JP2021012307A - 調光部材、調光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、液晶を用いる調光部材は、透過率変化の応答速度は速いが、透過率の最大値と最小値との差(以下、透過率のダイナミックレンジとも呼ぶ)が狭く、より広いダイナミックレンジとすることが要望されている。
また、フォトクロミック材料を用いる調光部材も従来から知られている(例えば、特許文献1)。フォトクロミック材料を用いる調光部材は、透過率のダイナミックレンジを広くすることができる。
しかし、フォトクロミック材料を用いる調光部材は、外部からの光を受光することにより透過率の変化が生じることから、環境光によって透過率の変化を行わせることとなり、必要に応じて透過率を変化させることができず、実質的に応答速度が遅かった。
図1は、本開示の実施形態による調光部材10を備える調光装置1の第1実施形態を示す図である。
図2は、図1中の矢印A−Aの位置で調光部材10を切断した断面図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張、又は、簡略化している。
本明細書中において、記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。なお、板面、フィルム面についても同様である。
調光部材10は、フォトクロミック層11と、第1遮蔽層12と、第2遮蔽層13と、導光層14とを備えた板状、シート状、又は、フィルム状の光学部材であって、シート面に垂直な方向から見た形状(平面視の形状)が、四角形に構成されている。なお、本実施形態では、調光部材10を平面視の形状が四角形としたが、紫外光光源20及び可視光光源30を配置する端部から光を入射可能であれば、平面視の形状は、どのような形状としてもよい。
なお、本実施形態の調光部材10は、使用形態において特に表裏の区別を行う必要はないが、対称な構成ではないので、以下の説明では、図1に示す側、すなわち、図2中の左側を第1面側と呼び、右側を第2面側と呼ぶものとするが、これらの向きは適宜変更してもよい。
本実施形態では、フォトクロミック層11には、特開2005−255538号公報に記載のフォトクロミック化合物を含有する樹脂組成物を用いているが、これらに限らず、従来公知のフォトクロミック材料を適宜利用することができる。
導光層14は、高屈折率層15と、第1低屈折率層16と、第2低屈折率層17とを有している。
第1低屈折率層16は、高屈折率層15の第1面側に隣接して配置され、高屈折率層15よりも屈折率が低い。
第2低屈折率層17は、高屈折率層15の第2面側に隣接して配置され、高屈折率層15よりも屈折率が低い。
第1低屈折率層16及び第2低屈折率層17は、いずれも、紫外光及び可視光の透過率が高い材料を用いて形成することが望ましい。本実施形態では、第1低屈折率層16及び第2低屈折率層17は、同一の素材により構成されている。
導光層14は、上述したような構成、すなわち、高屈折率層15を第1低屈折率層16及び第2低屈折率層17によって挟み込む構成とすることにより、高屈折率層15と第1低屈折率層16との界面、及び、高屈折率層15と第2低屈折率層17との界面において、臨界角よりも大きな角度でこれらの界面に到達する紫外光光源20からの紫外光、及び、可視光光源30からの可視光が全反射される。これにより、紫外光導光方向(図1及び図2中の下から上に向かう方向)と、可視光導光方向(図1及び図2中の上から下に向かう方向)の双方向において、光が導光される。
また、進路変更部15aの溝形状の内部には、例えば、第1低屈折率層16を形成する樹脂が充填された構成としてもよいし、他の樹脂を充填してもよい。ただし、進路変更部15aの溝形状の内部を空隙としてしまうと、結露する等して進路変更部15aが視認されやすくなる恐れがあるので、何らかの樹脂により充填することが望ましい。
紫外光光源20が発光すると、紫外光が端部10aから入射して、図3中の実線で示した矢印のように進む。高屈折率層15内を進む紫外光は、先に説明したように、高屈折率層15と第1低屈折率層16との界面、及び、高屈折率層15と第2低屈折率層17との界面において、臨界角よりも大きな角度でこれらの界面に到達すると全反射される。これを繰り返すことにより、紫外光導光方向へと紫外光が導光される。また、進路変更部15aに到達した紫外光は、その進む方向が大きく変更される。ここで、進路変更部15aによって変更される紫外光の進む向きは様々であるが、一部の光は、高屈折率層15と第2低屈折率層17との界面に臨界角よりも小さい角度で入射する。この紫外光は、この界面を通過して導光層14から出射して、フォトクロミック層11へと到達して、フォトクロミック層11の透過率が低下する。
なお、紫外光光源20を発光させる時には、可視光光源30は、可視光を発光しないように不図示の制御部により制御される。
可視光光源30が発光すると、可視光が端部10bから入射して、図4中の一点鎖線で示した矢印のように進む。高屈折率層15内を進む可視光は、先に説明したように、高屈折率層15と第1低屈折率層16との界面、及び、高屈折率層15と第2低屈折率層17との界面において、臨界角よりも大きな角度でこれらの界面に到達すると全反射される。これを繰り返すことにより、可視光導光方向へと可視光が導光される。また、進路変更部15aに到達した可視光は、その進む方向が大きく変更される。ここで、進路変更部15aによって変更される可視光の進む向きは様々であるが、一部の光は、高屈折率層15と第2低屈折率層17との界面に臨界角よりも小さい角度で入射する。この可視光は、この界面を通過して導光層14から出射して、フォトクロミック層11へと到達して、フォトクロミック層11の透過率が上昇する。
