JPH0519306A

JPH0519306A - 全固体調光装置およびそれを用いた調光方法

Info

Publication number: JPH0519306A
Application number: JP3175567A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tada; 弘明多田; Yasuhiro Saito; 靖弘斉藤; Masahiro Hirata; 昌宏平田; Masato Hyodo; 正人兵藤; Hideo Kawahara; 秀夫河原
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1993-01-29
Also published as: EP0523611A1; US5296974A

Abstract

(57)【要約】【目的】スクリーン印刷法などの方法により大面積の
ものを容易に作製でき、微粒子分散媒の漏洩や破損時の
飛散のない固体状の分散媒体を使用し、前記分散媒体に
およぼすせん断応力を調整することにより、多段階に透
過率を制御できる、著しく高い太陽光エネルギーの透過
率制御性能を有する全固体調光装置をうる。【構成】一対の基板、前記基板間に前記基板に対して
一定方向に配列した微粒子または微粒子集合体を含む粘
弾性体または弾性体および前記粘弾性体または弾性体に
せん断応力をおよぼす装置からなる全固体調光装置およ
び前記装置を使用して前記粘弾性体または弾性体にせん
断応力をおよぼす調光方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全固体調光装置および
それを用いた調光方法に関する。さらに詳しくは、光透
過率制御性能に優れた新規な全固体調光装置およびそれ
を用いた調光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年オフィスビルが高層化し、しかも窓
が大型化しており、オフィスビルにおけるエネルギー消
費量の少なくとも25％は、光または熱として窓から流入
または流出するものである。したがって、エネルギーの
有効利用という観点から、大面積の調光装置の開発が望
まれている。また、モータリゼーションの興隆による乗
用車数の増大、それに加えて乗用車の高級化にともな
い、ほとんどの車にクーラーが搭載されている現在、エ
ネルギーの有効利用という観点から、乗用車の窓に適し
た調光装置を開発することも望まれている。

【０００３】このような要望にこたえるべく、従来か
ら、太陽光の吸光度または反射率を電気的に制御して冷
暖房負荷の軽減をはかるなどのための調光装置の開発が
行われてきており、調光装置への応用を目的として、い
くつかの電気磁気光学素子の研究も行われてきている。

【０００４】従来から研究されている調光装置の一つと
してエレクトロクロミック素子（以下、ＥＣ素子とい
う）を用いたものが知られている（シー・エム・ランパ
ート(C.M.Lampert) 、ソーラー・エナジー・マテリアル
(Solar Energy Mater.) 、第６巻、第１号(1981)）。こ
のＥＣ素子を用いた調光装置は、主に酸化タングステン
膜の電気化学的な酸化還元反応にともなうスペクトル変
化、すなわち、タングステンブロンズの可視- 近赤外領
域の光に対する大きな吸収または反射を利用するもので
ある。

【０００５】他の調光装置としては、異方性双極子微粒
子を液体誘電体中に分散させた懸濁液を用いたもの（以
下、ＤＰＳ素子という）が知られている。このＤＰＳ素
子は、基本的には針状、板状などの形状異方性を有する
微粒子を液体誘電体中に分散させた懸濁液を、透明導電
膜付きガラス基板に挟んだもので、電界の有無に応じて
分散させた微粒子の配向が異なることによる光透過率変
化を利用するものである。すなわち、電界を作用させる
と微粒子は長軸を電界に平行にそろえて配向し、光がよ
く透過する状態（開状態）となり、その逆に電界の作用
を解除するとブラウン運動により微粒子の拘束が解かれ
無秩序配向となり、光が透過しない状態（閉状態）とな
ることを利用するものである。電気磁気光学装置のこの
状態変化をスイッチング作用という。

【０００６】このＤＰＳ素子を用いた電気磁気光学装置
は、もともと表示素子への応用を目的として1960年代の
終わり頃から開発されはじめ、これに関する特許もいく
つか出願されている（たとえば、米国特許第3,257,903
号明細書(1966)、特開昭51-69038号公報）。この電気光
学装置は、前述のごとく、電界の下で光透過率が変化す
るので、調光装置として利用できる。

【０００７】調光装置ではないが、本発明に関連する技
術として、マトリックス中に主軸が並行に配列された針
状体を含有する多方向性光制御フィルムが最近提案され
ている（特開平3-31804 号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＣ素
子を用いた調光装置では、ＥＣ素子が電流駆動型である
ために、ＩＲドロップが生じ、大面積化したばあいに応
答速度が著しく低下するという問題がある。また、ＥＣ
素子は低温では実質的に作動しないという作動原理に起
因する問題もある。

