JP2018054868A - 調光フィルム、調光システム、及び調光フィルムの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力を低減した、調光フィルム、調光システム、及び調光フィルムの駆動方法を提供する。【解決手段】調光フィルム1は、液晶層の一方の面側に設けられる第1電極16A、11B、16Cと、対向配置される第2電極11A、16B、11Cと、第1電極16A、11B、16Cと第2電極11A、16B、11Cとを電気的に導通させる接続状態と、遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチ20AB、20BC、21AB、21BCと、を備える。電極間を接続すると、蓄積されている電荷が電極間で相互に移動するので、極性を切り替えて電極に対して正負が逆の電圧を印加する際に、電荷の放電に要する電流を供給しなくてもよく、電源部から供給される電力量を低減することができる。また、電圧の極性を切り替えて電極に対して正負が逆の電圧を印加する際に、電源部は電荷の放電に要する電流を供給しなくてもよいので、電力供給の時間が短縮される。【選択図】図2
Description
本発明は、調光フィルム、調光システム、及び調光フィルムの駆動方法に関する。
従来、例えば窓に貼り付けて外来光の透過を制御する調光フィルムに関する工夫が種々提案されている(特許文献1、2)。このような調光フィルムの1つに、液晶を利用したものがある。液晶を利用した調光フィルムは、透明電極を備えた透明フィルム材により液晶材料を挟持して液晶セルを製造し、その液晶セルを直線偏光板により挟持する。
この調光フィルムでは、液晶に印加する電界を変更して液晶の配向を変更することにより外来光の透過を制御する。
この調光フィルムでは、液晶に印加する電界を変更して液晶の配向を変更することにより外来光の透過を制御する。
調光フィルムは、直流電圧により駆動すると、焼き付けなどの動作不良が発生する。このため調光フィルムは、所定周期で極性が切り替わる交流電圧(矩形波形の交流電圧である)で駆動する。調光フィルムは、交流電圧による駆動における極性の切り替え時、僅かではあるものの一時的に透過率が変動する。そこで、透過率の変動が視認されないように、調光フィルムは、周波数30Hz以上で駆動することが好ましい。
しかし、調光フィルムは、面積が大きいため、比較的大きな電力を消費するという問題がある。
本発明は、消費電力が低減された、調光システム、及び調光フィルムの駆動方法を提供することを目的とする。
本発明は、消費電力が低減された、調光システム、及び調光フィルムの駆動方法を提供することを目的とする。
具体的には、本発明は、以下のようなものを提供する。
(1) 液晶層と、前記液晶層の一方の面側に設けられる第1電極と、前記第1電極に対して前記液晶層を挟んで対向配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム。
(2) 液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向配置された2つ電極であって、それぞれが複数の領域に分割され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域と他の領域との間で、位相が180度反転した交番電圧が印加される2つの電極と、前記一つの領域と前記他の領域との間に設けられ、前記一つの領域と前記他の領域とを電気的に導通させる接続状態と、前記一つの領域と前記他の領域との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム。
(3) 周期的に極性が切り替わる第1電圧が印加される第1電極と、前記第1電圧と逆の極性の第2電圧が印加される第2電極と、前記第1電極に印加される前記第1電圧及び前記第2電極に印加される前記第2電圧によって配向状態が制御される液晶層と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム。
(4) (3)において、前記調光フィルムは、複数の領域に分割され、前記第1電極と前記第2電極とは、前記調光フィルム上の異なる領域に配置されていてもよい。
(5) (3)において、前記第1電極と前記第2電極とは、間に前記液晶層を挟んで互いに対向配置されていてもよい。
(6) 液晶層と、前記液晶層の一方の面側に設けられる第1電極と、前記第1電極に対して前記液晶層を挟んで対向配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム、及び前記第1電極及び前記第2電極に印加する電圧を発生する電源、を備える調光システム。
(7) 液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向配置された2つ電極であって、それぞれが複数の領域に分割され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域と他の領域との間で、位相が180度反転した交番電圧が印加される2つの電極と、前記一つの領域と前記他の領域との間に設けられ、前記一つの領域と前記他の領域とを電気的に導通させる接続状態と、前記一つの領域と前記他の領域との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム、及び、前記交番電圧を発生する電源、を備える調光システム。
