(57)【要約】【課題】電圧制御型液晶フィルタを用いた照明装置において、調色の切り替りを速くすると共に、安全性を向上する。【解決手段】照明装置１０は、光源１９と電圧制御型液晶フィルタ１１とを備える。フィルタ１１は、透明基板１２１と、その上に設けられる透明電極１２２と、その上に設けられる配向膜１２３と、を有するフィルタ用基板１２を、配向膜１２３同士が対向するように重ねて、配向膜１２３相互の隙間に色素１３を混合した液晶１４を充填して成る。フィルタ１１は、そのフィルタ１１に充電された電荷を放電する抵抗部１５を備えた。これにより、フィルタ１１に充電された電荷が抵抗部１５によって放電される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に設けられる透明電極と、前記透明電極上に設けられる配向膜と、を有するフィルタ用基板を、前記配向膜同士が対向するように重ねて、前記配向膜相互の隙間に色素を混合した液晶を充填して成る電圧制御型液晶フィルタと、光源と、を備え、前記光源からの光が前記電圧制御型液晶フィルタによって調色制御される照明装置において、
前記電圧制御型液晶フィルタは、該フィルタに充電された電荷を放電する抵抗部を備えたことを特徴とする電圧制御型液晶フィルタを用いた照明装置。
【請求項２】
前記抵抗部は、前記対向する透明電極間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御型液晶フィルタを用いた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収分光特性の異なる二色性色素を含む液晶が透明電極付の透明基板間に充填され、透明電極に印加する電圧によって調色制御される電圧制御型液晶フィルタを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学フィルタと、光源と、を備えた照明装置にあって、光学フィルタとして、波長域及び分子配列に応じて吸収分光特性の異なる二色性色素が混合された液晶が透明電極付の透明基板間に挟設されて成る液晶セルを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図５は、このような照明装置の光学フィルタの構成を示す。光学フィルタ５０は、偏光フィルタ５１と、少なくとも一つの液晶セル５２ａ、５２ｂとを備え、各液晶セル５２ａ、５２ｂは、二色性色素５３（以下、色素という）が混合された液晶５４を挟み込むように並置された透明電極５５付の透明基板５６を備える。液晶５４と色素５３は、制御回路５７から透明電極５５に印加される駆動電圧に応じて配向し、色素５３の分子配列が変化する。そのため、光学フィルタ５０への入射光５８は、それによる色温度が制御された照明光５９とされる。この液晶セル５２ａ、５２ｂは、駆動電圧によって調色制御される電圧制御型の液晶フィルタである。
【０００３】
しかしながら、上述したような液晶セル５２ａ、５２ｂは、いわゆる液晶シャッタと異なり、透明電極５５が連続する１枚で形成され、ワンセルとしてのサイズ（対角長）が大きく、例えば１２５ｍｍ程度にもなる。このため、電圧制御型の液晶セル５２ａ、５２ｂは、キャパシタ成分が大きく、印加する駆動電圧を切り替えた場合に、透明電極５５に電荷が残存し、調色の切り替りが遅れる。また、制御回路５７の動作時に液晶セル５２ａ、５２ｂのみを取り外した際に、大きなキャパシタ成分に電荷が充電された状態が保持され、不安全である。
【特許文献１】特開２００４−６１８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するものであり、電圧制御型液晶フィルタを用いた照明装置において、調色の切り替りを速くすると共に、安全性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、透明基板と、前記透明基板上に設けられる透明電極と、前記透明電極上に設けられる配向膜と、を有するフィルタ用基板を、前記配向膜同士が対向するように重ねて、前記配向膜相互の隙間に色素を混合した液晶を充填して成る電圧制御型液晶フィルタと、光源と、を備え、前記光源からの光が前記電圧制御型液晶フィルタによって調色制御される照明装置において、前記電圧制御型液晶フィルタは、該フィルタに充電された電荷を放電する抵抗部を備えたものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の照明装置において、前記抵抗部は、前記対向する透明電極間に配置されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、電圧制御型液晶フィルタに充電された電荷が抵抗部によって放電されるので、電荷が残存する期間が短くなり、調色の切り替りが速くなる。また、電荷が確実に放電されるので、安全性が向上する。
【０００８】
