JP6610845B1 - 液晶調光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
液晶調光フィルムとこれを駆動するための電源装置とを設け、
液晶調光フィルムは、液晶層と、この液晶層の一方の面に配置された第1透明電極層と、この液晶層の他方の面に配置された第2透明電極層と、第1透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第1接続端子と、第2透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第2接続端子と、を有し、
電源装置は、フィルム側第1接続端子に接続された電源側第1接続端子と、フィルム側第2接続端子に接続された電源側第2接続端子と、の間に所定の交流電圧を供給する機能を有するようにし、
フィルム側第1接続端子とフィルム側第2接続端子との間の液晶調光フィルムの直流抵抗をRF、電源側第1接続端子と電源側第2接続端子との間の電源装置の出力インピーダンスを|Z0|、所定の係数αの値を0.2としたときに、|Z0|≦α×RFなる条件が満たされるようにしたものである。
係数αの値を0.05として、|Z0|≦α×RFなる条件が満たされるようにしたものである。
電源装置が、ピーク電圧Vpをもった交流電圧を、最大許容電流Imax をもって供給する機能を有し、更に、Vp/Imax ≦|Z0|≦α×RFなる条件が満たされるようにしたものである。
液晶調光フィルムには、最小透過率と最大透過率とが定められており、電源装置が電圧供給を行わない場合には、液晶調光フィルムは、最小透過率および最大透過率のいずれか一方の透過率を示し、電源装置がピーク電圧Vpをもった交流電圧の供給を行っている場合には、液晶調光フィルムは、最小透過率および最大透過率の他方の透過率を示すようにしたものである。
フィルム側第1接続端子が液晶調光フィルムの縁部の所定箇所に設けられており、フィルム側第2接続端子が液晶調光フィルムの上記所定箇所に対向する位置に設けられているようにしたものである。
フィルム側第1接続端子およびフィルム側第2接続端子の少なくとも一方が、液晶調光フィルムの複数箇所に設けられているようにしたものである。
液晶調光フィルムが、建物の外装もしくは内装に用いられる窓、乗り物の窓、またはショーケース用のガラスに張り付けて用いるのに適した面積を有するようにしたものである。
液晶調光フィルムが、0.1平方m以上の面積を有するようにしたものである。
液晶層が、電界効果型の液晶分子を含む層によって構成され、第1透明電極層および第2透明電極層が、ITOからなる層によって構成されているようにしたものである。
液晶層と、この液晶層の一方の面に配置された第1透明電極層と、この液晶層の他方の面に配置された第2透明電極層と、第1透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第1接続端子と、第2透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第2接続端子と、を有する液晶調光フィルムを製造する調光フィルム製造段階と、
フィルム側第1接続端子とフィルム側第2接続端子との間の直流抵抗RFを測定する直流抵抗測定段階と、
フィルム側第1接続端子に接続される電源側第1接続端子と、フィルム側第2接続端子に接続される電源側第2接続端子と、の間に所定の交流電圧を供給する機能を有する電源装置を製造する電源装置製造段階と、
を行い、
電源装置製造段階において、電源側第1接続端子と電源側第2接続端子との間の電源装置の出力インピーダンス|Z0|が、所定の係数αの値を0.2としたときに、|Z0|≦α×RFなる条件を満たす設計を行うようにしたものである。
電源装置製造段階において、係数αの値を0.05として、|Z0|≦α×RFなる条件を満たす設計を行うようにしたものである。
電源装置製造段階において、ピーク電圧Vpをもった交流電圧を、最大許容電流Imax をもって供給する機能を有し、更に、Vp/Imax ≦|Z0|≦α×RFなる条件を満たす設計を行うようにしたものである。
まず、この§1では、一般的な液晶調光装置の基本構成を簡単に説明する。本発明に係る液晶調光装置も、ここで述べる基本構成を有している。図1は、本発明を含む一般的な液晶調光装置100の基本構成を示すブロック図および斜視図である。この液晶調光装置100は、液晶の透過率を変化させて調光を行う機能を有し、図示のとおり、電源装置110(ブロック図で示す)と液晶調光フィルム120(斜視図で示す)とを有している。
RF=R1+R2+RL
なる式で表される。
液晶調光フィルム120は、直流駆動を行うことも可能であり、図2に示す接続端子a,b間に直流電圧を印加することにより、液晶層122の光の透過率を制御することが可能である。しかしながら、直流駆動を行った場合、液晶分子の配向が常に同一方向に偏った状態に固定されるため、いわゆる「液晶の焼きつき」が生じ、電圧供給を中止しても、本来の状態に戻らなくなる問題が発生する。このため、通常は、交流駆動(一般的には、30〜200Hzの周波数をもつ交流信号による駆動)を行うことが多い。本発明に係る液晶調光装置100も、液晶調光フィルム120を交流駆動することを前提とした装置であり、電源装置110は、交流電力を供給する機能を有している。
