JP6297054B2

JP6297054B2 - 切換可能な光学特性を備えた窓ガラス

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Publication number: JP6297054B2
Application number: JP2015541059A
Authority: JP
Inventors: オリヤールジュリアン; セルオリヴィエ
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
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Publication date: 2018-03-20
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Description

本発明は、切換可能な光学特性を備えた窓ガラス、該窓ガラスの製造方法及び該窓ガラスの使用に関する。

窓ガラスの光学特性を変化させることのできる機能層を有する、複数の窓ガラスが知られている。その一例が、２つの透明な平形電極の間に電気化学的に活性の層を有する、エレクトロクロミック式の窓ガラスである。活性層の透過特性は、平形電極に印加された電圧によって電気的に切り換えることができる。エレクトロクロミック式の窓ガラスは、例えば米国特許出願公開第２０１２００２６５７３号明細書及び国際公開第２０１２００７３３４号から公知である。

切換可能な光学特性を備えた窓ガラスは、例えば建物の窓ガラスとして使用され得る。但し、このような窓ガラスの切換状態は、外部環境へ反射される光の色印象に影響を及ぼす。切換可能な複数の窓ガラスが、それぞれ異なる切換状態にあると、建物の、不均一であまり美的でない外観につながることになる。

欧州特許第０６４５３５２号明細書から公知のコーティングにより、窓ガラスの均一な外観が保証される。主要な役割が熱線の反射であるこの公知のコーティングは、異なる複数の個別層の合成体から成っていることにより、手間と費用のかかる製造方法が必要である。米国特許第６７４６７７５号明細書から公知の、反射防止コーティングを備えた電気的に切換可能な窓ガラスによって、窓ガラスの色印象は適合され得る。しかしながら、このような反射防止コーティングは、観察角度に応じて異なる色印象を招くことがあり、このことは美的な理由から望ましくないことが多い。

本発明の課題は、切換可能な光学特性を備えた、改良された窓ガラスを提供することにある。この窓ガラスは簡単且つ廉価に製造可能であり、且つ切換状態や観察角度に左右されない、外部環境へ反射される光の色印象を有していることが望ましい。

本発明の課題は、本発明に基づき独立請求項１記載の切換可能な光学特性を備えた窓ガラスによって解決される。好適な構成は従属請求項に記載されている。

切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスは、少なくとも以下の特徴を有している。即ち：
−外面及び内面を有する透明な基板、
−該基板の外面及び／又は内面に設けられた反射層、及び
−該反射層に対して内室側に配置された切換可能な機能素子、を有しており、
前記反射層は、１．６〜２．５５の屈折率ｎ_Ｒを有する材料を含んでおり、前記反射層の前記屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積は、２５０ｎｍ〜９６０ｎｍである。

反射層は、本発明の意味では１つの個別の均質な層である。この反射層は特に、複数の個別層から成る層合成体ではない。

本発明による窓ガラスは、例えば車両又は建物の開口部において、内室を外部環境に対して隔離することを想定したものである。外面とは、本発明の意味では窓ガラスの取付け状態において外部環境に面した基板の表面を意味する。内面とは、本発明の意味では窓ガラスの取付け状態において内室に面した基板の表面を意味する。

屈折率ｎ_Ｒに関して記載した前記値は、５５０ｎｍの波長において測定されたものである。

１つの素子が少なくとも１つの材料を含んでいる場合、このことには本発明の意味では前記素子が前記材料から成るケースが含まれる。

切換可能な光学特性を備えた窓ガラスとは、本発明の意味ではその光学特性、例えば可視光の透過率が、２つの別個の状態、例えば不透明な状態と透明な状態との間で切り換えられる窓ガラスだけを意味するものではなく、その光学特性が無段階に調整可能な窓ガラスをも意味している。

切換可能な機能素子は、本発明では反射層の内室側に配置されている。即ち、機能素子は内室に対して、反射層よりも小さな間隔を有している。つまり、外部環境から窓ガラスを通って入射する光は、まず最初に反射コーティングに当たり、次いで機能素子に当たる。本発明による反射層によって、外部環境に向かって反射される光の色印象（本発明の意味では外側の反射色とも云う）に影響を及ぼすことができる。屈折率ｎ_Ｒと厚さｄとにより、外側の反射色を意図的に所望のように調整することができる。当該反射層は、機能素子の切換状態を、外部からは認識することができないようにする。要するに、本発明による窓ガラスを複数備える建物のファサードは、個々の窓ガラスの切換状態とは関係なく、常に均一な外観を有している。外側の反射色は更に、観察角度にも左右されないので、例えば建物を通過する観察者にとっても、外観が変化することはない。反射層は更に、１つの個別の層しか有していないので、窓ガラスは簡単且つ廉価に製造可能である。これは本発明の大きな利点である。

複数の切換可能な機能素子が、反射コーティングの内室側に配置されていてもよい。当然、窓ガラスは２つ以上の本発明による反射層を有していてもよく、この場合、機能素子は、少なくとも１つの反射層の内室側に配置されていなければならない。

