JP2003149686A

JP2003149686A - 半透鏡性透過率可変素子

Info

Publication number: JP2003149686A
Application number: JP2001345137A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nakano; 裕一中野
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】バックライトや照明装置を必要とすることな
く、シースルー機能およびミラー機能を自在に変化させ
ることが可能な半透鏡性透過率可変素子を提供する。【解決手段】電圧の印加により光の透過量が変化する
調光層２と該調光層の両側に配置された２枚の光透過性
導電基板１，１’を有する透過性素子３の少なくとも一
方の該基板側にハーフミラー層４を具備してなる半透鏡
性透過率可変素子を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半透鏡性透過率可変
素子に関する。詳しくは、調光層を有する透過性素子と
ハーフミラー層を具備した半透鏡性透過率可変素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種の表示素子、ショーケース等
においては、その用途毎に種々の機能性、装飾性、意匠
性等を兼ね備えることなどが要求されており、これらを
満たすために、様々な工夫がなされている。例えば、ハ
ーフミラーを組み合わせることがそのひとつとして提案
されている（特開５ー３１２９７０号等）。ハーフミラ
ーを用いる場合には、機能性や装飾性等については改良
されるが、その機能面の効果や実用性についてはある程
度制約を受けるという問題がある。例えば、ショーケー
スにハーフミラーを適用する場合、ショーケースの内部
に照明設備を設ける必要があり、また表示素子に適用す
る場合にはバックライトを設ける必要があった。即ち、
ハーフミラーの機能を発揮させるためには、バックライ
トや照明自体をＯＮ／ＯＦＦ制御する必要があり、素子
や装置が複雑になるという問題点があった。また、バッ
クライト方式や照明方式は、表示状態または透過状態と
するためには明かりを点灯させ続ける必要があり、多く
の電力を消費してしまうという問題も併せ持つものであ
った。また、ハーフミラーを単純な光透過型の素子に適
用して、ハーフミラー特有の機能性、装飾性を発揮させ
ことは困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】本発明の目的は、必ずしもバックライトや
照明装置を必須とすることなく、透過性用途にも応用で
きるなど広い応用領域を有する、シースルー機能および
ミラー機能を自在に変化させることが可能な半透鏡性透
過率可変素子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電圧の
印加により光の透過量が変化する調光層と該調光層の両
側に配置された２枚の光透過性導電基板を有する透過性
素子の少なくとも一方の該基板側にハーフミラー層を具
備してなる半透鏡性透過率可変素子に関する。また、本
発明は、前記調光層がエレクトロクロミック層であるこ
とを特徴とする半透鏡性透過率可変素子に関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず、本発明にて用いられる、電圧の印加により
光の透過量が変化する調光層と、該調光層の両側に配置
された２枚の光透過性導電基板を有する透過性素子につ
いて説明する。

【０００６】前記調光層としては、電圧の印加により配
向が変化する液晶材料や、液晶材料と該液晶の配向に応
じて配向する二色性色素からなる液晶混合物、さらに液
晶材料などを保持するためのポリマーをさらに含有する
液晶混合物等のいわゆる液晶系材料からなる液晶層や、
エレクトロクロミック材料を含有するエレクトロクロミ
ック層などが挙げられる。液晶材料としては、本発明の
目的を達成するものであれば、特に限定されないが、例
えば、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクリ
ック液晶が好ましく、特にネマチック液晶が好ましい。
二色性色素としては、各種のアントラキノン系色素やア
ゾ系色素が挙げられる。

【０００７】エレクトロクロミック層としては、エレク
トロクロミック化合物を含んだ光透過性の電解層によっ
て構成されており、光透過性の電解質層にエレクトロク
ロミック化合物を混入させた単一層のもの、光透過性の
電解質層とエレクトロクロミック化合物層とを積層させ
たもの、又はこれらを組み合わせたもののいずれであっ
てもよい。また、エレクトロクロミック層に用いられる
電解質のイオン伝導度は、室温で、通常、１×１０
^-7（Ｓ／ｃｍ）以上、好ましくは１×１０^-6（Ｓ／ｃ
ｍ）以上、より好ましくは１×１０^-5（Ｓ／ｃｍ）以上
であることが望ましい。

【０００８】エレクトロクロミック化合物は、電圧の印
加によって生じる可逆的な酸化還元反応により着色作用
と消色作用とを繰り返すものであり、アノード性エレク
トロクロミック化合物、カソード性エレクトロクロミッ
ク化合物、及び両化合物の構造を併有する化合物等があ
る。

