JP7435006B2 - Electrochromic device, wearable device, and method for driving an electrochromic device - Google Patents
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Description
本発明は、エレクトロクロミック装置、ウェアラブルデバイス、及びエレクトロクロミック装置の駆動方法に関する。 The present invention relates to an electrochromic device, a wearable device, and a method for driving an electrochromic device.
電圧を印加することで、可逆的に酸化還元反応が起こり、可逆的に色が変化する現象はエレクトロクロミズムと称され、このエレクトロクロミズムを利用した装置がエレクトロクロミック装置である。エレクトロクロミック装置は、様々な用途に応用可能であるとして、今日まで多くの研究がなされている。 The phenomenon in which a redox reaction occurs reversibly by applying a voltage and the color changes reversibly is called electrochromism, and a device that utilizes this electrochromism is an electrochromic device. Electrochromic devices have been extensively researched to date as they are applicable to a variety of uses.
エレクトロクロミック装置に用いられるエレクトロクロミック材料としては、例えば、有機材料と無機材料とが挙げられる。有機材料を用いたエレクトロクロミック装置は、その分子構造により様々な色彩発色が可能であることから、カラー表示装置に用いられる。一方、無機材料を用いたエレクトロクロミック装置は、色彩度が低いことが利点となるアプリケーションとして、調光ガラスや防眩ミラーとして実用化されている。 Examples of electrochromic materials used in electrochromic devices include organic materials and inorganic materials. Electrochromic devices using organic materials are used in color display devices because they can produce various colors depending on their molecular structure. On the other hand, electrochromic devices using inorganic materials have been put into practical use as light control glasses and anti-glare mirrors, as applications that have the advantage of low color saturation.
エレクトロクロミック装置は、例えば、エレクトロクロミック材料を対向する2つの電極間に形成し、イオン伝導可能な電解質層が電極間に満たされた状態で酸化還元反応を行う。電極としては、色彩を視認するために少なくとも一方には透明電極が用いられることが多い。
ここで、エレクトロクロミックは電気化学現象であるため、電解質層の性能(イオン伝導度等)が応答速度や発色のメモリ効果に影響する。電解質層が電解質を溶媒に溶かした液体状である場合は速い応答性を得やすいが、素子強度及び信頼性の点で固体化、ゲル化による改良が検討されている。
また、エレクトロクロミック装置については、応答性を改善する目的で、電圧印加開始時に、本来の駆動電圧よりも高い電圧を短時間印加する技術が知られている(例えば、特許文献1から2参照)。
In an electrochromic device, for example, an electrochromic material is formed between two opposing electrodes, and a redox reaction is performed in a state where an electrolyte layer capable of ion conduction is filled between the electrodes. A transparent electrode is often used for at least one of the electrodes in order to visually recognize the color.
Here, since electrochromic is an electrochemical phenomenon, the performance of the electrolyte layer (ion conductivity, etc.) affects the response speed and color memory effect. If the electrolyte layer is in a liquid state, in which the electrolyte is dissolved in a solvent, it is easy to obtain a fast response, but improvements by solidification or gelation are being considered in terms of element strength and reliability.
Furthermore, for electrochromic devices, a technique is known in which a voltage higher than the original drive voltage is applied for a short time at the start of voltage application in order to improve responsiveness (for example, see
本発明は、発消色駆動を行う際の応答性及び発色濃度の均一性、並びに外部からの衝撃などに対する強度及び安全性が高く、長時間連続して駆動させる際の耐久性に優れるとともに消費電力を抑制できるエレクトロクロミック装置を提供することを目的とする。 The present invention has high responsiveness and uniformity of color density when performing color development/decolorization drive, as well as high strength and safety against external shocks, excellent durability when driven continuously for a long time, and consumption. The purpose of the present invention is to provide an electrochromic device that can suppress power consumption.
上記の課題を解決するための手段としての本発明のエレクトロクロミック装置は、
第一の電極と、
第一の電極に接触して形成された第一の補助電極と、
第二の電極と、
第二の電極に接触し、第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成された第二の補助電極と、
第一の電極及び第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に、形成されたエレクトロクロミック層と、
第一の電極、第二の電極、及びエレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に、形成された固体電解質層と、
エレクトロクロミック層に対し、第一の電極及び第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御手段と、
を備え、
第一駆動パターンが、エレクトロクロミック層を第一の発色状態にするための駆動パターンであって、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加し、第一の発色状態を形成するための、第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する駆動パターンであり、
第二駆動パターンが、第一の発色状態から、第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための駆動パターンであって、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加し、第二の発色状態を形成するための、第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する駆動パターンであり、
初期化駆動パターンが、初期の消色状態を形成するための駆動パターンであって、第一電圧パルスAとは逆極性であってエレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加し、その後、初期の消色状態を形成するための、エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる駆動パターンである。
The electrochromic device of the present invention as a means for solving the above problems includes:
a first electrode;
a first auxiliary electrode formed in contact with the first electrode;
a second electrode;
a second auxiliary electrode that is in contact with the second electrode and formed such that the average distance from the first auxiliary electrode is 100 mm or less;
an electrochromic layer formed in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode;
A solid formed in contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. an electrolyte layer;
Control for applying a voltage to the electrochromic layer via the first electrode and the second electrode using at least one of the following drive patterns: a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern. means and
Equipped with
The first driving pattern is a driving pattern for bringing the electrochromic layer into a first coloring state, and applies a first voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer to bring the first coloring state. A drive pattern in which a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A is applied to form a first voltage pulse, and then a state in which no voltage is applied is maintained,
The second driving pattern is a driving pattern for forming a second coloring state having a lower color density than the first coloring state from the first coloring state, and is a driving pattern for increasing the response speed of the electrochromic layer. A second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A, or a second voltage pulse B having the opposite polarity to the second voltage pulse A, for applying the second voltage pulse A and forming a second colored state. This is a driving pattern in which a voltage is applied and then a state in which no voltage is applied is maintained.
The initialization drive pattern is a drive pattern for forming an initial decolorized state, and includes an initialization voltage pulse A having a polarity opposite to that of the first voltage pulse A and for increasing the response speed of the electrochromic layer. This is a driving pattern in which an initializing voltage pulse B is applied or short-circuited to set the potential of the electrochromic layer to approximately 0 V in order to form an initial decolorized state.
本発明によれば、発消色駆動を行う際の応答性及び発色濃度の均一性、並びに外部からの衝撃などに対する強度及び安全性が高く、長時間連続して駆動させる際の耐久性に優れるとともに消費電力を抑制できるエレクトロクロミック装置を提供することができる。 According to the present invention, the responsiveness and uniformity of the coloring density when performing color development/decolorization driving, the strength and safety against external shocks, etc. are high, and the durability is excellent when driving continuously for a long time. At the same time, it is possible to provide an electrochromic device that can suppress power consumption.
(エレクトロクロミック装置、エレクトロクロミック装置の駆動方法)
本発明のエレクトロクロミック装置は、第一の電極と、第一の補助電極と、第二の電極と、第二の補助電極と、エレクトロクロミック層と、固体電解質層と、制御手段を有し、測定手段、支持体、保護層、劣化防止層を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明のエレクトロクロミック装置の駆動方法は、第一の電極と、第一の補助電極と、第二の電極と、第二の補助電極と、エレクトロクロミック層と、固体電解質層と有するエレクトロクロミック装置におけるエレクトロクロミック層に対し特定の駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御工程を含み、測定工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Electrochromic device, method of driving an electrochromic device)
The electrochromic device of the present invention includes a first electrode, a first auxiliary electrode, a second electrode, a second auxiliary electrode, an electrochromic layer, a solid electrolyte layer, and a control means, It is preferable to have a measuring means, a support, a protective layer, and a deterioration prevention layer, and further have other means as necessary.
The method for driving an electrochromic device of the present invention provides an electrochromic device having a first electrode, a first auxiliary electrode, a second electrode, a second auxiliary electrode, an electrochromic layer, and a solid electrolyte layer. The method includes a control step of applying a voltage to the electrochromic layer according to a specific drive pattern, preferably includes a measurement step, and further includes other steps as necessary.
本発明のエレクトロクロミック装置の駆動方法は、本発明のエレクトロクロミック装置により好適に行うことができる。
つまり、本発明のエレクトロクロミック装置の駆動方法は、本発明のエレクトロクロミック装置により実施される。そのため、本発明のエレクトロクロミック装置に関する説明を通じて、本発明のエレクトロクロミック装置の駆動方法の詳細についても明らかにする。
The method for driving an electrochromic device of the present invention can be suitably carried out using the electrochromic device of the present invention.
That is, the method for driving an electrochromic device of the present invention is implemented by the electrochromic device of the present invention. Therefore, through the description of the electrochromic device of the present invention, details of the method for driving the electrochromic device of the present invention will also be clarified.
また、本発明のエレクトロクロミック装置は、従来技術のエレクトロクロミック装置では、発消色を行う際の応答性及び発色濃度の均一性、並びに外部からの衝撃などに対する強度及び安全性が低くなってしまい、長時間連続して駆動させる際の耐久性に問題が生じるとともに消費電力が高くなってしまう場合があるという知見に基づくものである。 Furthermore, in the electrochromic device of the present invention, the responsiveness and uniformity of coloring density when developing and decoloring, as well as the strength and safety against external impact, etc., are lower than those of conventional electrochromic devices. This is based on the knowledge that there may be problems with durability and increased power consumption when continuously driven for a long period of time.
エレクトロクロミック装置は、電極間に電圧を印加し、酸化還元反応に必要な電荷をエレクトロクロミック層に注入又は放出することで発消色駆動する。エレクトロクロミック装置のサイズが大きくなると、透明電極の電気抵抗値により電圧降下が生じるため、電極コンタクト部(電極と接する部分)から遠い領域では着色濃度が薄くなり、濃度ムラが生じる場合がある。そこで、透明電極面に補正用の電気抵抗分布を形成することや、金属の補助電極を形成することにより、濃度ムラを軽減する手法が検討されてきた。しかし、これらの手法においては、エレクトロクロミック装置の透明性が十分でなくなり、視認性が低下するという問題があった。 An electrochromic device is driven to develop and fade color by applying a voltage between electrodes and injecting or releasing charges necessary for a redox reaction into an electrochromic layer. As the size of the electrochromic device increases, a voltage drop occurs due to the electrical resistance value of the transparent electrode, so the coloring density becomes thinner in areas far from the electrode contact portion (portion in contact with the electrode), which may cause density unevenness. Therefore, methods have been studied to reduce density unevenness by forming a correction electrical resistance distribution on the transparent electrode surface or by forming a metal auxiliary electrode. However, in these methods, there was a problem that the transparency of the electrochromic device became insufficient, resulting in a decrease in visibility.
また、エレクトロクロミック装置の応答性を向上させる技術としては、上述したように、特許文献1又は2などで開示されている、電圧印加開始時に本来の駆動電圧よりも高い電圧を短時間印加する技術が知られている。
しかし、イオン伝導性に優れた電解液(イオン性液体や電解質を溶媒に溶かした溶液など)を用いたエレクトロクロミック装置では、イオンが電極間(縦)方向だけでなく電解層面(横)方向にも動きやすい。このため、電圧印加コンタクトエリア周辺(電極周辺)のみが速く応答することで濃度ムラが発生し、エレクトロクロミック装置全体では応答が改善しにくいという問題があった。また、電解層面(横)方向のイオン拡散が抑えられる固体電解質層を用いるエレクトロクロミック装置においては、イオンが拡散しにくいことにより、長時間連続駆動させる場合に、エレクトロクロミック層が劣化しやすいという問題がある。
Furthermore, as a technique for improving the responsiveness of an electrochromic device, as described above, a technique of applying a voltage higher than the original driving voltage for a short time at the start of voltage application, which is disclosed in
However, in an electrochromic device that uses an electrolyte with excellent ion conductivity (such as an ionic liquid or a solution of an electrolyte dissolved in a solvent), ions are transmitted not only in the direction between the electrodes (vertical) but also in the direction of the electrolyte layer (horizontal). It's also easy to move. For this reason, only the area around the voltage application contact area (around the electrode) responds quickly, causing concentration unevenness, and there is a problem in that it is difficult to improve the response of the entire electrochromic device. In addition, in electrochromic devices that use a solid electrolyte layer that suppresses ion diffusion in the surface (lateral) direction of the electrolytic layer, there is a problem that the electrochromic layer tends to deteriorate when operated continuously for a long time due to the difficulty in ion diffusion. There is.
また、近年は、ウェアラブルデバイスが、エレクトロクロミック装置の次世代の用途として注目され、開発が進んでいる。ウェアラブルデバイスに用いられるバッテリーは軽量性、安全性の観点から小型に限定されるため、ウェアラブルデバイスとしては省電力で駆動可能なものが好ましい。さらに、ウェアラブルデバイスは、身につけて使用するため、その他の用途に比べてより高い安全性が求められる。 Further, in recent years, wearable devices have attracted attention as a next-generation application of electrochromic devices, and development is progressing. Batteries used in wearable devices are limited to small size from the viewpoints of lightness and safety, so wearable devices that can be driven with low power consumption are preferable. Furthermore, since wearable devices are used while being worn on the body, higher safety is required compared to other uses.
本発明のエレクトロクロミック装置は、第一の電極と、第一の補助電極と、第二の電極と、第二の補助電極と、エレクトロクロミック層と、固体電解質層と、制御手段を有する。
本発明のエレクトロクロミック装置においては、電解質層が固体であることにより、外部からの衝撃などに対する機械的強度が高いとともに、液漏れなどの不具合を生じることないため安全性が高い。
さらには、電解質層が固体であることにより、電源をオフにしても(電圧を印加しなくても)、着色状態及び消色状態が一定時間保持されるメモリ効果を得ることができ、第一駆動パターンや第二駆動パターンなどの間欠的な電圧の印加でも、着色濃度を維持できる。このため、本発明のエレクトロクロミック装置においては、消費電力を抑制できるととともに、連続的な電圧の印加によるエレクトロクロミック層の劣化が抑制され、耐久性を向上することができる。
The electrochromic device of the present invention includes a first electrode, a first auxiliary electrode, a second electrode, a second auxiliary electrode, an electrochromic layer, a solid electrolyte layer, and a control means.
In the electrochromic device of the present invention, since the electrolyte layer is solid, it has high mechanical strength against external impacts and the like, and is highly safe because it does not cause problems such as liquid leakage.
Furthermore, since the electrolyte layer is solid, it is possible to obtain a memory effect in which the colored state and uncolored state are maintained for a certain period of time even when the power is turned off (no voltage is applied). Coloring density can be maintained even with intermittent application of voltage in the drive pattern or the second drive pattern. Therefore, in the electrochromic device of the present invention, power consumption can be suppressed, deterioration of the electrochromic layer due to continuous voltage application can be suppressed, and durability can be improved.
加えて、本発明のエレクトロクロミック装置においては、第二の補助電極は、第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成されている。すなわち、本発明のエレクトロクロミック装置は、補助電極間の平均距離が100mm以下であり、かつ固体電解質層を有するため、効率よく均一にイオンを伝導(拡散)させることができるので、発消色駆動を行う際の発色濃度の均一性を向上させることができる。 In addition, in the electrochromic device of the present invention, the second auxiliary electrode is formed such that the average distance from the first auxiliary electrode is 100 mm or less. That is, since the electrochromic device of the present invention has an average distance between auxiliary electrodes of 100 mm or less and has a solid electrolyte layer, it is possible to conduct (diffuse) ions efficiently and uniformly, so that it is possible to drive coloring and fading. It is possible to improve the uniformity of color density when performing this process.
さらに、本発明のエレクトロクロミック装置は、エレクトロクロミック層が第一の電極及び第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に形成されている。同様に、本発明のエレクトロクロミック装置においては、固体電解質層が第一の電極、第二の電極、及びエレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に形成されている。言い換えると、第一の補助電極及び第二の補助電極は、エレクトロクロミック層及び固体電解質層に対しては非接触に形成される。こうすることにより、第一の補助電極及び第二の補助電極が配線用材料(金属材料)のようなイオン化しやすい材料により形成される場合であっても、エレクトロクロミック層の電気化学反応により劣化することを防止できる。 Further, in the electrochromic device of the present invention, the electrochromic layer is in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, and is in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. is formed in a non-contact manner. Similarly, in the electrochromic device of the present invention, the solid electrolyte layer is in contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, and the solid electrolyte layer is in contact with the first auxiliary electrode and the electrochromic layer. The second auxiliary electrode is formed in a non-contact manner. In other words, the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are formed without contacting the electrochromic layer and the solid electrolyte layer. By doing this, even if the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are made of a material that is easily ionized, such as a wiring material (metallic material), they will not deteriorate due to the electrochemical reaction of the electrochromic layer. can be prevented from happening.
また、本発明のエレクトロクロミック装置は、制御手段により、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う。これらの駆動パターンにおいては、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための電圧パルスを印加しているため、発消色駆動を行う際のエレクトロクロミック層の応答性を向上させることができる。
エレクトロクロミック層を第一の発色状態(発色濃度が濃い状態)にするための第一駆動パターン、及びエレクトロクロミック層を第二の発色状態(発色濃度が薄い状態)にするための第二駆動パターンにおいては、電圧の印加をしない状態(開回路状態、オープンサーキット)を維持するパターンを含む。このため、本発明のエレクトロクロミック装置においては、上述したように、消費電力を抑制できるととともに、連続的な電圧の印加によるエレクトロクロミック層の劣化が抑制され、耐久性を向上することができる。
Further, in the electrochromic device of the present invention, the control means controls the voltage application using at least one of the first drive pattern, the second drive pattern, and the initialization drive pattern. In these driving patterns, since voltage pulses are applied to increase the response speed of the electrochromic layer, it is possible to improve the responsiveness of the electrochromic layer when coloring/decoloring driving is performed.
A first driving pattern for bringing the electrochromic layer into a first coloring state (a state in which the coloring density is high), and a second driving pattern for bringing the electrochromic layer into a second coloring state (a state in which the coloring density is low). includes a pattern that maintains a state in which no voltage is applied (open circuit state, open circuit). Therefore, in the electrochromic device of the present invention, as described above, power consumption can be suppressed, and deterioration of the electrochromic layer due to continuous voltage application can be suppressed, and durability can be improved.
