JPS6131300Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エレクトロクロミツク物質（EC）
を用いた調光体を自動調光するEC調光装置に関
するものである。

光線を遮蔽するための調光体としては、従来は
ブラインド、カーテン等が用いられているが開閉
がめんどうであり、より細かい調整のきく調光体
が望まれている。

近年、電気光学的に光線を遮蔽することにより
表示を行う素子として液晶表示素子（LCD）、エ
レクトロクロミツク表示素子（ECD）等が注目
されており、これらを調光体として使用するアイ
デアを種々提案されている。

この内、液晶では、液晶層は薄いという利点は
あるが、偏光膜を使用すると耐候性が不充分で、
かつ透過時の透過率が低いという欠点、基板間隙
を一定に保つのが固難である点、液晶が熱、紫外
線に弱いという欠点等があり未だ実用化されてい
ない。

ECを用いた表示体であるECDは、LCDに比し
て応答速度が遅い、着消色をくり返すと脱色、消
色不良等を生じ10⁶〜10⁷回程度の寿命しかなく時
計での秒表示ができない等の欠点があるため、そ
のコントラストが良い、着消色以外には電力を消
費しなくメモリー性があるという利点を有してい
るにもかかわらず、現在のところほとんど実用化
されていない。

しかし、これらECDでは欠点となつた事項も
表示体でない調光体としてはほとんど問題となら
ない。即ち、調光体では１秒の何分の一という応
答速度は実質的に無意味で、通常数秒〜数分程度
の応答速度で充分であり、くり返し着消色による
寿命も１日10回着消色して10年で約40000回と10⁴
〜10⁵回程度で実用に耐えるため何ら問題となら
ない。さらにECの利点であるコントラストが良
いこと、着消色以外には電力を要しないことはそ
のまま生かせる上に、液晶のように基板間隙の制
御がECと対向電極が短絡しない程度であれば良
いため極めて容易にでき、調光体として製造する
ことが容易である。

本考案は、この調光体を用いて自動調光するこ
とを目的としたものであり、ECを用いた調光体
と、光センサーとを有し、該光センサーの信号に
より該調光体を着消色制御せしめるEC調光装置
において、外光を受光する第１の光センサーと該
調光体の着消色部を透過してきた外光を受光する
第２の光センサーとを有し、両光センサーの信号
を比較して調光体の透過率を制御することを特徴
とするEC調光装置である。

本考案のEC調光装置は、２個の光センサーを
用いて、外光と調光体の着色部の透過光を夫々
別々の光センサーで受け、その信号を比較して制
御するため外光強度に応じての制御、透過率を一
定にする制御、透過光量による制御の３つの制御
を適宜組み合せて制御することができ、特に透過
率を一定又は段階的に着消色する等の制御に適し
ており、これらの制御は１つの光センサーでは非
常に困難である。

本考案のエレクトロクロミツク物質（EC）を
用いた調光体とは、ビオロゲンの如くのEC溶液
を２枚の基板間に配したものでも、又、WO₃，
Ir₂O₃の如くのEC層を一方の電極上に形成し、電
解液を介して２枚の基板を積層したものでも使用
できるが、着色ムラ、メモリー性、耐候性等の点
からみてEC層を形成するタイプの調光体の方が
好ましい。

第１図は、本考案のEC調光装置の代表例の断
面図であり、透明基板１上にIn₂O₃−SnO₂等の透
明電極２、さらにその上にWO₃，Ir₂O₃，MoO₃等
のEC層３を形成し、又、透明基板４上に透明電
極５を形成して対向電極となし、この２枚の透明
基板１，４を相対向せしめて周辺をシール材６で
シールし、内部に電解質７を注入した調光体を示
しており、２個の光センサー８，９及びその信号
により調光体を駆動制御する調光体駆動回路１０
を示している。

この２つの光センサーの内、１つは調光体の内
側であつてEC層を形成していない場合に設けら
れて外光を直接受光しており、第１図では図の下
側の光センサー８であり、他の１つは調光体の内
側であつてEC層を有している着消色部に設けら
れて調光部分の透過光を受光しており、第１図で
は図の上側の光センサー９である。これらの光セ
ンサーの信号は、調光体駆動回路に入力され、所
望の制御方法に従つて調光体を駆動する。

この制御としては、外光強度に応じて徐々に透
過率を変化させる、光透過率を一定に保つ、透過
光量を一定に保つ等の制御があり、又、これらの
適宜組み合せて使用しても良い。

この光センサーとしては、太陽電池、フオトト
ランジスタ、フオトダイオード、CdS等の光の強
さを何らかの電気信号に変換できるものであれば
使用でき、調光体の基板上に直接設けても良く、
又、レンズ、反射鏡、オプテイカルフアイバー等
の集光伝達手段を用い、調光体表面以外の部分、
例えば調光体駆動回路と一体に設けても良い。
又、外光を直接受光する光センサーは、調光体外
部又は調光体から離れた場所に設けても良い。