反射層の材料の屈折率ｎ_Ｒは、本発明では１．６〜２．５５である。屈折率は、好適には１．９〜２．３である。これにより特に良好な結果が得られる。

反射層は多孔質であってよい。適切に選択された多孔度に基づき、反射層の材料の屈折率に有利に影響を及ぼすことができる。

反射層は、基板の表面に対して全面的に付与されていていよい。これは均一な外側の反射色に関して特に有利である。しかしまた、基板は例えば、コーティングされていない縁部領域が取付け状態において例えばフレーム又は取付け部材によって隠されている場合には、コーティングされていない縁部領域を有していてもよい。

反射層は、好適には少なくとも、窒化ケイ素、酸化スズ、酸窒化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、酸化インジウムスズ、酸化スズ亜鉛、酸化チタン亜鉛及び／又は酸化チタンケイ素を含んでいる。反射層は、特に好適には、窒化ケイ素を含んでいる。このことは、反射層の安定性及び付与に関して、並びに外側の反射色の調整に関して特に有利である。

本発明の好適な構成では、外部環境に向かって反射される光は、緑色の色印象を有している。緑色の色印象は、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、３６５ｎｍ〜４００ｎｍ、好適には３７５ｎｍ〜３９０ｎｍ、特に約３８５ｎｍである場合に達成される。緑色の色印象は択一的に、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、７３０ｎｍ〜８００ｎｍ、好適には７５０ｎｍ〜７８０ｎｍ、特に約７７０ｎｍである場合に達成される。

本発明の択一的な好適な構成では、外部環境に向かって反射される光は、金色の色印象を有している。金色の色印象は、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍ、好適には４４０ｎｍ〜４７５ｎｍ、特に約４５０ｎｍである場合に達成される。金色の色印象は択一的に、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、８７０ｎｍ〜９６０ｎｍ、好適には８８０ｎｍ〜９５０ｎｍ、特に約９００ｎｍである場合に達成される。

本発明の別の択一的な好適な構成では、外部環境に向かって反射される光は、青色の色印象を有している。青色の色印象は、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、３０５ｎｍ〜３６５ｎｍ、好適には３２０ｎｍ〜３４５ｎｍ、特に約３３０ｎｍである場合に達成される。青色の色印象は択一的に、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、６１０ｎｍ〜７３０ｎｍ、好適には６４０ｎｍ〜６９０ｎｍ、特に約６６０ｎｍである場合に達成される。

本発明の更に別の択一的な好適な構成では、外部環境に向かって反射される光は、紫色の色印象を有している。紫色の色印象は、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、２５０ｎｍ〜３００ｎｍ、好適には２７０ｎｍ〜２８５ｎｍ、特に約２８０ｎｍである場合に達成される。紫色の色印象は択一的に、反射層の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積が、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、好適には５４０ｎｍ〜５７０ｎｍ、特に約５６０ｎｍである場合に達成される。

反射層は、好適には基板の表面に直接に付与されている。反射層の他に、別の層が反射層の上側又は下側において基板に付与されることは、好適には一切ない。これは、窓ガラスの簡単且つ廉価な製造に関して特に有利である。しかしまた、択一的に少なくとも１つの別の層、例えば付着仲介層又はバリア層が、基板と反射層との間に配置されていてもよい。反射層の、基板とは反対の側の表面にも、少なくとも１つの別の層、例えば反射層の損傷に対する保護層が配置されていてよい。

機能素子は、切換可能な光学特性を有する、少なくとも１つの機能層を含んでいる。機能層が電気的に切換可能である場合、この機能層は、典型的には第１及び第２の透明な平形電極間に配置されている。平形電極と機能層とは、典型的には基板の表面に対して平行に配置されている。平形電極は、外部電圧源に電気的に接続されている。

本発明の１つの構成では、機能素子の機能層は、電気化学的に活性の層である。このような機能素子は、エレクトロクロミック機能素子として知られている。可視光の透過率は、機能層内へのイオンの取込み度に左右され、この場合、イオンは例えば機能層と一方の平形電極との間のイオン蓄積層によって供給される。透過率には、イオンの移動を生ぜしめる、平形電極に印加された電圧によって、影響を及ぼすことができる。適当な機能層は、例えば少なくとも酸化タングステン又は酸化バナジウムを含んでいる。エレクトロクロミック機能素子は、例えば国際公開第２０１２００７３３４号、米国特許出願公開第２０１２００２６５７３号明細書、国際公開第２０１０１４７４９４号及び欧州特許出願公開第１８６２８４９号明細書から公知である。

