CN110268307A - 调光装置 - Google Patents

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Abstract

调光装置(10)包含：调光元件(11)，其包含第1层叠体以及第2层叠体、和液晶层，该第1层叠体以及第2层叠体分别具备在基材设置的电极，该液晶层被第1层叠体以及第2层叠体夹持；开关元件(T1)，其连接于交流电源和调光元件(11)之间；比较器(CP1)，其检测交流电源是否比第1电压高，该第1电压比0V高并且比交流电源的最大值低；以及控制电路(38)，其在交流电源比第1电压高的情况下，对开关元件(T1)进行PWM控制或者PFM控制。

Description

调光装置
技术领域
本发明涉及使用了液晶的调光装置。
背景技术
已知使用了不需要取向处理、也不需要偏光板而能够进行明亮的显示的高分子分散型液晶或聚合物网络型液晶的调光装置。液晶层(调光层)包含液晶材料和高分子材料，液晶材料的寻常光折射率和高分子材料的折射率设定为大致相同。
例如，在没有向液晶层施加电压的情况下，调光装置是散射状态，在向液晶层施加电压的情况下，调光装置是透过状态。例如，考虑在家庭或公司中的使用而优选在调光装置中使用商用电源(有效电压100V、频率60Hz或50Hz)。但是，商用电源的波峰值(最大值)是在液晶层的耐电压比商用电源的波峰值低的情况下，不能驱动调光装置。
因此，考虑使用称为滑线电阻调压器(slidac)的可变自耦变压器等来对商用电源进行减压，使用减压后的交流电源来驱动调光装置。在这种情况下，调光装置大型化，另外，调光装置的重量增加。
另外，考虑在通过AC/DC电源电路将商用电源变换为直流之后，使用该直流电压来驱动调光装置。在这种情况下，电源的变换效率变低，调光装置的消耗电力变大。
发明内容
本发明提供能够降低消耗电力的调光装置。
本发明的一个方式涉及的调光装置具备：调光元件，其包含第1层叠体以及第2层叠体和液晶层，该第1层叠体以及第2层叠体分别具备在基材设置的电极，该液晶层被所述第1层叠体以及第2层叠体夹持；第1开关元件，其连接于交流电源和所述调光元件之间；第1比较器，其检测所述交流电源是否比第1电压高，该第1电压比0V高并且比所述交流电源的最大值低；以及控制电路，其在所述交流电源比所述第1电压高的情况下，对所述第1开关元件进行PWM(pulse width modulation)控制或者PFM(pulse frequency modulation)控制。
发明的效果
根据本发明，能够提供能够降低消耗电力的调光装置。
附图说明
图1是第1实施方式涉及的调光装置的框图。
图2是调光元件的剖面图。
图3是说明液晶层的取向的剖面图。
图4是调光元件的等效电路图。
图5是驱动电路的电路图。
图6是说明商用电源的交流波形的图。
图7是说明第1实施方式涉及的驱动电路的动作的时序图。
图8是说明向第1实施方式涉及的调光元件施加的交流电压的图。
图9是说明变形例涉及的驱动电路的动作的时序图。
图10是说明向变形例涉及的调光元件施加的交流电压的图。
图11是表示调光元件中的V-T特性的一个例子的曲线图。
图12是说明第2实施方式涉及的驱动电路的动作的时序图。
具体实施方式
下面参照附图说明实施方式。但是，附图是示意性或者概念性的图，各附图的尺寸以及比例等不限于一定与现实相同。另外，即使在附图的相互间表示相同部分的情况下，有时相互的尺寸关系或比例也不同地进行表示。特别是，下面表示的几个实施方式是对用于将本发明的技术思想具体化的装置以及方法进行了例示，但本发明的技术思想并不由结构部件的形状、构造、配置等确定。此外，在下面的说明中，对于具有相同的功能以及结构的要素标注相同的标号，仅在需要的情况下进行重复的说明。
[第1实施方式]
[1]调光装置10的结构
图1是本发明的第1实施方式涉及的调光装置10的框图。调光装置10具备调光元件11、驱动电路12、电源电路13以及控制电路14。
