JP2019164223A - Electrochromic device and product including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロクロミックデバイス、および、それを備える製品に関する。 The present invention relates to an electrochromic device and a product including the same.
化学物質にキャリア(電子または正孔)を注入することにより生じる酸化反応または還元反応により、化学物質の光学物性(例えば、色調(Color tone)、無色−有色)が変化するエレクトロクロミック現象(Electrochromism)が知られている。このようなエレクトロクロミック現象を利用した光学素子として、エレクトロクロミック素子(以下、EC(Electro Chromic)素子ともいう。)が知られている。特許文献1には、このようなEC素子を含むエレクトロクロミックデバイス(以下、ECデバイスともいう。)が記載されている。 Electrochromism in which the optical properties (eg, color tone, colorless-colored) of a chemical substance change due to an oxidation reaction or reduction reaction caused by injecting carriers (electrons or holes) into the chemical substance It has been known. As an optical element utilizing such an electrochromic phenomenon, an electrochromic element (hereinafter also referred to as an EC (Electro Chromic) element) is known. Patent Document 1 describes an electrochromic device (hereinafter also referred to as an EC device) including such an EC element.
特許文献1には、EC素子の問題点として、透明電極層の電気抵抗が比較的に大きいため、大面積のEC素子を作製すると、透明電極層における電圧印加点近傍の着色が開始してから、全体的に均一な着色状態となるまでの時間(色調変化の時間)が長いことが記載されている。
この問題点に関し、特許文献1に記載のECデバイスでは、同一基板上に複数のEC素子を近接して形成し、かつ各EC素子を直列に接続する。これにより、印加電圧は大きくなるが、各EC素子に同時に電圧が印加されるので、全EC素子が同時に着色を開始する。しかも各EC素子が小さいので、電圧印加点近傍の着色が開始してから、全体的に均一な着色状態となるまでの時間(色調変化の時間)が短くなる。
In Patent Document 1, as a problem of the EC element, since the electrical resistance of the transparent electrode layer is relatively large, when a large-area EC element is produced, coloring of the vicinity of the voltage application point in the transparent electrode layer starts. In addition, it is described that a long time (color tone change time) until a uniform colored state as a whole is obtained.
With regard to this problem, in the EC device described in Patent Document 1, a plurality of EC elements are formed close to each other on the same substrate, and the EC elements are connected in series. As a result, the applied voltage increases, but since the voltage is simultaneously applied to the EC elements, all the EC elements start to be colored simultaneously. Moreover, since each EC element is small, the time (color tone change time) from the start of coloring in the vicinity of the voltage application point until the entire coloring state becomes uniform is shortened.
ところで、EC素子の色調変化の様子は美観的にも優れており、ECデバイスを備える種々の製品に美観性を与えられると予想される。 By the way, the state of the color change of the EC element is also aesthetically pleasing, and it is expected that various products including the EC device can be given aesthetics.
本発明は、色調変化の時間短縮と色調変化の美観との両立が可能なエレクトロクロミックデバイスおよびそれを備える製品を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electrochromic device capable of simultaneously reducing the time of color tone change and the beauty of color tone change, and a product including the same.
本発明に係るエレクトロクロミックデバイスは、調光面を有するエレクトロクロミックデバイスであって、調光面に沿う第1方向に配列された複数のエレクトロクロミック部を備え、複数のエレクトロクロミック部の各々は、調光面に交差する方向に対向して設けられた一対の透明電極層と、一対の透明電極層の間に設けられ、無色状態と有色状態とを切り換えられるエレクトロクロミック層を含む調光層と、一対の透明電極層にそれぞれ接続され、エレクトロクロミック部に電圧を印加するための一対の印加電極とを有し、一対の印加電極は、第1方向におけるエレクトロクロミック部の中央部または一方側に設けられ、調光面に交差する方向に重なる。 An electrochromic device according to the present invention is an electrochromic device having a dimming surface, and includes a plurality of electrochromic portions arranged in a first direction along the dimming surface, and each of the plurality of electrochromic portions includes: A pair of transparent electrode layers provided facing each other in a direction crossing the light control surface; and a light control layer including an electrochromic layer provided between the pair of transparent electrode layers and capable of switching between a colorless state and a colored state; And a pair of application electrodes connected to the pair of transparent electrode layers, respectively, for applying a voltage to the electrochromic part, and the pair of application electrodes are arranged at the center part or one side of the electrochromic part in the first direction. It is provided and overlaps in the direction intersecting the light control surface.
本発明に係るエレクトロクロミックデバイスを備える製品は、上記したエレクトロクロミックデバイスと、エレクトロクロミックデバイスの周縁を覆う枠とを備える。 A product including the electrochromic device according to the present invention includes the above-described electrochromic device and a frame that covers the periphery of the electrochromic device.
本発明によれば、色調変化の時間短縮と色調変化の美観との両立が可能なエレクトロクロミックデバイスおよびそれを備えた製品を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrochromic device capable of reducing both time of color change and aesthetic appearance of color change and a product including the same.
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングおよび部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。 Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. For convenience, hatching, member codes, and the like may be omitted. In such a case, other drawings are referred to.