(8) 周期的に極性が切り替わる第1電圧が印加される第1電極と、前記第1電圧と逆の極性の第2電圧が印加される第2電極と、前記第1電極に印加される前記第1電圧及び前記第2電極に印加される前記第2電圧によって配向状態が制御される液晶層と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、
を備える調光フィルム、及び、前記第1電圧及び前記第2電圧を発生する電源、を備える調光システムム。
を備える調光フィルム、及び、前記第1電圧及び前記第2電圧を発生する電源、を備える調光システムム。
(9) 液晶層と、前記液晶層の一方の面側に設けられる第1電極と、前記第1電極に対して前記液晶層を挟んで対向配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルムの駆動方法であって、前記スイッチの操作により前記第1電極と前記第2電極との間を電気的に接続状態にし、前記第1電極及び前記第2電極に蓄積された電荷を放電させる、調光フィルムの駆動方法。
(10) 液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向配置された2つ電極であって、それぞれが複数の領域に分割され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域と他の領域との間で、位相が180度反転した交番電圧が印加される2つの電極と、前記一つの領域と前記他の領域との間に設けられ、前記一つの領域と前記他の領域とを電気的に導通させる接続状態と、前記一つの領域と前記他の領域との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルムの駆動方法であって、前記スイッチの操作により複数の領域に分割された前記電極間を電気的に接続状態にし、それぞれの電極に蓄積された電荷を放電させる、調光フィルムの駆動方法。
(11) 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルムの駆動方法であって、周期的に極性の切り替わる第1電圧を前記第1電極に印加し、前記第1電圧と逆の極性の第2電圧を前記第2電極に印加し、前記第1電圧及び前記第2電圧の極性を切り替える際に、前記スイッチの操作により前記第1電極と前記第2電極との間を電気的に接続状態にし、前記第1電極及び前記第2電極に蓄積された電荷を放電させる、調光フィルムの駆動方法。
本発明によれば、消費電力が低減された、調光システム、調光フィルム、及び調光フィルムの駆動方法を提供することができる。
〔調光フィルムの基本構成〕
図1は、本発明の実施形態に係る調光フィルム1の基本構成を説明する断面図である。調光フィルム1は、液晶を利用して透過光を制御するフィルム状の部材であり、直線偏光板2、3により調光フィルム用の液晶セル4を挟持して構成される。
図1は、本発明の実施形態に係る調光フィルム1の基本構成を説明する断面図である。調光フィルム1は、液晶を利用して透過光を制御するフィルム状の部材であり、直線偏光板2、3により調光フィルム用の液晶セル4を挟持して構成される。
〔直線偏光板〕
直線偏光板2、3は、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素等を含浸させた後、延伸して直線偏光板としての光学的機能を果たす光学機能層が形成され、TAC(トリアセチルセルロース)等の透明フィルム材による基材により光学機能層を挟持して作製される。直線偏光板2、3は、クロスニコル配置により、アクリル系透明粘着樹脂等による接着剤層により液晶セル4に配置される。なお、直線偏光板2、3には、それぞれ液晶セル4側に光学補償のための位相差フィルム2A、3Aが設けられるが、位相差フィルム2A、3Aは、必要に応じて省略してもよい。
直線偏光板2、3は、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素等を含浸させた後、延伸して直線偏光板としての光学的機能を果たす光学機能層が形成され、TAC(トリアセチルセルロース)等の透明フィルム材による基材により光学機能層を挟持して作製される。直線偏光板2、3は、クロスニコル配置により、アクリル系透明粘着樹脂等による接着剤層により液晶セル4に配置される。なお、直線偏光板2、3には、それぞれ液晶セル4側に光学補償のための位相差フィルム2A、3Aが設けられるが、位相差フィルム2A、3Aは、必要に応じて省略してもよい。
〔液晶セル〕
液晶セル4は、フィルム状の下側積層体5D及び上側積層体5Uにより液晶層8を挟持して構成される。
液晶セル4は、フィルム状の下側積層体5D及び上側積層体5Uにより液晶層8を挟持して構成される。
〔下側積層体、上側積層体〕
下側積層体5Dは、透明フィルム材による基材6に、透明電極11、スペーサ12及び配向層13を作製して形成される。上側積層体5Uは、透明フィルム材による基材15に、透明電極16及び配向層17を積層して形成される。
下側積層体5Dは、透明フィルム材による基材6に、透明電極11、スペーサ12及び配向層13を作製して形成される。上側積層体5Uは、透明フィルム材による基材15に、透明電極16及び配向層17を積層して形成される。
