JP2014163048A - 窓および採光具 - Google Patents

Abstract

【課題】室内に採り込まれた外光が複数の色に分離して視認されず、かつ室内から室外を見たときに外の景色が多重に視認されたり複数の色に分かれて視認されないようにする。
【解決手段】一方の表面上の第１方向に離隔して形成され、それぞれが第２方向に延びる複数の溝を有する第１部分２と、複数の溝内にそれぞれ設けられる複数の第２部分３と、を備え、一方の表面における複数の第２部分３の間隔の最大値と間隔の最小値との比率は、１．５以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、可視光線を少なくともある程度は透過させる窓および採光具に関する。

周期的な内部構造により光を制御する光制御シートが種々の用途で用いられている。例えば、特許文献１では、透過部と遮光部を交互に並べた構造の光制御シートを例えば窓ガラスに貼り付けて、太陽光の入射角度の違いにより、夏季は室内への太陽光の取り込みを減少させ、冬季は太陽光の取り込みを増加させるようにしている。

特開２０１０−２５９４０６号公報

しかしながら、この種の従来の光制御シートでは、遮光部を等間隔で配置している。このため、遮光部を構成する材料の透過率や屈折率等の光学特性は透過部の光学特性と異なることから、回折が生じる。回折が生じると、光制御シートの透過光は複数の次数の回折光に分岐するとともに、各次数の回折光は波長ごとに分散する。すなわち、遮光部で回折された外光は室内の複数の離散的な方向に分散し、外光に含まれる複数の波長成分によって、室内が複数の色で色分けされて照らされてしまい、室内にいる人間に違和感を与えてしまう。また、室内から採光パネルを通して室外を見たときに、外の景色が多重化して視認されたり、複数の色に分かれて視認され、眺望を損ねてしまう。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、室内に採り込まれた外光が複数の色に分離して視認されず、かつ室内から室外を見たときに外の景色が多重に視認されたり複数の色に分かれて視認されないようにした窓および採光具を提供することである。

本発明の一態様は、一方の表面上の第１方向に離隔して形成され、それぞれが第２方向に延びる複数の溝を有する第１部分と、
前記複数の溝内にそれぞれ設けられる複数の第２部分と、を備え、
前記一方の表面における前記複数の第２部分の間隔の最大値と前記間隔の最小値との比率は、１．５以上であることを特徴とする窓である。

前記複数の第２部分のそれぞれは、前記第２部分の前記一方の表面における幅を、隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率が一定であってもよい。

前記複数の第２部分のそれぞれは、前記第２部分の前記一方の表面における幅とその対向辺における幅との平均値を、隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率が一定であってもよい。

前記複数の第２部分のそれぞれは、前記第２部分の前記一方の表面における幅を、隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率Ｒ、または前記第２部分の前記一方の表面における幅とその対向辺における幅との平均値を隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率Ｒの変動範囲ΔＲ（ΔＲ＞０）は、以下の（１）式で表されるようにしてもよい。
ΔＲ＜０．０１×｛（１−Ｒ）Ｔ１＋Ｒ×Ｔ２｝／（Ｔ２−Ｔ１） …（１）
ただし、Ｔ１は前記第１部分の透過率、Ｔ２は前記第２部分の透過率である。

前記第１部分および前記第２部分は、可視域および赤外域の少なくとも一方の少なくとも一部の波長域で、透過率が互いに異なるようにしてもよい。

前記第１部分および前記第２部分は、可視域では透過率が等しく、赤外域では透過率が互いに異なるようにしてもよい。

前記第１部分および前記第２部分は、可視域の少なくとも一部の波長域で、透過率が互いに異なるようにしてもよい。

本発明の他の一態様は、一方の表面上の第１方向に離隔して形成され、それぞれが第２方向に延びる複数の溝を有する第１部分と、
前記複数の溝内にそれぞれ設けられる複数の第２部分と、を備え、
前記一方の表面における前記複数の第２部分の間隔の最大値と前記間隔の最小値との比率は、１．５以上であることを特徴とする採光具である。

