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JP6948262B2 - 不透明度切替可能デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、グレージングの少なくとも一部の不透明度を変化させるための切替可能デバイス、特に、車両のグレージングのシェードバンドとして使用するための複数の切替可能領域を備えた切替可能デバイスに関する。
自動車のような自動車両は、合わせフロントガラスを有することが知られている。ときには、フロントガラスの上部には、しばしばシェードバンドと呼ばれる着色領域がある。ポリビニルブチラール(PVB)層を一緒に接着した一対のソーダ石灰シリカガラスシートを備えた従来のフロントガラスでは、シェードバンドは普通PVBの着色領域であり、一度フロントガラスが製造されると、シェードバンドは所定の位置に固定される。その結果、空の太陽の位置が1日にわたって変化するため、シェードバンドの最適な位置はしばしば達成されない。さらに、シェードバンドが必要でない場合には、PVBの固定された着色領域のために、フロントガラスを通る総合的透過を増加させることは不可能である。
シェードバンドとして懸濁粒子デバイス(SPDフィルム)を含むフィルムを使用する1つの解決法がWO2010/032069A1に提案されている。SPDフィルムは、SPDフィルム内に可変透過度領域を生成するために高周波電圧を使用して切り替えられる。
そのような方法は、伝送線路のインダクタンスによる直列インピーダンスを増加させる高周波電源を必要とし、SPDフィルムへの電力伝送を難しくする可能性がある。
WO2004/077649A2から、各SPDフィルムに特定の大きさの交流電圧を印加するためにキャパシタネットワークを使用して個々のSPDフィルムに電力を供給することが知られている。そのようなシステムは、SPDフィルムを切り替えるために別個のキャパシタネットワークを必要とする。
SPDフィルム制御システムは、WO2006/078564A2、WO2007/029215A2及びWO2007/010542A1にも記載されている。
US2013/0201549A1は、第1の基板と、第2の基板と、ある電位に制御可能な第1の電極と、第1の電極と異なる電位に制御可能な第2の電極と、帯電体と、荷電した光調整粒子と分散媒を含有する液体懸濁物とを含む懸濁粒子デバイスを記載しており、そこにおいて第1の電極、第2の電極及び帯電体とは第1の基板と第2の基板との間に配列され、液体懸濁物は第1の基板と第2の基板との間に封止され、光調整粒子は帯電体の周囲に蓄積することができる。
WO01/01191A1は、調整可能な透明度を有する窓を記載している。
本発明者は、グレージングの少なくとも一部の不透明度を変化させるための切替可能デバイスを提供するために切替可能なフィルムの容量効果を利用することが可能であることを見出した。
したがって、本発明は、グレージングの少なくとも一部の不透明度を変更するための切替可能デバイス、少なくとも2つ(第1及び第2)の電気コネクタ領域と電気的に連通している少なくとも2つ(第1及び第2)の切替可能領域を備える切替可能デバイス、を提供し、各切替可能領域は、第1の電極と第2の電極との間に電気的に作動される可変不透明度層を含み、第1の切替可能領域は第2の切替可能領域に対して配置され、これにより、第1及び第2の電気コネクタ領域を適切な電源に接続すると、切替可能デバイスの少なくとも2つ(第1及び第2)の部分が不透明度の変化を有するように第1及び第2の切替可能領域の不透明度は変化し、切替可能デバイスの第1の部分は切替可能デバイスの第2の部分とは異なる不透明度を有する。
本発明による切替可能デバイスは、2つの物理的に別個の切替可能領域の不透明度を変更するために一対の電気領域のみを利用してもよい。また、本発明による切替可能デバイスは、所望の切り替え動作を達成するために低周波電源を利用することができる。
好適実施形態では、切替可能なデバイスは、適切な電源に接続するために構成された一対の電気コネクタ領域(第1の電気コネクタ領域及び第2の電気コネクタ領域)のみを備える。
適切には、第1及び/または第2の切替可能領域の第1及び第2の電極は平板電極である。
第1の切替可能領域の不透明度は、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に印加された電圧の関数である。適切に高い電圧では、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は高から低に変化する、すなわち、不透明度が減少し、より多くの可視光が第1の切替可能領域を通過することができる。通常、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に電圧が印加されないとき、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は最大である、すなわち、第1の切替可能領域は可視光の最低透過度を有し、しばしば「スイッチオフ」と呼ばれる。第1の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に電圧が印加されないとき、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は最大である、すなわち、第1の切替可能領域は最低の可視光の透過度を有し、そして第1の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に適切な周波数で適切に高い電圧を印加すると、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は減少する、すなわち、不透明度は、第1の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に電圧が印加されないときと比べて低いことが好ましい。
第2の切替可能領域の不透明度は、第2の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に印加される電圧の関数である。適切に高い電圧では、第2の切替可能領域の第1及びと第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は高から低に変化する、すなわち、不透明度が減少し、より多くの可視光が第1の切替可能領域を通過することができる。通常、第2の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に電圧が印加されないとき、第2の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は最大である、すなわち、第2の切替可能領域は可視光の最低透過度を有する。第2の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に電圧が印加されないとき、第2の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は最大である、すなわち、第2の切替可能領域は最低の可視光の透過度を有し、そして第2の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に適切な周波数で適切に高い電圧を印加すると、第2の切替可能領域の第1及び第2の電極との間の電気的に作動される可変不透明度層の不透明度は減少する、すなわち、不透明度は第2の切替可能領域の第1及び第2の電極の両端間に電圧が印加されないときと比べて低いことが好ましい。
各切替可能領域の第1及び第2の電極は離間しているので、各切替可能領域は平行平板キャパシタのように振る舞い、関連するキャパシタンスを有する。このように、切替可能領域は、各切替可能領域がキャパシタであるかのように、直列及び/または並列に電気的接続されてもよい。
特定の切替可能領域のキャパシタンスは、特に電極が平板電極である場合、電極の適切な主面面積を選択することによって変化させることができる。代わりに、特に電極が平板電極である場合、電極の分離が選択されてもよい。代わりに、特に電極が平板電極である場合、電極間の電気的に作動される可変不透明度層の誘電率を変えてもよい。
好ましくは、第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、第2の切替可能領域は第1のキャパシタンスとは異なる第2のキャパシタンスを有する。
好ましくは、第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、第2の切替可能領域は第1のキャパシタンスと同じ第2のキャパシタンスを有する。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つの切替可能領域すべてのそれぞれのキャパシタンスは異なる。
好ましくは、第1及び第2の切替可能領域の第1の電極は主面を有し、第1の切替可能領域の第1の電極の主面の面積は、第2の切替可能領域の第1の電極の主面の面積とは異なる。
好ましくは、第1の電気コネクタ領域は第1の切替可能領域の第1の電極と電気的に連通し、第1の切替可能領域の第2の電極は、第2の切替可能領域の第1の電極と電気的に連通し、第2の切替可能領域の第2の電極は第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している。
好ましくは、第1の切替可能領域の第2の電極と第2の切替可能領域の第1の電極との間に直接ガルバニック接続が存在する。
好ましくは、第1の電気コネクタ領域と第1の切替可能領域の第1の電極との間に直接ガルバニック接続が存在する。
好ましくは、第2の切替可能領域の第2の電極と第2の電気コネクタ領域との間に直接ガルバニック接続が存在する。
いくつかの実施形態では、第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、第2の切替可能領域は第1のキャパシタンスと同じまたは異なる第2のキャパシタンスを有し、さらに切替可能デバイスは、第1及び第2の電気コネクタ領域と電気的に連通する少なくとも3つの切替可能領域を含むように第3の切替可能領域を備え、第3の切替可能領域は第1の電極と第2の電極との間に電気的に作動される可変不透明度層を含み、第3の切替可能領域は第3のキャパシタンスを有し、第1及び第2の電気コネクタ領域を適切な電源に接続すると、第1、第2及び第3の切替可能領域の不透明度は、切替可能デバイスの少なくとも3つ(第1、第2及び第3)の部分が不透明度の変化を有するように変化し、切替可能デバイスの第3の部分は第1及び第2の部分の不透明度とは異なる不透明度を有する。
切替可能デバイスが第1の電極と第2の電極との間に電気的に作動される可変不透明度層を含む第3の切替可能領域を備える実施形態は、他の好ましい特徴を有する。
好ましくは、第1のキャパシタンスは第2のキャパシタンスと同じであり、さらに第1の部分の不透明度は第2の部分の不透明度と同じである。
好ましくは、第3のキャパシタンスは、第1及び第2のキャパシタンスと同じである。
好ましくは、第1の切替可能領域の第1の電極は第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、第2の切替可能領域の第1の電極は第1の電気コネクタ領域及び第1の切替可能領域の第1の電極と電気的に連通しており、第1の切替可能領域の第2の電極は第2の切替可能領域の第2の電極と電気的に連通しており、第3の切替可能領域の第1の電極は第1の切替可能領域の第2の電極及び第2の切替可能領域の第2の電極と電気的に連通しており、第3の切替可能領域の第2の電極は第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している。
好ましくは、第1の切替可能領域の第1の電極及び/または第2の切替可能領域の第1の電極は、第1の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している。
好ましくは、第2の切替可能領域の第1の電極は、第1の切替可能領域の第1の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第1の切替可能領域の第2の電極は、第2の切替可能領域の第2の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第3の切替可能領域の第1の電極は、第1の切替可能領域の第2の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第3の切替可能領域の第1の電極は、第2の切替可能領域の第2の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第3の切替可能領域の第2の電極は、第2の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している。
第3の切替可能領域が存在する実施形態では、好ましくは、第1の切替可能領域の第1の電極は第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、第2の切替可能領域の第1の電極は第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、第1の切替可能領域の第1の電極は第2の切替可能領域の第1の電極と電気的に連通しており、第1の切替可能領域の第2の電極は第3の切替可能領域の第1の電極と電気的に連通しており、第3の切替可能領域の第2の電極は第2の切替可能領域の第2の電極と電気的に連通しており、第2の切替可能領域の第2の電極は第2の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、第3の切替可能領域の第2の電極は第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している。