<第一の電極、第二の電極>
第一の電極及び第二の電極の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、透明導電性酸化物材料が好適であり、例えば、スズをドープした酸化インジウム(以下、「ITO」と称する)、フッ素をドープした酸化スズ(以下、「FTO」と称する)、アンチモンをドープした酸化スズ(以下、「ATO」と称する)などが挙げられる。これらの中でも、真空製膜により形成されたインジウム酸化物(以下、「In酸化物」と称する)、スズ酸化物(以下、「Sn酸化物」と称する)、及び亜鉛酸化物(以下、「Zn酸化物」と称する)のいずれか1つを含む無機材料が好ましい。
In酸化物、Sn酸化物、及びZn酸化物は、スパッタ法により、容易に成膜が可能な材料であるとともに、良好な透明性と電気伝導度が得られる材料である。これらの中でも、InSnO、GaZnO、SnO、InO、ZnO、InZnO、InZrOを含む組成物が特に好ましい。
<First electrode, second electrode>
The materials for the first electrode and the second electrode are not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose, but transparent conductive oxide materials are suitable, such as tin-doped indium oxide (hereinafter referred to as (hereinafter referred to as "ITO"), fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as "FTO"), and antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as "ATO"). Among these, indium oxide (hereinafter referred to as "In oxide"), tin oxide (hereinafter referred to as "Sn oxide"), and zinc oxide (hereinafter referred to as "Zn oxide") formed by vacuum film formation are used. Preferred are inorganic materials containing any one of the following:
In oxide, Sn oxide, and Zn oxide are materials that can be easily formed into films by sputtering, and are also materials that provide good transparency and electrical conductivity. Among these, compositions containing InSnO, GaZnO, SnO, InO, ZnO, InZnO, and InZrO are particularly preferred.
また、第一の電極及び第二の電極の材料としては、透明性を有する銀、金、銅、アルミニウムを含有する導電性金属薄膜、カーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン膜、更に、導電性金属、導電性カーボン、導電性酸化物等のネットワーク電極、又はこれらの複合体も好ましい。
ここで、ネットワーク電極とは、カーボンナノチューブや他の高導電性の非透過性材料等を微細なネットワーク状に形成して透過率を持たせた電極である。さらに、をネットワーク電極と導電性酸化物とを積層すること、又は導電性金属薄膜と導電性酸化物とを積層することがより好ましい。こうすることにより、エレクトロクロミック層をムラなく発消色させることができる。
なお、導電性酸化物層は、ナノ粒子インクとして塗布形成することもできる。導電性金属薄膜と導電性酸化物の積層構造とは、具体的には、ITO/Ag/ITOなどの薄膜積層構造において、導電性と透明性を両立させた電極である。これらの電極材料は視認性低下が許容される範囲で使用される。
Materials for the first electrode and the second electrode include transparent conductive metal thin films containing silver, gold, copper, and aluminum, carbon films such as carbon nanotubes, and graphene; Network electrodes such as conductive carbon and conductive oxides, or composites thereof are also preferred.
Here, the network electrode is an electrode in which carbon nanotubes or other highly conductive non-transparent materials are formed into a fine network to have transmittance. Furthermore, it is more preferable to laminate a network electrode and a conductive oxide, or to laminate a conductive metal thin film and a conductive oxide. By doing so, the electrochromic layer can be evenly colored and faded.
Note that the conductive oxide layer can also be formed by coating as a nanoparticle ink. Specifically, the laminated structure of a conductive metal thin film and a conductive oxide is an electrode that has both conductivity and transparency in a thin film laminated structure such as ITO/Ag/ITO. These electrode materials are used within a range where visibility reduction is acceptable.
第一の電極及び第二の電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、エレクトロクロミック層の酸化還元反応に必要な電気抵抗値が得られるように調整されることが好ましい。具体的には、第一の電極及び第二の電極の材料としてITO真空製膜を用いた場合、第一の電極及び第二の電極の平均厚みは、20nm以上500nm以下が好ましく、50nm以上200nm以下がより好ましい。
導電性酸化物層がナノ粒子インクを塗布して形成される場合の平均厚みとしては、0.2μm以上5μm以下が好ましい。また、ネットワーク電極の平均厚みとしては、0.2μm以上5μm以下が好ましい。
The average thickness of the first electrode and the second electrode is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose. Preferably, it is adjusted. Specifically, when ITO vacuum film formation is used as the material for the first electrode and the second electrode, the average thickness of the first electrode and the second electrode is preferably 20 nm or more and 500 nm or less, and 50 nm or more and 200 nm or less. The following are more preferred.
When the conductive oxide layer is formed by applying nanoparticle ink, the average thickness is preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less. Further, the average thickness of the network electrode is preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less.
さらに、エレクトロクロミック装置を調光ミラーとして利用する場合などには、第一の電極及び第二の電極のいずれかが、反射機能を有する構造であってもよい。この場合、第一の電極及び第二の電極の材料として金属材料を含むことが好ましい。金属材料としては、例えば、Pt、Ag、Au、Cr、ロジウム、Al又はこれらの合金、若しくはこれらの積層構造、電気化学反応しにくく耐久性の良好な当該金属酸化物との積層構造などが挙げられる。 Furthermore, when the electrochromic device is used as a light control mirror, either the first electrode or the second electrode may have a structure having a reflective function. In this case, it is preferable that the first electrode and the second electrode contain a metal material. Examples of the metal material include Pt, Ag, Au, Cr, rhodium, Al, or an alloy thereof, a laminated structure thereof, and a laminated structure with the metal oxide that is resistant to electrochemical reactions and has good durability. It will be done.
なお、第一の電極と第二の電極とにおける材料や平均厚みは、同一であっても、互いに異なっていてもよい。 Note that the materials and average thicknesses of the first electrode and the second electrode may be the same or different.
第一の電極及び第二の電極の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げられる。また、第一の電極及び第二の電極の各々の材料を塗布して電極を形成可能な方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。 The method for producing the first electrode and the second electrode is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, and the like. In addition, examples of methods that can form electrodes by applying the respective materials of the first electrode and the second electrode include a spin coating method, a casting method, a microgravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, Roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reverse printing method, inkjet method Examples include various printing methods such as a printing method.
<第一の補助電極、第二の補助電極>
第一の補助電極は、第一の電極に接触して形成されている。
第二の補助電極は、第二の電極に接触し、第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成される。つまり、第一の補助電極と第二の補助電極との間の平均距離は、100mm以下となっている。こうすることにより、発消色駆動を行う際のエレクトロクロミック層における発色濃度のムラの発生を抑制でき、発色濃度の均一性を向上できる。
<First auxiliary electrode, second auxiliary electrode>
The first auxiliary electrode is formed in contact with the first electrode.
The second auxiliary electrode is formed so as to be in contact with the second electrode and have an average distance of 100 mm or less from the first auxiliary electrode. That is, the average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode is 100 mm or less. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of unevenness in the color density in the electrochromic layer when performing the color development/decolorization drive, and it is possible to improve the uniformity of the color density.
第一の補助電極及び第二の補助電極の平面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直線形状、曲線形状、点形状などすることができる。第一の補助電極及び第二の補助電極の平面形状は、例えば、エレクトロクロミック装置を調光眼鏡(調光サングラス)や調光フィルタとして用いる場合などには、エレクトロクロミック装置の形状に合わせた形状とすることが好ましい。
例えば、本発明のエレクトロクロミック装置を調光眼鏡として用いる場合、調光眼鏡におけるレンズ部分の形状(例えば、エレクトロクロミック層の形状)に応じて、第一の補助電極及び第二の補助電極の平面形状を選択することが好ましい。調光眼鏡におけるレンズ部分の形状が楕円形状である場合、第一の補助電極及び第二の補助電極の平面形状は、例えば、レンズ部分の側部の形状に合わせて、第一の補助電極と第二の補助電極とが、互いに向かい合うような形状とすることが好ましい。また、調光眼鏡をフレームレス(フチなし)とする場合には、補助電極としての機能が得られる程度の大きさとして、第一の補助電極及び第二の補助電極の平面形状を、点形状とすることが好ましい。
The planar shapes of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, for example, a linear shape, a curved shape, a point shape, etc. The planar shapes of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are shaped to match the shape of the electrochromic device, for example, when the electrochromic device is used as photochromic glasses (photochromic sunglasses) or a photochromic filter. It is preferable that
For example, when the electrochromic device of the present invention is used as photochromic glasses, the planes of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode may Preferably, the shape is selected. When the lens part of the photochromic glasses has an elliptical shape, the planar shapes of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are, for example, different from the first auxiliary electrode in accordance with the shape of the side part of the lens part. It is preferable that the second auxiliary electrodes are shaped so as to face each other. In addition, if the photochromic glasses are frameless (rimless), the planar shape of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode should be set to a dot shape, so that they can function as auxiliary electrodes. It is preferable that
ここで、第一の補助電極と第二の補助電極との間の平均距離とは、第一の補助電極と第二の補助電極の平均間隔(例えば、対向する端どうしの平均距離)のことを意味する。
第一の補助電極と第二の補助電極との間の平均距離を測定する際には、例えば、第一の補助電極と第二の補助電極の平面形状が、直線形状や曲線形状である場合、第一の補助電極における第二の補助電極と対向する端部における、任意の1点における第二の補助電極との最短距離を、当該1点における第一の補助電極と第二の補助電極との「距離」として測定できる。さらに、その「距離」を、当該1点以外の任意の多数の点にも測定し、これらの「距離」の平均値を「第一の補助電極と第二の補助電極との平均距離」とすることができる。
なお、任意の多数の点の数としては多いほど好ましく、任意の多数の点は、複数の「距離」の中でも最短のものと最長のものを含まないように選択することが第一の補助電極と第二の補助電極との、「距離」の平均を表すという観点からは好ましい。
また、第一の補助電極と第二の補助電極の形状が点形状(円形状や楕円形状)である場合は、第一の補助電極と第二の補助電極との間の平均距離を測定する際には、例えば、第一の補助電極の中心と第二の補助電極の中心との最短距離を「第一の補助電極と第二の補助電極との平均距離」とすることができる。
第一の補助電極と第二の補助電極との間の平均距離は、エレクトロクロミック層及び固体電解質層の厚みが十分薄い場合などにおいては、上面から平面視したときの平均距離としてもよい。
Here, the average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode is the average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode (for example, the average distance between opposing ends). means.
When measuring the average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode, for example, when the planar shapes of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are linear or curved, , the shortest distance between the second auxiliary electrode and the second auxiliary electrode at any one point at the end of the first auxiliary electrode opposite to the second auxiliary electrode, It can be measured as the "distance" between Furthermore, the "distance" is also measured at any number of points other than the one point, and the average value of these "distances" is defined as the "average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode". can do.
It should be noted that the larger the number of arbitrary points, the better, and the arbitrary number of points should be selected so as not to include the shortest and longest among the plurality of "distances". This is preferable from the viewpoint of representing the average "distance" between the electrode and the second auxiliary electrode.
In addition, if the shapes of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are point-shaped (circular or elliptical), measure the average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. In some cases, for example, the shortest distance between the center of the first auxiliary electrode and the center of the second auxiliary electrode can be set as "the average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode."
The average distance between the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode may be the average distance when viewed from above when the electrochromic layer and solid electrolyte layer are sufficiently thin.
第一の補助電極及び第二の補助電極の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、第一の電極及び第二の電極と同様の材料を用いることができるが、Au、Ag、Cu、Al、W、Ni、Wo、Crなどの配線用材料(金属材料)を用いることが好ましい。言い換えると、本発明のエレクトロクロミック装置においては、第一の補助電極及び第二の補助電極が金属材料を含むことが好ましい。こうすることにより、第一の補助電極及び第二の補助電極の電気抵抗をより小さくすることができ、より効率よく電圧パルスを印加でき、発消色駆動を行う際の応答性及び発色濃度の均一性をより向上できる。
また、第一の補助電極及び第二の補助電極は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。さらに、金属粒子または金属被覆粒子のコート膜構造でもよい。なお、本発明のエレクトロクロミック装置は、第一の補助電極及び第二の補助電極以外に、更に補助電極を有していてもよい。
The materials for the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and the same materials as the first and second electrodes can be used. However, it is preferable to use a wiring material (metallic material) such as Au, Ag, Cu, Al, W, Ni, Wo, or Cr. In other words, in the electrochromic device of the present invention, it is preferable that the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode contain a metal material. By doing this, the electrical resistance of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode can be made smaller, voltage pulses can be applied more efficiently, and the responsiveness and color density when performing color development/decolorization drive can be reduced. Uniformity can be further improved.
Further, the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode may have a single layer structure or a laminated structure. Furthermore, a coating film structure of metal particles or metal-coated particles may be used. Note that the electrochromic device of the present invention may further include an auxiliary electrode in addition to the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode.
本発明のエレクトロクロミック装置においては、エレクトロクロミック層の一の辺に第一の補助電極が位置し、当該一の辺と対向する他の辺に第二の補助電極が位置することが好ましい。こうすることにより、より効率よく電圧パルスを印加でき、発消色駆動を行う際の応答性及び発色濃度の均一性をより向上できる。 In the electrochromic device of the present invention, it is preferable that the first auxiliary electrode is located on one side of the electrochromic layer, and the second auxiliary electrode is located on the other side opposite to the one side. By doing so, voltage pulses can be applied more efficiently, and the responsiveness and uniformity of color density when performing color development/decolorization driving can be further improved.
第一の補助電極及び第二の補助電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができるが、50nm以上5,000nm以下であることが好ましい。 The average thickness of the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 50 nm or more and 5,000 nm or less.
また、第一の補助電極及び第二の補助電極は、エレクトロクロミック層及び固体電解質層に対しては非接触に形成される。こうすることにより、第一の補助電極及び第二の補助電極が上記の配線用材料のようなイオン化しやすい材料により形成される場合であっても、エレクトロクロミック層の電気化学反応により劣化することを防止できる。 Further, the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are formed so as not to contact the electrochromic layer and the solid electrolyte layer. By doing this, even if the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode are formed of a material that is easily ionized, such as the above-mentioned wiring material, they will not deteriorate due to the electrochemical reaction of the electrochromic layer. can be prevented.
<エレクトロクロミック層>
エレクトロクロミック層は、第一の電極及び第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に形成される。
<Electrochromic layer>
The electrochromic layer is formed in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode.
エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミック材料を含み、必要に応じてその他の成分を含む。
エレクトロクロミック材料としては、エレクトロクロミズムを示す材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機エレクトロクロミック化合物、有機エレクトロクロミック化合物、導電性ポリマーなどが挙げられる。
The electrochromic layer contains an electrochromic material and, if necessary, other components.
The electrochromic material is not particularly limited as long as it exhibits electrochromism, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include inorganic electrochromic compounds, organic electrochromic compounds, conductive polymers, and the like.
無機エレクトロクロミック化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化チタンなどが挙げられる。
有機エレクトロクロミック化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビオロゲン、希土類フタロシアニン、スチリルなどが挙げられる。
導電性ポリマーとしては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、又はそれらの誘導体などが挙げられる。
The inorganic electrochromic compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include tungsten oxide, molybdenum oxide, iridium oxide, titanium oxide, and the like.
The organic electrochromic compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include viologen, rare earth phthalocyanine, styryl, and the like.
Examples of the conductive polymer include polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof.
エレクトロクロミック層としては、導電性又は半導体性微粒子に有機エレクトロクロミック化合物を担持した構造を有することが好ましい。具体的には、電極表面に粒径5nm~50nm程度の微粒子を結着し、微粒子の表面にホスホン酸やカルボキシル基、シラノール基等の極性基を有する有機エレクトロクロミック化合物を吸着した構造であることが好ましい。この構造は、微粒子の大きな表面効果を利用して、効率よく有機エレクトロクロミック化合物に電子が注入されるため、従来のエレクトロクロミック装置と比較して応答性を向上できる。さらに、微粒子を用いることで表示層として透明な膜を形成することができるため、エレクトロクロミック化合物の高い発色濃度を得ることができる。
また、エレクトロクロミック層としては、複数種類の有機エレクトロクロミック化合物を導電性又は半導体性微粒子に担持することもできる。さらに、導電性粒子は、電極層としての導電性を兼ねることができる。
The electrochromic layer preferably has a structure in which conductive or semiconducting fine particles support an organic electrochromic compound. Specifically, it has a structure in which fine particles with a particle size of approximately 5 nm to 50 nm are bound to the electrode surface, and an organic electrochromic compound having a polar group such as phosphonic acid, carboxyl group, or silanol group is adsorbed on the surface of the fine particles. is preferred. With this structure, electrons are efficiently injected into the organic electrochromic compound by utilizing the large surface effect of the fine particles, so that the response can be improved compared to conventional electrochromic devices. Furthermore, since a transparent film can be formed as a display layer by using fine particles, a high color density of the electrochromic compound can be obtained.
Further, as the electrochromic layer, a plurality of types of organic electrochromic compounds can be supported on conductive or semiconducting fine particles. Furthermore, the conductive particles can also serve as conductivity as an electrode layer.
ポリマー系及び色素系のエレクトロクロミック化合物としては、例えば、アゾベンゼン系、アントラキノン系、ジアリールエテン系、ジヒドロプレン系、ジピリジン系、スチリル系、スチリルスピロピラン系、スピロオキサジン系、スピロチオピラン系、チオインジゴ系、テトラチアフルバレン系、テレフタル酸系、トリフェニルメタン系、ベンジジン系、トリフェニルアミン系、ナフトピラン系、ビオロゲン系、ピラゾリン系、フェナジン系、フェニレンジアミン系、フェノキサジン系、フェノチアジン系、フタロシアニン系、フルオラン系、フルギド系、ベンゾピラン系、メタロセン系等の低分子系有機エレクトロクロミック化合物、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性高分子化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of polymer-based and dye-based electrochromic compounds include azobenzene-based, anthraquinone-based, diarylethene-based, dihydroprene-based, dipyridine-based, styryl-based, styryl spiropyran-based, spirooxazine-based, spirothiopyran-based, thioindigo-based, and tetrathiafulvalene. type, terephthalic acid type, triphenylmethane type, benzidine type, triphenylamine type, naphthopyran type, viologen type, pyrazoline type, phenazine type, phenylenediamine type, phenoxazine type, phenothiazine type, phthalocyanine type, fluorane type, fulgide type , low-molecular organic electrochromic compounds such as benzopyran-based and metallocene-based, and conductive polymer compounds such as polyaniline and polythiophene. These may be used alone or in combination of two or more.
エレクトロクロミック材料としては、2電子反応可能な化合物であることが好ましい。すなわち、エレクトロクロミック層が2電子反応可能な化合物を含むことが好ましい。エレクトロクロミック層が2電子反応可能な化合物を含むことにより、第一電圧パルスA、第二電圧パルスA、初期化電圧パルスAなどの高い電圧のパルスを印加した際に、1電子反応に加えて2電子反応も生じ得る。エレクトロクロミック材料が2電子反応可能であると、高い電圧のパルスが印加された場合に、エレクトロクロミック材料が過剰なエネルギーを吸収して分解してしまうこと抑制でき、エレクトロクロミック装置の耐久性を向上できる。 The electrochromic material is preferably a compound capable of two-electron reaction. That is, it is preferable that the electrochromic layer contains a compound capable of two-electron reaction. Because the electrochromic layer contains a compound capable of two-electron reaction, when high voltage pulses such as first voltage pulse A, second voltage pulse A, and initialization voltage pulse A are applied, in addition to one-electron reaction, Two-electron reactions may also occur. If the electrochromic material is capable of a two-electron reaction, it can prevent the electrochromic material from absorbing excessive energy and decomposing when a high voltage pulse is applied, improving the durability of the electrochromic device. can.