本発明の１つの構成では、機能素子の機能層は、例えばポリマーマトリックス中に装入された液晶を含んでいる。このような機能素子は、ＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）機能素子として知られている。平形電極に電圧が印加されない状態では、液晶は不規則に配列しており、このことは、機能層を通って入射する光の大幅な分散を招く。平形電極に電圧が印加されると、液晶は１つの共通の方向に配列し、その結果、光の透過率が機能層によって高められる。このような機能素子は、例えば独国特許出願公開第１０２００８０２６３３９号明細書から公知である。

本発明の１つの構成では、機能素子の機能層は懸濁粒子を含んでおり、この場合、機能層を通る光の吸収量は、平形電極に対する電圧の印加によって変更可能である。このような機能素子は、ＳＰＤ機能素子（suspended particle device）として、例えば国際公開第２０１１０３３３１３号から公知である。

但し、本発明は電気的に切換可能な機能素子に限定されるものではない。本発明の１つの構成では、機能素子は熱的に切換可能である。このような機能素子は、サーモクロミック材料、例えば酸化バナジウムを含む、少なくとも１つの機能層を有している。サーモクロミック材料は、例えばガラス上に付与されているか、又は例えばポリマー層内に装入されていてもよい。サーモクロミック材料は、所定の移行温度を超過すると、結晶構造の変化に基づき、電気絶縁状態から導電状態に移行し、このときその光学特性、例えば赤外線に対する反射率及び／又は色が変化する。サーモクロミック機能素子は、例えば米国特許出願公開第２００５１４７８２５号明細書及び米国特許出願公開第６０８４７０２号明細書から公知である。

本発明による機能素子は、光学特性に関して、別の自体公知の原理に基づき切換可能であってもよい。この機能素子は、例えばガスクロミック機能素子、フォトクロミック機能素子、フォトエレクトロクロミック機能素子、又はサーモトロピック機能素子であってもよい。

機能素子の複数の構成に共通して、切換状態は、外部環境にいる観察者から、外側の反射の色に基づいて認識されることがある。大抵は望ましくないこの作用は、本発明による反射層によって有利に阻止される。

切換可能な機能素子は、もちろん機能層（及び電気的に切換可能な機能層の場合は平形電極）以外に、別の自体公知の複数の層、例えばバリア層、遮蔽層、反射防止層、保護層及び／又は平滑化層を有していてよい。

反射層は、本発明では基板の表面に付与されているのに対して、機能素子は、本発明による窓ガラスの内部において、反射層の内室側に配置されている。本発明の１つの構成では、反射層は基板の外面に配置されており、機能素子は基板の内面に配置されている。この場合、基板はガラスユニットの構成部材であってよい。基板は、例えば内面又は外面で以て、熱可塑性の中間層を介して少なくとも１つの別のガラスに結合されて、複合ガラスを形成していてよい。基板は、例えば内面又は外面で以て、少なくとも１つのスペーサを介して少なくとも１つの別のガラスに結合されて、絶縁窓ガラスを形成していてもよい。基板はもちろん、３枚以上の個別ガラスから成るガラスユニットの構成部材であってもよい。

本発明の別の構成では、基板はその内面で以て、少なくとも１つの熱可塑性の中間層を介して、透明なカバーガラスと結合されている。この場合、基板が窓ガラスの取付け状態において外部環境に面しているのに対して、カバーガラスは内室に面している。カバーガラスは外面と内面とを有しており、この場合、外面は基板に面しており且つ内面は内室に面している。反射コーティングは、基板の内面又は外面に配置されている。機能素子は、カバーガラスの内面又は外面に配置されている。機能素子は択一的に、熱可塑性の中間層内で、例えば第１の熱可塑性シートと第２の熱可塑性シートとの間に配置されている。基板と、熱可塑性の中間層と、カバーガラスとを有する複合ガラスは、基板の外面及び／又はカバーガラスの内面で以て、例えば少なくとも１つの別の熱可塑性の中間層及び／又はスペーサを介して、少なくとも１つの別のガラスと結合されていてもよい。

本発明の更に別の構成では、基板はその内面で以て、少なくとも１つのスペーサを介して透明なカバーガラスと結合されて、絶縁窓ガラスを形成している。この場合、基板は窓ガラスの取付け状態において外部環境に面しているのに対して、カバーガラスは内室に面している。カバーガラスは、外面と内面とを有しており、この場合、外面は基板に面しており、且つ内面は内室に面している。反射コーティングは、基板の内面又は外面に配置されている。機能素子は、カバーガラスの内面又は外面に配置されている。絶縁窓ガラスの内部の基板及び／又はカバーガラスは、複合ガラスの構成部材であってもよい。少なくとも１つの別のガラスが、複数のスペーサを介して基板の外面及び／又はカバーガラスの内面と結合されていてもよい。

機能素子は、カバーガラスの一方の表面に配置されていてもよく、この場合、基板とカバーガラスとの間には、少なくとも１つの別のガラスが配置されている。この別のガラスは、熱可塑性の中間層又は少なくとも１つのスペーサを介して基板と結合されており、且つ中間層又は少なくとも１つのスペーサを介してカバーガラスと結合されていてよい。