この光センサーの信号は、電気処理できるもの
であれば何でも良く、電圧、電流、パルス数、周
波数等がある。

次いで第２図に本考案のEC調光装置を用いた
場合の制御例を示す。この例では、外光強度が
徐々に強まるとともに光透過率を徐々に低下さ
せ、ある一定の外光強度以上では光透過率を一定
に保つ制御を示す。Ａは第１の光センサーの出力
電圧、即ち、外光を直接受光する光センサーの信
号であり、外光が強くなるに従い徐々に増加す
る。なお、この図はあくまで模式的なものであ
り、実際には外光の強さに応じて一次関数的に信
号が増加するとは限らなく、指数関数的、対数関
数的をはじめ一次関数以外の関数的に増加するこ
ともあり、実際の使用においてはそれに応じて調
光体駆動回路内で処理すれば良い。

この外光の光度増加にともないＣに示すように
調光体に電圧が印加され着色され、その結果とし
て調光部を透過した光は液状に増加し、Ｂに示す
ように第２の光センサーの出力電圧も波状に増加
し、調光体の透過率は階段状に減少しＤに示すよ
うになる。

外光の変化にともない透過率を連続的に変化さ
せることもできるが、電流を所定値に制御する等
の細かい操作が必要とされ回路が複雑化し、あま
り細かい制御をすると寿命に悪影響を生じること
があるため前述の例の如く変化の巾がある値を越
えた場合に電圧が印加され、透過光量がある値以
下に低下したところで電圧印加を中止し、オープ
ンに保つようにする方が回路が簡単になり好まし
い。

又、前述の例では初期において透過光量が徐々
に増加するように設定されていたが、透過光量が
一定となるように、即ちＢのカーブが、徐々に右
上りでなく平均してみると水平になるように設定
することもできる。

第２図の例では、T₁の期間は徐々に透過率が
低下するとともに透過光量が増えるように設定さ
れているため光センサーは第１の光センサーのみ
でも制御可能であるが、T₂の期間では透過率を
一定に保つため２つの光センサーの信号を比較し
て制御することとなる。この例のような制御は太
陽光直射下での窓ガラスのような用途での調光で
は重要である。即ち、通常のECによる調光体の
有する着色時の透過率と消色時の透過率の比は４
〜５であり、太陽光の直射下で着色信号が発生し
つづけると過着色を生じ、寿命を低下させる及び
消色不良を生じる等の欠点を生じやすく、調光体
の透過率は一定値を下まわらない、即ち、一定よ
りは濃く着色しないようにすることが好ましい。
このため従来の第２の光センサーのみによる制御
では充分に余裕を取る必要があり、濃い着色状態
での使用がしにくいという欠点があり、本考案の
ように２個の光センサーを用いればこの欠点を生
じない。強い光にさらされた場合、電位が変動し
両電極間がオープン状態にあつても着色濃度が変
化する、温度により着色濃度が変化する、電解質
中の不純物若しくは両電極間のリークにより徐々
に消色する等により調光体の着色濃度が変化して
しまうことがあつても、本考案では透過率を常に
検出して制御しているため容易にその補正ができ
るものである。

即ち、このような着色変動が生じるとすると、
第１の光センサーのみによる制御は不充分とな
り、又、前述の例の如く徐々に透過光量を増加さ
せることは第２の光センサーのみでは不可能であ
り、本考案のように２個の光センサーを組み合せ
ることにより透過光量を一定に保つ、透過率を一
定に保つ、透過光量及び透過率を両方とも徐々に
変化させるのいずれの制御も容易にでき、かつ着
色濃度変動があつても、それを補正することがで
きる。

なお、この光センサーを太陽電池として調光体
駆動回路の電源としても使用できるようにしても
良く、必要に応じて昇圧回路、定電圧回路、Ni
−Cd電池等を用いる。

本考案に用いるECとしては前述の如くのECに
限られなく、有機、無機いずれでも使用でき、電
圧の印加により可視光域において着消色するもの
であれば使用できる。具体的にはECDに使用さ
れているWO₃が使用されやすく、対向電極に対
して負の電圧印加で着色し、正の電圧印加又は対
向電極との短絡で消色する。

透明電極は、In₂O₃，SnO₂，Au等の蒸着、ス
パツタ、導電フイルム貼着等で形成されれば良
く、薄青、薄茶、灰色等に着色していても良く
又、一部に時刻、月日、温度等を表示するための
セグメントを有していても良い。又、抵抗値を下
げるため金属線状物を積層して配することもで
き、対向電極能力向上のためカーボン、遷移金属
化合物等を点状、線状に対向電極上に形成しても
良い。