调光元件11是能够控制光的透过率的元件。调光元件11例如由调光膜构成。调光膜是能够通过电源的导通/截止来瞬时切换透明和不透明(白浊)的功能性膜。调光元件11的结构的一个例子在后面叙述。
驱动电路12向调光元件11施加电压，驱动调光元件11。关于驱动电路12的电路结构在后面叙述。
电源电路13从外部接受交流电源。作为一个例子，在本实施方式中，在交流电源中应用商用交流电源(商用电源)。商用电源是作为工业用或家庭用而从电力公司等供给的普通电源，是交流电源。作为商用电源，有效电压为100V、波峰值(最大值)为频率为60Hz或50Hz。电源电路13向调光元件11供给商用电源。另外，电源电路13生成作为驱动电路12所包含的有源元件用的电源而使用的规定的电压(直流电压)，将该直流电压向驱动电路12供给。
控制电路14控制驱动电路12以及电源电路13。控制电路14以驱动电路12以及电源电路13能够进行期望的动作的方式向驱动电路12以及电源电路13供给控制信号。
[1-1]调光元件11的结构
接下来，说明调光元件11的结构。图2是调光元件11的剖面图。调光元件11的平面形状能够设为任意的形状，例如是四边形。在调光元件11是调光膜的情况下，调光膜与粘贴的区域的外形匹配地被加工。
调光元件11具备相对配置的基材20、21和在基材20、21间配置的液晶层(调光层)24。基材20、21由透明部件构成，例如由透明膜构成。基材20、21例如能够使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚乙烯(PE)膜以及聚碳酸酯(PC)膜等。
液晶层24具备液晶材料24A以及高分子材料24B。液晶层24由高分子分散型液晶(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal)或聚合物网络型液晶(PNLC：PolymerNetwork Liquid Crystal)构成。高分子分散型液晶由在由高分子材料构成的矩阵中使液晶材料分散得到的复合体构成，即在矩阵中具有液晶相位分离后的构造。聚合物网络型液晶由在由高分子材料构成的3维网状结构(聚合物网络)中充满了具有连续相位的液晶材料的复合体构成。作为高分子材料能够使用光固化树脂。例如，PDLC是对在光致聚合型的高分子前驱体(单体)混合了液晶材料的溶液照射紫外线，使单体重合而形成聚合物，在由该聚合物构成的矩阵中使液晶分散。
透明电极22以与液晶层24接触的方式设置于基材20之上。透明电极23以与液晶层24接触的方式设置于基材21之上。透明电极22、23由具有光透过性以及导电性的材料构成，例如由ITO(铟锡氧化物)构成。
调光元件11与透明电极22、23分别电连接，具有用于与驱动电路12电连接的连接端子(未图示)。该连接端子由金属(例如，金、银、铜以及铝等)构成。
液晶层24通过密封材料25而密封于透明电极22、23之间。密封材料25以包围液晶层24的方式形成。密封材料25例如由光固化树脂构成。
[1-2]液晶层24的动作
接下来，说明液晶层(调光层)24的大体的动作。
在液晶层24中，液晶材料的寻常光折射率和高分子材料的折射率设定为大致相同。作为液晶材料，例如使用具有正的介电各向异性的正型(P型)的向列型液晶。
如图2所示，开关元件13A截止，停止向调光元件11的商用电源15的供给。开关元件13A包含于电源电路13，开关元件13A的动作由控制电路14控制。在该截止状态下，不对液晶层24施加电压。
在没有对液晶层24施加电压(电场)的情况下，液晶分子相对于高分子矩阵(或者聚合物网络)的界面变成随机的状态。在这种情况下，成为液晶材料的折射率和高分子矩阵的折射率不同的状态，入射光在高分子矩阵的界面散射。即，在液晶分子没有取向的状态下，液晶层24变成高朦胧状态。此时，液晶层24变成白浊的状态，调光元件11变成不透明的状态。由此，调光元件11能够从观察者遮挡对象物。朦胧值是与部件的透明性有关的指标，表示朦胧度。朦胧值越小，透明度越高。
另一方面，如图3所示，开关元件13A导通，向调光元件11供给商用电源15。在该导通状态下，对液晶层24施加电压。
