JP2015013776A - 調光パネル - Google Patents

Abstract

【課題】大面積化に適した調光パネルを提供することを目的とする。【解決手段】本実施形態の調光パネル１０は、第１ガラス基板１１と、第２ガラス基板１２と、封止部１５と、スペーサ１４と、を備えている。第２ガラス基板１２は、１ガラス基板１１と対向して配置されている。封止部１５は、第１ガラス基板１１および第２ガラス基板１２の周縁部を封止している。スペーサは、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２との間に複数配置されている。第１ガラス基板１１は、第２ガラス基板１２と対向する面に、光を透過する状態と光を反射する状態とを変化可能な調光膜１３を有している。そして、スペーサ１４は、調光膜１３と点接触している。このような構成により、調光パネル１０を大面積化しても、調光膜１３の機能低下を押さえた上で、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２間の間隔を適切に制御することができる。【選択図】図２

Description

本開示は、光を透過する状態と光を反射する状態とを切り替え可能な調光パネルに関する。

特許文献１は、薄膜状の金属や金属化合物を用いた調光ミラーガラス材料、調光ミラーガラスを開示している。

特開２００３−２６１３５６号公報

調光ミラーガラスの実用化を前提とした時、建築用途や輸送車両用途といった様々な用途を想定し、それらの窓ガラスデザインに対する多様な要求に応じる為には、ガラスの大面積化とパネルの軽量化を実現する技術が必要である。そこで、調光ガラスを構成するガラス板のガラス厚の低減による軽量化とともに、2枚の基板間のギャップを一定に保ち、且つそのギャップを出来るだけ狭くした薄型のパネルとし、その窓枠の重量も軽量化が可能である事が望ましい。しかし、調光膜を有する調光ミラーガラスにおいて、最適にギャップを調節する為のスペーサの形状や配置については検討されていない。

そこで本開示は、大面積化や軽量化に適した調光パネルを提供することを目的とする。

本開示にかかる調光パネルは、第１基板と、前記第１基板と対向して配置された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の周縁部を封止する封止部と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された複数のスペーサと、を備え、前記第１基板は、前記第２基板と対向する面に、光を透過する状態と光を反射する状態とを変化可能な調光膜を有しており、前記スペーサは、前記調光膜と点接触している。

本開示によれば、大面積化に適した調光パネルを提供することができる。

（ａ）調光パネル１０の上面図（ｂ）調光パネル１０の断面図 （ａ）調光パネル１０の中央部分の部分拡大図（ｂ）調光パネル１０の周縁部の部分拡大図 他の実施形態にかかる調光パネルの断面図 他の実施形態にかかる調光パネルの上面図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
［１−１．構成］
以下、図１〜２を用いて、実施の形態１を説明する。

図１は、本実施形態の調光パネル１０の構成を示す概略図である。図１（ａ）は、調光パネル１０の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ‘部分の断面を示す断面図である。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、調光パネル１０は、第１ガラス基板１１（第１基板の一例）と、第２ガラス基板１２（第２基板の一例）と、調光膜１３と、スペーサ１ ４と、封止部１５と、排気管１６と、を備える。

第１ガラス基板１１および第２ガラス基板１２は、光透過性を有するガラス材料で形成されている。なお、基板材料はガラスには限られず、光透過性を有する樹脂などで形成されてもよい。

第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２は互いに対向して配置されている。第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２の周縁部は、封止部１５により封止されている。第１ガラス基板、第２ガラス基板、封止部１５により空間が形成されている。第２ガラス基板１２には吸気または排気の穴が形成されており、この穴に排気管１６が接続されている。排気管１６には、調光パネル１０内部の空間の雰囲気を制御するための雰囲気ガス制御部（図示せず）が接続される。詳細は後述するが、調光膜１３の状態変化を制御するには、雰囲気ガスが少なくとも2種必要であり、調光パネル１０内のガス種切り替えに際しては、要する時間を短縮する為にポンプを使用しても良い。また、雰囲気ガス制御部は、ポンプのほかにガスボンベ或いはガス発生装置で構成されるのが一般的である。雰囲気ガス制御部は、排気管１６を介して所定のガスを導入したり、導入されたガスを排気して大気を導入したりすることができる。

なお、本実施形態では、第２ガラス基板１２に吸気または排気用の穴を形成したが、この穴は、第1ガラス基板１１に設けられてもよい。

第１ガラス基板１１は、第２ガラス基板と対向する面に調光膜１３を有している。第１ガラス基板１１および第２ガラス基板１２の周縁部は、封止部１５により封止されているので、調光膜１３は、封止部１５の内側の領域に形成されている。

調光膜１３は、光を反射する状態と光を透過する状態とを切り替え可能な機能を有する薄膜である。以下、「光を反射する状態」を「鏡状態」と称し、「光を透過する状態」を「透明状態」と称する場合がある。

