JP2583880Y2

JP2583880Y2 - 着色ガラス

Info

Publication number: JP2583880Y2
Application number: JP1991051922U
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 1991-06-10
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2006-06-10
Also published as: JPH0596836U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換装置を応用し
た、調光機能を持つ着色ガラスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビルやショウルームの窓さらには
列車、バス、車の窓等に使用される窓ガラスとして、太
陽光を減衰させる機能を持った着色ガラスが使用されて
いる。特に近年、大きな採光窓を持つデザインの建築物
や内部の様子が容易に見えない自家用車等が流行になっ
てきている。また、外部からの採光窓だけではなく、建
築物の室内の部屋の区画にも、大きなガラスで仕切るデ
ザイン等が広く採用されている。

【０００３】これらの窓やパーティションに使用される
ガラスとしては、着色ガラスや擦りガラスが使用されて
いた、このうち着色ガラスはガラス自身が色を持つよう
にその材料中に修飾物を添加した着色ガラスや無色のガ
ラス上に被膜をコーティングして着色したり、着色され
た有機フィルムを間に挟んだ合わせガラス構造等によ
り、このような着色ガラスを実現していた。

【０００４】また、調光機能ではなく、シャッター機能
を持つガラスも建築物の窓ガラスや防眩機能を持つ自動
車用の反射鏡も採用されはじめている。即ち必要に応じ
て外部からの光を導入したり、止めたりして内部または
外部の様子を完全に見えないようにする機能を持つもの
である。このような機能は、液晶技術を応用して実現さ
れはじめている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】前述のような、液晶技
術を使用した調光機能をもったガラスとしては２枚のガ
ラス基板の間に液晶材料を封入したＴＮ型の液晶電気光
学装置そのものとほぼ同じ構成を持つものであったが、
２枚のガラスを重ね合わせてその間隔を均一に保持する
ことが非常に難しいため、寸法上の制限があった。その
ため、寸法の小さい窓ガラスや自動車用の反射鏡程度の
物しか実用化されていなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本考案は調光機能と着色
ガラス機能を合わせ持つ着色ガラスで容易に大面積化が
でき、さらに調光作用を実現する電源を内蔵している着
色ガラスを提供するものであります。

【０００７】そのため、本考案は透光性を有する光電変
換装置と、調光機能を有する分散型の液晶電気光学装置
とを透光性の樹脂を介して重ね合わされた構成を有する
ことを特徴とするものであり、これにより、液晶電気光
学装置が光を透過している時には本考案の光電変換装置
は透光性であるため光電変換半導体層自身の持つ色によ
り、本考案のガラスを透過してくる光は薄い茶色に着色
され、熱遮蔽できる着色ガラスとして機能する。このよ
うに、窓ガラスというより、カーテンのような機能を併
せ持っている。また、液晶電気光学装置が光を透過しな
いときには、本考案のガラスはシャッターとして機能
し、内部の様子が見えない状況を実現する。さらに、液
晶電気光学装置に加える電力を調節することにより、こ
の中間の状況を実現、すなわち透過光量を調節できる。
なお、本考案でいう着色ガラスとは、一般に広く用いら
れる『ガラス』という言葉と同様にガラス材料を使用し
ていない物を含む、例えば透光性のプラスチックにより
作製された物等もその範囲に含まれる。

【０００８】この液晶電気光学装置を駆動する電力の供
給元として、液晶電気光学装置と密接して設けられた光
電変換装置からの電力を使用する。また、必要に応じて
蓄電池を組み合わせた電源システムを使用して、本考案
の着色ガラスの駆動することができる。

【０００９】本考案で使用される光電変換装置は着色ガ
ラスとしての機能を持たせるために使用される電極を透
光性のものを採用すると同時に光電変換半導体層の厚さ
を４０００Å以下として、透過してゆく光の量を多くす
る必要がある。そのため最大この程度の厚さとして、可
視光領域の平均透過率５０％以上を確保している。

【００１０】また、この光電変換半導体層には非単結晶
半導体を使用される。この半導体膜は光照射により、光
電変換能力が低下してゆくという本質的な問題を抱えて
いたが、本考案のように、その半導体層の膜の厚みを最
大で約４０００Å以下とした場合、光照射による光電変
換半導体層の光電変換能力の低下をおさえることができ
ることができる特徴をもっている。

【００１１】特に光電変換半導体層中のＩ型半導体層の
厚みを３００〜１０００Åの範囲、最も好ましくは、５
００〜７００Åとすることで、この光電変換能力の低下
を十分に抑えることが出来、加速信頼性試験によりＡＭ
１．５で１００ｍＷ／ｃｍ²のエネルギ−を持つ光を１
年間連続で照射した後と同等の試験後で光電変換能力の
劣化率は１０％以内で十分な実用性をもっていた。さら
に、５００〜７００Åの場合その劣化率は５％以内にあ
り、特に有効であった。この程度の劣化率であれば、光
が透過する際に熱遮蔽をして、その熱が光電変換半導体
層の温度を上昇させる。この温度で光電変換半導体層は
熱アニール処理を受けたものと同じ効果が得られ、光電
変換率の劣化はこの熱アニールにより回復し、初期の特
性を取り戻す。この為、本考案においては、光電変換半
導体装置の光電変換能力の低下は全く考慮することな
く、着色ガラスの駆動システムを設計することができ
る。