前記第１部分および前記第２部分が一体に形成されたガラス部材を備えてもよい。

前記第１部分および前記第２部分が形成されたシート部材と、
粘着材を介して前記シート部材が貼付されるガラス部材と、を備えてもよい。

（ａ）は第１の実施形態に係る光制御シートの断面図、（ｂ）はその部分断面図。 第２部分３を均一な間隔で配置した一比較例に係る光制御シートの断面図。 図２の一比較例に係る光制御シートの一方の表面側に白色点光源を配置した例を示す図。 図２の光制御シートを通して視認される多重像の一例を示す図。 図１の光制御シートを通して視認される多重像の一例を示す図。 図１の変形例を示す断面図。 光制御シートの製造工程の一例を示す図。 ３種類の光制御シートのシミュレーション結果を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態に係る光制御シート１の断面図、図１（ｂ）は光制御シート１の部分的な拡大断面図である。図１の光制御シート１は、例えば窓用のガラスに貼り付けて窓または採光具を作製することが可能であり、この場合、図１の断面図の左右方向が、窓または採光具の上下方向に対応する。また、図１の光制御シート１の内部構造を窓または採光具に一体に形成してもよい。この場合、窓または採光具に光制御シート１を貼り付ける工程が不要となる。以下では、本実施形態に係る光制御シート１の内部構造が窓または採光具に一体に組み込まれた場合も含めて、光制御シート１と呼ぶことにする。

図１の光制御シート１は、その内部構造として、第１部分２と複数の第２部分３とを備えている。第１部分２は、光制御シート１の一方の表面１ａ上の第１方向ｘに離隔して形成され、それぞれが第２方向ｙに延びる複数の溝を有する。ここで、光制御シート１を窓または採光具として用いる場合は、第１方向ｘは鉛直方向になり、紙面の表裏方向が水平方向になる。

光制御シート１の一方の表面１ａにおける複数の第２部分３の間隔の最大値と間隔の最小値との比率は、１．５以上である。ここで、一方の表面１ａとは、光制御シート１の外光が入射される面である。また、本明細書では、図１（ｂ）に示すように、隣接する第２部分３の中心位置同士の一方の表面１ａ上の距離を間隔と呼び、第２部分３の一方の表面１ａ上における幅を符号３ａで表し、対向辺における幅を符号３ｂで表す。

図１では、第２部分３の断面形状が台形の例を示しているが、第２部分３の断面形状は必ずしも台形でなくてもよく、例えば矩形状でもよい。図１では、第２部分３の幅３ａが必ずしも一定でないことを強調して描いているが、その理由については後述する。なお、場合によっては、第２部分３の幅３ａを一定にしてもよい。

図１の光制御シート１は、可視域および赤外域の少なくとも一方における少なくとも一部の波長域で、第１部分２と第２部分３の透過率が互いに異なるようにして、夏季は太陽光を遮蔽して、冬季は太陽光を透過させる等の光抑制機能を持たせることができる。

あるいは、図１の光制御シート１は、第１部分２と第２部分３が、可視域では透過率が等しく、赤外域では透過率が互いに異なるようにして、夏季だけ遮熱する等の熱線すなわち赤外線の抑制機能を持たせることができる。

あるいは、図１の光制御シート１は、可視域の少なくとも一部の波長域で、第１部分２と第２部分３の屈折率が互いに異なるようにして、採光機能を持たせることができる。

このように、図１の光制御シート１は、上述した３つの機能のうちの少なくとも一つを備えているのが望ましい。これらの機能は、第１部分２と第２部分３の材料を調整することで、得ることができる。

図１の光制御シート１を用いて窓または採光具を作製する場合は、採光機能を持たせるのが望ましく、場合によっては、赤外線の抑制機能や光抑制機能を持たせてもよい。採光機能を持たせる場合は、第１部分２と第２部分３は、可視光に対して透明な材料で形成するのが望ましい。