本発明の更に別の構成では、基板はその内面で以て、透明なカバーガラスと結合されている。この場合、基板は窓ガラスの取付け状態において外部環境に面しているのに対して、カバーガラスは内室に面している。カバーガラスは外面と内面とを有しており、この場合、外面は基板に面しており、且つ内面は内室に面している。反射コーティングは、基板の内面又は外面に配置されている。機能素子は、（場合によっては反射コーティングを介して）基板の内面と、カバーガラスの外面とに配置されており、その結果、基板とカバーガラスとは、機能素子を介して互いに結合されていることになる。

基板は、好適にはプレストレスが加えられていないか、プレストレスが部分的に加えられているか、或いはプレストレスが加えられたガラス、特に好適には板ガラス、フロート板ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、又は透明プラスチック、好適には剛性の透明プラスチック、特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチロール、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及び／又はこれらの混合物を含んでいる。

有利な構成では、基板は１．４５〜１．５５の屈折率を有している。基板は、特に好適にはソーダ石灰ガラスを含んでいる。ソーダ石灰ガラスの屈折率は、約１．５２である。

窓ガラスが本発明によるカバーガラス及び／又は少なくとも１つの別のガラスを有している場合、このカバーガラス及び／又は別のガラスは、好適にはプレストレスが加えられていないか、プレストレスが部分的に加えられているか、或いはプレストレスが加えられたガラス、特に好適には板ガラス、フロート板ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、又は透明プラスチック、好適には剛性の透明プラスチック、特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチロール、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、及び／又はこれらの混合物を含んでいる。

基板及び場合によってはカバーガラスの厚さは大幅に可変であり、これにより個別のケースにおける要求に、それぞれ適合され得る。基板及び場合によってはカバーガラスは、好適には２０μｍ〜１０ｍｍの厚さ、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有している。しかしまた、基板及び／又はカバーガラスは、例えば２０μｍ〜１００μｍの極めて小さな厚さを有していてもよい。本発明による窓ガラスの面積は、例えば１００ｃｍ^２〜２０ｍ^２まで、大幅に可変であってよい。好適には、当該窓ガラスは、車両の窓ガラスや建物及び建築物の窓ガラスに関して一般的であるように、４００ｃｍ^２〜６ｍ^２の面積を有している。

基板及び場合によってはカバーガラス及び／又は別のガラスは、任意の三次元形状を有していてよい。基板及び場合によってはカバーガラス及び／又は別のガラスは、好適には平らであるか、或いは空間の１方向又は複数方向に、軽く又は強く曲げられている。

本発明による窓ガラスが、例えば基板をカバーガラスに結合させる、熱可塑性の中間層を有している場合、この熱可塑性の中間層は、好適にはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）及び／又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等の、熱可塑性プラスチックを含んでいる。中間層は、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアクリレート、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリアセテート樹脂、注型用樹脂、アクリレート、フッ化エチレンプロピレン、ポリフッ化ビニル、エチレン−テトラフルオロエチレン、コポリマー、及び／又はこれらの混合物を含んでいてもよい。熱可塑性の中間層は、１つ又は複数の熱可塑性シートによって形成されてよく、この場合、１つのシートの厚さは、好適には０．３ｍｍ〜３ｍｍである。

窓ガラスの基板と、場合によってはカバーガラスと、場合によっては別のガラスとは、自体公知の適当なコーティング、例えば反射防止コーティング、付着防止コーティング、傷防止コーティング、光触媒コーティング、又は熱線反射コーティング（Ｌｏｗ−Ｅコーティング）を有していてよい。

本発明の課題は更に、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの製造方法によって解決される。この場合少なくとも、
−反射層を、透明な基板の外面又は内面に付与し、
−機能素子を、透明なカバーガラスの外面又は内面に付与するか、又は熱可塑性の中間層内に装入し、且つ
−基板を、熱、真空及び／又は圧力の作用下で、熱可塑性の中間層を介してカバーガラスと結合する。

基板に対する反射層の付与は、時間的に、カバーガラスに対する機能素子の付与、若しくは中間層内に機能素子を装入する前、後、又はそれと同時に行われてよい。基板とカバーガラスとは、結合に際して、基板の内面とカバーガラスの外面とが互いに面しているように配置される。基板とカバーガラスとの結合は、好適には時間的に反射層及び機能素子の付与若しくは装入の後で行われる。反射層及び／又は機能素子を、例えば基板の外面又はカバーガラスの内面のような、基板とカバーガラスとの結合後でもまだアプローチ可能な表面に付与しようとする場合には、当然、反射層及び／又は機能素子の付与を、時間的に基板とカバーガラスとの結合の後に行うこともできる。

機能素子が、電気的に切換可能な機能素子である場合、平形電極の電気的な接触接続は、好適には基板とカバーガラスとの結合の前に行われる。

機能素子を熱可塑性の中間層内へ装入ことには、好適には機能素子を、少なくとも１つの第１の熱可塑性シートと、少なくとも１つの第２の熱可塑性シートとの間に装入することが含まれる。

