JP2014021375A - シャッター装置、及びシャッター装置の制御方法 - Google Patents

シャッター装置、及びシャッター装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】一方から他方へ移動する光を透過しつつ逆方向の光を遮ると共に、他方にある光源の点灯駆動との同期が抑制されるシャッター装置の提供。
【解決手段】本発明のシャッター装置1は、印加電圧に応じて透過状態と遮光状態が切り替わり、2つの空間を仕切る液晶パネル41を含むシャッター本体部4と、供給電流に応じて点灯と消灯が切り替わり、一方の空間に配される第1光源51と、他方の空間に配される照度センサ35と、光源51点灯時にパネル41が遮光状態となり、かつ光源51消灯時にパネル41が透過状態となるように、光源51及びパネル41を同期制御すると共に、照度センサ35の測定結果に基づいて他方の空間に配される第2光源8の点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンLを検出し、パネル41の透過状態時にパターンLの消灯時が該当する場合にパターンLの点灯時にパネル41が透過状態となるように前記同期制御を行う駆動回路3とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、シャッター装置、及びシャッター装置の制御方法に関する。
従来、プライバシー保護や防犯等の目的で、建物の窓ガラスにマジックミラーが利用されている。マジックミラーは、ガラスの表面に銀等の反射膜を蒸着させたものからなり、ミラーガラス、ワンウェイミラー等とも呼ばれている。このようなマジックミラー越しに明るい方から暗い方を見ると、マジックミラーは鏡のように見え、反対にマジックミラー越しに暗い方から明るい方を見ると、マジックミラーは透明に見える。そのため、建物の外側からマジックミラー越しに内側を見ようとしても、外側が内側よりも明るければ(例えば、晴天時の昼間)、マジックミラー越しに建物の内側を見られなくすることができる。
ところで、上述したマジックミラーとは異なり、電気的に光透過量を調節できる窓ガラスとして、例えば、液晶パネルを利用した窓装置(特許文献1)が知られている。特に、特許文献2には、浴室の窓ガラスとして液晶式の調光ガラスを利用し、その調光ガラスの光透過率を、照明の点滅駆動に同期させる技術が示されている。なお、前記調光ガラスは、最高の光透過率と最低の光透過率とが切り替わるように構成されている。特許文献2では、このような調光ガラスを利用して浴室の外側から内側を覗けないようにしている。また、本発明に関する参考文献として、特許文献3に記載の技術が挙げられる。
特開平10−25975号公報 特開2000−173306号公報 特開2007−114480号公報
マジックミラーを利用した窓ガラスは、例えば、夜間のように窓ガラスの内側(屋内)が外側(屋外)よりも室内照明装置等によって明るくなっている場合は、マジックミラー(窓ガラス)越しに外側から内側を見ることができてしまい、問題となっている。
また、特許文献2では、例えば、浴室の外側にある光源の点滅パターンと、調光ガラスの光透過率の切替パターンとが同期して、調光ガラスの光透過率が最大となった時に、前記光源が消灯していると、浴室の外側から内側に前記光源からの光が取り込まれなくなるという問題があった。
本発明の目的は、液晶パネルで仕切られた2つの空間間における明るさの違いに関係なく、一方の空間側から他方の空間側へ移動する光を透過しつつ、前記他方の空間側から前記一方の空間側へ移動する光を遮ることが可能であり、かつ前記他方の空間にある光源の点灯駆動との同期が抑制されるシャッター装置、及び前記シャッター装置の制御方法を提供することである。
本発明に係るシャッター装置は、一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前記基板間に印加される電圧に応じて、光が透過する透過状態と、光が遮られる遮光状態とが切り替わるシャッター駆動を行うと共に、2つの空間を仕切るように配されて前記2つの空間間を移動する光の量を調節する液晶パネルを含むシャッター本体部と、供給電流に応じて、点灯と消灯とが切り替わるパルス点灯駆動を行うと共に、前記2つの空間のうち、一方の空間に配される第1光源と、前記2つの空間のうち、他方の空間に配されて前記他方の空間の照度を測定する照度センサと、前記第1光源に供給する電流量を制御して前記パルス点灯駆動を制御すると共に、前記基板間に印加する電圧を制御して前記シャッター駆動を制御し、前記第1光源の点灯時に前記液晶パネルが前記遮光状態となり、かつ前記第1光源の消灯時に前記液晶パネルが前記透過状態となるように、前記パルス点灯駆動及び前記シャッター駆動を同期制御する駆動回路であって、前記照度センサの測定結果に基づいて、前記他方の空間に配されている第2光源の点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンを検出し、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当している場合には、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルが透過状態となるように、前記同期制御を行う駆動回路と、を備える。
前記シャッター装置では、シャッター本体部の液晶パネルが2つの空間を仕切るように配されており、一方の空間に第1光源が配されている。そして、液晶パネルのシャッター駆動と、第1光源のパルス点灯駆動とは、駆動回路によって同期制御されている。そのため、一方の空間に配されている第1光源が点灯すると、液晶パネルは光を遮る遮光状態となり、その液晶パネルによって、前記第1光源から発せられた光が他方の空間へ移動することが抑制される。なお、他方の空間から前記一方の空間へ光が移動することも、遮光状態の液晶パネルによって抑制される。これに対して、前記第1光源が消灯すると、液晶パネルは光を透過させる透過状態となり、他方の空間から前記一方の空間へ光が移動できる状態となる。なお、前記第1光源の消灯時は、前記第1光源から発せられる光が無い状態であり、透過状態の液晶パネルを通過して前記一方の空間から前記他方の空間へ光が移動することが抑制される。したがって、前記シャッター装置では、前記他方の空間から前記第1光源が配されている前記一方の空間へ光が移動することは許容しつつ、前記一方の空間から他方の空間へ光が移動することを抑制することができる。
