JP2012015080A

JP2012015080A - 窓

Info

Publication number: JP2012015080A
Application number: JP2010153488A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kozono; 隆嗣小園; Masako Oshiro; 真子大城; Kanae Omori; 香苗大森; Yoshiyuki Miyake; 喜之三宅; Toyoaki Hirano; 豊明平野; Shingo Yuasa; 信吾湯浅; Soichiro Abe; 壮一郎阿部; Yoji Konishi; 洋史小西; Osamu Tanahashi; 理棚橋
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】ＥＬ素子を用いた窓において、居住者に寛ぎや安らぎを与えるような空間演出をする。
【解決手段】窓１は、透明なＥＬ素子２を複数個、構造物の開口部に配置した発光体３と、ＥＬ素子２を点灯制御する制御部４と、を備える。制御部４が、ＥＬ素子２の一部を消灯させて、室外から光を採り入れる、又はＥＬ素子２の一部を消灯させて、室内に光を補うことにより、自然との調和が取れた、居住者に寛ぎや安らぎを与えるような空間演出をすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＬ素子を用いた窓に関する。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、発光層を陽極及び陰極で挟持させた発光部が透明基板上に形成されたものであり、電極間に電圧印加されたとき、発光層にキャリアとして注入された電子及びホールの再結合により生成された励起子によって発光する。

ＥＬ素子は、発光層の蛍光物質に有機物を用いた有機ＥＬ素子と、無機物を用いた無機ＥＬ素子に大別される。特に、有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、蛍光物質の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面発光体としての製造が容易であるという特性がある。

この特性を活かして、有機ＥＬ素子から成るディスプレイ装置を、壁面や窓等に配置して、ディスプレイ装置に画像を再生させることにより、内装デザインを簡易に変更できるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００７／０７５０３２パンフレット

しかしながら、このような有機ＥＬ素子から成るディスプレイ装置の使用は、壁面や窓に映像表示をすることによって、擬似的な仮想空間を演出するものであって、壁面等の全面に大型テレビ等の平面ディスプレイを設置することと実質的に変わらない。従って、このものは、自然との調和が取れた、居住者に寛ぎや安らぎを与えるような空間演出をするには適していない。

本発明は、上記課題を解決するものであって、ＥＬ素子を用い、居住者に寛ぎや安らぎを与えるような空間演出をすることができる窓を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、窓において、透明なＥＬ素子を複数個、構造物の開口部に配置した発光体と、前記ＥＬ素子を点灯制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、上記窓において、前記発光体は、複数個のＥＬ素子を格子状に配置したものであり、前記制御部は、前記各ＥＬ素子を所定のパターンに従って個別に点灯制御することが好ましい。

また、上記窓において、前記ＥＬ素子が、構造物の窓ガラス内面に配設されていることが好ましい。

本発明によれば、制御部が、透明なＥＬ素子を個別に点灯又は消灯させることにより、室外から光を採り入れつつ室内へ光を補うことができ、自然との調和が取れた、居住者に寛ぎや安らぎを与えるような空間演出をすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る窓を用いた室内空間において、ＥＬ素子を部分的に点灯させている状態を示す図。同窓を用いた空間におけるシステム構成を示すブロック図。同窓の一部分解斜視図。同窓に用いられるＥＬ素子が、複数のＥＬ素子（発光セル）を格子状に配置されて構成される例を示す斜視図。同窓に用いられるＥＬ素子の概略構成を示す側断面図。同窓を用いた室内空間において、ＥＬ素子を点灯させない状態を示す図。（ａ）（ｂ）は、同窓におけるＥＬ素子の点灯パターンを示す図。（ａ）（ｂ）（ｃ）は、同窓におけるＥＬ素子の点灯パターンを示す図。（ａ）（ｂ）は、同窓におけるＥＬ素子の点灯パターンを示す図。同窓の変形例を示す斜視図。同窓の更に別の変形例を示す斜視図。本発明の第２の実施形態に係る窓を天井に用いた室内空間において、夜間にＥＬ素子を全点灯させている状態を示す図。同室内空間において、昼間にＥＬ素子を全消灯させている状態を示す図。同室内空間において、曇り空又は雨天時等にＥＬ素子を部分的に点灯させている状態を示す図。同室内空間において、夜間にＥＬ素子を部分的に点灯させている状態を示す図。同室内空間において、夜間にＥＬ素子を全消灯させている状態を示す図。本発明の第３の実施形態に係る窓を車のサンルーフに用いた車内空間において、夜間にＥＬ素子を全点灯させている状態を示す図。同車内空間において、昼間にＥＬ素子を全消灯させている状態を示す図。同車内空間において、夜間にＥＬ素子を全消灯させている状態を示す図。

