JP7110760B2 - 調光装置 - Google Patents

Description

本発明は、交流電圧によって駆動される調光装置に関する。

調光装置が備える調光シートの調光部は、調光層と、調光層を挟む一対の透明電極層とを有している。一対の透明電極層間の電位差に応じて、調光層が含む液晶分子等の配向状態が変わることにより、調光部の光透過率が変わる。上記電位差を生じさせるための駆動電圧としては、正弦波や矩形波等の波形を有する交流電圧が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－４８３５３号公報

調光部への駆動電圧の印加を停止すると、透明電極層間の電位差は、高電位と低電位との間の中間電位（０Ｖ）に向けて収束し、その結果、調光部は、透明である第１状態から不透明である第２状態へ、あるいは、不透明である第１状態から透明である第２状態へ変化する。ここで、駆動電圧の大きさが０Ｖ近傍であるときに駆動電圧の印加を停止すれば、駆動電圧の印加が停止された時点での透明電極層間の電位差は０Ｖに近いため、第１状態から第２状態への変化に要する時間は短い。しかしながら、駆動電圧の大きさが０Ｖから離れているときに駆動電圧の印加を停止すると、駆動電圧の印加が停止された時点での透明電極層間の電位差が大きいため、第１状態から第２状態への変化に要する時間が長くなってしまう。特に、駆動電圧が矩形波である場合には、その周期内において電圧の大きさが最大となっている期間が長いため、任意のタイミングで駆動電圧の印加を停止した場合に、第１状態から第２状態への変化に時間がかかることが起こりやすい。

本発明は、駆動の停止時における調光部の光透過率の応答性を高めることのできる調光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する調光装置は、液晶組成物を含む調光層、および、前記調光層を挟む一対の透明電極層を備える調光部であって、交流電圧である駆動電圧が印加される前記調光部と、前記調光部への前記駆動電圧の印加の停止に合わせて、前記透明電極層に残存する電荷を放出させる放電部と、を備える。

上記構成によれば、駆動電圧の印加が停止したときに、透明電極層に残存する電荷が放電部によって放出させられるため、放電部が設けられていない構成と比較して、一対の透明電極層が等電位となるまでに要する時間が短くなる。したがって、駆動の停止時における調光部の光透過率の応答性を高めることができる。

上記調光装置は、直流電圧の供給を受けて、矩形波の前記駆動電圧を生成する電圧生成回路を備えてもよい。
矩形波の駆動電圧は、他の波形の駆動電圧と比べて、高電位から低電位に、あるいは、低電位から高電位に、電圧が急峻に変わるため、任意のタイミングで駆動電圧の印加を停止した場合に、透明電極層に電荷が残りやすい。したがって、矩形波の駆動電圧を利用する調光装置が放電部を備える構成であれば、駆動の停止時における調光部の光透過率の応答性が高められることの有益性が高い。また、直流電圧から駆動電圧が生成されるため、車両のように商用交流電源からの電力が得られにくい箇所において、車載バッテリー等のバッテリーの利用によって調光装置を駆動することができる。

上記調光装置において、前記放電部は、前記調光部に前記駆動電圧を印加する経路において前記調光部と並列に接続された抵抗体を含んでもよい。
上記構成によれば、透明電極層に残存する電荷を放出させる放電部が好適に実現される。

上記調光装置において、前記放電部は、前記調光部に前記駆動電圧を印加する経路において前記調光部と並列に接続された抵抗素子であって、前記調光部への前記駆動電圧の印加が停止したとき、前記調光部と前記抵抗素子とが直列に接続された閉回路を形成するように構成された前記抵抗素子を含んでもよい。
上記構成によれば、透明電極層に残存する電荷を放出させる放電部が好適に実現される。

上記調光装置において、前記放電部は、補助スイッチと、前記補助スイッチの入切を制御する制御部とをさらに含み、前記調光部に前記駆動電圧を印加する経路において、前記抵抗素子と前記補助スイッチとの直列回路が前記調光部と並列に接続され、前記制御部は、前記駆動電圧が前記調光部に印加されている間、前記補助スイッチをオフにし、前記調光部への前記駆動電圧の印加の停止に合わせて、前記補助スイッチをオンにしてもよい。

上記構成によれば、駆動電圧の印加が停止したとき、調光部と抵抗素子とからなる閉回路が形成されて透明電極層に残存する電荷が放出される一方で、調光装置の駆動中における抵抗素子の電力消費は生じない。それゆえ、調光部に印加される駆動電圧が抵抗素子に常に印加されている形態と比較して、より小さい抵抗値の抵抗素子の採用が可能である。より小さい抵抗値の抵抗素子を採用することによって、透明電極層からの電荷の放出を速めることが可能であり、すなわち、駆動の停止時における調光部の光透過率の応答性をより高めることが可能である。