在对液晶层24施加了电压的情况下，液晶分子的长轴(指向(director))在相对于电极面大致垂直方向取向。在这种情况下，成为液晶材料的折射率和高分子矩阵的折射率大致相同的状态，入射光在液晶层24内几乎不散射，透过液晶层24。即，在液晶分子被取向的状态下，液晶层24变成低朦胧状态。此时，液晶层24变成透明的状态，调光元件11也变成透明的状态。因此，观察者能够隔着调光元件11观察对象物。
此外，在本实施方式中，说明了在非通电时变成不透明状态、在通电时变成透明状态的调光元件，但不限定于此。也能够应用于在非通电时变成透明状态、在通电时变成不透明状态的反向型。
[1-3]调光元件11的等效电路
接下来，说明调光元件11的等效电路。图4是调光元件11的等效电路图。
透明电极22形成为平面状。由此，透明电极22以从端子侧(与驱动电路12连接的端子侧)至末端侧(与端子相反侧)扩展的方式，构成多个电阻分量R1～11。
同样地，透明电极23形成为平面状。由此，透明电极23以从端子侧至末端侧扩展的方式，构成多个电阻分量R12～22。
液晶层24构成在透明电极22和透明电极23之间连接的多个电容分量C1～C4。
从图4能够理解，就调光元件11而言，端子侧的电压高，随着朝向末端侧而电压变低。
[1－4]驱动电路12的结构
接下来，说明驱动电路12的结构。图5是驱动电路12的电路图。
节点N1经由电源电路13与商用电源15连接。在节点N1连接有分压电路30。分压电路30具备在节点N1和接地端子GND之间串联连接的电阻R30、R31。分压电路30从节点N2输出具有比商用电源15的最大值低的最大值的交流电压。例如，分压电路30使节点N1的电压降低至1/20左右。分压电路30的分压比与在分压电路30的后段连接的多个有源元件的耐电压相应地设定为最佳。
运算放大器AP1的非反转输入端子与节点N2连接，其反转输入端子与其输出端子连接。运算放大器AP1构成电压跟随器。在运算放大器AP1的正电源端子施加有正电压“+V1”，在其负电源端子施加有负电压“-V1”。例如，正电压“+V1”是+15V左右，负电压“-V1”是-15V左右。在后述的其他有源元件施加的直流电源也与运算放大器AP1相同。
运算放大器AP1的输出端子经由节点N3与电阻R32的一端连接。电阻R32的另一端与节点N4连接。
电压限制器31具备运算放大器AP2、二极管D1以及可变电源32。电压限制器31是上限限制器，将正电压限制为规定电压。运算放大器AP2的反转输入端子与节点N4连接，其非反转输入端子与可变电源32的正极连接。运算放大器AP2的输出端子与二极管D1的阴极连接。二极管D1的阳极与节点N4连接。可变电源32是直流电源，将正的基准电压“VrefC+”向运算放大器AP2的非反转输入端子供给。基准电压“VrefC+”是可变的，电压限制器31能够与基准电压“VrefC+”相应地调整正侧的限制电压。基准电压“VrefC+”能够通过控制电路14或者从外部通过用户任意地设定。
电压限制器33具备运算放大器AP3、二极管D2以及可变电源34。电压限制器33是下限限制器，将负电压限制为规定电压。运算放大器AP3的反转输入端子与节点N4连接，其非反转输入端子与可变电源34的负极连接。运算放大器AP3的输出端子与二极管D2的阳极连接。二极管D2的阴极与节点N4连接。可变电源34是直流电源，将负的基准电压“VrefC-”向运算放大器AP3的非反转输入端子供给。基准电压“VrefC-”是可变的，电压限制器33能够与基准电压“VrefC-”相应地调整负侧的限制电压。基准电压“VrefC-”能够通过控制电路14、或者从外部通过用户任意地设定。
误差放大器35的第1输入端子与节点N4连接，其第2输入端子与分压电路36连接。分压电路36具备在后述的反馈电路43和接地端子GND之间串联连接的电阻R33、R34。分压电路36从节点5输出比反馈电路43的输出低的电压。电阻R33、R34之间的节点N5与误差放大器35的第2输入端子连接。分压电路36的分压比设定为与分压电路30的分压比相同。分压电路36所包含的电阻分别设定为例如分压电路30所包含的电阻的1/10左右。
