CN110476111B - 液晶调光装置及液晶调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，在对液晶面板进行调光驱动的液晶调光装置中，抑制闪烁的显现且以更低的消耗电力进行调光控制。本发明的液晶调光装置具备调光控制单元，该调光控制单元根据对液晶面板施加的矩形波状的驱动电压的范围来切换设定驱动电压的频率。

Description

液晶调光装置及液晶调光方法

技术领域

本发明特别涉及对于通过矩形波的PHM(脉冲高谐波调制)进行液晶面板的灰度控制的情况适合的液晶调光装置及液晶调光方法。

背景技术

提出了在一种技术，与将来自工业电源的交流电压直接施加于透明电极的情况相比，降低高分子分散型液晶的非动作状态相对于动作状态的比例，能够得到高透明度(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-072895号公报

发明内容

发明所要解决的课题

图7A及图7B示例了将高分子分散型的液晶面板应用于具有简易百叶窗功能的窗玻璃10的一般构成。

图7A示出了电源断开时的状态。即，通过作为平行配置的2张基板的板状玻璃11、12的各内表面侧的透明电极13、14、以及间隔件15、16，在内部封入、填充有高分子分散液晶17。在透明电极13、14连接有工业电源18及开关19。

在此，由于开关19处于断开，因此透明电极13、14间的高分子分散液晶17未被施加来自工业电源18的电压。在高分子分散液晶17中，如图示那样，内部的沿着网眼状高分子纤维的多个液晶分子分别在不规则的方向上排列，由在2张板状玻璃11、12之间此光无法透射而散射。在该窗玻璃10的状态下，光散射为磨砂玻璃状，几乎全部的光无法透射，因此，从室内侧观察时整体成为白色状，即使在窗玻璃10的外部存在例如树木的情况下，也只是能模糊看到该树木的轮廓而已。

图7B示出了将上述开关19接通的状态。透明电极13、14间的高分子分散液晶17被施加电压而形成电场，高分子分散液晶17中的液晶分子分别在与玻璃面正交的方向上对齐长轴而排列，在2张板状玻璃11、12之间光透射而成为透明。在该窗玻璃10的状态下，从室内侧观察时整个面透明，能够清晰地看到存在于窗玻璃10的外部的树木。

在上述图7A及图7B中示出了断开状态、接通状态下的窗玻璃10的观看状态，在这种窗玻璃10中，通过进行中间调驱动，来进行无级地调整散射与透射之间的半透射状态的调光驱动。

图8A示出了上述图7A所示的电源断开时的透明电极13、14间施加的电压。如图示那样，由于上述开关19断开，因此维持0(零)[V]。

图8B示例了上述图7B所示的电源接通时的透明电极13、14间施加的电压。在此，示出了作为30[Hz]的矩形波在峰值+40[V]/-40[V]间振荡的状态。若将此时的有效电压值设为Vc，在忽略电阻成分的情况下，有效电流值Ic为下式表示。

Ic＝2πfCVc……(1)

在此，f：频率、C：液晶的静电电容。

即，可知这种液晶面板的消耗电流依赖于驱动频率，通过降低驱动频率可降低消耗电流。

例如在将频率f设为1[Hz]的情况下，如果是上述图7A及图7B、图8A及图8B所示那样的完全的电源断开状态、以及施加了全电压的接通状态下的散射、透射状态，则没有特别的问题，但在基于中间的电压值的中间调驱动中，会看到明显的闪烁，作为百叶窗功能产生不良。

在上述专利文献中，对于具备使用高分子分散型液晶的液晶层的液晶调光元件，为了得到高透明度，也提出了代替工业电源的正弦波电压而施加矩形波电压的技术，但是记载了会产生闪烁(flicker)这一点。

关于该闪烁显现的点，驱动频率越低且驱动电压越低则越显著，与上述那样的想要降低消耗电流的期望相反。

本发明是鉴于上述那样的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制闪烁的显现并且以更低的消耗电力实现液晶面板的调光控制的液晶调光装置及液晶调光方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方式，提供一种液晶调光装置，在对液晶面板进行调光驱动的液晶调光装置中具备：调光控制单元，根据对上述液晶面板施加的矩形波状的驱动电压的范围来切换设定上述驱动电压的频率。

发明效果

根据本发明，能够抑制闪烁的显现，并且能够以更低的消耗电力实现液晶面板的调光控制。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的控制电路部内的电路构成的框图。

