JP2016141573A - 複層ガラス及び光学デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】水分が外部から内部空間に浸入するのを抑制する。
【解決手段】複層ガラス1は、互いに対向して配置された一対のガラス板10及びガラス板11と、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔を形成するスペーサ20と、スペーサ20の内部に挿通された電極配線30と、一対のガラス板10及びガラス板11の間に介在し、かつ、スペーサ20の一部を介して電極配線30と電気的に接続されている金属板50とを備え、金属板50は、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。
【選択図】図3
【解決手段】複層ガラス1は、互いに対向して配置された一対のガラス板10及びガラス板11と、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔を形成するスペーサ20と、スペーサ20の内部に挿通された電極配線30と、一対のガラス板10及びガラス板11の間に介在し、かつ、スペーサ20の一部を介して電極配線30と電気的に接続されている金属板50とを備え、金属板50は、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。
【選択図】図3
Description
本発明は、複層ガラス、及び、当該複層ガラスを備える光学デバイスに関する。
従来、断熱性能の向上などを目的として、建造物及び車両などの窓に複層ガラスが利用されている。複層ガラスは、複数のガラス板と、当該複数のガラス板の間隔を保持するスペーサとを備える(例えば、特許文献1参照)。
ところで、近年、複層ガラスの内部空間に光学素子を配置することで、発光及び調光などの機能を実現可能な、いわゆるスマートウィンドウの開発が進められている。スマートウィンドウでは、例えば、内部の光学素子に電力を供給するための電気配線を設けるために、複層ガラスのスペーサには、電気配線用の貫通孔が設けられる。このとき、当該貫通孔を介して、水分が外部から内部空間に容易に浸入するという課題がある。
そこで、本発明は、水分が外部から内部空間に浸入するのを抑制することができる複層ガラス及び光学デバイスを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る複層ガラスは、互いに対向して配置された一対のガラス板と、前記一対のガラス板の間隔を形成するスペーサと、前記スペーサの内部に挿通された電極配線と、前記一対のガラス板の間に介在し、かつ、前記スペーサの一部を介して前記電極配線と電気的に接続されている金属層とを備え、前記金属層は、前記スペーサの前記一部を覆うように設けられている。
本発明によれば、水分が外部から内部空間に浸入するのを抑制することができる。
以下では、本発明の実施の形態に係る複層ガラス及び光学デバイスについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
(実施の形態)
[光学デバイス]
まず、本実施の形態に係る光学デバイス及び複層ガラスの構成について、図1〜図4を用いて説明する。
[光学デバイス]
まず、本実施の形態に係る光学デバイス及び複層ガラスの構成について、図1〜図4を用いて説明する。
図1は、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)を示す斜視図である。
図2は、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)を示す三面図である。具体的には、図2では、(a)〜(c)がそれぞれ、光学デバイス100の正面図、上面図及び右側面図を示している。なお、図2では、光学デバイス100の内部構造を網掛けによって模式的に示している。このとき、図2には、光学デバイス100の構成要素のうち示していないもの(例えば、一次シール材70及び二次シール材71)がある。
図3は、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)の一部を示す断面図である。具体的には、図3は、図2の(b)に示すIII−III線における断面を示している。より具体的には、図3は、光学デバイス100が備えるスペーサ20及び金属板50を通る断面を示している。
図4は、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)が備える電極配線30と金属板50との接続部分を示す断面図である。具体的には、図4は、図3に示す一点鎖線で囲まれた領域IVの拡大図である。
各図において、光学デバイス100の主面に直交する方向(すなわち、光学デバイス100の厚さ方向)をZ軸方向とし、光学デバイス100の主面に平行で、互いに直交する2つの方向をX軸方向及びY軸方向とする。
本実施の形態に係る光学デバイス100は、複層ガラス1と、光学素子110とを備える。複層ガラス1は、図1〜図3に示すように、一対のガラス板10及びガラス板11と、スペーサ20と、電極配線30と、端子40と、金属板50と、引き出し配線60と、一次シール材70と、二次シール材71とを備える。
なお、光学デバイス100は、例えば、建造物及び車両などの窓に利用することができる。光学デバイス100は、光学素子110を備えることによって、発光又は調光などの機能を実現する。すなわち、光学デバイス100は、いわゆるスマートウィンドウとして利用することができる。