請求項２の発明によれば、抵抗部が透明電極間に配置されるので、電圧制御型液晶フィルタの透明電極のキャパシタに見合った抵抗を容易に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明装置１０を図１乃至図３を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の照明装置１０を示し、図１（ｂ）は同照明装置１０の電圧制御型液晶フィルタ１１（以下、フィルタという）の電気的な接続を示し、図１（ｃ）はフィルタ１１の断面構成を示す。図１（ａ）に示すように、照明装置１０は、フィルタ１１と、光源１９とを備える。光源１９は、交流又は直流等の電力で点灯される。フィルタ１１は、光源１９からの光がフィルタ１１を透過するように配設される。図１（ｂ）に示すように、フィルタ１１は、対を成すフィルタ用基板１２を有する。図１（ｃ）に示すように、フィルタ用基板１２は、透明基板１２１と、透明基板１２１上に設けられる透明電極１２２と、透明電極１２２上に設けられる配向膜１２３とを有する。フィルタ１１は、フィルタ用基板１２を、配向膜１２３同士が対向するように重ねて、スペーサ１６と配向膜１２３相互の隙間に色素１３を混合した液晶１４が充填される。フィルタ１１は、そのフィルタ１１に充電された電荷を放電する抵抗部１５を備える。
【００１０】
透明基板１２１は、透光性を有する絶縁物等から成る基板であり、例えば、ガラス基板である。透明電極１２２は、液晶１４の配向を調節する電界を発生する電極であり、例えば、酸化インジウムスズが用いられる。配向膜１２３は、樹脂等から成る薄い膜であり、その表面に液晶１４を配向するための配向処理が施される。配向処理は、例えば、ローラ状の樹脂繊維を配向膜１２３上の一方向に摩擦するラビング処理である。対向する配向膜１２３相互の隙間は、隙間に分散されるスペーサ粒子・柱（図示せず）と共に外周のスペーサ１６によって設定される。透明電極１２２は、電極ピン１７ａ、１７ｂを端部に有し、電極ピン１７ａ、１７ｂを介して制御回路１８に接続される。制御回路１８は、フィルタ１１を調色制御するための電気回路であり、透明電極１２２に駆動電圧を供給する制御電源１８１と、駆動電圧の印加を入切するスイッチＳＷとを備える。
【００１１】
色素１３は、波長域及び分子配列に応じて吸収分光特性の異なる二色性色素であり、固有の分子構造に起因する吸光ピークを持ち、長波長域から短波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものや、短波長域から長波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するもの等がある。なお、吸収分光特性とは、各々の物質が有する波長ごとの光の吸収特性を言う。一般的な二色性色素としては、アゾ系色素、アントラキノン系色素等が挙げられ、本実施形態においては、例えば、退色性が少ない蛍光性ベンゾチアジアゾール系二色性色素が用いられる。液晶１４は、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶のいずれを用いてもよく、スメクティック液晶の一種である強誘電性液晶を用いてもよい。
【００１２】
フィルタ１１は、対向する透明電極１２２と、それらの間に充填されている色素１３及び液晶１４とによって、等価的に平行板キャパシタを構成する。平行板キャパシタのキャパシタ成分（キャパシタンス）は、平行板電極の面積に略比例するので、フィルタ１１は、ワンセルのサイズが大きい程、そのキャパシタ成分は大きい。
【００１３】
抵抗部１５は、対向する透明電極１２２間に接続された高抵抗材料である。高抵抗材料は、例えば、導電性ポリマー（導電性高分子）である。図２（ａ）（ｂ）は、抵抗部１５に用いられる導電性ポリマーの例を示す。図２（ａ）はポリチオフェン誘導体、図２（ｂ）は「自己ドープ型」ポリイソチアナフテン誘導体（いずれもティーエーケミカル株式会社製）である。抵抗部１５は、このような導電性ポリマーを、例えば、スペーサ１６の内面に塗布して構成される。
【００１４】
次に、上記のように構成された照明装置１０の動作を図１（ｂ）（ｃ）及び図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図１（ｂ）（ｃ）はスイッチＳＷがＯＮの場合、図３（ａ）（ｂ）はスイッチＳＷがＯＦＦの場合を示す。図１（ｂ）に示すように、スイッチＳＷがＯＮにされると、電極ピン１７ａ−１７ｂ間に制御電源１８１から矩形波交流の駆動電圧が印加される。図１（ｃ）に示すように、対向する透明電極１２２間に駆動電圧によって電界が発生し、細長い分子構造の液晶１４及び色素１３は、電界方向に配向して、フィルタ用基板１２に対して垂直に立ち上がる。そのため、色素１３による光吸収は少なくなり、フィルタ１１の光の透過率は高い状態が保たれる。このとき、フィルタ１１は、駆動電圧によって電荷が充電される。