【０００９】これらの問題は、ＥＣ素子を用いた電気光
学装置を、大面積調光装置に利用するばあいに大きな障
害となる。

【００１０】一方、ＤＰＳ素子を用いた調光装置は、初
期の光透過率変化幅が大きく、また、電界駆動型である
ために大面積化が比較的容易であり、しかもＥＣ素子を
用いた調光装置が抱えているような問題もない。しかし
ながら、通常、この素子は微粒子を液体中に分散させて
いるために、微粒子が凝集、沈降し、鉛直方向での色む
ら、光透過率変化幅の減少およびスイッチング作用の悪
化を招くという問題がある。

【００１１】さらに、前記多方向性光制御フィルムは針
状体の配列が完全に固定されたものであり、防眩機能は
あるものの、任意に光透過率を制御する、いわゆる調光
機能は有していない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる従来技術
の問題点に鑑みなされたものであって、微粒子分散媒体
として粘弾性体または弾性体を使用することにより微粒
子の凝集沈降を防ぎ、かつ前記粘弾性体または弾性体中
の一定方向に配列した微粒子または微粒子集合体にせん
断応力をかけることにより光透過率を変化させ、その際
の応力を調節することにより光透過率を調節しうる光透
過率制御性能に優れた全固体調光装置および調光方法な
どを提供することを目的とする。

【００１３】すなわち、本発明は一対の基板、前記基板
間に前記基板に対して一定方向に配列した微粒子または
微粒子集合体を含む粘弾性体または弾性体および前記粘
弾性体または弾性体にせん断応力をおよぼす装置からな
ることを特徴とする全固体調光装置、前記全固体調光装
置の前記粘弾性体または弾性体にせん断応力をおよぼす
装置によりせん断応力をおよぼし、光の透過率を制御す
ることを特徴とする調光方法に関する。

【００１４】

【作用】本発明の調光装置および調光方法は、微粒子を
含有する媒体として粘弾性体または弾性体を用いている
ので、大面積化が可能であり、また、微粒子の凝集や沈
降が起こらないので、安定した動作がえられる。せん断
応力をかけて微粒子または微粒子集合体の配列方向を変
えることにより光の透過率を変化させることができ、変
位の方向により光の遮断方向が選択でき、光に対する透
過率制御性能が著しく向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の全固体調光装置の一実施例を
図面に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例によ
って限定されるものではない。

【００１６】図１はせん断応力をおよぼしていないばあ
いの本発明の全固体調光装置の一例を示す図であり、基
板と微粒子または微粒子集合体の長軸方向のなす角度が
90°のばあいを示している。本発明の全固体調光装置を
図１に基づいて説明する。

【００１７】図１において、１は基板、２は微粒子また
は微粒子集合体、３は粘弾性体または弾性体を示す。ま
た図２は図１の装置にせん断応力をおよぼしたときの説
明図である。微粒子は単一の微粒子のばあいもあるが、
通常は複数個の微粒子の集合体として存在している。

【００１８】基板１の材質は、従来より調光装置に用い
られているものなら、いかなるものも用いることがで
き、とくに限定されるものではないが、光に対する透過
率が高いものであることが好ましい。なぜならば、高い
透過率を有する一対の基板を用いることが、光に対する
透過率を広い範囲で制御できる調光装置の必要条件とな
るからである。

【００１９】光に対して透明な基板の例としては、たと
えばソーダライムガラスなどのガラス、ポリエチレンテ
レフタレートなどのポリマーなどがあげられる。

【００２０】基板１の形状およびサイズなどは、用途な
ど必要に応じて適宜決定される。

【００２１】微粒子を分散させた懸濁液が電気粘性流体
のばあいには、懸濁液に電場がかかると、微粒子が電気
的に分極し、＋部分と−部分ができて双極子になる。こ
の双極子となった粒子がお互いに＋側と−側を接触させ
るように移動して相互に結合して電界方向に微粒子の連
鎖を形成する。

【００２２】懸濁液がこのような電気粘性流体のばあい
には、微粒子または微粒子集合体２を図１のように基板
に対して垂直に配列させるために、電界を作用させるこ
とが有効である。したがって、２枚の基板１の内側に透
明導電膜が配設されていることが望ましい。透明導電膜
としては、従来より調光装置に用いられているものな
ら、いかなるものも用いることができ、とくに限定され
ない。その具体例としては、ＳｎＯ₂膜、ＩＴＯ膜など
をあげることができる。またその膜厚についてもとくに
制限はないが、調光装置の反射率が最小となるように光
学的に調整された膜厚が好ましい。その一例をあげる
と、ＳｎＯ₂膜で180nm である。