上記調光装置において、前記電圧生成回路は、第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、第４スイッチとを含んでもよい。前記第１スイッチと前記第２スイッチとは、前記第１スイッチが電源の正極側に接続され、前記第２スイッチが電源の負極側に接続されるように直列に接続される。前記第３スイッチと前記第４スイッチとは、前記第３スイッチが電源の正極側に接続され、前記第４スイッチが電源の負極側に接続されるように直列に接続される。前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの組と、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチの組とは、電源に対して並列に接続される。前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の接続点に、前記一対の透明電極層のうちの一方が接続され、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の接続点に、前記一対の透明電極層のうちの他方が接続される。そして、調光装置は、各スイッチの入切を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオン、かつ、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオフとする制御と、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオン、かつ、前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオフとする制御とを交互に繰り返すことによって、前記駆動電圧を生成させてもよい。
上記構成によれば、直流電圧から、矩形波の駆動電圧が好適に生成される。

上記調光装置において、前記放電部は前記制御部を含み、前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチをオン、かつ、前記第２スイッチおよび前記第４スイッチをオフとする制御、もしくは、前記第２スイッチおよび前記第４スイッチをオン、かつ、前記第１スイッチおよび前記第３スイッチをオフとする制御を行うことによって、前記透明電極層に残存する電荷を放出させてもよい。

上記構成によれば、透明電極層に残存する電荷を放出させる放電部が好適に実現される。また、駆動電圧を生成するための電圧生成回路を利用して放電が行われるため、調光部と並列に接続された抵抗体を設ける形態と比較して、回路の構成が簡素である。

上記調光装置において、前記調光部と、前記抵抗体として機能する抵抗部とを有する調光シートを備え、前記抵抗部は、前記一対の透明電極層の一方と単一の導電膜を構成する抵抗層を有してもよい。

上記構成によれば、抵抗体として機能する部分を、調光シートがシートの一部として有しているため、上記抵抗体が調光部を駆動するための回路に素子として組み込まれる形態と比較して、上記回路の構成が簡素になる。

本発明によれば、駆動の停止時における調光部の光透過率の応答性を高めることができる。

調光装置の第１実施形態について、調光シートの断面構造を示す図。 第１実施形態の調光シートが含む調光部の等価回路を示す図。 第１実施形態の調光装置の電気的構成を示す図。 （ａ）～（ｃ）は、第１実施形態の調光装置におけるスイッチの制御および透明電極層間の電圧の推移を示すタイミングチャート。 駆動電圧の印加の停止時における透明電極層間の電圧の推移を示す図。 調光装置の第２実施形態について、調光装置の電気的構成を示す図。 第２実施形態の調光装置におけるスイッチの制御を示すタイミングチャート。 調光装置の第３実施形態について、調光装置の電気的構成を示す図。 第３実施形態の調光装置におけるスイッチの制御を示すタイミングチャート。 調光装置の第４実施形態について、調光装置の構成を示す図。

（第１実施形態）
図１～図５を参照して、調光装置の第１実施形態を説明する。調光装置は、調光部を含む調光シートと、調光部に印加される駆動電圧を生成する回路を含む駆動回路と、駆動回路の動作を制御する制御部とを備える。

［調光シートの構成］
図１を参照して、調光シートの構造を説明する。図１が示すように、調光シート１０は、調光層１１と、一対の透明電極層である第１透明電極層１２Ａおよび第２透明電極層１２Ｂと、一対の透明支持層である第１透明支持層１３Ａおよび第２透明支持層１３Ｂとを備えている。第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとは、調光層１１を挟み、第１透明支持層１３Ａと第２透明支持層１３Ｂとは、調光層１１および透明電極層１２Ａ，１２Ｂを挟んでいる。第１透明支持層１３Ａは、第１透明電極層１２Ａを支持し、第２透明支持層１３Ｂは、第２透明電極層１２Ｂを支持している。

第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとは、各透明電極層１２Ａ，１２Ｂの表面に設けられた端子部から延びる配線を通じて駆動回路２０に接続されている。第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとは、駆動電圧の印加を受ける互いに向かい合う電極であり、調光シート１０の表面と対向する方向から見て、透明電極層１２Ａ，１２Ｂの位置する領域が調光部１５である。

調光層１１は、液晶組成物を含む。調光層１１は、例えば、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、カプセル型ネマティック液晶(ＮＣＡＰ：Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓｅ)等から構成される。例えば、高分子ネットワーク型液晶は、３次元の網目状を有した高分子ネットワークを備え、高分子ネットワークが有する空隙に液晶分子を保持する。調光層１１が含む液晶分子は、例えば、誘電率異方性が正であって、液晶分子の長軸方向の誘電率が液晶分子の短軸方向の誘電率よりも大きい。液晶分子は、例えば、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン系、ピリミジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ジオキサン系の液晶分子である。

第１透明電極層１２Ａおよび第２透明電極層１２Ｂの各々は、導電性を有する透明な層である。透明電極層１２Ａ，１２Ｂを構成する材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ポリ（３，４-エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を含むポリマー等が挙げられる。

第１透明支持層１３Ａおよび第２透明支持層１３Ｂの各々は、透明な基材である。透明支持層１３Ａ，１３Ｂとしては、例えば、ガラス基板やシリコン基板、あるいは、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリサルホン、シクロオレフィンポリマー、トリアセチルセルロース等からなる高分子フィルムが用いられる。

第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの間に電位差が生じているとき、調光層１１が含む液晶分子が配向され、液晶分子の長軸方向が透明電極層１２Ａ，１２Ｂ間の電界方向に沿った向きとなる。その結果、調光層１１を光が透過しやすくなる。十分に小さい周期で向きの変わる交流電圧である駆動電圧が調光部１５に印加されているとき、調光部１５は、透明に見える。すなわち、調光部１５は、第１状態である。