本発明の第１の実施形態に係る窓について、図１乃至図１０を参照して説明する。本実施形態の窓１は、図１に示すように、一般住宅の壁面Ｗ（構造物）に設けられた窓枠Ｆ（開口部）に取り付けられるものである。特に、北側に面し、日当たりの悪い部屋に好適に用いられる。ここでは、４枚の窓１が窓枠Ｆに取り付けられた例を示す。

窓１は、図１及び図２に示すように、ＥＬ素子２を複数個、配置された発光体３と、ＥＬ素子２を点灯制御する制御部４と、を備える。窓枠Ｆには、レール状に配線５（図１において破線で示す）が設けられており、発光体３の一端部に設けられた制御部４の受信部４１と電気的に接続されている。配線５は、給電線及び信号線の双方を含んでおり、中継器６を介して制御装置７に接続されている。制御装置７は、給電部ＡＣに接続され、所定電力を窓１の制御部４に供給すると共に、それらの点灯制御信号を出力する。なお、図１では、制御装置７を、壁付けリモコン型のものとして示している。

制御部４は、上述した受信部４１に加えて、駆動回路４２と、記憶部４３と、演算部４４とを備える。駆動回路４２は、演算部４４から出力される制御信号に従ってオンオフ動作をする少なくとも１つ以上のスイッチ素子等から成り、各ＥＬ素子２を点灯駆動させる。記憶部４３は、ＥＥＰＲＯＭ等の汎用のメモリ及びマイコン等から成り、各ＥＬ素子２に個別のアドレスを割り宛て、そのアドレスを記憶すると共に、制御装置７から受信した制御信号に従って所定アドレスのＥＬ素子２の点灯パターン等を記憶する。また、演算部４４は、汎用のマイコン等から成り、駆動回路４２を制御して所定アドレスのＥＬ素子２を記憶部４３に記憶された点灯パターンに基づいて点灯させるための出力値を決定し、それを駆動回路４２に実行させる。

制御装置７は、操作部７１と、送信部７２と、記憶部７３と、演算部７４と、入力部７５とを備える。操作部７１は、ユーザの操作によるＥＬ素子２の点灯制御内容を入力するものである。この操作部７１には、ＥＬ素子２の点灯状態を表示する表示部等が設けられてもよい。送信部７２は、演算部７４の命令に従って所定の制御信号を中継器６及び制御部４へ送信する。記憶部７３は、窓１が複数である場合、窓１毎の各ＥＬ素子２に個別のアドレスを割り宛て、そのアドレスを記憶すると共に、夫々のＥＬ素子２の点灯パターン等を記憶する。演算部７４は、記憶部７３に記憶された点灯パターンに基づいて所定のＥＬ素子２を点灯させる制御信号を送信部７２に出力させる。なお、上述した制御部４の記憶部４３及び演算部４４は、制御装置７の記憶部７３及び演算部７４に共用化されていてもよい。

入力部７５は、外部情報出力手段８から出力された外部情報を受信して、その情報を演算部７４に入力する。ここで言う外部情報とは、例えば、日照量や気温といった天候情報や、居住者の有無や家電機器の操作状況といった居住者の生活パターンに関する生活情報等が挙げられる。また、外部情報出力手段８とは、インターネットに接続されたパソコンＰや携帯電話Ｍといった情報処理端末、又は照明器具を含む種々の家電を操作するためのリモコンＲや、屋内又は屋外に設置された照度センサ（不図示）等である。外部情報出力手段８から入力部７５への外部情報の送受信は、有線でも良いが、例えば、無線ＬＡＮ等の無線通信で行われることが好ましい。演算部７４は、この外部情報を記憶部７３に記憶させると共に、この外部情報から所定の点灯パターンを抽出し、抽出された点灯パターンでＥＬ素子２を点灯制御するように、送信部７２に所定の制御信号を出力する。

中継器６は、制御装置７からの点灯制御信号に従って給電部ＡＣから供給された電力をＥＬ素子２の点灯に適するように整流、変圧する。なお、この中継器６の機能を、上述した制御部４の駆動回路４２等に実行させてもよい。

