JP2011526378A - 多数の窓ガラスの動的窓枠とその製造方法 - Google Patents

Abstract

窓組立品は、１つの透過物質上に形成された複数の動的エレクトロクロミックゾーンを有し、エレクトロクロミックゾーンのうちの少なくとも２つのエレクトロクロミックゾーンは、独立して制御可能である。１つの実施例では、窓組立品は、絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）と、窓ガラスを含む少なくとも１つの透過物質と、を含む。別の実施例では、ＩＧＵは、少なくとも２つの窓ガラスを含み、窓ガラスのうちの少なくとも１つの窓ガラスは、複数の独立して制御できる動的ゾーンを含む。

Description

本明細書に開示された内容は、スマート窓枠などの動的窓枠に関する。特に、本明細書に開示された内容は、少なくとも１つの窓ガラスが独立に制御可能な複数の動的ゾーンを有する、動的な多数の窓ガラスの絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）に関する。

本明細書に開示された内容は、同じ参照番号が同じ要素を示す添付の図面を参照する例を用いて説明されるが、その例に限定されることはない。

、 ＩＧＵを通る目に見える透過物を変化させるために周知の方法で動的コーティングを利用する慣用の動的ＩＧＵを示す図である。 本明細書に開示された内容の多数の動的ゾーンを有する多数の窓ガラス枠のＩＧＵの一例を示す図である。 本明細書に開示された内容の多数の窓ガラス枠のＩＧＵの一部のＡ−Ａ断面図（図２参照）である。 本明細書に開示された内容の動的ゾーンに適切である固体状態のエレクトロクロミックデバイスの第１実施例の断面図である。

本明細書で使用される用語「例示」は、「一例、例、または、例示として機能する」ことを意味する。本明細書に「例」として記載された実施例は、他の実施例に対して必ずしも好ましいあるいは有利であるものとして構成されるわけではない。

本明細書に開示された内容は、少なくとも１つの窓ガラス（paneまたはlite）を有する多数の窓ガラスの絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）に関する。この窓ガラスは、動的な（すなわち、可変の）目に見える透過物（Ｔvis）および／または、少なくとも２つの独立して制御可能な動的ゾーンを提供する窓ガラスの表面に可変の太陽熱利得係数（ＳＨＧＣ）を有するコーティングを有する。

図１Ａと図１Ｂは、慣用の動的ＩＧＵ１００を示しており、慣用の動的ＩＧＵ１００は、周知の動的コーティングを利用して、ＩＧＵを通過する目に見える透過物を変化させている。特に、図１Ａは、透明状態の慣用の動的ＩＧＵ１００を図示し、図１Ｂは、黒ずんだ状態の慣用の動的ＩＧＵ１００を図示している。

マスキングは、多数の独立して制御可能なゾーンを有する動的ＩＧＵを作るために、使用されてきた慣用の手法である。しかしながら、マスキングは、２つの独立して制御される動的ゾーンの間で絶縁領域中に、除去が必要な短絡回路を生成する問題と目で見える欠陥を生成する問題とを含んでいる。他の使用されてきた技術は、そのようなＩＧＵの製造コストをかなり増加させる難しい製造技術を含む。従って、慣用の実用的にシールされたＩＧＵは、１つの動的ゾーンか、または、単一の動的ゾーンを持つそれぞれが一緒に形成されて単一のＩＧＵアセンブリとなるいくつかの別々のガラスがはめられたＩＧＵに限定されてきた。

本明細書に開示された内容の多数ゾーンの動的窓枠は、慣用の動的ＩＧＵに対して多くの利点を提供する。例えば、１つまたはそれ以上の動的ゾーンを通過する自然光を最適に取り入れることを可能にするとともに、窓枠の他の動的ゾーンで太陽光の制御の利点を最大にすることができる。異なる動的ゾーンは、多様の設計目標と要件を満たすために、窓枠の端部から任意の距離で形成されることができる。