好ましくは、第1の切替可能領域の第1の電極及び/または第2の切替可能領域の第1の電極は、第1の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している。
好ましくは、第1の切替可能領域の第1の電極は、第2の切替可能領域の第1の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第1の切替可能領域の第2の電極は、第3の切替可能領域の第1の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第3の切替可能領域の第2の電極は、第2の切替可能領域の第2の電極と直接電気的に連通している。
好ましくは、第2の切替可能領域の第2の電極は、第2の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している。
好ましくは、第3の切替可能領域の第2の電極は、第2の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している。
一般的な意味では、本発明による切替可能デバイスを、直列に電気的接続され、第1及び第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している多数のブランチに関して定義することが可能である。一般に、切替可能デバイスは複数のブランチBを有する。各ブランチBは、2つのノードN及びMと電気的に連通している合計Rの切替可能領域を有し、それぞれのブランチの各端には1つのノードがある。ノードNは第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、ノードMは第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している。各ノードは、それぞれのノードをそれぞれの電気コネクタ領域に電気的接続する経路に沿った仮想点であってもよい。
各ブランチB内にはIアームがあり、各アームはそれぞれのブランチのノードN、Mと電気的に連通している。このように、各ブランチのIアームは電気的に並列に接続される。
各個々のアームIは、直列に接続されたs個の切替可能領域と、並列に接続されたp個の切替可能領域とを有する。このように、アーム内の切替可能領域の総数はs+pである。1つのブランチにIアームがあるとすれば、Rは次のように書くことができる。
Figure 0006948262
したがって、切替可能デバイスの切替可能領域Sの総数は、次式で与えられる。
Figure 0006948262
したがって、切替可能デバイス内の切替可能領域の総数は、次式で表わされる。
Figure 0006948262
iアームを有する特定のブランチjは、次式で示される。
Figure 0006948262
各切替可能領域を識別するために、j番目のブランチBにおいて、i番目のアームIは、次式で示される。
Figure 0006948262
したがって、切替可能な装置は次式で表される。
Figure 0006948262
Figure 0006948262
本発明の最も単純な実施形態では、切替可能デバイスは直列に電気的接続された2つの切替可能領域のみを備え、第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、第2の切替可能領域は第1のキャパシタンスとは異なる第2のキャパシタンスを有する。上記の式(1)〜(9)に関して、この実施形態では、B=1、I=1、R=s=2及びp=0である。式(7)によれば、この構成におけるアームはI で表わすことができ、式(8)によれば、直列に電気的接続された2つの切替可能領域は、 及び で表わすことができる。式(6)によれば、切替可能デバイスは、S と表わしてもよく、ここで である。
いくつかの実施形態では、B=1である。
いくつかの実施形態では、B=1、I=1、s>2及びp=0である。
B=I=1かつp=0である実施形態では、各切替可能領域の不透明度は、主に切替可能領域自体のキャパシタンスによって決定される。外部キャパシタを使用しないことが望ましい場合は、そのキャパシタンスを変更するために切替可能領域のサイズを変更することができる。切替可能領域のキャパシタンスを変更するために他の要因を変えることができ、例えば、特定の切替可能領域に対して、第1及び第2の電極の間隔を変更してもよく、特に第1及び第2の電極が平板電極である場合にそうできる。代わりに、電極間の層の誘電率を変えてもよい。
2つ以上のアームを有する所与のブランチでは、2つ以上の異なる不透明度領域を作成するために、各アームに異なる数の切替可能領域を有し、それぞれのアーム内の各切替可能領域は同じまたは実質的に同じキャパシタンスを有することが好ましい。
B>=1かつI>=2の実施形態では、各アームは異なる数の切替可能領域を有してもよい。
I>=2である実施形態では、切替可能デバイスは、段階的な不透明度が生成されるように、順番に、アームが前のアームよりも漸進的により多くのまたは漸進的により少ない切替可能領域を有するように配置されてもよい。第1のアームは1つの切替可能領域のみを有してもよく、後続のアームはそれぞれ漸進的に増加する数の切替可能領域を有してもよい。
アーム内の切替可能領域の数は、所望の不透明度を提供するように選択されてもよい。例えば、2つ以上のアームを有するブランチに対しては、p=0及びs=1であるアームにおいては電極両端間の所与の入力電圧に対して、切替可能領域は最も低いレベルの不透明度、すなわちOminを有するように完全に切り替わることができる。2×Ominの不透明度を有することが望まれるアームに対しては、切替可能領域の電圧/不透明度グラフを参照して、所望のレベルの不透明度を達成するために平板電極の両端間に要求される電圧を決定することが可能である。入力電圧Vmaxが不透明度Ominを生成する場合、2×Ominの不透明度を得るには、約1/2Vmaxの入力電圧が必要になることになる。等しいキャパシタンス領域を仮定すると、同じキャパシタンスの2つの切替可能領域を有するアームは、所望の不透明度、すなわちVmaxの入力電圧に対して2×Ominを提供する。アーム内の切替可能領域の不透明度は、異なるキャパシタンスを有することによってさらに影響され得る。
ブランチB、アームI及び切替可能領域s、pの数は、特定の用途に対して選択されてもよい。
実際問題として、狭い幅を有する切替可能領域を有することは困難であり得るので、単一のフィルム上に多数の切替可能な領域を構築し、次に切替可能領域を提供するような方法でフィルムを切断することが必要になってくる。
いくつかの実施形態では、B=1、I=2で、I はs=2かつp=0を有し、I はs=1かつp=0を有する。
いくつかの実施形態では、B=2で、ブランチBにはアームI がs=1かつp=0を有し、アームI がs=1かつp=0を有する2つのアーム(I=2)があり、ブランチBにはアームI がs=1かつp=0である1つのアーム(I=1)がある。
いくつかの実施形態では、B>=1、I>=2で、I はs>=2かつp>=0を有し、I はs=>1かつp>=0を有する。
いくつかの実施形態では、B>=2で、Bには2つ以上のアームがあり、I はs>=1かつp>=0を有し、アームI はs>=1かつp>=0を有し、Bには1つ以上のアームがあり、それぞれはs>=1かつp>=0を有する。
いくつかの実施形態では、B>=1で、ブランチBには3つ以上のアームがあり、アームI ではs>=zかつp>=0であり、アームI ではs>=(z−1)かつp>=0であり、アームI ではs>=z−2であり、zは少なくとも3である。
いくつかの実施形態では、B>=1であり、ブランチBには3つ以上のアームがあり、アームI ではs=1かつp>=0であり、アームI ではs>=2かつp>=0であり、アームI ではs>=3である。
いくつかの実施形態では、各それぞれの切替可能領域の各電極対の両端間の電圧は、主として切替可能領域のキャパシタンスによって、またはそれによってのみ決定される。
いくつかの実施形態では、切替可能領域の少なくとも1つは、懸濁粒子デバイスまたは液晶を含む。好ましくは、切替可能領域のすべては、懸濁粒子デバイスまたは液晶を含む。
好ましい実施形態では、第1及び第2の切替可能部分の不透明度は、適切な電源を第1及び第2の電気コネクタ領域のみに接続することによって変更可能である。
いくつかの実施形態では、適切な電源は、出力電圧の大きさが可変であり、及び/または出力電圧の周波数が可変であるような可変電源であってもよい。適切には、電源は10Hzから500Hzの周波数範囲で動作可能である。
いくつかの実施形態では、第1の電気コネクタ領域は第1の外部コネクタ領域に接続されるように構成され、及び/または第2の電気コネクタ領域は第2の外部コネクタ領域に接続されるように構成され、第1及び/または第2の外部コネクタ領域は、適切な電源と電気的に連通するように構成される。例えば、第1の外部コネクタ領域は、クリップ行為またはソケット/プラグ嵌合行為によって第1の電気コネクタ領域と係合するコネクタであってもよい。
本発明による切替可能デバイスは、グレージングに組み込むことができ、グレージングは、グレージング材の少なくとも1つ(第1)のシートと本発明による切替可能グレージングデバイスとを含み、切替可能デバイスは、第1及び第2の電気コネクタ領域の接続に際してグレージング材のシートの主面に面するように配置され、グレージング材のシートの主面の方向を見たとき、切替可能デバイスの2つの部分は異なる不透明度の少なくとも2つの領域を有するグレージングを提供する。
好ましくは、グレージング材の第1のシートは少なくとも1枚のガラスを含み、より好ましくはソーダ石灰シリカガラスを含む。
好ましくは、切替可能デバイスは、グレージング材の第1のシートとグレージング材の第2のシートとの間に位置付けされる。好ましくは、グレージング材の第1のシートとグレージング材の第2のシートとの間に少なくとも1つの空隙があり、切替可能デバイスがその空隙内に位置付けされる。
好ましくは、切替可能デバイスは、少なくとも1シートの接着性層間材を備える層間構造によって、グレージング材の第1のシートの主面に接着される。適切な接着性層間材は、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、及びエチレンとメタクリル酸のコポリマーである。好ましくは、グレージング材の第2のシートが、層間構造によってグレージング材の第1のシートに接合される。
好ましくは、グレージングは、車両の窓または建物の窓の一部である。
グレージングの一部である場合、第1及び/または第2の電気コネクタ領域は、グレージング材の第1のシートから物理的に分離されてもよい。例えば、第1及び/または第2の電気コネクタ領域は、ワイヤの端部が適切な電源に接続可能なワイヤを含んでもよい。
本発明の実施形態を、以下の図面(ノンスケール)を参照しながら、例として記載する。
図1は、懸濁粒子デバイスフィルムの断面図を示す。 図2は、平板電極に印加された電圧に伴う懸濁粒子デバイスフィルムを通る光透過の変動量を示す。 図3は、本発明による切替可能デバイスの概略平面図を示す。 図4は、図3に示された切替可能デバイスを表す回路図を示す。 図5は、本発明による別の切替可能デバイスの概略図を示す。 図6は、図5に示された切替可能デバイスを表す回路図を示す。 図7は、本発明による別の切替可能デバイスの概略図を示す。 図8は、図7に示された切替可能デバイスを表す回路図を示す。 図9は、本発明による別の切替可能デバイスの概略図を示す。 図10は、図9に示された切替可能デバイスを表す回路図を示す。 図11は、本発明による別の切替可能デバイスの概略図を示す。 図12は、図9に示された切替可能デバイスを表す回路図を示す。 図13は、図11に示された切替可能デバイスを組み込んだグレージングの一部の平面図を示す。 図14は、図13に示されたグレージングの断面図を示す。 図15は、図13に示されたグレージングの分解断面図を示す。 図16は、本発明による別の切替可能デバイスを表す回路図を示す。 図17は、本発明による別の切替可能デバイスを示し、その回路図表示は図16に示されてる。 図18は、本発明による別の切替可能デバイスを示す。 図19は、図9に示された切替可能デバイスの等角斜視図を示し、 図20は、図7に示された切替可能デバイスの等角斜視図を示し、 図21は、図7に示された切替可能デバイスの代わりの構成の等角斜視図を示す。 図22は、図7に示された切替可能デバイスを構築する代わりの方法を示す。 図23は、電極への直接ガルバニック接続を有する懸濁粒子デバイスフィルムを示す。 図24は、懸濁粒子デバイスフィルムの電極の導電性コーティングに容量結合された2つの電気コネクタ領域を有する懸濁粒子デバイスフィルムを示す。 図25は、本発明による別の切替可能デバイスを示しす。 図26は、図25に示された切替可能デバイスの回路図表示を示す。
図1は、懸濁粒子デバイス(SPD)フィルム1の断面図を示す。SPDフィルム1は、ポリエチレンテレフタレート(PET)3の第1のシート及びPET5の第2のシートを含む。PETシート3の1つの主面上には、インジウムスズ酸化物(ITO)7の導電性コーティングがある。PETシート5の1つの主面上には、ITO9の導電性コーティングがある。各ITOコーティング7、9は、それぞれのPETシート3、5の主面と同じ広がりを持つ。
SPDフィルム1は、液体懸濁媒体中に懸濁された多くの粒子を含み、それらは層11内に保持されている。層11は通常ポリマー媒体である。層11は、ITOコーティング7、9に接触して付着している。
PETシート3上のITO7のコーティングは、第1の平板電極13である。PETシート5上のITO9のコーティングは、第2の平板電極15である。
各平板電極13、15のITOコーティング7、9を適切な電源に適切に接続することによって、層11に電界を印加することができる。これは、ITOコーティングへの直接ガルバニック接続によって達成することができ、例えば、第1のバスバーはITOコーティング7と直接ガルバニック接続し、別のバスバー(すなわち第2のバスバー)はITOコーティング9と直接ガルバニック接続する。