調光膜１３は例えば、マグネシウムとニッケルの合金材料で構成される。調光膜１３は、例えばスパッタリングなどの公知の技術により成膜される。成膜後の調光膜１３は、金属光沢を有しており、鏡のような状態になっている。すなわち、調光膜１３は、光を反射する状態になっている。この調光膜１３の表面を、例えばアルゴンで１〜５％に希釈した水素ガスに晒すことで、薄膜が化学変化を起こし、調光膜１３が透明になる。また、透明化した調光膜１３を大気に晒すことで、元の金属光沢を有する鏡の状態に戻る。

なお、調光膜１３の材料としては、上述したマグネシウムとニッケルの合金材料には限られず、マグネシウムとカルシウムの合金材料、マグネシウムとイットリウムの合金材料や希土類金属などの、調光機能を有する公知の材料を用いてもよい。

［１−２．スペーサ］
第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２との間には、複数のスペーサ１４が配置されている。スペーサ１４は、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２との間を所定の間隔に保つための部材である。スペーサ１４は、所定の間隔を空けて均一に配置されている。なお、スペーサ１４は必ずしも均一に配置される必要はない。第１ガラス基板１１および第２ガラス基板１２間の間隔を一定に確保できれば、スペーサ１４を不均一に配置してもよい。

調光パネル１０が十分に小さい場合は、ガラス基板の周縁部を封止しただけの構成でも、ガラス基板が曲がることはない。しかし、調光パネル１０を大型化した場合、周縁部のみを封止するだけでは、ガラス基板自体の重さによりガラス基板が曲がるおそれがある。ガラス基板が曲がった場合、ニュートンリングと呼ばれる干渉縞が発生し、視認性やデザイン性を損なってしまうおそれがある。また、ガラス基板が曲がると、調光パネル１０内部の空間も変形することになり、充填するガスの分布が不均一になるおそれがある。ガスの分布が不均一になると、調光膜１３の状態変化にムラが生じる原因になる事が懸念される。

また、調光パネル１０は、ガスの制御により調光膜１３の状態を切り替えている。そのため、ガスの導入や排気などの制御を迅速に行うことが好ましい。したがって、ガラス基板間の間隔をできるだけ小さくし、調光パネル１０内に充填されるガスの量を少なくすることが好ましい。しかし、ガラス基板間の間隔を狭くすると、ガラス基板の湾曲によりガラス基板同士が接触することや、ガス種切り替えの際に調光パネル１０内部の気圧が下がり、調光パネル１０内外の気圧差の拡大によってガラス基板の曲がりが大きくなり、ガラス基板同士が接触する事も懸念される。

そこで、本実施形態の調光パネル１０は、調光パネル１０の周縁部以外でもガラス基板間の間隔を一定にするためのスペーサ１４を備えている。ただし、周縁部以外の領域にスペーサ１４を設置する場合、次のような課題が発生する。すなわち、スペーサ１４と調光膜１３が接触するので、その接触部分は、調光パネル１０内部の雰囲気ガスに晒されないことになる。その結果、接触部分については雰囲気ガスとの化学反応が行われない。つまり、接触部分については、ガス種切り替えに対して調光膜１３の状態変化が追従しない状況になってしまう。

そこで、本実施形態では、以下に説明するようなスペーサ１４を採用した。以下、図２を用いてスペーサ１４の詳細について説明する。

図２（ａ）は、スペーサ１４の拡大図である、図２（ｂ）は、封止部１５の拡大図である。

図２（ａ）に示すように、スペーサ１４は、球状の透明ビーズにより構成されている。なお、本実施形態ではスペーサ１４として球状のものを用いたが、スペーサ１４の形状はこれには限らない。詳細は後述するが、調光膜１３との接触面積が小さくなるような形状であればよい。例えば、スペーサ１４の一部が球面で構成されており、その球面で調光膜１３と接するようにしてもよい。なお、図２（ａ）および（ｂ）では、スペーサ１４を１つのみ用いた構成を例に挙げて説明したが、スペーサ1つに含まれる透明ビーズの数は1つ以上とし、複数個を含んだ状態でもよい。

スペーサ１４は、第１ガラス基板１１に形成された調光膜１３と点接触するよう配置されている。すなわち、スペーサ１４の球面と第１ガラス基板１１の平面との接触部分は点接触であるため、接触面積を最小限に抑えることができる。

スペーサ１４は、接着剤１７により第２ガラス基板１２上に接着固定されている。より詳細には、スペーサ１４は、第２ガラス基板１２のみに接着固定されており、第１ガラス基板１１には接着固定されていない。接着剤１７は、第２ガラス基板１２に面接触しているので、スペーサ１４は第２基板１２にしっかりと固定される。