一方、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位であるとき、調光層１１が含む液晶分子の長軸方向の向きは不規則になる。そのため、調光層１１に入射した光は散乱する。第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位である状態が継続するとき、調光部１５は白濁して不透明に見える。すなわち、調光部１５は、第２状態である。

図２を参照して、調光シート１０の電気的な構成を説明する。図２は、調光部１５の等価回路を示す図である。調光部１５の等価回路は、コンデンサＣｏと、主抵抗Ｒｈと、副抵抗Ｒｌとを含む。主抵抗Ｒｈは副抵抗Ｒｌに対してコンデンサＣｏと並列に接続され、副抵抗ＲｌはコンデンサＣｏと直列に接続されている。コンデンサＣｏは、調光部１５の調光層１１が有する容量成分に対応し、主抵抗Ｒｈは、調光部１５の調光層１１が有する内部抵抗成分に対応する。副抵抗Ｒｌは、透明電極層１２Ａ，１２Ｂと端子部との接触抵抗等に対応する。副抵抗Ｒｌの抵抗値は、主抵抗Ｒｈの抵抗値に対して十分に小さく、調光部１５は、等価的にはＲＣ並列回路に類似する。

［調光装置の構成］
図３を参照して、調光装置の構成を説明する。図３が示すように、調光装置１００は、調光シート１０と、調光シート１０に接続された駆動回路２０と、駆動回路２０に接続された制御部３０とを備えている。

駆動回路２０は、調光シート１０の調光部１５に並列に接続された付加抵抗Ｒ１と、付加抵抗Ｒ１および直流電源ＤＣと接続された電圧生成回路２５とを含む。付加抵抗Ｒ１は、抵抗体の一例であって、負荷部２１を構成している。直流電源ＤＣは、直流の定電圧を供給する。また、駆動回路２０は、直流電源ＤＣと電圧生成回路２５との間にメインスイッチＳＷｍを含み、直流電源ＤＣと電圧生成回路２５とは、メインスイッチＳＷｍを介して接続されている。

電圧生成回路２５は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、および、第４スイッチＳＷ４の４つのスイッチング素子を含む。第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、第１スイッチＳＷ１が直流電源ＤＣの正極側に接続され、第２スイッチＳＷ２が直流電源ＤＣの負極側に接続されるように、直列に接続されている。第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４とは、第３スイッチＳＷ３が直流電源ＤＣの正極側に接続され、第４スイッチＳＷ４が直流電源ＤＣの負極側に接続されるように、直列に接続されている。そして、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２からなるスイッチの組と、第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４からなるスイッチの組とは、直流電源ＤＣに対して並列に接続されている。

第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との間に位置する第１接続点Ｐ１に、付加抵抗Ｒ１の一方の端子が接続されている。第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４との間に位置する第２接続点Ｐ２に、付加抵抗Ｒ１の他方の端子が接続されている。また、第１接続点Ｐ１には、調光部１５の第１透明電極層１２Ａが接続され、第２接続点Ｐ２には、調光部１５の第２透明電極層１２Ｂが接続されている。このように、電圧生成回路２５と付加抵抗Ｒ１および調光部１５との接続によって、フルブリッジ回路が形成されている。

各スイッチＳＷｍ，ＳＷ１～ＳＷ４としては、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴやパワートランジスタ等の半導体スイッチが用いられる。半導体スイッチに代えて、フォトＭＯＳリレー等のリレーが用いられてもよい。

制御部３０は、各スイッチＳＷｍ，ＳＷ１～ＳＷ４と接続されており、これらのスイッチＳＷｍ，ＳＷ１～ＳＷ４の入切を制御する。制御部３０は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）、および、スイッチング素子の駆動のためのドライバー回路を含む。マイコンに代えてＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等が用いられてもよい。

［調光装置の動作］
図４および図５を参照して、調光装置１００の動作を説明する。駆動電圧の印加期間において、制御部３０は、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４とを、同時にオンにし、また、同時にオフにする。同様に、駆動電圧の印加期間において、制御部３０は、第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３とを、同時にオンにし、また、同時にオフにする。図４（ａ）は、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４のオン／オフの切り替えを示すタイミングチャートであり、図４（ｂ）は、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３のオン／オフの切り替えを示すタイミングチャートである。また、図４（ｃ）は、調光シート１０の第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの間の電圧Ｖの大きさを示すタイミングチャートである。なお、図４（ａ）～（ｃ）に示す期間は駆動電圧の印加期間であって、メインスイッチＳＷｍはオンとされている。

図４（ａ）および図４（ｂ）が示すように、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４とは、タイミングｔ１にて同時にオンとされ、タイミングｔ２にて同時にオフとされる。第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオンである期間、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３は、いずれもオフである。第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３とは、タイミングｔ３にて同時にオンとされ、タイミングｔ４にて同時にオフとされる。第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３がオンである期間、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４は、いずれもオフである。