ITOコーティングに容量結合するために遠隔電気接続を使用することも知られており、WO2010/032070A1を参照。
それぞれのITOコーティングへの電気接続が直接ガルバニックまたは遠隔(またはそれらの組み合わせ)であるかどうかにかかわらず、ITOコーティング7、9を適切な電源(例えば、120Vrms及び50Hzの正弦波電圧)と電気的に連通させることにより、層11の不透明度が変化する。
代わりの組立では、SPDフィルムは、それぞれの電極のPETシートがそれぞれのITOコーティングと層11の間にあるように、平板電極13及び/または平板電極15の向きを逆にしてもよい。
直接ガルバニック及び遠隔接続は、図23及び図24に関連してより詳細に説明される。
図2は、633nmの波長を有し、図1に示すタイプのSPDフィルムを通過する光線の透過度が、ITOコーティング7、9の両端間の電圧の大きさの関数としてどのように変化するかを示す。
軸21は、SPDフィルム1を透過した波長633nmの光(T)の割合を示す。軸23は、SPDフィルム1のITOコーティング7、9に印加される50Hz正弦波電圧の大きさ(rms)を表す。
例えば、ITOコーティング7、9に電圧が印加されない場合、Tは約1%であり、すなわちSPDフィルムに入射する633nmの光の1%だけがSPDフィルムを通過する。不透明度(O)は、100−透過度、すなわち100−Tと定義され、ITOコーティング7、9に電圧を印加しない場合、不透明度Oは(100−1)=99%である。
ITOコーティング7、9に印加される電圧の大きさが60Vであるとき、Tは約35%であり、すなわちSPDフィルムに入射する633nmの光の35%がSPDフィルムを通過する。したがって、60Vの印加電圧において、SPDフィルムの不透明度は(100−35)=65%である。
ITOコーティング7、9に印加される電圧の大きさが120Vであるとき、Tは約50%であり、SPDフィルムの不透明度Oは50%である。
120Vを超えてITOコーティング7、9に印加される電圧の大きさを増加させると、透過度にほとんど変化がない(したがって、不透明度Oは一定のままである)。
図2から、単一のSPDフィルムでは、ITOコーティング7、9に印加される電圧の大きさに依存して、ある範囲のSPDフィルムを通る光透過度(または不透明度)が可能であることが明らかである。
図2は、特定の厚さ及び層11内の光吸収粒子の特定濃度を有するSPDフィルムを通る光の透過度を表す。SPDフィルムの厚さ及び/または層11内の光吸収粒子の濃度を変化させることにより、最小不透明度、すなわち、SPDフィルムを透過する光の量に影響を及ぼし得るが、曲線の一般的形状は類似する。
図3は、本発明による切替可能デバイス30の概略平面図を示す。
切替可能デバイス30は、ガラス板40に面して示されている(模式的にしか示されていない)。切替可能デバイス30は、ガラス板の主面に取り付けられてもよい。切替可能デバイスは、2つ以上のガラス板の間に積層される層間構造の一部であってもよい。
SPDフィルムを一対のガラスシートの間に積層するとき、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタンなどのような接着性層間材の第1のシートの切り抜き領域にSPDフィルムを位置付けし、次に接着性層間材の第2及び第3のシートの間に組み込まれたSPDフィルムを有する接着性層間材の第1のシートを位置付けすることが知られている。接着性層間材の各シートは、同じ材料であっても異なっていてもよい。
代わりに、切替可能デバイス30は、断熱グレージングユニットの空隙の内部に位置付けされてもよく、断熱グレージングユニットは、少なくとも1つの外周シールによって離間された2つのガラスシート(それによって前記空隙を形成する)を含む二重ガラスの断熱グレージングユニットのようなものであってもよい。
切替可能デバイス30は、第1のSPDフィルム31と第2のSPDフィルム41とを含む。各SPDフィルム31、41は、図1に関して説明した通りである。分かりやすくするために、各SPDフィルム31、41の電極はわずかにオフセットして示されているが、実際の切替可能デバイスでは、電極33は電極35と同じ広がりを有し、電極43は電極45と同じ広がりを有する。
第1のSPDフィルム31は、第2のSPDフィルム41とは物理的に分離されているが、それと電気的に連通している。
第1のSPDフィルム31は、第2のSPDフィルム41と同一平面上にある。ガラス板40が1つ以上の方向に湾曲しているとすれば、第1及び第2のSPDフィルム31、41は、湾曲したガラス板の曲率半径に従うことができる。
SPDフィルム31は、第1の電極33と第2の電極35とを有する。電極33、35の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
SPDフィルム41は、第1の電極43と第2の電極45とを有する。電極43、45の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
SPDフィルム31、41は、各SPDフィルムのそれぞれの電極に適切な電圧を印加すると、可視光に対する不透明度を変えることができる切替可能な領域である。
SPDフィルム31の第2の電極35は、第1の電気コネクタ領域37への直接ガルバニック接続を有する。SPDフィルム41の第2の電極45は、第2の電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有する。
SPDフィルム31の第1の電極33は、SPDフィルム41の第1の電極43への直接ガルバニック接続36を有する。代わりとして、SPDフィルム31の第1の電極33は、SPDフィルム41の第2の電極45と直接ガルバニック接続を有してもよい。この場合、SPDフィルム41の第1の電極43は、第2の電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有することになる。
SPDフィルム31、41は、図1を参照して説明した通りであるが、SPDフィルム31は、SPDフィルム41に比べて表面積が大きい。この例では、SPDフィルム31の主面の面積は、SPDフィルム41の面積の2倍である。各SPDフィルム31、41を、キャパシタンスが
、ここでAは平板(電極)面積でdは電極の間隔、で与えられる平行平板キャパシタとして処理することにより、SPDフィルム31のキャパシタンスは、(電極間の層の誘電率εは一定であるとして)SPDフィルム41のキャパシタンスの2倍である。
第1及び第2の電気コネクタ領域37、47は、適切なリード線38、48を介して適切なAC電源49と電気的に連通している。
第1及び第2の電気コネクタ領域37、47は、ガラス板40の1つの主面上にあってもよい。代わりに、第1の電気コネクタ領域37は、ガラス板40の1つの主面上にあってもよく、第2の電気コネクタ領域は、ガラス板40の反対の主面上にあってもよい。第1及び/または第2の電気コネクタ領域37、47は、ガラス板40の縁部に位置してもよい。
図4は、図3に示された切替可能デバイスを表す回路図を示す。2つのSPDフィルムは、直列に電気的接続された2つのキャパシタ31´及び41´(SPDフィルム31はキャパシタ31´に対応し、SPDフィルム41はキャパシタ41´に対応する)として表わすことができる。キャパシタ31´及び41´が直列に電気的接続されているとすると、各キャパシタ31´、41´の電荷は同じである。キャパシタ31´のキャパシタンスがキャパシタ41´のキャパシタンスの2倍であるとしてC=Q/Vであるので、キャパシタ31´の両端間の電圧降下は、キャパシタ41´の両端間の電圧降下の半分である。第1及び第2の電気コネクタ領域37、47に50Hzで120Vの入力電圧が印加されると仮定すると、SPDフィルム31を横切る電圧降下は40Vとなり、SPDフィルム41の両端間の電圧降下は80Vとなる。
図2を参照すると、SPDフィルム41は、SPDフィルム31よりもより透過性(不透明度が低い)になっており、すなわち、電気コネクタ領域37、47が50Hzで120Vの電源に接続されているとき、SPDフィルム31はSPDフィルム41よりも暗くなる。
図2を参照して明らかなように、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47を適切なAC電源49の端子に接続する前は、SPDフィルム31、41は共に不透明度が高い(光の透過度が低い)状態にある。第1及び第2の電気コネクタ領域37、47を適切なAC電源49の端子に接続すると、各SPDフィルム31、41の不透明度が低下(各SPDフィルム31、41を通過する光の透過度は、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47が適切なAC電源49の端子に電気的接続されていない場合よりも大きい)し、SPDフィルム41は、SPDフィルム31よりもより透過性(不透明度が低い)になっており、すなわちSPDフィルム31はSPDフィルム41よりも暗くなっている。
図5は、本発明による別の切替可能デバイス50を示す。切替可能デバイス50は、SPDフィルム41と直列に電気的接続されたSPDフィルム31がある点で、切替可能デバイス30と同様である。
切替可能デバイス50はまた、第3のSPDフィルム51を有する。SPDフィルム51は、第1の電極53と第2の電極55とを有する。電極53、55の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
切替可能デバイス30がSPDフィルム31及び41によって提供される2つの切替可能領域を有する図3とは対照的に、切替可能デバイス50は、SPDフィルム31、41、及び51によって提供される3つの切替可能領域を有する。各SPDフィルム31、41、51は互いに物理的に分離されているが、電気特性に影響を与えないとすれば、端部領域が接触するように配置されてもよい、すなわち、SPDフィルム31、41、51それぞれは、互いに物理的に離れているかのように機能する。
SPDフィルム41の第2の電極45は、SPDフィルム51の第2の電極55への直接ガルバニック接続56を有する。SPDフィルム51の第1の電極53は、電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有する。
図3に関して記載したように、SPDフィルム31の電極33、35は、SPDフィルム41の電極の2倍の表面積を有するので、SPDフィルム31のキャパシタンスはSPDフィルム41のキャパシタンスの2倍である。SPDフィルム41の電極43、45は、SPDフィルム51の電極53、55の2倍の表面積を有するので、SPDフィルム41のキャパシタンスはSPDフィルム51のキャパシタンスの2倍である。
図6を参照して、切替可能デバイス50は、第1の電気コネクタ領域37と第2の電気コネクタ領域47との間に直列に電気的接続された3つのキャパシタとして表わしてもよい。SPDフィルム51(キャパシタ51´)のキャパシタンスをCとすると、SPDフィルム41(キャパシタ41´)のキャパシタンスは2Cであり、SPDフィルム31(キャパシタ31´)のキャパシタンスは4Cである。直列に電気的接続された各キャパシタの電荷が同じであるとすれば、各キャパシタの両端間の電圧降下を決定することができる。第1及び第2の電気コネクタ領域37、47の間の50Hzで120Vの入力電圧に対して、SPDフィルム31の両端間の電圧は17.14Vであり、SPDフィルム41の両端間の電圧は34.28Vであり、SPDフィルム51の両端間の電圧は68.57Vである。
切替可能デバイス50内の各SPDフィルム31、41、51の不透明度を決定するために、図2を使用することが可能である。SPDフィルム51が電極間で最も高い電圧降下を有するとすれば、SPDフィルム51は、SPDフィルム41またはSPDフィルム31よりも高い可視光の透過度を有する。SPDフィルム31が電極間で最も低い電圧降下を有するとすれば、SPDフィルム31は、SPDフィルム41またはSPDフィルム51よりも低い可視光の透過度を有する。
電気コネクタ領域37、47にわたる入力電圧の大きさを変更することにより、SPDフィルム31、41、51の不透明度をさらに変更することができることは容易に明らかであろう。例えば、電気コネクタ領域37、47にわたるより高い入力電圧に対して、3つのSPDフィルムにわたる電圧降下がより高くなるので、SPDフィルム31、41、51の不透明度は低減される。
電圧が高すぎる電源を使用すると、すべてのSPDフィルムが最小の不透明度に切り替わり、したがって切替可能デバイスが本発明に従って機能するのを阻止する。
追加のSPDフィルムが直列に電気的接続されてもよいことは容易に明らかであろう。追加のSPDフィルムのキャパシタンスを変化させることにより、例えばSPDフィルムの大きさを変えることによって、すなわちSPDフィルムを切断することによって、すべてのSPDフィルムの不透明度を変えることができる。これは、各SPDフィルムに所望の不透明度を得るためにより高い入力電圧を使用することによって補償することができる。
本発明の別の実施形態を図7に示す。
図7は、図1を参照して記載したタイプのSPDフィルム61、71、81の3つのストリップを含む切替可能デバイス60を示す。図3及び図5と同様に、各SPDフィルムの平板電極は、分かりやすくするためにオフセットして示されている。
SPDフィルム61、71、81のストリップは同一平面上にあってもよい。
SPDフィルム61、71、81のストリップは物理的に分離している。
第1の電極63と第2の電極65とを有するSPDフィルム61の第1のストリップがある。電極63、65の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
第1の電極73と第2の電極75とを有するSPDフィルム71の第2のストリップがある。電極73、75の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