【００１２】一方、液晶電気光学装置としては、本考案
においては分散型液晶電気光学装置を使用する。この分
散型の液晶電気光学装置とは透光性の固相ポリマーがネ
マティク、コレステリックあるいはスメクティクの液晶
を粒状または海綿状に保持しているものである。この液
晶装置の作製方法としては、液晶のカプセル化によりポ
リマー中に液晶を分散させ、そのポリマーをフィルムあ
るいは基板上に薄膜として形成されているものが知られ
ている。ここで、カプセル化物質としてはゼラチン、ア
ラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案されてい
る。

【００１３】これらの技術ではポリビニルアルコールで
カプセル化された液晶分子は、それらが薄膜中で正の誘
電異方性を有するものであれば、電界の存在下でその液
晶分子が電界の方向に配列し、液晶の屈折率とポリマー
の屈折率とが等しい場合には透明性が発現する。一方電
界が無い場合には液晶は特定の方向に配列せず様々な方
向をむいているので、液晶の屈折率がポリマーの屈折率
とずれることになり、光は散乱され光の透過をさまた
げ、白濁状態となる。この様にカプセル化された液晶を
分散して内部に有するポリマーをフィルムあるいは薄膜
化したものとしては、前述の例以外に、いくつか知られ
ている。例えば、液晶材料がエポキシ樹脂中に分散した
もの、また、液晶と光硬化物質との相分離を利用したも
の、３次元につながったポリマー中に液晶を含侵させた
ものなどが知られている。本考案においてはこれらの液
晶電気光学装置を総称して分散型液晶と言う。

【００１４】このような分散型の液晶電気光学装置は光
の透過、非透過を光の直進、散乱で表現する。その為、
従来より知られたＴＮ型の液晶電気光学装置等と異な
り、偏光手段を必要とせず、光の透過光量は十分あり、
非常に明るい液晶電気光学装置で、本考案のように採光
の為に使用する着色ガラスにおいては非常に都合が良か
った。また、その作製方法においても、容易に大面積化
でき、また、多少の基板間隔のムラが存在しても、それ
が大きな欠陥として外部からは分からず、工業化が容易
であるという特徴を持っている。

【００１５】このようにして、本考案では調光機能を併
せ持つ大面積の着色ガラスを提供するものである。以下
に実施例を示す。

【００１６】

【実施例】本実施例においては、ガラス基板上に形成さ
れた、非単結晶シリコン光電変換装置と、紫外線硬化樹
脂を透明材料とした、分散型液晶電気光学装置とを、真
空ラミネート法により、透明樹脂で接着した例を示す。
この着色ガラスの断面の概略図を図１（Ａ）に示す。先
ず、液晶電気光学装置としては、使用する基板としては
通常の青板ガラス１上に透光性電極３として厚さ２００
０ÅのＩＴＯを全面に形成したものを使用した。この基
板の電極３面側上にプレポリマーとネマティック液晶の
混合均一溶液をロールコート法にて厚さ約１５μｍに形
成した。

【００１７】このプレポリマーとして、トリメチロール
プロパントリアクリレートを用い、重合開始剤とともに
通常のネマティック液晶材料に対して約２５％の割合で
混合した均一溶液を使用した。次にこの塗布面上に平均
粒径が１０．５μｍのスペーサーをドライ散布し、次に
他方の電極４が設けられた基板２を所定の位置に重ね
て、１〜５kg／cm²の圧力を加えてプレスして、基板間
隔が約１０μｍとなるようにして、基板間の不要な均一
溶液を基板の外に押し出した。この不要な均一溶液をワ
イプして、基板全面に紫外光を照射して、基板間に形成
されたプレポリマー（モノマー）を硬化（高分子化）さ
せ、一対の基板１、２を固着した。この照射条件は１０
０Ｗ／cmの紫外光ランプに対し、約２０cmの距離を離し
て、基板を設置して、約５分間照射した。このようにし
て透明固体物質と液晶を含む調光層５を形成し、基板を
固着し、液晶電気光学装置を完成した。

【００１８】この作製した装置の基板間隔の均一性は１
８００ｍｍ×９００ｍｍ基板で１０．０μｍ±０．５で
あり、基板間のスペーサーも調光層作製時のロールコー
トで偏ることなく、基板内に適度に分散していた。本実
施例の場合、調光層塗布の後、溶媒を除去する必要が無
く大面積化する際には非常に有効であった。さらにま
た、モノマーのポリマー化の際またはその後に熱処理を
加えて、基板の接着の程度を増加することは有効であっ
た。

