JP2016179911A - 複層ガラス及び光学デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】封止性が高められた複層ガラスを提供する。
【解決手段】複層ガラス2は、互いに対向して配置された一対のガラス板10及び11と、一対のガラス板10及び11の間を離間させる離間材30と、離間材30を一対のガラス板10及び11の各々に接着する一次封止材60と、一次封止材60に交差するように離間材30とガラス板10との間に設けられた電線40と、電線40を覆うことで、電線40をガラス板10に密着させる接着剤50とを備え、接着剤50は、テーパ形状を有する。
【選択図】図2

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。また、近年、複層ガラス内で電気を通すことで、調光又は加熱などの機能性を持たせる技術が知られている。
例えば、特許文献1には、太陽電池セルが封止された複層ガラスが開示されている。太陽電池セルからの電気を取り出すための出力端子が板ガラスとスペーサとの間から複層ガラスの外に延出されている。
特開平11−54781号公報
しかしながら、上記従来技術では、出力端子の延出部において封止性が損なわれるという問題がある。
そこで、本発明は、封止性が高められた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を離間させる環状の離間材と、前記離間材を前記一対のガラス板の各々に接着する一次封止材と、前記一次封止材に交差するように前記離間材と前記一対のガラス板の一方との間に設けられた電線と、前記電線を覆うことで、前記電線を前記一対のガラス板の前記一方に密着させる接着剤とを備え、前記接着剤は、テーパ形状を有する。
また、本発明の一態様に係る光学デバイスは、前記複層ガラスと、前記一対のガラス板と前記離間材とによって封止され、前記電線に接続された光学素子とを備える。
本発明によれば、封止性が高められた複層ガラス及び光学デバイスを提供することができる。
本発明の実施の形態に係る光学デバイスの平面図である。 図1のII−II線における本発明の実施の形態に係る光学デバイスの電線と離間材との交点近傍の断面図である。 図1のIII−III線における本発明の実施の形態に係る光学デバイスの電線と離間材との交点近傍の断面図である。 本発明の実施の形態に係る光学デバイスの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る光学デバイスの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る光学デバイスの電線と離間材との交点近傍の平面図である。 図5のVI−VI線における本発明の実施の形態の変形例に係る光学デバイスの電線と離間材との交点近傍の断面図である。
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複層ガラス及び当該複層ガラスを備える光学デバイスの概要について、図1〜図3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1の平面図である。なお、図1は、光学デバイス1の構成要素の配置を分かりやすくするために、光学デバイス1のガラス板11及び一次封止材60を透過して模式的に示している。
図2は、図1のII−II線における本実施の形態に係る光学デバイス1の電線40と離間材30との交点近傍の断面図である。図3は、図1のIII−III線における本実施の形態に係る光学デバイス1の電線40と離間材30との交点近傍の断面図である。
各図において、光学デバイス1の主面に直交する方向(すなわち、光学デバイス1の厚さ方向)をZ軸方向とし、光学デバイス1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1は、図1及び図3に示すように、複層ガラス2と、光学素子20とを備える。複層ガラス2は、一対のガラス板10及び11と、離間材30と、電線40と、接着剤50と、一次封止材60と、二次封止材70とを備える。
なお、光学デバイス1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1は、光学素子20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1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1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]
一対のガラス板10及び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。一対のガラス板10及び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。