また、エレクトロクロミック材料が生じる2電子反応は、ポテンショスタットを用いて観測・測定することができる。より具体的には、図1に示すように、電圧をスイープしたときに検出される電流値ピーク(酸化還元電圧)が、2つ以上検出される化合物を2電子反応可能なエレクトロクロミック材料とすることができる。なお、図1における縦軸は電流値を表し、横軸は参照電極に対する電位を表す。 Furthermore, the two-electron reaction that occurs in the electrochromic material can be observed and measured using a potentiostat. More specifically, as shown in FIG. 1, a compound in which two or more current value peaks (oxidation-reduction voltage) are detected when sweeping the voltage is considered an electrochromic material capable of two-electron reaction. be able to. Note that the vertical axis in FIG. 1 represents the current value, and the horizontal axis represents the potential with respect to the reference electrode.
ここで、酸化されることにより、透明状態から発色状態に変化するエレクトロクロミック材料としては、下記一般式(1)で示されるラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体を含有することが好ましい。
ここで、n=2の場合、mは0であり、n=1の場合、mは0又は1である。A及びBの少なくとも1つはラジカル重合性官能基を有する。Aは、下記一般式(2)で示される構造であり、R1からR15のいずれかの位置でBと結合している。なお、R3とR13、R4とR6、R10とR11はアルキル鎖により環構造を形成していてもよい。また、Bは、下記一般式(3)で示される構造であり、R16からR21のいずれかの位置でAと結合している。 Here, when n=2, m is 0, and when n=1, m is 0 or 1. At least one of A and B has a radically polymerizable functional group. A has a structure represented by the following general formula (2), and is bonded to B at any position from R 1 to R 15 . Note that R 3 and R 13 , R 4 and R 6 , and R 10 and R 11 may form a ring structure with an alkyl chain. Further, B has a structure represented by the following general formula (3), and is bonded to A at any position from R 16 to R 21 .
ただし、上記一般式(2)及び(3)中、R1からR21は、いずれも一価の有機基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、前記一価の有機基のうち少なくとも1つはラジカル重合性官能基である。
However, in the above general formulas (2) and (3), R 1 to R 21 are all monovalent organic groups, and may be the same or different, and each of
上記の一般式(1)表される化合物は、2電子反応可能な化合物であるため、上述したように、エレクトロクロミック材料が過剰なエネルギーを吸収して分解してしまうこと抑制でき、エレクトロクロミック装置の耐久性を向上できる。
また、エレクトロクロミック層がトリアリールアミン誘導体の重合体により形成されると、繰返し駆動(酸化還元反応)特性が良好になるとともに、光耐久性に優れる点で有利である。また、消色状態が透明であり、なおかつ酸化反応で高濃度の着色発色性能が得られる。
さらに、トリアリールアミン誘導体と、これとは異なる他のラジカル重合性化合物を含むエレクトロクロミック材料を架橋した架橋物を含有すると、重合物の耐溶解性及び耐久性が一層向上するためより好ましい。
Since the compound represented by the above general formula (1) is a compound capable of a two-electron reaction, it is possible to suppress the electrochromic material from absorbing excessive energy and decomposing, as described above, and the electrochromic device can improve the durability of
Further, when the electrochromic layer is formed of a polymer of a triarylamine derivative, it is advantageous in that the repeat drive (oxidation-reduction reaction) characteristics are good and the photodurability is excellent. In addition, it is transparent in the decolored state, and high-density coloring performance can be obtained through oxidation reaction.
Furthermore, it is more preferable to contain a crosslinked product obtained by crosslinking an electrochromic material containing a triarylamine derivative and another radically polymerizable compound different from this, since this further improves the dissolution resistance and durability of the polymer.
ここで、上記一般式(2)又は一般式(3)のようなラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体について説明する。 Here, a triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group such as the above general formula (2) or general formula (3) will be explained.
<<ラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体>>
上記の一般式(2)及び一般式(3)における一価の有機基としては、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールカルボニル基、アミド基、置換基を有していてもよいモノアルキルアミノカルボニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノカルボニル基、置換基を有していてもよいモノアリールアミノカルボニル基、置換基を有していてもよいジアリールアミノカルボニル基、スルホン酸基、置換基を有していてもよいアルコキシスルホニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシスルホニル基、置換基を有していてもよいアルキルスルホニル基、置換基を有していてもよいアリールスルホニル基、スルホンアミド基、置換基を有していてもよいモノアルキルアミノスルホニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノスルホニル基、置換基を有していてもよいモノアリールアミノスルホニル基、置換基を有していてもよいジアリールアミノスルホニル基、アミノ基、置換基を有していてもよいモノアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい複素環基などが挙げられる。
これらの中でも、安定動作及び光耐久性の点から、アルキル基、アルコキシル基、水素原子、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン基、アルケニル基、アルキニル基が特に好ましい。
<<Triarylamine derivative having radically polymerizable functional group>>
The monovalent organic groups in the above general formulas (2) and (3) each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, or a substituent. an optionally substituted alkoxycarbonyl group, an optionally substituted aryloxycarbonyl group, an optionally substituted alkylcarbonyl group, an optionally substituted arylcarbonyl group, an amide group, Monoalkylaminocarbonyl group which may have a substituent, dialkylaminocarbonyl group which may have a substituent, monoarylaminocarbonyl group which may have a substituent, monoarylaminocarbonyl group which may have a substituent, Diarylaminocarbonyl group which may have an optional substituent, sulfonic acid group, alkoxysulfonyl group which may have an optional substituent, aryloxysulfonyl group which may have an optional substituent, alkylsulfonyl group which may have an optional substituent group, an arylsulfonyl group that may have a substituent, a sulfonamide group, a monoalkylaminosulfonyl group that may have a substituent, a dialkylaminosulfonyl group that may have a substituent, a substituent A monoarylaminosulfonyl group that may have a substituent, a diarylaminosulfonyl group that may have a substituent, an amino group, a monoalkylamino group that may have a substituent, a monoarylaminosulfonyl group that may have a substituent, a dialkylamino group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an alkynyl group which may have a substituent, a an aryl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent Examples include a good arylthio group and a heterocyclic group which may have a substituent.
Among these, from the viewpoint of stable operation and photodurability, alkyl groups, alkoxyl groups, hydrogen atoms, aryl groups, aryloxy groups, halogen groups, alkenyl groups, and alkynyl groups are particularly preferred.
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。
アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキシ基、4-メトキシフェノキシ基、4-メチルフェノキシ基などが挙げられる。
複素環基としては、例えば、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、オキサジアゾール、チアジアゾールなどが挙げられる。
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, and butyl group.
Examples of the aryl group include phenyl group and naphthyl group.
Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group. Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, and propoxy group.
Examples of the aryloxy group include phenoxy group, 1-naphthyloxy group, 2-naphthyloxy group, 4-methoxyphenoxy group, and 4-methylphenoxy group.
Examples of the heterocyclic group include carbazole, dibenzofuran, dibenzothiophene, oxadiazole, and thiadiazole.
置換基に更に置換される置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。 Examples of substituents that are further substituted with the substituent include halogen atoms, alkyl groups such as nitro groups, cyano groups, methyl groups, and ethyl groups, alkoxy groups such as methoxy groups and ethoxy groups, and aryloxy groups such as phenoxy groups. , aryl groups such as phenyl group and naphthyl group, and aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.
-ラジカル重合性官能基-
前記ラジカル重合性官能基としては、炭素-炭素2重結合を有し、ラジカル重合可能な基であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、下記一般式(i)で表される1-置換エチレン官能、下記一般式(ii)で表される1,1-置換エチレン官能基などが挙げられる。これらの中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が好ましい。
-Radical polymerizable functional group-
The radically polymerizable functional group is not particularly limited as long as it has a carbon-carbon double bond and is radically polymerizable, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include a 1-substituted ethylene functional group represented by i) and a 1,1-substituted ethylene functional group represented by the following general formula (ii). Among these, acryloyloxy group and methacryloyloxy group are preferred.
また、上記一般式(i)中、X1は、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基、-CO-基、-COO-基、-CON(R100)-基〔R100は、水素、アルキル基、アラルキル基、アリール基を表す。〕、又は、-S-基を表す。 In the general formula (i), X 1 represents an arylene group which may have a substituent, an alkenylene group which may have a substituent, a -CO- group, a -COO- group, -CON )-group [R100 represents hydrogen, an alkyl group, an aralkyl group, or an aryl group. ], or represents a -S- group.
一般式(i)におけるアリーレン基としては、例えば、置換基を有してもよいフェニレン基、ナフチレン基などが挙げられる。
アルケニレン基としては、例えば、エテニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基などが挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ナフチルメチル基、フェネチル基などが挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
また、一般式(i)で表される1-置換エチレン官能基の具体例としては、ビニル基、スチリル基、2-メチル-1,3-ブタジエニル基、ビニルカルボニル基、アクリロイル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミド基、ビニルチオエーテル基などが挙げられる。
Examples of the arylene group in general formula (i) include a phenylene group and a naphthylene group which may have a substituent.
Examples of the alkenylene group include ethenylene group, propenylene group, and butenylene group. Examples of the alkyl group include a methyl group and an ethyl group. Examples of the aralkyl group include benzyl group, naphthylmethyl group, and phenethyl group. Examples of the aryl group include phenyl group and naphthyl group.
Specific examples of the 1-substituted ethylene functional group represented by general formula (i) include vinyl group, styryl group, 2-methyl-1,3-butadienyl group, vinylcarbonyl group, acryloyl group, and acryloyloxy group. , an acryloylamide group, a vinylthioether group, and the like.
一般式(ii)中、Yは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、-COOR101基〔R101は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアリール基、又はCONR102R103(R102及びR103は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基を表し、互いに同一でも異なっていてもよい。)〕を表す。
また、X2は、一般式(i)のX1と同一の置換基、単結合、又はアルキレン基を表す。ただし、Y及びX2の少なくとも一方がオキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基、芳香族環である。
In general formula (ii), Y represents an alkyl group which may have a substituent, an aralkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, alkoxy group, -COOR 101 group [R 101 is a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an aralkyl group that may have a substituent, an aryl group that may have a substituent, or CONR 102 R 103 (R 102 and R 103 are a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an aralkyl group that may have a substituent, or an aryl group that may have a substituent) may be the same or different from each other)].
Moreover, X2 represents the same substituent, single bond, or alkylene group as X1 in general formula (i). However, at least one of Y and X 2 is an oxycarbonyl group, a cyano group, an alkenylene group, or an aromatic ring.
一般式(ii)におけるアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ナフチルメチル基、フェネチル基などが挙げられる。
一般式(ii)で表される1,1-置換エチレン官能基の具体例としては、例えば、α-塩化アクリロイルオキシ基、メタクリロイル基、メタクリロイルオキシ基、α-シアノエチレン基、α-シアノアクリロイルオキシ基、α-シアノフェニレン基、メタクリロイルアミノ基などが挙げられる。
なお、これらX1、X2、Yに係る置換基に更に置換される置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基等のアリールオキシ基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the aryl group in general formula (ii) include phenyl group and naphthyl group.
Examples of the alkyl group include a methyl group and an ethyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group and an ethoxy group.
Examples of the aralkyl group include benzyl group, naphthylmethyl group, and phenethyl group.
Specific examples of the 1,1-substituted ethylene functional group represented by general formula (ii) include α-acryloyloxy chloride group, methacryloyl group, methacryloyloxy group, α-cyanoethylene group, α-cyanoacryloyloxy group, α-cyanophenylene group, methacryloylamino group, etc.
In addition , examples of substituents that are further substituted with the substituents related to these X 1 , Examples include alkoxy groups such as, aryloxy groups such as phenoxy groups, aryl groups such as phenyl groups and naphthyl groups, and aralkyl groups such as benzyl groups and phenethyl groups.
また、ラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体としては、以下の一般式(1-1)~(1-3)で表される化合物が好ましい。
下記一般式(1-1)~(1-3)中におけるR27~R88は、いずれも一価の有機基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、そのうち少なくとも1つはラジカル重合性官能基である。さらに、R39とR41および、R40とR42は環状構造を形成していてもよい。なお、一価の有機基及びラジカル重合性官能基としては、一般式(1)と同じものが挙げられる。
Further, as the triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group, compounds represented by the following general formulas (1-1) to (1-3) are preferable.
R 27 to R 88 in the following general formulas (1-1) to (1-3) are all monovalent organic groups, and may be the same or different, and at least one of them is It is a radically polymerizable functional group. Furthermore, R 39 and R 41 and R 40 and R 42 may form a cyclic structure. In addition, as the monovalent organic group and the radically polymerizable functional group, the same ones as in general formula (1) can be mentioned.
[一般式1-1]
[一般式1-2]
[一般式1-3]
前記一般式(1)、及び前記一般式(1-1)~(1-3)で表される化合物の具体例
としては、以下に示すものが挙げられるが、前記一般式(1)、及び前記一般式(1-1)~(1-3)で表される化合物は、これらに限定されるものではない。
Specific examples of the compounds represented by the general formula (1) and the general formulas (1-1) to (1-3) include those shown below. The compounds represented by the general formulas (1-1) to (1-3) are not limited to these.
<<<例示化合物1>>>
<<<例示化合物2>>>
<<<例示化合物3>>>
<<<例示化合物4>>>
<<<例示化合物5>>>
<<<例示化合物6>>>
<<<<例示化合物7>>>
<<<例示化合物8>>>
<<<例示化合物9>>>
<<<<例示化合物10>>>
<<<例示化合物11>>>
<<<例示化合物12>>>
<<<例示化合物13>>>
<<<例示化合物14>>>
<<<例示化合物15>>>
<<<例示化合物16>>>
<<<例示化合物17>>>
<<<例示化合物18>>>
<<<例示化合物19>>>
<<<例示化合物20>>>
<<<例示化合物21>>>
<<<例示化合物22>>>
<<<例示化合物23>>>
<<<例示化合物24>>>
<<<例示化合物25>>>
<<<例示化合物26>>>
<<<例示化合物27>>>
<<<例示化合物28>>>
<<<例示化合物29>>>
<<<例示化合物30>>>
<<<例示化合物31>>>
<<<例示化合物32>>>
<<<例示化合物33>>>
<<<例示化合物34>>>
<<<例示化合物35>>>
<<<例示化合物36>>>
<<<例示化合物37>>>
<<<例示化合物38>>>
<<<例示化合物39>>>
<<<例示化合物40>>>
-他のラジカル重合性化合物-
他のラジカル重合性化合物とは、上記のラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体とは異なる化合物であって、少なくとも1つのラジカル重合性官能基を有するものを意味する。
他のラジカル重合性化合物としては、例えば、1官能、2官能、又は3官能以上のラジカル重合性化合物、機能性モノマー、ラジカル重合性オリゴマーなどが挙げられる。これらの中でも、2官能以上のラジカル重合性化合物が特に好ましい。
他のラジカル重合性化合物におけるラジカル重合性官能基としては、上記のラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体におけるラジカル重合性官能基と同様であってもよいが、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基が特に好ましい。
-Other radically polymerizable compounds-
The other radically polymerizable compound refers to a compound that is different from the above triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group and has at least one radically polymerizable functional group.
Examples of other radically polymerizable compounds include monofunctional, difunctional, trifunctional or higher functional radically polymerizable compounds, functional monomers, radically polymerizable oligomers, and the like. Among these, radically polymerizable compounds having two or more functionalities are particularly preferred.
The radically polymerizable functional group in other radically polymerizable compounds may be the same as the radically polymerizable functional group in the above-mentioned triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group, but may include an acryloyloxy group and a methacryloyloxy group. is particularly preferred.
1官能のラジカル重合性化合物としては、例えば、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、2-アクリロイルオキシエチルサクシネート、2-エチルヘキシルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2-エチルヘキシルカルビトールアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソブチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、セチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ステアリルアクリレート、スチレンモノマーなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 Examples of monofunctional radically polymerizable compounds include 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate, methoxypolyethylene glycol monoacrylate, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate, phenoxypolyethylene glycol acrylate, 2-acryloyloxyethyl succinate, 2- Ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 2-ethylhexylcarbitol acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, isoamyl acrylate, isobutyl acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate , phenoxytetraethylene glycol acrylate, cetyl acrylate, isostearyl acrylate, stearyl acrylate, styrene monomer and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
2官能のラジカル重合性化合物としては、例えば、1,3-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、EO変性ビスフェノールFジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 Examples of difunctional radically polymerizable compounds include 1,3-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1, Examples include 6-hexanediol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, EO-modified bisphenol A diacrylate, EO-modified bisphenol F diacrylate, and neopentyl glycol diacrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
3官能以上のラジカル重合性化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、HPA変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、グリセロールトリアクリレート、ECH変性グリセロールトリアクリレート、EO変性グリセロールトリアクリレート、PO変性グリセロールトリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート(DTMPTA)、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、2,2,5,5-テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
なお、ここで、EO変性はエチレンオキシ変性を、PO変性はプロピレンオキシ変性を、ECH変性はエピクロロヒドリン変性を意味する。
Examples of the radically polymerizable compound having three or more functional groups include trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), trimethylolpropane trimethacrylate, EO-modified trimethylolpropane triacrylate, PO-modified trimethylolpropane triacrylate, and caprolactone-modified trimethylolpropane triacrylate. Acrylate, HPA-modified trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate (PETTA), glycerol triacrylate, ECH-modified glycerol triacrylate, EO-modified glycerol triacrylate, PO-modified glycerol triacrylate, tris(acryloxyethyl ) Isocyanurate, dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), caprolactone-modified dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hydroxypentaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol pentaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol tetraacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol triacrylate Acrylate, dimethylolpropane tetraacrylate (DTMPTA), pentaerythritol ethoxytetraacrylate, EO-modified phosphoric triacrylate, 2,2,5,5-tetrahydroxymethylcyclopentanone tetraacrylate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Note that here, EO modification means ethylene oxy modification, PO modification means propylene oxy modification, and ECH modification means epichlorohydrin modification.
機能性モノマーとしては、例えば、オクタフルオロペンチルアクリレート、2-パーフルオロオクチルエチルアクリレート、2-パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、2-パーフルオロイソノニルエチルアクリレートなどのフッ素原子を置換したもの、特公平5-60503号公報、特公平6-45770号公報に記載のシロキサン繰り返し単位が20~70のアクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、メタクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、アクリロイルポリジメチルシロキサンプロピル、アクリロイルポリジメチルシロキサンブチル、ジアクリロイルポリジメチルシロキサンジエチルなどのポリシロキサン基を有するビニルモノマー、アクリレート及びメタクリレートなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート系オリゴマー、ウレタンアクリレート系オリゴマー、ポリエステルアクリレート系オリゴマーなどが挙げられる。
Examples of functional monomers include those substituted with a fluorine atom such as octafluoropentyl acrylate, 2-perfluorooctylethyl acrylate, 2-perfluorooctylethyl methacrylate, and 2-perfluoroisononylethyl acrylate; Acryloylpolydimethylsiloxaneethyl, methacryloylpolydimethylsiloxaneethyl, acryloylpolydimethylsiloxanepropyl, acryloylpolydimethylsiloxanebutyl, diacryloylpolydimethyl having 20 to 70 siloxane repeating units described in Publication No. 60503 and Japanese Patent Publication No. 6-45770 Examples include vinyl monomers having polysiloxane groups such as siloxane diethyl, acrylates, and methacrylates. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of radically polymerizable oligomers include epoxy acrylate oligomers, urethane acrylate oligomers, and polyester acrylate oligomers.