以下では、光学デバイス100が備える構成要素の各々について、詳細に説明する。
[ガラス板]
ガラス板10及びガラス板11は、透光性を有し、可視光の少なくとも一部を透過させる。ガラス板10及びガラス板11は、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラスなどから形成される透明な平板である。
ガラス板10及びガラス板11は、透光性を有し、可視光の少なくとも一部を透過させる。ガラス板10及びガラス板11は、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラスなどから形成される透明な平板である。
ガラス板10及びガラス板11は、図1並びに図2の(b)及び(c)に示すように、互いに対向して配置されている。具体的には、ガラス板10及びガラス板11は、互いの距離(すなわち、ガラス板10及びガラス板11の間隔)が略一定になるように、すなわち、平行に配置されている。ガラス板10及びガラス板11の間隔は、例えば6mmである。
ガラス板10及びガラス板11は、略同じ形状及び略同じ大きさを有し、図1及び図2の(a)に示すように、平面視において互いに重なるように配置されている。なお、「平面視」とは、光学デバイス100(及び複層ガラス1)を正面から見た場合を意味する。具体的には、「平面視」とは、ガラス板10及びガラス板11の主面(面積が最大の面)を正面から見た場合、すなわち、Z軸方向に見た場合を意味する。
ガラス板10及びガラス板11の平面視形状は、矩形であるが、正方形若しくはその他多角形、又は、円形若しくは楕円形などでもよい。あるいは、ガラス板10及びガラス板11は、平板に限らず、湾曲板でもよい。
本実施の形態では、ガラス板10とガラス板11との間に内部空間12(中間層)が形成されている。内部空間12には、例えば、熱貫流率が低い気体が充填されている。熱貫流率が低い気体は、例えば、乾燥空気、又は、アルゴンなどの不活性ガスが充填されている。本実施の形態では、図2に示すように、光学素子110が内部空間12に配置されている。
[スペーサ]
スペーサ20は、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔を形成する。つまり、スペーサ20は、ガラス板10とガラス板11との間を一定距離に保つ部材である。スペーサ20は、ガラス板10とガラス板11とを離間させることによって、ガラス板10とガラス板11との間に内部空間12を形成する。
スペーサ20は、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔を形成する。つまり、スペーサ20は、ガラス板10とガラス板11との間を一定距離に保つ部材である。スペーサ20は、ガラス板10とガラス板11とを離間させることによって、ガラス板10とガラス板11との間に内部空間12を形成する。
スペーサ20は、ガラス板10とガラス板11との間に設けられている。スペーサ20は、図2の(a)に示すように、平面視において、環状に設けられている。本実施の形態では、スペーサ20の平面視形状は、ガラス板10(又はガラス板11)の周に沿った形状である。具体的には、スペーサ20は、ガラス板10の周に沿った略矩形の枠体である。なお、スペーサ20は、複数の部材を組み合わせて形成されてもよい。例えば、スペーサ20は、略直線状の4つの部材(スペーサ)と、4つのコーナー部材とを組み合わせて形成されてもよい。
スペーサ20は、電極配線30及び金属板50と電気的に絶縁されている。
具体的には、スペーサ20は、金属板50とは接触していない。本実施の形態では、図3及び図4に示すように、スペーサ20と金属板50との間に、絶縁性を有する二次シール材71が介在している。
また、スペーサ20は、電極配線30の導体部分(金属線)とは接触していない。なお、スペーサ20は、例えば、電極配線30の導体部分を被覆する絶縁性の被覆材料には接触していてもよい。
スペーサ20は、図3に示すように、中空部材21と、乾燥剤22とを備える。
中空部材21は、例えば、アルミニウムなどの金属材料から形成される。中空部材21は、例えば、略角筒状の枠体である。具体的には、図3に示すように、中空部材21の断面は、2ヶ所の角が斜めになった略矩形である。
乾燥剤22は、中空部材21の内部(中空空間)に充填されている。乾燥剤22としては、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの粒状物質を用いることができる。これにより、内部空間12に水分が浸入するのを抑制することができる。
スペーサ20は、図4に示すように、凹部23を有する。
凹部23は、金属板50と電極配線30とを電気的に接続するために設けられたスペーサ20の一部である。凹部23は、金属板50の凸部51に対向する位置に設けられている。具体的には、凹部23は、側面視において凸部51と重なる位置に設けられている。なお、「側面視」とは、光学デバイス100(及び複層ガラス1)を側面方向から見た場合、具体的には、Y軸方向に見た場合を意味する。
本実施の形態では、凹部23は、中空部材21に設けられた貫通孔である。凹部23には、端子40及び凸部51の少なくとも一方が挿入されている。本実施の形態では、図4に示すように、凹部23内で端子40と凸部51とが接続されている。