【００２３】さらに、微粒子が導体のばあいには、微粒
子および（または）透明導電膜を絶縁膜で被覆すること
が有効である。

【００２４】微粒子または微粒子集合体２としては、電
場により分極するか磁性を示し、液体中に分散させたば
あいに電場または磁場方向に微粒子または微粒子集合体
が配列する電気粘性効果または磁気粘性効果を示すもの
ならば、いかなるものも使用することができるが、優れ
た調光性能をえるためには、光に対する吸光度または反
射率が高いものが好ましい。

【００２５】前記吸光度の高い微粒子としては、吸光係
数が１×10⁴cm^-1以上のものが好ましく、前記反射率の
高い微粒子としては金属並の反射率を有するものが好ま
しい。

【００２６】前記微粒子の吸光度が高いと大部分の入射
光を吸収することにより、閉状態での透過率が減少する
結果、広い範囲で太陽光の透過率を制御することが可能
になる。

【００２７】前記微粒子の光反射率が高いと大部分の入
射光を反射することにより、閉状態での透過率が減少す
る結果、広い範囲での太陽光の透過率を制御することが
可能になる。

【００２８】そのような微粒子としては、たとえばグラ
ファイト、ＴｉＯ_x、ＴｉＯ_xＮ_y、酸化チタン被覆マ
イカ、ＴｉＯ_x被覆マイカ、ＴｉＯ_xＮ_y被覆マイカ、
酸化チタン被覆ガラスフレーク、ＴｉＯ_x被覆ガラスフ
レーク、ＴｉＯ_xＮ_y被覆ガラスフレーク、γ- 酸化
鉄、チタン酸金属塩、鉄、コバルト、マグネタイト、バ
リウムフェライトおよび二酸化クロム(IV)があげられ、
その他たとえば金、銀などの各種金属被覆マイカおよび
前記と同様の金属を使用した各種金属被覆ガラスフレー
クなどがあげられる。

【００２９】前記ＴｉＯ_x中のＸの範囲としては１≦ｘ
≦２が使用できるが、さらには1.40≦ｘ≦1.80であるの
が吸収係数の点からとくに好ましい。これを吸収係数で
表わせば、５×10³cm^-1、さらには１×10⁴cm^-1以上で
あるものが好ましい。

【００３０】また、ＴｉＯx Ｎy 中のｘ＋ｙの範囲とし
て1.37≦ｘ＋ｙ≦1.95、ｙの範囲として0.15≦ｙ≦0.92
であるのが吸光係数の点から好ましい。この組成範囲で
吸光係数は５×10³cm^-1以上に達する。

【００３１】これらの微粒子は必ずしも形状異方性が有
る必要はなく、異方性が小さいか、または無いばあいで
もそれらの懸濁液が電気粘性効果または磁気粘性効果を
しめすものであれば前記のように微粒子の連鎖（微粒子
の集合体２）を形成し使用することができる。

【００３２】しかし前記微粒子が、形状異方性を有する
ばあい、外場がかかったときの微粒子間引力が大きくな
るために、微粒子の連鎖（微粒子の集合体２）形成が容
易となる。さらに、図１と図２との比較から明らかなよ
うに、光の透過率制御範囲が大きくなる。

【００３３】形状異方性の程度としては、その短軸が0.
1 μｍ以下、アスペクト比が３以上のものが好ましい。

【００３４】粘弾性体または弾性体３としては、せん断
応力をおよぼした際、基板が破壊しない程度の力でサブ
ミクロンから数十ミクロンのずり変形（図２のｄの値）
がおこり、力を解除したときに微粒子または微粒子集合
体のもとの配列を維持できるような粘弾性体または弾性
体であればいずれのものも使用しうる。そのためには、
常温、周波数１Hzで測定したときの粘弾性体または弾性
体のせん断弾性率（Ｇ´）が１×10²≦Ｇ´≦１×10⁷
dyn ／cm^-2、さらには、１×10³≦Ｇ´≦１×10⁵dyn
／cm^-2であるのが好ましい。