図２は、本明細書に開示された内容の多数の動的ゾーンを有する多数の窓ガラスＩＧＵ２００の例示の実施例を示す。ＩＧＵ２００は、ＩＧＵフレーム２０１と、シール２０２と、少なくとも２つの窓枠の窓ガラス（paneまたはlite）２０３とを含む。ＩＧＵフレーム２０１は、周知の方法でそれぞれの窓枠の窓ガラス２０３を保持して支えている。窓枠の窓ガラス２０３の間の空間は、その空間を空気、および/または、アルゴン、クリプトン、および/または、キセノンなどの不活性ガスで周知の方法により満たすることができるように、周知の方法によりシール２０２によってシールされている。あるいはまた、窓枠の窓ガラスの間の空間は、その空間が部分的な真空となるように排気できる。

ＩＧＵ２００の少なくとも１つの窓枠の窓ガラス２０３は、第１動的ゾーン２０４と第２動的ゾーン２０５とを含む。例示の実施例では、第１動的ゾーン２０４と第２動的ゾーン２０５とは、エレクトロクロミック（電圧の印加により色が変化する）動的ゾーンである。別の例示の実施例では、少なくとも１つの動的ゾーンは、フォトクロミック（光を照射すると着色する）動的ゾーンかあるいはサーモクロミック（特定の温度で変色する）動的ゾーンであり得る。バスバー２０６は、それぞれの各動的ゾーンに対して独立して制御電圧を印加するために周知の方法によりそれぞれの動的ゾーンに接続されている。バスバー２０６は、フレーム２０１の外側端部で電気的に利用可能に作られている。それぞれの各動的ゾーンは、例えば、内部の光レベル、および/または、外部の光レベル、内部の気象条件、および/または、外部の気象条件、１日の時刻、一年の時期に基づいて周知の方法で独立して制御されることができる。

図３は、本明細書に開示された内容の多数の窓ガラスのＩＧＵ２００の一部のＡ−Ａ’（図２で示す）に沿った断面図である。図３に示すように、多数の窓ガラスのＩＧＵ２００は、第１窓ガラス２０３ａと、第２窓ガラス２０３ｂと、スペーサ２１１と、第１シール２１２と、第２シール２１３とを含む。（フレーム２０１は、図３に示されていない。）第１窓ガラス２０３ａと第２窓ガラス２０３ｂは、例えば、ガラス、アクリル樹脂、および/または、ポリカーボネートから形成されることができる。第１窓ガラス２０３ａと第２窓ガラス２０３ｂのうちの１つまたは両方の一部が、透明であるかまたは半透明であり得る。その代わりに、第１窓ガラス２０３ａと第２窓ガラス２０３ｂのうちの１つまたは両方は、透明であるかまたは半透明であり得る。スペーサ２１１は、空間２１４を形成するために、第１窓ガラス２０３ａと第２窓ガラス２０３ｂの間に周知の方法により配置される。例示の実施例では、スペーサ２１１は、第１窓ガラス２０３ａと第２窓ガラス２０３ｂの間で約１２ｍｍ〜約２０ｍｍのギャップ（または、スペース）を形成する。シリコン基シールなどの第１シール２１２と、ブチル基シールなどの第２シール２１３は、周知の方法によりシール２０２（図２）と密閉シール空間２１４とを形成する。他のシール物質は、その代わりに、または追加して使用することができる。例えば、乾燥剤（図示せず）は、凝縮を防止し、ＩＧＵ２００の絶縁性能を改善するために、周知の方法により空間２１１内に配置することができる。

また、図３は、窓ガラス２０３ｂ上に形成されたバスバー２０６と動的コーティング２２０とを示している。例示の実施例では、動的コーティング２２０は、動的ゾーンを形成するエレクトロクロミック（電圧の印加により色が変化する）ベースのコーティングである。本明細書に開示された内容によると、バスバー２０６と動的コーティング２２０の両方は、窓ガラス２０３ｂ上の所望領域に形成される。レーザスクライビングプロセス、および/または、レーザアブレーションプロセスは、次に、所望の動的ゾーンの間に、非常に薄く絶縁性の高い配線を形成するために使用される。それぞれの各動的ゾーンに接続されたバスバーは、周知の方法によりＩＧＵのフレームを通して電気的に利用可能に作られている。それぞれの動的ゾーンがＩＧＵの他の動的ゾーンから絶縁されているので、各動的ゾーンは、動的ゾーンを通る透過物を変化させるために独立して制御することができる。