〔基材〕
基材6、15は、種々の透明フィルム材を適用することができるが、光学異方性の小さなフィルム材を適用することが望ましい。本実施形態において、基材6、15は、厚み100μmのポリカーボネートフィルムが適用されるが、種々の厚みのフィルム材を適用することができ、さらにはCOP(シクロオレフィンポリマー)フィルム等を適用してもよい。
基材6、15は、種々の透明フィルム材を適用することができるが、光学異方性の小さなフィルム材を適用することが望ましい。本実施形態において、基材6、15は、厚み100μmのポリカーボネートフィルムが適用されるが、種々の厚みのフィルム材を適用することができ、さらにはCOP(シクロオレフィンポリマー)フィルム等を適用してもよい。
〔透明電極〕
透明電極11、16は、この種のフィルム材に適用される各種の電極材料を適用することができ、本実施形態ではITO(Indium Tin Oxide)による透明電極材により形成される。本実施形態の透明電極11、16の具体的構成については後に詳述する。
透明電極11、16は、この種のフィルム材に適用される各種の電極材料を適用することができ、本実施形態ではITO(Indium Tin Oxide)による透明電極材により形成される。本実施形態の透明電極11、16の具体的構成については後に詳述する。
〔スペーサ〕
スペーサ12は、液晶層8の厚みを規定するために設けられ、各種の樹脂材料を広く適用することができる。本実施形態ではフォトレジストにより作製され、透明電極11が作製された基材6の上に、フォトレジストを塗工して露光、現像することにより作製される。スペーサ12は、上側積層体5Uに設けるようにしてもよく、上側積層体5U及び下側積層体5Dの双方に設けるようにしてもよい。また、スペーサ12は、配向層13の上に設けるようにしてもよい。さらに、スペーサは、いわゆるビーズスペーサを適用してもよい。
スペーサ12は、液晶層8の厚みを規定するために設けられ、各種の樹脂材料を広く適用することができる。本実施形態ではフォトレジストにより作製され、透明電極11が作製された基材6の上に、フォトレジストを塗工して露光、現像することにより作製される。スペーサ12は、上側積層体5Uに設けるようにしてもよく、上側積層体5U及び下側積層体5Dの双方に設けるようにしてもよい。また、スペーサ12は、配向層13の上に設けるようにしてもよい。さらに、スペーサは、いわゆるビーズスペーサを適用してもよい。
〔配向層〕
配向層13、17は、光配向層により形成される。光配向層に適用可能な光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を広く適用することができるが、本実施形態では、例えば光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料については、「M.Schadt、 K.Schmitt、 V. Kozinkov and V. Chigrinov : Jpn. J. Appl.Phys.、 31、 2155 (1992)」、「M. Schadt、 H. Seiberle and A. Schuster : Nature、 381、 212(1996)」等に開示されている。なお光配向層に代えてラビング処理により配向層を作製してもよく、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよい。
配向層13、17は、光配向層により形成される。光配向層に適用可能な光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を広く適用することができるが、本実施形態では、例えば光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料については、「M.Schadt、 K.Schmitt、 V. Kozinkov and V. Chigrinov : Jpn. J. Appl.Phys.、 31、 2155 (1992)」、「M. Schadt、 H. Seiberle and A. Schuster : Nature、 381、 212(1996)」等に開示されている。なお光配向層に代えてラビング処理により配向層を作製してもよく、微細なライン状凹凸形状を賦型処理して配向層を作製してもよい。
〔液晶層〕
液晶層8は、この種の調光フィルム1に適用可能な各種の液晶層材料を広く適用することができる。具体的に、液晶層8には、例えばメルク社製MLC2166等の液晶材料を適用することができる。
液晶セル4は、液晶層8を囲むように、シール材19が配置されている。シール材19により上側積層体5U、下側積層体5Dが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。シール材19は、例えばエポキシ樹脂、紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。
液晶層8は、この種の調光フィルム1に適用可能な各種の液晶層材料を広く適用することができる。具体的に、液晶層8には、例えばメルク社製MLC2166等の液晶材料を適用することができる。