第1の電極83と第2の電極85とを有するSPDフィルム81の第3のストリップがある。電極83、85の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
SPDフィルム61、71、81のストリップは、それぞれの電極の両端間に適切な電圧を印加すると可視光に対して不透明度を変えることができる切替可能領域である。
切替可能デバイス60は、第1の電気コネクタ領域37と第2の電気コネクタ領域47とを有する。第2の電極65、75は、第1電気コネクタ領域37と電気的に連通している。本例では、第2の電極65、75は、第1の電気コネクタ領域37への直接ガルバニック接続を有する。
第1の電極63、73は、第1の電極83と電気的に連通している。本例では、第1の電極63、73は、第1の電極83への直接ガルバニック接続を有する。第2の電極85は、第2の電気コネクタ領域47と電気的に連通している。本例では、第2の電極85は、第2の電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有する。
SPDフィルム61、71、81の各ストリップは、SPDフィルム61、71、81の各ストリップのキャパシタンスが同じであるように同じ寸法を有する。本例では、SPDフィルム61、71、81の各ストリップの主面は、外形は長方形で長さ50cm及び幅2cmを有する。
適切な電源49が、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47に接続するように構成されている。電源は、50Hzで120Vピークツーピークの大きさを有する正弦波出力を生成する。
電源49を第1及び第2の電気コネクタ領域に接続すると、SPDフィルム61、71、81のストリップの不透明度は、図2を参照して記載したように変化する。図8は、SPDフィルム61、71、81の各ストリップ両端間の電圧を決定するために使用される。
図8は、切替可能デバイス60の回路図表示を示す。SPDフィルム61、71、81の各ストリップは、キャパシタ61´、71´、81´によってそれぞれ表されている。
回路図は2つのブランチ67、69を有する。第1のブランチ67は、ノード74、76の間にある。第2のブランチは、ノード76、78の間にある。ノード74は、第1の電気コネクタ領域37への直接ガルバニック接続を有し、ノード78は、第2の電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有する。
ブランチ67のキャパシタ61´、71´は、第1のブランチにおいて並列に接続されている。このように、第1のブランチは2つのアームからなる。第1のアームは単一のキャパシタ61´からなり、第2のアームは単一のキャパシタ71´からなる。第2のブランチは、単一のキャパシタ81´からなる単一のアームを有する。
したがって、式(4)によれば、第1ブランチ67は、I +I で表され、第2ブランチ69は、I で表される。式(8)によれば、キャパシタ61´は として表され、キャパシタ71´は として表され、キャパシタ81´は として表される。
SPDフィルム61、71、81の各ストリップは同じキャパシタンス(=C)を有するので、各キャパシタ61´、71´、81´は同じキャパシタンスを有する。したがって、各ブランチの両端間の電圧を決定することが可能である。
ブランチ67の等価キャパシタンスは2Cである。したがって、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47の両端間の120Vの入力電圧に対して、ブランチ67の両端間の電圧は40Vであり、ブランチ69の両端間の電圧は80Vである。
2つのブランチにわたるこの電圧差の結果として、図2を参照すると、SPDフィルム61、71のストリップは、SPDフィルム81のストリップよりも透過度の増加が少ない。すなわち、SPDフィルム61、71、81の各ストリップの不透明度は変化するが、SPDフィルム81のストリップはSPDフィルム61、71のストリップよりも可視光に対して不透明度が低い(なぜならブランチ69の両端間の電圧が高いためである)。
ブランチ間の最大電圧が80Vにすぎないとすると、不透明度は最低値に低下していない(図2を参照すると、最低不透明度は約50%であり、ところが80Vの入力電圧に対して、不透明度は約(100−44)≒56%)。不透明度を低減するために、電源の電圧の大きさを増加させることができる。上記の例では、ブランチ69の両端間で120Vを達成するために電源の大きさは(ブランチ67の両端間の対応する60Vも一緒にして)180Vであることが必要となる。
したがって、切替可能デバイス60は、3つの切替可能領域を有し、各切替可能領域は、適切な電源に接続すると不透明度が変化する。
図9は、図1を参照して記載したタイプのSPDフィルム61、71、81の3つのストリップを含む別の切替可能デバイス90を示す。図3及び図5と同様に、各SPDフィルムの平板電極は、分かりやすくするためにオフセットして示されている。SPDフィルム61、71、81のストリップは、前の実施例で図7に示されたものと同じであるが、図9においては、SPDフィルム61、71、81のストリップは切替可能デバイス90では異なって電気的接続されている。
SPDフィルム61の第1のストリップは、第1の電極63と第2の電極65とを有する。電極63、65の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。SPDフィルム71の第2のストリップは、第1の電極73と第2の電極75とを有する。電極73、75の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。SPDフィルム81の第3のストリップは、第1の電極83と第2の電極85とを有する。電極83、85の間には、懸濁粒子を含む層(図示せず)がある。
切替可能デバイス90は、第1の電気コネクタ領域37と第2の電気コネクタ領域47とを有する。第2の電極65は、第1の電気コネクタ領域37と電気的に連通している。第1の電極63は、第1の電極73と電気的に連通している。第2の電極75は、第2の電気コネクタ領域47と電気的に連通している。
第1の電極83は、第1の電気コネクタ領域37と電気的に連通している。第2の電極85は、第2の電気コネクタ領域47と電気的に連通している。
図9に示す例では、すべての電気的接続は直接ガルバニック接続である。
適切な電源49は、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47に接続するように構成されている。電源は、50Hzで120Vピークツーピーク電圧を有する正弦波出力を生成する。
電源49を第1及び第2の電気コネクタ領域37、47に接続すると、図2及び図10を参照して記載したように、SPDフィルム61、71、81のストリップの不透明度が変化する。
図10は、切替可能デバイス90の回路図表示を示す。SPDフィルム61、71、81の各ストリップは、キャパシタ61´、71´、81´によってそれぞれ表されている。
回路図は、ノード94、96の間に1つのブランチ92を有する。ノード94は第1の電気コネクタ領域37と直接ガルバニック接続を有し、ノード96は第2の電気コネクタ領域47と直接ガルバニック接続を有する。
ブランチ92は2つのアームを有する。第1のアームは、直列に電気的接続されたキャパシタ61´、71´を有する。第2のアームは、単一のキャパシタ81´からなる。
したがって、式(4)によれば、第1ブランチ92は、I +I で表される。ブランチが1つしかないとすると、B=1である。式(8)によれば、キャパシタ61´は として表され、キャパシタ71´は として表され、キャパシタ81は として表される。
SPDフィルム61、71、81の各ストリップは同じキャパシタンス(=C)を有するので、各キャパシタ61´、71´、81´は同じキャパシタンスを有する。したがって、各キャパシタ(したがって、各切替可能領域61、71、81)の両端間の電圧を決定することが可能である。
第1のアーム(キャパシタ71´と直列に電気的接続されたキャパシタ61´)の等価キャパシタンスは1/2Cである。
第1及び第2の電気コネクタ領域37、47の両端間の120Vの入力電圧に対して、各キャパシタ61´、71´の両端間の電圧は60Vであり、キャパシタ81´の両端間の電圧は120Vである。
ブランチ両端のこの電圧の結果として、そして図2を参照すると、SPDフィルム61、71のストリップは、SPDフィルム81のストリップよりも透過度の増加が少ない。すなわち、SPDフィルム61、71、81の各ストリップの不透明度は変化するが、SPDフィルム81のストリップは、SPDフィルム61、71のストリップよりも可視光に対する不透明度が低い。
図2を参照すると、120Vの入力電圧に対して、SPDフィルム61、71のストリップの両端の電圧は60Vのみであり、不透明度は約(100−35)≒65%であるのに対して、SPDフィルム81のストリップは最も低い不透明度(最も高い透過度)を達成することができる。
したがって、切替可能デバイス90は、3つの切替可能領域を有し、各切替可能領域は、適切な電源に接続すると不透明度が変化する。
図11は、SPDフィルム101、111、121、131、141及び151の別々のストリップの形態の6つの切替可能領域を含む別の切替可能デバイス100を示す。切替可能デバイス100は、グレージング材のシート109(模式的にのみ示されている)を含むグレージングの一部として示されている。切替可能デバイス100は、グレージング材のシート109の主面に面している。
SPDフィルム101、111、121、131、141及び151の各ストリップは、図1に示す構造を有する。すなわち、SPDフィルムの各ストリップは第1の電極及び第2の電極を有し、その間に懸濁粒子を含む可変不透明度層が存在する。
SPDフィルム101の第1のストリップは、第1の電極103と第2の電極105とを有し、それらの間に懸濁粒子を含む層107を有する。
SPDフィルム111の第2のストリップは、第1の電極113と第2の電極115とを有し、それらの間に懸濁粒子を含む層117を有する。
SPDフィルム121の第3のストリップは、第1の電極123と第2の電極125とを有し、それらの間に懸濁粒子を含む層127を有する。
SPDフィルム131の第4のストリップは、第1の電極133と第2の電極135とを有し、それらの間に懸濁粒子を含む層137を有する。
SPDフィルム141の第5のストリップは、第1の電極143と第2の電極145とを有し、それらの間に懸濁粒子を含む層147を有する。
SPDフィルム151の第6のストリップは、第1の電極153と第2の電極155とを有し、それらの間に懸濁粒子を含む層157を有する。
SPDフィルム101、111、121、131、141、151の各ストリップは、同じキャパシタンスを有するように構成される。これは、同じ長さと幅と同じ電極間隔を有するSPDフィルムのストリップを使用することによって達成され得る。これは、SPDフィルムの大きな「マザーシート」からストリップを切断することによって簡便に達成される。本例では、SPDフィルムの各ストリップは50cmの長さと2cmの幅を有する。
図11では、SPDフィルムの各ストリップが断面で示され、それぞれの電極の導電性ITOコーティングのみが示されている。図1に示すように、ITOの導電性コーティングは、ITOコーティングのための担体として作用するPETシートの主面上にある。
図12は、切替可能デバイス100の回路図表示を示す。
図11及び図12を参照して、切替可能デバイス100は、1つのブランチ102及び3つのアーム104、106、及び108を含む。
第1のアーム104において、SPDフィルム101の電極103は、第1の電気コネクタ領域37と電気的に連通している。本例では、電極103と電気コネクタ領域37との間に直接ガルバニック接続が存在する。
SPDフィルム101の電極105は、SPDフィルム111の電極113と電気的に連通している。本例では、電極105と電極113との間に直接ガルバニック接続が存在する。
SPDフィルム111の電極115は、SPDフィルム121の電極123と電気的に連通している。本例では、電極115と電極123との間に直接ガルバニック接続が存在する。
SPDフィルム121の電極125は、第2の電気コネクタ領域47と電気的に連通している。本例では、電極125と第2の電気コネクタ領域47との間に直接ガルバニック接続が存在する。
第2のアーム106では、SPDフィルム131の電極133は、第1の電気コネクタ領域37(したがって、SPDフィルム101の電極103)と電気的に連通している。本例では、電極133と第1の電気コネクタ領域37との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム131の電極135は、SPDフィルム141の電極143と電気的に連通している。本例では、電極135と電極143との間に直接ガルバニック接続が存在する。
SPDフィルム141の電極145は、第2の電気コネクタ領域47(したがって、SPDフィルム121の電極125)と電気的に連通している。本例では、電極145と第2の電気コネクタ領域47との間に直接ガルバニック接続が存在する。
第3のアーム108では、SPDフィルム151の電極153は、第1の電気コネクタ領域37(したがって、SPDフィルム101の電極103及びSPDフィルム131の電極133)と電気的に連通している。本例では、電極153と第1の電気コネクタ領域37との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム151の電極155は、第2の電気コネクタ領域47(したがって、SPDフィルム121の電極125及びSPDフィルム141の電極145)と電気的に連通している。本例では、電極155と第2の電気コネクタ領域47との間に直接ガルバニック接続が存在する。
第1及び第2の電気コネクタ領域37、47を適切な電源49(例えば交流電圧、特に120〜240Vの大きさ及び50〜60Hzの周波数を有する正弦波電圧)に接続すると、アーム104、106、108におけるSPDフィルムの不透明度は、特に図12を参照してより詳細に記載するように変化する。