窓１は、図３に示す通り、複数個のＥＬ素子２が格子状に配置された発光体３が、対向する２枚の透明な板ガラス１０，１１に挟持された構成となっている。なお、図例では、一方の板ガラス１０の一部を切り欠いて表現している。また、発光体３の各ＥＬ素子２は、個別に点灯制御されるように、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ：インジウムチンオキサイド）等の透明な配線１２によって制御部４の駆動回路４２（図２参照）に接続されている。各ＥＬ素子２間の間隔は、絶縁性を確保できる範囲において、なるべく狭く形成されることが望ましい。なお、この間隔に、例えば、光拡散材を含有した絶縁性樹脂膜が設けられてもよい。

ＥＬ素子２は、無機ＥＬ素子であってもよいが、素子の平面化に適した有機ＥＬ素子が好ましい。また、その形状は、５〜６００ｍｍ角、好ましくは５０〜１００ｍｍの略正方形形状の平面発光体である。一つのＥＬ素子２が、単体の発光パネルを構成するものであってもよいし、例えば、図４に示すように、１０ｍｍ角のＥＬ素子２ｃ（発光セル）を格子状に１００個設けることによって一つの発光パネルを構成するものであってもよい。後者の場合、セル単位で点灯制御されるように透明な配線のパターンニングが施されることが望ましい。また、その場合の駆動方式は、アクティブ型、パッシブ型のいずれであってもよい。

また、ＥＬ素子２は、図５に示すように、透光性を有する基板２２上に、発光部２３を形成し、その外側を封止材２４で被覆したものである。なお、ここでは、ＥＬ素子２が単体の発光パネルとして構成されている例を示すが、上述した図４のような、複数のＥＬ素子２ｃが格子状に配置された発光パネルにおいても、発光部のサイズや配線のパターンニング等の相違点を除き、基本的な構成は同じである。発光部２３は、透明導電膜から成る陽極２３ａ、発光機能を有する発光層２３ｂ、透光性を有する陰極２３ｃを、順に基板２２上に積層形成したものである。封止材２４は、透明な材料から構成されており、各電極の一部が露出するように被覆され、これら電極の露出部は、直接又は透明なリード線等を介して電極端子（不図示）に電気的に接続される。

基板２２は、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等の透光性ガラスや、透光性樹脂材料等から成り、矩形板状に形成される。なお、窓１を構成する板ガラス１１（図３参照）上に発光部２３等を形成してもよく、この場合、板ガラス１１が実質的な基板２２ということになる。

陽極２３ａは、発光層２３ｂにホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、導電性化合物又はこれらの混合物から成る電極材料が用いられ、好ましくは、仕事関数が４ｅＶ以上のものが用いられる。特に、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透光性の導電材料が好ましい。陽極２３ａは、これらの電極材料を、基板２２の表面に、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により成膜及びパターニングすることによって形成される。

発光層２３ｂは、所望の白色光を発光させ得る有機蛍光材料が用いられ、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及びこれらの発光性化合物から成る基を分子構造の一部に有する化合物、高分子材料、各種蛍光色素の混合材料等が用いられる。なお、図４に示したような複数のＥＬ素子２ｃによって発光パネルが構成される場合、各ＥＬ素子２ｃがＲＧＢの異なる発光色となるように、適宜に蛍光体が選択されることが望ましい。

発光層２３ｂは、陽極２３ａの表面に上述した化合物を、例えば、真空蒸着法により成膜及びパターニングすることによって形成される。なお、発光層２３ｂは、複数の異なる材料が積層されたものであってもよく、これら複数層の間に電位を調整するためのバッファ層を介在させてもよい。

陰極２３ｃは、発光層２３ｂに電子を注入するための電極であり、陽極２３ａと同様に、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透光性の導電材料によって形成される。また、陰極２３ｃも陽極２３ａと同様の方法により形成される。なお、陽極２３ａ及び発光層２３ｂの間には、陽極２３ａから発光層２３ｂへのホール注入効果を促進するホール注入・輸送層（不図示）が設けられてもよい。また、発光層２３ｂ及び陰極２３ｃの間には、好ましくは、陰極２３ｃから発光層２３ｂへの電子注入効果を促進する電子注入・輸送層（図示せず）が設けられる。

このように構成されたＥＬ素子２においては、電極端子を介して所定の電力が供給されることにより、発光層２３ｂが発光する。発光した光は、陽極２３ａ及び陰極２３ｂを透過してＥＬ素子２外へ取り出され、発光体３の両面から出射する。なお、ＥＬ素子２の発光面には、基板２２を傷や汚れ等から保護するため、アクリル樹脂等から成る保護層や、基板２２からの光取り出し効率を高めるための拡散層等が設けられてもよい（不図示）。