そして、前記シャッター装置は、更に、前記2つの空間のうち、他方の空間に配されて前記他方の空間の照度を測定する照度センサを有し、前記駆動回路は、前記照度センサの測定結果に基づいて、前記他方の空間に配されている第2光源における点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンを検出し、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当している場合には、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルが透過状態となるように、前記同期制御を行う。前記液晶パネルの透過状態時に、前記他方の空間に配されている第2光源が消灯していると、前記他方の空間から前記一方の空間に前記第2光源からの光が取り込まれなくなってしまう。前記シャッター装置は、上記構成を備えることにより、前記液晶パネルの透過状態時に、前記第2光源(前記点滅パターン)の消灯時が該当することを防止することができ、前記他方の空間から前記一方の空間へ前記第2光源からの光を確実に移動させることが可能となる。
前記シャッター装置において、前記駆動回路は、前記第1光源に電流を供給して前記パルス点灯駆動を制御するパネル駆動部と、前記液晶パネルの前記基板間に電圧を印加して前記シャッター駆動を制御するライト駆動部と、前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する基準パルス信号を、前記パネル駆動部及び前記ライト駆動部に対してそれぞれ供給する制御部と、を有し、前記パネル駆動部は、前記基準パルス信号に基づいて前記液晶パネルの前記基板間に印加する電圧を設定し、前記ライト駆動部は、前記基準パルス信号に基づいて前記第1光源に供給する電流を設定するものであってもよい。
前記シャッター装置において、前記制御部は、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当する場合には、前記基準パルス信号に替えて、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルの透過状態時が該当すると共に、前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する他の基準パルス信号を、前記パネル駆動部及び前記ライト駆動部に対してそれぞれ供給するものであってもよい。
前記シャッター装置において、前記液晶パネルの遮光状態時における印加電圧のデューティー比は、前記液晶パネルの透過状態時における印加電圧のデューティー比よりも、大きく設定されているものであってもよい。前記シャッター装置において、前記液晶パネルの遮光状態時における印加電圧のデューティー比は、前記液晶パネルの透過状態時における印加電圧のデューティー比よりも、大きく設定されていると、前記一方の空間から他方の空間へ光が移動することを確実に抑制することができる。
前記シャッター装置において、前記液晶パネルの遮光状態は、前記液晶パネルの黒表示からなるものであってもよい。液晶パネルの黒表示は、最も遮光性が高く遮光状態として好ましい。
本発明に係るシャッター装置の制御方法は、一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前記基板間に印加される電圧に応じて、光が透過する透過状態と、光が遮られる遮光状態とが切り替わるシャッター駆動を行うと共に、2つの空間を仕切るように配されて前記2つの空間間を移動する光の量を調節する液晶パネルを含むシャッター本体部と、供給電流に応じて、点灯と消灯とが切り替わるパルス点灯駆動を行うと共に、前記2つの空間のうち、一方の空間に配される第1光源と、前記2つの空間のうち、他方の空間に配されて前記他方の空間の照度を測定する照度センサと、を有するシャッター装置の制御方法であって、前記第1光源に供給する電流量を制御して前記パルス点灯駆動を制御すると共に、前記基板間に印加する電圧を制御して前記シャッター駆動を制御し、前記光源の点灯時に前記液晶パネルが前記遮光状態となり、かつ前記光源の消灯時に前記液晶パネルが前記透過状態となるように、前記パルス点灯駆動及び前記シャッター駆動を同期制御する工程と、前記照度センサの測定結果に基づいて、前記他方の空間に配されている第2光源の点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンを検出する工程と、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当している場合には、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルが透過状態となるように、前記同期制御を行う工程と、を含む。
前記液晶パネルの透過状態時に、前記他方の空間に配されている第2光源が消灯していると、前記他方の空間から前記一方の空間に前記第2光源からの光が取り込まれなくなってしまう。前記シャッター装置の制御方法は、上記工程を含むことにより、前記液晶パネルの透過状態時に、前記第2光源(前記点滅パターン)の消灯時が該当することを防止することができ、前記他方の空間から前記一方の空間へ前記第2光源からの光を確実に移動させることが可能となる。
前記シャッター装置の制御方法において、前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する基準パルス信号に基づいて前記液晶パネルの前記基板間に供給する電圧を設定する工程と、前記基準パルス信号に基づいて前記第1光源に供給する電流を設定する工程と、を含むものであってもよい。
前記シャッター装置の制御方法において、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当する場合には、前記基準パルス信号に替えて、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルの透過状態時が該当すると共に、前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する他の基準パルス信号に基づいて、前記液晶パネルの前記基板間に供給する電圧を設定する工程と、前記他の基準パルス信号に基づいて、前記第1光源に供給する電流を設定する工程と、を含むものであってもよい。