比较器CP1的非反转输入端子与节点N3连接，其反转输入端子与可变电源32的正极连接。比较器CP1的输出端子与定时产生电路39连接。比较器CP1将运算放大器AP1的输出和基准电压“VrefC+”进行比较，将比较结果向定时产生电路39发送。
比较器CP2的反转输入端子与节点N3连接，其非反转输入端子与可变电源34的负极连接。比较器CP2的输出端子与定时产生电路39连接。比较器CP2将运算放大器AP1的输出和基准电压“VrefC-”进行比较，将比较结果向定时产生电路39发送。
比较器CP3的非反转输入端子与节点N3连接，其反转输入端子与接地端子GND连接。在接地端子GND施加有0V。比较器CP3的输出端子与定时产生电路39连接。比较器CP3构成零交叉电路。即，比较器CP3检测交流电源的电压变成零的地点(零交叉点)。
晶体管(开关元件)T1、T2由MOS晶体管或者双极晶体管构成。在本实施方式中，作为晶体管T1、T2，例如说明使用N沟道MOS晶体管(或者功率MOS晶体管)的例子。
晶体管T1的漏极与节点N1连接，其源极与晶体管T2的源极连接，其栅极与栅极驱动器41连接。晶体管T2的漏极经由节点N6与低通滤波器LPF连接，其栅极与栅极驱动器42连接。
作为整流元件的二极管(也称为反馈二极管)D3与晶体管T1并联连接。二极管D3的阳极与晶体管T1的源极连接，其阴极与晶体管T1的漏极连接。同样地，二极管D4与晶体管T2并联连接。二极管D4的阳极与晶体管T2的源极连接，其阴极与晶体管T2的漏极连接。
此外，在通过MOS晶体管构成晶体管T1的情况下，MOS晶体管T1的寄生二极管发挥二极管D3的作用，因此，不需要新追加二极管D3。同样地，在通过MOS晶体管构成晶体管T2的情况下，MOS晶体管T2的寄生二极管发挥二极管D4的作用，因此，不需要新追加二极管D4。在通过双极晶体管构成晶体管T1、T2的情况下，在双极晶体管T1、T2分别并联连接有二极管D3、D4。
低通滤波器LPF具备电感器L以及电容器C。即，低通滤波器LPF由LC低通滤波器构成。电感器L的一端与节点N6连接，其另一端经由节点N7与电容器C的一个电极连接。电容器C的另一个电极与接地端子GND连接。
调光元件11连接于节点N7和接地端子GND之间。调光元件11如果表示为等效电路，则从图4可以理解，包含电阻性负载RL和电容性负载CL。
反馈电路43经由节点N6、N7与电感器L并联连接。反馈电路43检测电感器L的电压，将该检测出的电压经由分压电路36反馈给误差放大器35。电感器L的电压与施加于调光元件11的电压大致相当。
误差放大器35对节点N4的电压和节点N5的电压之差进行放大。误差放大器35的输出向PWM电路37发送。节点N4的电压是与将商用电源15的交流电压设为例如1/20倍后的交流电压大致对应的交流电压。节点N5的电压是与将电感器L的电压设为例如1/20倍后的电压大致对应的电压。误差放大器35的输出向PWM电路37发送。
PWM电路37使用误差放大器35的输出，执行PWM控制。脉冲宽度调制(PWM：pulsewidth modulation)是不使脉冲信号的频率变化而使脉冲信号的宽度(脉冲宽度)变化的方式。在误差放大器35的输出(误差)大的情况下，PWM电路37减小脉冲宽度，在误差放大器35的输出小的情况下，PWM电路37增大脉冲宽度。即，PWM电路37具备高频振荡器，使用误差放大器35的输出，控制脉冲信号的占空比。
此外，在本实施方式中，列举了PWM控制为例进行了说明，但不限定于此，也可以应用PFM控制。脉冲频率调制(PFM：pulse frequency modulation)是不使脉冲宽度变化而使脉冲信号的频率变化的方式。在应用PFM控制的情况下，在希望进一步降低电压的期间，降低脉冲信号的频率。