架橋物を形成する点からは、上記のラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体と前記他のラジカル重合性化合物の少なくとも一方が、ラジカル重合性官能基を2つ以上有していることが好ましい。 From the point of view of forming a crosslinked product, at least one of the above-mentioned triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group and the other radically polymerizable compound has two or more radically polymerizable functional groups. preferable.
ラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、エレクトロクロミック組成物の全量に対して、10質量%以上100質量%以下が好ましく、30質量%以上90質量%以下がより好ましい。上記の含有量が10質量%以上であれば、エレクトロクロミック層のエレクトロクロミック機能が充分に発現し、加電圧による繰り返し使用での耐久性及び発色感度が良好である。また、上記の含有量が100質量%でもエレクトロクロミック機能は発現し、この場合、厚みに対する発色感度をより高くすることができる。使用されるプロセスによって要求される電気特性が異なるため一概には言えないが、発色感度と繰り返し耐久性の両特性のバランスを考慮すると、30質量%以上90質量%以下であることがより好ましい。 The content of the triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it is 10% by mass or more and 100% by mass based on the total amount of the electrochromic composition. The following is preferable, and 30% by mass or more and 90% by mass or less is more preferable. When the above content is 10% by mass or more, the electrochromic function of the electrochromic layer is fully expressed, and the durability and color development sensitivity are good even when repeatedly used by applied voltage. Further, even if the above content is 100% by mass, the electrochromic function is exhibited, and in this case, the color development sensitivity to thickness can be made higher. Although it cannot be generalized because the required electrical properties differ depending on the process used, it is more preferable that the content is 30% by mass or more and 90% by mass or less, considering the balance between coloring sensitivity and repeated durability.
また、還元されることにより、透明状態から発色状態に変化するエレクトロクロミック材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、発消色電位が低く、良好な色値を示す点から、ビオロゲン系化合物、ジピリジン系化合物が好ましく、例えば、下記一般式(4)で表されるジピリジン系化合物がより好ましい。 Electrochromic materials that change from a transparent state to a colored state upon reduction are not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the purpose; Viologen-based compounds and dipyridine-based compounds are preferred, and for example, dipyridine-based compounds represented by the following general formula (4) are more preferred.
上記一般式(4)において、R1及びR2は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数1~8のアルキル基、及びアリール基のいずれかを表し、また、後述する導電性微粒子及び半導体性微粒子の少なくともいずれかにエレクトロクロミック化合物を担持した構造とする場合は、R1及びR2の少なくとも一方は、COOH、PO(OH)2、及びSi(OCkH2k+1)3(ただし、kは、1~20を表す)から選択される置換基を有する。R1又はR2の少なくとも一方に付与した、COOH、PO(OH)2、又はSi(OCkH2k+1)3が吸着反応に寄与することができる。
また、上記一般式(4)において、A、B、及びCは、各々独立に置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、アリール基、及び複素環基のいずれかを表す。
さらに、上記一般式(4)において、Xは、一価のアニオンを表す。一価のアニオンとしては、カチオン部と安定に対をなすものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Brイオン(Br-)、Clイオン(Cl-)、ClO4イオン(ClO4
-)、PF6イオン(PF6
-)、BF4イオン(BF4
-)などが挙げられる。
なお、上記一般式(4)において、n、m、及びlは、それぞれ独立に0、1、又は2を表す。
In the above general formula (4), R1 and R2 each independently represent either an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, which may have a substituent, or an aryl group, and also conductive fine particles described below. and semiconducting fine particles, at least one of R1 and R2 is COOH, PO(OH) 2 , and Si(OC k H 2k+1 ) 3 (however, k has a substituent selected from 1 to 20). COOH, PO(OH) 2 or Si(OC k H 2k+1 ) 3 added to at least one of R1 or R2 can contribute to the adsorption reaction.
In addition, in the above general formula (4), A, B, and C each independently represent any one of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, and a heterocyclic group that may have a substituent. represent.
Furthermore, in the above general formula (4), X represents a monovalent anion. The monovalent anion is not particularly limited as long as it forms a stable pair with the cation moiety, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, Br ion (Br - ), Cl ion (Cl - ) , ClO 4 ion (ClO 4 − ), PF 6 ion (PF 6 − ), BF 4 ion (BF 4 − ), and the like.
In addition, in the above general formula (4), n, m, and l each independently represent 0, 1, or 2.
また、エレクトロクロミック装置が、2つのエレクトロクロミック層を有し、一のエレクトロクロミック層が、酸化状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第一のエレクトロクロミック層であり、他のエレクトロクロミック層が、還元状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第二のエレクトロクロミック層であることが好ましい。この形態についての詳細は後述する。 Also, the electrochromic device has two electrochromic layers, one electrochromic layer being a first electrochromic layer containing an electrochromic material capable of developing color in an oxidized state, and the other electrochromic layer comprising: Preferably, the second electrochromic layer comprises an electrochromic material capable of developing color in a reduced state. Details regarding this form will be described later.
金属錯体系及び金属酸化物系のエレクトロクロミック化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、プルシアンブルー等の無機系エレクトロクロミック化合物を用いることができる。 As the metal complex-based and metal oxide-based electrochromic compounds, for example, inorganic electrochromic compounds such as titanium oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, indium oxide, iridium oxide, nickel oxide, and Prussian blue can be used.
金属錯体系及び金属酸化物系のエレクトロクロミック化合物は真空製膜により形成することができ、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などが用いられる。さらに前駆体溶液、微粒子層として形成することも可能であり、その場合の塗布法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。 Metal complex-based and metal oxide-based electrochromic compounds can be formed by vacuum film formation, and vacuum evaporation, sputtering, ion plating, etc. are used. Furthermore, it is also possible to form it as a precursor solution or a fine particle layer, and the coating methods in that case include, for example, a spin coating method, a casting method, a microgravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, Wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reverse printing method, inkjet printing method, etc. Examples include various printing methods.
<<エレクトロクロミック層におけるその他の成分>>
エレクトロクロミック層が含み得るその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重合開始剤、導電性微粒子、半導電性微粒子などが挙げられる。
<<Other components in the electrochromic layer>>
Other components that may be included in the electrochromic layer are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and include, for example, a polymerization initiator, conductive fine particles, semiconductive fine particles, and the like.
<<<重合開始剤>>>
エレクトロクロミック層は、ラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体と他のラジカル重合性化合物との架橋反応を効率よく進行させるため、必要に応じて重合開始剤を含有することが好ましい。
重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられるが、これらの中でも、重合効率の点から光重合開始剤が好ましい。
<<<Polymerization initiator>>>
The electrochromic layer preferably contains a polymerization initiator as necessary in order to efficiently advance the crosslinking reaction between the triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group and another radically polymerizable compound.
Examples of the polymerization initiator include thermal polymerization initiators, photopolymerization initiators, and the like, and among these, photopolymerization initiators are preferred from the viewpoint of polymerization efficiency.
熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(パーオキシベンゾイル)ヘキシン-3、ジ-t-ブチルペルオキサイド、t-ブチルヒドロペルオキサイド、クメンヒドロペルオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤;アゾビスイソブチルニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、4,4′-アゾビス-4-シアノ吉草酸等のアゾ系開始剤などが挙げられる。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The thermal polymerization initiator is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(peroxy Peroxide initiators such as benzoyl)hexyne-3, di-t-butyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, lauroyl peroxide; azobisisobutylnitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile, azobisiso Examples include azo initiators such as methyl butyrate, azobisisobutyramidine hydrochloride, and 4,4'-azobis-4-cyanovaleric acid. These may be used alone or in combination of two or more.
光重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタノン-1、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-メチル-2-モルフォリノ(4-メチルチオフェニル)プロパン-1-オン、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム等のアセトフェノン系又はケタール系光重合開始剤;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインエーテル系光重合開始剤;ベンゾフェノン、4-ヒドロキシベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、2-ベンゾイルナフタレン、4-ベンゾイルビフェニル、4-ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4-ベンゾイルベンゼン等のベンゾフェノン系光重合開始剤;2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The photopolymerization initiator is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2- propyl)ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanone-1, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-methyl-2-morpholino Acetophenone or ketal photopolymerization initiators such as (4-methylthiophenyl)propan-1-one, 1-phenyl-1,2-propanedione-2-(o-ethoxycarbonyl)oxime; benzoin, benzoin methyl ether, Benzoin ether photopolymerization initiators such as benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether; benzophenone, 4-hydroxybenzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 2-benzoylnaphthalene, 4-benzoylbiphenyl, 4-benzoylphenyl ether , acrylated benzophenone, benzophenone photoinitiators such as 1,4-benzoylbenzene; 2-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone Examples include thioxanthone photopolymerization initiators such as. These may be used alone or in combination of two or more.
その他の光重合開始剤としては、例えば、エチルアントラキノン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10-フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
なお、光重合促進効果を有する化合物を単独で用いたり、前記光重合開始剤と併用したりすることもできる。このような化合物としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2-ジメチルアミノ)エチル、4,4′-ジメチルアミノベンゾフェノンなどが挙げられる。
Other photoinitiators include, for example, ethyl anthraquinone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoylphenylethoxyphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl) Phenylphosphine oxide, bis(2,4-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, methylphenylglyoxyester, 9,10-phenanthrene, acridine compounds, triazine compounds, imidazole compounds, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Note that a compound having a photopolymerization promoting effect can be used alone or in combination with the photopolymerization initiator. Examples of such compounds include triethanolamine, methyldiethanolamine, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, (2-dimethylamino)ethyl benzoate, and 4,4'-dimethylaminobenzophenone. Examples include.
<<<導電性微粒子又は半導体性微粒子>>>
まビオロゲン系化合物、ジピリジン系化合物などのエレクトロクロミック材料は、エレクトロクロミック層中において、導電性微粒子又は半導体性微粒子に担持されていることが好ましい。
エレクトロクロミック材料を担持する導電性微粒子又は半導体性微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、金属酸化物を用いることが好ましい。
<<<Conductive fine particles or semiconducting fine particles>>>
The electrochromic material such as a viologen compound or a dipyridine compound is preferably supported on conductive fine particles or semiconductor fine particles in the electrochromic layer.
The conductive particles or semiconductor particles supporting the electrochromic material are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but metal oxides are preferably used.
金属酸化物の材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化カルシウム、フェライト、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、アルミノケイ酸、リン酸カルシウム、アルミノシリケート等を主成分とする金属酸化物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、電気伝導性等の電気的特性や光学的性質等の物理的特性の点から、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化インジウム、及び酸化タングステンから選択される少なくとも1種が好ましく、より発消色の応答速度に優れた色表示が可能である点から、酸化チタン又は酸化スズが特に好ましい。
Examples of metal oxide materials include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, zirconium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, boron oxide, magnesium oxide, strontium titanate, potassium titanate, barium titanate, calcium titanate, Metal oxides whose main components are calcium oxide, ferrite, hafnium oxide, tungsten oxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, barium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, aluminosilicate, calcium phosphate, aluminosilicate, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, zirconium oxide, iron oxide, magnesium oxide, indium oxide, and tungsten oxide are selected from the viewpoint of electrical properties such as electrical conductivity and physical properties such as optical properties. At least one of the selected ones is preferable, and titanium oxide or tin oxide is particularly preferable since color display with excellent color development/decolorization response speed is possible.
また、導電性微粒子又は半導体性微粒子の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、エレクトロクロミック化合物を効率よく担持するために、単位体積当たりの表面積(以下、比表面積という)が大きい形状が用いられる。例えば、微粒子が、ナノ粒子の集合体であるときは、大きな比表面積を有するため、より効率的にエレクトロクロミック化合物が担持され、発消色の表示コントラスト比が優れる。
導電性微粒子又は半導体性微粒子層は真空製膜により形成することも可能であるが、生産性の点で粒子分散ペーストとして塗布形成することが好ましい。塗布法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。
In addition, the shape of the conductive fine particles or semiconducting fine particles is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. ) is used. For example, when the fine particles are an aggregate of nanoparticles, they have a large specific surface area, so the electrochromic compound is supported more efficiently, and the display contrast ratio of color development and fading is excellent.
Although it is possible to form the layer of conductive fine particles or semiconductive fine particles by vacuum film formation, it is preferable to form the layer by coating as a particle dispersion paste from the viewpoint of productivity. Examples of coating methods include spin coating, casting, microgravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, slit coating, capillary coating, and spray coating. Examples include various printing methods such as a method, a nozzle coating method, a gravure printing method, a screen printing method, a flexo printing method, an offset printing method, a reverse printing method, and an inkjet printing method.
導電性微粒子及び半導体性微粒子の少なくともいずれかに上記の一般式(4)エレクトロクロミック化合物(材料)を担持した構造とする場合は、吸着反応に寄与する基を有した一般式(4)のエレクトロクロミック化合物を溶媒に溶かした溶液として、導電性微粒子又は半導体性微粒子に接触させることで、容易に吸着させることができる。
吸着処理は、製膜前の導電性微粒子及び半導体性微粒子に吸着させることもできるが、導電性微粒子及び半導体性微粒子層を前述の各種印刷方法で形成した後が好ましい。エレクトロクロミック化合物を吸着した導電性微粒子及び半導体性微粒子は製膜性が悪化しやすいためである。上記一般式(4)のエレクトロクロミック化合物を溶媒に溶かした溶液を、導電性微粒子又は半導体性微粒子に接触させる方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。
When the electrochromic compound (material) of the general formula (4) is supported on at least one of the conductive fine particles and the semiconducting fine particles, the electrochromic compound (material) of the general formula (4) having a group contributing to the adsorption reaction is used. A chromic compound dissolved in a solvent can be easily adsorbed by bringing it into contact with conductive fine particles or semiconducting fine particles.
Although the adsorption treatment can be performed on the conductive fine particles and semiconductor fine particles before film formation, it is preferable to perform the adsorption treatment after forming the conductive fine particle and semiconductor fine particle layers by the various printing methods described above. This is because conductive fine particles and semiconductor fine particles that have adsorbed an electrochromic compound tend to have poor film forming properties. Examples of the method of bringing a solution of the electrochromic compound of general formula (4) dissolved in a solvent into contact with conductive fine particles or semiconductor fine particles include a spin coating method, a casting method, a microgravure coating method, a gravure coating method, Bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexo printing method, offset printing method, reversal Examples include various printing methods such as a printing method and an inkjet printing method.
エレクトロクロミック層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.2μm以上5.0μm以下が好ましい。エレクトロクロミック層の平均厚みが、0.2μm以上であると、発色濃度を向上することができ、5.0μm以下であると、製造コストを抑制できるとともに、消色状態における透明性を高くできるため視認性を向上させることができる。 The average thickness of the electrochromic layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.2 μm or more and 5.0 μm or less. When the average thickness of the electrochromic layer is 0.2 μm or more, the color density can be improved, and when it is 5.0 μm or less, manufacturing costs can be suppressed and transparency in the decolored state can be increased. Visibility can be improved.
エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミック材料を溶媒に溶解して塗布製膜した後、光や熱により重合させて形成される好ましい。塗布法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。 The electrochromic layer is preferably formed by dissolving an electrochromic material in a solvent, coating it, and then polymerizing it with light or heat. Examples of coating methods include spin coating, casting, microgravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, slit coating, capillary coating, and spray coating. Examples include various printing methods such as a method, a nozzle coating method, a gravure printing method, a screen printing method, a flexo printing method, an offset printing method, a reverse printing method, and an inkjet printing method.
<固体電解質層>
固体電解質層は、第一の電極、第二の電極、及びエレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に形成される。
固体電解質層は、光又は熱硬化樹脂中に電解質を保持した膜として形成されることが好ましい。さらに、電解質層の層厚を制御する無機粒子を混合していることが好ましい。
<Solid electrolyte layer>
The solid electrolyte layer is in contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, and is not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. It is formed.
The solid electrolyte layer is preferably formed as a film containing an electrolyte in a photo- or thermosetting resin. Furthermore, it is preferable to mix inorganic particles that control the layer thickness of the electrolyte layer.
固体電解質層は、無機微粒子、硬化型樹脂及び電解質を混合した溶液としてエレクトロクロミック層上に塗布した後、光又は熱で硬化した膜とすることが好ましいが、あらかじめ多孔質の無機微粒子層を形成した後、無機微粒子層に浸透するように、硬化型樹脂及び電解質を混合した溶液として塗布した後、光又は熱で硬化した膜として形成することもできる。
さらに、エレクトロクロミック層が導電性又は半導体性ナノ粒子にエレクトロクロミック化合物が担持された層である場合は、エレクトロクロミック層に浸透するように、硬化型樹脂及び電解質を混合した溶液を塗布した後、光又は熱で硬化した膜として形成することもできる。
The solid electrolyte layer is preferably a film that is coated on the electrochromic layer as a solution containing inorganic fine particles, a curable resin, and an electrolyte and then cured with light or heat. However, it is preferable to form a porous inorganic fine particle layer in advance. After that, a mixed solution of a curable resin and an electrolyte may be applied so as to penetrate into the inorganic fine particle layer, and then a film may be formed by curing with light or heat.
Furthermore, if the electrochromic layer is a layer in which an electrochromic compound is supported on conductive or semiconducting nanoparticles, after applying a solution containing a mixture of a curable resin and an electrolyte so as to permeate the electrochromic layer, It can also be formed as a film cured by light or heat.
固体電解質層における電解質としては、イオン性液体等の液体電解質、固体電解質を溶媒に溶解した溶液などが用いられる。
電解質の材料としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩、4級アンモニウム塩や酸類、アルカリ類の支持塩を用いることができる。具体的には、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3COO、KCl、NaClO3、NaCl、NaBF4、NaSCN、KBF4、Mg(ClO4)2、Mg(BF4)2などが挙げられる。
As the electrolyte in the solid electrolyte layer, a liquid electrolyte such as an ionic liquid, a solution of a solid electrolyte in a solvent, etc. are used.
As the material for the electrolyte, for example, inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, and supporting salts of acids and alkalis can be used. Specifically, LiClO4 , LiBF4 , LiAsF6 , LiPF6 , LiCF3SO3 , LiCF3COO, KCl, NaClO3 , NaCl, NaBF4 , NaSCN, KBF4 , Mg ( ClO4 ) 2 , Mg( Examples include BF 4 ) 2 .