前記シャッター装置の制御方法において、前記液晶パネルの遮光状態が、黒表示からなるものであってもよい。液晶パネルの黒表示は、最も遮光性が高く遮光状態として好ましい。
本発明によれば、液晶パネルで仕切られた2つの空間間における明るさの違いに関係なく、一方の空間側から他方の空間側へ移動する光を透過しつつ、前記他方の空間側から前記一方の空間側へ移動する光を遮ることが可能であり、かつ前記他方の空間にある光源の点灯駆動との同期が抑制されるシャッター装置、及び前記シャッター装置の制御方法を提供することができる。
実施形態1に係るシャッター装置の構成を示す図である。 液晶パネルに含まれる画素の等価回路を示す図である。 LEDの駆動波形と液晶パネルの駆動波形との関係を示すグラフである。 晴天時の昼間において、LEDの点灯時に同期して液晶パネルが遮光状態となったシャッター装置を示す図である。 晴天時の昼間において、LEDの消灯時に同期して液晶パネルが透過状態となったシャッター装置を示す図である。 夜間において、LEDの点灯時に同期して液晶パネルが遮光状態となったシャッター装置を示す図である。 夜間において、LEDの消灯時に同期して液晶パネルが透過状態となったシャッター装置を示す図である。 シャッター装置の駆動回路における処理の一部を示すフローチャートである。 外部光源の点滅パターン、LEDの駆動波形及び液晶パネルの駆動波形との関係を示すグラフである。 液晶パネルが遮光状態となっている実施形態2に係るシャッター装置を示す図である。 液晶パネルが透過状態となっている実施形態2に係るシャッター装置を示す図である。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を、図1から図9を参照しつつ説明する。
1.シャッター装置の構成
図1は、実施形態1に係るシャッター装置1の構成を示す説明図である。シャッター装置1は、建物の部屋2内に設置されるものであり、駆動回路3と、シャッター本体部4と、ライトユニット5と、照度センサ35とを備えている。
シャッター本体部4は、液晶パネル41を含んでいる。シャッター本体部4は、液晶パネル41以外に、液晶パネル41の周縁に設けられる枠体等を含んでいる。本実施形態の場合、シャッター本体部4は、部屋2の窓(窓ガラス)として利用されるものであり、部屋2の壁に嵌め込まれて用いられる。液晶パネル41は、主として、一対の基板間で液晶を挟持したものからなる。液晶パネル41には、複数の画素410がマトリクス状に設けられている。本実施形態の液晶パネル41には、カラーフィルタが設けられていない。液晶パネル41の各画素410は、液晶パネル41の前記基板間に印加される電圧に応じて黒表示と透明表示とが切り替わるように構成されている。本実施形態の液晶パネル41は、いわゆるノーマリーブラック方式であり、各画素410は電圧が印加されていない状態で黒表示となる。液晶パネル41の各画素410が黒表示(つまり、液晶パネル41の表示面全体が黒表示)となると、液晶パネル41は光を遮る遮光状態となる。また、液晶パネル41の各画素410が透明表示(つまり、液晶パネル41の表示面全体が透明表示)となると、液晶パネル41は光を透過させる透過状態となる。このようにして液晶パネル41の光透過率が制御される。液晶パネル41の前記基板間に印加される電圧に応じて、遮光状態と透過状態とが切り替わる液晶パネル41の駆動を、特に、シャッター駆動と称する。
図2は、液晶パネル41に含まれる画素410の等価回路を示す図である。液晶パネル41には、複数の画素410の間に沿って延びる複数のスキャンライン420及び複数のデータライン430が設けられており、画素410には、スイッチ装置440とピクセル電極450が設けられている。スイッチ装置440には、スイッチ電極440Aとデータ電極440B、440Cが設けられている。スイッチ電極440Aは対応するスキャンライン420に接続されている。一方のデータ電極440Bは、対応するデータライン430に接続されている。他方のデータ電極440Cは、ピクセル電極450に接続されている。ピクセル電極450は、液晶パネル41の基板間に封入された液晶分子を介して接地電圧に接続された対向電極460に対向配置されている。
ライトユニット5は、部屋2内を照らす照明装置であり、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)51を光源(第1光源)としている。ライトユニット5は、複数のLED51を備えており、これらのLED51は直列接続されている。各LED51は、白色発光するLEDパッケージから構成されている。本実施形態の場合、ライトユニット5は、部屋2の天井に取り付けられており、部屋2の内側全体を照らすように設定されている。LED51は、パルス制御で駆動(パルス点灯駆動)され、供給される電流量に応じて点灯と消灯とを繰り返す動作を行う。
照度センサ35は、部屋2の外側の明るさ(照度)を測定する装置であり、シャッター本体部4の近くに設置されている。照度センサ35としては、公知のものを適用できる。照度センサ35は、駆動回路3に接続されており、測定結果を駆動回路3へ供給する。その測定結果から、部屋2の外側にある光源(第2光源)の点滅パターンが検出される。
駆動回路3は、液晶パネル41とLED51とを互いに同期させつつ駆動する。駆動回路3は、制御部31、パネル駆動部32及びライト駆動部33を備えている。
制御部31は、基準パルス信号(電圧信号)Sを、ライト駆動部33及びパネル駆動部32に対して同じタイミングで供給する。この基準パルス信号Sは、LED51のパルス点灯駆動と液晶パネル41のシャッター駆動とを、互いに同期させるための所定の波形を有するデータである。なお、基準パルス信号Sは、予め制御部31内に記憶されている。
ライト駆動部33は、ライトユニット5を駆動する。ライト駆動部33は、制御部31に接続されており、制御部31から基準パルス信号Sが供給されている。また、ライト駆動部33は、ライトユニット5のLED51に接続されており、LED51に電流Iを供給している。ライト駆動部33は、制御部31から入力された基準パルス信号Sに基づいて、LED51に供給される電流のデューティー比を設定している。本実施形態の場合、ライト駆動部33は、基準パルス信号Sの位相と同位相となるように、デューティー比を設定している。このようにして、ライト駆動部33は、制御部31から入力された基準パルス信号Sに基づいて、LED51の点灯周期(点滅周期)を制御している。なお、ライト駆動部33がLED51の点灯周期を制御することによって、LED51の発光輝度も制御されることになる。