図12は、切替可能デバイス100を表わす回路図を示す。
切替可能デバイス100は、1つのブランチ102と、3つのアーム104、106及び108を有する。第1のアーム104はノード120と122の間にあり、第2のアーム106はノード130と132の間にあり、第3のアーム108はノード140と142の間にある。各ノード120、130、140は、第1の電気コネクタ領域37への直接ガルバニック接続を有し、各ノード122、132、142は、第2の電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有する。
各SPDフィルム101、111、121、131、141、151は、キャパシタ101´、111´、121´、131´、141´、151´によってそれぞれ表されている。
第1のアーム104は、直列に電気的接続されたキャパシタ101´、111´及び121´を有する。第2のアーム106は、直列に電気的接続されたキャパシタ131´及び141´を有する。第3のアーム108は、ノード140、142間に単一のキャパシタ151´を有する。
見てとれるように、アーム104、106、108は、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47の両端間に並列に電気的接続されている。
キャパシタ101´、111´、121´、131´、141´及び151´はすべて同じキャパシタンスを有する(SPDフィルム101、111、121、131、141、151のキャパシタンスは同じであるため)とすれば、第1及び第2の電気コネクタ領域37、47の両端間の50Hzで120Vの入力電圧に対して、第1のアーム104では、各キャパシタ101´、111´及び121´の両端に40Vの電圧が存在する。第2のアーム106では、各キャパシタの両端に60Vの電圧があり、第3のアーム108では、キャパシタ151´の両端の電圧は120Vである。
したがって、切替可能デバイス100を適切な電源49に接続すると、SPDフィルム101、111及び121のストリップの不透明度は第1の不透明度に変化し、SPDフィルム131及び141のストリップの不透明度は第2の不透明度に変化し、SPDフィルム151のストリップの不透明度は第3の不透明度に変化する。SPDフィルムの各ストリップの不透明度の変化は、図2を参照して決定することができる。例えば、SPDフィルムの両端間の電圧40Vに対しては、不透明度は約(100−18)%=82%、すなわち第1の不透明度は82%である。SPDフィルムの両端間の電圧60Vに対しては、不透明度は約(100−35)%=65%、すなわち第2の不透明度は65%である。SPDフィルムの両端間の電圧120Vに対しては、不透明度は約(100−50)%=50%、すなわち第3の不透明度は50%である。
図11から分かるように、切替可能デバイス100は、SPDフィルム101、111、121、131、141及び151のすべてのストリップの不透明度を変えるために、2つの電気入力(電気コネクタ領域37、47)を必要とするだけである。SPDフィルムのストリップの配置は、切替可能デバイス100を切り替えるために必要とされる電気的接続の数を単純化し、またSPDフィルムの各ストリップの両端間に所望の切り替え電圧を得るためにかさばった外部キャパシタを使用する必要性を低減する。
方程式(4)に従って、ブランチ102は、I +I +I (すなわち、アーム104≡I 、アーム106≡I 及びアーム108≡I )で表わされてもよい。ブランチが1つしかないとすれば、B=1である。切替可能領域は、式(8)を用いて定義することができる。アームI において、キャパシタ101´は として表され、キャパシタ111´は として表され、キャパシタ121は として表されてもよい。アームI において、キャパシタ131´は として表され、キャパシタ141´は として表されてもよい。アームI において、キャパシタ151´は として表されてもよい。
図13は、切替可能デバイス100を含むグレージング110の一部の平面図を示す。図14は、図13に示した方向A−A´で見たグレージング110の断面図を示す。
図13の平面図は、切替可能デバイス100が、グレージングの中心部ではなくグレージングの周縁領域にどのように位置しているかを示している。例えば、グレージングの一部は、前記部分に切替可能領域がないため、不透明度を変更することができない。図13に示した構成は、車両用フロントガラスのシェードバンドとして切替可能デバイスを使用するときに有用である。
SPDフィルム101、111、121、131、141、151のストリップは、切替可能デバイス100を形成するために接続される前に物理的に分離されているが、切替可能デバイスに組み込まれたとき、SPDフィルムの隣接するストリップの長手方向縁部は、それらの間に隙間のない外観を与えるように接触してもよい。SPDフィルムの個々のストリップ間のこのような隙間は、シェードバンドが連続していないという印象を与え、シェードバンドは不透明度で高から低に連続的な変化を有することが通常要求される。SPDフィルムのストリップ間に何らかの物理的接触がある場合、そのような接触はSPDフィルムが切り替わる方法に影響を与えないこと、すなわち物理的接触がないかのようにSPDフィルムのストリップが挙動することを目標とする。
所望ならば、グレージングの可視面積全体を切替可能デバイスで覆ってもよい。
切替可能デバイス100は、グレージング材の板160の主面に面するように構成される。本特定の例では、グレージング110は、その間に層間構造を有するガラス(すなわち、ソーダ石灰シリカガラス、特にフロートガラス)またはプラスチック(すなわち、ポリカーボネート)のようなグレージング材の2つの間隔をあけられた板を含む積層グレージングである。
図13において、SPDフィルム101、111、121、131、141、151のストリップの濃淡は、「スイッチオン」構成、すなわち適切な電源が電気コネクタ領域37、47に接続されている、での切替可能デバイス100を例証するために使用されている。
全体的な印象は、グレージング110が、車両のフロントガラスのフェードバンドで典型的なように、暗から明への段階的透過度領域を有することである。不透明度の階調の粗さは、より幅の狭いストリップをより多く使用することで変えられ、例えば、長さ50cm、幅2cmの6つのストリップの代わりに、長さ50cm、幅1cmの12のストリップであってもよい。
所望の段階的な透過領域の特性に応じて、SPDフィルムのストリップがすべて同じ長さ及び/または幅を有しなくてもよい。
図14は、切替可能デバイス100がグレージング110にどのように組み込まれているかを示している。図15は、図14の分解図を示す。
グレージング110は、層間構造172によって第2のガラス板170に接合された第1のガラス板160を有する。層間構造は、接着性層間材の第1のシート161、接着性層間材の第2のシート163及び接着性層間材の第3のシート165を含む。
本例では、接着性層間材の第1、第2及び第3のシート161、163、165はポリビニルブチラール(PVB)であるが、接着性層間材の第1、第2及び第3のシートのいずれもエチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタンまたはポリ塩化ビニルであってもよい。
接着性層間材の第1のシート161は、ガラス板160の主面と接触しており、かつそれと同じの広がりを有する。接着性層間材の第2のシート163は、ガラス板170の主面と接触しており、かつそれと同じの広がりを有する。接着性層間材の第3のシート165は、接着性層間材の第1及び第2のシート両方と接触している。
接着性層間材の第3のシート165は、切り抜き領域166をその中に有する。切替可能デバイス110は、接着性層間材の第3のシート165の切り抜き領域166内に位置している。
グレージング110は、その主面が上を向くように最初にガラス板160をレイアップすることによって製造されてもよい。次に、PVB161のシートは、ガラス板160の主面に上向きに面して置かれる。次に切り抜き領域166を有するPVB165のシートがPVB161のシート上に置かれる。次に、切替可能デバイス110は、PVB165のシート内の切り抜き領域166内に位置付けされる。切替可能デバイスは、切り抜き領域166内に位置付けされる前に構築されてもよい。次に、PVB163のシートが、切り抜き領域166内に位置する切替可能デバイスを有するPVB165のシート上に位置付けされる。次に、ガラス板170がPVB163のシート上に位置付けされる。
ガラス板160、PVB161のシート、切り抜き領域内に位置する切替可能デバイス110を有するPVB165のシート、PVB163のシート及びガラス板170のアセンブリは、次に、ガラス板160が層間構造172によってガラス板170に接合されるように適切な高温高圧で積層される。
グレージング110は、ルーフライト、サイド窓、バックライトまたはフロントガラスのような自動車用グレージングであってもよい。
好ましくは、グレージング材のシートは、透明フロートガラスのようなソーダ石灰ケイ酸塩組成物を有するガラスのシートである。透明フロートガラスとは、BS EN 572 1及びBS EN 572−2(2004)に定義されたような組成を有するガラスを意味する。適切に、ガラスシートは、酸化鉄、セレン、酸化ニッケル及び酸化コバルトのような1つ以上の添加剤で着色される。
好ましくは、グレージング材のシートは、1.5mmと3.5mmとの間、より好ましくは1.6mmと2.3mmとの間の厚さを有する。
グレージング110は平坦であるように示されているが、グレージング110は湾曲していてもよく、例えば、グレージング材のシートは、グレージング材のシートが少なくとも1つの方向に湾曲するように曲げられていてもよい。好ましくは、少なくとも1つの方向における曲率半径は、500mmと20000mmとの間、より好ましくは1000mmと8000mmとの間である。
グレージング110は、例えば、グレージングの反対の側に沿って、またはグレージングの2つの接続側に沿って、段階的透過度の2つの領域がグレージング内で動作可能であるような2つ以上の切替可能デバイスを有してもよい。
段階的透過度は、グレージングの周縁から遠ざかるに従い暗から明に、またはその逆になってもよい。
図16は、別の切替可能デバイス180の回路図表示を示す。切替可能デバイス180は、1つのブランチ及び3つのアームがある点で、切替可能デバイス100と同様である。しかしながら、各アームI 、I 及びI は、直列に電気的接続された3つのキャパシタを有する。
第1のアームI において、キャパシタ184´、186´及び188´は、ノード320と322との間に直列に電気的接続されている。第2のアームI において、キャパシタ194´、196´及び198´は、ノード330と332との間に直列に電気的接続されている。第3のアームI において、キャパシタ204´、206´及び208´は、ノード340と342との間に直列に電気的接続されている。
ノード320、330及び340は、第1の電気コネクタ領域37への直接ガルバニック接続を有する。ノード322、332及び342は、第2の電気コネクタ領域47への直接ガルバニック接続を有する。
キャパシタ184´、194´及び204´のキャパシタンスはすべて同じ(=4C)である。キャパシタ186´、196´及び206´のキャパシタンスはすべて同じ(=2C)である。キャパシタ188´、198´及び208´のキャパシタンスはすべて同じ(=C)である。
切替可能デバイスにおいて、図16に示したキャパシタは、SPDフィルムのストリップのキャパシタンスを表わす。所望のキャパシタンス比を達成するために、(電極の分離が一定であるように)大きなSPDフィルムからストリップを切断し、ストリップの表面積が4:2:1となるように確保することが可能である。便利な方法は、長方形の輪郭を有する主面を有するようにSPDフィルムのストリップを切断することであり、ここで各ストリップの長さは同じであるが、その幅は所望のキャパシタンス比を達成するように選択される。3つのストリップが長さL及び幅wを有するように切断でき、3つのストリップが長さL及び幅2wを有するように切断でき、3つのストリップが長さL及び幅4wを有するように切断できることは容易に明らかである。
切替可能デバイス100とは異なり、各アームに使用されるSPDフィルムのストリップのキャパシタンスはすべてが同じではない。各アームには、直列に電気的接続されたSPDフィルムの3つのストリップがあり、第1のストリップは第2のストリップの2倍の表面積を有し、第3のストリップは第2のストリップの表面積の半分の表面積を有する。結果として、第1のアームにおけるSPDフィルムのストリップのキャパシタンスは、4C、2C及びCである。第2及び第3のアームも同様に構成される。
切替可能デバイス180は、図17に示されており、面積4Lwを有するSPDフィルムのストリップが一緒にグループ化され、面積2Lwを有するSPDフィルムのストリップが一緒にグループ化され、及び面積Lwを有するSPDフィルムのストリップが一緒にグループ化されている。その結果、電気コネクタ領域37、47が適切な電源に接続されると、第1の方向でより大きな不透明度、次いで中程度の不透明度、その次に最も低い不透明度を有する切替可能なデバイス180をもたらす。これは図17に示されており、ここでは切替可能なデバイス180がグレージングの一部として配置されて示されている。分かりやすくするために、グレージングは示されていないが、切替可能デバイス180は、(例えば、図13に示すように)グレージングの主面に面する各切替可能領域の主面を有するグレージングの周縁付近に位置付けされてもよい。
図17が示すように、各アームの切替可能領域が直列に電気的接続されていても、切替可能領域の空間的配置は、同じキャパシタを有する各アームの切替可能領域が一緒にグループ化されるようなものである。
図18は、別の切替可能デバイス210を示す。切替可能デバイス210は、4つのアーム209、220、230及び240を有する1つのブランチを含む。