间歇剔除电路40控制用于使交流电压(交流波形)的一部分的期间(周期)间歇剔除的定时。即，驱动电路12能够使向调光元件11施加的交流波形局部地或周期性地间歇剔除。间歇剔除电路40的输出向定时产生电路39发送。间歇剔除电路40的动作在第2实施方式进行说明。
定时产生电路39使用比较器CP1～CP3的输出和间歇剔除电路40的输出，控制用于生成PWM控制用的脉冲信号的定时。定时产生电路39的输出向PWM切换电路38发送。
PWM切换电路38使用定时产生电路39的输出，执行对进行PWM控制的期间和不进行PWM控制的期间进行切换的控制。在进行PWM控制的期间，PWM切换电路38使用PWM电路37的输出，执行PWM控制(即，脉冲宽度的控制)。在不进行PWM控制的期间，PWM切换电路38与PWM电路37的输出无关地，不执行PWM控制(即，使晶体管T1或晶体管T2导通)。
栅极驱动器41基于PWM切换电路38的控制，对晶体管T1施加栅极电压，控制晶体管T1的开关动作。栅极驱动器42基于PWM切换电路38的控制，对晶体管T2施加栅极电压，控制晶体管T2的开关动作。栅极驱动器41、42的电压电平分别与晶体管T1、T2的特性相应地设定为最佳。
[2]调光装置10的动作
说明如上所述构成的调光装置10的动作。图6是说明商用电源15的交流波形的图。
商用电源15将正的最大值设为“+Vm”、负的最小值设为“-Vm”、周期设为T。
就调光元件11而言，与其结构要素的特性、特别是液晶层24的特性相应地规定耐电压。调光元件11具有正的限制电压“+Vc”、负的限制电压“-Vc”。“Vc＜Vm”，例如，Vc＝20～120V。在本说明书中，表示范围的标记“～”包含两侧的数值。图6的箭头所示的部分是调光元件11的耐电压超过的部分。
在本实施方式中，一边使用商用电源作为调光装置10的电源，一边将向调光元件11施加的交流电压控制为大于或等于限制电压“-Vc”并且小于或等于限制电压“+Vc”。
图7是说明驱动电路12的动作的时序图。
在时刻t0，商用电源15是0V，之后，电压向正侧变化。在时刻t0，零交叉用的比较器CP3检测到商用电源15已变成0V，输出高电平。栅极驱动器41输出高电平作为信号S1。由此，晶体管T1导通。
在时刻t1，如果商用电源15比正的限制电压“+Vc”高，则比较器CP1输出高电平。从可变电源32向比较器CP1施加的基准电压“VrefC+”设定为限制电压“+Vc”的1/20左右。如果比较器CP1的输出变成高电平，则PWM切换电路38将PWM控制导通。即，PWM切换电路38将PWM控制用的脉冲信号向栅极驱动器41发送。栅极驱动器41将脉冲信号作为信号S1向晶体管T1的栅极供给。信号S1的脉冲宽度(占空比)通过PWM电路37控制。
在时刻t2，如果商用电源15小于或等于正的限制电压“+Vc”，则比较器CP1输出低电平。如果比较器CP1的输出变成低电平，则PWM切换电路38将PWM控制截止。栅极驱动器41输出低电平作为信号S1。由此，晶体管T1截止。在晶体管T1截止之后，由于调光元件11的电容性负载CL，调光元件11的施加电压被保持。
在时刻t3，商用电源15变成0V，之后，电压向负侧变化。在时刻t3，零交叉用的比较器CP3检测到商用电源15变成0V，输出低电平。栅极驱动器42输出高电平作为信号S2。由此，晶体管T2导通。
在时刻t4，如果商用电源15比负的限制电压“-Vc”低，则比较器CP2输出高电平。从可变电源34施加于比较器CP2的基准电压“VrefC-”设定为限制电压“-Vc”的1/20左右。如果比较器CP2的输出变成高电平，则PWM切换电路38使PWM控制导通。即，PWM切换电路38将PWM控制用的脉冲信号向栅极驱动器42发送。栅极驱动器42将脉冲信号作为信号S2向晶体管T2的栅极供给。信号S2的脉冲宽度(占空比)通过PWM电路37控制。
在时刻t5，如果商用电源15大于或等于负的限制电压“-Vc”，则比较器CP2输出低电平。如果比较器CP2的输出变成低电平，则PWM切换电路38将PWM控制截止。栅极驱动器42输出低电平作为信号S2。由此，晶体管T2截止。在晶体管T2截止了之后，由于调光元件11的电容性负载CL，调光元件11的施加电压被保持。