エレクトロクロミック素子(以下、EC素子ともいう。)は、上述したように、化学物質にキャリア(電子または正孔)を注入することにより生じる酸化反応または還元反応により、化学物質の光学物性(例えば、色調、無色−有色)が変化するエレクトロクロミック現象を利用した光学素子である。
EC素子は、光透過率を電流により任意に制御できるため、省エネルギー特性および意匠性が求められる光学分野において注目されている。EC素子は、酸化または還元等の化学反応によって物質の色調が変化することにより色が変わるが、これは電圧駆動で液晶の配向を変化させる液晶素子とは根本的に異なる。
As described above, an electrochromic element (hereinafter also referred to as an EC element) is an optical property of a chemical substance (for example, by an oxidation reaction or a reduction reaction caused by injecting carriers (electrons or holes) into the chemical substance) It is an optical element utilizing an electrochromic phenomenon in which the color tone, colorless-colored) changes.
Since the EC element can arbitrarily control the light transmittance with a current, it has been attracting attention in the optical field where energy saving characteristics and design properties are required. The EC element changes its color by changing the color tone of a substance due to a chemical reaction such as oxidation or reduction, which is fundamentally different from a liquid crystal element that changes the alignment of liquid crystal by voltage drive.
EC素子は、様々な色調を発現でき、駆動電力、消費電力等の点でも大きなメリットを有する。しかし、EC素子は、色調変化の際に化学反応を伴わない液晶素子と比較すると、無色状態と有色状態との変化時(換言すれば、光透過状態と遮光状態との変化時)、すなわち、スイッチング時の応答速度(動作速度)の点で大きく劣るというデメリットを有する。特に大面積のEC素子を作製すると、電気回路的な問題、例えば透明電極層の比較的に大きい電気抵抗により、色調変化の速度が低下する。
この点に関し、EC層を薄くすると、色調変化の速度が速くなる。しかし、EC層を薄くすると、色調が薄くなってしまうというトレードオフの関係がある。
The EC element can express various color tones and has a great merit in terms of driving power and power consumption. However, when compared with a liquid crystal element that does not involve a chemical reaction when the color tone changes, the EC element changes at the time of a colorless state and a colored state (in other words, when the light transmission state and the light shielding state change), that is, It has a demerit that it is greatly inferior in response speed (operation speed) at the time of switching. In particular, when an EC element having a large area is produced, the speed of change in color tone is lowered due to an electric circuit problem, for example, a relatively large electric resistance of the transparent electrode layer.
In this regard, if the EC layer is made thinner, the speed of color tone change becomes faster. However, there is a trade-off relationship that when the EC layer is made thin, the color tone becomes thin.
また、上述したように、色調変化の速度を速めるために、同一基板上において、複数のEC素子に分割し、複数のEC素子を電気的に直列に接続することが考えられる(特許文献1参照)。 Further, as described above, in order to increase the speed of color tone change, it is conceivable to divide into a plurality of EC elements on the same substrate and to electrically connect the plurality of EC elements in series (see Patent Document 1). ).
ところで、EC素子の色調変化の様子は美観的にも優れており、ECデバイスを備える種々の製品に美観性を与えられると予想される。
そこで、本実施形態では、色調変化の時間短縮と色調変化の美観との両立が可能なエレクトロクロミックデバイスを提供する。以下、本実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスについて説明する。
By the way, the state of the color change of the EC element is also aesthetically pleasing, and it is expected that aesthetics can be given to various products including the EC device.
Therefore, in the present embodiment, an electrochromic device capable of coexisting both a shortening of the color tone change time and an aesthetic appearance of the color tone change is provided. Hereinafter, the electrochromic device according to the present embodiment will be described.
[エレクトロクロミックデバイス]
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスを調光面側から示す平面図であり、図2は、図1に示すエレクトロクロミックデバイスのII−II線断面図である。また、図3は、図2に示すエレクトロクロミックデバイスのIII部分断面図である。
図1〜図3、並びに後述する図面には、XYZ直交座標系を示す。XY平面はエレクトロクロミックデバイス1の調光面Sに平行な面であり、X方向はエレクトロクロミックデバイス1の長さ方向(第1方向:後述するエレクトロクロミック部の配列方向)であり、Y方向はエレクトロクロミックデバイス1の幅方向(第2方向:後述する印加電極の延在方向)である。また、Z方向はYZ平面に対して直交な方向であり、エレクトロクロミックデバイス1の厚さ方向である。
なお、以下では、Z方向は、YZ平面に対して直交な方向、すなわち調光面Sに直交する方向に限定されず、YZ平面に対して交差する方向、すなわち調光面Sに交差する方向であってもよい。
[Electrochromic devices]
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing the electrochromic device according to the first embodiment from the light control surface side, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the electrochromic device shown in FIG. FIG. 3 is a III partial cross-sectional view of the electrochromic device shown in FIG.
The XYZ orthogonal coordinate system is shown in FIGS. The XY plane is a plane parallel to the dimming surface S of the electrochromic device 1, the X direction is the length direction of the electrochromic device 1 (first direction: the direction of arrangement of the electrochromic portion described later), and the Y direction is It is the width direction of the electrochromic device 1 (second direction: extending direction of an application electrode described later). The Z direction is a direction orthogonal to the YZ plane and is the thickness direction of the electrochromic device 1.
In the following, the Z direction is not limited to a direction orthogonal to the YZ plane, that is, a direction orthogonal to the dimming surface S, and a direction intersecting the YZ plane, that is, a direction intersecting the dimming surface S. It may be.