第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４がオンである期間、すなわち、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間が第１印加期間Ｔｎ１であり、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３がオンである期間、すなわち、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの期間が第２印加期間Ｔｎ２である。第１印加期間Ｔｎ１の長さと第２印加期間Ｔｎ２の長さとは一致し、第１印加期間Ｔｎ１と第２印加期間Ｔｎ２とは、交互に繰り返される。換言すれば、制御部３０は、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４の組と、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３の組とを、交互にオンにする。

第１印加期間Ｔｎ１には、調光部１５の第１透明電極層１２Ａが直流電源ＤＣの正極側に接続され、第２透明電極層１２Ｂが直流電源ＤＣの負極側に接続される。一方、第２印加期間Ｔｎ２には、第２透明電極層１２Ｂが直流電源ＤＣの正極側に接続され、第１透明電極層１２Ａが直流電源ＤＣの負極側に接続される。

したがって、図４（ｃ）が示すように、第１印加期間Ｔｎ１と第２印加期間Ｔｎ２とでは、調光部１５に印加される電圧の方向が反転する。第１印加期間Ｔｎ１と第２印加期間Ｔｎ２とが所定の周期で交互に繰り返されることによって、調光部１５には、矩形波の交流電圧が印加される。

以上のように、本実施形態では、制御部３０による電圧生成回路２５の制御によって、直流電源ＤＣが供給する直流電圧から矩形波の駆動電圧が生成され、この駆動電圧が調光シート１０の調光部１５に印加される。

ここで、図５は、調光部１５への駆動電圧の印加を停止したときの、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの間の電圧Ｖの推移を示す図である。例えば、調光装置１００の利用者が、調光部１５を不透明にしたい場合に、調光装置１００の外部スイッチを操作することに伴い、この操作を検知した制御部３０がメインスイッチＳＷｍをオフにする。これにより、直流電源ＤＣと電圧生成回路２５とが切り離されて駆動電圧の印加が停止される。

図５が示すように、例えば、第１印加期間Ｔｎ１内のタイミングｔ５にて、メインスイッチＳＷｍがオフにされ、調光部１５への駆動電圧の印加が停止されたとする。このとき、電圧Ｖは、第１印加期間Ｔｎ１に印加されていた電圧Ｖａから徐々に低下する。詳細には、上述したように、調光部１５は等価的にＲＣ並列回路と見做せるため、電圧Ｖは、下記式（１）に従って、時間ｔの経過とともに減少する。

Ｖ＝Ｖａ×ｅ^{（－ｔ／ＣＲ）}・・・（１）
したがって、時定数τ＝ＣＲが小さいほど、電圧Ｖが０となるまでに要する時間、すなわち、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位となるまでに要する時間が短くなる。

時定数τを規定する容量成分Ｃの大きさは、図２に示した等価回路のコンデンサＣｏの容量の大きさによって決まる。一方、付加抵抗Ｒ１が調光部１５と並列に接続されているため、時定数τを規定する抵抗成分Ｒは、主抵抗Ｒｈと付加抵抗Ｒ１とが合成された大きさとなる。すなわち、付加抵抗Ｒ１が設けられていない場合と比較して、抵抗成分Ｒは小さくなり、その結果、時定数τが小さくなる。それゆえ、電荷が放出されて第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位となるまでに要する時間が短くなる。これにより、駆動電圧の印加が停止されたときに、調光部１５が第１状態から第２状態に変化するまでに要する時間を短縮することができる。

なお、時定数τ＝ＣＲを小さくするためには、付加抵抗Ｒ１の抵抗値は小さいほど好ましい。一方で、駆動電圧の印加中には付加抵抗Ｒ１にも電流が流れるため、付加抵抗Ｒ１の抵抗値が小さいほど付加抵抗Ｒ１の消費電力が大きくなり、付加抵抗Ｒ１の発熱量も大きくなる。したがって、付加抵抗Ｒ１の抵抗値は、主抵抗Ｒｈの抵抗値よりも小さい範囲で、電圧Ｖの低下率と付加抵抗Ｒ１の消費電力との双方を考慮して設定されることが好ましい。

例えば、調光部１５が、平面視にて１ｍ×１ｍの大きさ、および、６．７μＦの容量を有するとき、付加抵抗Ｒ１の抵抗値を１０ｋΩとすれば、駆動電圧の印加の停止後０．２秒で、電圧Ｖは電圧Ｖａの１．８％まで低下する。こうした構成であれば、人が認識できない程度の短時間で、調光部１５を第１状態から第２状態に変化させることができる。

なお、調光装置１００は、付加抵抗Ｒ１の発熱により生じた熱を放散させるための放熱部材を備えていてもよい。調光装置１００が放熱部材を備える構成であれば、付加抵抗Ｒ１の設けられている部分が過度に熱くなることを抑えることができる。

上記第１実施形態において、駆動電圧の印加の停止は、メインスイッチＳＷｍのオフに代えて、電圧生成回路２５における第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、および、第４スイッチＳＷ４のすべてをオフにすることによって実現されてもよい。この場合、駆動回路２０には、メインスイッチＳＷｍが設けられていなくてもよい。