【００３５】せん断弾性率が１×10²dyn ／cm^-2より小
さいばあいには粘弾性体または弾性体が柔らかすぎて、
微粒子または微粒子集合体の配列を維持しにくくなる。
また、１×10⁷dyn ／cm^-2より大きいばあいには基板を
ずらすために非常に大きな力を要することから、使用す
るのが難しくなる。

【００３６】前記粘弾性体または弾性体の好ましい例と
しては、たとえば熱硬化型ポリマー、光硬化型ポリマ
ー、電子線硬化型ポリマー、放射線硬化型ポリマー、プ
ラズマ硬化型ポリマーまたは水素結合、静電気結合もし
くは配位結合による３次元網目構造を有するものなどの
無機ポリマー架橋体または有機ポリマー架橋体およびそ
れらの一種または２種以上を含有するポリマーがあげら
れる。

【００３７】具体的には、たとえば各種ビニルモノマー
とジビニル化合物との重合体、ポリアクリル酸、ポリメ
タクリル酸、ポリアクリルアミド、水酸基をもつポリマ
ーとアルデヒドの化合物、ポリビニルアルコールと2-オ
キサゾリン類の混合物、ポリエチレン、α- 置換ポリマ
ー、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ナイロン、ポリフッ化ビニル、PAA とPVA との高分
子間コンプレックス、ポリビニルアルコール -Ｃｕ²⁺、
ポリアクリル酸 -Ｆｅ³⁺、ポリアクリル酸-Ｃｕ²⁺、ポ
リオルガノシロキサンなどがあげられる。

【００３８】調光装置を建築、車両用の窓材として用い
たばあいには、直接外部環境と接することから、 -20〜
+80℃の温度範囲で安定に作動する必要がある。そのた
めには、粘弾性体の粘弾性率または弾性体の弾性率の温
度依存性が小さい材料が好ましい。このような観点か
ら、前記粘弾性体または弾性体の中でも、ポリオルガノ
シロキサン、熱硬化型ポリオルガノシロキサン、光硬化
型ポリオルガノシロキサンが好ましい。また、ポリオル
ガノシロキサンは耐候性にも優れた材料であり、調光装
置用の粘弾性体または弾性体としてはとくに好ましい。

【００３９】このような粘弾性体または弾性体は、前述
したようにせん断応力をおよぼしたばあい、その応力に
応じて変形するが、応力を取り去るともとの状態に戻る
という状態を再現性よく繰り返すことができ、調光装置
の繰り返し性能を向上させる。

【００４０】せん断応力をおよぼす装置としては、電気
信号を機械信号に変換するアクチュエータがあげられ、
これを使えば電圧を制御することにより任意のせん断応
力をえることができる。

【００４１】前記粘弾性体または弾性体３は、電場また
は磁場を印加された状態で粘弾性体化または弾性体化さ
れており、またその中の微粒子または微粒子集合体２は
基板に対して多少その角度のずれはあるもののほぼ一定
方向に配向、整列した状態で、集合体を形成しているば
あいが多い。

【００４２】前記一定方向とは、すべての微粒子または
微粒子集合体が完全に一定方向に配向、整列したばあい
のみならず、概ね一定方向に配向、整列し、全体として
一定方向に配向、整列しているばあいも含むことを意味
する。

【００４３】せん断応力をおよぼしたときに光透過率の
制御を効率よく行うため、微粒子含有量は0.07〜7.0 容
量％、さらには0.7 〜2.3 容量％であるのが好ましく、
その粘弾性体または弾性体３の厚さは５〜100 μｍ、さ
らには10〜50μｍであるのが好ましい。

【００４４】１つの微粒子または微粒子集合体２（以
下、ブロックという）の大きさ（図１におけるａの値）
は10μｍ以下、さらには４μｍ以下であるのが好まし
い。さらに、ブロックの数密度は2.0 ×10⁵個／cm²、
さらには7.0 ×10⁵個／cm²であるのが好ましい。

【００４５】前記構成よりなる調光装置は、その大きさ
として１ｍ×２ｍ角程度のものを作製することができ
る。

【００４６】本発明の全固体調光装置は微粒子分散媒と
して漏洩や破損時に飛散することのない固体状の分散媒
体を使用し、前記分散媒体におよぼすせん断応力を調整
することにより、多段階に透過率を制御でき、太陽光エ
ネルギーの透過率制御性能も著しく高いものである。

【００４７】次に本発明の全固体調光装置の製造方法で
あるが、微粒子または微粒子集合体２を基板に対して一
定方向に配列させる方法として電圧を印加する方法およ
び磁場を印加する方法の二つの方法があり、その製法が
異なる。