【０００９】アノード性エレクトロクロミック化合物
は、電気化学的酸化反応によって吸収スペクトルが増大
するものであり、ピラゾリン系化合物誘導体、メタロセ
ン化合物誘導体、フェニレンジアミン化合物誘導体、フ
ェナジン化合物誘導体、フェノキサジン化合物誘導体、
フェノチアジン化合物誘導体、テトラチアフルバレン誘
導体等がある。カソード性エレクトロクロミック化合物
は、電気化学的還元反応によって吸収スペクトルが増大
するものであり、スチリル化合物誘導体、ビオロゲン化
合物誘導体、アントラキノン系化合物誘導体等がある。

【００１０】なお、アノード性及びカソード性化合物双
方のエレクトロクロミック構造を併有する化合物にあっ
ては、アノード性構造及びカソード性構造が１分子当り
それぞれ２つ以下のもの、すなわち、１分子中にアノー
ド性構造とカソード性構造とが１つずつ存在する場合、
１分子中にアノード性構造が１つでカソード性構造が２
つ存在する場合、１分子中にアノード性構造が２つでカ
ソード性構造が１つ存在する場合、１分子中のアノード
性構造とカソード性構造とがそれぞれ２つずつ存在する
場合のいずれかであることが好ましい。これらの例示し
た有機化合物の他、無機エレクトロクロミック化合物を
用いてもよく、かかる化合物としてはＷＯ₃、ＮｉＯ、
Ｍｏ₂Ｏ₃、ＩｒＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅などが挙げられる。

【００１１】また、電解質層は、液体、ゲル、固体いず
れの状態のものであってもよく、それぞれ液系の電解質
層、ゲル化液系の電解質層、固体系電解質層にエレクト
ロクロミック化合物を混入して製造されてもよい。

【００１２】液系電解質の溶媒としては、電気化学セル
や電池に一般に使用される溶媒が、いずれも使用可能で
ある。具体的には、無水酢酸、メタノール、エタノー
ル、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネイト、ニ
トロメタン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、
エチレンカーボネート、ジメトキシエタン、γ―ブチロ
ラクトン、γ―バレロラクトン、スルホラン、ジメトキ
シエタン、プロピオンニトリル、グルタロニトリル、ア
ジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセ
トアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシ
ド、ジオキソラン、トリメチルホスフェイト、ポリエチ
レングリコール等を挙げることができる。

【００１３】なお、液系電解質層は、通常、塩類、酸
類、アルカリ類等の支持電解質を含有させるものであ
る。支持電解質としては、例えば、アルカリ金属塩やア
ルカリ土類金属塩の無機イオン塩、４級アンモニウム
塩、環状４級アンモニウム塩等がある。なお、イオン性
のエレクトロクロミック化合物を電解質に混入する場合
は必ずしも支持電解質を必要としない。ゲル化液系電解
質層は上記液系電解質層を増粘、ゲル化したものであ
り、液系電解質層にポリマー又はゲル化剤を配合して調
製される。

【００１４】固体系電解質層には、常温で固体でありイ
オン伝導性を有するものが使用可能であり、例えば、ポ
リエチレンオキサイド、オキシエチレンメタクリレー
ト、ポリエーテル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマ
ー、ナフィオン、ポリスチレンスルホン酸、Ｌｉ₃Ｎ、
Ｎａ−β−Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｎ（ＨＰＯ₄）₂・Ｈ₂Ｏ等が挙
げられる。また、各種メタクリレート系化合物やアクリ
レート系化合物、例えば、オキシアルキレンメタクリレ
ート系化合物、オキシアルキレンアクリレート系化合物
又はウレタンアクリレート系化合物を重合することによ
って得られる高分子化合物に支持電解質を含有（場合に
よっては、液系電解質に使用可能な溶媒を更に含有）さ
せた高分子固体電解質も使用可能である。

【００１５】本発明における調光層の厚さは、特に限定
されないが、通常、１〜１０００μｍ程度であり、好ま
しくは、液晶層の場合は５〜５０μｍ程度、エレクトロ
クロミック層の場合は、５０〜５００μｍ程度がより望
ましい。なお、エレクトロクロミック層は電圧を制御す
ることにより透過率を任意に変化させることが容易であ
るという特性を有するので、調光層としては好ましい。

