JP2014089361A - 調光素子、調光装置、調光フィルムの駆動方法、調光フィルムの駆動装置 - Google Patents
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- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
【解決手段】第一の基板および第二の基板と、第一の基板および第二の基板の間に配置された第一の電極、第二の電極、および調光層と、を有する調光フィルムと、調光フィルムに接続されたインダクタと、を有し、調光層は調光材料を有し、第一の電極および第二の電極の間に印加される交流電圧により調光材料が配向し調光フィルムの透過率が変化する調光素子、調光装置、調光フィルムの駆動方法、調光フィルムの駆動装置。
【選択図】図8
Description
図1は本発明者らが検討した調光フィルムの断面構造概略図である。図1において、A板2はA基板4およびX電極5からなり、B板3はB基板6およびY電極7からなる。基板(A基板4、B基板6)上に電極(X電極5、Y電極7)が形成されている。対向に配置されたA板2とB板3の間に懸濁液8が挟持されている。A板2、B板3、懸濁液8で調光フィルム1が構成される。本実施例では、懸濁液8が調光層となる。
光調整粒子9として、上記の材料が一種類のみ含まれていても良く、上記の材料が二種類以上含まれていても構わない。
図6は、本実施例での調光フィルム1とインダクタ20の等価回路モデルを説明する図である。本実施例の共振器(調光素子)100の主な構成は、調光駆動をする調光フィルム1とインダクタ20である。インダクタ20としては、スパイラルコイルやヘリカルコイルといった空芯コイルやコア付きコイル等が挙げられる。本実施例のインダクタ20はフェライトコアを用いたコア付きコイルであり、インダクタンスLは90mHである。インダクタンス20及び後述する共振周波数の調整等のため、図23の等価回路モデルで示されるインダクタ20を可変インダクタ22としても構わない。
図7は、図1の調光フィルムとインダクタからなる回路の電気特性を示す図であり、図7(a)は、周波数fが0.1Hz以上100kHz以下における本実施例の共振器100と調光フィルム1単体でのインピーダンスの絶対値|Z|の周波数依存性を表す図であり、図7(b)は、周波数fが0.1Hz以上100kHz以下における本実施例の共振器100と調光フィルム1単体での位相差θの周波数依存性を表す図である。
このような高周波数域における調光フィルム1の等価回路モデルは図5(a)のように懸濁液8を容量性として表わせることから、本実施例の図6の等価回路についても図8のように表せる。
また、Q値を上昇させ、共振状態における調光駆動に関係する懸濁液8及びインダクタ20の両端電圧を上昇させる場合には、RSの低下、即ち調光フィルム1の電極や配線の各抵抗、インダクタ20の銅損が低いものを用いることが有効である。
図10(a)は、周波数fが0.1Hz以上10kHz以下における本実施例の調光フィルム1とインダクタが直列に接続された状態と調光フィルム1単体でのインピーダンスの絶対値|Z|の周波数依存性を表す図であり、図10(b)は、周波数fが0.1Hz以上10kHz以下における本実施例の調光フィルム1とインダクタが直列に接続された状態と調光フィルム1単体でのインピーダンスの位相差θの周波数依存性表す図である。図9のように調光フィルム1とインダクタ20が並列に接続されている場合、共振器100を共振周波数frでインピーダンスが最大となるフィルタ回路として使うことができる。
図11は本実施例における調光フィルムの構成を示す説明図である。本実施例の調光フィルム1において、懸濁液8は光調整粒子9および分散媒10を含み、懸濁液8が樹脂マトリックス31中に分散されている。懸濁液8および樹脂マトリックス31で調光層30が構成される。本実施例では、懸濁液8が調光材料となる。
図13は、調光フィルム1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、調光フィルム1と、インダクタ20と、駆動装置15を備えている。調光フィルム1の各電極と駆動装置15中の駆動電源13の各電極出力回路とは、相互接続素子21を介して接続されている。
図14から、本実施例の調光装置11のインピーダンスの絶対値|Z|は調光フィルム1単体のインピーダンスの絶対値|Z|よりも低く、位相差θの正負が切り換わる周波数帯域Bを有しており、実施例1と同様にインダクタンスL、調光層30の容量CPの共振現象によるものと説明できる。
本実施例では調光装置11の調光駆動、即ち、所定の透過状態維持のため、周波数fS、電圧VSの交流電圧波形を調光フィルム1からインダクタ20間、即ち、調光素子100に印加する。図15は印加電圧VSを50Vrmsとして、周波数fSが20〜5000Hzにおける本実施例の調光フィルム1とインダクタ20で構成された調光素子100の透過率Tを説明する図である。図15には、比較として本実施例の調光フィルム1単体に同条件の交流電圧波形を印加した時の調光フィルム1の透過率Tも追記している。
実施例2の調光素子及び調光フィルムとは、インダクタが調光層と同一基板間に配設されている点が異なる。なお、他の構成と構造などについて実施例2と同様の場合、その説明は省略する。