一般的に周知の方法によりエレクトロクロミック動的ゾーンの層を形成するための例示の技術は、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、熱分解コーティング技術、ゾルゲルプロセスなどの湿式化学技術、スピンコーティング技術、および真空コーティング技術を含む。

バスバー２０６は、動的コーティングを形成する前に、基板２０１上に形成することができる。その代わりに、バスバー２０６は、基板２０１上に超音波溶接され、続いて、動的ゾーンが堆積されか、または堆積プロセスの間の中間時間に超音波溶接され得る。バスバー２０６は、所望の動的ゾーンの大きさと形状に基づく形態因子を使用して基板２０１上に配置される。バスバー２０６が各動的ゾーンに対して別々に形成されるとき、および動的ゾーンが１つの大きいゾーンとして形成されるとき、レーザアブレーションは、１つの動的ゾーンを別の動的ゾーンから分離して絶縁するために使用することができる。その代わりに、バスバー２０６は、図２で示されるようなＩＧＵの全長に沿って形成されてもよい。この代替技術に対して、レーザは、動的コーティングゾーンとバスバーの両方を焼き切って絶縁して異なる動的ゾーンにするために使用されるであろう。この代替技術を使用するとき、レーザアブレーションの間に放出されるバスバー物質の除去のために注意が払わらねばならない。レーザアブレーションにより形成される分離ラインは、一般に、所望の狭い幅（すなわち、約１０μｍ〜１００μｍ）を有し、動的ゾーンの間でおよびバスバーの間で優れた電気的絶縁特性を提供するギザギザのない（clean）端部を提供する。その代わりに、１００μｍ以上の幅を有するアブレーションラインもまた使用されることができる。アブレーションラインを生成するために適切なレーザは、波長が１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザのような固体状態のレーザ、２４８ｎｍと１９３ｎｍでそれぞれ放出するＡｒＦとＫｒＦなどのエキシマーレーザを含む。また、他の固体状態のレーザやエキシマレーザもまた適切なものである。

図４は、本明細書に開示された内容の動的ゾーンに適切である固体状態のエレクトロクロミック（電圧の印加により色が変化する）デバイス４００の例示の第１実施例の断面図である。エレクトロクロミックデバイス４００は、基板層４０１（すなわち、窓ガラス２０３）と、固体状態のエレクトロクロミックセル４０２とを含む。エレクトロクロミックセル４０２は、透明な導電層４０３と、対電極（ＣＥ）層４０４（アノード）と、イオン伝導体層（ＩＣ）層４０５と、エレクトロクロミック（ＥＣ）層４０６（カソード）と、透明な導電層４０７とを含む。電圧Ｖｉは、周知の方法によりエレクトロクロミックセル４０２の透過性を制御するために導電層４０３と導電層４０７の間に印加される。異なる電圧は、ＩＧＵの異なる動的ゾーンのための異なるエレクトロクロミックセルに対して独立して印加されることができる。

エレクトロクロミックセル４０２は、基板４０１上に連続した状態で真空堆積することができる。エレクトロクロミックセル４０２のいろいろな層の堆積のために、電子ビーム、交流スパッタリング、ＣＶＤなどの堆積方法が使用されてもよい。動的ゾーンに適切な別の固体状態の例示のエレクトロクロミックデバイスは、マルチセルの固体状態のエレクトロクロミックデバイスであり、「ロジャーフィリップスによって発明された「マルチセルの固体状態のエレクトロクロミックデバイス」の名称の米国特許第（代理人ドケット１５５.０００１）に開示されており、その開示は、引用により、本願明細書に合体する。