イオン性液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
有機のイオン性液体は、室温を含む幅広い温度領域で液体を示す分子構造であることが好ましい。この場合の分子構造は、カチオン成分とアニオン成分を含むことが好ましい。
カチオン成分としては、例えば、N,N-ジメチルイミダゾール塩、N,N-メチルエチルイミダゾール塩、N,N-メチルプロピルイミダゾール塩等のイミダゾール誘導体;N,N-ジメチルピリジニウム塩、N,N-メチルプロピルピリジニウム塩等のピリジニウム誘導体等の芳香族系の塩;トリメチルプロピルアンモニウム塩、トリメチルヘキシルアンモニウム塩、トリエチルヘキシルアンモニウム塩等のテトラアルキルアンモニウム等の脂肪族4級アンモニウム系化合物などが挙げられる。
アニオン成分としては、大気中の安定性の面でフッ素を含有する化合物が好ましく、例えば、Brイオン(Br-)、Clイオン(Cl-)、ClO4イオン(ClO4
-)、PF6イオン(PF6
-)、BF4イオン(BF4
-)、TCBイオン(テトラシアノボレート)、FSIイオン(ビス(フルオロスルホニル)イミド)、TFSIイオン(ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド)などが挙げられる。これらのカチオン成分とアニオン成分の組み合わせにより処方したイオン性液体を用いることができる。
The ionic liquid is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
The organic ionic liquid preferably has a molecular structure that remains liquid in a wide temperature range including room temperature. In this case, the molecular structure preferably includes a cation component and an anion component.
Examples of the cation component include imidazole derivatives such as N,N-dimethylimidazole salt, N,N-methylethylimidazole salt, N,N-methylpropylimidazole salt; N,N-dimethylpyridinium salt, N,N-methyl Examples include aromatic salts such as pyridinium derivatives such as propylpyridinium salt; aliphatic quaternary ammonium compounds such as tetraalkylammonium such as trimethylpropylammonium salt, trimethylhexylammonium salt, and triethylhexylammonium salt.
The anion component is preferably a compound containing fluorine in terms of stability in the atmosphere, such as Br ion (Br - ), Cl ion (Cl - ), ClO 4 ion (ClO 4 - ), PF 6 ion ( Examples include PF 6 − ), BF 4 ion (BF 4 − ), TCB ion (tetracyanoborate), FSI ion (bis(fluorosulfonyl)imide), and TFSI ion (bis(trifluoromethylsulfonyl)imide). Ionic liquids formulated with a combination of these cationic and anionic components can be used.
固体電解質層における溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、γ―ブチロラクトン、エチレンカーボネート、スルホラン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,2-ジメトキシエタン、1,2-エトキシメトキシエタン、ポリエチレングリコール、アルコール類、又はそれらの混合溶媒などが挙げられる。
硬化樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などが挙げられるが、電解質との相溶性が高い材料が好ましい。電解質との相溶性が高い材料としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のエチレングリコールの誘導体が好ましい。
また、硬化樹脂としては、光硬化可能な樹脂を用いることが好ましい。こうすることにより、熱重合や溶剤を蒸発させることにより薄膜化する方法に比べて、低温かつ短時間で素子を製造できる。
Examples of the solvent in the solid electrolyte layer include propylene carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, sulfolane, dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane. , polyethylene glycol, alcohols, or mixed solvents thereof.
Examples of the cured resin include photocurable resins such as acrylic resins, urethane resins, epoxy resins, vinyl chloride resins, ethylene resins, melamine resins, and phenol resins, thermosetting resins, etc., but the compatibility with the electrolyte Materials with a high As the material having high compatibility with the electrolyte, for example, ethylene glycol derivatives such as polyethylene glycol and polypropylene glycol are preferable.
Further, as the cured resin, it is preferable to use a photocurable resin. By doing so, the element can be manufactured at a lower temperature and in a shorter time than with a method of forming a thin film by thermal polymerization or evaporating a solvent.
固体電解質層として好ましい組み合わせとしては、例えば、オキシエチレン鎖やオキシプロピレン鎖を含有するマトリックスポリマーとイオン性液体との固溶体で形成されている固体電解質層などが挙げられる。つまり、固体電解質層が、マトリックスポリマーとイオン性液体との固溶体を含むことが好ましい。こうすることにより、電解層面(横)方向のイオン移動を抑制することで面内の濃度ムラが低減するとともに、硬度と高いイオン伝導度を両立しやすい。また、こうすることにより、マトリックス構造を調整(制御)することで、固体電解質層を所望のイオン伝導度にすることができる。
なお、固体電解質層のイオン伝導度は0.1mS/cm以上50mS/cm以下であることが好ましい。
Preferred combinations for the solid electrolyte layer include, for example, a solid electrolyte layer formed of a solid solution of a matrix polymer containing oxyethylene chains or oxypropylene chains and an ionic liquid. That is, it is preferable that the solid electrolyte layer contains a solid solution of a matrix polymer and an ionic liquid. By doing so, by suppressing ion movement in the surface (lateral) direction of the electrolytic layer, in-plane concentration unevenness is reduced, and it is easy to achieve both hardness and high ionic conductivity. Moreover, by doing so, the solid electrolyte layer can be made to have a desired ionic conductivity by adjusting (controlling) the matrix structure.
Note that the ionic conductivity of the solid electrolyte layer is preferably 0.1 mS/cm or more and 50 mS/cm or less.
固体電解質層における無機微粒子としては、多孔質層を形成して電解質と硬化樹脂とを保持することができる材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、エレクトロクロミック反応の安定性、視認性の点から、絶縁性、透明性、耐久性が高い材料が好ましい。
無機微粒子としては、例えば、シリコン、アルミニウム、チタン、亜鉛、錫等の酸化物又は硫化物、あるいはそれらの混合物などが挙げられる。
The inorganic fine particles in the solid electrolyte layer are not particularly limited as long as they can form a porous layer and hold the electrolyte and cured resin, and can be selected as appropriate depending on the purpose. From the viewpoint of reaction stability and visibility, materials with high insulation, transparency, and durability are preferred.
Examples of the inorganic fine particles include oxides or sulfides of silicon, aluminum, titanium, zinc, and tin, or mixtures thereof.
無機微粒子の大きさ(平均粒径)は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm以上10μm以下が好ましく、10nm以上100nm以下がより好ましい。 The size (average particle size) of the inorganic fine particles is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 10 nm or more and 10 μm or less, and more preferably 10 nm or more and 100 nm or less.
固体電解質層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上100μm以下であることがより好ましい。固体電解質層の平均厚みが、上記の好ましい範囲内であることにより、電流の短絡を防止しつつ、製造コストを抑制することができる。 The average thickness of the solid electrolyte layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferably 5 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 100 μm or less. When the average thickness of the solid electrolyte layer is within the above-mentioned preferable range, manufacturing costs can be suppressed while preventing current short-circuiting.
<制御手段、制御工程>
制御手段は、エレクトロクロミック層に対し、第一の電極及び第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う手段である。
制御工程は、エレクトロクロミック装置におけるエレクトロクロミック層に対し、第一の電極及び第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う工程である。
制御手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの公知の集積回路を用いることができる。例えば、制御手段は、パルスジェネレータ(電圧印加装置)に備えられ、制御手段がパルスジェネレータを介して、エレクトロクロミック層に電圧を印加することができる。
<Control means, control process>
The control means applies a voltage to the electrochromic layer via the first electrode and the second electrode using at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern. It is a means of controlling.
In the control step, the electrochromic layer in the electrochromic device is controlled by at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern via a first electrode and a second electrode. This is a process of controlling the application of voltage.
The control means is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and for example, known integrated circuits such as a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array) can be used. For example, the control means is provided in a pulse generator (voltage application device), and the control means can apply a voltage to the electrochromic layer via the pulse generator.
<<第一駆動パターン>>
第一駆動パターンは、エレクトロクロミック層を第一の発色状態にするための駆動パターンである。
第一駆動パターンにおいては、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加し、第一の発色状態を形成するための、第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する。本発明のエレクトロクロミック装置は、第一駆動パターンで駆動することにより、発色濃度を増加させる駆動を行う際の応答性を向上できるとともに、長時間連続して駆動させる際の耐久性に優れるとともに消費電力を抑制できる。
<<First drive pattern>>
The first driving pattern is a driving pattern for bringing the electrochromic layer into the first coloring state.
In the first drive pattern, a first voltage pulse A is applied to increase the response speed of the electrochromic layer, and a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A is applied to form a first colored state. is applied, and then a state in which no voltage is applied is maintained. By driving the electrochromic device of the present invention with the first driving pattern, it is possible to improve responsiveness when driving to increase the color density, and also has excellent durability and consumption when continuously driven for a long time. Electric power can be reduced.
第一電圧パルスAは、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるためのパルスである。第一電圧パルスAによりエレクトロクロミック層の酸化還元反応に必要な電荷量を短時間でエレクトロクロミック層に注出入することが可能となるため、応答速度が高められる。第一電圧パルスAによりエレクトロクロミック層に印加されるエネルギーとしては、エレクトロクロミック層を発色させるために必要とされるエネルギーよりも大きなエネルギーであることが好ましい。
第一電圧パルスAを印加することにより、発色濃度を増加させる駆動を行う際の応答性を向上できる。
The first voltage pulse A is a pulse for increasing the response speed of the electrochromic layer. The first voltage pulse A allows the amount of charge necessary for the redox reaction of the electrochromic layer to be injected into the electrochromic layer in a short time, thereby increasing the response speed. The energy applied to the electrochromic layer by the first voltage pulse A is preferably greater than the energy required to color the electrochromic layer.
By applying the first voltage pulse A, it is possible to improve the responsiveness when driving to increase the color density.
第一電圧パルスBは、第一の発色状態を形成するためのパルスである。
ここで、第一の発色状態とは、後述する第二の発色状態よりも発色濃度が高い状態を意味する。発色濃度が高い状態とは、言い換えると、光の透過性が低い状態(エレクトロクロミック層が濃く発色しており、光をあまり通さない状態)である。
なお、エレクトロクロミック装置の発色濃度は、例えば、パネルモジュール評価装置 LCD5200(大塚電子株式社製)を用いて、発色領域の略中心部の透過率スペクトルを測定することにより求めることができる。
The first voltage pulse B is a pulse for forming the first colored state.
Here, the first coloring state means a state where the coloring density is higher than the second coloring state described later. In other words, a state of high color density is a state of low light transmittance (a state in which the electrochromic layer is deeply colored and does not allow much light to pass through).
The color density of the electrochromic device can be determined, for example, by measuring the transmittance spectrum at approximately the center of the color region using a panel module evaluation device LCD5200 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
第一電圧パルスBは、第一電圧パルスAよりも低いパルスである。
ここで、パルスが低いとは、そのパルスにより印加(供給)されるエネルギーが低いことを意味する。パルスにより印加されるエネルギーは、上述したように、平均電圧、電流量、印加時間などを制御することにより調節することができる。なお、以下では、平均電圧、電流量、印加時間をまとめて「パルス特性」と称することがある。
The first voltage pulse B is a lower pulse than the first voltage pulse A.
Here, a low pulse means that the energy applied (supplied) by the pulse is low. The energy applied by the pulse can be adjusted by controlling the average voltage, current amount, application time, etc., as described above. Note that hereinafter, the average voltage, current amount, and application time may be collectively referred to as "pulse characteristics."
第一電圧パルスBを第一電圧パルスAよりも小さくする際には、例えば、第一電圧パルスBにおける平均電圧を第一電圧パルスAにおける平均電圧よりも小さくすること、第一電圧パルスBにおける電圧の印加時間を第一電圧パルスAにおける電圧の印加時間よりも短くすることにより、電流量を制御することなどにより行うことができる。
ここで、それぞれのパルスにおける平均電圧の大きさは、平均電圧の同符号における大きさ(絶対値)を意味しており、例えば、1Vよりも2Vの方が大きいとし、-1Vよりも-2Vの方が大きいとする。なお、第一電圧パルスAと第一電圧パルスBとは同符号(同極性)である。
When making the first voltage pulse B smaller than the first voltage pulse A, for example, making the average voltage in the first voltage pulse B smaller than the average voltage in the first voltage pulse A, This can be done by controlling the amount of current by making the voltage application time shorter than the voltage application time in the first voltage pulse A.
Here, the magnitude of the average voltage in each pulse means the magnitude (absolute value) of the average voltage at the same sign. For example, if 2V is greater than 1V, -2V is greater than -1V. Suppose that is larger. Note that the first voltage pulse A and the first voltage pulse B have the same sign (same polarity).
また、第一電圧パルスBを印加することにより形成可能な第一の発色状態は、後述する第二の発色状態よりも発色濃度が高い。そのため、例えば、エレクトロクロミック装置が既に第二の発色状態である場合には、第一駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することにより、発色濃度を高く(濃く)することができる。 Furthermore, the first colored state that can be formed by applying the first voltage pulse B has a higher color density than the second colored state that will be described later. Therefore, for example, when the electrochromic device is already in the second color development state, the color density can be increased (deepened) by driving the electrochromic device according to the first drive pattern.
第一駆動パターンにおいては、第一電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する。言い換えると、第一駆動パターンにおいては、第一電圧パルスBの印加後に、エレクトロクロミック装置の回路を開回路(オープンサーキット)状態にする。本発明のエレクトロクロミック装置は、固体電解質層を有するため、電圧を印加しなくても着色状態および消色状態が一定時間保持されるメモリ効果を奏するので、回路を開回路状態にしても、発色濃度を維持することができる。 In the first drive pattern, a first voltage pulse B is applied, and then a state in which no voltage is applied is maintained. In other words, in the first drive pattern, after the first voltage pulse B is applied, the circuit of the electrochromic device is brought into an open circuit state. Since the electrochromic device of the present invention has a solid electrolyte layer, it exhibits a memory effect in which the colored state and decolored state are maintained for a certain period of time without applying a voltage. Concentration can be maintained.
また、第一駆動パターンにおいては、第一電圧パルスBの印加、及び第一電圧パルスBの印加後における電圧の印加をしない状態の維持を繰り返すことが好ましい。こうすることにより、エレクトロクロミック装置を長時間連続して使用する場合などであっても、消費電力を抑制できるととともに、連続的な電圧の印加によるエレクトロクロミック層の劣化が抑制され、耐久性を向上することができる。 Further, in the first drive pattern, it is preferable to repeat application of the first voltage pulse B and maintenance of a state in which no voltage is applied after application of the first voltage pulse B. By doing this, even if the electrochromic device is used continuously for a long time, power consumption can be suppressed, and deterioration of the electrochromic layer due to continuous voltage application can be suppressed, increasing durability. can be improved.
図2は、第一駆動パターンにおける駆動パターンの一例を示す図である。
図2に示す例において、Pw1-1は第一電圧パルスAに対応し、Pw2-1は第一電圧パルスBに対応し、Pw3-1は電圧の印加をしない状態に対応する。また、図2における破線部は、第一電圧パルスBの印加、及び第一電圧パルスBの印加後における電圧の印加をしない状態の維持を繰り返す際の繰り返し部分を意味し、破線部の右上の添字lは、駆動時間に応じた繰り返し回数を意味する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive pattern in the first drive pattern.
In the example shown in FIG. 2, Pw1-1 corresponds to the first voltage pulse A, Pw2-1 corresponds to the first voltage pulse B, and Pw3-1 corresponds to a state in which no voltage is applied. In addition, the broken line part in FIG. 2 means the repeated part when applying the first voltage pulse B and maintaining the state in which no voltage is applied after applying the first voltage pulse B, and the part shown in the upper right corner of the broken line part The subscript l means the number of repetitions depending on the driving time.
図15は、第一駆動パターンにおける駆動パターンの他の一例を示す図である。
図15に示す例では、図2に示した例とは異なり、第一電圧パルスAに対応するPw1-1と第一電圧パルスBに対応するPw2-1との間において、電圧の印加を行わない状態Pw3-1-2を維持する。
電圧の印加を行わない状態Pw3-1-2を維持する時間としては、第一電圧パルスAを印加することによる応答速度を高める効果が失われない程度の時間であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
このように、第一駆動パターンにおいては、第一電圧パルスAと第一電圧パルスBとの間において、電圧の印加をしない状態を維持してもよい。
FIG. 15 is a diagram showing another example of the drive pattern in the first drive pattern.
In the example shown in FIG. 15, unlike the example shown in FIG. 2, voltage is applied between Pw1-1 corresponding to the first voltage pulse A and Pw2-1 corresponding to the first voltage pulse B. The state Pw3-1-2 is maintained.
There is no particular restriction on the time to maintain the state Pw3-1-2 in which no voltage is applied, as long as the effect of increasing the response speed by applying the first voltage pulse A is not lost; It can be selected as appropriate.
In this way, in the first drive pattern, a state in which no voltage is applied may be maintained between the first voltage pulse A and the first voltage pulse B.
<<第二駆動パターン>>
第二駆動パターンは、第一の発色状態から、第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための駆動パターンである。
第二駆動パターンにおいては、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加し、第二の発色状態を形成するための、第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する。本発明のエレクトロクロミック装置は、第二駆動パターンで駆動することにより、発色濃度を減少させる駆動を行う際の応答性を向上できるとともに、長時間連続して駆動させる際の耐久性に優れるとともに消費電力を抑制できる。
<<Second driving pattern>>
The second driving pattern is a driving pattern for forming a second coloring state, which has a lower color density than the first coloring state, from the first coloring state.
In the second drive pattern, a second voltage pulse A is applied to increase the response speed of the electrochromic layer, and a second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A is applied to form a second colored state. Alternatively, a second voltage pulse B having a polarity opposite to that of the second voltage pulse A is applied, and then a state in which no voltage is applied is maintained. By driving the electrochromic device of the present invention with the second driving pattern, it is possible to improve the responsiveness when driving to reduce the color density, and it also has excellent durability and consumption when driven continuously for a long time. Electric power can be reduced.
第二電圧パルスAは、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるためのパルスであり、後述する第二電圧パルスBよりも低いパルスであるか、又は第二電圧パルスとは逆極性のパルスである。
第二電圧パルスAを印加することにより、エレクトロクロミック層の酸化還元反応に必要な電荷量を短時間でエレクトロクロミック層に注出入することが可能となるため、発色濃度を低下させる駆動を行う際の応答性を向上できる。
The second voltage pulse A is a pulse for increasing the response speed of the electrochromic layer, and is a pulse lower than the second voltage pulse B described later, or a pulse of opposite polarity to the second voltage pulse.
By applying the second voltage pulse A, it is possible to inject the amount of charge necessary for the redox reaction of the electrochromic layer into the electrochromic layer in a short time, so when driving to reduce the color density. can improve responsiveness.
第二電圧パルスBは、第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するためのパルスである。そのため、例えば、エレクトロクロミック装置が既に第一の発色状態である場合には、第二駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することにより、発色濃度を低く(薄く)することができる。 The second voltage pulse B is a pulse for forming a second colored state having a lower color density than the first colored state. Therefore, for example, when the electrochromic device is already in the first coloring state, the coloring density can be lowered (thinner) by driving the electrochromic device using the second drive pattern.