【００１９】また、光電変換装置としては、１８００ｍ
ｍ×９００ｍｍ基板６を使用し、この基板上の光電変換
装置を４つの区画に分割しこの４つを並列に接続し、さ
らにこの各々の区画内の光電変換装置を集積化して、液
晶電気光学装置用の電力を取り出すようにした。この区
画割りおよび集積度は必要とする電力に応じて任意に変
更可能である。

【００２０】先ず、この基板６上に透明電極７として、
ＩＴＯを２０００Å形成した後、所定のパターンにＩＴ
Ｏ７をレーザ加工する。この後、公知のプラズマＣＶＤ
法にて、非単結晶シリコン半導体をＰ型８、Ｉ型９さら
にＮ型１０の順に形成してゆく、この時、Ｉ型半導体層
の厚さは１０００Å、その他は４００Åとした、次に集
積化を行う為のレーザ加工を行った後に裏面の透明電極
１１を形成後再度、レーザ加工を施し、集積型の光電変
換装置を得た。

【００２１】この光電変換装置の特性としては、変換効
率５．１％で、この基板全面で、約４５Ｗの電力を最大
時に発電することができた。また、可視光の平均透過率
は７２％であり、十分に光を透過していた。次にこの光
電変換装置と先に準備した液晶電気光学装置とを、所定
の駆動回路を結線した後に、透明のＥＶＡ樹脂１２を間
に挟んで公知の真空ラミネート技術により接着して、図
１（Ａ）のような着色ガラスを完成した。

【００２２】このように非常に大面積の調光機能を持つ
着色ガラスを実現でき、本実施例の場合には建築物の窓
ガラスやショールムのウィンドウ等に採用される。

【００２３】また、図１（Ｂ）には本考案の他の実施態
様を示している。即ち、液晶電気光学装置の基板とし
て、有機フィルム樹脂１５を使用したものを採用し、本
実施例と同様に透明樹脂にてラミネートとして、光電変
換装置の基板と一体化されている。このような実施態様
の場合、着色ガラス自身の重量をおさえることができる
為、自動車の窓ガラス、サンルーフ等に応用できる。

【００２４】さらに、この実施態様とは異なり、液晶電
気光学装置の基板をガラスとし、光電変換装置の基板を
有機樹脂フィルムとすることも同様に可能であった。さ
らにまた光電変換装置並びに液晶電気光学装置の両方と
も有機樹脂フィルム基板とし、保護の為に別のガラスと
併せてラミネートすることも可能であった。

【００２５】さらに、上記実施例においては、液晶電気
光学装置の電極を着色ガラス全面に形成していたが、こ
の電極を所定の形状に加工して、特定の模様を浮き上が
らせて、さながらレースのカーテンのような機能を持た
せることも可能であった。また、一対の電極のうち一方
を全面の電極とし、他方を所定の模様に併せた形状の電
極とした場合、所定の模様の輪郭線が液晶に加わる電界
強度の勾配に従いぼかされ、装飾品のような見栄えの良
い、着色ガラスを実現することができた。

【００２６】

【考案の効果】本考案の構成により、調光機能を持つ着
色ガラスを大面積で提供することができた。さらにこの
調光機能として作用する液晶電気光学装置の駆動の為の
電力原として、光電変換装置を独立電源として設置で
き、この光電変換装置は透過光を着色して、熱遮蔽する
機能を併せ持っている。

【００２７】さらに、透過光を着色する為に、この光電
変換装置の半導体層の厚みは４０００Å以下に設計さ
れ、この為に光電変換装置の光電変換効率の劣化の程度
を少なくできるという、新たな効果を得ることが出来
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の着色ガラスの概略断面図を示す。

【符号の説明】

１・・・・ガラス基板２・・・・ガラス基板５・・・・調光層６・・・・ガラス基板８・・・・Ｐ型半導体層９・・・・Ｉ型半導体層１０・・・Ｎ型半導体層１２・・・透光性接着層

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】透光性を有する光電変換装置と、調光機能
を有する分散型の液晶電気光学装置とを透光性の樹脂を
介して重ね合わされた構成を有し、前記光電変換装置を構成する光電変換半導体層中のＩ型
半導体層は３００〜１０００Åの範囲の厚さを有し、か
つ光電変換半導体分の厚さが４０００Å以下であること
を特徴とする着色ガラス。
【請求項２】請求項１において、前記光電変換半導体層
を挟んで設けられている電極は透光性を有していること
を特徴とする着色ガラス。
【請求項３】請求項１において、前記液晶電気光学装置
を構成する一対の電極の少なくとも一方は、所定の模様
に合わせた形状に加工されていることを特徴とする着色
ガラス。