フォトクロミック物質（光を照射すると着色する物質）とサーモクロミック物質（特定の温度で変色する物質）は、１つまたはそれ以上の動的ゾーンで使用されてもよい。適切なフォトクロミック物質は、トリアリルメタン、スチルベン、アザスチルベン、ニトロン（nitrones）、フルガイド（fulgides）、スピロピアン（spriropyrans）、ナフトピラン（naphthopyrans）、スピロ−オキサジン、およびキノンを含むが、これらに限定されるものではない。適切なサーモクロミック物質は、液晶とロイコ染料を含むが、これらに限定されるものではない。フォトクロミック物質とサーモクロミック物質の両方は、周知の方法により基板２０１（図２）上に形成することができる。光と熱が、物質の特性をそれぞれ調節するので、バスバーは、フォトクロミックまたはサーモクロミックの動的ゾーンに対して必ずしも必要ではない。フォトクロミック、および/または、サーモクロミック動的ゾーンを使用する例示の実施例は、日光に対して活発に制御される窓枠の頂部の方向に少なくとも１つのエレクトロクロミック動的ゾーンと、直接光下では、自身が暗くなる窓枠の下部の方向に少なくとも１つのフォトクロミック動的ゾーンとを有する窓枠であり得る。

２つの動的ゾーン２０４と動的ゾーン２０５だけが図２に示されているが、いろいろな数の動的ゾーンを使用することができることを理解すべきである。また、動的ゾーン２０４と動的ゾーン２０５は、一般に、長方形形状を有するとして示されているが、本明細書に開示された内容は、それぞれが選択された形状を有する多数の動的なゾーンを使用することができることを示している。さらに、多数の窓ガラスのＩＧＵ２００は、一般に長方形形状を持つものとして示されているが、本明細書に開示された内容は、いかなる選択された大きさと形状を有する多数の窓ガラスのＩＧＵを使用することができることを示している。

さらに、本明細書に開示された内容の例示の実施例は、複数の独立して制御される動的ゾーンを含む単一の窓ガラス（paneまたはlite）を備える窓枠を備えることができることを理解すべきである。本明細書に開示された内容の別の例示の実施例は、１つの窓ガラス上にエレクトロクロミック（電圧の印加により色が変化する）窓枠の多数のゾーンを有し、他の窓ガラス上に透明なガラスを有する。本明細書に開示された内容のさらに別の例示の実施例では、１つの窓ガラス上にエレクトロクロミック窓枠の多数のゾーンを有し、他の窓ガラス上に遮熱低放射（low-Ｅ）の着色した、または反射ガラスを有する。本明細書に開示された内容のさらに別の例示の実施例では、ＩＧＵの１つの窓ガラス上にエレクトロクロミック窓枠の多数のゾーンを有し、他の窓ガラス上にパターニングされたガラスまたは特別のガラスを有し、そのパターニング又は特徴は、第１窓ガラス上の動的ゾーン領域と適合する、動的ゾーン領域を補足する、動的ゾーン領域と対照をなすかもしれない。以下の例示の実施例は、多数の動的ゾーンを有する窓ガラスが透明な窓ガラス、遮熱低放射（low-Ｅ）窓ガラス、反射および／または部分的に反射する窓ガラスであるように構成され得る。

また、窓ガラスパターニング、および/または、窓ガラスの特性は、窓枠中の各動的ゾーンの機能を増強することができる。例えば、シルクスクリーニングおよび／または、追加された散乱特性は、日光の影響を改善するために、および／または、ギラギラと眩しい問題を低減するために光の取り入に対して、少なくとも１つの動的ゾーンに対応する対向する窓ガラス（すなわち、動的ゾーンを含まない窓ガラス）上に加えられることができる。本明細書に開示された内容の別の例示の実施例は、サッシまたはカーテンウォール中のフレーム中にはめ込まれた複数の独立して制御可能な動的ゾーンを含む窓枠の窓ガラスを含む。

上記の開示された内容は、明確に理解する目的のために詳細に説明されるが、添付の特許請求の範囲内にある変更と変化と修正を実施しても良いことは、明らかに理解できる。従って、本実施例は、例示として考えられるものであり、それに限定されるものではなく、本明細書に開示された内容は、本明細書に記載された詳細に限定されるものでなく、付属の特許請求の範囲の範囲内および同等物内に変更されるかもしれない。

Claims (19)

