JP2012137575A - 懸濁粒子装置,懸濁粒子装置を用いた調光装置及びそれらの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一の基板(6)および第二の基板(4)と、前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極(7),第二の電極(5)および懸濁液(8)と、を有する懸濁粒子装置(1)であって、前記懸濁液は、粒子(9)および分散媒(10)を含み、前記分散媒中に前記粒子が分散され、前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧により前記粒子の配向が制御され、前記懸濁粒子装置の駆動期間における交流電圧の周波数をa(Hz)、前記懸濁粒子装置の停止期間における交流電圧の周波数をb(Hz)としたとき、a>bを満たす懸濁粒子装置。
【選択図】 図6
Description
(1)第一の基板および第二の基板と、前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極,第二の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、前記懸濁液は、粒子および分散媒を含み、前記分散媒中に前記粒子が分散され、前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧により前記粒子の配向が制御され、前記懸濁粒子装置の駆動期間における交流電圧の周波数をa(Hz)、前記懸濁粒子装置の停止期間における交流電圧の周波数をb(Hz)としたとき、a>bを満たす懸濁粒子装置。
(2)上記(1)において、前記第一の基板および前記第二の基板の間に樹脂が含まれ、前記樹脂中に前記懸濁液が分散されている懸濁粒子装置。
(3)上記(1)において、前記粒子は、光学的異方性を有していることを特徴とする懸濁粒子装置。
(4)上記(1)において、前記粒子は、棒状であり、前記粒子のアスペクト比は、5以上30以下であることを特徴とする懸濁粒子装置。
(5)上記(1)において、前記粒子は、ポリ過ヨウ化物,炭素系材料,金属材料または無機化合物のいずれか一つ以上である懸濁粒子装置。
(6)上記(1)において、前記粒子は、前記懸濁粒子装置の駆動期間の交流電圧により配向分極することを特徴とする懸濁粒子装置。
(7)上記(1)において、aは、16以上1000以下であることを特徴とする懸濁粒子装置。
(8)上記(1)において、bは、0.010以上15以下である懸濁粒子装置。
(9)上記(1)において、前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の交流電圧が印加され、前記第一の交流電圧が印加された後に、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第二の交流電圧が印加され、前記第一の交流電圧をV1、前記第二の交流電圧をV2とした時、|V1|>|V2|を満たす懸濁粒子装置。
(10)上記(1)において、前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の鈍波が印加され、前記第一の鈍波が印加されている時の前記第一の電極および前記第二の電極の間の交流電圧をV1、前記第一の鈍波が印加されている時間をt1、としたときdV1/dt1は一定である懸濁粒子装置。
(11)上記(1)において、前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の鈍波が印加された後に、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第二の鈍波が印加され、前記第一の鈍波が印加されている時の前記第一の電極および前記第二の電極の間の交流電圧をV1、前記第一の鈍波が印加されている時間をt1、前記第二の鈍波が印加されている時の前記第一の電極および前記第二の電極の間の交流電圧をV2、前記第二の鈍波が印加されている時間をt2、とした時、|dV1/dt1|<|dV2/dt2|を満たす懸濁粒子装置。
(12)上記(1)において、前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の鈍波が印加された後であり、前記第一の鈍波によって前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧を0Vとする前に、前記第一の電極および前記第二の電極の間の電圧を0Vにする懸濁粒子装置。
(13)第一の基板および第二の基板と、前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極,第二の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置の駆動方法であって、前記懸濁液は、粒子および分散媒を含み、前記分散媒中に前記粒子が分散され、前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧により前記粒子の配向が制御され、信号処理回路によって前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧の周波数が変えられ、前記懸濁粒子装置の駆動期間における前記交流電圧の周波数をa(Hz)、前記懸濁粒子装置の停止期間における前記交流電圧の周波数をb(Hz)としたとき、a>bを満たす懸濁粒子装置の駆動方法。
(14)上記(13)において、前記懸濁粒子装置の停止期間の開始時から前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧が0Vになる交流電圧の周期が1/2周期以下であることを特徴とする懸濁粒子装置の駆動方法。
本実施例の理解を容易にするために、本発明者らが検討したSPDの基本構造などについて説明する。懸濁粒子装置(SPD)1は、B板2,A板3および懸濁液8を含む。なお、本実施例において対向に配置されてSPDを構成する2つの基板の「A板3」と「B板2」は、基板間の懸濁液内に電界を形成する電極対のX電極7が配設される基板をA板3、Y電極5が配設される基板をB板2としている。図1は本発明者らが検討したSPDの断面構造概略図である。A板3とB板2の間には懸濁液8が挟持されている。
図2は、SPD1を備えた調光装置11の構成を示す説明図である。調光装置11は、SPD1と駆動装置15を備えている。駆動装置15は、SPD1をX電極7とY電極5で駆動するための駆動制御回路12および駆動電源13、調光領域や調光状態を制御する入力信号の処理を行う信号処理回路14を備えている。信号処理回路14によって開始期間,サステイン期間,停止期間における交流電圧および交流電圧の周波数を変えている。なお、調光装置11が入射光や温度などに関する外部環境情報信号を信号処理回路へ入力する外部信号入力装置も備えていても構わない。
次に、駆動方法について説明する。図3は本実施例で検討した駆動方法の説明図である。図3の(I)は本実施例で検討した駆動方法の構成図であり、図3の(II)は本実施例で検討した駆動方法の駆動波形であり、開始期間,サステイン期間,停止期間で構成される。また、図4は各駆動条件におけるSPD内の光調整粒子の状態である。本実施例では、開始期間およびサステイン期間をSPDの駆動期間とするが、懸濁粒子装置の駆動周波数を変える前を駆動期間としてもよい。図4(a)がSPDの停止時(遮光)、図4(b)がSPDの駆動時(駆動中,透過)を示す。
