エレクトロクロミックガラススマートマテリアルの特許状況分析

エレクトロクロミック ガラスは、建物や自動車のエネルギー効率を向上させる可能性があるため、過去 10 年間でますます注目を集めています。シニア コンサルタント兼Chemistryプラクティス リーダーの Nicolas Nowak が、この魅力的なイノベーション分野に関する Questel の特許状況分析からの重要な発見を共有します。

「スマートマテリアル」という用語は、光、温度、応力、電場や磁場などの外部の力を感知して反応できるマテリアルを表すために使用されます。そのようなスマート素材の 1 つがエレクトロクロミック ガラスで、窓を通過する太陽光の量を制御することで建物や自動車のエネルギー効率を向上させることができます。

エレクトロクロミックガラスとは何ですか?

ガラスは主に窓やボトルに最適な素材として知られており、これらの用途に非常に適した特定の特性 (高硬度、透明性、安定性など) を備えています。ただし、その透明性は主な欠点の 1 つにもなり得ます。たとえば、建物や自動車などでは、望まない場合でも可視光線や赤外線が入り込み、過熱した空間が生じる可能性があります。

エレクトロクロミック ガラスは、電圧に応じて色合いや不透明度を変えることができるスマートなタイプのガラスを指します。多くの場合、2 つのガラス層で構成され、その間に薄いエレクトロクロミック コーティングが施されています。標準状態では、コーティング内のイオンがランダムに分布しているため、イオンに到達する光はほとんど拡散または反射され、ガラスが暗くなったり不透明になったりします。しかし、電流が流れると、コーティング内のイオンが移動または整列し、光が通過できるようになり、ガラスが透明になります。このプロセスは完全に可逆的であり、色合いの変化は印加される電圧の関数として調整できます。

エレクトロクロミック ガラスが最高のパフォーマンスを発揮するには、いつどのように着色するかを制御するソフトウェアと制御が必要です。これらは、天気、位置、雲量などの予測入力とリアルタイム入力を組み合わせて使用​​することで、ソフトウェアと制御が昼光、まぶしさ、エネルギー使用、演色を 1 日を通して管理できるようにします。これらと追加のセットアップ パラメーターを使用すると、光と熱の条件、およびユーザーの好みに応じてガラスを自動的に変更できます。

エレクトロクロミック ガラスは、フォトクロミック ガラスと混同される可能性があります。フォトクロミック ガラスは、「トランジション」（サングラス）グラスでよく使用されますが、それらとは大きく異なります。フォトクロミック ガラスでは、受け取る光子の数が増加するとガラスが暗くなります。外部からのアクションは必要なく、その特性は素材自体に固有であり、変化はほとんどのエレクトロクロミック システムと比較して段階的で非常にゆっくりです。

さまざまな種類のエレクトロクロミック ガラスの作用の速さは別として、その主な利点は次のとおりです。

• エネルギー効率:空間に入る熱と光の量を調整することで、建物や自動車のエネルギー消費を削減できます。
• 快適性の向上：まぶしさや熱の増加を軽減し、より快適で快適な環境を作り出すことで乗員の快適性を向上させることができます。
• プライバシー:オンデマンドでガラスを暗くすることでプライバシーを確​​保し、カーテンやブラインドの必要性を減らします。
• 美観:ボタンに触れるだけでガラスの外観を変更できるため、視覚的に魅力的なファサードやインテリアを作成するために使用できます。
   

光と熱の伝達を調整するこの機能のおかげで、自動車、建設、航空宇宙、眼鏡などのさまざまな業界でも応用されています。さらに、最近では携帯電話のカメラシャッターや画面ディスプレイにも導入されており、エレクトロクロミックガラス市場に十分なチャンスが生まれるでしょう。この市場は、2022 年の 18 億ドルから 2030 年までに 40 億ドル近くに成長すると予想されており、これは世界の需要が年間約 9% 増加することを意味します。

エレクトロクロミックガラスの競争環境と市場シェアの分析

特許状況分析は、テクノロジーの将来を予測するのに役立つなど、イノベーションに関する貴重な洞察を提供します。このパートでは、エレクトロクロミック ガラスのイノベーションに関する特許出願から、この革新的なソリューションの背後にある主要な業界プレーヤーや主要な研究開発 (R&D) 市場など、これらの材料の次世代についてどのようなことが分かるかを共有します。

特許動向はこの技術の革新状況について何を教えてくれますか?

このテクノロジーの革新と研究開発活動を理解するために、私たちは独自のIP インテリジェンス ソフトウェアを使用してマクロ検索を実行しました。当社の知財コンサルティングサービスの専門知識を利用して収集した特許を分析することにより、この分野における研究の進歩と投資に関する興味深い世界的な洞察を生み出すことができました。

データベースには、過去 20 年間に出願された合計 5,080 の特許ファミリーが含まれています。特許出願の動向から、過去 4 年間 (2018 ～ 2021 年) でこの傾向は止まりつつあるように見えますが、過去 20 年間で依然として活動が増加している確立された技術が明らかになりました。検索された特許ファミリーの数は、2003 年には約 70 件でしたが、現在では年間約 440 件の特許ファミリーが登録されています。