第二電圧パルスBを第二電圧パルスAよりも小さくする際には、第一駆動パターンにおける制御とは逆に、例えば、第二電圧パルスBにおける平均電圧を第二電圧パルスAにおける平均電圧よりも大きくすること、第二電圧パルスBにおける電圧の印加時間を第二電圧パルスAにおける電圧の印加時間よりも長くすることにより、電流量を制御することなどにより行うことができる。なお、通常は、第二電圧パルスAと第二電圧パルスBとは同符号であり、第一電圧パルスA及び第一電圧パルスBとも同符号となるが、第二電圧パルスAの極性が反転して異符号となる組み合わせも可能である。すなわち、第二電圧パルスBは、第二電圧パルスAと逆極性(異符号)であってもよい。この場合、第二電圧パルスAは、第二電圧パルスBよりも大きいパルスであっても、小さいパルスであってもよい。 When making the second voltage pulse B smaller than the second voltage pulse A, contrary to the control in the first drive pattern, for example, the average voltage in the second voltage pulse B is made smaller than the average voltage in the second voltage pulse A. This can be done by controlling the amount of current by increasing the voltage, making the voltage application time in the second voltage pulse B longer than the voltage application time in the second voltage pulse A, and so on. Note that normally, the second voltage pulse A and the second voltage pulse B have the same sign, and the first voltage pulse A and the first voltage pulse B also have the same sign, but the polarity of the second voltage pulse A is reversed. A combination with different signs is also possible. That is, the second voltage pulse B may have the opposite polarity (opposite sign) to the second voltage pulse A. In this case, the second voltage pulse A may be a larger pulse than the second voltage pulse B, or may be a smaller pulse.
第二駆動パターンにおいては、第一駆動パターンと同様に、第二電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する。言い換えると、第二駆動パターンにおいては、第二電圧パルスBの印加後に、エレクトロクロミック装置の回路を開回路(オープンサーキット)状態にする。本発明のエレクトロクロミック装置は、固体電解質層を有するため、電圧を印加しなくても着色状態および消色状態が一定時間保持されるメモリ効果を奏するので、回路を開回路状態にしても、発色濃度を維持することができる。 In the second drive pattern, similarly to the first drive pattern, the second voltage pulse B is applied, and thereafter, a state in which no voltage is applied is maintained. In other words, in the second drive pattern, after application of the second voltage pulse B, the circuit of the electrochromic device is brought into an open circuit state. Since the electrochromic device of the present invention has a solid electrolyte layer, it exhibits a memory effect in which the colored state and decolored state are maintained for a certain period of time without applying a voltage. Concentration can be maintained.
また、第二駆動パターンにおいては、第一駆動パターンと同様に、第二電圧パルスBの印加、及び第二電圧パルスBの印加後における電圧の印加をしない状態の維持を繰り返すことが好ましい。こうすることにより、エレクトロクロミック装置を長時間連続して使用する場合などであっても、消費電力を抑制できるととともに、連続的な電圧の印加によるエレクトロクロミック層の劣化が抑制され、耐久性を向上することができる。 Further, in the second drive pattern, as in the first drive pattern, it is preferable to repeat application of the second voltage pulse B and maintenance of a state in which no voltage is applied after application of the second voltage pulse B. By doing this, even if the electrochromic device is used continuously for a long time, power consumption can be suppressed, and deterioration of the electrochromic layer due to continuous voltage application can be suppressed, increasing durability. can be improved.
図3は、第二駆動パターンにおける駆動パターンの一例を示す図である。
図3に示す例において、Pw1-2は第二電圧パルスAに対応し、Pw2-2は第二電圧パルスBに対応し、Pw3-2は電圧の印加をしない状態に対応する。また、図3における破線部は、第二電圧パルスBの印加、及び第二電圧パルスBの印加後における電圧の印加をしない状態の維持を繰り返す際の繰り返し部分を意味し、破線部の右上の添字mは、駆動時間に応じた繰り返し回数を意味する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a drive pattern in the second drive pattern.
In the example shown in FIG. 3, Pw1-2 corresponds to the second voltage pulse A, Pw2-2 corresponds to the second voltage pulse B, and Pw3-2 corresponds to a state in which no voltage is applied. In addition, the broken line part in FIG. 3 means the repeated part when applying the second voltage pulse B and maintaining the state in which no voltage is applied after applying the second voltage pulse B. The subscript m means the number of repetitions depending on the driving time.
図16は、第二駆動パターンにおける駆動パターンの他の一例を示す図である。
図16に示す例では、図3に示した例とは異なり、第二電圧パルスAに対応するPw1-2と第二電圧パルスBに対応するPw2-2との間において、電圧の印加を行わない状態Pw3-2-2を維持する。
電圧の印加を行わない状態Pw3-2-2を維持する時間としては、第二電圧パルスAを印加することによる応答速度を高める効果が失われない程度の時間であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
このように、第二駆動パターンにおいては、第二電圧パルスAと第二電圧パルスBとの間において、電圧の印加をしない状態を維持してもよい。
FIG. 16 is a diagram showing another example of the drive pattern in the second drive pattern.
In the example shown in FIG. 16, unlike the example shown in FIG. 3, voltage is applied between Pw1-2 corresponding to the second voltage pulse A and Pw2-2 corresponding to the second voltage pulse B. The state Pw3-2-2 is maintained.
There is no particular restriction on the time for maintaining the state Pw3-2-2 in which no voltage is applied, as long as the effect of increasing the response speed by applying the second voltage pulse A is not lost; It can be selected as appropriate.
In this way, in the second drive pattern, a state in which no voltage is applied may be maintained between the second voltage pulse A and the second voltage pulse B.
<<初期化駆動パターン>>
初期化駆動パターンは、初期の消色状態を形成するための駆動パターンである。
初期化駆動パターンにおいては、第一電圧パルスAとは逆極性であってエレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加し、その後、初期の消色状態を形成するための、エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる。
<<Initialization drive pattern>>
The initialization drive pattern is a drive pattern for forming an initial decolored state.
In the initialization drive pattern, an initialization voltage pulse A having a polarity opposite to that of the first voltage pulse A is applied to increase the response speed of the electrochromic layer, and then an initialization voltage pulse A is applied to form an initial decolorized state. , an initialization voltage pulse B is applied to bring the potential of the electrochromic layer to approximately 0V, or a short circuit is applied.
初期化電圧パルスAは、上記の第一電圧パルスA及び第二電圧パルスAとは逆極性である。ここで、逆極性とは、符号が逆であることを意味し、例えば、第一の電圧パルスの平均電圧がプラスの電圧の場合は、初期化電圧パルスの平均電圧はマイナスの電圧となる。
初期化電圧パルスAを印加することにより、発色濃度を初期化する駆動を行う際の応答性を向上できる。
The initialization voltage pulse A has a polarity opposite to that of the first voltage pulse A and the second voltage pulse A described above. Here, the term "reverse polarity" means that the sign is opposite. For example, when the average voltage of the first voltage pulse is a positive voltage, the average voltage of the initialization voltage pulse is a negative voltage.
By applying the initialization voltage pulse A, it is possible to improve the responsiveness when driving to initialize the color density.
初期化電圧パルスBは、初期の消色状態を形成するための、エレクトロクロミック層の電位を略0Vにするパルスである。ここで、電位を略0Vにするとは、エレクトロクロミック層を初期の消色状態(例えば、透明状態)に戻すことができるように、電位を0Vに近づけることを意味する。
初期化電圧パルスBの印加は、例えば、略0Vの電圧のパルスを印加することにより行うことができる。
また、初期化駆動パターンにおいては、制御手段は、エレクトロクロミック層の電位を略0Vにするために、第一の電極と第二の電極を短絡させるようにしてもよい。初期化駆動パターンによる短絡は、例えば、制御手段が、第一の電極と第二の電極を接続することにより行うことができる。
The initialization voltage pulse B is a pulse that brings the potential of the electrochromic layer to approximately 0V to form an initial decolored state. Here, setting the potential to approximately 0V means bringing the potential close to 0V so that the electrochromic layer can be returned to its initial decolored state (eg, transparent state).
The initialization voltage pulse B can be applied, for example, by applying a voltage pulse of approximately 0V.
Further, in the initialization drive pattern, the control means may short-circuit the first electrode and the second electrode in order to bring the potential of the electrochromic layer to approximately 0V. The short circuit based on the initialization drive pattern can be performed, for example, by the control means connecting the first electrode and the second electrode.
図4は、初期化駆動パターンにおける駆動パターンの一例を示す図である。
図4に示す例において、Pw4は初期化電圧パルスAに対応し、Pw5は初期化電圧パルスBに対応する。また、図4における破線部は、初期化電圧パルスAの印加、及び初期化電圧パルスBの印加を繰り返す際の繰り返し部分を意味し、破線部の右上の添字nは、駆動時間に応じた繰り返し回数を意味する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a drive pattern in the initialization drive pattern.
In the example shown in FIG. 4, Pw4 corresponds to initialization voltage pulse A, and Pw5 corresponds to initialization voltage pulse B. In addition, the broken line part in FIG. 4 means the repeated part when the application of the initialization voltage pulse A and the application of the initialization voltage pulse B are repeated, and the subscript n in the upper right of the broken line part is the repetition part according to the driving time. means the number of times.
図17は、初期化駆動パターンにおける駆動パターンの他の一例を示す図である。
図17に示す例では、図4に示した例とは異なり、初期化電圧パルスAに対応するPw4と初期化電圧パルスBに対応するPw5との間において、電圧の印加を行わない状態Pw3-3を維持する。
電圧の印加を行わない状態Pw3-3を維持する時間としては、初期化電圧パルスAを印加することによる応答速度を高める効果が失われない程度の時間であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
このように、初期化駆動パターンにおいては、初期化電圧パルスAと初期化電圧パルスBとの間において、電圧の印加をしない状態を維持してもよい。
また、同様に、初期化駆動パターンでは、初期化電圧パルスAを印加してから短絡させるまでの間において、電圧の印加をしない状態を維持してもよい。
FIG. 17 is a diagram showing another example of the drive pattern in the initialization drive pattern.
In the example shown in FIG. 17, unlike the example shown in FIG. 4, a state Pw3- where no voltage is applied between Pw4 corresponding to the initialization voltage pulse A and Pw5 corresponding to the initialization voltage pulse B is shown. Maintain 3.
There is no particular restriction on the time to maintain the state Pw3-3 in which no voltage is applied, as long as the effect of increasing the response speed by applying the initialization voltage pulse A is not lost, and it may vary depending on the purpose. can be selected as appropriate.
In this way, in the initialization drive pattern, a state in which no voltage is applied may be maintained between the initialization voltage pulse A and the initialization voltage pulse B.
Similarly, in the initialization drive pattern, a state in which no voltage is applied may be maintained from the time the initialization voltage pulse A is applied until the short circuit is made.
つまり、本発明においては、第一電圧パルスAと第一電圧パルスBとの間、第二電圧パルスAと第二電圧パルスBとの間、初期化電圧パルスAと初期化電圧パルスBとの間、及び初期化電圧パルスAを印加してから短絡させるまでの間の少なくともいずれかにおいて、電圧の印加をしない状態を維持してもよい。こうすることにより、エレクトロクロミック層が2電子反応など過剰に反応した酸化還元状態から、安定状態に変化させることができるので耐久性を向上することができる。 That is, in the present invention, between the first voltage pulse A and the first voltage pulse B, between the second voltage pulse A and the second voltage pulse B, and between the initializing voltage pulse A and the initializing voltage pulse B, The state in which no voltage is applied may be maintained during at least one of the period from the time when the initialization voltage pulse A is applied until the short circuit is made. By doing so, the electrochromic layer can be changed from an redox state in which an excessive reaction such as a two-electron reaction occurs to a stable state, thereby improving durability.
また、上記の第一駆動パターン及び第二駆動パターンにおいて、第一電圧パルスB及び第二電圧パルスBは1.23V以下であることが好ましい。このように、繰り返し印加する場合がある第一電圧パルスB及び第二電圧パルスBの平均電圧を、水の分解電圧である1.23V以下とすることにより、エレクトロクロミック層及び固体電解質層に存在する含有水分による駆動劣化が抑制できる。 Further, in the first drive pattern and the second drive pattern described above, it is preferable that the first voltage pulse B and the second voltage pulse B are 1.23V or less. In this way, by setting the average voltage of the first voltage pulse B and the second voltage pulse B, which may be repeatedly applied, to 1.23 V or less, which is the decomposition voltage of water, the presence in the electrochromic layer and the solid electrolyte layer can be reduced. Drive deterioration due to moisture content can be suppressed.
<測定手段、測定工程>
本発明のエレクトロクロミック装置は、第一の電極と第二の電極の間の開放電圧を測定する測定手段を有することが好ましい。なお、測定工程は測定手段により好適に行うことができる。
<Measurement means, measurement process>
The electrochromic device of the present invention preferably has a measuring means for measuring the open circuit voltage between the first electrode and the second electrode. Note that the measuring step can be suitably performed using a measuring means.
エレクトロクロミック装置が測定手段を有する場合、制御手段は、第一駆動パターン及び第二駆動パターンにおける電圧の印加をしない状態を維持する際に、測定した開放電圧に応じて、第一電圧パルスB及び第二電圧パルスBのパルス特性を変化させることが好ましい。こうすることにより、第一電圧パルスB又は第二電圧パルスBの印加、及び当該パルスの印加後における電圧の印加をしない状態の維持を繰り返す際などに、所望の濃度を発色できる開放電圧に随時制御可能となるため、発色濃度の制御性を向上させることができる。
ここで、パルス特性とは、上述したように、第一電圧パルスB及び第二電圧パルスBにおける平均電圧、電流量、印加時間などのパルスの特性(形状)を制御可能なパラメータを意味する。
When the electrochromic device has a measuring means, the control means controls the first voltage pulse B and the first voltage pulse B according to the measured open-circuit voltage when maintaining a state in which no voltage is applied in the first drive pattern and the second drive pattern. Preferably, the pulse characteristics of the second voltage pulse B are changed. By doing this, when repeating the application of the first voltage pulse B or the second voltage pulse B and the maintenance of the state in which no voltage is applied after the application of the pulse, the open circuit voltage that can develop the desired density can be adjusted at any time. Since the color density can be controlled, the controllability of the color density can be improved.
Here, the pulse characteristics refer to parameters that can control the characteristics (shapes) of the pulses, such as the average voltage, current amount, and application time in the first voltage pulse B and the second voltage pulse B, as described above.
<支持体>
本発明のエレクトロクロミック装置は、支持体を有することが好ましい。
支持体は、第一の電極、エレクトロクロミック層、固体電解質層、第二の電極、第一の補助電極、第二の補助電極、制御手段などを支持する。
支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、周知の光透過性材料(有機材料や無機材料)を用いることができる。
<Support>
The electrochromic device of the present invention preferably has a support.
The support supports the first electrode, the electrochromic layer, the solid electrolyte layer, the second electrode, the first auxiliary electrode, the second auxiliary electrode, the control means, etc.
The support is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a well-known light-transmitting material (organic material or inorganic material) can be used.
光透過性材料としては、例えば、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、フロートガラス、ソーダ石灰ガラス等のガラス基板などが挙げられる。また、光透過性材料としては、例えば、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂基板を用いてもよい。
また、支持体1の表面に、水蒸気バリア性、ガスバリア性、視認性を高めるために透明絶縁層、反射防止層等がコーティングされていてもよい。なお、エレクトロクロミック装置が片側から視認する反射型表示装置である場合は、非視認側に配置される支持体の透明性は不要である。
Examples of the light-transmitting material include glass substrates such as alkali-free glass, borosilicate glass, float glass, and soda-lime glass. Further, as the light-transmitting material, for example, a resin substrate such as polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene, polyvinyl chloride, polyester, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, polyurethane resin, polyimide resin, etc. may be used.
Further, the surface of the
支持体の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1mm以上2.0mm以下であることが好ましい。支持体の平均厚みが、0.1mm以上であることにより、支持体及びエレクトロクロミック装置の変形を抑制してハンドリングを向上でき、2.0mm以下であることにより、重量及び製造コストを抑制することができる。 The average thickness of the support is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferably 0.1 mm or more and 2.0 mm or less. When the average thickness of the support is 0.1 mm or more, it is possible to suppress deformation of the support and the electrochromic device to improve handling, and when it is 2.0 mm or less, weight and manufacturing cost can be suppressed. Can be done.
<保護層>
本発明のエレクトロクロミック装置は、保護層を有することが好ましい。
保護層とは、エレクトロクロミック装置の側面部などを物理的及び化学的に保護するように形成される層を意味する。
保護層は、例えば、紫外線硬化性や熱硬化性の絶縁性樹脂等を、側面及び/又は上面を覆うように塗布し、その後硬化させることにより形成できる。
<Protective layer>
Preferably, the electrochromic device of the present invention has a protective layer.
The term "protective layer" refers to a layer formed to physically and chemically protect the side surfaces of an electrochromic device.
The protective layer can be formed by, for example, applying an ultraviolet curable or thermosetting insulating resin so as to cover the side surfaces and/or the top surface, and then curing it.
また、保護層としては、硬化樹脂と無機材料とを積層した保護層とすることがより好ましい。保護層を無機材料との積層構造にすることで、エレクトロクロミック装置の酸素や水に対するバリア性を向上させることができる。
無機材料としては、絶縁性、透明性、耐久性が高い材料が好ましく、具体的な材料としては、例えば、シリコン、アルミニウム、チタン、亜鉛、錫などの酸化物又は硫化物、あるいはこれらの混合物などが挙げられる。これらの材料を含む保護層は、スパッタ法や蒸着法などの真空製膜プロセスで容易に形成することができる。
Moreover, as the protective layer, it is more preferable to use a protective layer in which a cured resin and an inorganic material are laminated. By forming the protective layer into a laminated structure with an inorganic material, the barrier properties of the electrochromic device against oxygen and water can be improved.
The inorganic material is preferably a material with high insulation, transparency, and durability, and specific examples include oxides or sulfides of silicon, aluminum, titanium, zinc, and tin, or mixtures thereof. can be mentioned. A protective layer containing these materials can be easily formed by a vacuum film forming process such as sputtering or vapor deposition.
保護層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5μm以上10μm以下が好ましい。また、保護層は、支持体を成形加工する場合などには加工後に形成してもよい。 The average thickness of the protective layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. In addition, the protective layer may be formed after processing, such as when molding the support.
<劣化防止層>
本発明のエレクトロクロミック装置は、劣化防止層を有することが好ましい。
劣化防止層は、エレクトロクロミック層と逆反応をし、電荷のバランスをとって第二の電極が不可逆的な酸化還元反応により腐食や劣化することを抑制する。エレクトロクロミック装置が劣化防止層を有することにより、エレクトロクロミック装置の繰り返し安定性が向上する。なお、逆反応とは、劣化防止層が酸化還元する場合に加え、キャパシタとして作用することも含む。
<Deterioration prevention layer>
The electrochromic device of the present invention preferably has a deterioration prevention layer.
The deterioration prevention layer reversely reacts with the electrochromic layer, balances the charges, and suppresses corrosion and deterioration of the second electrode due to irreversible redox reactions. By having an electrochromic device with a deterioration prevention layer, the repeat stability of the electrochromic device is improved. Note that the reverse reaction includes not only the case where the deterioration prevention layer undergoes oxidation-reduction, but also the case where the deterioration prevention layer acts as a capacitor.