第1のアーム209には、直列に電気的接続された8つの切替可能領域211、212、213、214、215、216、217及び218がある。第2のアーム220には、直列に電気的接続された4つの切替可能領域221、222、223、及び224がある。第3のアーム230には、直列に電気的接続された2つの切替可能領域231及び232がある。第4のアーム241には、単一の切替可能領域241がある。
各アーム209、220、230及び240は、電気コネクタ領域237、247の両端間に並列に接続されている。
各アーム209、220、230及び240内の各切替可能領域は、同じキャパシタンスを有するように構成されたSPDフィルムのストリップである。
周波数50Hzで大きさ160Vの正弦波波形を有する電圧を電気コネクタ領域237、247に印加すると、20Vの電圧が第1のアーム内の各切替可能領域の両端にかかり、40Vの電圧が第2のアーム内の各切替可能領域の両端にかかり、80Vの電圧が第3のアーム内の各切替可能領域の両端にかかり、そして160Vの電圧が第4のアーム内の切替可能領域の両端にかかる。図2を参照すると、第1のアーム209内の切替可能領域は、不透明度を一番少なく変化させ、各切替可能領域は約(100−4)=96%の不透明度を有する。第2のアーム220の切替可能領域は、約(100−18)=82%の不透明度を有する。第3のアーム230の切替可能領域は、約(100−44)=56%の不透明度を有し、第4のアーム240の切替可能領域の不透明度は、最も低い不透明度、すなわち約(100−51)=49%の不透明度を有する。
SPDフィルムのストリップが、図18に示すのと同じ空間的配置を有する場合、切替可能デバイス210の電気コネクタ領域237、247を適切な電源に接続すると、段階的透過度の領域が得られる。
電源が電気コネクタ領域237、247に接続されていないとき、SPDフィルムのストリップはスイッチオフされ、最大の不透明度(約99%、図2を参照)を有する。図2を参照して、すべての切替領域をオンに切り替えるために必要な電圧を決定する。不透明度を最高値から最低値に切り替えるためには、各切替可能領域の両端に少なくとも120Vの電圧が要求される。
図19は、図9に示された切替可能デバイス90の一部の斜視図を示す。
図19に示された向きに関して、SPDフィルム61、71、81の各ストリップは、上部電極と下部電極を含む。図9及びその関連する記載を参照すると、SPDフィルム61のストリップの上部電極は第2の電極65に対応し、SPDフィルム61のストリップの下部電極は第1の電極63に対応する。上部電極と下部電極との間には、懸濁粒子を含む層64がある。SPDフィルム71のストリップの上部電極は第2の電極75に対応し、SPDフィルム71のストリップの下部電極は第1の電極73に対応する。上部電極と下部電極との間には、懸濁粒子を含む層74がある。SPDフィルム81のストリップの上部電極は第1の電極83に対応し、SPDフィルム81のストリップの下部電極は第2の電極85に対応する。上部電極と下部電極との間には、懸濁粒子を含む層84がある。
電極65、83は、第1の電気コネクタ領域37と電気的に連通している。電極65、83への電気的接続は、それぞれの電極のITOコーティングへの直接ガルバニック接続であってもよく、またはそれぞれの電極のITOコーティングへの容量接続であってもよい。電極65、83の間の直接ガルバニック電気接続は、任意の適切な電気コネクタ手段によるものであってもよい。
電極63と電極73との間に直接ガルバニック接続がある。電極75と電極85との間に直接ガルバニック接続がある。電極75、85は、第2の電気コネクタ領域47と電気的に連通している。
図20は、図7に示された切替可能デバイス60の一部の斜視図を示す。
図20に示された向きに関して、SPDフィルム61、71、81の各ストリップは、上部電極と下部電極を含む。図7及びその関連する記載を参照すると、SPDフィルム61のストリップの上部電極は第2の電極65に対応し、SPDフィルム61のストリップの下部電極は第1の電極63に対応する。上部電極と下部電極との間には、懸濁粒子を含む層64がある。SPDフィルム71のストリップの上部電極は第2の電極75に対応し、SPDフィルム71のストリップの下部電極は第1の電極73に対応する。上部電極と下部電極との間には、懸濁粒子を含む層74がある。SPDフィルム81のストリップの上部電極は第1の電極83に対応し、SPDフィルム81のストリップの下部電極は第2の電極85に対応する。上部電極と下部電極との間には、懸濁粒子を含む層84がある。
電極65、75は、第1の電気コネクタ領域37と電気的に連通している。電極65、75への電気的接続は、それぞれの電極のITOコーティングへの直接ガルバニック接続であってもよく、またはそれぞれの電極のITOコーティングへの容量接続であってもよい。電極65、75の間の直接ガルバニック電気接続は、任意の適切な電気コネクタ手段によるものであってもよい。
電極63と電極73との間に直接ガルバニック接続がある。電極73と電極83との間に直接ガルバニック接続がある。電極85は、第2の電気コネクタ領域47と電気的に連通している。
図20の代替配置において、図21は、図7の切替可能デバイス60を示し、ここではSPDフィルム81のストリップの上部電極が電極85に対応し、SPDフィルム81の下部電極が電極83に対応するように、SPDフィルム81のストリップが図20に示された向きに対して反転されている。SPDフィルム81は等方性であるので、このようにSPDフィルム81のストリップを反転させることが可能である。可能であれば、2つのそのようなSPDフィルムの2つの電極を電気的に接続することがより容易であるように、SPDフィルムを反転させることが望ましい場合がある。
図22は、図7に示した切替可能デバイス60を構築する代わりの方法を示している。
1枚のSPDフィルムを切断して、その中に3つの切替可能領域61、71及び81を別々に生成する。切替可能領域61は、点線まで(領域A)にのみ切替可能である。切替可能領域71は、点線まで(領域B)にのみ切替可能である。すべて3つの切替可能領域61、71、81が共通の下部電極630を共有し、追加の電気的接続が下部電極に不要となるように元のSPDフィルムが切断されている。
切替可能領域61、71が共通の上部電極650を共有するように、元のSPDフィルムが切断される。共通の上部電極650は、共通の上部電極上にある第1の電気コネクタ領域37と電気的に連通している。第1の電気コネクタ領域37は、共通の上部電極650のITOコーティングの一部であってもよい。代わりに、第1の電気コネクタ領域37は上部PETシート上の導電性領域であってもよく、それは前記PETシート上のITOコーティングに容量結合する。
第2の電気コネクタ領域は、切替可能領域81の上部電極上にある。第2の電気コネクタ領域47は、切替可能領域81の上部電極のITOコーティングの一部であってもよい。代わりに、第1の電気コネクタ領域は上部PETシート上の導電性領域であってもよく、それは切替可能領域81の上部電極のPETシート上のITOコーティングに容量結合する。
切替可能領域61、71及び81が機械的に連通していても、本発明による切替可能デバイスを提供するために、各切替可能領域は電気的に接続されている。
図23は、ITOコーティング9と直接電気的に連通する第1の電気コネクタ領域37を有するSPDフィルム1(図1を参照して記載したような)を示し、すなわち、ITOコーティング9との直接ガルバニック接続が存在する。ITOコーティング9を露出させるために、SPDフィルム1の一部分2が除去されている(想像線で示されている)。ITOコーティング9に直接ガルバニック接続を行うためにコンタクト接着剤などを使用してもよい。同様の接続47(想像線で示されている)をITOコーティング7に施すことができる。銅線、導電性テープなどのような電気導体が、他の電気部品への電気接続のために電気コネクタ領域37(及び/または47)から伸延してもよい。
第1の電気コネクタ領域37は電極15上にあり、第2の電気コネクタ47は電極13上にある。
図24は、ITOコーティング7と電気的に連通する第1の電気コネクタ領域37´と、ITOコーティング9と電気的に連通する第2の電気コネクタ領域47´とを有する(図1を参照して記載したような)SPDフィルム1を示す。第1の電気コネクタ領域37´は電極13上にあり、第2の電気コネクタ領域47´は電極15上にある。
第1及び第2のコネクタ領域37´、47´を適切な電源に接続すると層11の不透明度が変化できるように、第1の電気コネクタ領域37´は、ITOコーティング7と容量結合することができ、第2の電気コネクタは、ITOコーティング9と容量結合することができる。銅線などが、他の電気部品への電気的接続のために電気コネクタ領域37´(及び/または47´)から伸延してもよい。
図24に示された電気コネクタ領域37´、47´は、公開されたWO2010/032070A1に記載されたように、特にWO2010/032070A1の第9頁28行〜第10頁5行に記載されたように遠隔電気接続と呼ばれてもよい。
図25は、3つのブランチ401、402及び403を有する別の切替可能デバイス400を示す。第1のブランチ401には、4つのアーム416、418、420及び422がある。第2のブランチ402には、3つのアーム460、470及び480がある。第3のブランチ403には、2つのアーム496及び498がある。
ブランチ401は、ノード404と424との間にある。ブランチ402は、ノード406と467との間にある。ブランチ403は、ノード410と414との間にある。
ノード404は、第1の電気コネクタ領域37と直接電気的に連通している。ノード424は、ノード406と直接電気的に連通している。ノード467は、ノード410と直接電気的に連通している。ノード414は、第2の電気コネクタ領域47と直接電気的に連通している。
図26は、各ブランチの各アームにおけるSPDフィルムの各ストリップがキャパシタによって表された切替可能デバイス400の回路図表示を示す。例えば、図25のSPDフィルム431のストリップは、図26のキャパシタ431´によって表され、図25のSPDフィルム432のストリップは、キャパシタ432´で表される、など。
切替可能デバイス400は、図25及び図26を参照してより詳細に記載される。
各アーム416、418、420、422、460、470、480、496及び498には、図1に関連して記載したタイプのSPDフィルムの少なくとも1つのストリップがあり、SPDフィルムの各ストリップは、第1(上部)及び第2(下部)の電極を有し、その間に懸濁粒子を含む可変不透度明層がある。分かりやすくするために、各それぞれの上部と下部の電極及び可変不透明度層は、図25ではラベル付けされておらず、そして図11と同様に、SPDフィルムの各ストリップが断面で示され、それぞれの電極の導電性ITOコーティングのみが示されている。各アームのSPDフィルムの各ストリップは、同じキャパシタンス(=C)を有するように構成される。例えば、SPDフィルムの各ストリップは、同じ主表面積、すなわち幅2cm×長さ50cm、を有し、それぞれは同じ「マザーシート」から切断されている。
ブランチ401のアーム416は、ノード404と424との間に直列に電気的接続されたSPDフィルム431、432、433、434、435、436、437及び438の8つのストリップを有する。SPDフィルム431の上部電極はノード404と電気的に連通し、SPDフィルム438の下部電極はノード424と電気的に連通している。この特定の例では、隣接する2つのストリップに対して、1つのストリップの下部電極が他のストリップの上部電極に電気的接続されるように、SPDフィルムの隣接ストリップが直列に電気的接続される。例えば、SPDフィルム431のストリップの下部電極は、SPDフィルム432のストリップの上部電極に電気的に接続される。SPDフィルムの1つのストリップの上部電極がSPDフィルムの隣接ストリップの上部電極に接続されるように、SPDフィルムのストリップを直列に電気的接続することが望ましい場合がある。図21に関して論じたように、これはSPDフィルムのストリップが等方性であるので可能である。
疑義を避けるために、アーム416の電気的接続をより詳細に記載する。SPDフィルム431のストリップの下部電極は、SPDフィルム432のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム431のストリップの下部電極とSPDフィルム432のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルムのストリップ432の下部電極は、SPDフィルム433のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム432のストリップの下部電極とSPDフィルム433のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム433のストリップの下部電極は、SPDフィルム434のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム433のストリップの下部電極とSPDフィルム434のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム434のストリップの下部電極は、SPDフィルム435のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム434のストリップの下部電極とSPDフィルム435のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム435のストリップの下部電極は、SPDフィルム436のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム435のストリップの下部電極とSPDフィルム436のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム436のストリップの下部電極は、SPDフィルム437のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム436のストリップの下部電極とSPDフィルム437のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム437のストリップの下部電極は、SPDフィルム438のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム437のストリップの下部電極とSPDフィルム438のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