可視光に対して透明な材料としては、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリオニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）の反応物を採用することができる。

電離放射線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、可視光線硬化性樹脂、近赤外線硬化性樹脂等が挙げられる。このうち紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂としては、一例として、従来から慣用されている重合性オリゴマーないしはプレポリマーの中から適宜選択して用いることができる。また、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、光重合開始剤を併用することが好ましい。

さらに、第１部分２と第２部分３には上述した材料に加え、耐候性をさらに向上させるために、紫外線吸収剤（ＵＶＡ）を含有させてもよい。紫外線吸収剤としては、例えば酸化チタン等の無機系、および、トリアジン系等の有機系、のいずれであってもよい。さらに、上記光透過部は、さらにハードコート性や光安定剤（ＨＡＬＳ）や耐傷フィラー、重合禁止剤、架橋剤、帯電防止剤、接着性向上剤、酸化防止剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、可塑剤、消泡剤、充填剤等の添加剤を含有してもよい。

また、第１部分２と第２部分３は、可視光領域において所望の透過率を有するように調整され得る。可視光領域における平均透過率は、一例として、７０％以上に調整される。平均透過率が上記範囲を満たすと、光制御シート１全体としての可視光領域における透過率を十分に得られるため、光制御シート１の外観が暗くなることや、室内等へ十分な採光が確保できずに室内等の照度が不足することを抑制することができる。

光制御シート１に熱線すなわち赤外線の抑制機能を持たせる場合は、第２部分３は、例えば、熱線すなわち赤外線を吸収する熱線吸収材を含んでいる。この熱線吸収材は、可視光線を透過しつつ熱線を吸収するものである。熱線吸収材には、赤外光領域に吸収特性を有し、且つ、可視光領域に透過特性を有する粒子が用いられる。具体的には、熱線吸収材として、透明性を有する無機ナノ粒子を用いることができ、例えば、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ） 、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）、アルミニウムドープ酸化亜鉛、インジウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、酸化タングステン、六ホウ化セリウム、無水アンチモン酸亜鉛および硫化銅またはそれらの混合物のナノ粒子等を用いることができる。

熱線吸収材は、ナノ微粒子であることが好ましく、その平均粒径としては、例えば、１ｎｍ〜３００ｎｍのものが用いられる。熱線吸収材の平均粒径が１ｎｍ以上であれば、熱線を吸収する機能を十分に得ることができる。一方、熱線吸収材の平均粒径が３００ｎｍよりも大きいと、ヘイズを生じ光制御シート１の透明性が低下する場合がある。好ましくは、熱線吸収材の平均粒径として、１ｎｍ〜１００ｎｍのものが用いられる。なお、上記平均粒径は、透明熱線吸収粒子を電子顕微鏡で観察し、算術平均により求めた値である。

図１に示すように、光制御シート１内の複数の第２部分３は、不均一な間隔で配置されている。ここで、不均一とは、間隔が一定でないことを意味し、相対的に間隔が広い箇所と狭い箇所が混在している。ただし、本実施形態では、第２部分３の間隔の最大値と最小値との比率を１．５以上にしている。

以下に、第２部分３の間隔を不均一にする理由を説明する。この理由を説明するにあたって、図２に示すように、第２部分３を均一な間隔で配置した一比較例に係る光制御シート１の特性について最初に説明する。

図３は図２の一比較例に係る光制御シート１の一方の表面１ａ側に白色点光源４を配置した例を示す図である。図２の光制御シート１には、第２部分３が均一な間隔で配置されているため、光制御シート１の反対側の他方の表面１ｂ側では、０次の回折光、一次の回折光および二次の回折光等の高次の波長の回折光が別々の場所に現れて、しかも、白色点光源４からの白色光を構成する複数の色成分が分離して視認されてしまう。また、この他方の表面１ｂ側の任意の場所から光制御シート１を通して一方の表面１ａ側を見ると、図４に示すように、本来の白色点光源４の像４ａとは別個の場所に、一次の回折光による像や二次の回折光による像が色ごとに分離して視認されてしまう。