液晶セル4は、液晶層8を囲むように、シール材19が配置されている。シール材19により上側積層体5U、下側積層体5Dが一体に保持され、液晶材料の漏出が防止される。シール材19は、例えばエポキシ樹脂、紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。
調光フィルム1は、透明電極11、16に、所定周期で極性が切り替わる交流電圧が印加され、この交流電圧により液晶層8に電界が形成される。また、この電界により液晶層8に設けられた液晶層分子の配向が制御され、透過光が制御される。
実施形態の調光フィルム1における液晶層8の配向制御には、VA方式(Virtical Alignment、垂直配向型)が適用される。VA方式では、駆動電源S1の振幅が0Vの場合(駆動電圧が0Vの場合)である無電界時、液晶層8の液晶分子は垂直配向し、これにより調光フィルム10は、入射光を遮光して遮光状態となる。また、この駆動電源S1の振幅を増大させて駆動電圧を立ち上げると、液晶層8の液晶は水平配向し、調光フィルム10は、入射光を透過させる。
しかし、VA方式に代えて、TN(Twisted Nematic)方式、IPS(In Place Switching)等、種々の駆動方式を適用してよい。
ここで、TN方式は、電界の印加により、液晶分子の配向を垂直方向と水平ねじれ方向とで変化させ、光の旋光性を利用して透過光量を制御する方式である。
また、IPS方式は、配向させた液晶分子を基板に対して横(水平)方向に回転させることにより透過光量を制御する方式である。
FFS方式は、IPS方式と同じく基板に対して液晶分子が横(水平)方向に動くが、共通電極と、絶縁層を介して配置される線状のパターン電極との間の電界の作用により液晶を駆動する方式である。
また液晶セル4は、光配向層のパターンニング等によりいわゆるマルチドメイン方式により液晶材料を駆動してもよく、さらにはシングルドメインにより駆動してもよい。
ここで、TN方式は、電界の印加により、液晶分子の配向を垂直方向と水平ねじれ方向とで変化させ、光の旋光性を利用して透過光量を制御する方式である。
また、IPS方式は、配向させた液晶分子を基板に対して横(水平)方向に回転させることにより透過光量を制御する方式である。
FFS方式は、IPS方式と同じく基板に対して液晶分子が横(水平)方向に動くが、共通電極と、絶縁層を介して配置される線状のパターン電極との間の電界の作用により液晶を駆動する方式である。
また液晶セル4は、光配向層のパターンニング等によりいわゆるマルチドメイン方式により液晶材料を駆動してもよく、さらにはシングルドメインにより駆動してもよい。
(第1実施形態)
図2は、本発明の第1実施形態の調光フィルム1を備える調光システムを示す図である。調光システム100は、調光フィルム1と、駆動部101とを備える。
図2は、本発明の第1実施形態の調光フィルム1を備える調光システムを示す図である。調光システム100は、調光フィルム1と、駆動部101とを備える。
〔調光フィルム〕
図示するように第1実施形態の調光フィルム1の電極11及び16は、それぞれ、互いに絶縁された3つの分割電極11A、11B、11C及び16A、16B、16Cに分割されている。分割電極11Aと16Aとは略同形で互いに対向し、分割電極11Bと16Bとは略同形で互いに対向し、分割電極11Cと16Cとは略同形で互いに対向している。以後、分割電極11A及び16Aを含む領域を領域A、分割電極11B及び16Bを含む領域を領域B、分割電極11C及び16Cを含む領域を領域C、として説明する。なお、本実施形態では調光フィルム1を領域A、B、Cの3つの領域に分割するが、分割数は3つに限定されず、第1実施形態では2以上であればよい。
図示するように第1実施形態の調光フィルム1の電極11及び16は、それぞれ、互いに絶縁された3つの分割電極11A、11B、11C及び16A、16B、16Cに分割されている。分割電極11Aと16Aとは略同形で互いに対向し、分割電極11Bと16Bとは略同形で互いに対向し、分割電極11Cと16Cとは略同形で互いに対向している。以後、分割電極11A及び16Aを含む領域を領域A、分割電極11B及び16Bを含む領域を領域B、分割電極11C及び16Cを含む領域を領域C、として説明する。なお、本実施形態では調光フィルム1を領域A、B、Cの3つの領域に分割するが、分割数は3つに限定されず、第1実施形態では2以上であればよい。
分割電極11Aと11Bと11Cとの面積比(分割電極16Aと16Bと16Cとの面積比も同じ)は、これに限定されないが、本実施形態では、図示するように1:2:1である。
分割電極16Aと16Bとの間にはスイッチ20AB、16Bと16Cとの間にはスイッチ20BCが配置されている。また、分割電極11Aと11Bとの間にはスイッチ21AB、11Bと11Cとの間にはスイッチ21BCが配置されている。
〔駆動部〕
駆動部101は、電源部102と、スイッチ103,104、スイッチ部105を備える。
駆動部101は、電源部102において一定周期で極性の切り替わる矩形波形による交流電圧V1を、スイッチ103,104を介して、透明電極11に出力する。図3は、この矩形波形の交流電圧を示す信号波形図である。なお、交流電圧V1は、周波数30Hz以上である。