基板とカバーガラスとの結合は、自体公知の方法によって、例えばオートクレーブ法、真空袋法、真空リング法、カレンダ法、真空ラミネータ、又はこれらの組み合わせによって行われる。

本発明の課題は更に、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの製造方法によって解決される。この場合少なくとも、
−反射層を透明な基板の外面又は内面に付与し、
−機能素子を、透明なカバーガラスの外面又は内面に付与し、且つ
−基板を、少なくとも１つのスペーサを介してカバーガラスと結合する。

基板に対する反射層の付与は、時間的に、カバーガラスに対する機能素子の付与の前、後、又はそれと同時に行われてよい。基板とカバーガラスとは、結合に際して、基板の内面とカバーガラスの外面とが互いに面しているように配置される。基板とカバーガラスとの結合は、好適には時間的に反射層及び機能素子の付与若しくは装入の後で行われる。反射層及び／又は機能素子を、例えば基板の外面又はカバーガラスの内面のような、基板とカバーガラスとの結合後でもまだアプローチ可能な表面に付与しようとする場合には、当然、反射層及び／又は機能素子の付与を、時間的に基板とカバーガラスとの結合の後に行うこともできる。

本発明の課題は更に、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの製造方法によって解決される。この場合少なくとも、
−反射層を、透明な基板の外面に付与し、且つ
−機能素子を、基板の内面に付与する。

基板に対する反射層の付与は、時間的に、基板に対する機能素子の付与の前、後、又はそれと同時に行われてよい。

基板は、反射層及び機能素子を付与した後で、好適には少なくとも１つのガラスと結合されて、絶縁窓ガラス及び／又は複合ガラスを形成する。

本発明による複数の方法において反射層は、自体公知の方法によって、好適には磁界援用式の陰極スパッタリングによって成膜される。これは、基板の簡単、迅速、廉価で且つ一様なコーティングに関して特に有利である。陰極スパッタリングは、例えばアルゴンから成る保護ガス雰囲気中で、若しくは例えば酸素又は窒素の添加により反応ガス雰囲気中で行われる。

しかしまた、反射層は当業者に公知の別の方法、例えば蒸着又は化学気相成長（chemical vapour deposition, CVD）、プラズマ援用式気相成長（ＰＥＣＶＤ）又は湿式化学法によっても付与され得る。

本発明による窓ガラスは、好適には建物において、特に好適にはファサード用窓ガラスとして用いられるか、或いは陸上、航空又は水上交通用の移動手段において用いられる。

本発明には更に、外側の反射色を調整するための本発明による窓ガラスにおける、本発明による反射層の使用が含まれる。

切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの第１の実施形態の横断面図である。本発明による窓ガラスの別の実施形態の横断面図である。本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図である。本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図である。本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図である。本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図である。本発明による方法の実施形態をフローチャートに基づき示した図である。本発明による方法の別の実施形態をフローチャートに基づき示した図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。図面は概略的に描かれたものであって、縮尺に忠実ではない。図面は本発明を限定するものではない。

図１には、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの１つの実施形態の横断面図が示されている。この窓ガラスは基板１を有しており、基板１は、その内面（ＩＩ）で以てカバーガラス４の外面（ＩＩＩ）と、熱可塑性の中間層５を介して結合されていて、複合ガラスを形成している。当該窓ガラスは更に、別のガラス６を有しており、別のガラス６は、スペーサ７を介してカバーガラス４の内面（ＩＶ）に結合されていて、絶縁窓ガラスを形成している。当該窓ガラスは、建物のファサードの窓ガラスとして想定されており、取付け状態では、基板１の外面（Ｉ）が外部環境に面し、且つ別のガラス６が内室に面するように配置されている。基板１、カバーガラス４及び別のガラス６は、ソーダ石灰ガラスから成っており且つ６ｍｍの厚さを有している。ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成る熱可塑性の中間層５は、０．７６ｍｍの厚さを有している。環状のスペーサ７によって規定される、カバーガラス４と別のガラス６との間の間隔は、１２ｍｍである。

基板１の内面（ＩＩ）には、１９０ｎｍの厚さｄを有する、窒化ケイ素から成る反射層２が配置されている。窒化ケイ素の屈折率ｎ_Ｒは、２．０２である。反射層２の屈折率ｎ_Ｒと、厚さｄとの積は、約３８４ｎｍである。反射層２によって、この実施形態では外部環境へ反射される緑色の光が達成される。