エレクトロクロミックデバイス(以下、ECデバイスともいう。)1は、3つのエレクトロクロミック領域(以下、エレクトロクロミック部ともいう。)3に分割されている。3つのエレクトロクロミック部(以下、EC部ともいう。)3は、X方向(第1方向)に並んで配列されている。
EC部3は、一対の透明基板11,12と、一対の透明電極層21,22と、調光層30と、一対の印加電極41,42と、絶縁層50とを有する。
このECデバイス1では、3つのEC部3における調光層30の色調変化により、調光面Sの調光領域において光透過率が変化し、その結果、調光が可能となる。調光領域とは、全てのEC部3を囲うように、EC部3で画成される領域である。
The electrochromic device (hereinafter also referred to as EC device) 1 is divided into three electrochromic regions (hereinafter also referred to as electrochromic portions) 3. Three electrochromic portions (hereinafter also referred to as EC portions) 3 are arranged side by side in the X direction (first direction).
The
In this EC device 1, the light transmittance changes in the light control region of the light control surface S due to the color tone change of the
<透明基板>
透明基板11,12は、ECデバイス1の調光面Sと平行または略平行な主面を有する基板である。透明基板11,12は、Z方向において対向して配置される。透明基板11,12は、少なくとも可視光に対して光学的に透明であるプラスチック材料で形成される。透明基板11,12の材料としては、ポリエステルやポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン等が挙げられる。
透明基板11,12は、3つのEC部3にわたって連続した一枚の基板であってもよいし、EC部3ごとに分割された基板であってもよい。
<Transparent substrate>
The
The
<透明電極層>
透明電極層21,22は、透明基板11,12の間に配置され、Z方向において調光層30を挟むように対向して配置されている。透明電極層21,22は、印加電極41,42からの電流を、調光層30に注入する機能を有する。
<Transparent electrode layer>
The
透明電極層21,22は、透明導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、透明導電性金属酸化物、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンおよびそれらの複合酸化物等が用いられる。これらの中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率および透明性、並びに長期信頼性の観点からは、特にインジウム錫複合酸化物(ITO)、インジウム亜鉛複合酸化物(IZO)、インジウムチタン複合酸化物(InTiO)、または水素ドープインジウム酸化物(IO:H)等が特に好ましい。
ここで、「主成分」とは、その含有割合が50質量%より多いことを意味し、70質量%以上であると好ましく、85質量%以上であるとより好ましい。また、上記した透明導電性金属酸化物は、利用状況に応じて、Sn、W、As、Zn、Ge、Ca、Si、C等のうちの少なくとも一種の元素をドーパントとして含むことが好ましい。これらの中でも、ドーパントとしてSnを用いた酸化インジウム錫(ITO)が特に好ましく用いられる。
The
Here, the “main component” means that the content ratio is more than 50% by mass, preferably 70% by mass or more, and more preferably 85% by mass or more. Moreover, it is preferable that the above-mentioned transparent conductive metal oxide contains at least one element of Sn, W, As, Zn, Ge, Ca, Si, C, or the like as a dopant depending on the utilization situation. Among these, indium tin oxide (ITO) using Sn as a dopant is particularly preferably used.
また、透明電極層21,22は、金、銀、銅、アルミニウム、またはカーボン等からなる導電性パターン部を含んでも良い。透明電極層21,22は、導電性パターン部を含むことで、より低抵抗となる。このように、透明電極層21,22の導電率が高いと、透明電極層21,22の全面において電位が均一となり、後述する調光層30の色調変化(反応)の方向の制御が容易となる。
The transparent electrode layers 21 and 22 may include a conductive pattern portion made of gold, silver, copper, aluminum, carbon, or the like. The transparent electrode layers 21 and 22 have a lower resistance by including the conductive pattern portion. Thus, when the electrical conductivity of the transparent electrode layers 21 and 22 is high, the potential becomes uniform over the entire surface of the transparent electrode layers 21 and 22, and the direction of the color tone change (reaction) of the
透明電極層21,22の形成方法(換言すれば、分割方法)としては、例えばスパッタリング法または塗布法が用いられる。その際、マスク製膜によって所望の電極パターンを形成してもよいし、レーザーパターニングによって所望の電極パターンを形成してもよい。また、フォトリソグラフィによるエッチングプロセスによってもパターニング可能である。 As a method for forming the transparent electrode layers 21 and 22 (in other words, a dividing method), for example, a sputtering method or a coating method is used. At that time, a desired electrode pattern may be formed by mask film formation, or a desired electrode pattern may be formed by laser patterning. Patterning is also possible by an etching process using photolithography.