一対のガラス板10及び11は、図2及び図3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とガラス板11とは、互いの距離(内部空間12の厚さ)が略一定になるように略平行に配置されている。ガラス板10とガラス板11との間隔は、例えば、6mmである。
一対のガラス板10及び11は、略同じ形状及び略同じ大きさを有し、図1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1(及び複層ガラス2)を正面から見た場合を意味する。具体的には、「平面視」とは、一対のガラス板10及び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。
一対のガラス板10及び11の平面視形状は、例えば、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、一対のガラス板10及び11は、平板に限らず、湾曲板でもよい。
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は、ガラス板10とガラス板11と離間材30とによって囲まれた空間である。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である。本実施の形態では、図1及び図3に示すように、内部空間12には、光学素子20が配置されている。
[光学素子]
光学素子20は、一対のガラス板10及び11と、離間材30とによって封止されている。具体的には、光学素子20は、内部空間12に配置されている。
光学素子20は、電線40に接続されている。具体的には、光学素子20は、1以上の電極(例えば、陽極及び陰極)を備えている。例えば、図1及び図2に示すように、2つの電線40の各々が、光学素子20の2つの電極(図示せず)に接続されている。
光学素子20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20は、自発光する発光素子、調光若しくは調色を行う調光素子、又は、配光を行う配光素子である。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20は、有機EL(Electro Luminescence)素子である。あるいは、光学素子20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20が内部空間12に配置されていてもよい。
[離間材]
離間材30は、一対のガラス板10及び11の間を離間させる。つまり、離間材30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。離間材30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。
離間材30は、ガラス板10とガラス板11との間に設けられている。離間材30は、図1に示すように、環状に設けられている。本実施の形態では、離間材30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、離間材30は、ガラス板10(又はガラス板11)の周に沿った略矩形の枠体である。なお、離間材30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(ジョイント部材)とを組み合わせて形成されてもよい。
本実施の形態では、離間材30は、スペーサである。具体的には、図2及び図3に示すように、離間材30は、中空部材31と、乾燥剤32とを備える。
中空部材31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31は、例えば、略角筒状の枠体である。中空部材31の外側面は、一次封止材60によってガラス板10及びガラス板11の各々に接着されている。
乾燥剤32は、中空部材31の内部(中空空間)に充填されている。乾燥剤32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。また、図3に示すように、中空部材31には、中空空間と内部空間12とを連通する貫通孔が設けられている。これにより、内部空間12に浸入した水分を乾燥剤32によって吸収することができる。
なお、離間材30は、絶縁材料から形成されてもよい。具体的には、中空部材31は、絶縁性の樹脂材料から形成されてもよい。これにより、仮に電線40と離間材30とが接触した場合でも、例えば、2つの電線40間での短絡を回避することができる。
[電線]
電線40は、離間材30と一対のガラス板10及び11の一方との間に設けられている。本実施の形態では、電線40は、離間材30とガラス板10との間に設けられている。具体的には、電線40は、接着剤50によってガラス板10に密着されている。より具体的には、図3に示すように、電線40の接着剤50によって覆われている部分がガラス板10に密着されている。