第１実施形態においては、負荷部２１および制御部３０が、駆動電圧の印加の停止に合わせて、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させる放電部として機能する。放電部としての制御部３０は、メインスイッチＳＷｍの制御、もしくは、第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御によって、駆動電圧の印加の停止に伴い、調光部１５および付加抵抗Ｒ１と直流電源ＤＣとの導通を遮断して調光部１５と付加抵抗Ｒ１とが直列に接続された閉回路を形成する。

以上説明したように、第１実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）駆動電圧の印加が停止したときに、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷が放電部によって放出させられる。したがって、放電部が設けられていない構成と比較して、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位となるまでに要する時間が短くなる。これにより、駆動電圧の印加が停止したときに、調光部１５が第１状態から第２状態に変化するまでに要する時間を短縮することが可能であり、すなわち、駆動の停止時における調光部１５の光透過率の応答性を高めることができる。

（２）放電部は、調光部１５に駆動電圧を印加する経路において調光部１５と並列に接続され、駆動電圧の印加が停止したときに調光部１５と閉回路を形成するように構成された抵抗素子である付加抵抗Ｒ１を含む。こうした構成によれば、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させる放電部が好適に実現される。また、駆動電圧の印加中、および、駆動電圧の印加の停止時のいずれの場合も、調光部１５と付加抵抗Ｒ１とは導通している。そのため、例えば、調光部１５と付加抵抗Ｒ１との導通を入切するスイッチが駆動回路２０に設けられる構成と比較して、回路の構成が簡素になる。

（３）電圧生成回路２５が、直流電源ＤＣから直流電圧の供給を受けて、矩形波の駆動電圧を生成し、この駆動電圧が調光部１５に印加される。矩形波の駆動電圧は、他の波形の駆動電圧と比べて、高電位から低電位に、あるいは、低電位から高電位に、電圧が急峻に変わる。すなわち、電圧の立ち上がりや電圧の立ち下がりが急峻である。そのため、任意のタイミングで駆動電圧の印加を停止した場合に、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに電荷が残りやすい。したがって、矩形波の駆動電圧を利用する調光装置が放電部を備える構成であれば、駆動の停止時における調光部１５の光透過率の応答性が高められることの有益性が高い。

また、直流電圧から駆動電圧が生成されるため、車両のように商用交流電源からの電力が得られにくい箇所において、車載バッテリー等のバッテリーの利用によって調光装置を駆動することができる。

（４）制御部３０は、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４をオン、かつ、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３をオフとする制御と、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３をオン、かつ、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４をオフとする制御とを交互に繰り返すことによって、電圧生成回路２５に駆動電圧を生成させる。これにより、直流電圧から、矩形波の駆動電圧が好適に生成される。

（第２実施形態）
図６および図７を参照して、調光装置の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、駆動回路２０が含む負荷部の構成が、第１実施形態と異なっている。以下では、第２実施形態と第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

［調光装置の構成］
図６が示すように、第２実施形態の調光装置１０１において、駆動回路２０が含む負荷部２２は、付加抵抗Ｒ１と、補助スイッチＳＷｓとから構成される。付加抵抗Ｒ１と補助スイッチＳＷｓとは直列に接続され、付加抵抗Ｒ１と補助スイッチＳＷｓとの直列回路が、調光シート１０の調光部１５と並列に接続されている。

補助スイッチＳＷｓは、制御部３０と接続されており、制御部３０は、補助スイッチＳＷｓの入切を制御する。補助スイッチＳＷｓとしては、各スイッチＳＷｍ，ＳＷ１～ＳＷ４と同様、例えば、半導体スイッチやフォトＭＯＳリレーが用いられる。

［調光装置の動作］
図７が示すように、制御部３０による調光装置１０１の制御期間には、駆動期間Ｔｄと、停止期間Ｔｓとが含まれる。駆動期間Ｔｄは、メインスイッチＳＷｍがオンとされる期間であり、すなわち、駆動電圧の印加期間である。停止期間Ｔｓは、メインスイッチＳＷｍがオフとされる期間である。メインスイッチＳＷｍのオンとオフとは、第１実施形態で述べたように、例えば、調光装置の外部スイッチの操作に伴い、切り替えられる。

制御部３０は、補助スイッチＳＷｓを、メインスイッチＳＷｍと同期して制御する。具体的には、メインスイッチＳＷｍがオンにされると、同時に、補助スイッチＳＷｓはオフにされ、メインスイッチＳＷｍがオフにされると、同時に、補助スイッチＳＷｓはオンにされる。言い換えれば、調光部１５に駆動電圧が印加されている間、補助スイッチＳＷｓはオフにされ、調光部１５への駆動電圧の印加の停止とともに、補助スイッチＳＷｓはオンにされる。

補助スイッチＳＷｓがオフであるとき、付加抵抗Ｒ１と調光部１５との導通は遮断される。すなわち、調光部１５に駆動電圧が印加されている間、付加抵抗Ｒ１には電流が流れない。

一方、補助スイッチＳＷｓがオンであるとき、付加抵抗Ｒ１と調光部１５とが導通する。これにより、第１実施形態と同様に、付加抵抗Ｒ１と調光部１５とが直列に接続された閉回路が形成される。したがって、第１実施形態と同様、付加抵抗Ｒ１が設けられていない場合と比較して、駆動電圧の印加が停止されたときに、調光部１５が第１状態から第２状態に変化するまでに要する時間を短縮することができる。