このため、図２の光制御シート１を例えば窓ガラスに貼り付けると、太陽光などの外光により室内に色が付いてしまい、また、室内から窓ガラスを通して室外を見たときに、外の景色が多重に見えて、しかも色が分離して視認され、室内にいる人間に違和感や不快感を与えてしまう。

そこで、本実施形態では、図１に示すように光制御シート１内の第２部分３を不均一に配置することにした。図１は、第２部分３の間隔が段階的に増大および減少する配置を１回以上繰り返す例を示しているが、これは不均一に配置する一例にすぎない。

図５は図３の光制御シート１の代わりに図１の光制御シート１を用いた場合に光制御シート１の他方の表面側から一方の表面１ａ側を見た様子を示す図である。図示のように、一次以降の高次の回折光による像は互いに重なり合って白色化されて視認される。

図５のように白色化されて視認される理由を説明する。光制御シート１に入射される光の入射角度をθｉ、光制御シート１から出射される光の出射角度をθｄ、回折次数をｍ、第２部分３の間隔すなわちピッチをｄ、光の波長をλとすると、以下の（１）式が成り立つ。

ｓｉｎθｉ＋ｓｉｎθｄ＝ｍλ／ｄ …（１）

この（１）式から、入射角度θｉが同じで、第２部分３の間隔ｄを変えたとすると、出射角度θｄが変わることがわかる。すなわち、光制御シート１内の第２部分３の間隔を不均一にすると、光の回折角度も不均一になる。また、回折角度は、次数によって異なることが知られている。

よって、第２部分３の間隔ｄが不均一な場合は、光制御シート１の一方の表面１ａ側から他方の表面側に回折された光は、回折角度が不均一になり、しかも、次数によって、回折角度が異なることから、結果として、複数の次数の異なる波長の光が混在することになり、白色化されて、多重像がぼやけて均一化する。このため、他方の表面１ｂ側で色が分離して多重像が生成されることが防止される。また、他方の表面１ｂ側から光制御シート１を通して一方の表面１ａ側を見た場合も、同様に、複数の次数の異なる波長の光が混在して白色化され、多重像がぼやけて均一化されて視認される。これにより、人間に違和感や不快感を与えなくなる。

光制御シート１内の第２部分３の間隔を不均一にする具体的な形態として、図１では、隣接する第２部分３同士の間隔を段階的に増大および減少させるグラデーションピッチを設ける例を示したが、この他に、図６に示すように、光制御シート１内の第２部分３の間隔をランダム化したランダムピッチを設ける例も考えられる。この場合も、複数の次数の異なる波長の光が混在して白色化され、多重像がぼやけて均一化されて視認される。

ただし、グラデーションピッチやランダムピッチ等により光制御シート１内の第２部分３の間隔を不均一にする際には、第２部分３の間隔の最大値と最小値との比率を１．５以上にする必要があり、好ましくは２以上にするのが望ましい。以下、この理由について説明する。

多重像を除去するのに理想的な状態は、第２部分３の間隔の変化により、一次回折光の出射角度の振れ幅と二次回折光の出射角度の振れ幅が重なることである。このとき、少なくとも一次回折光と二次回折光は隙間なく繋がって複数の異なる波長の光が混在して白色化されて、多重像はぼやけて視認されることになる。

第２部分３の間隔すなわちピッチの最大値をｄmax、最小値をｄmixとし、一次回折光の回折角の最大値をθ1max、二次回折光の回折角の最小値をθ2minとすると、以下の（２）式および（３）式が成り立つ。