電源部102のホット側は、スイッチ103を介して調光フィルム1の分割電極11A、16B、11Cに接続され、分割電極11A、16B、11Cには交流電圧V1が供給される。電源部102のコールド側は、スイッチ104を介して調光フィルム1の分割電極16A、11B、16Cに接続され、分割電極16A、11B、16Cには、交流電圧V1と逆の極性の交流電圧V2が供給される。
スイッチ部105は、スイッチ103、104、後述する調光フィルム1のスイッチ20AB、20BC、21AB、21BCを制御する制御回路であり、これらスイッチ103、104等を例えばFET(Field effect transistor)により構成する場合、このFETをオンオフ制御するゲート電圧を出力する。
駆動部101は、電源部102と、スイッチ103,104、スイッチ部105を備える。
駆動部101は、電源部102において一定周期で極性の切り替わる矩形波形による交流電圧V1を、スイッチ103,104を介して、透明電極11に出力する。図3は、この矩形波形の交流電圧を示す信号波形図である。なお、交流電圧V1は、周波数30Hz以上である。
電源部102のホット側は、スイッチ103を介して調光フィルム1の分割電極11A、16B、11Cに接続され、分割電極11A、16B、11Cには交流電圧V1が供給される。電源部102のコールド側は、スイッチ104を介して調光フィルム1の分割電極16A、11B、16Cに接続され、分割電極16A、11B、16Cには、交流電圧V1と逆の極性の交流電圧V2が供給される。
スイッチ部105は、スイッチ103、104、後述する調光フィルム1のスイッチ20AB、20BC、21AB、21BCを制御する制御回路であり、これらスイッチ103、104等を例えばFET(Field effect transistor)により構成する場合、このFETをオンオフ制御するゲート電圧を出力する。
図4は、図3の交流電圧が印加された場合の、分割電極11A、11B、11C、及び分割電極16A、16B、16Cにおける蓄積電荷を説明する図である。
図3の期間T1により示す半周期では、図4(A)に示すように、分割電極16A、11B、16Cには正電荷が蓄積され、分割電極11A、16B、11Cには負電荷が蓄積される。そして、図4(B)により示すように、続く期間T2により示す半周期では、分割電極16A、11B、16Cには負電荷が蓄積され、分割電極11A、16B、11Cには正電荷が蓄積される。
図3の期間T1により示す半周期では、図4(A)に示すように、分割電極16A、11B、16Cには正電荷が蓄積され、分割電極11A、16B、11Cには負電荷が蓄積される。そして、図4(B)により示すように、続く期間T2により示す半周期では、分割電極16A、11B、16Cには負電荷が蓄積され、分割電極11A、16B、11Cには正電荷が蓄積される。
ここで、期間T1から期間T2への交流電圧V1の極性の切り替え時、分割電極16A、11B、16Cの電圧を負極性から正極性にするには、ゼロから正極性にする場合に比べて2倍の電荷が必要である。
また、分割電極11A、16B、11Cの電圧を正極性から負極性にするには、ゼロから負極性にする場合に比べて2倍の電荷が必要である。
また、分割電極11A、16B、11Cの電圧を正極性から負極性にするには、ゼロから負極性にする場合に比べて2倍の電荷が必要である。
そこで、本実施形態の調光システム100は、以下のように動作する。
まず、電極11、16へ供給される電圧の極性の切り替わり直前で、スイッチ103、104をオフにし、一時的に電極11及び16への交流電圧V1の接続を遮断する。
次いで、スイッチ20AB、20BC、21AB、21BCをオン(電気的に導通させる接続状態)にする。
そうすると、互いに逆の極性の電荷(正電荷と負電荷)が蓄積されている電極11Aと11B、11Bと11Cとが接続される。そして、互いに逆極性の電圧が印加された電極16Aと16B、16Bと16Cとが接続される。
これにより、電極11Aと11B、11Bと11C、電極16Aと16B、16Bと16Cとの間で電荷が移動し、電極11、16の電位がゼロになる。
そして、再度、スイッチ20AB、20BC、21AB、21BCをオフ(電気的な導通を遮断する非接続状態)にし、スイッチ103、104をオンにする。
次いで、交流電圧V1の極性が反転すると、分割電極16A、11B、16Cに負電荷が蓄積され、分割電極11A、16B、11Cに正電荷が蓄積される。
まず、電極11、16へ供給される電圧の極性の切り替わり直前で、スイッチ103、104をオフにし、一時的に電極11及び16への交流電圧V1の接続を遮断する。
次いで、スイッチ20AB、20BC、21AB、21BCをオン(電気的に導通させる接続状態)にする。
そうすると、互いに逆の極性の電荷(正電荷と負電荷)が蓄積されている電極11Aと11B、11Bと11Cとが接続される。そして、互いに逆極性の電圧が印加された電極16Aと16B、16Bと16Cとが接続される。
これにより、電極11Aと11B、11Bと11C、電極16Aと16B、16Bと16Cとの間で電荷が移動し、電極11、16の電位がゼロになる。
そして、再度、スイッチ20AB、20BC、21AB、21BCをオフ(電気的な導通を遮断する非接続状態)にし、スイッチ103、104をオンにする。
次いで、交流電圧V1の極性が反転すると、分割電極16A、11B、16Cに負電荷が蓄積され、分割電極11A、16B、11Cに正電荷が蓄積される。
