子が電圧を印加された時に遮
光状態となる素子であることを特徴とする調光システ
ム。
【請求項９】請求項６，７，８記載の調光システムにお
いて、前記光センサーが液晶素子の透過性を検知するも
のであり、且つ、該液晶素子が、電圧を印加した時に遮
光状態となる素子であることを特徴とする調光システ
ム。