ｓｉｎθ1max＝１λ／ｄmin …（２）
ｓｉｎθ2min＝２λ／ｄmax …（３）

一次回折光の出射角度の振れ幅と二次回折光の出射角度の振れ幅が重なる条件は、一次回折角の最大値θ1maxが二次回折光の最小値θ2min以上になることである。

ここで、ｓｉｎθ≒θと近似すると、以下の（４）式の関係が得られる。

１λ／ｄmin≧２λ／ｄmax …（４）

この（４）式を変形すると、以下の（５）式の関係が得られる。

ｄmax／ｄmin≧２ …（５）

このように、一次回折光と二次回折光が隙間なく繋がる条件は、第２部分３の間隔の最大値と最小値との比率が２以上のときである。ただし、２以下であっても、比率の変化量が半分である１．５以上であれば、異なる波長の回折光が互いに部分的に重なり合って、異なる波長の光がある程度は混在して白色に近い色で表示され、多重像もぼやけて視認される。最大値および最小値を測定する際、光制御シート１の面積が広い場合は、例えば任意の連続する１００箇所程度の間隔の測定値の集合の極大値および極小値を、最大値および最小値とみなすことができる。

そこで、本実施形態では、光制御シート１内の第２部分３の間隔の最大値と最小値との間隔の比率が１．５以上になるように第２部分３のそれぞれを光制御シート１内に配置することにした。

なお、制御シート内の第２部分３の間隔の最大値と最小値との間隔の比率が１．５以上にするということは、光制御シート１内の第２部分３の間隔を不均一にすることを意味するため、本実施形態の効果を得るには、制御シート内の第２部分３の間隔の最大値と最小値との間隔の比率が１．５以上にするという条件を満たせばよい。

この条件を満たすことで、上述したように、光制御シート１を通して採り込んだ外光が多重像を形成したり、複数の色に分離して視認される等の不具合が起きなくなるとともに、光制御シート１を通して外光側を見たときに、外光が多重像として視認されたり、外光が複数の色に分離して視認される等の不具合も起きなくなる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る光制御シート１では、その内部に設けられる第１部分２と第２部分３の透過率に差異があると、光制御シート１表面に、光制御シート１の内部構造に応じた濃淡ムラ、すなわち筋が視認されるおそれがある。

光制御シート１内の第２部分３の幅は１００μｍ程度と十分に細かいため、それ自体を人間が視認することはできない。ところが、図１に示すように、第２部分３の間隔が段階的に増大および減少するサイクルを繰り返すグラデーションピッチが形成されている場合、そのサイクルを単位とする濃淡ムラが視認される。また、図６のようにランダムピッチが形成されている場合においても、第２部分３の面積率に周期的な分布があると、その周期で濃淡ムラが視認されてしまう。ここで、面積率とは、一方の表面１ａにおける第２部分３の幅／第２部分３の間隔である。さらに、第２部分３の間隔は、その両側で必ずしも一定ではないが、それらの平均を取ればよい。

この見かけ上の濃淡ムラすなわち平均透過率Ｔは、内部構造の厚みが無視できる場合、以下の（６）式で表される。

Ｔ＝Ｒ１×Ｔ１＋Ｒ２×Ｔ２ …（６）

ここで、Ｒ１は第１部分２の面積率、Ｔ１は第１部分２の透過率、Ｒ２は第２部分３の面積率、Ｔ２は第２部分３の透過率である。透過率は、それぞれの材料単体を使用する膜厚で成膜した膜の透過率として定義できて測定できる。

また、Ｔ１とＴ２は定数であり、Ｒ１＋Ｒ２＝１であることから、第２部分３の面積率Ｒ２を光制御シート１内で一定にすれば、平均透過率Ｔも一定になり、濃淡ムラをなくすことができる。

第２部分３の厚みが無視できない場合は、（６）式を修正すればよい。例えば、第２部分３の断面形状が台形の場合、以下の（７）式のように、第２部分３の幅３ａ，３ｂの長さＲ２を台形の上辺の長さと下辺の長さの平均値として、面積率を計算してもよい。