なお、本実施形態のように、領域が3分割されて面積比1:2:1でない場合、電極11の電圧がゼロにならない場合もある。しかし、その場合でも逆極性の電圧が印加された電極を、次の周期での電圧印加前に短絡させることにより、電源部102からの電圧供給が低減されて、消費電力を低減することができる。
なおスイッチ20AB、20BC、21AB、21BC、103、104は、各種の半導体スイッチ等、種々の構成を広く適用することができる。スイッチ20AB、20BC、21AB、21BC、103、104は、例えばFETにより構成する場合、スイッチ部105から出力されるゲート電圧をゲートに入力し、ソース及びドレインをそれぞれ対応する分圧電極等に接続して構成される。
またスイッチ20AB、20BC、21AB、21BCがオンしている期間、電圧が0Vとなる3値の交流電圧V1を電源部102から出力するようにして、スイッチ103、104を省略してもよい。
また電源部102の出力抵抗を一時的に、又は常時増大させ、スイッチ20AB、20BC、21AB、21BCがオンとなっても電源部102から大きな電流が流出しないようにして、スイッチ103、104を省略してもよい。
以上、本実施形態の調光フィルム1及び調光システムは以下の効果を有する。
(1)交流電圧V1の極性の切り替え時、逆極性の電荷が蓄積されている電極間を接続するので、蓄積されている電荷が電極間で相互に移動する。すなわち、交流電圧V1の極性を切り替えて電極に対して正負が逆の電圧を印加する際に、電源部102は電荷の放電に要する電流を供給しなくてもよい。したがって、電源部102から供給される電力量を低減することができる。
(1)交流電圧V1の極性の切り替え時、逆極性の電荷が蓄積されている電極間を接続するので、蓄積されている電荷が電極間で相互に移動する。すなわち、交流電圧V1の極性を切り替えて電極に対して正負が逆の電圧を印加する際に、電源部102は電荷の放電に要する電流を供給しなくてもよい。したがって、電源部102から供給される電力量を低減することができる。
(2)また、交流電圧V1の極性を切り替えて電極に対して正負が逆の電圧を印加する際に、電源部102は電荷の放電に要する電流を供給しなくてもよいので、電力供給の時間が短縮される。
(3)本実施形態では、分割電極11Aと11Bと11Cとの面積比(分割電極16Aと16Bと16Cとの面積比)が、1:2:1である。したがって、電極16Aと16B、16Bと16Cとを接続したとき、正電荷と負電荷が相殺されて、電位がゼロになる。したがって、余分な電荷が残っていないので、電源部102による電源の充電の際の消費電力の低減及び、充電時間の短縮をすることができる。
〔第2実施形態〕
図5は、第2実施形態の調光フィルム31を備える調光システム200を示す図である。調光フィルム31が3つの領域A、B、Cに分割されている点は第1実施形態と同様である。第2実施形態の調光フィルム31が第1実施形態と異なる点は、分割電極11Aと16A、11Bと16B、11Cと16Cとの間に、それぞれスイッチ20A、20B、20Cが設けられている点である。
本実施形態によると、スイッチ20A、20B、20Cにより、領域Aにおいて互いに対向する分割電極11Aと16A、領域Bにおいて互いに対向する分割電極11Bと16B、領域Cにおいて互いに対向する分割電極11Cと16Cとが接続されて、互いに電荷が放電可能となっている。
図5は、第2実施形態の調光フィルム31を備える調光システム200を示す図である。調光フィルム31が3つの領域A、B、Cに分割されている点は第1実施形態と同様である。第2実施形態の調光フィルム31が第1実施形態と異なる点は、分割電極11Aと16A、11Bと16B、11Cと16Cとの間に、それぞれスイッチ20A、20B、20Cが設けられている点である。
本実施形態によると、スイッチ20A、20B、20Cにより、領域Aにおいて互いに対向する分割電極11Aと16A、領域Bにおいて互いに対向する分割電極11Bと16B、領域Cにおいて互いに対向する分割電極11Cと16Cとが接続されて、互いに電荷が放電可能となっている。
本実施形態のように、同じ領域内で互いに対向する分割電極11Aと16A、11Bと16B、11Cと16Cを接続して電荷を放電するようにしても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第3実施形態〕
図6は、第3実施形態の調光フィルム41を備える調光システム300を示す図である。調光システム300において、調光フィルム41は領域に分割されておらず、互いに対向する電極11、16との一組を有する。またスイッチ20により電極11と電極16とが接続可能となっている。
図6は、第3実施形態の調光フィルム41を備える調光システム300を示す図である。調光システム300において、調光フィルム41は領域に分割されておらず、互いに対向する電極11、16との一組を有する。またスイッチ20により電極11と電極16とが接続可能となっている。
〔第4実施形態〕
図7は、第4実施形態の調光フィルム51を示す図であり、図8は、この調光フィルム51を使用した調光システム400を示す図である。