パネル駆動部32は、液晶パネル41を駆動する。パネル駆動部32は、制御部31に接続されており、制御部31から基準パルス信号Sが供給されている。また、パネル駆動部32は、液晶パネル41の各画素410に接続されており、各画素410の電極間にデータ電圧Vを印加している。パネル駆動部32は、制御部31から入力された基準パルス信号Sに基づいて、液晶パネル41に供給される電圧(データ電圧V)のデューティー比を設定している。パネル駆動部32は、基準パルス信号Sの位相と逆位相となるように、デューティー比を設定している。このようにして、パネル駆動部32は、制御部31から入力された基準パルス信号Sに基づいて、液晶パネル41の基板間(各画素410の電極間)に印加するデータ電圧Vを制御している。
図3は、LED51の駆動波形と液晶パネル41の駆動波形との関係を示すグラフである。なお、図3には、基準パルス信号Sも併せて記載されている。図3の最も下側に示されるグラフが、パネル駆動部32が各画素410の電極間に供給するデータ電圧Vのグラフであり、そのグラフの上側に示される他のグラフが、ライト駆動部33がLED51に供給する電流Iのグラフである。図3の横軸は時間を示し、縦軸は、電圧又は電流を示す。
図3に示されるように、LED51の駆動波形と液晶パネル41の駆動波形とは、互いに逆位相の関係となっている。このような関係であると、LED51の点灯時に、液晶パネル41が黒表示(遮光状態)となり、LED51の消灯時に、液晶パネル41が透明表示(透過状態)となる。なお、液晶パネル41の光透過率は、黒表示時(遮光状態時)における印加電圧のデューティー比D1(=a/T)と、透明表示時(透過状態時)における印加電圧のデューティー比D2(=b/T)との関係に依存する。なお、符号aは、液晶パネル41の黒表示時(遮光状態時、印加電圧オフ状態)における印加電圧のパルス幅であり、符号bは、液晶パネル41の透明表示時(透過状態、印加電圧オン状態)における印加電圧のパルス幅であり、符号Tは、液晶パネル41の駆動波形の周期である。例えば、デューティー比D2が大きくなると(デューティー比D1が小さくなると)、液晶パネル41の光透過率が高くなる。反対にデューティー比D2が小さくなると(デューティー比D1が大きくなると)、液晶パネル41の光透過率が低くなる。本実施形態では、デューティー比D1の方が、にデューティー比D2よりも大きくなるように設定されている。
また、制御部31は、上述した照度センサ35の測定結果に基づいて、部屋2の外側にある光源(第2光源)の点滅パターンが検出し、その点滅パターンと液晶パネル41の駆動周期T(例えば、基準パルス信号Sの周期T)とを比較して、液晶パネル41の透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当しているか否かを判断する判断部34を備えている。そして、判断部34は、液晶パネル41の透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当していると判断した場合には、パネル駆動部32及びライト駆動部33に供給する基準パルス信号Sを、他の基準パルス信号S’に変更する。変更後の基準パルス信号S’は、LED(第1光源)51の点灯時に液晶パネル41が遮光状態となり、かつLED(第1光源)51の消灯時に液晶パネル41が透過状態となるように、パルス点灯駆動及びシャッター駆動を同期制御しつつ、部屋2の外側にある光源(第2光源)の点灯時(前記点滅パターンの点灯時)に、液晶パネル41が透過状態となるように、前記同期制御を行うための信号である。
2.シャッター装置の制御1
次いで、シャッター装置1における液晶パネル41とLED51との同期制御について説明する。先ず、駆動回路3が起動されると、制御部31が基準パルス信号Sをパネル駆動部32及びライト駆動部33に対して同時に送信する。ライト駆動部33は、制御部31から基準パルス信号Sが供給されると、その基準パルス信号Sに基づいて、基準パルス信号Sと同位相の電流Iを設定する。そして、ライト駆動部33は、その電流Iをライトユニット5の各LED51に供給する。一方、パネル駆動部32は、制御部31から基準パルス信号Sが供給されると、その基準パルス信号Sに基づいて、基準パルス信号Sと逆位相のデータ電圧Vを設定する。そして、パネル駆動部32は、そのデータ電圧Vを液晶パネル41の前記基板間に印加する。
なお、電流Iの周期T及びデータ電圧Vの周期Tは、互いに同じである。また、電流Iの点灯時のデューティー比と、データ電圧Vの黒表示時(遮光状態時)のデューティー比D1も、互いに同じである。そして、電流Iの消灯時のデューティー比と、データ電圧の透明表示時(透過状態時)のデューティー比(D2)も、互いに同じである。
すると、ライトユニット5の各LED51の点灯時に、液晶パネル41の各画素410が黒表示となり、ライトユニット5の各LED51の消灯時に、液晶パネル41の各画素410が透明表示となる。つまり、ライトユニット5の各LED51と、液晶パネル41の各画素410とは、互いに同期して駆動することになる。
3.シャッター装置が備える液晶パネルの調光機能
シャッター装置1において、液晶パネル41とLED51とが同期制御されると、液晶パネル41を透過する光の方向が制限される。具体的には、部屋2の内側にあるライトユニット5のLED(光源)51からの光は、液晶パネル41を透過して部屋2の外側に漏れ出すことが抑制され、反対に、部屋2の外側にある光源からの光は、液晶パネル41を透過して部屋2の内側に取り入れられることになる。このようなシャッター装置1の調光機能は、液晶パネル41によって隔てられている部屋2の外側と内側との間における明るさの違いに関係なく、発揮される。ここで、図4から図7を参照しつつ、液晶パネル41の調光機能について、更に詳しく説明する。
まず、晴天時の昼間におけるシャッター装置1の調光機能について説明する。図4は、晴天時の昼間において、LED51の点灯時に同期して液晶パネル41が遮光状態となったシャッター装置1を示す図である。図4において、部屋2の壁には、液晶パネル41を含むシャッター本体部4が嵌め込まれている。そして、部屋2の天井には、屋内照明装置としてのライトユニット5が設置されている。なお、液晶パネル41やLED51の駆動を制御する駆動回路3は、図示されていないものの、部屋2内に設置されている。また、部屋2の外側7には、光源として太陽6が示されている。