图2是示例对该实施方式的第1动作例的液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。

图3是示例对该实施方式的液晶面板改变矩形波的频率以各电压值依次驱动的情况下的闪烁的样态的图。

图4是示例成为该实施方式的上述图2所示的控制内容的基础的、各驱动频率下对液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。

图5是示例在该实施方式的第2动作例中对液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。

图6是示例该实施方式的反向模式的液晶面板的各驱动频率下的施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。

图7A是示出使用一般的高分子分散液晶的窗玻璃的构造及调光状态(电源断开时的状态)的图。

图7B是示出使用一般的高分子分散液晶的窗玻璃的构造及调光状态(电源接通时的状态)的图。

图8A是示例图7A的高分子分散液晶的驱动电压的波形的图。

图8B是示例图7B的高分子分散液晶的驱动电压的波形的图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式进行详细说明。

[构成]

首先，对本实施方式的构成进行说明。

本发明的液晶调光装置在上述图7A及图7B所示的构成中，通过在连接透明电极13、14和工业电源18的2条线之间设置控制部(调光控制单元)20来代替开关19。

图1是表示该控制部20的电路构成的框图。在该图中，来自工业电源18的100[V]～240[V]的交流电力被供给到该控制部20的AC/DC转换器部21。该AC/DC转换器部21具备2个AC/DC转换器21A、21B。

AC/DC转换器21A是可变输出型的AC/DC转换器，根据来自后述的微型计算机23的控制信号，对从工业电源18提供的100[V]～240[V]的交流电力进行整流及降压而转换为5V～75V的直流电力，并向开关电路22输出。

一方的AC/DC转换器21B是固定输出的AC/DC转换器，对从工业电源18提供的100[V]～240[V]的交流电力进行整流及降压而转换为固定值5[V]的直流电力，并向微型计算机23输出。

微型计算机23通过从上述AC/DC转换器21B供给的5V的直流电力而进行动作，受理未图示的操作部、例如拨盘开关的操作，向该控制部20内的控制动作、具体而言是上述AC/DC转换器21A及开关电路22输出控制信号。

即，微型计算机23通过例如PWM(脉冲宽度)信号等，对上述AC/DC转换器21A输出用于控制AC/DC转换器21A所输出的直流电压值的控制信号。

另外，微型计算机23通过例如开关脉冲的驱动控制信号，对上述开关电路22控制开关电路22所输出的交流电力的频率。

开关电路22是逆变器电路，将从AC/DC转换器21A提供的可变电压的直流电力以成为基于来自微型计算机23的驱动控制信号的驱动频率的方式进行振荡而进行交流电力化，然后供给到作为负载的上述窗玻璃10等的液晶面板。

[第1动作例]

图2是示例在上述控制部20中对成为负载的液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。设为施加电压的控制以1[V]为单位进行控制来进行说明，则在该图中，将施加于液晶面板的电压为0(零)[V]至25[V]的矩形波的频率设为100[Hz]，将26[V]至30[V]的矩形波的频率设为60[Hz]，将31[V]至35[V]的矩形波的频率设为30[Hz]，将36[V]至50[V]的矩形波的频率设为1[Hz]。

从施加电压超过大致20[V]的边开始，与电压的上升对应的透射率的上升度开始逐渐大幅变化，在施加电压为25[V]至35[V]的范围内，与电压的上升对应的透射率的上升度非常大幅变化。

而且，在施加电压为35[V]至大致40[V]时，与电压的上升对应的透射率的上升度的变化逐渐降低，整体呈现S字形状的透射率的变化特性。

图3示例了对上述液晶面板改变矩形波的频率以各电压值依次进行了驱动的情况下的闪烁的样态。在该图中没有看到闪烁的情况用“○”表示，看到闪烁的情况用“×”表示。

如上所述，可以看出，驱动频率越低且驱动电压越低，闪烁越显著显现。

而且，在该图中，一并记载了以驱动频率1[Hz]时的同值为单位“1”的情况下的驱动电压40[V]时的消耗电流值，如上述式(1)所示，可以看出，消耗电流值与驱动频率成比例地增大。

图4是示例成为上述图2所示的控制部20中的控制内容的基础的、各驱动频率下对液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。