Ｒ２＝０．５×（上辺の長さ＋下辺の長さ）／間隔 …（７）

このように、第２の実施形態では、光制御シート１内の第２部分３の面積率を常に一定にするため、光制御シート１内の平均透過率Ｔを一定にすることができ、光制御シート１の内部構造に応じた濃淡ムラが視認されなくなり、光制御シート１に内部構造が形成されていることが外観上わからなくなることから、通常の窓ガラスとして違和感なく利用できる。

（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態で説明したように、第２部分３の面積率が光制御シート１内で完全に一定であれば、光制御シート１内の第１部分２と第２部分３の透過率の差による濃淡ムラは生じない。ただし、第２部分３の面積率にある程度の増減があっても、所定の範囲内に収まっていれば、濃淡ムラは認識されず、実用上の問題は起きないと考えられる。

上述した（６）式を、Ｒ１＋Ｒ２＝１の関係を考慮に入れて変形すると、以下の（８）式が得られる。

Ｔ＝（１−Ｒ２）×Ｔ１＋Ｒ２×Ｔ２ …（８）

第２部分３の面積率Ｒ２がΔＲだけ変化したときの平均透過率Ｔの変化量ΔＴは、（８）式を変形することにより、以下の（９）式で表される。

ΔＴ＝ΔＲ×（Ｔ２−Ｔ１） …（９）

本実施形態では、平均透過率Ｔの変化量ΔＴが０．０１未満になるように設定する。

この条件は、（６）式と（９）式から、以下の（１０）式で表される。

ΔＲ＜０．０１×｛（１−Ｒ）Ｔ１＋Ｒ×Ｔ２｝／（Ｔ２−Ｔ１） …（１０）

ここで、０．０１を採用した理由は、一般的な人間のコントラストの閾値は０．０１程度であるためである。

なお、上述した（１０）式は、光制御シート１内の内部構造の厚みを考慮に入れているが、厚みを考慮に入れずに、平均透過率Ｔの変化量ΔＴが０．０１未満になるようにしてもよい。

このように、第３の実施形態では、光制御シート１内の第２部分３の面積率Ｒ２が所定の範囲Ｒ２に収まるように面積率Ｒ２を設定するため、第２の実施形態よりも設計自由度が広がり、製造が容易になる。

本実施例に係る光制御シート１を作製するにあたって、まずは、第２部分３が均一な間隔で配置された図２の構造の光制御シート１を考える。この光制御シート１の一方の表面１ａに対する太陽光の光制御シート１の法線に対する入射角度θと、出射角度φとの関係は、スネルの法則により、以下の（１１）式で表される。

ｓｉｎφ＝ｓｉｎθ／ｎ …（１１）

第１部分２と第２部分３の屈折率は１．５５である。この（１１）式から、東京における夏至および冬至の南中時の太陽の高度７８度と３１度に対する出射角度φ、すなわち光制御シート１中の角度はそれぞれ３９度と１９度になる。

このような太陽光の入射角度および光制御シート１中の角度を考慮に入れて、図２の構造の光抑制機能を有する光制御シート１を設計し、夏季は太陽光を第２部分３で適度にカットし、冬季は太陽光が第２部分３でカットされずに透過するようにする。

このような構造の光制御シート１を基本として、図１または図６のように第２部分３の間隔を不均一にする改善を行う。以下に、図１および図６の構造の光制御シート１の製造工程の一例を説明する。

図７は光制御シート１の製造工程の一例を示す図である。まず、図７（ａ）に示すように、先端幅が８０μｍで、テーパ角が１．５degのバイト１１を用意し、真鍮板１２を切削して金型１３を作製する。図７（ａ）の破線で示すようにバイト１１をずらして真鍮板１２を二回切削することにより、溝の幅を制御する。バイト１１をずらす量を調整することで、第２部分３の間隔を不均一にすることができる。これにより、図１および図６に示す２種類の光制御シート１用の金型１３を２つ作製する。