シャッター装置1が作動すると、液晶パネル41は、周期的に黒表示(遮光状態)と透明表示(透過状態)とを繰り返すことになり、そして、LED51は、液晶パネル41の駆動と同期しつつ、周期的に点灯と消灯とを繰り返すことになる。図4には、ライトユニット5の各LED51が点灯し、液晶パネル41の各画素410が黒表示となった状態(つまり、液晶パネル41の遮光状態)が示されている。この際、LED51から発せられた光L5は、黒表示(遮光状態)の液晶パネル41により吸収、反射等されて遮られるため、部屋2内の光L5が液晶パネル41を透過して部屋2の外側に漏れ出すことが防止されている。また、部屋2の外側7にある太陽6からの光L6も、黒表示(遮光状態)の液晶パネル41により吸収、反射等されて遮られるため、外側(屋外)の光L6が液晶パネル41を通過して部屋2内に進入することが防止されている。つまり、液晶パネル41が黒表示の状態(遮光状態)では、部屋2の内側21から外側7に向かう光と、外側(屋外)7から部屋2の内側21に向かう光とは、共に液晶パネル41を透過することができなくなっている。
図5は、晴天時の昼間において、LED51の消灯時に同期して液晶パネル41が透過状態となったシャッター装置1を示す図である。液晶パネル41が黒表示(遮光状態)から切り替わると、図5に示されるように、透明表示(透過状態)となる。液晶パネル41の各画素410が透明表示となった状態(つまり、液晶パネル41の透過状態)では、部屋2の外側(屋外)7の光L6は液晶パネル41を透過することができる。そのため、光L6は部屋2の内側21に進入することができる。なお、光L6は太陽光であり、液晶パネル41のシャッター駆動とは同期していない。また、液晶パネル41が黒表示(遮光状態)から透明表示(透過状態)に切り替わると、図5に示されるように、ライトユニット5の各LED51は点灯状態から消灯状態に切り替わる。すると、ライトユニット5の各LED51からは光が発せられなくなるため、LED51から液晶パネル41を通過して部屋2の外側7に向かう光L0は発生しないことになる。そのため、液晶パネル41が透明表示の状態(透過状態)において、部屋2の内側21から外側(屋外)7に向かって光が漏れ出すことが抑制されている。つまり、液晶パネル41が透明表示の状態(透過状態)では、部屋2の内側21から外側7に光が漏れ出すことが抑制されつつ、部屋2の外側(屋外)7の光を部屋2の内側21に液晶パネル41を介して取り込むことができる。
以上のように、シャッター装置1では、部屋2の内側21から外側7に液晶パネル41を介して光が漏れ出し難くなっている。そして、部屋2の外側7から内側21には、液晶パネル41を介して光が取り込まれるようになっている。そのため、部屋2の内側21に居る人物Xは、液晶パネル41越しに部屋2の外側7に居る人物Yを見ることができるものの、人物Yは、部屋2の内側21を液晶パネル41越しに視認することができなくなっている。
次いで、夜間におけるシャッター装置1の調光機能について説明する。図6は、夜間において、LED51の点灯時に同期して液晶パネル41が遮光状態となったシャッター装置1を示す図であり、図7は、夜間において、LED51の消灯時に同期して液晶パネル41が透過状態となったシャッター装置1を示す図である。基本的に、夜間であっても、シャッター装置1の調光機能は、上述した昼間のものと同様である。図6及び図7において、部屋2の外側7における光源として街路灯(LED、第2光源)8が示されている。図6に示されるように、部屋2の天井に設けられているライトユニット5の各LED51の点灯時に、部屋2の壁に嵌め込まれている液晶パネル41が黒表示(遮光状態)となっていると、街路灯8から発せられた光L8は黒表示(遮光状態)の液晶パネル41によって遮られることになる。また、その際、LED51から発せられた光L5も、黒表示(遮光状態)の液晶パネル41によって遮られることになる。そして、図7に示されるようにLED51の消灯時に、液晶パネル41が透明表示(透過状態)となっていると、街路灯8からの光L8は液晶パネル41を透過して部屋2の内側21に取り込まれることになる。なお、ここでの街路灯8からの光L8は、液晶パネル41のシャッター駆動と同期していないものとする。このように透明表示(透過状態)の液晶パネル41を透過することができる。また、その際、LED51からは光が発せられていないため、ライトユニット5の各LED51から液晶パネル41を透過して外側に漏れ出す光L0の発生が抑制されている。以上のように、夜間であっても、シャッター装置1では、部屋2の内側21から外側7に液晶パネル41を介して光が漏れ出し難くなっており、そして、部屋2の外側7から内側21には、液晶パネル41を介して光が取り込まれるようになっている。
4.シャッター装置の制御2
ところで、部屋2の外側にある光源(第2光源)の点灯駆動が、液晶パネル41のシャッター駆動に同期してしまうことがある。つまり、前記光源(第2光源)の点灯時に、液晶パネル41が遮光状態となり、かつ前記光源(第2光源)の消灯時に、液晶パネル41が透過状態となるように、前記光源(第2光源)の点灯駆動と液晶パネル41のシャッター駆動とが完全に同期してしまうことがある。また、前記光源(第2光源)の点灯駆動と液晶パネル41のシャッター駆動とが完全に同期していなくても、例えば、液晶パネル41の透過状態時に、前記光源(第2光源)の消灯時が該当してしまうこともある。このような場合、部屋2の外側7から部屋2の内側21に前記光源(第2光源)からの光が取り込まれなくなってしまう。つまり、部屋2の内側21から液晶パネル41越しに外側7の様子を視認することができなくなる。そのため、本実施形態のシャッター装置1は、液晶パネル41の透過状態時に、部屋2の外側7にある光源(第2光源)の消灯時が該当しないようにする構成を備えている。具体的には、シャッター装置1は、照度センサ35、及び判断部34(制御部31)を備えている。
以下、液晶パネル41の透過状態時に、部屋2の外側7にある光源(第2光源)の消灯時が該当しないようにする内容を、図8及び図9を参照しつつ説明する。なお、ここでは、図6及び図7に示される状態のシャッター装置1を例に挙げて説明する。