本実施形態のように、ECデバイス1の形状が矩形状である場合、EC部3の形状、すなわち透明電極層21,22の形成は、矩形状であってもよい。EC部3および透明電極層21,22の形状は、特に限定されないが、調光層30の色調変化(反応)が進む方向(X方向)(図1および図2における矢印方向)に沿うEC部3および透明電極層21,22の辺が矩形状における短辺であると好ましい。これにより、調光層30の色調変化の時間(反応時間)が短縮でき、かつ省電力で動作可能である。
As in the present embodiment, when the shape of the EC device 1 is rectangular, the shape of the
一般的に、透明電極層21,22の導電性と透明性とはトレードオフの関係になる。すなわち、透明電極層21,22の導電性を高めると、調光層30の色調変化の速度(反応速度)が速くなるが、透明電極層21,22の透明性は低くなる。逆に、透明電極層21,22の導電性を低下させると、調光層30の色調変化の速度(反応速度)は遅くなるが、透明電極層21,22の透明性は高まる。
本実施形態では、後述するように、ECデバイス1を3つのEC部3に分割することにより、調光層30の色調変化の速度(反応速度)が速くなるため、透明電極層21,22の導電性を低下させ、透明電極層21,22の透明性を高めることができる。これにより、調光層30が無色状態であるときには、視認性が向上する。また、調光層30が有色状態であるときには、透明電極層21,22において余分な吸収がないため、きれいな色調が得られる。
In general, the conductivity and transparency of the transparent electrode layers 21 and 22 are in a trade-off relationship. That is, when the conductivity of the transparent electrode layers 21 and 22 is increased, the speed (reaction speed) of the color change of the
In the present embodiment, as will be described later, by dividing the EC device 1 into the three
隣り合うEC部3の透明電極層21同士の間隔D、および、隣り合うEC部3の透明電極層22同士の間隔Dは、1mm以下である。本実施形態では、透明電極層21,22において、X方向における印加電極41,42の形成された側である一方側の端は、EC部3における一方側の端となり、透明電極層21,22において、X方向における印加電極41,42の形成されていない側の他方側の端は、EC部3の他方側の端よりも1mm以下だけ内側(一方側)に位置する。
これにより、隣り合うEC部3の透明電極層21同士の短絡、および、隣り合うEC部3の透明電極層22同士の短絡が防止される。また、隣り合うEC部3の透明電極層21,22の間隔Dにおける調光層30にも印加電圧が回り込み、この間隔Dにおいて色調変化(反応)が生じないことを抑制できる。
The distance D between the transparent electrode layers 21 of the
Thereby, a short circuit between the transparent electrode layers 21 of the
<調光層>
調光層30は、透明電極層21,22の間に配置されている。調光層30は、図3に示すように、エレクトロクロミック(以下、EC層ともいう。)層31,32と電解質層33とを含む。
<Light control layer>
The
<<エレクトロクロミック層>>
EC層31は、透明電極層21に接して形成され、EC層32は、透明電極層22に接して形成される。EC層31,32は、電気化学的な反応(酸化反応または還元反応)により、色調を変化させる、具体的には無色状態と有色状態とを切り換える。
EC層31,32は、互いに異なる種類の着色型のEC層であればよい。例えば、EC層31が酸化着色型である場合、EC層32は還元着色型であればよい。
<< Electrochromic layer >>
The
The EC layers 31 and 32 may be different types of colored EC layers. For example, when the
酸化着色型のEC層の材料としては、キャリアの移動により酸化反応が生じて着色する材料であればよい。また、還元着色型のEC層の材料としては、キャリアの移動により還元反応が生じて着色する材料であればよい。酸化着色型および還元着色型のEC層の材料としては、無機材料および有機材料のいずれであってもよい。
酸化着色型の無機材料としては、プルシアンブルー、ルテニウムパープル、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化イリジウム等が挙げられる。酸化着色型の有機材料としては、ポリアニリン等が挙げられる。
還元着色型の無機材料としては、WO3、MoO3、V2O5等が挙げられる。還元着色型の有機材料としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、へブチルピオロゲン、ポリビオロゲン、テトラチオフルバレン、ポリチオール、ポリチオフェン等が挙げられる。
The material of the oxidation-colored EC layer may be any material that is colored by an oxidation reaction caused by carrier movement. In addition, the material of the reduction-colored EC layer may be any material that is colored by a reduction reaction caused by the movement of carriers. The material of the oxidation coloring type and the reduction coloring type EC layer may be either an inorganic material or an organic material.
Examples of the oxidation-colored inorganic material include Prussian blue, ruthenium purple, nickel oxide, cobalt oxide, iridium oxide, and the like. Examples of the oxidation coloring type organic material include polyaniline.
Examples of the reduction-colored inorganic material include WO 3 , MoO 3 , V 2 O 5 and the like. Examples of the reduction-colored organic material include poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), heptyl viologen, polyviologen, tetrathiofulvalene, polythiol, and polythiophene.
EC層31,32の形成方法としては、材料として金属酸化物を用いる場合、スパッタリング法または蒸着法が用いられ、材料として金属錯イオンからなる化合物を用いる場合、塗布法(ウエットコーティング法)が用いられる。 As a method for forming the EC layers 31 and 32, when a metal oxide is used as a material, a sputtering method or a vapor deposition method is used. When a compound composed of a metal complex ion is used as a material, a coating method (wet coating method) is used. It is done.