【００１６】光透過性導電基板は、光透過性基板の一方
の面（エレクトロクロミック層や液晶層と接する面）に
光透過性導電膜を被覆することにより形成される。光透
過性基板は、例えば、無色又は有色のガラスや光透過性
樹脂で形成されており、光透過性樹脂としてはポリエチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ
アミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポ
リエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ
カーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリスチレン等が挙げられる。

【００１７】光透過性導電膜としては、本発明の目的を
果たすものである限り特に限定されないが、例えば金、
銀、クロム、銅、タングステンなどの金属薄膜、金属酸
化物からなる導電膜などが挙げられる。金属酸化物とし
ては、例えば、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウムや、
これらに微量成分をドープしたIndium Tin Oxide（ＩＴ
Ｏ（Ｉｎ₂Ｏ₃：Ｓｎ））、Fluorine doped Tin Oxide
（ＦＴＯ（ＳｎＯ₂：Ｆ））、Aluminum doped Zinc Oxi
de（ＡＺＯ（ＺｎＯ：Ａｌ））などが好適なものとして
用いられる。電極層の膜厚は通常、１００〜５０００μ
ｍ、好ましくは５００〜３０００μｍである。また、表
面抵抗（抵抗率）は、本発明の基板の用途により適宜選
択されるところであるが、通常、０．５〜５００Ω／ｓ
ｑ、好ましくは２〜５０Ω／ｓｑである。なお、光透過
性導電膜は、公知の方法により容易に製造される。

【００１８】本発明における透過性素子の構成は特に限
定されるものではなく、２枚の光透過性導電基板の導電
膜が向き合うようにして適当な間隔で対向させ、２枚の
光透過性導電基板の周縁部をシール材などによりシール
し、エレクトロクロミック層や液晶層を封入させた形態
などを例示することができる。なお、当然のことなが
ら、導電層（導電膜）にはリード線が接続され、電圧が
印加できるようしてある。

【００１９】本発明の半透鏡性透過率可変素子は、前記
透過性素子の少なくとも一方の面側にハーフミラー層
（ハーフミラー機能を有する層）を具備するものであ
る。本発明において、ハーフミラー機能とは、入射光の
一部を反射し、一部を透過するように作られた半透明鏡
としての機能を有するものである。ハーフミラー機能
は、透明基板上に、各種の金属、合金、非金属、それら
の酸化物やフッ化物などの成膜物質を適当な厚さに蒸着
することにより、所望の透過率と反射率を任意に制御す
ることができる。非金属物質としては、ＺｎＳ、ＣｅＯ
₂、ＴｉＯ₂等、金属としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ａｕ
などが挙げられる。蒸着する際の厚さとしては、特に限
定されないが、通常０．００１μｍ〜１μｍ、好ましく
は、０．０１μｍ〜０．１０μｍ程度程度の範囲で、任
意に選択される。

【００２０】透過性素子の一方の光透過性導電基板側に
ハーフミラー層を付与する方法としては、特に限定され
なく、例えば、前記の光透過性導電基板の導電層（即
ち、光透過性導電膜）とは反対側の基板面に前記の金属
または非金属を蒸着することことによりハーフミラー層
を形成する方法、前記の光透過性導電基板の導電層とし
て、または導電層と光透過性基板の間に金属または非金
属を蒸着することことによりハーフミラー層を形成する
方法、光透過性基板上にハーフミラー層を設けて、透過
性素子と積層する方法などが挙げることができる。ハー
フミラー層付透明基板を光透過性素子と積層する場合
は、任意の接着剤や粘着材、好ましくは光学グレードの
接着材や粘着材を用いることにより容易に製造すること
ができる。なお、詳細に述べるまでもないが、もう一方
の基板側にハーフミラー層を同様に形成することによ
り、調光層の両側にハーフミラー層を具備するものが得
られる。

【００２１】本発明のハーフミラー層の光学的特性は、
本発明の目的を達成するものであれば特に限定されない
が、例えば、４５度入射角透過率については、通常１０
〜９０％、好ましくは２０〜８０％程度であることが望
ましい。

【００２２】本発明の半透鏡透過率可変素子は、前記の
とおり調光層とハーフミラー層を同時に具備することが
大きな特徴であるが、他の任意の機能層を設けてもよ
い。かかる層としては、紫外線吸収層、紫外線遮断層、
熱線反射層、熱線遮断層、保護フィルム層などが、代表
例として挙げられる。かかる機能層は、前記の透過性素
子の内部または外部に限定されず、透過性素子とハーフ
ミラー層の間またはハーフミラー層の外側のいずれに設
けても良い。