調光フィルム51は、下側積層体5Dの基材16の全面に電極11が設けられ、上側積層体5Uには分割電極16A、16B、16Cが設けられる。また分割電極16A及び16B間、分割電極16B及び16C間には、FET52AB、52BCによるスイッチが設けられ、FET52AB、52BCのゲートに接続されたゲート電圧線LGAB、LGBCによってゲート電圧を印加して分割電極16A及び16B間、分割電極16B及び16C間を短絡できるように構成される。
また各分割電極16A、16B、16Cは、電力供給用配線LPA、LPB、LPCが接続されている。
図7は、第4実施形態の調光フィルム51を示す図であり、図8は、この調光フィルム51を使用した調光システム400を示す図である。
調光フィルム51は、下側積層体5Dの基材16の全面に電極11が設けられ、上側積層体5Uには分割電極16A、16B、16Cが設けられる。また分割電極16A及び16B間、分割電極16B及び16C間には、FET52AB、52BCによるスイッチが設けられ、FET52AB、52BCのゲートに接続されたゲート電圧線LGAB、LGBCによってゲート電圧を印加して分割電極16A及び16B間、分割電極16B及び16C間を短絡できるように構成される。
また各分割電極16A、16B、16Cは、電力供給用配線LPA、LPB、LPCが接続されている。
駆動部102には、逆極性の交流電圧を出力する第1及び第2の電源部102A、102Bが設けられ、第1及び第2の電源部102A、102Bから出力される交流電源の出力ラインの一端が、共通に、電極11に接続される。また第1の電源部102Aの交流出力ラインの他端は、分割電極16A、16Cに接続され、第2の電源部102Bの交流出力ラインの他端は、分割電極16Bに接続される。
この調光システム400では、第1及び第2の電源部102A、102Bから出力される交流電源の極性の切り換わりで、FET52AB、52BCが一時的にオン状態に設定され、分割電極16A、16B、16Cに蓄積された電荷を放電させ、消費電力が低減される。
本実施形態のように、対向する1対の電極のうちの一方のみ、電極を分割するようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また本実施形態では、上側積層体に対して下側積層体の位置ずれしても、分割電極間における境界幅の増大を防止することができる。
また本実施形態では、上側積層体に対して下側積層体の位置ずれしても、分割電極間における境界幅の増大を防止することができる。
本実施形態のように、領域により分割することなく電極11、16を作成して、互いに電荷を放電するようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を組み合わせたり、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を組み合わせたり、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
すなわち上述の実施形態では、VA方式等による調光フィルムに本発明を適用する場合について述べたが、ゲストホスト方式による調光フィルムにも広く適用することができる。
1、31、41、51 調光フィルム
2 直線偏光板
8 液晶層
10 調光フィルム
11、16 透明電極
11A、11B、11C、16A、16B、16C 分割電極
20AB、20BC、20A、20B、20C、20、21A、21AB、21BC、103、104 スイッチ
100、200、300、400 調光システム
101 駆動部
102、102A、102B 電源部
105 スイッチ部
2 直線偏光板
8 液晶層
10 調光フィルム
11、16 透明電極
11A、11B、11C、16A、16B、16C 分割電極
20AB、20BC、20A、20B、20C、20、21A、21AB、21BC、103、104 スイッチ
100、200、300、400 調光システム
101 駆動部
102、102A、102B 電源部
105 スイッチ部
Claims (11)
- 液晶層と、
前記液晶層の一方の面側に設けられる第1電極と、
前記第1電極に対して前記液晶層を挟んで対向配置される第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、
を備える調光フィルム。 - 液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向配置された2つ電極であって、それぞれが複数の領域に分割され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域と他の領域との間で、位相が180度反転した交番電圧が印加される2つの電極と、
前記一つの領域と前記他の領域との間に設けられ、前記一つの領域と前記他の領域とを電気的に導通させる接続状態と、前記一つの領域と前記他の領域との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、
を備える調光フィルム。 - 周期的に極性が切り替わる第1電圧が印加される第1電極と、
前記第1電圧と逆の極性の第2電圧が印加される第2電極と、
前記第1電極に印加される前記第1電圧及び前記第2電極に印加される前記第2電圧によって配向状態が制御される液晶層と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、