ここで、ECデバイス1は、複数のEC部3、すなわち複数の調光層30を備えるため、各調光層30のEC層31,32の膜厚を薄くしても、複数のEC層31,32の光学密度変化が合算される。そのため、ECデバイス1全体としては、大きな光学密度変化が確保される。また、各EC層31,32の膜厚を薄くすることにより、色調変化の速度(応答速度)が向上する。
Here, since the EC device 1 includes a plurality of
また、ECデバイス1では、複数の調光層30における同種のEC層31,32の膜厚が同一であると好ましい。ECデバイス1を直流駆動すると、全てのEC層31,32に同じ電流が流れる。そのため、同種のEC層31,32の膜厚が同一であると、各調光層30の光学密度の変化が略同じとなり、ECデバイス1全体での調光の制御が容易となる。
In the EC device 1, it is preferable that the same kind of EC layers 31 and 32 in the plurality of light control layers 30 have the same film thickness. When the EC device 1 is DC-driven, the same current flows in all the EC layers 31 and 32. Therefore, if the same kind of EC layers 31 and 32 have the same film thickness, the change in the optical density of each
EC層31,32の膜厚は、50nm以上2μm以下であると好ましく、100nm以上1.5μm以下であるとより好ましい。EC層31,32の膜厚が50nm未満または100nm未満であると、EC部31,32全体として光学密度変化が小さくなり過ぎる。一方、EC層31,32の膜厚が2μmよりも大きくまたは1.5μmよりも大きいと、色調変化の速度(応答速度)が低下し過ぎる。
The film thickness of the EC layers 31 and 32 is preferably 50 nm or more and 2 μm or less, and more preferably 100 nm or more and 1.5 μm or less. If the thickness of the EC layers 31 and 32 is less than 50 nm or less than 100 nm, the change in optical density of the
なお、調光層30の形態は、電解質層33をEC層31とEC層32と挟持するような形態に限定されず、電解質層33に対してEC層31のみが備えられてもよいし、EC層32のみが備えられていてもよい。EC層31およびEC層32は、上述したように、酸化着色型であってもよいし、還元着色型であってもよい。
この場合、電解質層のEC層側と反対側に非EC層が配置されてもよい。これにより、電解質層におけるEC層側の反応が起こる対極側において、電解質中のイオンが保持される。非EC層の材料としては、例えば、酸化チタン、白金、グラフェン、カーボンナノチューブ等が挙げられる。
The form of the
In this case, a non-EC layer may be disposed on the side opposite to the EC layer side of the electrolyte layer. Thereby, ions in the electrolyte are held on the counter electrode side where the reaction on the EC layer side in the electrolyte layer occurs. Examples of the material for the non-EC layer include titanium oxide, platinum, graphene, and carbon nanotube.
<<電解質層>>
電解質層33は、EC層31とEC層32との間に設けられる。
電解質層33の材料としては、液体状の電解質、固体状の電解質または半固体状の電解質が挙げられる。
液体状の電解質としては、有機溶媒に電解質塩を溶解させたものが挙がられる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等が挙げられ、電解質塩としては、例えば、LiClO4、LiBF4等が挙げられる。
固体状の電解質としては、例えば、β−Al2O3、Ta2O3、ZrO2、Li2.9PO3.3N0.46(LiPON)のようなLi化合物等が挙げられる。
半固体状の電解質層としては、例えば、液体状の電解質にゲル化剤を添加してゲル状にしたものが挙げられる。ゲル化剤としては、光硬化性樹脂等が挙げられる。
<< Electrolyte layer >>
The
Examples of the material of the
Examples of the liquid electrolyte include those obtained by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include propylene carbonate and γ-butyrolactone, and examples of the electrolyte salt include LiClO 4 and LiBF 4 .
Examples of the solid electrolyte include Li compounds such as β-Al 2 O 3 , Ta 2 O 3 , ZrO 2 , Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 (LiPON), and the like.
Examples of the semi-solid electrolyte layer include a gel obtained by adding a gelling agent to a liquid electrolyte. Examples of the gelling agent include a photocurable resin.
電解質層33の形成方法としては、電解質材料が固体状である場合、スパッタリング法または蒸着法が用いられ、電解質材料が液体状または半固体状である場合、塗布法(ウエットコーティング法)が用いられる。
As a method for forming the
<印加電極>
印加電極41,42は、透明電極層21,22を介して調光層30に電圧を印加するための、すなわちEC部3に電圧を印加するための、所謂バスバー電極である。印加電極41は、透明電極層21の調光層30側の面に配置され、印加電極42は、透明電極層22の調光層30側の面に配置される。また、印加電極41,42は、X方向(第1方向)における一方側の端部に配置され、Z方向に重なる(重畳する)。
このように、EC部3のX方向(第1方向)における一方側に印加電極41,42が配置されるので、色調変化時に、X方向の一方側から他方側に向けて調光層30の色調が変化する(図1および図2の矢印)。なお、EC部3のX方向における一方側に印可電極41,42が対向して設けられているため、色調を変化させる距離が長くなる。そのため、色調変化させる距離を短縮するため、EC部3を矩形状とし、印加電極41,42の長手方向(Y方向)に対する交差方向(例えばX方向)に、EC部3の短辺を向けて、距離を短くすと好ましい。これにより、調光層30の色調変化の時間(反応時間)が短縮するためである。
<Applied electrode>
The
As described above, the
一般に、色調変化の速度(反応速度、動作速度)を速くするために、EC素子の全ての端部に印加電極が配置される。或いは、一対の印加電極のうちの一方がEC素子の一方の端部に配置され、一対の印加電極のうちの他方がEC素子の他方の端部に配置される(特許文献1参照)。
これに対して、本実施形態では、色調変化(反応)が特定の方向(図1および図2の矢印)に進行することによって、色調変化の美観が向上する。
In general, in order to increase the speed of color tone change (reaction speed, operation speed), application electrodes are arranged at all ends of the EC element. Alternatively, one of the pair of application electrodes is disposed at one end of the EC element, and the other of the pair of application electrodes is disposed at the other end of the EC element (see Patent Document 1).
On the other hand, in this embodiment, the aesthetic appearance of the color tone change is improved by the color tone change (reaction) progressing in a specific direction (arrows in FIGS. 1 and 2).