図8は、シャッター装置1の駆動回路3における処理を示すフローチャートである。ここで、図8を参照しつつ、シャッター装置1の駆動回路3における処理を説明する。シャッター装置1の制御部3は、先ず、液晶パネル41及びLED51が同期駆動するように制御している(上記シャッター装置の制御1参照)。そして、図8のS1に示されるように、制御部3は、照度センサ35に対して、所定の時間間隔(タイミング)で街路灯(LED)8の点灯周期を検出する指令を送信する。すると、図8のS2に示されるように、照度センサ35は、外部光源である街路灯8の照度を計測する。そして、照度センサ35の計測結果は、制御部3に含まれる判断部34に送信される。判断部34は、前記計測結果に基づいて、街路灯8が点灯と消灯とを繰り返す点滅パターン(周期)を検出し(図8のS3参照)、更に判断部34は、S4に示されるように、街路灯8の前記点滅パターンと、シャッター装置1がLED51や液晶パネル41を駆動させる駆動波形(ここでは、基準パルス信号Sの波形)とを比較して、液晶パネル41の透過状態時に、前記点滅パターンの消灯時が該当しているか否かを判断する。
街路灯8の前記点滅パターンと、シャッター装置1の駆動波形とを比較して、液晶パネル41の透過状態時に、前記点滅パターンの消灯時が該当していないと判断部34が判断した場合は、再び図1のS1へ移行することになる。これに対して、街路灯8の前記点滅パターンと、シャッター装置1の駆動波形とを比較して、液晶パネル41の透過状態時に、前記点滅パターンの消灯時が該当していると判断部34が判断した場合は、その判断結果に基づいて、制御部31が、前記駆動波形を、液晶パネル41の透過状態時に、街路灯8の前記点滅パターンの点灯時が該当するような、他の駆動波形に変更する(図8のS5)。そして、制御部31は、予め記憶されている前記他の駆動波形を有する基準パルス信号S’を、パネル駆動部32やライト駆動部33に対して供給する。すると、液晶パネル41の基板間には、前記基準パルス信号S’に基づいて設定された電圧が印加され、またLED51には、前記基準パルス信号S’に基づいて設定された電流が供給されることになる。このようにして、液晶パネル41の透過状態時に、街路灯8の消灯時が該当しないようにしつつ、LED51の点灯駆動と、液晶パネル41のシャッター駆動とを同期制御することができる。
図9は、外部光源(LED)8の点滅パターンL、LED51の駆動波形I’及び液晶パネル41の駆動波形V’との関係を示すグラフである。なお、図9には、変更後の基準パルス信号S’も併せて記載されている。図9の最も下側に示されるグラフが、外部光源(LED)8の点滅パターンLである。また、そのグラフの上側に、パネル駆動部32が各画素410の電極間に供給するデータ電圧V’のグラフと、ライト駆動部33がLED51に供給する電流I’のグラフとがそれぞれ示されている。図9の横軸は時間を示し、縦軸は、電流、電圧又は照度を示す。
データ電圧V’は、パネル駆動部32によって基準パルス信号S’に基づいて設定されている。このデータ電圧V’は、基準パルス信号S’の位相と逆位相となるように、デューティー比が設定されている。また、電流I’は、ライト駆動部33によって基準パルス信号S’に基づいて設定されている。この電流I’は、基準パルス信号S’の位相と同位相となるように、デューティー比が設定されている。
図9に示されるように、基準パルス信号S’に基づくデータ電圧V’が供給されることによって液晶パネル41の透過状態時(透明表示時)に、外部光源(LED)8の点灯時が重なり、該当するようになる。
このようにして、本実施形態のシャッター装置1は、部屋2の外側にある街路灯(第2光源)8の点灯駆動と、液晶パネル41のシャッター駆動とが互いに同期しないように(特に、液晶パネル41の透過状態時に、街路灯8の消灯時が該当しないように)、部屋2の内側にあるLED51の点灯駆動と、液晶パネル41のシャッター駆動とを同期制御することができる。
5.本発明の効果
本実施形態のシャッター装置1では、シャッター本体部4の液晶パネル41が2つの空間(部屋2の内側21、部屋2の外側7)を仕切るように配されており、一方の空間(部屋2の内側21)にLED(第1光源)51が配されている。そして、液晶パネル41のシャッター駆動と、LED51のパルス点灯駆動とは、駆動回路3によって同期制御されている。そのため、一方の空間(部屋2の内側21)に配されているLED51が点灯すると、液晶パネル41は光を遮る遮光状態となり、その液晶パネル41によって、LED51から発せられた光が他方の空間(部屋2の外側7)へ移動することが抑制される。なお、他方の空間(部屋2の外側7)から前記一方の空間(部屋2の内側21)へ光が移動することも、遮光状態の液晶パネル41によって抑制される。これに対して、LED51が消灯すると、液晶パネル41は光を透過させる透過状態となり、他方の空間(部屋2の外側7)から前記一方の空間(部屋2の内側21)へ光が移動できる状態となる。なお、LED51の消灯時は、LED51から発せられる光が無い状態であり、透過状態の液晶パネル41を通過して前記一方の空間(部屋2の内側21)から前記他方の空間(部屋2の外側7)へ光が移動することが抑制される。したがって、前記シャッター装置では、前記他方の空間(部屋2の外側7)からLED51が配されている前記一方の空間(部屋2の内側21)へ光が移動することは許容しつつ、前記一方の空間(部屋2の内側21)から他方の空間(部屋2の外側7)へ光が移動することを抑制することができる。つまり、部屋2の外側7から部屋2の内側21の様子を、外側7に居る人物Yが視認できなくすることができる。このようなシャッター装置1は、例えば、建物の部屋(例えば、浴室、居間、ダイニング、寝室等)の窓として利用することが可能である。このようなシャッター装置1は、液晶パネル41によって隔てられる2つの空間間における明るさの違いに関係なく、プライバシー保護や防犯等の目的に利用することができる。
そして、本実施形態のシャッター装置1は、更に、前記2つの空間(部屋2の内側21、部屋2の外側7)のうち、他方の空間(部屋2の外側7)に配されて前記他方の空間(部屋2の外側7)の照度を測定する照度センサ35を有し、駆動回路3は、照度センサ35の測定結果に基づいて、前記他方の空間(部屋2の外側7)に配されている第2光源(例えば、LEDを利用した街路灯8)における点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンLを検出し、前記液晶パネル41の透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当している場合には、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルが透過状態となるように、前記同期制御を行うものである。前記液晶パネル41の透過状態時に、前記他方の空間(部屋2の外側7)に配されている第2光源が消灯していると、前記他方の空間(部屋2の外側7)から前記一方の空間(部屋2の内側21)に前記第2光源からの光が取り込まれなくなってしまう。前記シャッター装置1は、上記構成を備えることにより、前記液晶パネル41の透過状態時に、前記第2光源(前記点滅パターン)の消灯時が該当することを防止することができ、前記他方の空間(部屋2の外側7)から前記一方の空間(部屋2の内側21)へ前記第2光源からの光を確実に移動させることが可能となる。