1. 光が通過できる単一基板上に形成されている複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを有することを特徴とする窓組立品。
2. 少なくとも２つのエレクトロクロミックゾーンが独立して制御可能であることを特徴とする請求項１に記載の窓組立品。
3. 少なくとも１つのエレクトロクロミックゾーンは、
   第１の透明な導電層と、
   前記第１の透明な導電層と接触して形成されている対電極層と、
   前記対電極層と接触して形成されているイオン伝導体層と、
   前記イオン伝導体層と接触して形成されているエレクトロクロミック層と、
   前記エレクトロクロミック層と接触して形成されている第２の透明な導電層と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の窓組立品。
4. 前記窓組立品は、絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）と、カーテン壁と、窓サッシの一部とのうちの１つを有することを特徴とする請求項３に記載の窓組立品。
5. 前記光が通過できる単一基板は、ガラスと、アクリル樹脂と、ポリカーボネートとのうちの１つを含むことを特徴とする請求項４に記載の窓組立品。
6. 前記光が通過できる単一基板は、ガラスと、アクリル樹脂と、ポリカーボネートとのうちの１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の窓組立品。
7. 前記基板の少なくとも１つの側で前記光が通過できる単一基板を支持するフレームを更に有することを特徴とする請求項１に記載の窓組立品。
8. 前記窓組立品は、絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）を有し、
   前記光が通過できる単一基板は、窓ガラスを含むことを特徴とする請求項７に記載の窓組立品。
9. 前記ガラスユニット（ＩＧＵ）は、少なくとも２つの窓ガラスを有することを特徴とする請求項８に記載の窓組立品。
10. 少なくとも１つの窓ガラスは、透明な窓ガラスを有し、
    少なくとも１つの窓ガラスは、複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを有することを特徴とする請求項９に記載の窓組立品。
11. 少なくとも１つの窓ガラスは、遮熱低放射窓ガラスを有し、
    少なくとも１つの窓ガラスは、複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを有することを特徴とする請求項９に記載の窓組立品。
12. 少なくとも１つの窓ガラスは、色付き窓ガラスを有し、
    少なくとも１つの窓ガラスは、複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを有することを特徴とする請求項９に記載の窓組立品。
13. 少なくとも１つの窓ガラスは、少なくとも部分的に光を反射する窓ガラスを有し、
    少なくとも１つの窓ガラスは、複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを有することを特徴とする請求項９に記載の窓組立品。
14. フォトクロミック物質とサーモクロミック物質とのうちの１つにより形成された少なくとも１つの動的ゾーンをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の窓組立品。
15. 少なくとも１つのエレクトロクロミックゾーンは、
    第１の透明な導電層と、
    前記第１の透明な導電層と接触して形成される対電極層と、
    前記対電極層と接触して形成されるイオン伝導体層と、
    前記イオン伝導体層と接触して形成されるエレクトロクロミック層と、
    前記エレクトロクロミック層と接触して形成される第２の透明な導電層と、
    を有することを特徴とする請求項１に記載の窓組立品。
16. フォトクロミック物質とサーモクロミック物質とのうちの１つにより形成された少なくとも１つの動的ゾーンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の窓組立品。
17. 光が通過できる単一基板を準備する工程と、
    前記単一基板上に複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを形成する工程と、
    を有することを特徴とする方法。
18. 前記複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを形成する工程は、エレクトロクロミックデバイスを形成する工程を有し、
    前記エレクトロクロミックデバイスは、
    前記光が通過できる単一基板上に第１の透明な導電層を形成する工程と、
    前記第１の透明な導電層と接触する対電極層を形成する工程と、
    前記対電極層と接触するイオン伝導体層を形成する工程と、
    前記イオン伝導体層と接触するエレクトロクロミック層を形成する工程と、
    前記エレクトロクロミック層と接触して第２の透明な導電層を形成する工程と、
    前記複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを形成するように前記エレクトロクロミックデバイスの選択された部分を分離して前記複数の動的なエレクトロクロミックゾーンを形成する工程と、
    によって形成されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 少なくとも２つのエレクトロクロミックゾーンは、独立して制御可能であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。