凹部23の形状は、例えば、漏斗状である。凹部23の開口は、内部空間12から金属板50に向かう方向(Y軸負方向)に沿って漸次的に狭くなっている。これにより、円錐台状の端子40が凹部23から抜けにくくすることができる。なお、凹部23の形状は、漏斗状に限らず、いかなるものでもよい。
なお、図3に示すように、中空部材21には、内部空間12側にも貫通孔24が設けられている。本実施の形態では、凹部23及び貫通孔24は、中空部材21の中央付近(Z軸方向における中央)に設けられているが、凹部23及び貫通孔24の各々が設けられる位置については、特に限定されない。
[電極配線]
電極配線30は、スペーサ20の内部に挿通されている。スペーサ20の内部は、具体的には、中空部材21の中空空間である。本実施の形態では、電極配線30は、図3に示すように、内部空間12に設けられている。電極配線30は、中空部材21の貫通孔24を介してスペーサ20の内部に挿通されている。
電極配線30は、スペーサ20の内部に挿通されている。スペーサ20の内部は、具体的には、中空部材21の中空空間である。本実施の形態では、電極配線30は、図3に示すように、内部空間12に設けられている。電極配線30は、中空部材21の貫通孔24を介してスペーサ20の内部に挿通されている。
電極配線30は、光学素子110に電力を供給するための配線である。本実施の形態では、電極配線30は、ビニールなどの絶縁性の被覆材料によって表面が覆われた導電性の金属線である。例えば、電極配線30は、ビニール線、エナメル線などのリード線である。なお、金属線の表面が絶縁性の被覆材料によって覆われているので、電極配線30が貫通孔24に挿通された場合において電極配線30と中空部材21とが接触したとしても、電極配線30と中空部材21(スペーサ20)とは絶縁されている。
電極配線30は、光学素子110に接続されている。また、電極配線30は、金属板50に電気的に接続されている。具体的には、電極配線30の一方の端部が、光学素子110が備える電極に接続され、他方の端部が導電性の端子40に接続されている。電極配線30は、端子40に接続されることで、金属板50に電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、図2に示すように、光学デバイス100は、2つの電極配線30を備える。2つの電極配線30は、例えば、一方が正極用、他方が負極用として用いられる。あるいは、光学素子110の面内均一性を高めるために、同電位の電圧を供給する複数の電極配線が設けられていてもよい。端子40、金属板50及び引き出し配線60についても同様である。
[端子]
端子40は、金属板50に接続された導電性の端子である。端子40は、例えば、銅などの金属材料から形成される。
端子40は、金属板50に接続された導電性の端子である。端子40は、例えば、銅などの金属材料から形成される。
端子40は、図4に示すように、凹部23に挿入されている。端子40は、凹部23を介して、金属板50に電気溶接(例えば、抵抗溶接)によって物理的かつ電気的に接続されている。同様に、端子40は、電極配線30に電気溶接によって物理的かつ電気的に接続されている。
端子40は、中空部材21に接触しないように、二次シール材71を介して中空部材21に固定されている。これにより、端子40と中空部材21(スペーサ20)とは電気的に絶縁されている。
端子40の形状は、例えば、円錐台状である。XZ平面における端子40の断面は、内部空間12から金属板50に向かう方向(Y軸負方向)に沿って漸次的に狭くなっている。これにより、端子40が凹部23から抜けにくくすることができる。なお、端子40の形状は、円錐台状に限らず、円柱状又は角柱状などいかなるものでもよい。
[金属板]
金属板50は、一対のガラス板10及びガラス板11の間に介在し、かつ、電極配線30と電気的に接続されている金属層の一例である。すなわち、金属板50は、光学素子110に電力を供給するための配線の一部である。金属板50は、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。具体的には、金属板50は、側面視において、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。
金属板50は、一対のガラス板10及びガラス板11の間に介在し、かつ、電極配線30と電気的に接続されている金属層の一例である。すなわち、金属板50は、光学素子110に電力を供給するための配線の一部である。金属板50は、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。具体的には、金属板50は、側面視において、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。
スペーサ20の当該一部は、電極配線30と金属板50とを電気的に接続するための部分である。具体的には、スペーサ20の当該一部は、凹部23である。金属板50は、側面視において、凹部23を完全に覆うように設けられている。
本実施の形態では、金属板50は、一対のガラス板10及びガラス板11の主面に垂直に設けられた板体である。つまり、金属板50は、ガラス板10とガラス板11とが並ぶ方向(Z軸方向)に平行に設けられている。また、金属板50は、スペーサ20と複層ガラス1の外部との間(すなわち、スペーサ20を基準として内部空間12とは反対側)に設けられている。