また、本実施形態のシャッター装置1では、液晶パネル41の遮光状態時における印加電圧のデューティー比D1は、液晶パネル41の透過状態時における印加電圧のデューティー比D2よりも、大きく設定されている。このようにデューティー比D1、D2が設定されていると、一方の空間(部屋2の内側21)から他方の空間(部屋2の外側7)へ光が移動することを確実に抑制することができる。つまり、部屋2の外側7から部屋2の内側21の様子を、外側7に居る人物Yが、より確実に視認できなくすることができる。
<実施形態2>
次いで、本発明の実施形態2を、図10及び図11を参照しつつ説明する。図10は、液晶パネル41が遮光状態となっている実施形態2に係るシャッター装置1Aを示す図であり、図11は、液晶パネル41が透過状態となっている実施形態2に係るシャッター装置1Aを示す図である。本実施形態2のシャッター装置1Aの基本的な構成は、実施形態1のものと同様であり、同じ構成については実施形態1と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態のシャッター装置1Aでは、隣り合った2つの部屋2,19の間にある壁に、液晶パネル41を含むシャッター本体部4が利用されている。図10及び図11に示されるように、液晶パネル41は、隣り合った2つの部屋2,19の間にある壁に、嵌め込まれている。ライトユニット5(LED5)は、部屋2の天井に設けられており、シャッター装置1Aの駆動回路(不図示)も部屋2内に設けられている。そして、部屋2に隣接する他の部屋19の天井には、部屋19内を照らす照明装置18が設けられている。
本実施形態においても、シャッター装置1Aが、液晶パネル41のシャッター駆動とLED51のパルス点灯駆動とを同期制御すると、部屋2の内側21から液晶パネル41を介して部屋19側に光が漏れ出すことが抑制されつつ、部屋19側から液晶パネル41を介して部屋2の内側21に光を取り込むことができる。具体的には、図10に示されるように、LED51の点灯時に液晶パネル41が黒表示(遮光状態)となって、部屋19の照明装置18から発せられる光L18が液晶パネル41によって遮られると共に、部屋2のLED51からの光L5が液晶パネル41によって遮られる。
そして、図11に示されるように、LED51の消灯時に液晶パネル41が透明表示(透過状態)となって、部屋19の照明装置18から発せられた光L18が液晶パネル41を透過して部屋2の内側21に進入することになる。なお、部屋19の照明装置18からの光L18は、液晶パネル41のシャッター駆動と同期していないため、液晶パネル41を透過することができる。また、LED51の消灯時、LED51からは光が発せられないため、LED51から液晶パネル41を透過して隣の部屋19の内側17に漏れ出すような光L0が発生することが抑制される。
本実施形態においては、部屋2の内側21に居る人物Xは、液晶パネル41越しに隣の部屋19の内側17に居る人物Yを視認することができるものの、反対に、人物Yは、部屋2の内側21を隣の部屋19から液晶パネル41越しに視認することができなくなっている。このように、シャッター装置1Aを、隣り合った部屋2,19の間に利用してもよい。また、実施形態1と同様にして、照度センサ35により、部屋19の照明装置18の点滅パターンを検出して、液晶パネル41のシャッター駆動が照明装置18の点灯駆動と同期しないようにしてもよい。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、液晶パネル41の黒表示を遮光状態としていたが、他の実施形態においては、本発明の目的を損なわない限り、黒表示以外の有色表示を遮光状態としてもよい。
(2)上記実施形態では、液晶パネル41のシャッター駆動と同期させる光源として、LEDが利用されているが、他の実施形態においては、本発明の目的を損なわない限り、LED以外の他の光源が利用されてもよい。
(3)上記実施形態では、液晶パネル41は、ノーマリーブラック方式であったが、他の実施形態においては、電圧が印加されていない状態で光透過状態となり、反対に電圧が印加された状態で遮光状態となる方式(所謂、ノーマリーホワイト方式)であってもよい。なお、液晶パネル41がノーマリーブラック方式の場合、LED(光源)51の駆動波形と、液晶パネル41の駆動波形とは、互いに逆位相の関係となる。また、液晶パネル41がノーマリーホワイト方式の場合、LED(光源)51の駆動波形と、液晶パネル41の駆動波形とは、互いに同位相の関係となる。
(4)上記実施形態1では、基準パルス信号Sの波形とLED51に供給される電流の波形とは、互いに同位相の関係であり、そして基準パルス信号Sの波形と液晶パネル41の基板間に印加される電圧の波形とは、互いに逆位相の関係であったが、他の実施形態においては、例えば、基準パルス信号Sと逆位相の他の基準パルス信号S’’を利用して、LED51に供給される電流の波形と、液晶パネル41の基板間に印加される電圧の波形とがそれぞれ設定されてもよい。この場合、基準パルス信号S’’の波形と、LED51に供給される電流の波形とは、互いに逆位相の関係にあり、また、基準パルス信号S’’の波形と、液晶パネル41の基板間に印加される電圧の波形とは、互いに同位相の関係にある。
(5)上記実施形態では、シャッター装置1等は、建物における部屋の窓として利用されていたが、他の実施形態においては、本発明の目的を損なわない限り、例えば、自動車、電車、船舶等の移動手段において利用されてよいし、その他の用途に利用されてもよい。また、本発明のシャッター装置は、プライバシー保護や防犯以外の目的で、利用されてもよい。
1,1A…シャッター装置、2…部屋(一方の空間)、3…駆動回路、31…制御部、32…パネル駆動部、33…ライト駆動部、34…判断部、35…照度センサ、4…シャッター本体部、41…液晶パネル、410…画素、5…ライトユニット、51…LED(光源)、S…基準パルス信号、I…供給電流、V…印加電圧、T…周期(基準パルス信号S、印加電圧V及び供給電流Iの周期)