根据该图可以看出，驱动频率越低，透射率与驱动电压的上升相应地上升的程度越是一点点地变高，假设不考虑闪烁的显现，即便从消耗电流的观点出发，以更低的驱动频率进行设定也是有利的。

然而，现实中会有闪烁显现，并且对闪烁的视觉识别度也因人而异，因此根据各驱动电压的范围来选择频率的结果是上述图2所示的内容。

这样，能够抑制闪烁的显现，并且能够以更低的消耗电力实现液晶面板中的调光控制。

[第2动作例]

图5是示例在上述控制部20中对成为负载的液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。设为施加电压的控制以1[V]为单位进行控制来进行说明，则在该图中，将施加于液晶面板的电压为0(零)[V]至30[V]的矩形波的频率设为60[Hz]，将31[V]至50[V]的矩形波的频率设为30[Hz]。

与上述图2所示的控制内容相比，将驱动电压的范围区分仅分为一半的2个，隔着1个阈值“30[V]”切换驱动频率进行控制。

由此，能够可靠地防止闪烁的显现且一定程度下将消耗电力抑制得较低，并且使控制部20的特别是微型计算机23、开关电路22的构成及控制更加简化，能够降低装置的制造成本。

[其他动作例]

另外，在上述实施方式中，示例了使用在不施加电压的状态下成为不透明的扩散状态、在施加电压的状态下随着电压值的上升而提高透明度的、通常模式的高分子分散型液晶的情况，但本发明也同样能够应用于成为其相反特性的反向模式的液晶面板。

另外，关于反向模式的高分子分散型液晶元件自身的技术，对于本领域技术人员而言是不言而喻的，以下对其驱动内容进行说明。

图6是示例在本实施方式中使用上述控制部20对反向模式的液晶面板进行驱动控制的情况下的、成为控制内容的基础的、各驱动频率下对液晶面板施加的电压与该液晶面板的透射率的关系的图。

根据该图可以看出，驱动频率越低，如果不将驱动电压设定得越高，则透射率不下降，特别是在最低的驱动频率1[Hz]时，透射度的下降极端地迟钝。

在此，设为施加电压的控制以1[V]为单位进行控制来进行说明，例如，将施加于液晶面板的电压为0(零)[V]至5[V]的矩形波的频率设为100[Hz]，将6[V]至10[V]的矩形波的频率设为60[Hz]，将11[V]至20[V]的矩形波的频率设为30[Hz]，将21[V]至50[V]的矩形波的频率设为1[Hz]，由此，即使在反向模式的高分子分散型液晶元件中也能够可靠地防止闪烁的显现且能够以更低的消耗电力实现高分子分散液晶的调光控制。

在上述各实施方式中，示例了使用高分子分散液晶作为驱动对象的液晶元件(调光元件)，但并不限定于此。液晶元件可以是将偏振片及取向膜配置在液晶层的两端的构成，也可以使用TN(Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式或IPS(In-PlaneSwitching)方式等。另外，作为成为负载的调光元件，除了液晶元件以外，还能够使用根据电压而使折射率变化的各种电光学元件。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，各实施方式也可以适当组合来实施，在该情况下能够得到组合的效果。并且，在上述实施方式中包含各种发明，能够通过从所公开的多个构成要件中选择的组合来提取各种发明。例如，即使从实施方式所示的全部构成要件中删除几个构成要件，也能够解决课题且得到效果的情况下，可以将删除了该构成要件的构成作为发明来提取。

Claims (3)

1.一种液晶调光装置，对在无电压施加时成为不透明的扩散状态或者在无电压施加时成为透明状态的液晶面板进行调光驱动，具备：

调光控制单元，根据对上述液晶面板施加的矩形波状的驱动电压的范围来切换设定上述驱动电压的频率，

上述调光控制单元以上述驱动电压的频率与驱动电压的上升联动地降低的方式进行切换设定。

2.根据权利要求1所述的液晶调光装置，其中，

上述调光控制单元根据上述驱动电压与预先设定的一个阈值的比较结果，切换设定上述驱动电压的频率。

3.一种液晶调光方法，对在无电压施加时成为不透明的扩散状态或者在无电压施加时成为透明状态的液晶面板进行调光驱动，具有：

调光控制工序，根据对上述液晶面板施加的矩形波状的驱动电压的范围来切换设定上述驱动电压的频率，

上述调光控制工序包括：以上述驱动电压的频率与驱动电压的上升联动地降低的方式进行切换设定。

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