図17は、本発明の一実施形態における調光フィルム1及び調光層30の構成を示す説明図である。本実施例では調光フィルム1のB基板6の端部にインダクタ20が配設されており、基板上の電極対とは相互接続素子18(以下、配線とも称す)により接続される。B基板6の端部にインダクタ20を配設するために、基板法線方向から見たときに、B基板6の面積はA基板4の面積より大きくなっている。
図18は、本発明の一実施形態における調光フィルムの構成を示す説明図である。本実施例では、調光層30が液晶32と樹脂マトリックス31とを含むポリマー分散液晶(PDLC)であり、液晶32が調光材料である。PDLCは、高速応答と低損失であることが好ましい。本実施例での液晶32は、ネマティック液晶であり、PDLCを用いた調光フィルム1の最大駆動周波数は実施例1の調光フィルム1の最大駆動周波数よりも高い100MHzである。
実施例2と同様に、本実施例の調光素子100では、調光駆動のために調光フィルム1とインダクタ20が直列に接続されている。
本実施例も実施例2と同様に調光素子100の調光駆動、即ち、所定の透過状態維持のため、周波数fS、電圧VSの交流電圧波形を調光フィルム1からインダクタ20間に印加する。図21は、印加電圧VSを15Vrmsとして、周波数fSが20〜4000Hzにおける本実施例の調光層30とインダクタ20で構成された調光素子100の透過率Tを説明する図である。図21には、比較として本実施例の調光フィルム1単体に同条件の交流電圧波形を印加した時の調光フィルム1の透過率Tも追記している。
2 A板
3 B板
4 A基板
5 X電極
6 B基板
7 Y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
20 インダクタ
18、21 相互接続素子
22 可変インダクタ
31 樹脂マトリックス
40 入射光
41 透過光
100 共振器(調光素子)
105 X電極出力回路
107 Y電極出力回路
200 メモリ回路
Claims (11)
- 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、および調光層と、を有する調光フィルムと、
前記調光フィルムに接続されたインダクタと、を有し、
前記調光層は調光材料を有し、
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調光材料が配向し前記調光フィルムの透過率が変化する調光素子。 - 請求項1において、
前記調光層は樹脂を含み、
前記樹脂中に前記調光材料が分散されている調光素子。 - 請求項1乃至2のいずれかにおいて、
前記調光材料は光調整粒子および分散媒を含み、
前記分散媒中に前記光調整粒子が分散されている調光素子。 - 請求項1乃至2のいずれかにおいて、
前記調光材料は液晶である調光素子。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記インダクタは前記第一の基板または第二の基板上に配設され、
前記インダクタは相互接続素子を介して前記第一の電極または前記第二の電極に接続される調光素子。 - 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記調光フィルムと前記インダクタが直列に接続されている調光素子。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
前記調光フィルムのインピーダンスの絶対値を|Z1|、
前記調光素子のインピーダンスを|Z2|としたとき、
|Z1|>|Z2|となる周波数帯域が存在する調光素子。 - 請求項1乃至7のいずれかの調光素子と、
前記調光素子を制御する駆動装置と、を有する調光装置。 - 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、および調光材料を有する調光層と、を有する調光フィルムの駆動方法であって、
前記調光フィルムにインダクタが接続され、
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調光材料が配向し前記調光フィルムの透過率を変化させる調光フィルムの駆動方法。 - 請求項9において、
前記調光フィルムに印加される交流電圧の周波数を、前記調光フィルムと前記インダクタ間で共振状態となる周波数付近とする調光フィルムの駆動方法。 - 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、および調光材料を有する調光層と、を有する調光フィルムを駆動する駆動装置であって、
前記調光フィルムにインダクタが接続され、
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調光材料が配向し前記調光フィルムの透過率を変化させ、
前記調光フィルムに印加される交流電圧を、前記調光フィルムと前記インダクタ間で共振状態となる周波数付近に制御する調光装置の駆動装置。
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