大型の液晶調光フィルム120に対して、これを支障なく駆動するための十分な電力供給を行うための方法としては、電源装置110の電圧を高める方法があるが、電源装置110の出力電圧を高めるとコストが高騰するという問題が生じる。また、液晶調光フィルム120に電圧を印加するための接続端子を多数箇所に設けるという方法もあるが、この方法もコストが高騰するという問題が生じる。たとえば、図1に示す例の場合、液晶調光フィルム120の左縁部にフィルム側接続端子a,bが設けられているが、この接続端子を、液晶調光フィルム120の縁部に沿って多数箇所に設ければ、部分的な電圧低下を抑止することができる。しかしながら、電源装置110との電気的な接続箇所が多数箇所に増えるため、製造コストは高騰せざるを得ない。
Vr/V=R/(|Z0|+R)
なる関係式が成り立つので、抵抗値Rと測定した電圧値V,Vrに基づいて、電源装置110の出力インピーダンス|Z0|の値を求めることができる。
|Z0| ≦ α×RF
この条件式は、電源装置110の出力インピーダンス|Z0|の上限値がα×RFであることを示すものである。ここで、|Z0|は、電源装置110の出力インピーダンスであり、図1に示す例の場合、電源側第1接続端子Aと電源側第2接続端子Bとの間のインピーダンスである。また、RFは、液晶調光フィルム120の直流抵抗であり、図1に示す例の場合、フィルム側第1接続端子aとフィルム側第2接続端子bとの間の直流抵抗である。そして、αは、所定の比例係数であり、§4で述べる実験により理想値を測定した。その結果、α=0.2に設定するのが適切であり、より好ましくは、α=0.05に設定するのが適切であることが判明している(詳細は後述)。
Vp/Imax ≦ |Z0|
この条件式は、電源装置110の出力インピーダンス|Z0|の下限値がVp/Imaxであることを示すものである。ここで、Vpは、電源装置110が出力する交流信号のピーク電圧であり、Imax は、この電源装置110の設計上の最大許容電流である。
ここでは、§3で述べた出力インピーダンス|Z0|の上限値を定める条件式「|Z0|≦α×RF」における比例係数αを決定するために行った実験結果を説明する。図9は、この実験に用いた、係数αによる影響測定装置300の正面図である。この影響測定装置300は、図示のとおり、矩形状のA4判サイズの黒画用紙310の2箇所に矩形状の開口部311,312を開け、裏側に液晶調光装置321,322(図9では、一点鎖線でその輪郭を示す)を取り付けたものである。実際には、この液晶調光装置321,322の裏側にバックライト330が配置されている。なお、図9における斜線ハッチングは、黒画用紙310の表面領域を示すものであり、断面を示すものではない。
ここでは、本発明を液晶調光装置の製造方法として捉えた説明を行う。この製造方法は、液晶の透過率を変化させて調光を行う液晶調光装置を製造する方法であり、次の各段階によって構成される。
ここでは、図1に示す基本的実施形態に係る液晶調光装置100について、フィルム側接続端子の数や配置を変えた変形例を述べる。図1に示す基本的実施形態に係る液晶調光装置100の場合、フィルム側第1接続端子aは、第1透明電極層121の上面の左側縁部に設けられており、フィルム側第2接続端子bは、第2透明電極層123の下面の左側縁部に設けられている。しかも、フィルム側第1接続端子aとフィルム側第2接続端子bは、相互に対向する位置に配置されている。図13は、このようなフィルム側接続端子a,bの配置の基本的な実施例を示す平面図である。
110:電源装置
111:理想電源
112:出力インピーダンス
120:液晶調光フィルム
121,121A:第1透明電極層
122:液晶層
123,123B,123C:第2透明電極層
200:電圧計
300:係数αによる影響測定装置
310:黒画用紙
311,312:開口部
321,322:液晶調光装置
330:バックライト
340:蛍光灯
400:被験者
A:電源側第1接続端子
a,a1〜a6:フィルム側第1接続端子
aa:第1の分岐直前点
B:電源側第2接続端子
b,b0〜b6:フィルム側第2接続端子
bb:第2の分岐直前点
CL:液晶層容量
c:フィルム側第1遠方点
d:フィルム側第2遠方点
R:負荷抵抗
R1:第1電極層抵抗
R2:第2電極層抵抗
RL:液晶層抵抗
RF:液晶調光フィルムの直流抵抗
W1,W2:電源装置110からの配線
V:無負荷電源電圧
Vend :遠方端子供給電圧
Vin:接続端子供給電圧
Vp:ピーク電圧
Vr:負荷時電源電圧
α:RFと|Z0|との比を示す比例係数
β:明度差識別率
Claims (10)
- 液晶の透過率を変化させて調光を行う液晶調光装置であって、
液晶調光フィルムとこれを駆動するための電源装置とを備え、
前記液晶調光フィルムは、液晶層と、前記液晶層の一方の面に配置された第1透明電極層と、前記液晶層の他方の面に配置された第2透明電極層と、前記第1透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第1接続端子と、前記第2透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第2接続端子と、を有し、