カバーガラス４の外面（ＩＩＩ）には、機能素子３が配置されている。この機能素子３は窓ガラスの取付け状態において、内室に対して反射層２よりも小さな間隔を有している。したがって機能素子３は、本発明の意味では反射層２の内室側に配置されている。機能素子３は、電気的に切換可能なエレクトロクロミック機能素子である。機能素子３の周りを円で取り囲んだ領域が、右側に拡大されて図示されている。機能素子３は、この実施例では、カバーガラス４から遠ざかる順に、フッ素ドープ酸化スズから成る第１の平形電極９と、リチウムドープ酸化タングステンから成るエレクトロクロミック機能層１１と、Ｔａ_２Ｏ_５から成る電解層１４と、リチウムドープＣｅＯ_２から成るイオン蓄積層１３と、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成る第２の平形電極１０とを有している。第１の平形電極９と第２の平形電極１０とは、導体（図示せず）を介して外部電圧供給部に接続されている。機能層１１を通る可視光の透過率は、リチウムイオンの取込み度に依存しており、且つ平形電極９，１０に印加される電圧に基づいて切り換えられる。なぜならば、印加される電圧に応じて、リチウムイオンが機能層１１とイオン蓄積層１３との間で電解層１４を通って移動することができるようになっているからである。

反射層２無しでも、機能素子３の切換状態は、反射光の色に基づき、外部環境にいる観察者に認められる。このことは、建物のファサードに各１つの機能素子を備える複数の窓ガラスが設けられている場合に、個々の機能素子３がそれぞれ異なる切換状態を有していると、ファサードの、不均一であまり美的でない色印象を招く恐れがある。反射コーティング２によって、機能素子の切換状態に左右されない、均一な外側反射色が達成される。反射層２の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄとにより調整可能な前記外側反射色は更に、観察角度にも左右されない。よって観察者が移動しても、観察位置に応じて色が変化することはない。反射層２は更に、１つの個別の層しか有していないので、窓ガラスは簡単且つ廉価に製造され得る。これは本発明の大きな利点である。

図２には、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの別の実施形態の横断面図が示されている。基板１は、その内面（ＩＩ）で以てカバーガラス４の外面（ＩＩＩ）と、熱可塑性の中間層５を介して結合されている。カバーガラス４の内面（ＩＶ）は、第２の熱可塑性の中間層１２を介して、別のガラス６に結合されている。基板１と、カバーガラス４と、熱可塑性の中間層５とは、図１の場合と同様に構成されている。第２の熱可塑性の中間層１２は、ＰＶＢから成っており且つ０．７６ｍｍの厚さを有している。

カバーガラス４の内面（ＩＶ）には機能素子３が配置されている。この機能素子３は、ドープＶＯ_２から成るサーモクロミック層である。この機能素子３は、熱に基づき切換可能である。ＶＯ_２は、約６８℃の温度を超過すると、高い可視光透過率を有する半導体状態から、可視光透過率が低下した導体状態へと変化する。これらの切換状態の間の移行温度は、ドーピング、例えばタングステンによって、例えば約２９℃に低下され得る。

基板１の外面（Ｉ）には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）から成る、２００ｎｍの厚さｄを有する反射層２が配置されている。酸化ジルコニウムの屈折率ｎ_Ｒは、約２．２２である。反射層２の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積は、４４４ｎｍである。反射層２により、この実施形態では外部環境へ反射される金色の光が達成される。

サーモクロミック材料は択一的に、例えば熱可塑性の中間層５，１２の一方に装入されていて、一方の熱可塑性の中間層５；１２が、切換可能な機能素子３を形成していてもよい。

図３には、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図が示されている。基板１は、その内面（ＩＩ）で以てカバーガラス４の外面（ＩＩＩ）と、熱可塑性の中間層５を介して結合されている。基板１とカバーガラス４とは、図１の場合と同様に構成されている。熱可塑性の中間層５は、第１の熱可塑性シート５．１と、第２の熱可塑性シート５．２とを有している。これらの熱可塑性シート５．１及び５．２は、ＰＶＢから成っており、それぞれ０．７６ｍｍの厚さを有している。

第１の熱可塑性シート５．１と、第２の熱可塑性シート５．２との間には、機能素子３が配置されている。この機能素子３は、本発明の意味では熱可塑性の中間層５内に配置されている。機能素子３を円で取り囲んだ領域が、右側に拡大されて図示されている。この機能素子３は、ＰＤＬＣ機能素子であって、第１の平形電極９と第２の平形電極１０との間に機能層１１を有している。平形電極９，１０は、導体（図示せず）を介して外部電圧供給部に接続されている。機能層１１は、ポリマーネットワーク中に装入された液晶を含んでいる。平形電極９，１０に電圧が印加されると、液晶は１つの共通の方向に沿って配列され、これにより機能層１１を通る可視光の透過率が高められる。

基板１の内面（ＩＩ）には、酸化スズ（ＳｎＯ_２）から成る、約１６５ｎｍの厚さｄを有する反射層２が配置されている。酸化スズの屈折率ｎ_Ｒは、約２．００である。この反射層２の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積は、約３３０ｎｍである。反射層２により、この実施形態では外部環境へ反射される青色の光が達成される。