第２実施形態では、調光装置１０１の駆動中における付加抵抗Ｒ１の電力消費が生じないため、第１実施形態と比較して、付加抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくした場合の弊害が少ない。したがって、第１実施形態と比較して、付加抵抗Ｒ１の抵抗値をより小さくすることによって時定数τを低下させ、透明電極層１２Ａ，１２Ｂからの電荷の放出を速めることができる。すなわち、第１実施形態よりも第２実施形態の方が、調光部１５が第１状態から第２状態に変化するまでに要する時間を短縮しやすい。

なお、第２実施形態において、駆動電圧の印加の停止は、メインスイッチＳＷｍのオフに代えて、電圧生成回路２５における第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、および、第４スイッチＳＷ４のすべてをオフにすることによって実現されてもよい。この場合、制御部３０は、これらの第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４のすべてをオフにすることと同時に、補助スイッチＳＷｓをオンにする。

また、制御部３０は、メインスイッチＳＷｍのオフ、もしくは、第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４のオフをトリガーとして、すなわち、駆動電圧の印加の停止をトリガーとして、補助スイッチＳＷｓをオンにしてもよい。

要は、制御部３０は、駆動電圧が調光部１５に印加されている間、補助スイッチＳＷｓをオフにし、調光部１５への駆動電圧の印加の停止に合わせて、停止と同時もしくは直後に、補助スイッチＳＷｓをオンにすればよい。

第２実施形態においては、負荷部２２および制御部３０が放電部として機能する。放電部としての制御部３０は、メインスイッチＳＷｍ、もしくは、第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御と、補助スイッチＳＷｓの制御とによって、駆動電圧の印加の停止に合わせて、直流電源ＤＣから切り離された付加抵抗Ｒ１と調光部１５とからなる閉回路を形成する。

以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態の（１），（３），（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）放電部は、補助スイッチＳＷｓと、補助スイッチＳＷｓの入切を制御する制御部３０とを含み、調光部１５に駆動電圧を印加する経路において、付加抵抗Ｒ１と補助スイッチＳＷｓとの直列回路が調光部１５と並列に接続されている。制御部３０は、駆動電圧が調光部１５に印加されている間、補助スイッチＳＷｓをオフにし、調光部１５への前記駆動電圧の印加の停止に合わせて、補助スイッチＳＷｓをオンにする。こうした構成によれば、駆動電圧の印加が停止したとき、付加抵抗Ｒ１と調光部１５とが直列に接続された閉回路が形成されて透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷が放出される。一方で、調光装置１０１の駆動中における付加抵抗Ｒ１の電力消費が生じないため、調光部１５に印加される駆動電圧が付加抵抗Ｒ１に常に印加されている形態と比較して、より小さい抵抗値の付加抵抗Ｒ１の採用が可能である。その結果、透明電極層１２Ａ，１２Ｂからの電荷の放出を速めることが可能であり、すなわち、駆動の停止時における調光部１５の光透過率の応答性をより高めることが可能である。

（第３実施形態）
図８および図９を参照して、調光装置の第３実施形態を説明する。第３実施形態は、駆動回路が負荷部を備えていないこと、および、第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御態様が、第１実施形態と異なっている。以下では、第３実施形態と第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

［調光装置の構成］
図８が示すように、第３実施形態の調光装置１０２において、駆動回路２３は、付加抵抗Ｒ１を含む負荷部を有していない。電圧生成回路２５と調光部１５との接続は第１実施形態と同様であり、すなわち、第１接続点Ｐ１には、調光部１５の第１透明電極層１２Ａが接続され、第２接続点Ｐ２には、調光部１５の第２透明電極層１２Ｂが接続されている。

［調光装置の動作］
図９が示すように、制御部３０による調光装置１０２の制御期間には、駆動期間Ｔｄと、停止期間Ｔｓとが含まれる。駆動期間Ｔｄは、メインスイッチＳＷｍがオンとされる期間であり、すなわち、駆動電圧の印加期間である。停止期間Ｔｓは、メインスイッチＳＷｍがオフとされる期間である。

駆動期間Ｔｄにおいては、第１実施形態と同様に、第１スイッチＳＷ１および第４スイッチＳＷ４の組と、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３の組とが、交互にオンにされる。すなわち、第１印加期間Ｔｎ１と第２印加期間Ｔｎ２とが所定の周期で交互に繰り返されることによって、調光部１５には、矩形波の駆動電圧が印加される。

停止期間Ｔｓにおいては、第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３とがオンにされ、第２スイッチＳＷ２と第４スイッチＳＷ４とがオフにされる。その結果、駆動回路２３における第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２とが直接に接続される。すなわち、調光部１５の第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが接続されて短絡が生じるため、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに蓄積していた電荷が速やかに放出される。

したがって、図８の回路において、第１実施形態で説明した式（１）に従って第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの間の電圧Ｖが降下する場合と比較して、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位となるまでに要する時間が短くなる。それゆえ、調光部１５が第１状態から第２状態に変化するまでに要する時間を短縮することができる。