具体的には、金属板50は、略矩形の板体である。より具体的には、金属板50の形状(Y軸方向に見た場合の形状)が略矩形である。金属板50の各辺は、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔と略同じ長さ又は当該間隔以上の長さである。本実施の形態では、金属板50の形状は、ガラス板10及びガラス板11の間隔を一辺とする正方形である。なお、金属板50の厚さは、例えば、3mmであるが、いかなるものでもよい。
金属板50は、二次シール材71より水分透過率が低い材料から形成される。具体的には、金属板50は、例えばステンレスなどの金属材料から形成される。また、金属板50としては、熱膨張率の低い材料を利用することができる。
図4に示すように、金属板50は、スペーサ20に向かって突出した凸部51を有する。凸部51は、例えば、金属板50の中央に設けられている。
凸部51は、電極配線30と金属板50とを接続するための部分である。具体的には、凸部51は、スペーサ20の凹部23に挿入されている。凸部51は、凹部23内で、電極配線30が接続された端子40と物理的かつ電気的に接続されている。
[引き出し配線]
引き出し配線60は、光学素子110に電力を供給するための電気配線である。本実施の形態では、引き出し配線60は、例えば、ビニールなどの絶縁性の被覆材料によって表面が覆われた導電性の金属線である。例えば、引き出し配線60は、ビニール線、エナメル線などのリード線である。
引き出し配線60は、光学素子110に電力を供給するための電気配線である。本実施の形態では、引き出し配線60は、例えば、ビニールなどの絶縁性の被覆材料によって表面が覆われた導電性の金属線である。例えば、引き出し配線60は、ビニール線、エナメル線などのリード線である。
引き出し配線60は、二次シール材71に覆われており、光学デバイス100の外部にまで引き出されている。引き出し配線60は、金属板50に接続されている。具体的には、引き出し配線60の一方の端部が金属板50に接続され、他方の端部は、光学素子110を駆動するための駆動回路又は電源回路(図示せず)などに接続されている。
なお、引き出し配線60は、図3に示すように、金属板50の中央近傍に接続されている。引き出し配線60が接続される位置は、これに限らず、金属板50のどこに接続されてもよい。
[一次シール材]
一次シール材70は、スペーサ20をガラス板10及びガラス板11に接着するための接着剤である。一次シール材70は、図3に示すように、スペーサ20とガラス板10との間、及び、スペーサ20とガラス板11との間に設けられている。また、一次シール材70は、スペーサ20の平面視形状に沿って設けられている。具体的には、一次シール材70は、環状に設けられている。
一次シール材70は、スペーサ20をガラス板10及びガラス板11に接着するための接着剤である。一次シール材70は、図3に示すように、スペーサ20とガラス板10との間、及び、スペーサ20とガラス板11との間に設けられている。また、一次シール材70は、スペーサ20の平面視形状に沿って設けられている。具体的には、一次シール材70は、環状に設けられている。
一次シール材70としては、例えば、ブチルゴムなどを主成分としたシール材を用いることができる。
[二次シール材]
二次シール材71は、内部空間12の封止性を高めるために用いられる樹脂材料である。二次シール材71は、図3に示すように、スペーサ20の外側(内部空間12とは反対側)を覆うように設けられている。二次シール材71は、スペーサ20の平面視形状に沿って設けられている。具体的には、二次シール材71は、環状に設けられている。
二次シール材71は、内部空間12の封止性を高めるために用いられる樹脂材料である。二次シール材71は、図3に示すように、スペーサ20の外側(内部空間12とは反対側)を覆うように設けられている。二次シール材71は、スペーサ20の平面視形状に沿って設けられている。具体的には、二次シール材71は、環状に設けられている。
また、図3に示すように、二次シール材71の内部に金属板50が設けられている。また、引き出し配線60は、二次シール材71に挿通されている。言い換えると、二次シール材71は、引き出し配線60を覆うように、ガラス板10とガラス板11との間に設けられている。
二次シール材71としては、例えば、ポリサルファイド系の後硬化性のシール材を用いることができる。
[光学素子]
光学素子110は、一対のガラス板10及びガラス板11と、スペーサ20とによって封止されている。具体的には、光学素子110は、内部空間12に配置されている。
光学素子110は、一対のガラス板10及びガラス板11と、スペーサ20とによって封止されている。具体的には、光学素子110は、内部空間12に配置されている。
また、光学素子110は、電極配線30に接続されている。具体的には、光学素子110は、1以上の電極(例えば、陽極及び陰極)を備えている。1以上の電極の各々に電極配線30が接続されている。
光学素子110は、電力の供給によって、光学特性を変化させることができる素子である。具体的には、光学素子110は、自発光又は調光を行う。調光は、例えば、光(可視光)の透過率、反射率、屈折率、散乱性などを変化させることである。
例えば、光学素子110は、有機EL(Electroluminescence)素子である。あるいは、光学素子110は、液晶、又は、エレクトロクロミック素子でもよい。なお、複数の光学素子110が内部空間12に配置されていてもよい。
[製造方法]
続いて、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)の製造方法について、図5A及び図5Bを用いて説明する。