印加電極41,42は帯状体である。印加電極41,42は、EC部3のX方向(第1方向)における一方側の辺に沿って、EC部3のY方向(第2方向)における一方側の端部から他方側の端部に向けて延在する。
このように、印加電極41,42は帯状体であるので、印加電極41,42の材料として金属を用いても、視認性のよいECデバイス1が得られる。
The
Thus, since the
印加電極41,42は、例えば上述した透明電極層21,22と同一材料で形成されてもよい。この場合、印加電極41,42は、上述したように、金、銀、銅、アルミニウム、またはカーボン等からなる導電性パターン部を含んでも良い。透明電極層21,22は、導電性パターン部を含むことで、より低抵抗となる。
また、印加電極41,42は、例えば金属材料で形成されてもよい。金属材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、またはカーボンを用いることができる。この印加電極41,42の形成方法としては、例えば金属ペーストを用いた塗布法が用いられる。
The
Further, the
印加電極41,42における調光層30と隣り合う面のうち、少なくとも互いに対向する面は、絶縁層50で被覆される。印加電極における調光層30と隣り合う面の全てが絶縁層50で被覆されてもよい。これにより、印加電極41,42の短絡が防止される。
印加電極41,42と絶縁層50との合計膜厚は、調光層30の膜厚の2分の1以下であると好ましく、3分の1以下であるとより好ましい。
絶縁層50の材料としては、樹脂でも無機物であっても特に限定されない。
絶縁層50の形成方法としては、例えばスパッタリング法または塗布法が用いられる。その際、マスク製膜によって所望の絶縁層パターンを形成してもよいし、レーザーパターニングによって所望の絶縁層パターンを形成してもよい。また、フォトリソグラフィによるエッチングプロセスによってもパターニング可能である。
Of the surfaces adjacent to the
The total film thickness of the
The material of the insulating
As a method for forming the insulating
以上説明したように、第1実施形態のECデバイス1によれば、調光面Sに沿うX方向(第1方向)に配列された複数のEC部3を備え、各EC部3における一対の印加電極41,42は、X方向における一方側に設けられ、調光面Sに直交(または交差)するZ方向に重なる。これにより、無色状態から有色状態への色調変化(スイッチング反応)が、印加電極41,42を起点としてX方向(第1方向)における一方側から他方側に向けて次第に進行する。すなわち、特定の方向に、規則的に、色調の変化(反応)が生じる。その結果、ユーザに色調変化の美観が提供される。
更に、第1実施形態のECデバイス1によれば、各EC部3に同時に電圧が印加されるので、全EC部3が同時に着色を開始する。しかも各EC部3が小さいので、印加電極41,42近傍の着色が開始してから、全体的に均一な着色状態となるまでの時間(色調変化の時間)が短縮される。換言すれば、色調変化の速度(反応速度)が向上する。これにより、色調変化の美観が得られるように、色調変化の速度(反応速度)および時間(反応時間)を調整できる。
したがって、第1実施形態のECデバイス1によれば、色調変化の時間短縮と色調変化の美観とを両立できる。
As described above, according to the EC device 1 of the first embodiment, the EC device 1 includes a plurality of
Furthermore, according to the EC device 1 of the first embodiment, since voltages are simultaneously applied to the
Therefore, according to the EC device 1 of the first embodiment, it is possible to achieve both the shortening of the color tone change time and the beauty of the color tone change.
(変形例)
第1実施形態では、EC部3において、印加電極41が透明電極層21の調光層30側の面に配置され、印加電極42が透明電極層22の調光層30側の面に配置された形態を例示した。しかし、印加電極41,42の形態はこれに限定されず、図4に示すように、印加電極41は、透明電極層21の透明基板11側の面に配置され、印加電極42は、透明電極層22の透明基板12側の面に配置されてもよい。この場合、印加電極41,42同士の短絡防止のための絶縁層50は不要である。
または、図5に示すように、印加電極41は、透明電極層21の透明基板11側の面に配置され、印加電極42は、透明電極層22の調光層30側の面に配置されてもよい。
(Modification)
In the first embodiment, in the
Alternatively, as shown in FIG. 5, the
印加電極41,42を透明電極層21,22の調光層30側の面に配置する場合、透明電極層21、調光層30および透明電極層22を順に製膜する工程において、透明電極層21を製膜した後に印加電極41を製膜し、調光層30を製膜した後に印加電極42を製膜し、その上に透明電極層22を製膜してもよい。
一方、印加電極41,42を透明電極層21,22の透明基板11,12側の面に配置する場合、透明基板11,12に窪みを設け、この窪みに印加電極41,42を埋没させた後に、透明電極層21、調光層30および透明電極層22を順に製膜してもよい。
When the
On the other hand, when the
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスを調光面側から示す平面図である。図6に示す第2実施形態のエレクトロクロミックデバイス(ECデバイス)1は、図1に示すECデバイス1において印加電極41,42の形状の点で第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a plan view showing the electrochromic device according to the second embodiment from the light control surface side. An electrochromic device (EC device) 1 of the second embodiment shown in FIG. 6 differs from the first embodiment in the shape of the
印加電極41は、2つの帯状体411,412と接続体413とを含む。同様に、印加電極42は、2つの帯状体421,422と接続体423とを含む。なお、印加電極41と印加電極42とは同一の形状であるため、すなわち、帯状体411と帯状体421とは同一の形状であり、帯状体412と帯状体422とは同一の形状であり、接続体413と接続体423とは同一の形状であるため、以下では、印加電極41について説明し、印加電極42の説明を省略する。
The
帯状体411,412は、X方向(第1方向)に並列され、Y方向(第2方向)に延在する。帯状体411は、Y方向におけるEC部3の一方端から他方端まで延在する。帯状体412の長さは、帯状体411の長さよりも短い。すなわち、帯状体412の両端は、Y方向におけるEC部3の一方端および他方端よりも内側に位置する。
これにより、Y方向におけるEC部3の両端側には1本の帯状体が配置され、Y方向におけるEC部3の中央側には2本の帯状体が配置される。
帯状体411,412は、離間して並置される。これにより、帯状体411,412との間には隙間が存在する。
The
As a result, one strip is disposed on both ends of the
The
帯状体411,412は、Y方向におけるEC部3の中央において、接続体413で接続される。
The
この第2実施形態のECデバイス1でも、第1実施形態のECデバイス1と同様な利点が得られる。
更に、第2実施形態のECデバイス1によれば、印加電極41(42)が2本の帯状体411,412(421,422)を含む。これにより、EC部3のY方向(第2方向)の幅が大きい場合でも、Y方向に均一に電界が印加され、Y方向における印加電圧の電位差が低減する。
更に、第2実施形態のECデバイス1によれば、印加電極41(42)が、2本の帯状体411,412(421,422)を接続する接続体413(423)を含む。これにより、Y方向により均一に電界が印加され、Y方向における印加電圧の電位差がより低減する。
The EC device 1 of the second embodiment can obtain the same advantages as the EC device 1 of the first embodiment.