【００２３】次に本発明の半透鏡性透過率可変素子の応
用形態について図面を用いて説明する。図１は、半透鏡
性透過率可変素子の一例である。１、１’は光透過性導
電基板（典型的には透明導電基板）、２は調光層、３は
透過性素子、４はハーフミラー層を示す。図２は、本発
明の半透鏡性透過率可変素子と液晶表示素子とを間隔を
設けて積層した応用例であって、液晶表示素子の全面を
半透鏡性透過率可変素子が覆う形態を示す。（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図を示し、３は透過性素子、４はハ
ーフミラー層、５は遮光壁、６は液晶表示素子を示す。
この場合は、半透鏡性透過率可変素子と液晶表示素子の
間隔は任意に設定でき、直接積層してもよい。また液晶
表示素子は反射型、半透過型、透過型のいずれでもよい
が、本発明の効果を発揮する上から特に反射型が好適で
ある。図３は、半透鏡性透過率可変素子を額縁に応用し
た例を示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示し、
７は絵柄や写真等を示す。この場合、額縁内部に必ずし
も照明装置を配置する必要はない。図４は、本発明の半
透鏡性透過率可変素子と液晶表示素子とを間隔を設けて
積層した応用例であって、液晶表示素子の一部のみをハ
ーフミラー部分が覆う形態を示す。（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図を示す。

【００２４】

【発明の効果】本発明の半透鏡性透過率可変素子は、透
鏡性と素子自体の透過率を自在に制御できるという優れ
た特徴を有する。そのため、素子の適用範囲は極めて広
く、携帯電話、時計、ＰＤＡ、テレビ、パソコン等の各
種の液晶表示素子、エレクトロクロミックディスプレイ
などの、各種表示素子をはじめ、自動車や建築物の窓、
ショーケース、空間間仕切り、水槽、サンバイザー、写
真立て、額縁などの、各種用途に適用可能である。本素
子を用いることにより、例えば箱形のショーケースや液
晶表示素子においては内部の照明やバックライトを必須
としない形態とすることが可能である。また、従来は光
量の制御が難しくハーフミラーとしての機能が十分に発
揮出来なかった透過型の用途においても適用することが
可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明について実施例により具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定される
ものではない。

【００２６】《実施例１》（１）調光層を有する透過性素子の作製１０Ω／ｓｑのＩＴＯが被覆された透明ガラス基板（５
０ｍｍ角）を２枚用意し、周縁部に接着剤（シール材）
を塗布したのち、ＩＴＯ面同士が向かい合うように重ね
合わせ、接着剤を硬化させ、注入口付きセルを作製し
た。作製したセルのセルギャップは約１２５μｍであっ
た。他方で、プロピレンカーボネート５．０ｇ、２−
（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリア
ゾール（チバ・ガイギー社製、ＴＩＮＵＶＩＮＰ）
０．０３ｇの混合溶液に、４級アンモニウム塩（テトラ
フルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム）を０．５
Ｍ、下記式で表されるカソード性エレクトロクロミック
性化合物を５０ｍＭ、及びアノード性エレクトロクロミ
ック性化合物を３０ｍＭの濃度になるように添加し、均
一溶液を得た。

【００２７】

【化１】

【００２８】この溶液を上記セルに注入し、注入口をエ
ポキシ系封止剤で封止し、透過性素子（エレクトロクロ
ミック素子）を得た。この素子のＩＴＯ層部分にそれぞ
れリード線を接続し、電圧（１．３Ｖ）を印可するとエ
レクトロクロミック層が着色し、また可逆的に着消色
し、調光層をして機能することを確認した。

【００２９】（２）半透鏡性透過率可変素子の作製前記（１）で得られた透過性素子にハーフミラー（５０
ｍｍ角、ガラス厚；２ミリ、透過率：反射率＝３０％：
７０％）を積層し、周縁部を接着することにより半透鏡
性透過率可変素子を作製した。この半透鏡性透過率可変
素子は、透過性素子部分が消色状態においては透過性を
示し、着色状態ではミラーとして機能することが確認で
きた。