続いて、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)の製造方法について、図5A及び図5Bを用いて説明する。
図5A及び図5Bは、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)の製造工程を示す断面図である。
まず、図5Aの(a)に示すように、光学素子110が設けられたガラス板10を準備する。例えば、ガラス板10に光学素子110を形成し、光学素子110が備える電極に電極配線30を接続する。例えば、電極配線30の一方の端部を、光学素子110の電極に、半田付け又はコネクタ接続によって接続する。
次に、図5Aの(b)に示すように、電極配線30を端子40に接続する。例えば、電気溶接(抵抗溶接)によって、電極配線30と端子40とを接続する。具体的には、まず、電極配線30の他方の端部を、貫通孔24を介してスペーサ20の内部(中空部材21の中空空間)に挿入する。そして、他方の端部を端子40に接触させた状態で、端子40に電流を流すことにより、端子40と電極配線30とを溶接する。なお、端子40は、例えば、スペーサ20の中空部材21の凹部23に、接着剤によって仮止めされている。
あるいは、電極配線30の他方の端部には、端子40が予め接続されていてもよい。この場合、例えば、端子40を、貫通孔24を介してスペーサ20の内部に挿入し、凹部23に接着剤を用いて仮止めする。仮止めに用いる接着剤は、例えば、一次シール材70又は二次シール材71と同じ材料を用いることができる。
次に、図5Aの(c)に示すように、中空部材21の中空空間に乾燥剤22を充填させた後、ガラス板10とガラス板11とを貼り合わせる。具体的には、スペーサ20を間に挟むことで、ガラス板10とガラス板11との間隔を形成する。その後、ディスペンサーなどの吐出装置90を用いて樹脂材料70aを、スペーサ20とガラス板10との間、及び、スペーサ20とガラス板11との間に塗布する。樹脂材料70aは、硬化前の一次シール材70であり、例えば、熱硬化性の樹脂材料である。樹脂材料70aに熱を加えて硬化させることにより、一次シール材70を形成する。
次に、図5Bの(d)に示すように、ディスペンサーなどの吐出装置91を用いて樹脂材料71aをスペーサ20の外側の側面に塗布する。樹脂材料71aは、硬化前の二次シール材71であり、例えば、粘着性を有する熱硬化性の樹脂材料である。
次に、図5Bの(e)に示すように、端子40と金属板50とを接続する。具体的には、まず、凸部51が端子40に接触するように、金属板50を配置する。このとき、金属板50は、樹脂材料71aによって固定される。そして、凸部51と端子40とを電気溶接する。具体的には、凸部51と端子40とが接触した状態で、金属板50に電流を流すことにより、凸部51と端子40とを溶接する。
次に、図5Bの(f)に示すように、引き出し配線60を金属板50に接続した後、二次シール材71を形成する。具体的には、まず、引き出し配線60と金属板50とを接続する。当該接続は、電気溶接でもよく、あるいは、半田付けなどでもよい。そして、図5Bの(d)と同様に、吐出装置91を用いて樹脂材料71aを、引き出し配線60及び金属板50を埋めるように塗布する。その後、樹脂材料71aに熱を加えて硬化させることにより、二次シール材71を形成する。
以上のようにして、本実施の形態に係る光学デバイス100及び複層ガラス1を製造することができる。
[効果など]
以下では、本実施の形態に係る光学デバイス100及び複層ガラス1の効果について、図6A及び図6Bを用いて説明する。
以下では、本実施の形態に係る光学デバイス100及び複層ガラス1の効果について、図6A及び図6Bを用いて説明する。
図6A及び図6Bは、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)の効果を説明するための断面図である。具体的には、図6Aは、金属板50を備えない光学デバイス100a(及び複層ガラス1a)を示している。
図6Aに示すように、複層ガラス1aでは、金属板50が設けられていないので、電極配線30、端子40、金属板50及び引き出し配線60の代わりに、電極配線30aが設けられている。電極配線30aは、スペーサ20を貫通し、内部空間12から複層ガラス1の外側まで引き出されている。
複層ガラス1aでは、電極配線30aが設けられていることで、外部から内部空間12に水分が浸入しやすくなるという問題がある。スペーサ20の一部には、電極配線30aを複層ガラス1の外側に引き出すための凹部23及び貫通孔24が形成されているためである。例えば、水分が浸入する最短経路は、図6Aの太破線で示すような直線になる。
これに対して、本実施の形態に係る複層ガラス1は、互いに対向して配置された一対のガラス板10及びガラス板11と、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔を形成するスペーサ20と、スペーサ20の内部に挿通された電極配線30と、一対のガラス板10及びガラス板11の間に介在し、かつ、スペーサ20の一部を介して電極配線30と電気的に接続されている金属板50とを備え、金属板50は、スペーサ20の一部を覆うように設けられている。また、本実施の形態に係る光学デバイス100は、複層ガラス1を備える光学デバイスであって、スペーサ20は、環状に設けられ、光学デバイス100は、一対のガラス板10及びガラス板11とスペーサ20とによって封止され、電極配線30に接続された光学素子110を備える。