ブランチ401のアーム418は、2つのノード440と446との間に直列に電気的接続されたSPDフィルム441、442、443及び444の4つのストリップを有する。SPDフィルム441の上部電極はノード440と電気的に連通し、SPDフィルム444の下部電極はノード446と電気的に連通している。ノード440はノード404と直接電気的に連通し、ノード446はノード424と直接電気的に連通している。
SPDフィルム441のストリップの上部電極は、ノード440への直接ガルバニック接続を有する。
SPDフィルム441のストリップの下部電極は、SPDフィルム442のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム441のストリップの下部電極とSPDフィルム442のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム442のストリップの下部電極は、SPDフィルム443のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム442のストリップの下部電極とSPDフィルム443のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム443のストリップの下部電極は、SPDフィルム444のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム443のストリップの下部電極とSPDフィルム444のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム444のストリップの下部電極は、ノード446への直接ガルバニック接続を有する。
ブランチ401のアーム420は、2つのノード448と453との間に直列に電気的接続されたSPDフィルム450、451の2つのストリップを有する。SPDフィルム450の上部電極はノード448と電気的に連通しており、SPDフィルム451の下部電極はノード453と電気的に連通している。ノード448はノード440(したがってノード404)と直接電気的に連通し、ノード453はノード446(したがってノード424)と直接電気的に連通している。
SPDフィルム450のストリップの下部電極は、SPDフィルム451のストリップの上部電極と電気的に連通している。この例では、SPDフィルム450のストリップの下部電極とSPDフィルム451のストリップの上部電極との間に直接ガルバニック接続がある。
SPDフィルム451のストリップの下部電極は、ノード453への直接ガルバニック接続を有し、SPDフィルム450のストリップの上部電極は、ノード448への直接ガルバニック接続を有する。
ブランチ401のアーム422は、ノード458と454との間に電気的接続された単一のSPDフィルム456のストリップを有する。SPDフィルム456の上部電極はノード454と電気的に連通し、SPDフィルム456の下部電極はノード458と電気的に連通している。ノード454はノード448(したがってノード440、404)と直接電気的に連通し、ノード458はノード453(したがってノード446、424)と直接電気的に連通している。
SPDフィルム456のストリップの下部電極は、ノード458への直接ガルバニック接続を有し、SPDフィルム456のストリップの上部電極は、ノード454への直接ガルバニック接続を有する。
ブランチ402のアーム460は、ノード408と467との間に直列に電気的接続されたSPDフィルム461、462、463、464、465及び466の6つのストリップを有する。SPDフィルム461の上部電極はノード408と電気的に連通し、SPDフィルム466の下部電極はノード467と電気的に連通している。ノード408はノード406と直接電気的に連通し、ノード467はノード410と直接電気的に連通している。
ブランチ402のアーム470は、ノード469と475との間に直列に電気的接続されたSPDフィルム471、472、及び473の3つのストリップを有する。SPDフィルム471の上部電極はノード469と電気的に連通し、SPDフィルム473の下部電極はノード475と電気的に連通している。ノード469はノード408と直接電気的に連通し、ノード475はノード467と直接電気的に連通している。
ブランチ402のアーム480は、ノード477と479との間に直列に電気的接続されたSPDフィルム481及び482の2つのストリップを有する。SPDフィルム481の上部電極はノード477と電気的に連通し、SPDフィルム482の下部電極はノード479と電気的に連通している。ノード477はノード469(したがってノード408)と直接電気的に連通し、ノード479はノード475(したがってノード467)と直接電気的に連通している。
ブランチ403のアーム496は、SPDフィルム492のストリップと直列に電気的接続されたSPDフィルム491のストリップを有する。SPDフィルム491の上部電極はノード412と電気的に連通しており、SPDフィルム491の下部電極はSPDフィルム492のストリップの上部電極と電気的に連通している。ノード412は、ノード410と直接電気的に連通している。
SPDフィルム492の下部電極とノード490との間には、SPDフィルム493、494の2つのストリップが並列に電気的接続されている。SPDフィルム493、494のストリップの下部電極は、ノード490と電気的に連通している。SPDフィルム493、494のストリップの上部電極は、SPDフィルム492のストリップの下部電極と電気的に連通している。
ブランチ403のアーム498は、ノード495と499との間に単一のSPDフィルム497のストリップを有する。SPDフィルム497のストリップの上部電極は、ノード495と電気的に連通しており、SPDフィルム497のストリップの下部電極は、ノード499と電気的に連通している。ノード495はノード412と直接電気的に連通しており、ノード499はノード490と直接電気的に連通している。ノード490はノード414と直接電気的に連通している。
式(1)〜(9)に従って、切替可能デバイス400は3つのブランチを有し、すなわちB=3である。それで、切替可能デバイス400は式(6)によって表わすことができ、S=B+B+Bとなり、ここでB≡ブランチ401、B≡ブランチ402、及びB≡ブランチ403である。
ブランチBには4つのアームがあり、式(4)に従って、B=I +I +I +I となり、ここでI ≡アーム416、I ≡アーム418、I ≡アーム420及びI ≡アーム422である。見てとれるように、ブランチBには15の切替可能領域、ブランチBには11の切替可能領域、そしてブランチBには5つの切替可能領域がある。
ブランチBには3つのアームがあり、式(4)に従って、B=I +I +I となり、ここでI ≡アーム460、I ≡アーム470及びI ≡アーム480である。
ブランチBには2つのアームがあり、式(4)に従って、B=I +I となり、ここでI ≡アーム496及びI ≡アーム498である。
アームI には、直列に電気的接続された8つのSPDフィルムのストリップがあり、並列に電気的接続されたSPDフィルムのストリップはゼロである。式(5)に従って、I となり、ここで ≡SPDフィルム431、 ≡SPDフィルム432、 ≡SPDフィルム433、 ≡SPDフィルム434、 ≡SPDフィルム435、 ≡SPDフィルム436、 ≡SPDフィルム437及び ≡SPDフィルム438である。
同様に、アームI となり、ここで ≡SPDフィルム441、 ≡SPDフィルム442、 ≡SPDフィルム443及び ≡SPDフィルム444である。
同様に、アームI となり、ここで ≡SPDフィルム450及び ≡SPDフィルム451である。
アームI となり、ここで ≡SPDフィルム456である。
アームI には、直列に電気的接続された6つのSPDフィルムのストリップがあり、並列に電気的接続されたSPDフィルムのストリップはゼロである。式(5)に従って、I となり、ここで ≡SPDフィルム461、 ≡SPDフィルム462、 ≡SPDフィルム463、 ≡SPDフィルム464、 ≡SPDフィルム465及び ≡SPDフィルム466である。同様に、I となり、ここで ≡SPDフィルム471、 ≡SPDフィルム472及び ≡SPDフィルム473である。
同様に、I となり、ここで ≡SPDフィルム481及び ≡SPDフィルム482である。
アームI には、直列に電気的接続された2つのSPDフィルムのストリップがあり、並列に電気的接続された2つのSPDフィルムのストリップがある。式(5)に従って、I となり、ここで ≡SPDフィルム491、 ≡SPDフィルム492、 ≡SPDフィルム493及び ≡SPDフィルム494である。
アームI となり、ここで ≡SPDフィルム497である。
図26を参照して、アーム416は、ノード404と424との間に直列に電気的接続された8つのキャパシタ431´、432´、432´、434´、435´、436´、437´及び438´で表される。アーム418は、ノード440とノード446との間に直列に電気的接続された4つのキャパシタ441´、442´、443´及び444´で表される。アーム420は、ノード448とノード453との間に直列に電気的接続された2つのキャパシタ450´及び451´で表される。アーム422は、ノード454とノード458との間のキャパシタ456´で表される。アーム460は、ノード408と467との間に直列に電気的接続された6つのキャパシタ461´、462´、463´、464´、465´及び466´で表される。アーム470は、ノード469と475との間に直列に電気的接続された3つのキャパシタ471´、472´及び473´で表される。アーム480は、ノード477と479との間に直列に電気的接続された2つのキャパシタ481´及び482´で表される。アーム496は、ノード412とノード490との間のキャパシタネットワークによって表され、キャパシタネットワークは、直列に電気的接続された2つのキャパシタ491´及び492´と、それに続く並列に電気的接続された2つのキャパシタ493´及び494´とを含む。アーム498は、ノード495とノード499との間のキャパシタ497´によって表される。
切替可能デバイス400は、単に一対の電気コネクタ領域37及び47のみを有する。しかしながら、切替可能デバイスが追加の電気コネクタ領域を有してもよいことは容易に明らかであろう。例えば、異なるまたは1つ以上の電源が2つの異なるノードの両端間に適用されてもよい、例えばノード408と467との間に追加の電源を適用してもよい。しかしながら、一対の電気コネクタ領域が存在することが好ましい。
前述の例では、切替可能領域はSPDフィルムによって提供される。当技術分野で知られているように、典型的なSPDフィルムのキャパシタンスは、約400〜1000nF/mであり得る。幅1センチメートルで長さ1メートルのそのようなSPDフィルムのストリップに対して、キャパシタンスは約4〜10nFである。このようなフィルムを120Vで切り替えると、図2に従ってフィルムが暗から明に変化する。およそ35%のフィルムを透過する光透過度を得るために、フィルム両端間の電圧の大きさは約60Vである必要がある。
本発明による切替可能デバイスは、グレージングの構成部品として特定の用途を見出し、この場合、グレージングの一部は、可変不透明度の少なくとも2つの手動操作可能な切替可能領域を有することが望ましい。本発明は、単一の対の電気コネクタ領域を適切な電源に接続すると、不透明度の手動操作可能な変化を有し得る切替可能デバイスを提供する。典型的なグレージングとしては、フロントガラス、サイド窓、サンルーフ、ムーンルーフ及びバックライトなどの自動車グレージングを含む車両グレージング及び船舶や航空機用グレージングを含む。典型的なグレージングは、窓や内装仕切りのような建物のためのグレージングも含む。切替可能デバイスは、バイザーまたはゴーグルの一部として使用されてもよい。

Claims (32)

  1. グレージングの少なくとも一部の不透明度を変更するための切替可能デバイスであって、少なくとも2つ(第1及び第2)の電気コネクタ領域と電気的に連通している少なくとも2つ(第1及び第2)の物理的に分離した切替可能領域を含み、
    各切替可能領域は、第1の電極と第2の電極との間に電気的に作動される可変不透明度層を含み、
    前記第1の切替可能領域は、前記第2の切替可能領域に対して配置され、これにより、前記第1及び第2の電気コネクタ領域を適切な電源に接続すると、前記切替可能デバイスの少なくとも2つ(第1及び第2)の部分が不透明度の変化を有するように前記第1及び第2の切替可能領域の前記不透明度は変化し、前記切替可能デバイスの前記第1の部分は、前記切替可能デバイスの前記第2の部分とは異なる不透明度を有し、
    前記第1の電気コネクタ領域は、前記第1の切替可能領域の前記第1の電極と電気的に連通しており、
    前記第1の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の切替可能領域の前記第1の電極と電気的に連通しており、
    前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している、切替可能デバイス。