また、図4のように可視光光源30が可視光を発光すると、フォトクロミック層11の透過率が上昇し、調光作用を解除することができる。フォトクロミック層11の透過率の上昇は、可視光光源30が可視光を発光すると略同時に生じるので、透過率を上昇させる場合の透過率変化の応答速度の速い調光部材10及び調光装置1となる。
また、上述したようにフォトクロミック層11は、最大透過率が80%であり、最小透過率が20%であるので、液晶等を用いる調光部材と比べて透過率のダイナミックレンジが高く、透過時と調光時(透過率の低下時)との差が大きく、利用価値の高い調光部材10及び調光装置1とすることができる。
また、調光部材10は、第1遮蔽層12及び第2遮蔽層13によってフォトクロミック層11を挟んで構成されている。よって、フォトクロミック層11は、外来光によって透過率の変化を生じない。また、紫外光が調光部材10から出射されてしまうことも防止できる。
図5は、第2実施形態の調光装置1Bを図2と同様な断面で示した図である。
第2実施形態の調光装置1Bは、導光層14Bの高屈折率層15Bが第1実施形態の高屈折率層15と異なる点と、第2フォトクロミック層18をさらに備える点とが、第1実施形態の調光装置1と相違し、その他の部位は第1実施形態と同様な構成となっている。よって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第2実施形態の調光装置1Bにおいても、紫外光光源20が発光すると、紫外光が端部10aから入射して、図6中の矢印のように進む。高屈折率層15B内を進む紫外光は、第1実施形態と同様に、高屈折率層15Bと第1低屈折率層16との界面、及び、高屈折率層15Bと第2低屈折率層17との界面において、臨界角よりも大きな角度でこれらの界面に到達すると全反射される。これを繰り返すことにより、紫外光導光方向へと紫外光が導光される。また、進路変更部15Baに到達した紫外光は、その進む方向が大きく変更される。ここで、進路変更部15Baによって変更される紫外光の進む向きは様々であるが、一部の光は、高屈折率層15Bと第2低屈折率層17との界面、又は、高屈折率層15Bと第1低屈折率層16との界面に臨界角よりも小さい角度で入射する。この紫外光は、これらの界面を通過して導光層14Bから出射して、フォトクロミック層11及び第2フォトクロミック層18へと到達して、フォトクロミック層11及び第2フォトクロミック層18の透過率が低下する。
第2実施形態の調光装置1Bにおいても、可視光光源30が発光すると、可視光が端部10bから入射して、図7中の一点鎖線で示した矢印のように進む。高屈折率層15B内を進む可視光は、第1実施形態と同様に、高屈折率層15Bと第1低屈折率層16との界面、及び、高屈折率層15Bと第2低屈折率層17との界面において、臨界角よりも大きな角度でこれらの界面に到達すると全反射される。これを繰り返すことにより、可視光導光方向へと可視光が導光される。また、進路変更部15Baに到達した可視光は、その進む方向が大きく変更される。ここで、進路変更部15Baによって変更される可視光の進む向きは様々であるが、一部の光は、高屈折率層15Bと第2低屈折率層17との界面、又は、高屈折率層15Bと第1低屈折率層16との界面に臨界角よりも小さい角度で入射する。この可視光は、これらの界面を通過して導光層14Bから出射して、フォトクロミック層11及び第2フォトクロミック層18へと到達して、フォトクロミック層11及び第2フォトクロミック層18の透過率が上昇する。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本開示の実施形態の範囲内である。
また、同じ端部、例えば、端部10a側のみに、紫外光光源と可視光光源とを並べて配置してもよい。
さらに、また、本実施形態では、調光部材10の端部10a側のみに紫外光光源20を配置し、端部10b側のみに可視光光源30を配置する構成を例示したが、複数の端部に紫外光光源及び可視光光源を配置してもよい。
10、10B 調光部材
10a、10b、10c、10d 端部
11 フォトクロミック層
12 第1遮蔽層
13 第2遮蔽層
14、14B 導光層
15、15B 高屈折率層
15a、15Ba 進路変更部
16 第1低屈折率層
17 第2低屈折率層
18 第2フォトクロミック層
20 紫外光光源
30 可視光光源
Claims (4)
- 紫外光を受光すると透過率が低下し、可視光を受光すると透過率が上昇するフォトクロミック層と、
前記フォトクロミック層の第1面側に配置され、紫外光の少なくとも一部の透過を遮蔽する第1遮蔽層と、
前記フォトクロミック層の第2面側に配置され、紫外光の少なくとも一部の透過を遮蔽する第2遮蔽層と、
前記第1遮蔽層と前記第2遮蔽層との間に配置され、端部から入射する光を導光して少なくとも一部の光を前記フォトクロミック層側へ出射する導光層と、
前記導光層の端部へ紫外光を照射する紫外光光源と、
前記導光層の端部へ可視光を照射する可視光光源と、
を備える調光装置。 - 請求項1に記載の調光装置において、
前記導光層は、
高屈折率層と、
前記高屈折率層の第1面側に配置され、前記高屈折率層よりも屈折率の低い第1低屈折率層と、
前記高屈折率層の第2面側に配置され、前記高屈折率層よりも屈折率の低い第2低屈折率層と、
を備える、
調光装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の調光装置において、
前記導光層は、導光する光の一部の進む向きを変える進路変更部を備える、
調光装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれかに記載の調光装置において、
前記フォトクロミック層は、前記導光層の両側に配置されている、
調光装置。
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