これにより、金属板50がスペーサ20の一部(具体的には、凹部23)を覆うように設けられているので、水分がスペーサ20の一部を介して内部空間12に浸入するのを抑制することができる。
具体的には、本実施の形態に係る複層ガラス1では、水分が浸入する最短経路は、図6Bの太破線で示すように、金属板50とスペーサ20との間を通過する必要がある。つまり、水分が内部空間12に浸入するためには、金属板50を迂回しなければならない。金属板50は、樹脂材料から形成される二次シール材71よりも水分透過率が低く、水分を通しにくいためである。
したがって、図6Aと図6Bとを比較して明らかなように、本実施の形態に係る複層ガラス1では、金属板50が設けられていない複層ガラス1aに比べて、水分の浸入を抑制することができる。
なお、本実施の形態では、スペーサ20の内部に乾燥剤22が設けられている。このため、水分は、乾燥剤22によって吸収されるので、内部空間12への水分の浸入はより効果的に抑制される。
このとき、水分が乾燥剤22に至るまでの距離が長い程、乾燥剤22の寿命を長くすることができる。
本実施の形態では、金属板50は、スペーサ20と光学デバイス100(及び複層ガラス1)の外部との間に設けられている。したがって、水分が乾燥剤22に至るまでの距離を長くすることができるので、より水分の浸入を効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)では、例えば、図2に示すように複数の電極配線30を設けて、それぞれで異なる電圧を供給する場合が想定される。このとき、スペーサ20と複数の電極配線30とが電気的に絶縁されていない場合、複数の電極配線30がスペーサ20を介して短絡してしまう。したがって、光学素子110が正常に動作しなくなり、光学デバイス100の信頼性が低下する。
また、光学デバイス100(及び複層ガラス1)が一本のみの電極配線30を備える場合であっても、スペーサ20に電流が流れることにより、スペーサ20による電圧降下などが発生する恐れがある。したがって、スペーサ20による電圧降下によって光学素子110に適切な電圧が供給できなくなり、光学デバイス100の信頼性が低下する。
これに対して、本実施の形態に係る複層ガラス1では、例えば、スペーサ20は、電極配線30及び金属板50と電気的に絶縁されている。
これにより、スペーサ20を介して複数の電極配線30が短絡するのが抑制され、光学デバイス100の信頼性を高めることができる。また、スペーサ20による電圧降下も発生しないので、光学デバイス100(及び複層ガラス1)の信頼性を高めることができる。
また、例えば、金属板50は、スペーサ20に向かって突出した凸部51を有し、スペーサ20の一部は、凸部51に対向する位置に設けられた凹部23である。
これにより、凸部51と凹部23とが対向しているので、凹部23に凸部51を挿入させた場合に、金属板50とスペーサ20とを接触させないようにすることができる。したがって、金属板50とスペーサ20との電気的な絶縁を確保しつつ、凸部51を利用することで、電極配線30と金属板50とを容易に電気的に接続することができる。
また、例えば、金属板50は、一対のガラス板10及びガラス板11の主面に垂直に設けられた板体である。
ここで、水分の浸入方向がガラス板10及びガラス板11の主面に沿った方向であるので、金属板50をガラス板10及びガラス板11に垂直に設けることで、金属板50を水分の浸入方向に交差するように配置することができる。したがって、水分の浸入をより効果的に抑制することができる。
また、例えば、金属板50は、略矩形の板体であり、金属板50の各辺は、一対のガラス板10及びガラス板11の間隔と略同じ長さ又は当該間隔以上の長さである。
これにより、金属板50の各辺がガラス板10及びガラス板11の間隔と略同じ又は当該間隔以上の長さであるので、水分は、少なくとも当該間隔と同じ長さの経路を迂回する必要がある(図6B参照)。したがって、水分の浸入をより効果的に抑制することができる。
なお、本実施の形態では、図6Bに示すように、凹部23が当該間隔の中央付近に設けられている。このため、必要以上に大きな金属板50を設けたとしても、水分が浸入する最短経路は、ガラス板10又はガラス板11に沿った経路(図6Bの太破線)になる。つまり、必要以上に大きな金属板50を設けたとしても、水分の浸入の抑制効果は、ほとんど向上しない。
したがって、本実施の形態のように、金属板50の形状(Y軸方向に見た場合の形状)は、ガラス板10及びガラス板11の間隔を一辺とする正方形でもよい。これにより、金属板50の材料を削減し、光学デバイス100を軽量化することができ、また、コストを削減することができる。あるいは、金属板50の形状(Y軸方向に見た場合の形状)は、ガラス板10及びガラス板11の間隔を直径とする円形でもよい。
また、例えば、複層ガラス1は、さらに、金属板50に接続された導電性の端子40を備え、電極配線30は、端子40に接続されることで、金属板50に電気的に接続されている。
これにより、端子40を利用することで、金属板50と電極配線30との電気的な接続を容易に行うことができる。例えば、電気溶接(例えば、抵抗溶接)によって電極配線30と端子40とを強固に物理的に接続することができる。同様に、端子40と金属板50とを強固に物理的に接続することができる。したがって、電極配線30が金属板50から脱離することを抑制することができ、光学デバイス100(及び複層ガラス1)の信頼性を高めることができる。