次に、図７（ｂ）に示すように、ＰＥＴシートを基材１４として、その上に、第１部分２の材料として、透明なＵＶ（紫外線）硬化樹脂１５を上述した金型１３で型取りする。次に、図７（ｃ）に示すように、第２部分３の材料として、ＡＴＯ（アンチモン／すず酸化物）のナノ粒子を分散させたＵＶ硬化性樹脂１６を、型取りしたＵＶ硬化樹脂１５の凹部にブレードを用いて充填し、その後にＵＶ硬化させて、光制御シート１が完成する。

さらに、この光制御シート１に、図７（ｄ）に示すように、粘着材層１７を形成し、その後、図７（ｅ）に示すように、粘着材層１７を介して、光制御シート１を窓ガラス１８に貼り付けて、窓または採光具２０が完成する。

本発明者は、上述した製造工程により、第２部分３の間隔が均一な光制御シート１と、図１のように第２部分３の間隔が段階的に増大および減少を繰り返すグラデーションピッチを有する光制御シート１と、図６のように第２部分３の間隔がランダムなランダムピッチを有する光制御シート１とを作製した。その結果、第２部分３の間隔が均一な光制御シート１では、多重像と色の分散が顕著に観察された。その原因は、第１部分２と第２部分３とで可視光における屈折率を同じにできなかったことに起因する。

これに対して、図１のようなグラデーションピッチを有する光制御シート１では、多重像がぼけて視認され、色の分散も起きずに白色化された。また、図６のようなランダムピッチを有する光制御シート１においても、ある程度は多重像がぼけて視認され、白色化も起きた。

本発明者は、第１部分２と第２部分３の屈折率差を０．００１と仮定して、光制御シート１の光学性能をシミュレーションにより求めた。図８はそのシミュレーション結果を示す図であり、図８（ａ）は均一ピッチを有する光制御シート１、図８（ｂ）はグラデーションピッチを有する光制御シート１、図８（ｃ）はランダムピッチを有する光制御シート１の光学特性を示している。

図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）の上段の３つのグラフは厳密結合波（Rigorous Coupled Wave Analysis, RCWA）解析で求めた回折次数ｍ（横軸）と回折効率（縦軸）の関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、上述した（１）式の出射角度θｄに対応する。ただし、この計算における回折のピッチは、第２部分３の間隔ではなく、グラデーションピッチの場合はその繰り返し周期である第２部分３の１０個分の長さをとっている。また、均一ピッチやランダムピッチに対しても、おなじ状態で比較するため、第２部分３の１０個分の長さを繰り返しとみなして近似計算している。

図８のシミュレーションでは、この繰り返し周期を１５００μｍとし、各グラフの横軸の左右端は、±１００次の回折次数であり、出射角は±２．１度に対応する。
これらのグラフの横軸の中央は、０次光であるが、０次光以外は不要なノイズ成分である。図８（ａ）のように、０次光以外の成分が離散的に現れる場合は、多重像と色の分離が明確に視認されてしまう。これに対して、図８（ｂ）の場合は、０次光とそれ以外の高次成分とが連続的につながっている。また、図８（ｃ）の場合も、図８（ｂ）ほどではないが、図８（ａ）よりは０次光とそれ以外の高次成分とのつながりが明瞭である。このシミュレーション結果からも、図１や図６の構造の光制御シート１であれば、多重像がぼけて、色の分離も起きないことがわかる。

また、図８の下段の３つのグラフは、上述した３種類の光制御シート１を通して無限遠の白色点光源を観察した場合の周辺への回折像を０．０度から３．０度まで０．０１度刻みで観察した場合の色度分布である。図８（ａ）に示す均一ピッチの場合は、色度図の全体に広がっており、種々の色を含む虹色に視認されるのに対して、図８（ｂ）に示すグラデーションピッチの場合は、中心付近に集中しており、白色で視認されることがわかる。また、図８（ｃ）に示すランダムピッチの場合は、図８（ｂ）ほどではないが、やはり中心付近に集中しており、白色に近い色で視認されることがわかる。