劣化防止層の材料としては、第一の電極及び第二の電極の不可逆的な酸化還元反応による腐食を防止可能な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
劣化防止層の材料としては、例えば、酸化アンチモン錫、酸化ニッケル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、又はそれらを複数含む導電性又は半導体性金属酸化物を用いることができる。さらに、劣化防止層の着色が問題にならない場合は、エレクトロクロミック材料と同じものを用いることができる。
これらの中でも、透明性が要求されるレンズのような光学素子としてエレクトロクロミック装置を作製する場合は、劣化防止層として、透明性の高い材料を用いることが好ましい。
The material for the deterioration prevention layer is not particularly limited as long as it can prevent corrosion due to irreversible redox reactions of the first electrode and the second electrode, and can be appropriately selected depending on the purpose.
As a material for the deterioration prevention layer, for example, antimony tin oxide, nickel oxide, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, or a conductive or semiconducting metal oxide containing a plurality of these can be used. Furthermore, if coloring of the anti-deterioration layer is not a problem, the same electrochromic material can be used.
Among these, when producing an electrochromic device as an optical element such as a lens that requires transparency, it is preferable to use a highly transparent material as the deterioration prevention layer.
透明性の高い材料としては、n型半導体性酸化物微粒子(n型半導体性金属酸化物)を用いることが好ましい。 n型半導体性金属酸化物としては、100nm以下の一次粒子径粒子からなる、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、又はそれらを複数含む化合物粒子、あるいは混合物を用いることができる。さらに、n型半導体性酸化物微粒子を劣化防止層とする場合には、エレクトロクロミック層が酸化反応により色彩変化する材料であることが好ましい。こうすることにより、エレクトロクロミック層が酸化反応すると同時にn型半導体性金属酸化物が還元(電子注入)され易く、駆動電圧が低減できる。このような形態において、特に好ましいエレクトロクロミック材料としては、一般式(1)で表されるラジカル重合性官能基を有するトリアリールアミン誘導体が挙げられる。 As the highly transparent material, it is preferable to use n-type semiconductor oxide fine particles (n-type semiconductor metal oxide). As the n-type semiconducting metal oxide, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, compound particles containing a plurality of them, or a mixture thereof can be used, which have a primary particle size of 100 nm or less. Furthermore, when using n-type semiconductor oxide fine particles as a deterioration prevention layer, it is preferable that the electrochromic layer is a material that changes color due to an oxidation reaction. By doing so, the n-type semiconductor metal oxide is easily reduced (electron injection) at the same time as the electrochromic layer undergoes an oxidation reaction, and the driving voltage can be reduced. In such a form, a particularly preferred electrochromic material is a triarylamine derivative having a radically polymerizable functional group represented by the general formula (1).
一方、劣化防止層として、透明性の高いp型半導体性層の材料としては、ニトロキシルラジカル(NOラジカル)を有する有機材料などが挙げられ、より具体的には、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル(TEMPO)の誘導体、又は誘導体のポリマー材料などが挙げられる。 On the other hand, examples of materials for the highly transparent p-type semiconductor layer as the deterioration prevention layer include organic materials having nitroxyl radicals (NO radicals), and more specifically, 2,2,6,6 Examples include derivatives of -tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO) and polymer materials of derivatives.
p型半導体性層を劣化防止層とする場合には、エレクトロクロミック層が還元反応により色彩変化する材料であることが好ましい。こうすることにより、エレクトロクロミック層が還元反応すると同時にp型半導体性金属酸化物が酸化され易く、駆動電圧が低減できる。このような形態において、特に好ましいエレクトロクロミック材料としては、前記一般式(4)で表されるジピリジン系化合物である。 When the p-type semiconductor layer is used as a deterioration prevention layer, it is preferable that the electrochromic layer is a material that changes color due to a reduction reaction. By doing so, the p-type semiconductor metal oxide is easily oxidized at the same time as the electrochromic layer undergoes a reduction reaction, and the driving voltage can be reduced. In such a form, a particularly preferred electrochromic material is a dipyridine compound represented by the general formula (4).
さらに、本発明のエレクトロクロミック装置においては、第一の電極又は第二の電極の表面の一方に、酸化状態で可視域に吸収帯を有するエレクトロクロミック層が形成され、他方の電極表面に、劣化防止層を兼ねて還元状態で可視域に吸収帯を有するエレクトロクロミック層が形成されることが好ましい。酸化着色エレクトロクロミック層と還元着色エレクトロクロミック層を同時に駆動させることにより、高い着色濃度が得られるとともに、駆動電圧を低減できる。 Furthermore, in the electrochromic device of the present invention, an electrochromic layer having an absorption band in the visible range in an oxidized state is formed on one of the surfaces of the first electrode or the second electrode, and the surface of the other electrode is Preferably, an electrochromic layer having an absorption band in the visible range in a reduced state is formed, also serving as a prevention layer. By simultaneously driving the oxidation-colored electrochromic layer and the reduction-colored electrochromic layer, a high coloring density can be obtained and the driving voltage can be reduced.
すなわち、本発明のエレクトロクロミック装置が、2つのエレクトロクロミック層を有し、一のエレクトロクロミック層が、酸化状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第一のエレクトロクロミック層であり、他のエレクトロクロミック層が、還元状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第二のエレクトロクロミック層であることが好ましい。こうすることにより、酸化着色エレクトロクロミック層と還元着色エレクトロクロミック層を同時に駆動させることができ、高い着色濃度が得られるとともに、駆動電圧を低減できる。 That is, the electrochromic device of the present invention has two electrochromic layers, one electrochromic layer is a first electrochromic layer containing an electrochromic material capable of developing color in an oxidized state, and the other electrochromic Preferably, the layer is a second electrochromic layer comprising an electrochromic material capable of developing color in a reduced state. By doing so, the oxidation-colored electrochromic layer and the reduction-colored electrochromic layer can be driven simultaneously, and a high coloring density can be obtained, and the driving voltage can be reduced.
酸化着色エレクトロクロミック層に用いられる、酸化状態で可視域に吸収帯を有するエレクトロクロミック化合物は、上記一般式(1)で示されるトリアリールアミンを有するラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。さらに、還元着色エレクトロクロミック層に用いられる、還元状態で可視域に吸収帯を有するエレクトロクロミック化合物は、上記一般式(4)で表されるジピリジン化合物を含有することが好ましい。こうすることにより、これらの材料は、酸化還元反応電位が低く、酸化還元反応状態が安定であるとともに、分子構造を変化させることにより容易に光吸収(すなわち色彩)を調整することが可能である。特に2種の光吸収を調整することにより、ブロードな光吸収を示す黒色表示などを実現することができる。 The electrochromic compound used in the oxidation-colored electrochromic layer and having an absorption band in the visible range in an oxidized state preferably contains a radically polymerizable compound having a triarylamine represented by the above general formula (1). Further, the electrochromic compound used in the reduction colored electrochromic layer and having an absorption band in the visible range in a reduced state preferably contains a dipyridine compound represented by the above general formula (4). By doing this, these materials have a low redox reaction potential and a stable redox reaction state, and it is possible to easily adjust light absorption (i.e. color) by changing the molecular structure. . In particular, by adjusting two types of light absorption, it is possible to realize a black display showing broad light absorption.
なお、劣化防止層としては、固体電解質層に劣化防止層用材料を混合して、固体電解質層に劣化防止機能を付与することもできる。 Note that, as the deterioration prevention layer, a deterioration prevention function can be imparted to the solid electrolyte layer by mixing a deterioration prevention layer material into the solid electrolyte layer.
劣化防止層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げられる。
また、劣化防止層の材料が塗布形成できるものであれば、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法を用いることもできる。
The method for forming the deterioration prevention layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, such as vacuum evaporation, sputtering, and ion plating.
In addition, if the material of the deterioration prevention layer can be formed by coating, for example, spin coating method, casting method, microgravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method. , various printing methods such as slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reverse printing method, and inkjet printing method can also be used. .
[エレクトロクロミック装置の用途]
本発明のエレクトロクロミック装置の用途としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、調光装置としての用途に好適に用いることができる。
本発明のエレクトロクロミック装置を用いた調光装置(エレクトロクロミック調光装置)としては、例えば、調光眼鏡、防眩ミラー、調光ガラスなどが挙げられ、これらの中でも、ウェアラブルデバイスである調光眼鏡が特に好適である。
[Applications of electrochromic device]
The use of the electrochromic device of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it can be suitably used as a light control device, for example.
Examples of the light control device (electrochromic light control device) using the electrochromic device of the present invention include light control glasses, anti-glare mirrors, light control glass, etc. Among these, the light control device which is a wearable device Glasses are particularly suitable.
ウェアラブルデバイスである調光眼鏡(調光サングラス)においては、用いられるバッテリーは軽量性、安全性の観点から小型に限定されるため、調光部(エレクトロクロミック層)は省電力で駆動可能なものが好ましい。さらに、ウェアラブルデバイスは、身につけて使用するため、その他の用途に比べてより高い安全性が求められる。
本発明のエレクトロクロミック装置を用いたウェアラブルデバイスは、外部からの衝撃などに対する強度及び安全性が高く、長時間連続して駆動させる際の耐久性に優れるとともに消費電力を抑制でき、ウェアラブルデバイスとして非常に優れた性能を有する。さらに、本発明のウェアラブルデバイスは、発消色駆動を行う際の応答性及び発色濃度の均一性が高いため、調光眼鏡としての用途に特に好適である。
In photochromic glasses (photochromic sunglasses), which are wearable devices, the batteries used are limited to small size from the viewpoint of light weight and safety, so the photochromic part (electrochromic layer) can be driven with low power consumption. is preferred. Furthermore, since wearable devices are used while being worn on the body, higher safety is required compared to other uses.
Wearable devices using the electrochromic device of the present invention have high strength and safety against external shocks, have excellent durability when operated continuously for long periods of time, and can suppress power consumption, making them extremely useful as wearable devices. It has excellent performance. Further, the wearable device of the present invention has high responsiveness and uniformity of color density when performing color development/decolorization drive, and is therefore particularly suitable for use as photochromic glasses.
(エレクトロクロミック装置の製造方法)
本発明のエレクトロクロミック装置を製造する方法としては、例えば、下記に示す方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
本発明のエレクトロクロミック装置を製造する方法は、例えば、第一の支持体上に第一の電極及び第一の補助電極を形成し、該第一の電極上にエレクトロクロミック層が形成された第一の部材を作製する工程と、第二の支持体上に第二の電極及び第二の補助電極が形成された第二の部材を作製する工程と、第一の部材と第二の部材とを固体電解質層を挟んで貼り合わせ、エレクトロクロミック素子を作製する工程と、作製したエレクトロクロミック素子に制御手段(駆動回路)を接続する工程を含むことが好ましい。
(Method for manufacturing electrochromic device)
Examples of methods for manufacturing the electrochromic device of the present invention include, but are not limited to, the methods shown below.
The method for manufacturing the electrochromic device of the present invention includes, for example, forming a first electrode and a first auxiliary electrode on a first support, and forming a second electrode on which an electrochromic layer is formed on the first electrode. a step of manufacturing a second member in which a second electrode and a second auxiliary electrode are formed on a second support; and a step of manufacturing the first member and the second member. It is preferable to include a step of bonding the two with a solid electrolyte layer in between to produce an electrochromic device, and a step of connecting a control means (drive circuit) to the produced electrochromic device.
また、本発明のエレクトロクロミック装置を製造する方法としては、他の例では、第一の支持体上に第一の電極及び第一の補助電極を形成する工程と、該第一の電極上にエレクトロクロミック層を形成する工程と、該エレクトロクロミック層上に固体電解質層を形成する工程と、該固体電解質層上に第二の電極及び第二の補助電極を形成する工程と、該第二の電極層上に保護層を形成してエレクトロクロミック素子を作製する工程と、作製したエレクトロクロミック素子に制御手段(駆動回路)を接続する工程を含むことが好ましい。この方法においては、貼り合わせ工程がないため、生産性を向上することができる。 In another example, the method for manufacturing the electrochromic device of the present invention includes the steps of forming a first electrode and a first auxiliary electrode on a first support; forming an electrochromic layer; forming a solid electrolyte layer on the electrochromic layer; forming a second electrode and a second auxiliary electrode on the solid electrolyte layer; It is preferable to include a step of forming a protective layer on the electrode layer to produce an electrochromic element, and a step of connecting a control means (drive circuit) to the produced electrochromic element. In this method, since there is no bonding step, productivity can be improved.
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
Note that the number, position, shape, etc. of the following constituent members are not limited to this embodiment, and can be set to a preferable number, position, shape, etc. for implementing the present invention.
<第一の実施の形態>
図5Aは、第一の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略側面図である。図5Bは、第一の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略上面図である。
図5A及び図5Bに示すように、エレクトロクロミック装置10は、第一の透明支持体11と、第一の電極としての第一の透明電極12と、エレクトロクロミック層13と、固体電解質層14と、第二の電極としての第二の透明電極15と、第二の透明支持体16とを、この順に有する。さらに、エレクトロクロミック装置10は、第一の透明電極12上に第一の補助電極18を、第二の透明電極15上に第二の補助電極19を有し、エレクトロクロミック層13と固体電解質層15を封止する保護層17を有する。加えて、エレクトロクロミック装置10は、第一の補助電極18、第二の補助電極19に接続された、制御手段としての駆動回路50を有する。
また、エレクトロクロミック装置10において、第一の透明電極12及び第二の透明電極15は、保護層17の一部と重なるように位置している。こうすることにより、無機材料透明電極により酸化還元反応層(エレクトロクロミック層、劣化防止層、電解質層)の酸素・水分透過の抑制効果が得られるため、特に樹脂基板を支持体に用いたエレクトロクロミック装置10の信頼性(例えば、駆動の安定性、機械的強度など)を向上させることができる。これは、以下で説明する第二の実施の形態、第三の実施の形態、第四の実施の形態、及び第五の実施の形態においても同様である。
<First embodiment>
FIG. 5A is a schematic side view showing an example of the electrochromic device according to the first embodiment. FIG. 5B is a schematic top view showing an example of the electrochromic device according to the first embodiment.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
Furthermore, in the
また、エレクトロクロミック装置10においては、第一の補助電極18と第二の補助電極19との間の平均距離は100mm以下となっている。さらに、エレクトロクロミック装置10においては、第一の補助電極18及び第二の補助電極19は、エレクトロクロミック層13及び固体電解質層14とは接触しないように(非接触に)設けられている。
Furthermore, in the
エレクトロクロミック装置10は、駆動回路50により第一の補助電極18と第二の補助電極19との間に、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンに従って電圧を印加することにより、エレクトロクロミック層13が電荷の授受により酸化還元反応することで発消色可能である。
In the
<<第一の実施の形態におけるエレクトロクロミック装置の製造方法>>
第一の実施の形態のエレクトロクロミック装置10の製造方法は、第一の透明支持体11上に第一の透明電極12を形成する工程と、第一の透明電極12の端部の一辺に第一の補助電極18を形成する工程と、第一の透明電極12の表面に接してエレクトロクロミック層13を積層する工程と、第二の透明支持体16上に第二の透明電極15を形成する工程と、第二の透明電極15の端部の一辺に、第二の補助電極19を形成する工程と、第一の透明支持体11と第二の透明支持体16と間に、固体電解質層14を形成後硬化させ、更に外周部を保護層17で封止する工程と、第一の補助電極18と第二の補助電極19に駆動回路50を接続する工程とを含む。
<<Method for manufacturing an electrochromic device according to the first embodiment>>
The method for manufacturing the
また、第一の実施の形態のエレクトロクロミック装置10の製造方法の他の例では、第一の透明支持体11上に第一の透明電極12を形成する工程と、第一の透明電極12の端部の一辺に第一の補助電極18を形成する工程と、第一の透明電極12の表面に接してエレクトロクロミック層13を積層する工程と、エレクトロクロミック層13上に固体電解質層14を形成後硬化させ、第二の透明電極15を積層する工程と、第二の透明電極15の端部の一辺に第二の補助電極19を形成する工程と、第二の透明電極15上に硬化樹脂からなる第二の透明支持体16を形成する工程と、更に外周部を保護層17で封止する工程と、第一の補助電極18と第二の補助電極19に駆動回路50を接続する工程を含む。
Further, in another example of the method for manufacturing the
<第二の実施の形態>
図6Aは、第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略側面図である。図6Bは、第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略上面図である。
図6A及び図6Bに示すように、第二の実施の形態のエレクトロクロミック装置20は、固体電解質層14と第二の透明電極15に接して、劣化防止層21が形成されている点が、第一の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置10と相違する。
この第二の実施の形態では、第二の透明電極15の電気化学反応による劣化を防止するために、劣化防止層21が形成されている。これにより、第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置20では、第一の実施の形態のエレクトロクロミック装置10に比べて、繰り返し特性をより向上させることができる。
<Second embodiment>
FIG. 6A is a schematic side view showing an example of an electrochromic device according to the second embodiment. FIG. 6B is a schematic top view showing an example of an electrochromic device according to the second embodiment.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
In this second embodiment, a
<第三の実施の形態>
図7は、第三の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略側面図である。
図7に示すように、第三の実施の形態のエレクトロクロミック装置30は、第二の透明支持体16が省略され、第二の透明電極15の上に保護層17が形成されている点が、第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置20と相違する。
第二の透明電極15上に形成される保護層17は、エレクトロクロミック装置10において、側面部に形成される保護層17と、同様の材料で形成されるものであってもよいし、異なる材料で形成されるものであってもよい。第三の実施の形態のエレクトロクロミック装置30は一つの支持体(第一の透明支持体11)で形成されるため、エレクトロクロミック装置を薄型化できるとともに、低コストでの生産が可能となる。
<Third embodiment>
FIG. 7 is a schematic side view showing an example of an electrochromic device according to a third embodiment.
As shown in FIG. 7, the
The
<第四の実施の形態>
図8は、第四の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略側面図である。
図8に示すように、第四の実施の形態のエレクトロクロミック装置40は、エレクトロクロミック層13と劣化防止層21の位置関係が逆になっている点が第三の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置30と相違する。
第四の実施の形態のエレクトロクロミック装置40では、他の実施形態とはそれぞれの層の位置関係が異なるが、第一の透明電極12と第二の透明電極15との間に電圧を印加することにより、他の実施形態と同様に、エレクトロクロミック層13が電荷の授受により酸化還元反応して発消色可能である。
<Fourth embodiment>
FIG. 8 is a schematic side view showing an example of an electrochromic device according to the fourth embodiment.
As shown in FIG. 8, the
In the
<第五の実施の形態>
図9Aは、第五の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の一例を示す概略上面図である。
第五の実施の形態のエレクトロクロミック装置60は、エレクトロクロミック装置の形状が、第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置20と相違する。より具体的には、第五の実施の形態のエレクトロクロミック装置60は、第二の実施の形態のエレクトロクロミック装置20の平面形状を楕円形状に変更した例である。第五の実施の形態のエレクトロクロミック装置60は、例えば、調光眼鏡のレンズとして好適に用いることができる。
図9Aに示した例においては、エレクトロクロミック装置60におけるエレクトロクロミック反応領域(エレクトロクロミック層13、固体電解質層14、劣化防止層21)の側部の形状に合わせて、第一の補助電極18と第二の補助電極19とが、互いに向かい合う形状となっている。このように、本発明のエレクトロクロミック装置においては、第一の補助電極及び第2の補助電極が曲線形状であってもよい。
なお、第五の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置60は、第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置20と同様に、第一の透明電極12、第二の透明電極15、及び駆動回路50を有するものとすることができる。
<Fifth embodiment>
FIG. 9A is a schematic top view showing an example of an electrochromic device according to the fifth embodiment.