【００４８】まず、電圧を印加する方法による全固体調
光装置の製法としては、内側に電極が形成された一対の
基板の間に、電場により分極する微粒子を含有する懸濁
液を挟んだのち、前記基板間に電圧を印加しながら前記
懸濁液を粘弾性体化または弾性体化させる方法があげら
れる。

【００４９】この方法では、まず前記粘弾性体または弾
性体の原料液に１種または２種以上の微粒子を混合し、
必要によっては触媒などを添加して懸濁液とし、前記懸
濁液を、基板上に、たとえばスクリーン印刷などの方法
により塗布し、一対の基板間に一定の間隔になるように
セットする。次に、電圧を印加しながら、加熱など種々
の操作を行って、微粒子を配向させたまま懸濁液を粘弾
性体化または弾性体化させる。したがって、粘弾性体ま
たは弾性体の厚みは、セットされた基板の間隔によって
決定される。

【００５０】前記基板のセットの方法の例としては、た
とえば懸濁液中に均一な粒径を有する真球状微粒子をス
ペーサーとして添加することにより、基板間の距離を一
定に保つことが可能である。このばあいには、基板間距
離はスペーサーの直径によって決定される。

【００５１】印加する電圧は分散液の粘度および微粒子
の連鎖形成能によって異なるが、通常は10⁴Ｖcm^-1以上
の電界で充分である。

【００５２】前記懸濁液の粘弾性体化または弾性体化
は、一対の基板に挟まれた微粒子を含む懸濁液に、基板
の表面に形成した電極により電圧を印加しながら放置、
加熱、光照射、電子線照射、放射線照射、プラズマ放射
などすることにより行われ、懸濁液が粘弾性体化または
弾性体化するものである。

【００５３】このばあいに、前記した懸濁液の粘弾性体
化または弾性体化は最終の粘弾性体または弾性体と基板
との良好な接着力をえるために、基板に挟んだ状態で行
なう必要があることから、微粒子の分散液としてはとく
に熱硬化型または光硬化型ポリマーを使用することが好
ましい。

【００５４】さらに、前述の耐候性および弾性率の温度
依存性の点から、熱硬化型ポリオルガノシロキサンまた
は光硬化型ポリオルガノシロキサンがとくに好ましい。

【００５５】次に、磁場を印加する方法による全固体調
光装置の製法としては、一対の基板の間に、磁性微粒子
を含有する懸濁液を挟んだのち、前記基板間に磁場を印
加しながら前記懸濁液を粘弾性体化または弾性体化させ
る方法であり、懸濁液に磁場を印加する以外は前記した
電圧を印加する方法による全固体調光装置の製法と全く
同様である。

【００５６】前記した磁場の印加による全固体調光装置
の製法としては、磁場の方向を選ぶことによって、ブロ
ックと基板のなす角度（θ）を任意に設定できるという
利点がある。これに対して、電圧を印加する方法では、
θは必然的に90°になる。

【００５７】磁場を印加する方法としては、たとえば２
つの直列につないだソレノイドを平行に設置し、その間
にできる平行磁場を利用すればよい。

【００５８】このばあいに、基板と磁場のなす角度を選
定してから、懸濁液の粘弾性体化または弾性体化を行え
ば、基板に対して任意の方向に配列した微粒子または微
粒子集合体を含有した粘弾性体または弾性体を得ること
ができる。

【００５９】その磁場の強さは用いる磁性粒子の種類に
よっても異なるが、一例をあげれば、γ- 酸化鉄のばあ
いには、５kOe 以上の磁場にすることが微粒子の良好な
配列をえるために必要である。

【００６０】本発明の全固体調光装置の製法は、スクリ
ーン印刷などの方法により大面積のものを容易に作製で
きるものである。

【００６１】さらに、前記全固体調光装置を使用した調
光方法について説明する。前記調光方法は、前記した構
成の全固体調光装置を使用し、前記粘弾性体または弾性
体にせん断応力をおよぼす装置により、せん断応力をお
よぼすものである。

【００６２】その具体的方法を図１、図２を用いて説明
すると、図１は本発明の調光装置においてせん断応力を
およぼしていない開状態を示す説明図、図２は前記調光
装置においてせん断応力をおよぼしている閉状態を示す
説明図である。記号は前記したとおりである。ここで微
粒子または微粒子集合体２は単一微粒子の集合体である
ばあいが多いので、微粒子の集合体とみなして説明す
る。