在时刻t6，商用电源15变成0V，之后，电压向正侧变化。在时刻t6，零交叉用的比较器CP3输出高电平。以后，执行同样的控制，驱动电路12将商用电源15变换为在限制电压“-Vc”和限制电压“+Vc”之间变化的交流电压。
图8是说明向调光元件11施加的交流电压的图。在交流波形的PWM区域，由晶体管T1生成的脉冲电压通过低通滤波器LPF而实现平滑，设定为大致限制电压“+Vc”。关于限制电压“-Vc”也是同样。而且，向调光元件11施加在限制电压“+Vc”和限制电压“-Vc”之间变化的交流电压。
[3]变形例
接下来，说明第1实施方式的变形例。在变形例中，在调光元件11的限制电压Vc更低的情况下，是例如小于或等于最大值Vm的1/2的情况下的交流波形的生成例。图9是说明第1实施方式的变形例涉及的驱动电路12的动作的时序图。
可变电源32的基准电压“VrefC+”与限制电压“+Vc”对应地设定为最佳，可变电源34的基准电压“VrefC-”与限制电压“-Vc”对应地设定为最佳。
变形例与第1实施方式的图7相比，与PWM区域对应的期间t1～t2变长。同样地，变形例与第1实施方式的图7相比，与PWM区域对应的期间t4～t5变长。
为了降低限制电压“+Vc”，可以一边缩窄脉冲信号的宽度，一边加长PWM控制的期间。同样地，为了提高限制电压“-Vc”，可以一边缩窄脉冲信号的宽度，一边加长PWM控制的期间。
由此，与第1实施方式的图7相比，能够降低变形例中的限制电压“+Vc”。另外，与第1实施方式的图7相比，能够提高变形例中的限制电压“-Vc”。其他动作与前述的第1实施方式的动作相同。
图10是说明向变形例涉及的调光元件11施加的交流电压的图。在交流波形的PWM区域，脉冲电压通过低通滤波器LPF实现平滑，设定为大致限制电压“+Vc”。关于限制电压“-Vc”也是同样。而且，向调光元件11施加与第1实施方式的图8相比振幅小的交流电压。
[4]调光元件11的光学特性
接下来，说明调光元件11的光学特性即电压透过率(V-T：voltage-transmittance)。图11是表示调光元件11中的V-T特性的一个例子的曲线图。图11的横轴是电压(V)、纵轴是透过率(％)，图11的横轴以及纵轴都是任意单位。图11的电压是交流电源的有效电压。在图11中，记载了改变了交流电源的频率的4个曲线图，即，频率为1Hz、30Hz、60Hz、100Hz的情况下的曲线图。
从图11可以理解，通过使向调光元件11施加的有效电压变化，能够使调光元件11的透过率变化。另外，通过使交流电源的频率变化，能够使调光元件11的透过率任意地变化。
即，在上述动作说明中，考虑到调光元件11的耐电压，规定限制电压。但是，在小于或等于调光元件11的耐电压的范围，使电压“+Vc”、“-Vc”变化，由此，能够使调光元件11的透过率任意地变化。另外，通过使交流电源的频率变化，能够使调光元件11的透过率任意地变化。如前所述，通过使可变电源32的基准电压“VrefC+”变化，能够使电压“+Vc”变化，通过使可变电源34的基准电压“VrefC-”变化，能够使电压“-Vc”变化。
[5]第1实施方式的效果
如以上详细叙述那样，在第1实施方式中，调光装置10具备：调光元件11，其包含高分子分散型液晶或聚合物网络型液晶；晶体管T1、T2，其在商用电源15和调光元件11之间串联连接；二极管(整流元件)D3，其与晶体管T1并联连接，连接于从调光元件11朝向商用电源15的正方向上；以及二极管(整流元件)D4，其与晶体管T2并联连接，连接于从商用电源15朝向调光元件11的正方向上。在商用电源15比限制电压“+Vc”高的情况下，PWM切换电路(控制电路)38对晶体管T1进行PWM控制或PFM控制，该限制电压“+Vc”比0V高并且比商用电源15的最大值低，在商用电源15比限制电压“-Vc”低的情况下，PWM切换电路(控制电路)38对晶体管T2进行PWM控制或PFM控制，该限制电压“-Vc”比商用电源15的最小值高并且比0V低。