Furthermore, according to the EC device 1 of the second embodiment, the application electrode 41 (42) includes two
Furthermore, according to the EC device 1 of the second embodiment, the application electrode 41 (42) includes the connection body 413 (423) that connects the two
ところで、Y方向における印加電圧の電位差を低減するために、印加電極のY方向の中央側をX方向(第1方向)に単に幅広にすることも考えられる。この場合、印加電極により視認性(透明性)が低下する。
これに対して、第2実施形態のECデバイス1によれば、帯状体411,412(421,422)がX方向に離間し、隙間を有するので、印加電極41(42)による視認性(透明性)の低下が抑制される。
By the way, in order to reduce the potential difference of the applied voltage in the Y direction, it may be considered that the center side of the applied electrode in the Y direction is simply widened in the X direction (first direction). In this case, visibility (transparency) is reduced by the applied electrode.
On the other hand, according to the EC device 1 of the second embodiment, since the
[エレクトロクロミックデバイスを備えた製品]
図7は、本実施形態に係る、エレクトロクロミックデバイスを備えた製品を示す平面図である。図7に示すエレクトロクロミックデバイスを備えた製品は、例えば建築物における窓部材(建材)100である。
窓部材100は、上述したエレクトロクロミックデバイス(ECデバイス)1と、枠部材5と、配線部材7と、制御部9とを備える。
[Products equipped with electrochromic devices]
FIG. 7 is a plan view showing a product including an electrochromic device according to the present embodiment. A product including the electrochromic device shown in FIG. 7 is, for example, a window member (building material) 100 in a building.
The
枠部材5は、ECデバイス1の周縁を覆う枠である。枠部材5の材料としては、特に限定されないが、一般に軽量化および耐久性に優れるアルミニウムを含む材料が知られている。
配線部材7は、ECデバイス1における3つのEC部3の印加電極41,42に接続され、電源からの電圧をECデバイス1の3つのEC部3に供給するための配線である。
制御部9は、配線部材を介してECデバイス1の3つのEC部3への電圧印加を制御する制御装置である。
配線部材7および制御部9は、枠部材5で被覆される。
The frame member 5 is a frame that covers the periphery of the EC device 1. The material of the frame member 5 is not particularly limited, but a material containing aluminum that is generally excellent in weight reduction and durability is known.
The wiring member 7 is connected to the
The control unit 9 is a control device that controls voltage application to the three
The wiring member 7 and the control unit 9 are covered with the frame member 5.
以上説明したように、本実施形態のECデバイス1は、周縁部に枠部材5を設けることによって、安定性、信頼性を増すことができ、建築物における窓部材(建材)100として実用化できる。
また、本実施形態の窓部材100によれば、ECデバイス1を無色状態とすることにより通常の透明な窓を提供でき、ECデバイス1を有色状態とすることにより室内に取り込む日射量を制御できる。このとき、上述したように、室内および室外の人に色調変化の美観を提供できる。
また、本実施形態の窓部材100によれば、ECデバイス1を電気的に動作させるために必要な配線部材7および制御部9が枠部材5に被覆されるので、外部から遮蔽される。
As described above, the EC device 1 according to the present embodiment can increase stability and reliability by providing the frame member 5 at the peripheral portion, and can be put into practical use as a window member (building material) 100 in a building. .