【００６３】図１のばあい、微粒子は基板に対して垂直
方向に配列している。したがって、このばあいには微粒
子の遮光面積が小さいことから、太陽光の大部分は透過
する。

【００６４】図１に示すような構成の微粒子または微粒
子集合体２を含有している粘弾性体または弾性体３にせ
ん断応力をおよぼすと、微粒子または微粒子集合体２は
図２に示すように長軸がせん断応力方向に傾いた状態で
互いに平行に並ぶ。

【００６５】この状態の調光装置は微粒子による遮光断
面積が大きいことから、吸光度の高い微粒子を用いたば
あい大部分の光は吸収される。また、反射性の高い微粒
子を使用したばあいには大部分の光は反射される。

【００６６】このばあいのせん断応力をおよぼすための
基板の横方向への変位量は粘弾性体または弾性体の物性
やその厚みによっても異なるが、たとえば厚みが約20μ
ｍのばあいには４μｍ以上の変位で透過率は10〜20％減
少する。さらに、吸光係数が充分に大きいばあいには、
透過率変化幅は変位量にほぼ比例して増大する。

【００６７】せん断応力をおよぼす装置として前述した
ようなアクチュエータを使用して電圧により変位量を制
御することが可能である。

【００６８】そして、せん断応力を解除すると、微粒子
または微粒子集合体２は図１に示すような初期状態に復
帰する。

【００６９】さらに、粘弾性体または弾性体の応力緩和
のために完全に初期状態に戻らないばあいは、アクチュ
エータで強制的に復帰さすことができる。この点は、こ
の装置のスイッチング性能が粘弾性体または弾性体の応
力緩和の影響を受けないという意味で重要である。

【００７０】このような調光方法を用いているため、基
板の変位量を変化させることによって、多段階に透過率
を制御することができ、変位の方向により光の遮断方向
を選択することができる。

【００７１】この使用例を図３、図４を用いて説明す
る。ただし、本装置は南向きの窓ガラスに設置したばあ
いを想定している。図中の符号は図１と同様である。図
３は朝方における調光方法を示した図であり、図４は夕
方における調光方法を示した図である。図３、図４で示
すように朝夕に応じて変位の方向を変えることにより、
直射日光を有効に遮断できる。

【００７２】また、前記調光方法により、光透過率の変
化幅を35％程度制御させることができ、10⁵回程度使用
してもその光透過率の変化幅はほとんど変化せず、液体
型ＤＰＳ素子の初期透過率変化幅と同等程度の透過率制
御性能を有する。

【００７３】本発明の全固体調光装置は建築物および自
動車の窓ガラスなど広い範囲で好適に使用できる。

【００７４】次に実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが、本発明はかかる実施例にのみに限定されるもの
ではない。

【００７５】実施例１吸光係数が約10⁵cm^-1、長軸長が約0.5 μｍそしてアス
ペクト比が約10であるシリカ絶縁膜を被覆した針状Ｔｉ
Ｏ_xＮ_y微粒子を、直径24μｍの微量の真球状スペーサ
ーとともに、シリコーンゲル原料溶液（信越化学工業
（株）製のＫＥ１０５２でＡ液、Ｂ液の２液からなり、
Ａ液、Ｂ液を混合比１：１（重量比）で使用する）に添
加して、微粒子含有率が約３重量％の懸濁液を調整し
た。これを厚さ約500nm のシリカを被覆した厚さ30±10
nmのＩＴＯ膜付きガラス基板（50mm×100mm 、厚さ1.1m
m ）上に滴下し、対向基板で挟んで、60Ｖの電圧を印加
しながら、約50℃で1.5 時間加熱することによりゲル化
反応を進行させた。

【００７６】このようにしてえられた全固体セルを光学
顕微鏡で観察したところ、図１に示すように針状の微粒
子が配向凝集し、基板に垂直な柱状の凝集体を形成して
いるのが観察された。柱状集合体のサイズａ（図１参
照）は約２μｍで長さは基板間距離ｍにほぼ等しく約20
μｍであることがわかった。

【００７７】セルの基板の内、一枚を固定し、他方をア
クチュエータのプローブに接続し、電圧により変位量を
制御できる調光装置を製造した。

【００７８】せん断応力を加えたところ、可視光透過率
が54.1％から19.7％になり、34.4％変化することが確認
された。また、せん断応力を制御することにより、その
中間段階で任意に透過率を制御できることが明らかにな
った。