透明基板は、ガラス、プラスチツク又はそれら
の積層板等が使用でき、必要に応じて強化、着色
等されていても良い。

シール材は、フリツト、エポキシ樹脂、シリコ
ーン樹脂、フツ素樹脂等公知のものが使用でき、
必要に応じて電極トランスフアーを設ける、スペ
ーサーを介する等しても良い。

電解質も公知の種々のものが使用でき、EC及
び透明電極、対向電極に悪影響を生じなく、かつ
ECを着消色させるものであれば使用でき、具体
的には、ブタノール、プロピレンカーボネート等
のプロトン供給性の有機溶媒に、過塩素酸リチウ
ム、塩化リチウム、四フツ化ホウ素リチウム等の
支持電解質を10^-3mol／以上加えたものがあ
り、これ他種々の添加物が加えられる。又、有機
溶媒の代りにポリビニルアルコール、ポリビニル
アセタール、ポリアクリル酸等のゲル状溶液を添
加して用いても良い。

調光体駆動回路は主として２種類ある。その１
つは、着色動作時に透明電極２に電圧を印加し、
消色動作時に透明電極と対向電極を短絡し、その
他の時は、両電極をオープン状態に保つものであ
る。

この方式によれば着色動作時のみに電力を消費
するため、消費電力が少ないという長所がある。

WO₃の如くの代表的ECを用いた場合、この着
色動作時には負の電圧を印加すれば良く、透明電
極がIn₂O₃−SnO₂、ECがWO₃、対向電極In₂O₃−
SnO₂で、電解質がプロピレンカーボネートに
LiClO₄ 0.1M／、LiI 0.1M／のものを用いた
場合、−１〜−3V程度の電圧印加で１〜５分間程
度で濃く着色することとなる。

又、消色動作時には両電極を短絡すれば良く、
通常１〜10分間程度で消色させることができ、着
色、消色は任意のところで止めることができ、そ
の後、両電極をオープン状態に保てば着色濃度は
変化しないこととなる。

他の一つの例は、着色濃度を変化させるときに
両電極間に電圧を印加し、変化させないときには
両電極をオープン状態とさせる方式で、この方式
では着色、消色の両動作時に電力を消費するため
前者の例よりは電力消費は増加するが、消色動作
が速くなるという長所を有している。

もちろん、この方式と前者の方式を組み合せ
て、消色の初期には短絡で、消色の終期では電圧
印加で消色を行うこととし、両方の長所と短所を
組み合せた方式とすることもできる。

この場合には、前者の例と同様に説明すると、
EC側透明電極に負の電圧が印加されれば着色が
進行し、正の電圧が印加されれば消色が進行し、
両電極をオープン状態に保てば、着色濃度は変化
しない。

この他、ECとして赤外域にまで着消色するEC
を用いる又は併用するようにして赤外線を調光制
御する、複数の区画に分け区画毎に調光制御する
等しても良く、調光体も紫外線カツトフイルム、
カラーフイルム、飛散防止フイルム等を貼着す
る、電極取り出し部をリード、ピン、プラグ、コ
ネクタ等にする等しても良く、光センサーを透明
基板面若しくは枠に設け調光体と一体化し、リー
ド線の数は減らすようにしても良く、今後種々の
応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の代表例の断面図。第２図
は、本考案の調光操作の説明図。 ３，９……光センサー、１０……調光体駆動回
路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) エレクトロクロミツク物質を用いた調光体
   と、光センサーとを有し、該光センサーの信号
   により該調光体を着消色制御せしめるEC調光
   装置において、外光を直接受光する第１の光セ
   ンサーと該調光体の着消色部を透過してきた外
   光を受光する第２の光センサーとを有し、両光
   センサーの信号を比較して調光体の透過率を制
   御することを特徴とするEC調光装置。 (2) エレクトロクロミツク物質を用いた調光体
   が、透明電極上にエレクトロクロミツク物質層
   を形成した表透明基板と、対向電極を形成した
   裏透明基板とを電解質を介して積層した構造を
   有することを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載のEC調光装置。 (3) 光センサーにより調光体駆動回路が、着色濃
   度を変化させるときに両電極間に正又は負の電
   圧を印加し、変化させないときは両電極間をオ
   ープン状態とすることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第２項記載のEC調光装置。 (4) 光センサーにより調光体駆動回路が、着色濃
   度を濃くするときに、両電極間に電圧を印加
   し、着色濃度を薄くするときに、両電極間を短
   絡させ、着色濃度を変化させないときは両電極
   間をオープン状態とすることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第２項記載のEC調光装
   置。 (5) 外光の光量が一定値を越えた後は、調光体の
   透過率を一定に保つようにしたことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のEC調
   光装置。