Further, according to the
Further, according to the
また、本実施形態の窓部材100によれば、制御部9により、ECデバイス1における3つのEC部3を独立に制御してもよい。例えば、図8に示すように、制御部9は、3つのEC部3のうちの一部を色調変化させ、その他を色調変化させないように、ECデバイス1の3つのEC部3を独立に制御してもよい。または、制御部9は、3つのEC部3の色調変化の開始時間を異ならせるように、ECデバイス1の3つのEC部3を独立に制御してもよい。
Further, according to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、EC部3において、印加電極41,42がX方向(第1方向)における一方側の端部に配置された形態を例示した。しかし、印加電極41,42の形態はこれに限定されない。例えば、図9に示すように、EC部3において、印加電極41,42は、X方向(第1方向)における中央部に配置されてもよいし、X方向(第1方向)における中央部から一方側にずれた位置、すなわち中央部と一方側の端部との間の任意の位置に配置されてもよい。これにより、無色状態から有色状態への色調変化(スイッチング反応)が、印加電極41,42を起点としてX方向(第1方向)における一方側および他方側に向けて次第に進行する。このように、この形態でも、特定の方向に、規則的に、色調の変化(反応)が生じ、その結果、ユーザに色調変化の美観が提供される。
なお、上述した実施形態のように、印加電極41,42がX方向(第1方向)における一方側の端部に配置されることにより、無色状態から有色状態への色調変化(スイッチング反応)を最大にできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be variously deformed without being limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the
Note that, as in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、3つのEC部3を備えるECデバイス1を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、2以上のEC部を備えるECデバイスにも適用可能である。
In the above-described embodiment, the EC device 1 including the three
また、上述した第2実施形態では、X方向(第1方向)に離間して並列された2つの帯状体を含む印加電極を例示した。しかし、本発明の印加電極は、X方向(第1方向)に離間して並列された3つ以上の帯状体を含んでもよい。また、本発明の印加電極は、Y方向(第2方向)に離間して並列された複数の接続体413を含んでもよい。例えば、本発明の印加電極は、X方向(第1方向)およびY方向(第2方向)に隙間を有するメッシュ状に形成されてもよい。
Further, in the second embodiment described above, the application electrode including two strips that are separated in parallel in the X direction (first direction) is illustrated. However, the application electrode of the present invention may include three or more strips that are arranged in parallel in the X direction (first direction). In addition, the application electrode of the present invention may include a plurality of
また、上述した実施形態では、日射量の調光または日射箇所の調光が可能な建材(例えば、窓ガラス)に適用可能なエレクトロクロミックデバイス1を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、調光機能が要望される種々の製品(例えば、車両の窓ガラス)にも適用可能である。更に、本発明の特徴は、色調の変化の美観が要望される種々の電子的なインテリア製品(例えば、電子的な時計、カレンダー、絵画)にも適用可能である。 Moreover, in embodiment mentioned above, the electrochromic device 1 applicable to the building materials (for example, window glass) in which the light control of a solar radiation amount or the light control of a solar radiation location was illustrated was illustrated. However, the features of the present invention are not limited to this, and can be applied to various products (for example, vehicle window glass) that require a dimming function. Further, the features of the present invention can be applied to various electronic interior products (for example, electronic clocks, calendars, and paintings) that require a beautiful appearance of color change.
1 エレクトロクロミックデバイス(ECデバイス)
3 エレクトロクロミック部(EC部)
5 枠部材
7 配線部材
9 制御部
11,12 透明基板
21,22 透明電極層
30 調光層
31,32 エレクトロクロミック層(EC層)
33 電解質層
41,42 印加電極
50 絶縁層
100 窓部材(製品)
S 調光面
1 Electrochromic device (EC device)
3 Electrochromic part (EC part)
5 Frame member 7 Wiring member 9
33
S Light control surface
Claims (10)
前記調光面に沿う第1方向に配列された複数のエレクトロクロミック部を備え、
前記複数のエレクトロクロミック部の各々は、
前記調光面に交差する方向に対向して設けられた一対の透明電極層と、
前記一対の透明電極層の間に設けられ、無色状態と有色状態とを切り換えられるエレクトロクロミック層を含む調光層と、
前記一対の透明電極層にそれぞれ接続され、前記エレクトロクロミック部に電圧を印加するための一対の印加電極と、
を有し、
前記一対の印加電極は、前記第1方向における前記エレクトロクロミック部の中央部または一方側に設けられ、前記調光面に交差する方向に重なる、
エレクトロクロミックデバイス。 An electrochromic device having a light control surface,
A plurality of electrochromic portions arranged in a first direction along the light control surface;
Each of the plurality of electrochromic portions is
A pair of transparent electrode layers provided facing each other in a direction intersecting the light control surface;
A dimming layer including an electrochromic layer provided between the pair of transparent electrode layers and capable of switching between a colorless state and a colored state;
A pair of application electrodes connected to the pair of transparent electrode layers, respectively, for applying a voltage to the electrochromic portion;
Have
The pair of application electrodes are provided in a central portion or one side of the electrochromic portion in the first direction, and overlap in a direction intersecting the light control surface.
Electrochromic device.
前記第2方向における前記エレクトロクロミック部の両端側には1本の前記帯状体が配置され、前記第2方向における前記エレクトロクロミック部の中央側には少なくとも2本の前記帯状体が配置される、請求項3に記載のエレクトロクロミックデバイス。 Each of the pair of application electrodes includes at least two belt-like bodies spaced apart in parallel in the first direction,
One band-like body is disposed on both ends of the electrochromic part in the second direction, and at least two belt-like bodies are disposed on the center side of the electrochromic part in the second direction. The electrochromic device according to claim 3.
前記エレクトロクロミックデバイスの形状は矩形状である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。 Each of the plurality of electrochromic portions has a rectangular shape,
The electrochromic device has a rectangular shape,
The electrochromic device according to claim 1.
前記エレクトロクロミックデバイスの周縁を覆う枠部材と、
を備える、エレクトロクロミックデバイスを備える製品。 The electrochromic device according to any one of claims 1 to 8,
A frame member covering the periphery of the electrochromic device;
A product with an electrochromic device.
前記配線部材を介して前記エレクトロクロミックデバイスへの電圧印加を制御する制御部と、
を更に備え、
前記配線部材および前記制御部のうちの少なくとも一方は、前記枠部材で被覆される、請求項9に記載のエレクトロクロミックデバイスを備える製品。
A wiring member connected to a pair of application electrodes of a plurality of electrochromic portions in the electrochromic device;
A control unit for controlling voltage application to the electrochromic device via the wiring member;
Further comprising
The product comprising the electrochromic device according to claim 9, wherein at least one of the wiring member and the control unit is covered with the frame member.
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