  2. 前記第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、前記第2の切替可能領域は、前記第1のキャパシタンスとは異なる第2のキャパシタンスを有する、請求項1に記載の切替可能デバイス。
  3. 前記第1及び第2の切替可能領域の前記第1の電極は主面を有し、前記第1の切替可能領域の前記第1の電極の前記主面の面積は、前記第2の切替可能領域の前記第1の電極の前記主面の面積とは異なる、請求項1または請求項2に記載の切替可能デバイス。
  4. 前記第1の切替可能領域の前記第2の電極と前記第2の切替可能領域の前記第1の電極との間に直接ガルバニック接続がある、請求項1〜3のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  5. 前記第1の電気コネクタ領域と前記第1の切替可能領域の前記第1の電極との間に直接ガルバニック接続がある、請求項1〜4のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  6. 前記第2の切替可能領域の前記第2の電極と前記第2の電気コネクタ領域との間に直接ガルバニック接続がある、請求項1〜5のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  7. 前記第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、前記第2の切替可能領域は、前記第1のキャパシタンスと同じまたは異なる第2のキャパシタンスを有し、
    さらに、前記切替可能デバイスは、前記第1及び第2の電気コネクタ領域と電気的に連通する少なくとも3つの切替可能領域を含むように、第3の切替可能領域を含み、
    前記第3の切替可能領域は、第1の電極と第2の電極との間に電気的に作動される可変不透明度層を含み、前記第3の切替可能領域は第3のキャパシタンスを有し、
    前記第1及び第2の電気コネクタ領域を適切な電源に接続すると、前記第1、第2及び第3の切替可能領域の前記不透明度は、前記切替可能デバイスの少なくとも3つ(第1、第2及び第3)の部分が不透明度の変化を有するように変化し、前記切替可能デバイスの前記第3の部分は、前記第1及び第2の部分の前記不透明度とは異なる不透明度を有
    さらに、
    前記第1の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、
    前記第3の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の電気コネクタ領域及び前記第1の切替可能領域の前記第1の電極と電気的に連通しており、
    前記第1の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第2の電極と電気的に連通しており、
    前記第2の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の切替可能領域の前記第2の電極及び前記第3の切替可能領域の前記第2の電極と電気的に連通しており、
    前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している、請求項1に記載の切替可能デバイス。
  8. 前記第3のキャパシタンスは、前記第1及び第2のキャパシタンスと同じである、請求項7に記載の切替可能デバイス。
  9. 前記第1の切替可能領域の前記第1の電極及び/または第3の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している、請求項7または8に記載の切替可能デバイス。
  10. 前記第3の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の切替可能領域の前記第1の電極と直接電気的に連通している、請求項7〜のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  11. 前記第1の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第2の電極と直接電気的に連通している、請求項7〜10のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  12. 前記第2の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の切替可能領域の前記第2の電極と直接電気的に連通している、請求項7〜11のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  13. 前記第2の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第2の電極と直接電気的に連通している、請求項7〜12のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  14. 前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している、請求項7〜13のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  15. 前記第1の切替可能領域は第1のキャパシタンスを有し、前記第2の切替可能領域は、前記第1のキャパシタンスと同じまたは異なる第2のキャパシタンスを有し、
    さらに、前記切替可能デバイスは、前記第1及び第2の電気コネクタ領域と電気的に連通する少なくとも3つの切替可能領域を含むように、第3の切替可能領域を含み、
    前記第3の切替可能領域は、第1の電極と第2の電極との間に電気的に作動される可変不透明度層を含み、前記第3の切替可能領域は第3のキャパシタンスを有し、
    前記第1及び第2の電気コネクタ領域を適切な電源に接続すると、前記第1、第2及び第3の切替可能領域の前記不透明度は、前記切替可能デバイスの少なくとも3つ(第1、第2及び第3)の部分が不透明度の変化を有するように変化し、前記切替可能デバイスの前記第3の部分は、前記第1及び第2の部分の前記不透明度とは異なる不透明度を有し
    さらに、
    前記第1の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、
    前記第3の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、
    前記第1の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第1の電極と電気的に連通しており、
    前記第1の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の切替可能領域の前記第1の電極と電気的に連通しており、
    前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第2の電極と電気的に連通しており、
    前記第3の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、
    前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している、請求項1に記載の切替可能デバイス。
  16. 前記第1の切替可能領域の前記第1の電極及び/または前記第3の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第1の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している、請求項15に記載の切替可能デバイス。
  17. 前記第1の切替可能領域の前記第1の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第1の電極と直接電気的に連通している、請求項15または請求項16に記載の切替可能デバイス。
  18. 前記第1の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の切替可能領域の前記第1の電極と直接電気的に連通している、請求項15〜17のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  19. 前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第3の切替可能領域の前記第2の電極と直接電気的に連通している、請求項15〜18のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  20. 前記第3の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している、請求項15〜19のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  21. 前記第2の切替可能領域の前記第2の電極は、前記第2の電気コネクタ領域と直接電気的に連通している、請求項15〜20のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  22. 直列に電気的接続され、前記第1及び第2の電気コネクタ領域と電気的に連通している複数のブランチBを含み、各ブランチBは、2つのノードN及びMと電気的に連通している合計Rの切替可能領域を有し、各それぞれのブランチの各端に1つのノードがあり、ノードNは前記第1の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、ノードMは前記第2の電気コネクタ領域と電気的に連通しており、各ブランチは1つ以上のアームIを有し、各アームは、前記それぞれのブランチの前記ノードN、Mと電気的に連通しており、さらに、各アームIは、直列に接続されたs個の切替可能領域及び並列に接続されたp個の切替可能領域を有する、請求項1〜21のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  23. B=1、または
    B=1、I=1で、s>2かつp=0、または
    B>=1かつI>=2、または
    I>=2、または
    B=1、I=2で、アームI はs=2かつp=0を有し、アームI はs=1かつp=0を有し、または
    B=2で、ブランチBには2つのアーム(I=2)があり、アームI はs=1かつp=0を有し、アームI はs=1かつp=0を有し、ブランチBには1つのアーム(I=1)があり、アームI にはs=1かつp=0があり、または
    B>=1、I>=2で、I はs>=2かつp>=0を有し、I はs=>1かつp>=0を有し、または
    B>=2で、Bには2つ以上のアームがあり、I はs>=1かつp>=0を有し、アームI はs>=1かつp>=0を有し、Bには、それぞれs>=1かつp>=0を有する1つ以上のアームがあり、または
    B>=1で、ブランチBには3つ以上のアームがあり、アームI にはs>=zかつp>=0があり、アームI にはs>=(z−1)かつp>=0があり、アームI にはs>=z−2があり、zは少なくとも3であり、または
    B>=1で、さらにブランチBには3つ以上のアームがあり、アームI にはs=1かつp>=0があり、アームI にはs>=2かつp>=0があり、アームI にはs>=3がある、請求項22に記載の切替可能デバイス。
  24. 各それぞれの切替可能領域の各電極対の両端間の電圧は、主として前記切替可能領域のキャパシタンスによって、またはそれによってのみ決定される、請求項1〜23のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  25. 前記切替可能領域の少なくとも1つは、懸濁粒子デバイスまたは液晶を含み、好ましくはすべての前記切替可能領域が懸濁粒子デバイスまたは液晶を含む、請求項1〜24のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  26. 一対の電気コネクタ領域(前記第1の電気コネクタ領域及び前記第2の電気コネクタ領域)のみが存在する、請求項1〜25のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  27. 前記第1及び第2の切替可能部分の前記不透明度は、前記適切な電源を前記第1及び第2の電気コネクタ領域のみに接続することによって変更可能である、請求項1〜26のいずれか1項に記載の切替可能デバイス。
  28. グレージング材の少なくとも1つ(第1)のシートと請求項1〜27のいずれか1項に記載の切替可能デバイスとを含むグレージングであって、前記切替可能デバイスは、前記第1及び第2の電気コネクタ領域を接続するに際してグレージング材の前記シートの主面に面するように配置され、前記切替可能デバイスの前記2つの部分は、グレージング材の前記シートの前記主面の方向を見たとき異なる不透明度の少なくとも2つの領域を有する前記グレージングを提供する、グレージング。
  29. グレージング材の前記第1のシートは、少なくとも1枚のガラス、好ましくはソーダ石灰シリカガラスを含む、請求項28に記載のグレージング。
  30. 前記切替可能デバイスは、少なくとも1シートの接着性層間材を備える層間構造によって、グレージング材の前記第1のシートの前記主面に接着される、請求項28または請求項29に記載のグレージング。
  31. 前記切替可能デバイスは、グレージング材の前記第1のシートとグレージング材の第2のシートとの間に位置付けされる、請求項28〜30のいずれか1項に記載のグレージング。
  32. 車両の窓または建物の窓であって、請求項28〜31のいずれか1項に記載のグレージングを含む、窓。
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