JP5493073B2 - 太陽光透過制御素子 - Google Patents
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Description
(1)高分子分散液晶型ホログラフィック回折素子(HPDLC回折素子)において、当該HPDLC回折素子内に含まれる液晶のネマティック−アイソトロピック(NI)相転移による屈折率及び屈折率異方性−等方性の変化を利用して、NI相転移温度に対応している特定の温度範囲で光の伝播方向あるいは偏光状態を変えて、それにより光の透過率を制御して調光を行うようにした光回折型の光透過制御素子を含み、当該光透過制御素子に対して、温度変化に伴って変化する前記光透過制御素子の光の透過率及び当該光透過制御素子からの入射光の伝播方向あるいは当該入射光の偏光状態に応じて、当該入射光の透過率を変える役割を果たす光処理機能部が配置されたことを特徴とする光透過制御部材。
(2)上記HPDLC回折素子が、PあるいはS偏光のどちらか一方の回折光強度を優先的に温度で制御するように構成された、前記(1)記載の光透過制御部材。
(3)0.04を上回る異方性屈折率を有し、ネマティック−アイソトロピック(NI)相転移点を有する液晶材料からなるHPDLC回折素子を用いてなる、前記(1)記載の光透過制御部材。
(4)10〜90℃にNI相転移点を有する液晶材料からなるHPDLC回折素子を用いてなる、前記(3)記載の光透過制御部材。
(5)上記光処理機能部として、視野角制限部材あるいは偏光選択部材、又はこれら両部材が回折光と非回折光の内の一つの光の透過を制御するように配置された、前記(1)記載の光透過制御部材。
(6)PあるいはS偏光のどちらか一方の回折光強度が優先的に、温度変化により変調されるHPDLC回折素子を2つ組み合わせて、上記光処理機能部として、視野角制限部材あるいは偏光選択部材、又はこれら両部材がPとS両偏光の回折による光の透過を制御するように配置された、前記(1)記載の光透過制御部材。
(7)HPDLC回折素子が、可視光波長域の透過率(可視光透過能)及び日射透過制御能の両性能が高くなる条件として、HPDLC厚2〜50μm、格子ピッチ0.3〜2.0μmの範囲で構成された、前記(1)記載の光透過制御部材。
(8)可視光透過能及び日射透過制御能を高めるために、
(HPDLC厚)=K×(格子ピッチ)2
を満たす関係式(ここで、Kは、範囲4〜15μm−1を満たす定数を表わす。)に、HPDLC厚と格子ピッチの値が設定されている、前記(7)記載の光透過制御部材。
(9)上記光透過制御部材が、太陽光の透過を制御する太陽光透過制御窓材である、前記(1)から(8)のいずれかに記載の光透過制御部材。
本発明は、高分子分散液晶型ホログラフィック回折素子(HPDLC回折素子)を用いた光回折型の光透過制御素子であって、HPDLC回折素子内に含まれる液晶のネマティック−アイソトロピック(NI)相転移による屈折率異方性と等方性の変化を利用して、特定の温度範囲で光の伝播方向あるいは偏光状態を変えて、それにより光の透過性を制御して調光を行うようにしたことを特徴とするものである。
(1)HPDLC回折素子内に含まれる液晶のネマティック−アイソトロピック(NI)相転移を調光原理とする新しい光透過制御素子を提供できる。
(2)本発明により、特定の温度範囲で光透過率が変わり、かつ可視光の透過性が良好な光回折型の太陽光等の光透過制御素子を構築し、提供できる。
(3)上記光透過制御素子をガラスに形成した自動調光断熱窓材を作製し、提供できる。
(4)本発明により、例えば、建築物や自動車、列車、船舶、飛行機などの移動体に、省エネルギー、快適住居性能、採光性能などの機能を付加した光透過制御部材、新しい機能性自動調光断熱窓材及びその応用技術等を提供できる。
(5)上記光透過制御素子は、温度による光回折、偏光の変化を利用した計測センサーや(サーモ)スイッチに応用することができる。