【００１５】
図３（ａ）に示すように、スイッチＳＷがＯＦＦにされると、駆動電圧は電極ピン１７ａ−１７ｂ間に印加されない。図３（ｂ）に示すように、フィルタ１１に充電されていた電荷が抵抗部１５によって放電され、対向する透明電極１２２間の電界が消滅する。そのため、細長い分子構造の液晶１４及び色素１３は、配向膜１２３に対して平行に配向し、色素１３は、その長軸方向に振動する偏光を強く吸収する。従って、例えば、長波長域に対する吸収分光特性を有する色素１３を含むフィルタ１１は、透過光の色温度を増加させ、他方、短波長域に対する吸収分光特性を有する色素１３を含むフィルタ１１は、透過光の色温度を減少させる。すなわち、照明装置１０において、フィルタ１１の調色がスイッチＳＷによって切り替わる。
【００１６】
このように、本実施形態の照明装置１０は、制御回路１８のスイッチＳＷをＯＮからＯＦＦにしたとき、フィルタ１１に充電された電荷が抵抗部１５によって放電されるので、電荷が残存する期間が短くなり、調色の切り替りが速くなる。また、制御回路１８の動作時にフィルタ１１のみを取り外した際に、フィルタ１１の大きなキャパシタ成分に充電された電荷が確実に放電されるので、電極ピン１７ａ，１７ｂ等の充電部に誤って手を触れた場合の安全性がより向上する。
【００１７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る照明装置を図４を参照して説明する。図４は本実施形態の照明装置におけるフィルタ２１の断面構成を示す。本実施形態の照明装置は、第１の実施形態における抵抗部１５を設けることに代えて、液晶１４に溶解された導電性ポリマーを抵抗部２５として用いるようにした。
【００１８】
対向するフィルタ用基板１２間に充填される液晶１４には、導電性ポリマーが溶解されている。この導電性ポリマーは、高抵抗材料であり、対向する透明電極１２２間を高抵抗で接続することになり、フィルタ２１に充電された電荷を放電する抵抗部２５として機能する。導電性ポリマーは、例えば、ポリチオフェン誘導体、又は「自己ドープ型」ポリイソチアナフテン誘導体である（図２（ａ）（ｂ）参照）。なお、抵抗部２５は、配向膜１２３を介して透明電極１２２と電気的に接続されるが、配向膜１２３は薄い膜であり、電気的な接続は確保される。
【００１９】
ここで、対向する透明電極１２２間のキャパシタ成分をＣ、透明電極１２２間の抵抗部２５による抵抗をＲとすると、キャパシタ成分Ｃは透明電極１２２の面積に略比例し、抵抗Ｒはその面積に略反比例する。このため、透明電極１２２に充電された電荷の放電の時定数をＴとすると、Ｔ＝Ｃ×Ｒであるので、時定数Ｔは、透明電極１２２の面積に関わらない。一方、抵抗Ｒは、液晶１４に溶解される導電性ポリマーの濃度に依存する。従って、時定数Ｔは、導電性ポリマーの濃度の増減によって調節可能であり、所望の時定数Ｔが得られる導電性ポリマーの濃度は、透明電極１２２の大きさに関わらずフィルタ２１に適用される。
【００２０】
このように、本実施形態の照明装置は、第１の実施形態と同様に、フィルタ２１に充電された電荷が抵抗部２５によって放電されるので、調色の切り替りが速くなり、フィルタ２１に手を触れた場合の安全性が向上する。また、透明電極１２２に充電された電荷の放電の時定数は、透明電極１２２の面積に関わらないので、フィルタ２１の透明電極１２２のキャパシタに見合った抵抗を容易に設定することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、抵抗部１５として、固定抵抗器或いは可変抵抗器又は半固定抵抗器を電極ピン１７ａ−１７ｂ間に外付けしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成図、（ｂ）は同照明装置における電圧制御型液晶フィルタの駆動電圧印加時の接続図、（ｃ）は同フィルタの駆動電圧印加時の断面図。
【図２】（ａ）（ｂ）は同フィルタの抵抗部に用いられる導電性ポリマーの例の構造式。
【図３】（ａ）は同フィルタの駆動電圧無印加時の接続図、（ｂ）は同フィルタの駆動電圧無印加時の断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る照明装置における電圧制御型液晶フィルタの断面図。
【図５】従来の電圧制御型液晶フィルタを用いた照明装置の構成図。
【符号の説明】
【００２３】
１０  照明装置
１１、２１  電圧制御型液晶フィルタ
１２  フィルタ用基板
１２１  透明基板
１２２  透明電極
１２３  配向膜
１３  色素
１４  液晶
１５、２５  抵抗部
１９  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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