因此，根据第1实施方式，作为工业用或家庭用使用从电力公司等供给的普通电源即商用电源15，能够驱动调光装置10。另外，能够抑制调光元件11所包含的液晶层24劣化。
如果使用模拟元件模拟地生成交流波形，则消耗电力增加，另外，发热量增加。与此相对，在本实施方式中，使用PWM控制减小交流电压的振幅，因此，能够降低消耗电力，另外能够降低发热量。
另外，由于能够降低发热量，所以不需要散热设备。另外，不需要对商用电源15进行降压的滑线电阻调压器(可变自耦变压器)。因此，能够使装置小型化。
另外，通过比较器CP1将可变电源32的基准电压“VrefC+”和对商用电源15进行了降压后的交流电压进行比较，与该比较结果相应地，对调光元件11施加比限制电压“+Vc”低的电压。由此，通过使基准电压“VrefC+”变化，能够使限制电压“+Vc”任意地变化。其结果，能够使调光元件11的透过率任意地变化。
另外，限制电压“+Vc”和限制电压“-Vc”之间的电压是直接使用商用电源15。因此，能够进一步降低电力损耗。
[第2实施方式]
在第2实施方式中，使交流电压局部性地或周期性地间歇剔除。
图12是说明本发明的第2实施方式涉及的驱动电路12的动作的时序图。直至时刻t0～t6为止的动作与第1实施方式的图7相同。
如图5所示，间歇剔除电路40接收零交叉检测用的比较器CP3的输出。间歇剔除电路40将间歇剔除模式向定时产生电路39发送。
间歇剔除电路40在时刻t0～t6，输出低电平作为间歇剔除模式。例如，在间歇剔除模式是低电平的情况下，定时产生电路39生成用于使晶体管T1、T2进行开关动作的信号。
在时刻t6，零交叉用的比较器CP3输出高电平。接收比较器CP3的输出，间歇剔除电路40输出高电平作为间歇剔除模式。定时产生电路39在间歇剔除模式是高电平的期间使晶体管T1、T2截止。在晶体管T1、T2截止期间，通过调光元件11的电容性负载CL而保持调光元件11的施加电压。
在时刻t12，零交叉用的比较器CP3输出高电平。接收比较器CP3的输出，间歇剔除电路40输出低电平作为间歇剔除模式。定时产生电路39在间歇剔除模式为低电平期间，生成用于使晶体管T1、T2进行开关动作的信号。由此，对调光元件11施加交流电压。以后，执行同样的控制，驱动电路12将商用电源15变换为在限制电压“-Vc”和限制电压“+Vc”之间变化的交流电压。
对商用电源15进行间歇剔除的期间(即，基于间歇剔除电路40的间歇剔除模式)能够任意地设定。例如，每隔1个周期对交流电压进行间歇剔除，即，可以在2个周期中的1个周期对交流电压进行间歇剔除。在这种情况下，能够生成具有商用电源15的频率的1/2的频率的波形。例如，在商用电源15的频率是60Hz的情况下，能够生成频率为30Hz的交流电压。另外，也可以每隔2个周期而在1个周期对交流电压进行间歇剔除，即，在3个周期中的1个周期对交流电压进行间歇剔除。
间歇剔除电路40对零交叉用的比较器CP3的输出的上升沿的次数进行计数，与计数值相应地设定对交流电压进行间歇剔除的期间。
根据第2实施方式，在对交流电压进行间歇剔除的期间，能够降低晶体管T1、T2的消耗电力。由此，能够降低调光装置10的消耗电力。
另外，通过对交流电压进行间歇剔除，能够缩短晶体管(MOS晶体管)T1、T2导通的时间。由此，能够缩小MOS晶体管T1、T2的尺寸。另外，如果缩小MOS晶体管的尺寸，则使MOS晶体管的消耗电力以及发热量减少，因此，能够减少调光装置10的消耗电力以及发热量。其他效果与第1实施方式相同。
[实施例]
在上述各实施方式中，例示了使用了PDLC或PNLC的液晶元件(调光元件)，但不限定于此。液晶元件也可以是将偏光板以及取向膜配置于液晶层的两侧的结构，能够使用TN(Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、或者IPS(In-Plane Switching)方式等。另外，作为调光元件，除了液晶元件以外，还能够使用通过电压而使折射率变化的各种电气光学元件。