Claims (9)

  1. 一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前記基板間に印加される電圧に応じて、光が透過する透過状態と、光が遮られる遮光状態とが切り替わるシャッター駆動を行うと共に、2つの空間を仕切るように配されて前記2つの空間間を移動する光の量を調節する液晶パネルを含むシャッター本体部と、
    供給電流に応じて、点灯と消灯とが切り替わるパルス点灯駆動を行うと共に、前記2つの空間のうち、一方の空間に配される第1光源と、
    前記2つの空間のうち、他方の空間に配されて前記他方の空間の照度を測定する照度センサと、
    前記第1光源に供給する電流量を制御して前記パルス点灯駆動を制御すると共に、前記基板間に印加する電圧を制御して前記シャッター駆動を制御し、前記第1光源の点灯時に前記液晶パネルが前記遮光状態となり、かつ前記第1光源の消灯時に前記液晶パネルが前記透過状態となるように、前記パルス点灯駆動及び前記シャッター駆動を同期制御する駆動回路であって、前記照度センサの測定結果に基づいて、前記他方の空間に配されている第2光源の点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンを検出し、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当している場合には、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルが透過状態となるように、前記同期制御を行う駆動回路と、を備えるシャッター装置。
  2. 前記駆動回路は、
    前記第1光源に電流を供給して前記パルス点灯駆動を制御するパネル駆動部と、
    前記液晶パネルの前記基板間に電圧を印加して前記シャッター駆動を制御するライト駆動部と、
    前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する基準パルス信号を、前記パネル駆動部及び前記ライト駆動部に対してそれぞれ供給する制御部と、を有し、
    前記パネル駆動部は、前記基準パルス信号に基づいて前記液晶パネルの前記基板間に印加する電圧を設定し、
    前記ライト駆動部は、前記基準パルス信号に基づいて前記第1光源に供給する電流を設定する請求項1に記載のシャッター装置。
  3. 前記制御部は、前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当する場合には、前記基準パルス信号に替えて、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルの透過状態時が該当すると共に、前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する他の基準パルス信号を、前記パネル駆動部及び前記ライト駆動部に対してそれぞれ供給する請求項2に記載のシャッター装置。
  4. 前記液晶パネルの遮光状態時における印加電圧のデューティー比は、前記液晶パネルの透過状態時における印加電圧のデューティー比よりも、大きく設定されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のシャッター装置。
  5. 前記液晶パネルの遮光状態は、前記液晶パネルの黒表示からなる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のシャッター装置。
  6. 一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前記基板間に印加される電圧に応じて、光が透過する透過状態と、光が遮られる遮光状態とが切り替わるシャッター駆動を行うと共に、2つの空間を仕切るように配されて前記2つの空間間を移動する光の量を調節する液晶パネルを含むシャッター本体部と、供給電流に応じて、点灯と消灯とが切り替わるパルス点灯駆動を行うと共に、前記2つの空間のうち、一方の空間に配される第1光源と、前記2つの空間のうち、他方の空間に配されて前記他方の空間の照度を測定する照度センサと、を有するシャッター装置の制御方法であって、
    前記第1光源に供給する電流量を制御して前記パルス点灯駆動を制御すると共に、前記基板間に印加する電圧を制御して前記シャッター駆動を制御し、前記光源の点灯時に前記液晶パネルが前記遮光状態となり、かつ前記光源の消灯時に前記液晶パネルが前記透過状態となるように、前記パルス点灯駆動及び前記シャッター駆動を同期制御する工程と、
    前記照度センサの測定結果に基づいて、前記他方の空間に配されている第2光源の点灯と消灯とを繰り返す点滅パターンを検出する工程と、
    前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当している場合には、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルが透過状態となるように、前記同期制御を行う工程と、を含むシャッター装置の制御方法。
  7. 前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する基準パルス信号に基づいて前記液晶パネルの前記基板間に供給する電圧を設定する工程と、
    前記基準パルス信号に基づいて前記第1光源に供給する電流を設定する工程と、を含む請求項6に記載のシャッター装置の制御方法。
  8. 前記液晶パネルの透過状態時に前記点滅パターンの消灯時が該当する場合には、前記基準パルス信号に替えて、前記点滅パターンの点灯時に前記液晶パネルの透過状態時が該当すると共に、前記パルス点灯駆動と前記シャッター駆動とを互いに同期させるための所定の波形を有する他の基準パルス信号に基づいて、前記液晶パネルの前記基板間に供給する電圧を設定する工程と、
    前記他の基準パルス信号に基づいて、前記第1光源に供給する電流を設定する工程と、を含む請求項7に記載のシャッター装置の制御方法。
  9. 前記液晶パネルの遮光状態が、黒表示からなる請求項6から請求項8のいずれか一項に記載のシャッター装置の制御方法。
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