電線40は、平面視において一次封止材60及び離間材30に交差するように設けられている。つまり、電線40は、内部空間12から光学デバイス1(複層ガラス2)の外部にかけて設けられている。本実施の形態では、電線40は、平面視において、一次封止材60及び離間材30に直交している。
電線40は、光学素子20に電力を供給するための電気配線である。電線40の一方の端部は、光学素子20に接続され、他方の端部は、光学素子20を駆動するための駆動回路(又は電源回路)に接続される。本実施の形態では、図1及び図2に示すように、2つの電線40が設けられている。2つの電線40はそれぞれ、例えば、光学素子20の陽極及び陰極に接続される。
本実施の形態では、2つの電線40は、ガラス板10及びガラス板11の一辺(例えば、窓の上側に相当する部分)に設けられているが、これに限らない。2つの電線40はそれぞれ、異なる一辺又は角に設けられてもよい。また、電線40は、窓の下側、左側又は右側に相当する辺に設けられてもよい。
電線40は、例えば、金属材料から形成される裸電線である。つまり、電線40は、樹脂材料などによって被覆されていないむき出しの金属線である。金属材料としては、例えば、銅が用いられる。図2に示すように、電線40は、例えば、断面矩形であるが、断面形状はこれに限らない。電線40の断面形状は、例えば、円形、楕円形又はその他多角形などでもよい。
[接着剤]
接着剤50は、電線40を覆うことで、電線40を一対のガラス板10及び11の一方に密着させる。本実施の形態では、接着剤50は、電線40と、ガラス板10の電線40の近傍の面とを覆うことで、電線40をガラス板10に密着させている。具体的には、接着剤50は、ガラス板10の端部から内部空間12まで電線40に沿って線状に設けられている。接着剤50は、電線40と一次封止材60との間、及び、電線40と二次封止材70との間に、各々に接触して設けられている。
なお、密着とは、具体的には、電線40とガラス板10とを、隙間が形成されないように接着することである。例えば、図2に示すような電線40に交差する断面(XZ断面)において、隙間が形成されていないことが好ましい。これにより、電線40に沿った方向への水分の浸入を抑制することができる。
接着剤50は、テーパ形状を有する。具体的には、接着剤50は、ガラス板10からガラス板11に向かう方向(Z軸正方向)にかけて細くなるようなテーパ形状を有する。つまり、接着剤50の側面は、Z軸方向に対して傾斜している。例えば、接着剤50の側面は、図2に示すような凸状の湾曲面、凹状の湾曲面、又は、傾斜を有する平面(斜面)である。接着剤50及び電線40の断面形状は、例えば、半円(図2)、半楕円、三角形、台形又はフィレット状である。テーパの角度(例えば、接触角又は勾配)は、例えば、30度である。
例えば、接着剤50は、角を有さない。すなわち、接着剤50の側面は、なだらかな湾曲面である。これにより、接着剤50と一次封止材60との間に隙間が形成されるのを抑制することができる。
接着剤50は、例えば、半田などの導電性接着剤である。あるいは、接着剤50は、エポキシ樹脂、ブチルゴムなどの絶縁性の樹脂材料でもよい。接着剤50は、低融点ガラスフリットでもよい。
電線40と接着剤50との厚みの合計は、一次封止材60の厚みより小さい。例えば、電線40と接着剤50との厚みの合計は、0.39mm以下である。これにより、接着剤50と離間材30との間には、一次封止材60が設けられるので、封止性を高めることができる。
[一次封止材]
一次封止材60は、離間材30を一対のガラス板10及び11の各々に接着する接着剤である。一次封止材60は、離間材30に沿って枠状に設けられている。具体的には、一次封止材60の平面視形状は、離間材30と略同じである。一次封止材60は、離間材30(中空部材31)のガラス板10側の側面と、ガラス板11側の側面との各々に設けられている。一次封止材60の厚さは、例えば、約0.40mmである。
一次封止材60は、例えば、絶縁性及び粘着性を有する樹脂材料から形成される。一次封止材60としては、例えば、エラストマー樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂又はシリコーン樹脂などの熱硬化性又は光硬化性樹脂を用いることができる。本実施の形態では、一次封止材60としては、ブチルゴムが用いられる。
[二次封止材]
二次封止材70は、離間材30の外側に電線40に交差するように設けられた接着剤である。図1に示すように、二次封止材70は、離間材30の外側面に沿って枠状に設けられている。
本実施の形態では、二次封止材70は、離間材30の外側(内部空間12と反対側)に接触するように設けられているが、これに限らない。二次封止材70と離間材30との間には空間が設けられていてもよい。
二次封止材70は、例えば、絶縁性及び粘着性を有する樹脂材料から形成される。二次封止材70としては、例えば、エラストマー樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂又はシリコーン樹脂などの熱硬化性又は光硬化性樹脂を用いることができる。二次封止材70としては、具体的には、ポリスルファイド、ブチル系ゴム、シリコーン、ウレタンなどを用いることができる。