【００７９】この大きな透過率変化は明らかに、図２に
示すように、せん断応力による微粒子を含む粘弾性体ま
たは弾性体のずり変形にともなう、柱状微粒子重合体の
光に対する吸収断面積の変化に起因するものである。

【００８０】えられた粘弾性体または弾性体の複素弾性
率をRDA-IIダイナミックアナライザー（レオメトリック
ス社製）を用いて測定した結果、せん断弾性率として2.
0 ×10⁴dyn cm^-1の値がえられた。ただし、測定は、常
温、周波数１Ｈｚで行った。

【００８１】実施例２反射性微粒子である平均粒子径が約15μｍそしてアスペ
クト比が約10であるＴｉＯ₂被覆マイカ板状微粒子（テ
イカ製のＴＰ−６９０）を実施例２で用いたものと同じ
シリコーンゲル原料溶液に添加して、微粒子含有率が2.
76重量％の分散体を調整した。

【００８２】これを実施例２で用いたものと同じシリカ
被覆ＩＴＯ膜付きガラス基板上に滴下し、同じ対向基板
で挟んで、24μｍの間隔になるように実施例２と同様に
してセットし、60Ｖの電圧を印加しながら、約50℃で1.
5 時間加熱することによりゲル化反応を進行させ、全固
体セルを作製した。

【００８３】えられたセルを光学顕微鏡で観察したとこ
ろ、図１に示すように板状の微粒子が配向凝集し、基板
に垂直な柱状のブロックを形成しているのが観察され
た。

【００８４】実施例２と同様にして調光装置を作製し、
せん断応力を加えたところ、可視光透過率が87.8％〜8
4.8％になり、2.9 ％変化することが確認された。

【００８５】この透過率変化は明らかに図５に示すよう
に、せん断応力によるゲル分散体のずり変形にともな
う、微粒子集合体の光に対する反射断面積の変化に起因
するものである。図５において、符号は図１と同じであ
る。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の調光装置お
よびそれを用いた調光方法は、基板の変位量を変化させ
ることによって、多段階に透過率を制御することがで
き、変位の方向により光の遮蔽方向を制御することも可
能という著しく高い太陽光エネルギーの透過率制御性能
を有するものである。

【００８７】また、微粒子の分散媒体である粘弾性体ま
たは弾性体が固体または半固体であることから動作が安
定化し、分散媒の漏洩や破損時の飛散が防止できるの
で、調光装置として好適に使用できるとともに、その信
頼性および安全性を向上させることができる。

【００８８】さらに、本発明の全固体調光装置は、粘弾
性体または弾性体の原料となる微粒子懸濁液をスクリー
ン印刷法などを用いて基板に塗布できるので、大面積の
調光装置となる。

【００８９】以上のことから、本発明の全固体調光装置
は建築物および自動車用の窓ガラスなどの広い範囲で好
適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全固体調光装置においてせん断応力が
ないばあいの光の高透過状態（開状態）を示す説明図で
ある（ただし、θ＝90°のばあい）。

【図２】本発明の全固体調光装置においてせん断応力が
存在するばあいの光の低透過率状態（閉状態）を示す説
明図である（ただし、微粒子または微粒子集合体が光吸
収性微粒子のばあい）。

【図３】本発明の全固体の調光装置を方向可変光制御装
置として使用するばあいの説明図である。

【図４】本発明の全固体の調光装置を方向可変光制御装
置として使用するばあいの説明図である。

【図５】本発明の全固体調光装置においてせん断応力が
存在するばあいの光の低透過率状態（閉状態）を示す説
明図である（ただし、微粒子または微粒子集合体が光反
射収性微粒子のばあい）。