(6)可視光波長域に調光機能を合わせることで、温度による室内外の模様換え(例えば、夏は青く、冬は赤系で目を楽しませること等)が可能となる。
(7)基板の1つを反射型にすることで、反射方向や偏光を温度によって変更する反射率制御が可能となる。
(1)波長、光入射角による回折効率の高さについて
(2)可視光波長域での透明性について
*室内に入射する太陽光輻射エネルギーの温度による制御性能、
*室外の景色が見えるという点、すなわち、可視光の透過性能、
の二点で、これらは、それぞれ日射透過制御能ΔTsol及び可視光透過能Tlumに相当する。
温度による透過率変化の制御性は、NI相転移温度の制御性そのものである。現在、市場には20℃台から100℃を超える広い範囲でNI相転移点の異なる液晶が開発されており、これを流用することで達成できる。図6に、異なるNI転移温度をもつ液晶を用いて作製したHPDLC回折素子の回折効率の温度依存性を示す。図中、PとSは偏光状態を示し、upとdownはそれぞれ昇温及び降温過程で測定した結果を示す。
基本的に、HPDLC回折素子は、回折によって光の伝播方向を変えるだけであるため、回折方向によっては、光を適切に透過・遮断する素子が必要になる場合がある。視野角制御部材は、そのような機能をもつ素子の一つであり、プライバシーフィルムなどと言う名称で既に市販されており、これを流用することで達成できる。
Claims (9)
- 高分子分散液晶型ホログラフィック回折素子(HPDLC回折素子)において、当該HPDLC回折素子内に含まれる液晶のネマティック−アイソトロピック(NI)相転移による屈折率及び屈折率異方性−等方性の変化を利用して、NI相転移温度に対応している特定の温度範囲で光の伝播方向あるいは偏光状態を変えて、それにより光の透過率を制御して調光を行うようにした光回折型の光透過制御素子を含み、当該光透過制御素子に対して、温度変化に伴って変化する前記光透過制御素子の光の透過率及び当該光透過制御素子からの入射光の伝播方向あるいは当該入射光の偏光状態に応じて、当該入射光の透過率を変える役割を果たす光処理機能部が配置されたことを特徴とする光透過制御部材。
- 上記HPDLC回折素子が、PあるいはS偏光のどちらか一方の回折光強度を優先的に温度で制御するように構成された、請求項1記載の光透過制御部材。
- 0.04を上回る異方性屈折率を有し、ネマティック−アイソトロピック(NI)相転移点を有する液晶材料からなるHPDLC回折素子を用いてなる、請求項1記載の光透過制御部材。
- 10〜90℃にNI相転移点を有する液晶材料からなるHPDLC回折素子を用いてなる、請求項3記載の光透過制御部材。
- 上記光処理機能部として、視野角制限部材あるいは偏光選択部材、又はこれら両部材が回折光と非回折光の内の一つの光の透過を制御するように配置された、請求項1記載の光透過制御部材。
- PあるいはS偏光のどちらか一方の回折光強度が優先的に、温度変化により変調されるHPDLC回折素子を2つ組み合わせて、上記光処理機能部として、視野角制限部材あるいは偏光選択部材、又はこれら両部材がPとS両偏光の回折による光の透過を制御するように配置された、請求項1記載の光透過制御部材。
- HPDLC回折素子が、可視光波長域の透過率(可視光透過能)及び日射透過制御能の両性能が高くなる条件として、HPDLC厚2〜50μm、格子ピッチ0.3〜2.0μmの範囲で構成された、請求項1記載の光透過制御部材。
- 可視光透過能及び日射透過制御能を高めるために、
(HPDLC厚)=K×(格子ピッチ)2
を満たす関係式(ここで、Kは、範囲4〜15μm−1を満たす定数を表わす。)に、HPDLC厚と格子ピッチの値が設定されている、請求項7記載の光透過制御部材。 - 上記光透過制御部材が、太陽光の透過を制御する太陽光透過制御窓材である、請求項1から8のいずれかに記載の光透過制御部材。
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