[製造方法]
続いて、本実施の形態に係る光学デバイス1の製造方法について、図4A及び図4Bを用いて説明する。図4A及び図4Bは、本実施の形態に係る光学デバイス1の製造方法を示す断面図である。
まず、図4Aの(a)に示すように、光学素子20が形成されたガラス板10を準備する。光学素子20には、電線40が接続されている。具体的には、電線40は、一端が光学素子20に接続され、ガラス板10の端部より外方に延設される。
次に、図4Aの(b)に示すように、電線40を覆うように接着剤50を塗布することで、電線40をガラス板11に密着させる。接着剤50は、例えば、ガラス板10の端部から内部空間12まで電線40に沿って塗布する。つまり、接着剤50は、一次封止材60(及び離間材30)と二次封止材70とに交差するように塗布される。このとき、テーパ形状を有するように、接着剤50を塗布する。あるいは、塗布後に接着剤50を整形することで、テーパ形状を持たせてもよい。
次に、図4Aの(c)に示すように、一次封止材60が側面に塗布された離間材30を、接着剤50で覆われた電線40の上に載置する。離間材30をガラス板10に接着するように押下することで、一次封止材60は、接着剤50及び電線40を避けるように押し出され、接着剤50を隙間なく覆うように広がる。
次に、図4Bの(d)に示すように、ガラス板11を離間材30の上に載置し、厚み方向(Z軸方向)に力を加えることで、ガラス板11を離間材30に接着する。接着後に、例えば、圧力を加えることで、一次封止材60を強固に固定させる。これにより、ガラス板10とガラス板11との間の内部空間12を封止する。
次に、図4Bの(e)に示すように、離間材30の外側に二次封止材70を塗布し、硬化させる。
以上のようにして、本実施の形態に係る光学デバイス1を製造することができる。
[効果など]
以上のように、本実施の形態に係る複層ガラス2は、互いに対向して配置された一対のガラス板10及び11と、一対のガラス板10及び11の間を離間させる環状の離間材30と、離間材30を一対のガラス板10及び11の各々に接着する一次封止材60と、一次封止材60に交差するように離間材30とガラス板10との間に設けられた電線40と、電線40を覆うことで、電線40をガラス板10に密着させる接着剤50とを備え、接着剤50は、テーパ形状を有する。また、例えば、本実施の形態に係る光学デバイス1は、複層ガラス2と、一対のガラス板10及び11と離間材30とによって封止され、電線40に接続された光学素子20とを備える。
これにより、電線40がガラス板10に密着されているので、電線40とガラス板10との間に隙間が形成されにくくなる。このとき、接着剤50が電線40を密着させているので、電線40とガラス板10との密着性をより高めることができる。また、接着剤50がテーパ形状を有するので、電線40の段差を吸収し、接着剤50と一次封止材60との間にも隙間が形成されにくくなる。
このように、本実施の形態に係る複層ガラス2によれば、封止性を高めることができる。したがって、内部空間12に水分又は空気が浸入するのを抑制することができるので、内部空間12に配置された光学素子20の寿命、又は、複層ガラス2の窓ガラスとしての断熱性能などの劣化を抑制することができる。
また、例えば、電線40と接着剤50との厚みの合計は、0.39mm以下である。
これにより、一次封止材60の厚さが通常約0.40mmであるので、電線40と接着剤50との厚みの合計が0.39mm以下であれば、接着剤50と離間材30との間には、一次封止材60が存在する。したがって、接着剤50と離間材30との間に隙間が形成されにくくなるので、複層ガラス2の封止性を高めることができる。
また、例えば、離間材30は、絶縁材料から形成されてもよい。
これにより、仮に電線40と離間材30とが接触した場合でも、例えば、2つの電線40間での短絡を回避することができる。
(変形例)
以下では、上記の実施の形態の変形例について、図5及び図6を用いて説明する。図5は、本変形例に係る光学デバイス101の電線40と離間材30との交点近傍の平面図である。図6は、図5のVI−VI線における本変形例に係る光学デバイス101の電線40と離間材30との交点近傍の断面図である。なお、図5では、一次封止材160の平面視形状を分かりやすくするために、光学デバイス101の構成部材のうち、ガラス板10と、電線40と、一次封止材60とを示している。
図5及び図6に示すように、本変形例に係る光学デバイス101は、実施の形態に係る光学デバイス1と比較して、一次封止材60の代わりに一次封止材160を備える。一次封止材160は、実施の形態に係る一次封止材60と同様に、離間材30に沿って枠状に設けられている。
図5及び図6に示すように、本変形例に係る一次封止材160は、枠部161と、延伸部162及び163とを備える。
枠部161は、離間材30に沿って枠状に設けられた部分である。枠部161の平面視形状は、離間材30と略同じである。