ここで、窓１の作動例について再び図１を参照して説明する。ここでは、ハッチングされている箇所のパネルが点灯しているものとする。制御装置７からの制御信号を受けて、各窓１の制御部４は、格子状に配置された複数のＥＬ素子２を、例えば、窓１全体の約４分の１の面積を発光させ、約４分の３の面積を発光させないように、かつ発光面が疎らとなるように、夫々のＥＬ素子２を点灯制御させる。こうすれば、室内の居住者は、発光していない透明なＥＬ素子２から、外の景色を見ることができる。また、例えば、北側に面し、日当たりが悪い部屋においても、点灯しているＥＬ素子２から、まるで木漏れ日の光に照らされた南窓のように、室内に光が照射され、室内を明るくすることができる。

また、上述した日当たりが悪い部屋においても、日中であれば、ある程度の自然光は窓１から入射することがありえる。すなわち、発光してない透明なＥＬ素子２は、そのような自然光を室内に入射させる採光部として機能する。一方、発光しているＥＬ素子２は、室内を所望の明るさに補光する補光部として機能する。つまり、本実施形態の窓１は、この窓１が設けられた部屋の日照状態に応じて、制御部４が、適宜に格子状に配置された透明なＥＬ素子２を個別に点灯又は消灯させることにより、室外から光を採り入れつつ室内へ光を補うことができる。こうすることで、自然との調和が取れた、居住者に寛ぎや安らぎを与えるような空間演出をすることができると共に、室内の明るさを確保しながらも、無駄な電力消費を抑制することができる。

以下、窓１におけるＥＬ素子２の点灯パターンの例を挙げる。ここでも、ハッチングされている箇所のパネルが点灯しているものとする。なお、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）は、樹木が生い茂った森が背景となっており、図７（ｂ）、図８（ｂ）（ｃ）、図９（ｂ）は、山波に沈む太陽が背景となっている。制御部４（図２参照）は、例えば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、発光しているパネルと発光してないパネルとが市松模様になるように、窓１の各ＥＬ素子２を選択的に点灯制御する。こうすれば、モダンな室内空間を演出することができる。

また、図８（ａ）のように、木の幹や葉が見える箇所のＥＬ素子２を点灯させず、木々の隙間に当たる箇所のＥＬ素子のみを点灯させてもよい。更に、図８（ｂ）に示すように、山波と太陽が見える箇所を点灯させず、空に当たる箇所を点灯させてもよい。このように、窓１における発光させる箇所を、背景と連動させることにより、居住者が窓１から外の景色を楽しむことができると共に、室内を明るくすることができる。また、図８（ｃ）に示すように、窓１全体の中央部を点灯させず、両側枠近傍を点灯させてもよく、中央部から側枠方向へ発光する面積のグラデーションをかけてもよい。なお、図９（ａ）（ｂ）に示すように、全てのＥＬ素子２を消灯させれば、居住者は、通常の窓と同様に外の景色を眺めることができる。

また、例えば、窓１の上方に位置するＥＬ素子２を点灯させれば、居住者が読書や手作業を行うとき、窓１が実質的な照明器具として機能する（不図示）。また、窓１の下方に位置するＥＬ素子２を点灯させれば、居住者の目に直接的に光が照射され難くなるので、例えば、寛ぎの時間には、このような点灯制御がなされてもよい。更に、制御部４は、窓１の一方の側部から他方の側部へ向けて、時間の経過と共に点灯させるＥＬ素子２を移動させてもよい。このとき、例えば、パソコンＰ等の外部情報出力手段８（図１及び図２参照）から、日の出又は日没等の気象データを獲得し、この気象データに基づいて点灯させるＥＬ素子の位置及び発光量を制御することにより、よりリアリティのある照明演出が可能になる。

なお、本実施形態では、複数のＥＬ素子２が殆ど隙間無く配置された例を示したが、図１０に示すように、複数のＥＬ素子２を、それらの間に一定の間隔が空くように配置してもよい。この場合、窓１を全面発光させることはできないが、窓１の半分程度の面積に各ＥＬ素子２が設けられていれば、室内を十分な明るさに補光することができる。また、ＩＴＯや蛍光体といった高コスト材料の使用量を低減できるので、生産コストを低減することができる。