なお、上述したように、本実施の形態では、引き出し配線60は、金属板50の中央近傍に接続されている。水分は、引き出し配線60に沿って浸入しやすいので、金属板50の中央近傍に引き出し配線60を接続することで、水分の迂回経路を長くすることができる。したがって、水分の浸入をより効果的に抑制することができる。
[窓]
上述した光学デバイス100(及び複層ガラス1)は、例えば、建造物又は車両などの窓として利用することができる。すなわち、光学デバイス100は、いわゆるスマートウィンドウとして利用することができる。
上述した光学デバイス100(及び複層ガラス1)は、例えば、建造物又は車両などの窓として利用することができる。すなわち、光学デバイス100は、いわゆるスマートウィンドウとして利用することができる。
このとき、複数の光学デバイス100を積層して窓として利用することができる。
図7は、本実施の形態に係る光学デバイスを複数備える窓200を示す断面図である。
図7に示すように、窓200は、光学デバイス101と、光学デバイス102と、光学デバイス103と、サッシ210と、サッシ220とを備える。
光学デバイス101、光学デバイス102及び光学デバイス103は、上述した光学デバイス100に相当する。光学デバイス101、光学デバイス102及び光学デバイス103はそれぞれ、異なる光学特性を変化させることができる。つまり、光学デバイス101、光学デバイス102及び光学デバイス103はそれぞれ、異なる光学素子110を備える。
光学デバイス101は、例えば、光散乱性を変更可能な光学素子111を備える。例えば、光学素子111は、光散乱性を変更可能な液晶素子である。光学デバイス101は、電圧の印加に応じて、光の散乱及び透過を切り替える。光学デバイス101の引き出し配線61は、例えば、サッシ220を通って駆動回路又は電源回路(図示しない)に接続されている。
光学デバイス102は、例えば、光反射性を変更可能な光学素子112を備える。例えば、光学素子112は、光反射性を変更可能なエレクトロクロミック素子である。光学デバイス102は、電圧の印加に応じて、光の反射及び透過を切り替える。光学デバイス102の引き出し配線62は、例えば、サッシ220を通って駆動回路又は電源回路(図示しない)に接続されている。
光学デバイス103は、例えば、自発光可能な光学素子113を備える。例えば、光学素子113は、有機EL素子である。光学デバイス103は、電圧の印加に応じて、点灯(発光)及び消灯を切り替える。光学デバイス103の引き出し配線63は、例えば、サッシ220を通って駆動回路又は電源回路(図示しない)に接続されている。
サッシ210及びサッシ220は、光学デバイス101、光学デバイス102及び光学デバイス103を固定する窓枠に相当する。サッシ210及びサッシ220は、例えば、アルミサッシである。
以上の構成により、例えば、光学デバイス101、光学デバイス102及び光学デバイス103の各々を独立して駆動することで、透過、散乱、反射、点灯又は消灯の各状態(モード)の組み合わせを実現することができる。例えば、透過かつ消灯の場合、窓200を介して反対側が視認可能になるので、窓200を通常の窓として利用することができる。また、例えば、反射かつ点灯の場合、窓200を照明として利用することができる。
(変形例1)
以下では、上記の実施の形態に係る光学デバイス及び複層ガラスの変形例1について説明する。
以下では、上記の実施の形態に係る光学デバイス及び複層ガラスの変形例1について説明する。
例えば、上記の実施の形態に係る光学デバイス100(及び複層ガラス1)では、金属板50が凸部51を有する場合について示したが、これに限らない。金属板50は、凸部51を有しなくてもよい。
図8は、本変形例に係る光学デバイスが備える電極配線30と金属板50Aとの接続部分を示す断面図である。なお、図8は、図3に示す領域IVに相当する。
本変形例に係る光学デバイスは、図8に示すように、端子40及び金属板50の代わりに端子40A及び金属板50Aを備える。なお、金属板50Aは、凸部51を有しない点を除いて、金属板50と同じである。
端子40Aは、凹部23を介して金属板50A側に突出している。端子40Aは、凹部23の外側で金属板50Aに接続されている。なお、端子40Aの機能及び材料などは、端子40と同様である。
これにより、中空部材21と金属板50Aとは、互いに接触しないように離間されているので、スペーサ20と金属板50Aとは、電気的に絶縁されている。
以上のように、金属板50Aが凸部51を有しない場合であっても、スペーサ20と金属板50Aとの電気的な絶縁を確保しつつ、電極配線30と金属板50Aとを電気的に接続することができる。
(変形例2)
続いて、上記の実施の形態に係る光学デバイス及び複層ガラスの変形例2について説明する。
続いて、上記の実施の形態に係る光学デバイス及び複層ガラスの変形例2について説明する。
例えば、上記の変形例1に係る光学デバイス(及び複層ガラス)は、端子40を備える場合について示したが、これに限らない。光学デバイス(及び複層ガラス)は、端子40を備えなくてもよい。
図9は、本変形例に係る光学デバイスが備える電極配線30Aと金属板50Aとの接続部分を示す断面図である。なお、図9は、図3に示す領域IVに相当する。
本変形例に係る光学デバイスでは、図9に示すように、端子40が設けられていない。電極配線30Aは、スペーサ20を貫通し、金属板50Aに直接接続されている。電極配線30Aと金属板50Aとは、例えば、電気溶接によって接続されている。