図４には、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図が示されている。基板１の外面（Ｉ）には反射層２が配置されている。基板１の内面（ＩＩ）には機能素子３が配置されている。機能素子３を円で取り囲んだ領域が、右側に拡大されて図示されている。

酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成る反射層２は、１４５ｎｍの厚さｄを有している。酸化インジウムスズの屈折率ｎ_Ｒは、１．９２である。この反射層２の屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積は、約２７８ｎｍである。反射層２により、この実施形態では外部環境へ反射される紫色の光が達成される。

基板１は、その内面（ＩＩ）で以て別のガラス６に、環状のスペーサ７を介して結合されて、絶縁窓ガラスを形成している。別のガラス６の、基板１に面した表面には、断熱コーティング８が配置されている。断熱コーティング（Ｌｏｗ−Ｅコーティングとも云う）は自体公知であり、内室における温度快適性を改善する。このような断熱コーティングは例えば、夏は太陽光線の特にＩＲ領域の部分を反射し、且つ冬は窓ガラスを介した熱線の放出を低減させる、銀を基礎とした複数の機能層を有している。

図５には、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図が示されている。基板１は、その内面（ＩＩ）で以てカバーガラス４の外面（ＩＩＩ）に、環状のスペーサ７を介して結合されている。基板１とカバーガラス４とは、図１の場合と同様に構成されている。

カバーガラス４の外面（ＩＩＩ）には、サーモクロミック機能素子３が配置されている。基板１の外面（Ｉ）には、反射層２が配置されている。機能素子３と反射層２とは、図２の場合と同様に構成されている。

図６には、切換可能な光学特性を備えた本発明による窓ガラスの更に別の実施形態の横断面図が示されている。基板１はその内面（ＩＩ）を介して、カバーガラス４の外面（ＩＩＩ）に結合されている。基板１とカバーガラス４との間には、機能素子３が配置されている。この機能素子３は、基板の内面（ＩＩ）と、カバーガラス４の外面（ＩＩＩ）とに配置されているので、基板１とカバーガラス４とは、機能素子３を介して結合されていることになる。機能素子３を円で取り囲んだ領域が、右側に拡大されて図示されている。この機能素子３は、電気的に切換可能な機能素子であり、且つ第１の平形電極９と第２の平形電極１０との間に機能層１１を有しており、この場合、第１の平形電極は外面（ＩＩＩ）に、且つ第２の平形電極は内面（ＩＩ）に取り付けられている。平形電極９，１０は、導体（図示せず）を介して外部電圧供給部に接続されている。基板１の外面（Ｉ）には反射層２が配置されている。

図７には、切換可能な光学特性を備えた窓ガラスを製造する、本発明による方法の１つの実施形態が示されている。

カバーガラスと基板との結合は、択一的な方法では、少なくとも１つのスペーサを介して行うこともできる。

図８には、切換可能な光学特性を備えた窓ガラスを製造する、本発明による方法の別の実施形態が示されている。

当業者にとって、簡単且つ廉価に付与し得る本発明に基づく反射層により、切換可能な光学特性を備えた窓ガラスの外側の反射色の効果的な調整が達成され得るということは、予期せぬ驚くべきことであった。この場合、外側の反射色は、窓ガラスの切換状態及び観察角度には左右されず、反射層の材料及び厚さの選択に基づいて自由に選択され得る。

１透明な基板、２反射層、３切換可能な機能素子、４透明なカバーガラス、５熱可塑性の中間層、５．１第１の熱可塑性シート、５．２第２の熱可塑性シート、６別のガラス、７スペーサ、８断熱コーティング、９機能素子３の第１の平形電極、１０機能素子３の第２の平形電極、１１機能素子の機能層、１２第２の熱可塑性の中間層、１３機能素子３のイオン蓄積層、１４機能素子３の電解層、Ｉ透明な基板１の外面、ＩＩ透明な基板１の内面、ＩＩＩカバーガラス４の外面、ＩＶカバーガラス４の内面