前記フィルム側第1接続端子は、前記液晶調光フィルムの縁部の所定の単一箇所に設けられており、前記フィルム側第2接続端子は、前記液晶調光フィルムの前記所定の単一箇所に対向する位置に設けられており、
前記液晶層は、ネマチック液晶のゲスト・ホスト型の液晶分子を含む層によって構成されており、
前記電源装置は、前記フィルム側第1接続端子に接続された電源側第1接続端子と、前記フィルム側第2接続端子に接続された電源側第2接続端子と、の間にピーク電圧Vpをもった所定の交流電圧を、最大許容電流Imax をもって供給する機能を有し、
前記フィルム側第1接続端子と前記フィルム側第2接続端子との間の直流抵抗の値として測定された、前記液晶調光フィルムの直流抵抗をRF、前記電源側第1接続端子と前記電源側第2接続端子との間の前記電源装置の出力インピーダンスを|Z0|、所定の係数αの値を0.2としたときに、Vp/Imax ≦|Z0|≦α×RFなる条件が満たされることを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項1に記載の液晶調光装置において、
係数αの値を0.05として、Vp/Imax ≦|Z0|≦α×RFなる条件が満たされることを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項1または2に記載の液晶調光装置において、
液晶層が、ゲスト色素分子として、アゾ系もしくはアントラキノン系からなる2色性色素の混合物を含み、ホスト液晶分子として、カイラル性を示すものを含むシアノ系もしくはチッソ系からなるネマチック液晶を含むことを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項3に記載の液晶調光装置において、
液晶層が、厚み9μmの層によって構成されていることを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の液晶調光装置において、
液晶調光フィルムには、最小透過率と最大透過率とが定められており、電源装置が電圧供給を行わない場合には、前記液晶調光フィルムは、前記最小透過率および前記最大透過率のいずれか一方の透過率を示し、電源装置がピーク電圧Vpをもった交流電圧の供給を行っている場合には、前記液晶調光フィルムは、前記最小透過率および前記最大透過率の他方の透過率を示すことを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の液晶調光装置において、
液晶調光フィルムが、建物の外装もしくは内装に用いられる窓、乗り物の窓、またはショーケース用のガラスに張り付けて用いるのに適した面積を有することを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の液晶調光装置において、
液晶調光フィルムが、0.1平方m以上の面積を有することを特徴とする液晶調光装置。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の液晶調光装置において、
第1透明電極層および第2透明電極層が、ITOからなる層によって構成されていることを特徴とする液晶調光装置。 - 液晶の透過率を変化させて調光を行う液晶調光装置を製造する方法であって、
液晶層と、前記液晶層の一方の面に配置された第1透明電極層と、前記液晶層の他方の面に配置された第2透明電極層と、前記第1透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第1接続端子と、前記第2透明電極層の所定位置に設けられたフィルム側第2接続端子と、を有する液晶調光フィルムを製造する調光フィルム製造段階と、
前記フィルム側第1接続端子と前記フィルム側第2接続端子との間の直流抵抗の値として、前記液晶調光フィルムの直流抵抗RFを測定する直流抵抗測定段階と、
前記フィルム側第1接続端子に接続される電源側第1接続端子と、前記フィルム側第2接続端子に接続される電源側第2接続端子と、の間にピーク電圧Vpをもった所定の交流電圧を、最大許容電流Imax をもって供給する機能を有する電源装置を製造する電源装置製造段階と、
を有し、
前記フィルム側第1接続端子は、前記液晶調光フィルムの縁部の所定の単一箇所に設けられており、前記フィルム側第2接続端子は、前記液晶調光フィルムの前記所定の単一箇所に対向する位置に設けられており、
前記液晶層は、ネマチック液晶のゲスト・ホスト型の液晶分子を含む層によって構成されており、
前記電源装置製造段階において、前記電源側第1接続端子と前記電源側第2接続端子との間の前記電源装置の出力インピーダンス|Z0|が、所定の係数αの値を0.2としたときに、Vp/Imax ≦|Z0|≦α×RFなる条件を満たす設計を行うことを特徴とする液晶調光装置の製造方法。 - 請求項9に記載の液晶調光装置の製造方法において、
電源装置製造段階において、係数αの値を0.05として、Vp/Imax ≦|Z0|≦α×RFなる条件を満たす設計を行うことを特徴とする液晶調光装置の製造方法。
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