上述各实施方式所示的开关元件T1、T2除了MOS晶体管、或者双极晶体管以外，也可以由在半导体层使用了碳化硅(SiC)的SiC-MOSFET或者在半导体层使用了氮化镓(GaN)的GaN-MOSFET等构成。
除了上述各实施方式所示的整流元件D3、D4除了二极管以外，也可以由肖特基势垒二极管、快速恢复二极管(FRD)、SiC二极管、GaN二极管、或者MOS二极管等构成。
上述各实施方式使用商用交流电源(商用电源)作为交流电源的一个例子进行说明。但是，不限定于此，能够应用各种波形的交流电源。
在上述各实施方式中说明的调光装置能够应用于住宅、办公室、或者公共设施中的窗户或者室内隔断、商业设施或者活动会场中的影像投影屏幕或者标牌、车辆(汽车)或者飞机中的窗户或者天窗等。
例如，在车辆等中将直流电源(蓄电池)作为电力供给源的情况下，使用D/A转换器生成交流电源。本实施方式涉及的调光装置也能够应用于将直流电源进行了变换后的交流电源。
在上述各实施方式中，作为液晶元件列举了调光元件为例子进行说明，但是不限定于此，能够应用于使用了液晶的各种装置(包含液晶显示装置)。
此外，本发明不限定于上述实施方式，能够在实施阶段在不脱离其主旨的范围进行各种变形。另外，各实施方式也可以适当地组合实施，在该情况下得到组合的效果。并且，上述实施方式中包含各种发明，通过从公开的多个结构要件选择出的组合而能够提取各种发明。例如，即使从实施方式所示的全部结构要件删除若干个结构要件，在能够解决课题、得到效果的情况下，也能够提取删除了该结构要件的结构作为发明。

Claims (10)

1.一种调光装置，其具备：
调光元件，其包含第1层叠体以及第2层叠体、和液晶层，该第1层叠体以及第2层叠体分别具备在基材设置的电极，该液晶层被所述第1层叠体以及第2层叠体夹持；
第1开关元件，其连接于交流电源和所述调光元件之间；
第1比较器，其检测所述交流电源是否比第1电压高，该第1电压比0V高并且比所述交流电源的最大值低；以及
控制电路，在所述交流电源比所述第1电压高的情况下，对所述第1开关元件进行PWM控制或者PFM控制，PWM是脉冲宽度调制，PFM是脉冲频率调制。
2.根据权利要求1所述的调光装置，其中，
所述控制电路在所述交流电源小于或等于所述第1电压的情况下，使所述第1开关元件导通而将所述交流电源直接施加于所述调光元件。
3.根据权利要求1所述的调光装置，其中，
所述控制电路通过使进行所述PWM控制或者所述PFM控制的期间变化，从而使所述调光元件的透过率变化。
4.根据权利要求1所述的调光装置，其中，
还具备间歇剔除电路，该间歇剔除电路将施加于所述调光元件的交流电压至少以1个周期的量进行间隙剔除。
5.根据权利要求4所述的调光装置，其中，
还具备第2比较器，该第2比较器检测所述交流电源变成0V的定时，
所述间歇剔除电路使用所述第2比较器的输出来确定所述周期。
6.根据权利要求1所述的调光装置，其中，还具备：
分压电路，其对所述交流电源进行分压而生成交流电压；
直流电源，其产生直流电压；以及
限制器，其将所述交流电压限制为小于或等于所述直流电压，
所述第1比较器将所述分压电路的交流电压和所述限制器的输出进行比较。
7.根据权利要求6所述的调光装置，其中，
所述直流电源使所述直流电压的电平变化。
8.根据权利要求1所述的调光装置，其中，
还具备整流元件，该整流元件与所述第1开关元件并联连接，连接于从所述调光元件朝向所述交流电源的正方向上。
9.根据权利要求1所述的调光装置，其中，
还具备低通滤波器，该低通滤波器连接于所述第1开关元件和所述调光元件之间。
10.根据权利要求1所述的调光装置，其中，还具备：
第2开关元件，其连接于所述第1开关元件和所述调光元件之间；以及
第3比较器，其检测所述交流电源是否比第2电压低，该第2电压比所述交流电源的最小值高并且比0V低，
所述控制电路在所述交流电源比所述第2电压低的情况下，对所述第2开关元件进行PWM控制或者PFM控制。
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