以上のように、光学デバイス(及び複層ガラス)が端子40を備えない場合であっても、スペーサ20と金属板50Aとの電気的な絶縁を確保しつつ、電極配線30と金属板50Aとを電気的に接続することができる。
(その他)
以上、本発明に係る複層ガラス及び光学デバイスについて、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
以上、本発明に係る複層ガラス及び光学デバイスについて、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記の実施の形態では、金属層の一例として金属板50を説明したが、これに限らない。例えば、スペーサ20に絶縁層を介して積層された金属膜などを金属板50の代わりに用いてもよい。
また、例えば、スペーサ20と金属板50とが接触していてもよい。この場合、スペーサ20が、例えば樹脂材料(シール材より水分透過率の低い)などの絶縁材料から形成されていれば、スペーサ20と金属板50との電気的な絶縁を確保することができる。
また、例えば、スペーサ20と金属板50とが導通していてもよい。このとき、電極配線30及び金属板50が複数設けられている場合は、例えば、スペーサ20を分離することにより、複数の電極配線30が短絡しないようにすればよい。
また、例えば、金属板50の各辺(又は直径)は、ガラス板10及びガラス板11の間隔より短くてもよい。すなわち、上記の実施の形態に係る金属板50より面積が小さくてもよい。面積が小さい金属板50であっても、水分は金属板50を迂回する必要があるので、水分の浸入を抑制することができる。
また、例えば、金属板50は、内部空間12に設けられていてもよい。具体的には、金属板50は、スペーサ20の貫通孔24を覆うように設けられていてもよい。
このとき、金属板50とスペーサ20との間には、樹脂材料などが充填されている。また、引き出し配線60がスペーサ20の内部に挿通されて、金属板50に電気的に接続される。つまり、引き出し配線60は、スペーサ20の内部に挿通された電極配線に相当する。
この場合においても、水分は、スペーサ20を通った後、金属板50を迂回する必要がある。したがって、金属板50が設けられていない場合に比べて、水分の浸入経路が長くなるので、水分が内部空間12に浸入するのを抑制することができる。
また、例えば、上記の実施の形態では、一対のガラス板10及びガラス板11は、異なる形状を有してもよい。例えば、ガラス板10が矩形の板体であり、ガラス板11が円形の板体でもよい。この場合、ガラス板10及びガラス板11の一方は、平面視において、他方の外側にはみ出ないように当該他方の内側に配置されている。
また、例えば、上記の実施の形態では、内部空間12に光学素子110が設けられた例について示したが、これに限らない。内部空間12には、光学素子110は設けられていなくてもよい。例えば、複層ガラス1は、光学素子110ではなく、電極配線30に接続された別のデバイス(例えば、ヒータなどの発熱素子)を備えてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、1a 複層ガラス
10、11 ガラス板
20 スペーサ
23 凹部
30、30a、30A 電極配線
40、40A 端子
50、50A 金属板(金属層)
51 凸部
100、100a、101、102、103 光学デバイス
110、111、112、113 光学素子
10、11 ガラス板
20 スペーサ
23 凹部
30、30a、30A 電極配線
40、40A 端子
50、50A 金属板(金属層)
51 凸部
100、100a、101、102、103 光学デバイス
110、111、112、113 光学素子
Claims (7)
- 互いに対向して配置された一対のガラス板と、
前記一対のガラス板の間隔を形成するスペーサと、
前記スペーサの内部に挿通された電極配線と、
前記一対のガラス板の間に介在し、かつ、前記スペーサの一部を介して前記電極配線と電気的に接続されている金属層とを備え、
前記金属層は、前記スペーサの前記一部を覆うように設けられている
複層ガラス。 - 前記スペーサは、前記電極配線及び前記金属層と電気的に絶縁されている
請求項1に記載の複層ガラス。 - 前記金属層は、前記スペーサに向かって突出した凸部を有し、
前記スペーサの前記一部は、前記凸部に対向する位置に設けられた凹部である
請求項1又は2に記載の複層ガラス。 - 前記金属層は、前記一対のガラス板の主面に垂直に設けられた板体である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の複層ガラス。 - 前記金属層は、略矩形の板体であり、
前記金属層の各辺は、前記一対のガラス板の間隔と略同じ長さ又は当該間隔以上の長さである
請求項4に記載の複層ガラス。 - 前記複層ガラスは、さらに、前記金属層に接続された導電性の端子を備え、
前記電極配線は、前記端子に接続されることで、前記金属層に電気的に接続されている
請求項1〜5のいずれか1項に記載の複層ガラス。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の複層ガラスを備える光学デバイスであって、
前記スペーサは、環状に設けられ、
前記光学デバイスは、
前記一対のガラス板と前記スペーサとによって封止され、前記電極配線に接続された光学素子を備える
光学デバイス。
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