Claims

切換可能な光学特性を備えた窓ガラスであって、少なくとも、
−外面（Ｉ）及び内面（ＩＩ）を有する透明な基板（１）、
−前記外面（Ｉ）及び前記内面（ＩＩ）の少なくともいずれか１つに設けられた反射層（２）、及び
−該反射層（２）に対して内室側に配置された切換可能な機能素子（３）、を有しており、
前記反射層（２）は、１つの個別の均質な層であり、複数の個別層から成る層合成体ではなく、
前記反射層（２）は、１．６〜２．５５の屈折率ｎ_Ｒを有する材料を含んでおり、
前記反射層（２）の前記屈折率ｎ_Ｒと厚さｄの積は、以下の選択物ｉ）、ｉｉ）、ｉｉｉ）又はｉｖ）に一致し：
ｉ）３６５ｎｍ〜４００ｎｍ又は７３０ｎｍ〜８００ｎｍ、当該範囲は、緑色の外側の反射色を生じる、
ｉｉ）４３５ｎｍ〜４８０ｎｍ又は８７０ｎｍ〜９６０ｎｍ、当該範囲は、金色の外側の反射色を生じる、
ｉｉｉ）３０５ｎｍ〜３６５ｎｍ又は６１０ｎｍ〜７３０ｎｍ、当該範囲は、青色の外側の反射色を生じる、
ｉｖ）２７０ｎｍ〜２８５ｎｍ又は５００ｎｍ〜６００ｎｍ、当該範囲は、紫色の外側の反射色を生じる、
前記外側の反射色は、観察角度に左右されない、
ことを特徴とする、切換可能な光学特性を備えた窓ガラス。
前記基板（１）は前記内面（ＩＩ）で以て、少なくとも１つの熱可塑性の中間層（５）を介して、外面（ＩＩＩ）及び内面（ＩＶ）を有する透明なカバーガラス（４）と結合されており、前記機能素子（３）は、前記外面（ＩＩＩ）又は前記内面（ＩＶ）に配置されているか、前記熱可塑性の中間層（５）内に配置されている、請求項１記載の窓ガラス。
前記基板（１）は前記内面（ＩＩ）で以て、少なくとも１つのスペーサ（７）を介して、外面（ＩＩＩ）及び内面（ＩＶ）を有する透明なカバーガラス（４）と結合されており、前記機能素子（３）は、前記外面（ＩＩＩ）又は前記内面（ＩＶ）に配置されている、請求項１記載の窓ガラス。
前記反射層（２）は、前記外面（Ｉ）に配置されており、前記機能素子（３）は、前記内面（ＩＩ）に配置されている、請求項１記載の窓ガラス。
前記反射層（２）は少なくとも、窒化ケイ素、酸化スズ、酸窒化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、酸化インジウムスズ、酸化スズ亜鉛、酸化チタン亜鉛及び酸化チタンケイ素の少なくともいずれか１つを含んでいる、請求項１から４までのいずれか１項記載の窓ガラス。
前記機能素子（３）は、エレクトロクロミック機能素子、ＰＤＬＣ機能素子、ＳＰＤ機能素子、サーモクロミック機能素子、ガスクロミック機能素子、フォトクロミック機能素子、フォトエレクトロクロミック機能素子、又はサーモトロピック機能素子である、請求項１から５までのいずれか１項記載の窓ガラス。
前記基板（１）は、プレストレスが加えられていないか、プレストレスが部分的に加えられているか、或いはプレストレスが加えられたガラスを含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載の窓ガラス。
前記ガラスは、板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスである、請求項７記載の窓ガラス。
前記基板（１）は、透明プラスチックを含む、請求項７記載の窓ガラス。
前記透明プラスチックは、剛性の透明プラスチックである、請求項９記載の窓ガラス。
前記透明プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチロール、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル及びこれらの混合物の少なくともいずれか１つである、請求項９または１０記載の窓ガラス。
前記基板（１）は、２０μｍ〜１０ｍｍの厚さを有している、請求項７から１１までのいずれか１項記載の窓ガラス。
請求項１、２又は５〜１２までのいずれか１項記載の窓ガラスの製造方法であって、少なくとも
−前記反射層（２）を、透明な前記基板（１）の外面（Ｉ）又は内面（ＩＩ）に付与し、
−切換可能な前記機能素子（３）を、透明な前記カバーガラス（４）の外面（ＩＩＩ）又は内面（ＩＶ）に付与するか、又は前記熱可塑性の中間層（５）内に装入し、且つ
−前記基板（１）を、熱、真空及び圧力の少なくともいずれか１つの作用下で、前記熱可塑性の中間層（５）を介して前記カバーガラス（４）と結合する
ことを特徴とする、請求項１、２又は５〜１２までのいずれか１項記載の窓ガラスの製造方法。
請求項１、３又は５〜１２までのいずれか１項記載の窓ガラスの製造方法であって、少なくとも
−前記反射層（２）を透明な前記基板（１）の外面（Ｉ）又は内面（ＩＩ）に付与し、
−切換可能な前記機能素子（３）を、透明な前記カバーガラス（４）の外面（ＩＩＩ）又は内面（ＩＶ）に付与し、且つ
−前記基板（１）を、前記少なくとも１つのスペーサ（７）を介して前記カバーガラス（４）と結合する
ことを特徴とする、請求項１、３又は５〜１２までのいずれか１項記載の窓ガラスの製造方法。
請求項１又は４〜１２までのいずれか１項記載の窓ガラスの製造方法であって、少なくとも
−前記反射層（２）を、透明な前記基板（１）の外面（Ｉ）に付与し、且つ
−切換可能な前記機能素子（３）を、前記基板（１）の内面（ＩＩ）に付与する
ことを特徴とする、請求項１又は４〜１２までのいずれか１項記載の窓ガラスの製造方法。
外側の反射色を調整するための、請求項１から１２までのいずれか１項記載の窓ガラスにおける前記反射層（２）の使用。