【符号の説明】

１基板２微粒子または微粒子集合体３粘弾性体または弾性体

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】このＤＰＳ素子を用いた電気磁気光学装置
は、もともと表示素子への応用を目的として1960年代の
終わり頃から開発されはじめ、これに関する特許もいく
つか出願されている（たとえば、米国特許第3,257,903
号明細書(1966)、特開昭61-69038号公報）。この電気光
学装置は、前述のごとく、電界の下で光透過率が変化す
るので、調光装置として利用できる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】前記ＴｉＯ_x中のＸの範囲としては１≦ｘ
≦２が使用できるが、さらには1.40≦ｘ≦1.80であるの
が吸収係数の点からとくに好ましい。これを吸収係数で
表わせば、５×10³cm^-1 以上、さらには１×10⁴cm^-1以
上であるものが好ましい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】粘弾性体または弾性体３としては、せん断
応力をおよぼした際、基板が破壊しない程度の力でサブ
ミクロンから数十ミクロンのずり変形（図２のｄの値）
がおこり、力を解除したときに微粒子または微粒子集合
体のもとの配列を維持できるような粘弾性体または弾性
体であればいずれのものも使用しうる。そのためには、
常温、周波数１Hzで測定したときの粘弾性体または弾性
体のせん断弾性率（Ｇ´）が１×10²≦Ｇ´≦１×10⁷
dyn ／cm²、さらには、１×10³≦Ｇ´≦１×10⁵dyn
／cm²であるのが好ましい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】せん断弾性率が１×10²dyn ／cm²より小
さいばあいには粘弾性体または弾性体が柔らかすぎて、
微粒子または微粒子集合体の配列を維持しにくくなる。
また、１×10⁷dyn ／cm²より大きいばあいには基板を
ずらすために非常に大きな力を要することから、使用す
るのが難しくなる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】１つの微粒子または微粒子集合体２（以
下、ブロックという）の大きさ（図１におけるａの値）
は10μｍ以下、さらには４μｍ以下であるのが好まし
い。さらに、ブロックの数密度は2.0 ×10⁵個／cm² 以
上、さらには7.0 ×10⁵個／cm² 以上であるのが好まし
い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者兵藤正人大阪市中央区道修町三丁目５番11号日本板硝子株式会社内 (72)発明者河原秀夫大阪市中央区道修町三丁目５番11号日本板硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板、前記基板間に前記基板に対
して一定方向に配列した微粒子または微粒子集合体を含
む粘弾性体または弾性体および前記粘弾性体または弾性
体にせん断応力をおよぼす装置からなることを特徴とす
る全固体調光装置。
【請求項２】前記微粒子が光吸収性および（または）
光反射性の微粒子であることを特徴とする請求項１記載
の全固体調光装置。
【請求項３】前記微粒子がグラファイト、ＴｉＯ
_x（１≦ｘ≦２）、ＴｉＯ_xＮ_y（1.37≦ｘ＋ｙ≦1.9
5、0.15≦ｙ≦0.92）、酸化チタン被覆マイカ、ＴｉＯ
_x被覆マイカ（１≦ｘ＜２）、ＴｉＯ_xＮ_y被覆マイカ
（1.37≦ｘ＋ｙ≦1.95、0.15≦ｙ≦0.92）、金属被覆マ
イカ、酸化チタン被覆ガラスフレーク、ＴｉＯ_x被覆ガ
ラスフレーク（１≦ｘ＜２）、ＴｉＯ_xＮ_y被覆ガラス
フレーク（1.37≦ｘ＋ｙ≦1.95、0.15≦ｙ≦0.92）、金
属被覆ガラスフレーク、γ- 酸化鉄、チタン酸金属塩、
鉄、コバルト、マグネタイト、バリウムフェライトおよ
び二酸化クロム(IV)からなる群から選ばれた１種または
２種以上の微粒子であることを特徴とする請求項１また
は２項記載の全固体調光装置。
【請求項４】前記微粒子が形状異方性を有することを
特徴とする請求項１、２または３記載の全固体調光装
置。
【請求項５】前記粘弾性体または弾性体のせん断弾性
率（Ｇ´）が常温で１×10²≦Ｇ´≦１×10⁷dyn ／cm
²（測定周波数は１Hz）の範囲の有機および（または）
無機のポリマー架橋体で構成されることを特徴とする請
求項１記載の全固体調光装置。
【請求項６】前記粘弾性体または弾性体の主成分がポ
リオルガノシロキサンであることを特徴とする請求項１
記載の全固体調光装置。
【請求項７】前記粘弾性体または弾性体の主成分が熱
硬化型ポリオルガノシロキサンであることを特徴とする
請求項１記載の全固体調光装置。
【請求項８】前記粘弾性体または弾性体の主成分が光
硬化型ポリオルガノシロキサンであることを特徴とする
請求項１記載の全固体調光装置。
【請求項９】請求項１記載の全固体調光装置の前記粘
弾性体または弾性体にせん断応力をおよぼす装置により
せん断応力をおよぼし、光の透過率を制御することを特
徴とする調光方法。
【請求項１０】請求項１記載の全固体調光装置の前記
粘弾性体または弾性体にせん断応力をおよぼす装置によ
り、せん断応力の方向を制御することにより任意の方向
の光の透過率を選択的に制御することを特徴とする請求
項９記載の調光方法。