上述した第２の実施形態で説明した第２部分３の面積率を一定にする効果を確認するために、第２部分３の間隔を図１のようにグラデーションピッチとし、第２部分３の一方の表面１ａ側の下辺を３８．６７μｍ、他方の表面側の上辺を３１．３３μｍに固定にした光制御シート１を作製した。

この光制御シート１は、上辺と下辺の長さが固定であることから、面積率は一定ではない。この光制御シート１の太陽光の遮蔽性能と多重像の改善効果は、面積率を一定にした光制御シート１とほぼ同等であったが、シート表面を目視したときに、第２部分３の間隔が段階的に増大および減少する周期である１５００μｍでの濃淡ムラが視認された。これに対して、第２の実施形態で説明した面積率を一定にした光制御シート１では、濃淡ムラは視認されなかった。このことから、面積率一定による濃淡ムラの低減の効果が確認された。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ 光制御シート、２ 第１部分、３ 第２部分、４ 白色点光源、１１ バイト、１２ 真鍮板、１３ 金型、１４ 基材、１５，１６ ＵＶ硬化樹脂、１７ 粘着材層、１８ 窓ガラス、２０ 窓または採光具

Claims (10)

1. 一方の表面上の第１方向に離隔して形成され、それぞれが第２方向に延びる複数の溝を有する第１部分と、
   前記複数の溝内にそれぞれ設けられる複数の第２部分と、を備え、
   前記一方の表面における前記複数の第２部分の間隔の最大値と前記間隔の最小値との比率は、１．５以上であることを特徴とする窓。
2. 前記複数の第２部分のそれぞれは、前記第２部分の前記一方の表面における幅を、隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率が一定であることを特徴とする請求項１に記載の窓。
3. 前記複数の第２部分のそれぞれは、前記第２部分の前記一方の表面における幅とその対向辺における幅との平均値を、隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率が一定であることを特徴とする請求項１に記載の窓。
4. 前記複数の第２部分のそれぞれは、前記第２部分の前記一方の表面における幅を、隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率Ｒ、または前記第２部分の前記一方の表面における幅とその対向辺における幅との平均値を隣接する前記第２部分との間隔で割った面積率Ｒの変動範囲ΔＲ（ΔＲ＞０）は、以下の（１）式で表されることを特徴とする請求項１に記載の窓。
   ΔＲ＜０．０１×｛（１−Ｒ）Ｔ１＋Ｒ×Ｔ２｝／（Ｔ２−Ｔ１） …（１）
   ただし、Ｔ１は前記第１部分の透過率、Ｔ２は前記第２部分の透過率である。
5. 前記第１部分および前記第２部分は、可視域および赤外域の少なくとも一方の少なくとも一部の波長域で、透過率が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の窓。
6. 前記第１部分および前記第２部分は、可視域では透過率が等しく、赤外域では透過率が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の窓。
7. 前記第１部分および前記第２部分は、可視域の少なくとも一部の波長域で、透過率が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の窓。
8. 一方の表面上の第１方向に離隔して形成され、それぞれが第２方向に延びる複数の溝を有する第１部分と、
   前記複数の溝内にそれぞれ設けられる複数の第２部分と、を備え、
   前記一方の表面における前記複数の第２部分の間隔の最大値と前記間隔の最小値との比率は、１．５以上であることを特徴とする採光具。
9. 前記第１部分および前記第２部分が一体に形成されたガラス部材を備えることを特徴とする請求項８に記載の採光具。
10. 前記第１部分および前記第２部分が形成されたシート部材と、
    粘着材を介して前記シート部材が貼付されるガラス部材と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の採光具。