なお、停止期間Ｔｓにおいて、制御部３０は、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３をオン、かつ、第２スイッチＳＷ２および第４スイッチＳＷ４をオフにする第１制御に代えて、第２スイッチＳＷ２および第４スイッチＳＷ４をオン、かつ、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３をオフにする第２制御を行ってもよい。これによっても、駆動回路２３における第１接続点Ｐ１と第２接続点Ｐ２とが直接に接続され、上述の効果と同様の効果が得られる。

また、上記第１制御もしくは第２制御は、メインスイッチＳＷｍのオフと同時に開始されてもよいし、メインスイッチＳＷｍのオフをトリガーとして開始されてもよい。さらに、メインスイッチＳＷｍが設けられず、上記第１制御もしくは第２制御の開始によって、駆動電圧の印加が停止されてもよい。

また、第１制御が行われる形態において、調光部１５、第１スイッチＳＷ１、および、第３スイッチＳＷ３を含む閉回路に、これらの素子と直列に接続された抵抗素子が設けられてもよい。同様に、第２制御が行われる形態において、調光部１５、第２スイッチＳＷ２、および、第４スイッチＳＷ４を含む閉回路に、これらの素子と直列に接続された抵抗素子が設けられてもよい。こうした抵抗素子が設けられる構成であれば、第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとの短絡によって上記閉回路に瞬間的に大きな電流が流れることが抑えられる。したがって、駆動回路２３の安定的な動作が可能である。

第３実施形態においては、制御部３０が放電部として機能する。放電部としての制御部３０は、第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御によって、駆動電圧の印加の停止に合わせて、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させる。

以上説明したように、第３実施形態によれば、第１実施形態の（１），（３），（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（６）制御部３０が、上記第１制御、もしくは、上記第２制御を行うことによって、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させる。こうした構成によれば、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させる放電部が好適に実現される。また、駆動電圧を生成するための電圧生成回路２５を利用して放電が行われるため、調光部１５と並列に接続された抵抗素子を設ける形態と比較して、駆動回路２３の構成が簡素である。

（第４実施形態）
図１０を参照して、調光装置の第４実施形態を説明する。以下では、第４実施形態と第１，３実施形態との相違点を中心に説明し、第１，３実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

図１０が示すように、第４実施形態の調光装置１０３においては、調光シート１７が、調光部１５と、抵抗部１６とを備えている。この調光装置の等価回路は、図３に示した回路と一致し、抵抗部１６は、調光部１５と並列に接続された抵抗体として機能する。

抵抗部１６は、調光部１５の第１透明電極層１２Ａと単一の導電膜を構成する抵抗層１４を有している。透明支持層１３Ａは、第１透明電極層１２Ａと抵抗層１４とを支持している。例えば、抵抗層１４は帯状を有し、抵抗層１４の延びる方向の一方の端部は、第１透明電極層１２Ａと繋がっており、他方の端部は、第２透明電極層１２Ｂと駆動回路２３との間の接続点に接続する端子に接続されている。駆動回路２３は、第３実施形態と同様、抵抗素子を含む負荷部を有さず、透明電極層１２Ａ，１２Ｂは電圧生成回路２５に接続されている。

なお、調光シート１７において、抵抗層１４と対向する位置には、第２透明電極層１２Ｂから延びて第２透明電極層１２Ｂと単一の導電膜を構成する層、および、調光層１１から延びて調光層１１と単一の層を構成する層が位置していてもよい。

第４実施形態の調光装置１０３においても、等価的には、第１実施形態と同様に、調光部１５と並列に抵抗が接続されているため、時定数τが小さくなる。それゆえ、駆動電圧の印加が停止されたときに、電荷が放出されて第１透明電極層１２Ａと第２透明電極層１２Ｂとが等電位となるまでに要する時間が短くなる。したがって、調光部１５が第１状態から第２状態に変化するまでに要する時間を短縮することができる。

そして、第４実施形態では、調光部１５と並列な抵抗体として機能する抵抗部１６を、調光シート１７がシートの一部として備えているため、上記抵抗体が駆動回路に素子として組み込まれる形態と比較して、駆動回路２３の構成が簡素になる。

第４実施形態においては、抵抗部１６および制御部３０が放電部として機能する。放電部としての制御部３０は、メインスイッチＳＷｍの制御、もしくは、第１～第４スイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御によって、駆動電圧の印加の停止に伴い、調光部１５および抵抗部１６と直流電源ＤＣとの導通を遮断して調光部１５と抵抗部１６とが直列に接続された閉回路を形成する。

以上説明したように、第４実施形態によれば、第１実施形態の（１），（３），（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（７）放電部は、調光部１５に駆動電圧を印加する経路において調光部１５と並列に接続された抵抗体を含み、換言すれば、等価的に調光部１５と並列に接続された抵抗を含む。こうした構成によれば、放電部によって、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させることができる。そして、上記抵抗体として機能する抵抗部１６を、調光シート１７がシートの一部として有しているため、上記抵抗が駆動回路に素子として組み込まれる形態と比較して、駆動回路２３の構成が簡素になる。

（変形例）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・駆動電圧は、交流電圧、すなわち、所定の周期で向きの変化する電圧であればよく、矩形波に限らず、正弦波や三角波の波形を有する電圧が駆動電圧として用いられてもよい。また、電源は交流電源であってもよく、交流電源から供給された交流電圧が駆動電圧として調光シートに印加されてもよいし、交流電源から供給された交流電圧に対して変圧や変調等の処理が加えられた電圧が駆動電圧として用いられてもよい。なお、調光装置は、装置の構成要素として電源を備えていてもよい。