延伸部162及び163は、電線40との交差部から電線40を覆うように延伸している。本変形例では、図6に示すように、延伸部162及び163は、電線40を覆う接着剤50を覆っている。
延伸部162は、電線40を覆うように、枠部161の電線40との交差部から電線40に沿ってガラス板10の端部側(光学デバイス101の外方)に延伸している。具体的には、図6に示すように、延伸部162は、ガラス板10の端面まで延伸している。延伸部162は、二次封止材70によって覆われている。
延伸部163は、電線40を覆うように、枠部161の電線40との交差部から電線40に沿って内部空間12側に延伸している。なお、延伸部162及び163の各々の延伸方向における長さは、特に限定されない。
以上のように、本変形例に係る光学デバイス101では、例えば、一次封止材160は、電線40との交差部から電線40を覆うように延伸した延伸部162及び163を備える。
これにより、一次封止材160の延伸部162及び163が電線40を覆うので、水分の浸入をより抑制することができる。
また、例えば、光学デバイス101は、離間材30の外側に電線40に交差するように設けられた二次封止材70を備え、二次封止材70は、延伸部162を覆っている。
これにより、二次封止材70が延伸部162を覆っているので、二次封止材70と延伸部162との間に隙間が形成されるのを抑制することができる。したがって、光学デバイス101の封止性をより高めることができる。
(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。
例えば、上記の実施の形態では、電線40が平面視において一次封止材60及び離間材30に直交している例について示したが、これに限らない。電線40は、例えば、平面視において、一次封止材60及び離間材30に斜めに交差していてもよい。また、電線40は、一部が一次封止材60及び離間材30に沿って設けられていてもよい。
例えば、上記の実施の形態では、接着剤50がガラス板10の端部から内部空間12まで電線40に沿って設けられている例について示したが、これに限らない。例えば、接着剤50は、平面視において、電線40と離間材30(又は一次封止材60)との交差部にのみ設けてもよい。あるいは、接着剤50は、平面視において、電線40と離間材30との交差部、及び、電線40と二次封止材70との交差部のみに設けてもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、電線40が裸電線である例について示したが、これに限らない。電線40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もよい。電線40は、例えば、ビニール線、エナメル線などでもよい。
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20が設けられた例について示したが、これに限らない。例えば、光学デバイス1は、光学素子20ではなく、電線40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又は太陽電池)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、101 光学デバイス
2 複層ガラス
10、11 ガラス板
20 光学素子
30 離間材
40 電線
50 接着剤
60、160 一次封止材
70 二次封止材
162、163 延伸部

Claims (6)

  1. 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を離間させる環状の離間材と、
    前記離間材を前記一対のガラス板の各々に接着する一次封止材と、
    前記一次封止材に交差するように前記離間材と前記一対のガラス板の一方との間に設けられた電線と、
    前記電線を覆うことで、前記電線を前記一対のガラス板の前記一方に密着させる接着剤とを備え、
    前記接着剤は、テーパ形状を有する
    複層ガラス。
  2. 前記電線と前記接着剤との厚みの合計は、0.39mm以下である
    請求項1に記載の複層ガラス。
  3. 前記一次封止材は、前記電線との交差部から前記電線を覆うように延伸した延伸部を備える
    請求項1又は2に記載の複層ガラス。
  4. 前記複層ガラスは、さらに、前記離間材の外側に前記電線に交差するように設けられた二次封止材を備え、
    前記二次封止材は、前記延伸部を覆っている
    請求項3に記載の複層ガラス。
  5. 前記離間材は、絶縁材料から形成される
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の複層ガラス。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複層ガラスと、
    前記一対のガラス板と前記離間材とによって封止され、前記電線に接続された光学素子とを備える
    光学デバイス。
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