図5は、駆動波形の電圧VONとVSを100V、VOFFを0Vとし、fONとfSを50HzとしたときのSPDの駆動方法と電界方向の基板への入射光の透過率Tの関係、即ち調光動作の応答時間を示すグラフである。fOFFは停止期間の周波数を表す。なお、本実施例のSPDにおいて、電圧VONとVSを100Vでは、光調整粒子が電界方向に十分に配向している状態であり、そのためSPDの透過率Tはほぼ最大となっている。
図8に本発明の実施の基本形態のSPDの基本構造を示す。懸濁粒子装置(SPD)1は、B板2,A板3および調光層17を有する。B板2はB基板4およびY電極5を含む。A板3はA基板6およびX電極7を含む。
図3で示される駆動方法を用いて、駆動波形の電圧VONとVSを100V、VOFFを0Vとし、fONとfSを50HzとしたときのSPDの駆動方法と電界方向の基板への入射光の透過率の関係、即ち調光動作の応答時間を図9に示す。なお、本実施例のSPDは、電圧VSを100Vとした時にサステイン期間中の透過率がほぼ最大となっている。
また、駆動回路102の出力信号をもとにして生成された同期信号生成部103の出力信号も加算器104に供給される。加算器104の出力信号はアナログインターフェース105に供給される。電源インターフェース106は外部より本カメラに電源を供給する。
2 B板
3 A板
4 B基板
5 Y電極
6 A基板
7 X電極
8 懸濁液
9 光調整粒子
10 分散媒
11 調光装置
12 駆動制御回路
13 駆動電源
14 信号処理回路
15 駆動装置
16 樹脂マトリックス
17 調光層
20 入射光
101 撮像素子
102 駆動回路
103 同期信号生成部
104 加算器
105 アナログインターフェース
Claims (14)
- 第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極,第二の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置であって、
前記懸濁液は、粒子および分散媒を含み、
前記分散媒中に前記粒子が分散され、
前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧により前記粒子の配向が制御され、
前記懸濁粒子装置の駆動期間における交流電圧の周波数をa(Hz)、前記懸濁粒子装置の停止期間における交流電圧の周波数をb(Hz)としたとき、a>bを満たす懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に樹脂が含まれ、
前記樹脂中に前記懸濁液が分散されている懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記粒子は、光学的異方性を有していることを特徴とする懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記粒子は、棒状であり、
前記粒子のアスペクト比は、5以上30以下であることを特徴とする懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記粒子は、ポリ過ヨウ化物,炭素系材料,金属材料または無機化合物のいずれか一つ以上である懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記粒子は、前記懸濁粒子装置の駆動期間における交流電圧により配向分極することを特徴とする懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
aは、16以上1000以下であることを特徴とする懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
bは、0.010以上15以下である懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の交流電圧が印加され、
前記第一の交流電圧が印加された後に、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第二の交流電圧が印加され、
前記第一の交流電圧をV1、前記第二の交流電圧をV2とした時、|V1|>|V2|を満たす懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の鈍波が印加され、
前記第一の鈍波が印加されている時の前記第一の電極および前記第二の電極の間の交流電圧をV1、前記第一の鈍波が印加されている時間をt1、としたとき
|dV1/dt1|は一定である懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の鈍波が印加された後に、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第二の鈍波が印加され、
前記第一の鈍波が印加されている時の前記第一の電極および前記第二の電極の間の交流電圧をV1、前記第一の鈍波が印加されている時間をt1、
前記第二の鈍波が印加されている時の前記第一の電極および前記第二の電極の間の交流電圧をV2、前記第二の鈍波が印加されている時間をt2、とした時、
|dV1/dt1|<|dV2/dt2|を満たす懸濁粒子装置。 - 請求項1において、
前記懸濁粒子装置の停止期間において、前記第一の電極および前記第二の電極の間に第一の鈍波が印加された後であり、前記第一の鈍波によって前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧を0Vとする前に、前記第一の電極および前記第二の電極の間の電圧を0Vにする懸濁粒子装置。 - 第一の基板および第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置された第一の電極,第二の電極および懸濁液と、を有する懸濁粒子装置の駆動方法であって、
前記懸濁液は、粒子および分散媒を含み、
前記分散媒中に前記粒子が分散され、
前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧により前記粒子の配向が制御され、
信号処理回路によって前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧および交流電圧の周波数が変えられ、
前記懸濁粒子装置の駆動期間における前記交流電圧の周波数をa(Hz)、前記懸濁粒子装置の停止期間における前記交流電圧の周波数をb(Hz)としたとき、a>bを満たす懸濁粒子装置の駆動方法。 - 請求項13において、
前記懸濁粒子装置の停止期間の開始時から前記第一の電極および前記第二の電極の間に印加される交流電圧が0Vになる交流電圧の周期が1/2周期以下であることを特徴とする懸濁粒子装置の駆動方法。
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US8995046B2 (en) | 2012-02-07 | 2015-03-31 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Suspended particle device, light control device using the same, and driving method |
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