【００３０】（３）半透鏡性透過率可変素子の応用上部が開口した遮光性壁からなる箱（５０ｍｍ×５０ｍ
ｍ×高さ１５ｍｍ）の上部に前記（２）で得られた半透
鏡性透過率可変素子を設置した。なお、箱の底部に絵柄
を設置した。室内照明下において、エレクトロクロミッ
ク層が消色状態においては、この絵柄を上面から目視で
きる状態であった。エレクトロクロミック層を着色状態
とすることにより、箱の絵柄が見えなくなるとともに、
ハーフミラー面が完全に鏡面状態となることを目視によ
り確認した。

【００３１】《実施例２》（１）調光層を有する透過性素子の作製１０Ω／ｓｑのＩＴＯが被覆された透明ガラス基板を２
０ｍｍ角とした以外は、実施例１と同様に透過性素子
（エレクトロクロミック素子）を作製した。この素子の
ＩＴＯ層部分にそれぞれリード線を接続し、電圧（１．
３Ｖ）を印可するとエレクトロクロミック層が着色し、
また可逆的に着消色し、調光層をして機能することを確
認した。

【００３２】（２）半透鏡性透過率可変素子の作製前記（１）で得られた透過性素子にハーフミラー（２０
ｍｍ角、ガラス厚；２ミリ、透過率：反射率＝７０％：
３０％）を積層し、周縁部を接着することにより半透鏡
性透過率可変素子を作製した。この半透鏡性透過率可変
素子は、透過性素子部分が消色状態においては透過性を
示し、着色状態ではミラーとして機能することが確認で
きた。

【００３３】（３）半透鏡性透過率可変素子の応用上部が開口した遮光性壁からなる箱（２０ｍｍ×２０ｍ
ｍ×高さ１０ｍｍ）の上部に前記（２）で得られた半透
鏡性透過率可変素子を設置した。なお、箱の底部には反
射型液晶表示素子を設置した。室内照明下において、エ
レクトロクロミック層が消色状態においては、この液晶
表示素子の表示部分が上面から目視できる状態であっ
た。エレクトロクロミック層を着色状態とすることによ
り、表示部分が見えなくなるとともに、ハーフミラー面
が完全に鏡面状態となることを目視により確認した。

【００３４】《実施例３》（１）半透鏡性透過率可変素子の作製前記実施例１（１）で得られた透過性素子（５０ｍｍ
角）にハーフミラー（３０ｍｍ×５０ｍｍ、ガラス厚；
２ミリ、透過率：反射率＝３０％：７０％）を積層し、
周縁部を接着することにより半透鏡性透過率可変素子を
作製した。この半透鏡性透過率可変素子は、透過性素子
部分が消色状態においては透過性を示し、着色状態では
ミラーとして機能することが確認できた。

【００３５】（２）半透鏡性透過率可変素子の応用上部が開口した遮光性壁からなる箱（２０ｍｍ×２０ｍ
ｍ×高さ１０ｍｍ）の上部に前記（１）で得られた半透
鏡性透過率可変素子を設置した。なお、箱の底部には反
射型液晶表示素子を設置した。室内照明下において、エ
レクトロクロミック層が消色状態においては、この液晶
表示素子の表示部分が上面から目視できる状態であっ
た。エレクトロクロミック層を着色状態とすることによ
り、表示部分が見えなくなるとともに、ハーフミラー面
が完全に鏡面状態となることを目視により確認した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半透鏡性透過率可変素子の一例を示
す。

【図２】本発明の半透鏡性透過率可変素子を表示素子に
応用した場合の一例を示す。

【図３】本発明の半透鏡性透過率可変素子を装飾品に応
用した場合の一例を示す。

【図４】本発明の半透鏡性透過率可変素子を表示素子に
応用した場合の一例を示す。

【符号の説明】

１，１’ 光透過性導電基板２調光層３透過性素子４ハーフミラー層５遮光壁６液晶表示素子７絵柄または写真

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA15Y FA15Z FD06 LA13 2K001 AA06 BA08 BA12 BA18 BB08 EA17 5G435 BB12 BB15 BB16 DD10 DD11 DD13 FF03 FF15 GG09 GG11 HH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧の印加により光の透過量が変化する
調光層と該調光層の両側に配置された２枚の光透過性導
電基板を有する透過性素子の少なくとも一方の該基板側
にハーフミラー層を具備してなる半透鏡性透過率可変素
子。
【請求項２】調光層がエレクトロクロミック層である
ことを特徴とする請求項１に記載の半透鏡性透過率可変
素子。