スマートマテリアル: エレクトロクロミックガラスの革新のための地理的ホットスポット

優先国充填は、研究開発が行われる国で最も頻繁に行われるため、このデータを見ると、どの国が最も革新的で、どの国がその発明の保護を求めているのかがわかります。上位 3 社はヨーロッパとアメリカですが、中国は依然としてエレクトロクロミック ガラス発明の主要国として認識されており、特許ファミリー総数の約 52% を占めています。

米国企業と日本企業が続き、特許の 17% と 9% がこれらの国で最初に出願されています。欧州の研究活動への貢献はアジアや米国に比べてまだ小さいが、欧州での出願活動は期初よりも重要になっているようだ。建物のエネルギー消費量の節約に関連するヨーロッパの数多くの法律がこの活動の理由の 1 つである可能性がありますが、それでも中国や米国のレベルにははるかに及んでいません。

エレクトロクロミック ガラスのイノベーションの市場カバレッジ

最も多くの発明が主要なイノベーション国である中国と米国で発表されていることは驚くべきことではありません。しかし、グリーンディールのような先進的な省エネプログラムにより市場がより成熟しているように見えるため、ヨーロッパはここで3位に浮上しました。

エレクトロクロミック ガラス: 特許の動向とトッププレーヤー

エレクトロクロミック ガラスの特許に対する主要なイノベーション投資家の中には、ガラス業界や化学業界の主要企業が含まれています。主な貢献者はサンゴバン、特にその子会社であるサンゴバン グラスとセージ グラスです。このグループは 175 の特許ファミリーを所有しており、そのうち 148 は現在も存続しています。

View はスマート ウィンドウを専門とするこの分野の純粋なプレーヤーであり、データベースには 115 件の特許ファミリーがあり、そのうち 110 件が公開されています。しかし、同社は最近、詐欺容疑で米国証券取引委員会（SEC）と問題を抱えている。それにもかかわらず、同社の特許ポートフォリオは依然として主要なものであり、同社の潜在的な買い手や投資家に興味を持たせる可能性がある。

その他の重要なプレーヤーとしては、Corning、LG Chem、BOE Technology Group、Schott などがあります。これらは、この分野に参入しつつある、またはこの分野で目に見えるプレーヤーとして主導的地位を確保している確立された企業です。ただし、注目すべき小規模な企業もあり、そのほとんどは純粋なプレーヤーです。たとえば、Gentex は、自動車および航空宇宙分野向けのカスタム ハイテク電子製品の開発と製造を専門とする自動車メーカー向けの相手先商標製品製造業者 (OEM) です。同様に、Halio (旧 Kinestral Technologies) は、急速着色スマート ガラス窓を製造する高度なエレクトロクロミック技術の開発および製造業者として、建築/建設分野で活躍しています。

次の表は、過去 10 年間の一部の主要企業の特許活動を示しています。

ここでわかるのは、ガラス業界で定評のあるサンゴバンが、この分野では依然として革新的であり、過去 5 年間の同社の特許取得活動が過去最高を記録しているということです。一方で、ガラス業界の主要企業であるコーニング、ショット、AGC ガラスの 3 社は、エレクトロクロミック ガラスの分野での活動を徐々に縮小しているようです。

このグラフから得られるもう 1 つの興味深い点は、2017 年から 2019 年にかけて、電気通信業界の関係者 (Guangdong Oppo Mobile Telecommunications、Truly Opto-electronics、Legend Vision Electromechanical) が最近到着し、携帯電話を主な用途とするエレクトロクロミック ガラスの特許を申請したことです。 。特許状況の分析により、この分野におけるこれらの材料への関心が高まっていることが確認されました。

したがって、エレクトロクロミック ガラスの市場は、次の 3 つの主要分野からの需要のおかげで成長することが明らかです。

• 建築業界では、エレクトロクロミックガラスが熱と光を制御し、気候変動の中でエネルギーを節約するのに役立ちます。
• 自動車産業も同様に、ガラスサンルーフが光と熱の調節に役立ち、これらのイノベーションから恩恵を受けることになるだろう。
• 携帯電話部門は、過去 5 年間で需要が急速に成長しています。

エレクトロクロミック ガラスに関するこの分析が示すように、特許ランドスケープ分析は、研究開発およびイノベーションのトレンドと市場に関する貴重な洞察を提供することができます。移動体通信分野における特許活動の詳細、または具体的なアドバイスやサポートについては、 Questel IPコンサルティングチームにお問い合わせください。

さらに詳しい情報が必要な場合は、リソース ハブおよびウェビナーとイベントページの出版物とウェビナーをご覧ください。

著者について

Nicolas Nowak は、知財戦略とイノベーションのシニア コンサルタントであり、Chemistryチームのプラクティス リーダーです。分析Chemistryと品質管理の修士号と材料化学の博士号を取得した Nicolas は、無機化学、プロジェクト管理、コンサルティング活動で 16 年以上の経験があります。とりわけ、ニコラスは、COLAS SA で可視化およびセキュリティ用途向けのガラスベースの複合材料の研究に取り組み、またジョンソン マッセイの下でシニアサイエンティストとして太陽電池用途向けの新しいガラスと金属化銀ペーストの研究に取り組みました。