接着剤１７は、透過性を有する接着剤であり、例えば、熱硬化性樹脂材料や光硬化性樹脂材料などが挙げられる。接着強度を確保するため、接着剤１７と第２基板１２接触面積は、0.04mm²以上であることが望ましい。

スペーサ１４の直径（第１基板１１に垂直な方向から見たときの直径）は、１０μｍ以上であることが望ましい。スペーサ１４の直径が１０μｍより小さいと、接着剤１７で固定できる面積が狭くなるので、接着固定しづらくなる。スペーサ１４の直径を１０μｍ以上とすることで、より確実にスペーサ１４を接着固定することができる。また、スペーサ１４の直径が１０μｍより小さい場合、スペーサ１４内部で光が乱反射する量が多くなり、結果としてスペーサ１４が白っぽく見えてしまうおそれがある。このような観点からも、スペーサ１４の直径を１０μｍ以上とすることが好ましい。さらに、基板間隔を一定に保つ為に、透明ビーズのサイズは、なるべくばらつきが少なく（粒度分布が揃った）状態のビーズを使用したほうが良い。

図２（ｂ）に示すように、封止部１５は、スペーサ１４と接着剤１７とで構成されている。封止部１５における接着剤１７は、スペーサ１４全体を覆うように構成されている。これにより、第１ガラス基板１１および第２ガラス基板１２の周縁部をしっかりと封止することができる。

［１−３．まとめ］
上述したとおり、本実施形態の調光パネル１０は、第１ガラス基板１１と、第２ガラス基板１２と、封止部１５と、スペーサ１４と、を備えている。

第２ガラス基板１２は、１ガラス基板１１と対向して配置されている。

封止部１５は、第１ガラス基板１１および第２ガラス基板１２の周縁部を封止している。

スペーサは、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２との間に複数配置されている。

第１ガラス基板１１は、第２ガラス基板１２と対向する面に、光を透過する状態と光を反射する状態とを変化可能な調光膜１３を有している。そして、スペーサ１４は、調光膜１３と点接触している。

このような構成により、調光パネル１０を大面積化しても、調光膜１３の機能低下を押さえた上で、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２間の間隔を適切に制御することができる。

また、調光パネル１０は、スペーサ１４を第２ガラス基板１２に接着固定する接着材１７をさらに備えている。そして、接着材１７は、第２ガラス基板１２と面接触している。

このような構成により、調光膜１３が形成されていない側でスペーサ１４を固定することができるので、スペーサ１４と調光膜１３との接触面積を小さくした状態で、スペーサ１４を第２ガラス基板１２に固定することができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示における実装の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態をまとめて説明する。

実施の形態１では、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２は略同一の大きさであったが、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２の大きさはこれには限らない。例えば、図３に示すように、第２ガラス基板１２を第１ガラス基板１１よりも大きくしてもよい。このような構成により、封止部１５と第２ガラス基板１１との接触面積を大きくすることができるので、より確実に第１ガラス基板１１と第２ガラス基板１２の周縁部を封止することができる。

また、実施の形態１では、第２ガラス基板１２に吸気用の穴を形成しているが、吸気用の穴の位置はこれには限らない。例えば、図４に示すように、封止部１５に吸気用の穴１０を形成してもよい。第１実施形態では、第２ガラス基板１２の面から突出するように排気管１６が設置されるため、デザイン性も損なわれ、また、調光パネル１０を窓材などに取り付ける際の制限になってしまう。しかし、図４に示すように、封止部１５に吸気用の穴を形成すれば、パネルの面上に不要な突起部を設ける必要もなく、デザイン性も向上する。また、調光パネル１０を窓材などに容易に取り付けることができる。

以上のように、添付図面および詳細な説明によって、出願人がベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示にかかる調光パネルは、窓ガラスや冷蔵庫などの内部観察用の窓材をはじめとして、輸送車両やコンテナなどのさまざまな用途に適用可能である。

１０ 調光パネル
１１ 第１ガラス基板
１２ 第２ガラス基板
１３ 調光膜
１４ スペーサ
１５ 封止部

Claims (3)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板の周縁部を封止する封止部と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置された複数のスペーサと、
   を備え、
   前記第１基板は、
   前記第２基板と対向する面に、光を透過する状態と光を反射する状態とを変化可能な調光膜を有しており、
   前記スペーサは、
   前記調光膜と点接触している、
   調光パネル。
2. 前記スペーサを前記第２基板に接着固定する接着部材をさらに備え、
   前記接着部材は、前記第２基板と面接触している、
   請求項１に記載の調光パネル。
3. 前記スペーサは、略球状の形状である、
   請求項１〜２に記載の調光パネル。