を備える調光フィルム。 - 前記調光フィルムは、複数の領域に分割され、
前記第1電極と前記第2電極とは、前記調光フィルム上の異なる領域に配置されている、
請求項3に記載の調光フィルム。 - 前記第1電極と前記第2電極とは、間に前記液晶層を挟んで互いに対向配置されている、
請求項3に記載の調光フィルム。 - 液晶層と、前記液晶層の一方の面側に設けられる第1電極と、前記第1電極に対して前記液晶層を挟んで対向配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム、及び
前記第1電極及び前記第2電極に印加する電圧を発生する電源、
を備える調光システム。 - 液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向配置された2つ電極であって、それぞれが複数の領域に分割され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域と他の領域との間で、位相が180度反転した交番電圧が印加される2つの電極と、前記一つの領域と前記他の領域との間に設けられ、前記一つの領域と前記他の領域とを電気的に導通させる接続状態と、前記一つの領域と前記他の領域との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルム、及び、
前記交番電圧を発生する電源、
を備える調光システム。 - 周期的に極性が切り替わる第1電圧が印加される第1電極と、前記第1電圧と逆の極性の第2電圧が印加される第2電極と、前記第1電極に印加される前記第1電圧及び前記第2電極に印加される前記第2電圧によって配向状態が制御される液晶層と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、
を備える調光フィルム、及び、
前記第1電圧及び前記第2電圧を発生する電源、
を備える調光システム。 - 液晶層と、前記液晶層の一方の面側に設けられる第1電極と、前記第1電極に対して前記液晶層を挟んで対向配置される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルムの駆動方法であって、
前記スイッチの操作により前記第1電極と前記第2電極との間を電気的に接続状態にし、前記第1電極及び前記第2電極に蓄積された電荷を放電させる、
調光フィルムの駆動方法。 - 液晶層と、前記液晶層を挟んで互いに対向配置された2つ電極であって、それぞれが複数の領域に分割され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つの領域と他の領域との間で、位相が180度反転した交番電圧が印加される2つの電極と、前記一つの領域と前記他の領域との間に設けられ、前記一つの領域と前記他の領域とを電気的に導通させる接続状態と、前記一つの領域と前記他の領域との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルムの駆動方法であって、
前記スイッチの操作により複数の領域に分割された前記電極間を電気的に接続状態にし、それぞれの電極に蓄積された電荷を放電させる、
調光フィルムの駆動方法。 - 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極とを電気的に導通させる接続状態と、前記第1電極と前記第2電極との電気的な導通を遮断する非接続状態とを切り替えるスイッチと、を備える調光フィルムの駆動方法であって、
周期的に極性の切り替わる第1電圧を前記第1電極に印加し、
前記第1電圧と逆の極性の第2電圧を前記第2電極に印加し、
前記第1電圧及び前記第2電圧の極性を切り替える際に、前記スイッチの操作により前記第1電極と前記第2電極との間を電気的に接続状態にし、前記第1電極及び前記第2電極に蓄積された電荷を放電させる、
調光フィルムの駆動方法。
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JP2016190601A JP2018054868A (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | 調光フィルム、調光システム、及び調光フィルムの駆動方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7493099B2 (ja) | 2020-09-15 | 2024-05-30 | サン-ゴバン グラス フランス | 制御ユニットによる電気光学的機能層の駆動方法、及びそのための構造 |
-
2016
- 2016-09-29 JP JP2016190601A patent/JP2018054868A/ja active Pending
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JP7493099B2 (ja) | 2020-09-15 | 2024-05-30 | サン-ゴバン グラス フランス | 制御ユニットによる電気光学的機能層の駆動方法、及びそのための構造 |
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