正弦波や三角波のように０Ｖ近傍での電圧の大きさの変化が緩やかな波形の駆動電圧が用いられる場合、ゼロクロス検出回路を用いることによって電圧の大きさが０Ｖとなるタイミングを検出することが容易である。したがって、ゼロクロス検出回路によって検出されたタイミングで駆動電圧の印加を停止することにより、透明電極層１２Ａ，１２Ｂへの電荷の残存を少なくし、これによって調光部１５の光透過率の応答性を高めることも可能ではある。これに対し、正弦波や三角波の駆動電圧を用いる構成に、上記第１，第２，第４実施形態の放電部が適用されれば、ゼロクロス検出回路を利用せずとも、調光部１５の光透過率の応答性を高めることができる。なお、ゼロクロス検出回路と放電部とを併用してもよい。

・放電部は、調光部１５への駆動電圧の印加の停止に合わせて、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに残存する電荷を放出させる機能を有していればよく、放電部の構成は、上記各実施形態と異なっていてもよい。例えば、駆動電圧の印加に停止に合わせて、透明電極層１２Ａ，１２Ｂの各々がグランド電位になるよう、回路の接続が切り換えられてもよい。

・各スイッチＳＷｍ，ＳＷ１～ＳＷ４、ＳＷｓとしては、メカニカルスイッチやメカニカルリレーが用いられてもよい。
・調光シートの調光部１５は、調光層１１、透明電極層１２Ａ，１２Ｂ、および、透明支持層１３Ａ，１３Ｂに加えて、他の層を備えていてもよい。他の層は、例えば、紫外線バリア機能を有する層等のように、調光層１１や透明電極層１２Ａ，１２Ｂを保護するための層や、調光部１５における光の透過性の制御に寄与する層や、調光シートの強度や耐熱性等の特性を高める層等が挙げられる。

また、調光部１５は、調光層１１と透明電極層１２Ａ，１２Ｂとの間で調光層１１を挟む一対の配向層を備えていてもよい。配向層は、調光層１１が含む液晶分子の配向を制御する層であり、駆動電圧が印加されていないとき、液晶分子を所定の方向に配向させる。配向層を備える構成では、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに駆動電圧が印加されているとき、調光部が不透明である第１状態となり、透明電極層１２Ａ，１２Ｂに駆動電圧が印加されていないとき、調光部１５が透明である第２状態となる。

また、調光層１１は、所定の色を有する色素であって、調光層１１に印加された電圧の大きさに応じた液晶分子の運動を妨げない色素を含んでもよい。こうした構成によれば、所定の色を有する調光部１５が実現される。

Ｃｏ…コンデンサ、ＤＣ…直流電源、Ｒｈ…高抵抗、Ｒｌ…低抵抗、Ｒ１…付加抵抗、ＳＷｍ…メインスイッチ、ＳＷ１～ＳＷ４…第１～第４スイッチ、ＳＷｓ…補助スイッチ、１０，１７…調光シート、１１…調光層、１２Ａ，１２Ｂ…透明電極層、１３Ａ，１３Ｂ…透明支持層、１４…抵抗層、１５…調光部、１６…抵抗部、２０，２３…駆動回路、２１，２２…負荷部、２５…電圧生成回路、３０…制御部、１００～１０３…調光装置。

Claims (3)

1. 液晶組成物を含む調光層、および、前記調光層を挟む一対の透明電極層を備える調光部であって、交流電圧である駆動電圧が印加される前記調光部と、
   前記調光部への前記駆動電圧の印加の停止に合わせて、前記透明電極層に残存する電荷を放出させる放電部と、を備え、
   前記放電部は、前記調光部に前記駆動電圧を印加する経路において前記調光部と並列に接続された抵抗体として機能する抵抗部を含み、
   前記調光部と前記放電部とが調光シートを構成し、前記抵抗部は、前記一対の透明電極層の一方と単一の導電膜を構成する抵抗層を有する
   調光装置。
2. 直流電圧の供給を受けて、矩形波の前記駆動電圧を生成する電圧生成回路を備える
   請求項１に記載の調光装置。
3. 前記電圧生成回路は、第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、第４スイッチとを含み、
   前記第１スイッチと前記第２スイッチとは、前記第１スイッチが電源の正極側に接続され、前記第２スイッチが電源の負極側に接続されるように直列に接続され、
   前記第３スイッチと前記第４スイッチとは、前記第３スイッチが電源の正極側に接続され、前記第４スイッチが電源の負極側に接続されるように直列に接続され、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの組と、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチの組とは、電源に対して並列に接続され、
   前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の接続点に、前記一対の透明電極層のうちの一方が接続され、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間の接続点に、前記一対の透明電極層のうちの他方が接続され、
   各スイッチの入切を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオン、かつ、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオフとする制御と、前記第２スイッチおよび前記第３スイッチをオン、かつ、前記第１スイッチおよび前記第４スイッチをオフとする制御とを交互に繰り返すことによって、前記駆動電圧を生成させる
   請求項２に記載の調光装置。

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