また、図１１に示すように、ＥＬ素子２が、建造物の窓ガラス２１の内面に配設されていてもよい。より具体的には、ＥＬ素子２の基板に柔軟性を有する樹脂シート２５を用い、この樹脂シート２５上に、所定寸法の夫々透明な発光部２３及び封止材２４を、複数個設けて、いわゆるフレキシブルＥＬ素子シート２６を作成する。このフレキシブルＥＬ素子シート２６を窓ガラス２１の内面に貼着させて、これを窓１としてもよい。こうすれば、既存の室内の窓ガラスに、本実施形態の窓１と同様の機能を持たせることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る窓について、図１２乃至図１６を参照して説明する。本実施形態の窓１は、居住空間の天井Ｃに設けられた開口部に取り付けられるものである。窓１自体の構成は、上記第１の実施形態と同様である。本実施形態によれば、夜間は、図１２に示すように、ＥＬ素子２を全点灯させれば、窓１は照明器具として機能し、室内を明るくすることができる。しかも、通常の照明器具では、器具本体等が室内で大きな存在感を示すが、本実施形態の照明装置１は、一見したところ通常の天窓であり、照明器具としての存在感がない。そのため、室内を広々とした開放感ある空間とすることができる。また、昼間は、図１３に示すように、ＥＬ素子２を全消灯せれば、窓１は、いわゆる天窓として機能し、居住者は解放的な大空を眺めることができ、また、自然光によって室内を明るくすることができる。更に、曇り空や雨天時には、図１４に示すように、部分的にＥＬ素子２を点灯させれば、室内の補光をすることができる。また、夜間に、図１５に示すように、窓１の周囲のみを点灯させることにより、ムードのある空間演出も可能となる。なお、図１６に示すように、夜間に全消灯させれば、居住者が室内に居ながら夜空を眺めることができるようになる。

すなわち、本実施形態の窓１を居住空間の天井Ｃに設けられた開口部に取り付けると共に、日照量や天候、及び居住者のライフスタイルに応じた点灯パターンを用いることで、居住者に寛ぎを感じさせる空間演出をすることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る窓について、図１７乃至図１９を参照して説明する。本実施形態の窓１は、自動車のサンルーフＵとして用いられるものである。この窓１は、自動車の停車時又は駐車時に、図１７に示すように、ＥＬ素子２を点灯させる。近年では、自動車の車内が個室空間として認識されるようになってきており、特に、電気自動車ではその傾向が顕著である。本実施形態においては、サンルーフＵを点灯させることにより、ドライバーが、例えば、停車時に読書を楽しんだりすることができ、車内を居心地良い空間とすることができる。また、図示を省略しているが、本実施形態においても、窓１の一部のみを個別に点灯させて、ドライバーの嗜好に従って、ＥＬ素子２が適宜に点灯制御される。なお、昼間や走行時は、図１８、１９に示すように、ＥＬ素子２を消灯させておけば、窓１は、通常のサンルーフＵとして機能する。

なお、ここでは、窓１をサンルーフＵとして用いた例のみを示すが、例えば、フロントガラス、サイドガラス、リアガラスにも本実施形態の窓１を適用することができ、全ての面を点灯させれば、車外から車内を見ることができなくなり、プライベートな空間をつくることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した本実施形態では、格子状に配置された複数のＥＬ素子２を個別にオンオフ制御して、窓１全体における発光面積を変化させる例を示したが、制御部４が複数のＥＬ素子２の夫々の調光出力を制御するようにしてもよい。また、赤色、青色、黄色の３色を発光可能なＥＬ素子２を用い、制御部４が、これらの発光色を組み合わせて点灯制御することにより、例えば、様々なシチュエーションに室内空間の演色性を変化させるようにしてもよい。

１窓
２ＥＬ素子
２ｃＥＬ素子（発光セル）
３発光体
４制御部
２１窓ガラス
Ｗ壁面（構造物）
Ｆ窓枠（開口部）

Claims

透明なＥＬ素子を複数個、構造物の開口部に配置した発光体と、前記ＥＬ素子を点灯制御する制御部と、を備えたことを特徴とする窓。
前記発光体は、複数個のＥＬ素子を格子状に配置したものであり、
前記制御部は、前記各ＥＬ素子を所定のパターンに従って個別に点灯制御することを特徴とする請求項１に記載の窓。
前記ＥＬ素子が、構造物の窓ガラス内面に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窓。