The
In the example shown in FIG. 9A, the first
Note that the
図9Bは、第五の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の他の一例を示す概略上面図である。
図9Bに示すエレクトロクロミック装置60aは、図9Aに示したエレクトロクロミック装置60における、第一の補助電極18及び第二の補助電極19の長さ及び配置を変更した例である。図9Bに示すように、第五の実施の形態において、第一の補助電極18及び第二の補助電極19は、エレクトロクロミック反応領域(エレクトロクロミック層13、固体電解質層14、劣化防止層21)の側部周辺の一部分に位置していてもよい。
FIG. 9B is a schematic top view showing another example of the electrochromic device according to the fifth embodiment.
An
図9Cは、第五の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置の他の一例を示す概略上面図である。
図9Cに示すエレクトロクロミック装置60bは、図9Aに示したエレクトロクロミック装置60における、第一の補助電極18及び第二の補助電極19の形状を、曲線形状から点形状(楕円形状)に変更した例である。図9Cに示すように、本発明のエレクトロクロミック装置においては、補助電極としての機能が得られる程度の大きさ及び配置であれば、第一の補助電極及び第二の補助電極を点形状とすることができる。
エレクトロクロミック装置60bは、第一の補助電極18及び第二の補助電極19が小型であるため、例えば、フレームレス(フチなし)の調光眼鏡のレンズとして好適に用いることができる。
FIG. 9C is a schematic top view showing another example of the electrochromic device according to the fifth embodiment.
The
Since the first
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these Examples in any way.
(作製例1)
<エレクトロクロミック装置Aの作製>
作製例1においては、図6A及び6Bに示すエレクトロクロミック装置20を作製する例について説明する。なお、作製例1で作製したエレクトロクロミック装置Aは、調光装置としても使用できる。
(Preparation example 1)
<Production of electrochromic device A>
In Manufacturing Example 1, an example of manufacturing the
<<第一の電極及びエレクトロクロミック層の形成>>
第一の透明支持体11として50mm×50mm、平均厚み0.7mmのガラス基板を準備した。
第一の透明支持体11上の50mm×40mmの領域に、ITO膜をスパッタ法により平均厚み約100nmに製膜して、第一の透明電極12を形成した。第一の透明電極12のシート抵抗は40Ω/□であった。
さらに、第一の透明電極12上の端部40mm×2mmの領域、及び5mm×2mmの領域にAgPdCu合金膜(株式会社フルヤ金属製)をスパッタ法により、平均厚み約100nmに製膜して第一の補助電極18を形成した。
<<Formation of first electrode and electrochromic layer>>
A glass substrate of 50 mm x 50 mm and an average thickness of 0.7 mm was prepared as the first
The first
Furthermore, an AgPdCu alloy film (manufactured by Furuya Metal Co., Ltd.) was formed into a film with an average thickness of about 100 nm on the end portion of the first
次に、ポリエチレンジアクリレート(PEG400DA、日本化薬株式会社製)と、光重合開始剤(IRG184、BASF社製)と、下記構造式Aで表される化合物と、構造式Bで表される化合物と、2-ブタノンとを質量比(20:1:14:6:400)で混合させた溶液を作製した。そして、作製した溶液を塗布し、窒素雰囲気下で紫外線照射により硬化させ、酸化反応性のエレクトロクロミック層13を、ITO膜表面のエレクトロクロミック反応領域(40mm×40mm)に形成した。エレクトロクロミック層13の平均厚みは1.3μmとした。
なお、構造式Aの反応電位はAg/Ag+参照極測定(0.55 vs SHE)で、1電子反応におけるピークの平均値は+0.33Vであり、2電子反応におけるピークの平均値は+0.53Vであり、構造式Aの化合物は2電子反応可能な化合物である。また、構造式Bの反応電位はAg/Ag+参照極測定(0.55 vs SHE)で、1電子反応におけるピークの平均値は+0.36Vであり、2電子反応におけるピークの平均値は+0.95Vであり、構造式Bの化合物は2電子反応可能な化合物である。
Next, polyethylene diacrylate (PEG400DA, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), a photopolymerization initiator (IRG184, manufactured by BASF), a compound represented by the following structural formula A, and a compound represented by the structural formula B and 2-butanone were mixed in a mass ratio (20:1:14:6:400) to prepare a solution. Then, the prepared solution was applied and cured by ultraviolet irradiation in a nitrogen atmosphere to form an oxidation-
In addition, the reaction potential of structural formula A is Ag/Ag+reference electrode measurement (0.55 vs SHE), and the average value of the peak in one-electron reaction is +0.33V, and the average value of the peak in two-electron reaction is +0. 53V, and the compound of structural formula A is a compound capable of two-electron reaction. Furthermore, the reaction potential of structural formula B is measured by Ag/Ag+reference electrode (0.55 vs SHE), and the average value of the peak in one-electron reaction is +0.36V, and the average value of the peak in two-electron reaction is +0. 95V, and the compound of structural formula B is a compound capable of two-electron reaction.
[構造式A]
[構造式B]
<<第二の電極及び劣化防止層の形成>>
第一の透明支持体11と同形状の第二の透明支持体16を準備し、第一の透明電極12及び第一の補助電極18と同様にして、第二の透明電極15及び第二の補助電極19を形成した。
次に、酸化スズ粒子分散液(メタノール分散、固形分質量50%、平均粒子径:18nm)に増粘材を添加して、スクリーン印刷法により塗布し、120℃で15分間アニール処理を行うことによって、平均厚み約3.5μmの酸化スズ粒子膜からなるナノ構造半導体材料をITO膜表面のエレクトロクロミック反応領域(40mm×40mm)に形成した。
<<Formation of second electrode and deterioration prevention layer>>
A second
Next, a thickener is added to a tin oxide particle dispersion (methanol dispersion, solid content mass 50%, average particle size: 18 nm), applied by screen printing, and annealed at 120°C for 15 minutes. A nanostructured semiconductor material consisting of a film of tin oxide particles having an average thickness of about 3.5 μm was formed in an electrochromic reaction region (40 mm×40 mm) on the surface of an ITO film.
続いて、下記構造式Cで表されるエレクトロクロミック化合物を2.0質量%含む、2,2,3,3-テトラフロロプロパノール溶液をスピンコート法により塗布した後、120℃で10分間アニール処理を行うことにより、酸化スズ粒子膜に担持(吸着)させて、劣化防止層21を兼ねた還元反応性のエレクトロクロミック層を形成した。
Subsequently, a 2,2,3,3-tetrafluoropropanol solution containing 2.0% by mass of an electrochromic compound represented by the following structural formula C was applied by spin coating, and then annealed at 120°C for 10 minutes. By doing this, a reduction-reactive electrochromic layer that also served as the
[構造式C]
続いて、エレクトロクロミック層13上に、平均一次粒径20nmのSiO2微粒子分散液(シリカ固形分濃度24.8質量%、ポリビニルアルコール1.2質量%、及び水74質量%)をスピンコートし、平均厚み2μmの絶縁性無機微粒子層を形成した。
Subsequently, a SiO 2 fine particle dispersion (silica solid content concentration 24.8% by mass, polyvinyl alcohol 1.2% by mass, and water 74% by mass) having an average primary particle size of 20 nm was spin-coated on the
<<固体電解質層の形成及び貼り合わせ>>
第二の透明支持体16上の絶縁性無機微粒子層表面に、ポリエチレンジメタアクリレート(分子量600)と、光重合開始剤(IRG184、BASF社製)と、電解質(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(ビス(フルオロスルホニル)イミド)とを、質量比(50:5:45)で混合した電解質溶液を作製した。次に、作製した電解質溶液をエレクトロクロミック反応領域(40mm×40mm)に塗布し、さらにその外周部にUV硬化樹脂(TB3035B 株式会社スリーボンドホールディングス製)を塗布し、減圧状態で、第一の透明支持体11上のエレクトロクロミック層13面と貼り合わせ、紫外線(UV)照射により硬化させて、固体電解質層14、保護層17を形成した。固体電解質層14、保護層17の膜厚は貼り合わせギャップをコントロールすることで、平均厚みが50μmとなるように設定し、エレクトロクロミック素子Aを作製した。なお、エレクトロクロミック素子Aにおける第一の補助電極18と第二の補助電極19の間の平均距離は、40mmであった。
<<Formation and bonding of solid electrolyte layer>>
On the surface of the insulating inorganic fine particle layer on the second
<<駆動回路の接続>>
エレクトロクロミック素子Aの第一の補助電極18と第二の補助電極19に駆動回路50を接続し、図6A及び6Bに示すようなエレクトロクロミック装置Aを作製した。なお、駆動回路50は第一の透明支持体11の第一の補助電極18がプラス極性、第二の透明支持体16の第二の補助電極19がマイナス極性になるように接続した。また、駆動回路50としては、modulab Xm solartron analytical(株式会社東陽テクニカ製)を用いた。
<<Drive circuit connection>>
A drive circuit 50 was connected to the first
<発色試験>
続いて、作製したエレクトロクロミック装置Aの発色特性を確認する発色試験を行った。
まず、エレクトロクロミック装置Aにおける酸化反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長、及び還元反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長を調べるため、-1.2Vの電圧を継続的に印加した安定状態における透過スペクトルを測定した。透過率スペクトルの測定には、パネルモジュール評価装置 LCD5200(大塚電子株式社製)を用いた。
<Color development test>
Subsequently, a color development test was conducted to confirm the color development characteristics of the produced electrochromic device A.
First, in order to investigate the coloring peak wavelength of the oxidation-reactive electrochromic layer and the coloring peak wavelength of the reduction-reactive electrochromic layer in electrochromic device A, in a stable state where a voltage of -1.2V was continuously applied. The transmission spectrum was measured. A panel module evaluation device LCD5200 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used to measure the transmittance spectrum.
図10は、エレクトロクロミック装置Aにおける透過スペクトルを測定した結果を示す図である。図10に示すように、エレクトロクロミック装置Aにおける酸化反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長は495nm近傍であった。また、還元反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長は610nm近傍であった。なお、図10においては、縦軸は透過率スペクトルを表し、横軸は波長を表す。 FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the transmission spectrum in electrochromic device A. As shown in FIG. 10, the coloring peak wavelength of the oxidation-reactive electrochromic layer in electrochromic device A was around 495 nm. Further, the coloring peak wavelength of the reduction-reactive electrochromic layer was around 610 nm. Note that in FIG. 10, the vertical axis represents the transmittance spectrum, and the horizontal axis represents the wavelength.
<<第一駆動パターンによる駆動>>
次に、消色状態に戻したエレクトロクロミック装置Aを用いて、下記の表1の着色濃度を増加させる駆動条件(第一駆動パターン)でエレクトロクロミック装置Aを発色させながら、エレクトロクロミック反応領域中心部(エレクトロクロミック層の中心部)の透過率スペクトルを測定して、酸化反応性又は還元反応性のエレクトロクロミック層の着色状態が安定するまでの時間を、応答性の指標として測定した。結果を表1並びに図11A及び11Bに示す。なお、エレクトロクロミック装置Aの着色状態としては、-1.2Vの電圧を印加した状態を安定状態とした。
<<Drive by first drive pattern>>
Next, using the electrochromic device A that has been returned to the decolorized state, the electrochromic reaction area center is (the central part of the electrochromic layer), and the time required for the colored state of the oxidation-reactive or reduction-reactive electrochromic layer to stabilize was measured as an index of responsiveness. The results are shown in Table 1 and FIGS. 11A and 11B. Note that the colored state of the electrochromic device A was defined as a stable state when a voltage of -1.2V was applied.
表1に示すように、本発明の実施例に相当する駆動パターンP01からP04においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層と還元反応性のエレクトロクロミック層の両方で、発色応答するまでの時間が35秒以下となっている。一方、本発明の比較例に相当する駆動パターンR01は、第一電圧パルスA(Pw1-1)が印加されていなく、発色応答するまでの時間が、180秒以上となっている。このことから、本発明における第一駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することで、応答性を向上できることがわかった。
なお、表1の評価においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層の場合は、駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長495nmの透過率が安定する約13%以下となるまでの時間を評価した。同様に、表1の評価においては、還元反応性のエレクトロクロミック層の場合は、第一電圧パルスBを印加してから、着色ピーク波長610nmの透過率が安定する約23%以下となるまでの時間を評価した。
As shown in Table 1, in the drive patterns P01 to P04 corresponding to the examples of the present invention, it takes 35 minutes for both the oxidation-reactive electrochromic layer and the reduction-reactive electrochromic layer to respond to color development. It is less than seconds. On the other hand, in the drive pattern R01 corresponding to the comparative example of the present invention, the first voltage pulse A (Pw1-1) is not applied, and the time until the color response occurs is 180 seconds or more. From this, it was found that responsiveness could be improved by driving the electrochromic device using the first drive pattern in the present invention.
In addition, in the evaluation of Table 1, in the case of an oxidation-reactive electrochromic layer, the time from application of the driving voltage until the transmittance at the coloring peak wavelength of 495 nm becomes stable at about 13% or less was evaluated. . Similarly, in the evaluation of Table 1, in the case of a reduction-reactive electrochromic layer, after applying the first voltage pulse B, until the transmittance at the coloring peak wavelength of 610 nm becomes stable at about 23% or less, Time was evaluated.
さらに、駆動パターンP01からP04においては、電圧の印加をせず、開回路状態を維持するパターンを含むにも関わらず、目視観察により着色状態にムラがなく、開回路状態でも着色濃度が保持されることを確認した。 Furthermore, although the drive patterns P01 to P04 include patterns in which no voltage is applied and the open circuit state is maintained, visual observation shows that there is no unevenness in the coloring state, and the coloring density is maintained even in the open circuit state. I was sure that.
図11Aは、作製例1のエレクトロクロミック装置Aを用いて、発色濃度を高くする駆動を行う際における、酸化反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。図11Bは、作製例1のエレクトロクロミック装置Aを用いて、発色濃度を高くする駆動を行う際における、還元反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。なお、図11A及び図11Bにおいては、縦軸は透過率スペクトルを表し、横軸は駆動電圧の印加を開始してからの時間を表す。
図11A及び図11Bに示すように、駆動パターンP01からP04においては、エレクトロクロミック層の応答性を向上できることがわかった。
FIG. 11A is a diagram showing temporal changes in light transmittance at the coloring peak wavelength of the oxidation-reactive electrochromic layer when driving to increase the color density using the electrochromic device A of Preparation Example 1. . FIG. 11B is a diagram showing temporal changes in light transmittance at the coloring peak wavelength of the reduction-reactive electrochromic layer when driving to increase the coloring density using the electrochromic device A of Preparation Example 1. . Note that in FIGS. 11A and 11B, the vertical axis represents the transmittance spectrum, and the horizontal axis represents the time after starting the application of the drive voltage.
As shown in FIGS. 11A and 11B, it was found that the responsiveness of the electrochromic layer could be improved in drive patterns P01 to P04.
<<第二駆動パターンによる駆動>>
続いて、下記の表2の着色濃度を減少させる駆動条件(第二駆動パターン)でエレクトロクロミック装置Aを発色させながら、エレクトロクロミック反応領域中心部の透過率スペクトルを測定して、酸化反応性又は還元反応性のエレクトロクロミック層の着色状態が安定するまでの時間を、応答性の指標として測定した。結果を表2並びに図12A及び12Bに示す。なお、エレクトロクロミック装置Aの着色状態としては、-1.0Vを印加した状態を安定状態(第二駆動パターンにより発色濃度が所定の濃さに減少した状態)とした。また、初期の着色状態(第二駆動パターンにより駆動する前における初期の発色状態であり、発色濃度が濃い状態)は-1.6Vを20sec印加した状態とした。
<<Drive by second drive pattern>>
Next, while the electrochromic device A is coloring under the driving conditions (second driving pattern) that reduce the coloring density shown in Table 2 below, the transmittance spectrum at the center of the electrochromic reaction region is measured, and the oxidation reactivity or The time required for the colored state of the reduction-reactive electrochromic layer to stabilize was measured as an index of responsiveness. The results are shown in Table 2 and FIGS. 12A and 12B. Note that the colored state of the electrochromic device A was defined as a stable state (a state in which the coloring density was reduced to a predetermined density by the second drive pattern) when −1.0 V was applied. Further, the initial colored state (the initial colored state before driving by the second drive pattern, and the state where the color density is high) was a state in which −1.6 V was applied for 20 seconds.
表2に示すように、本発明の実施例に相当する駆動パターンP05及びP06においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層と還元反応性のエレクトロクロミック層の両方で、発色応答するまでの時間が50秒となっている。一方、本発明の比較例に相当する駆動パターンR02は、第二電圧パルスA(Pw1-2)が印加されていなく、発色応答するまでの時間が、120秒以上となっている。このことから、本発明における第二駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することで、応答性を向上できることがわかった。
なお、表2の評価においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層の場合は、駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長495nmの透過率が安定する約55%以上となるまでの時間を評価した。同様に、表2の評価においては、還元反応性のエレクトロクロミック層の場合は、駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長610nmの透過率が安定する約63%以上となるまでの時間を評価した。
As shown in Table 2, in the drive patterns P05 and P06 corresponding to the examples of the present invention, it takes 50 minutes for both the oxidation-reactive electrochromic layer and the reduction-reactive electrochromic layer to respond to color development. seconds. On the other hand, in the drive pattern R02 corresponding to the comparative example of the present invention, the second voltage pulse A (Pw1-2) is not applied, and the time until the color response occurs is 120 seconds or more. From this, it was found that responsiveness could be improved by driving the electrochromic device using the second drive pattern in the present invention.
In addition, in the evaluation of Table 2, in the case of an oxidation-reactive electrochromic layer, the time from application of the driving voltage until the transmittance at the coloring peak wavelength of 495 nm becomes stable at about 55% or more was evaluated. . Similarly, in the evaluation of Table 2, in the case of a reduction-reactive electrochromic layer, the time from application of the driving voltage until the transmittance at the coloring peak wavelength of 610 nm reaches a stable level of about 63% or more is evaluated. did.
さらに、駆動パターンP05及びP06においては、電圧の印加をせず、開回路状態を維持するパターンを含むにも関わらず、目視観察により着色状態にムラがなく、開回路状態でも着色濃度が保持されることを確認した。 Furthermore, although driving patterns P05 and P06 include patterns in which no voltage is applied and the open circuit state is maintained, visual observation shows that the coloring state is uniform and the coloring density is maintained even in the open circuit state. I was sure that.
図12Aは、作製例1のエレクトロクロミック装置Aを用いて、発色濃度を低くする駆動を行う際における、酸化反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。図12Bは、作製例1のエレクトロクロミック装置Aを用いて、発色濃度を低くする駆動を行う際における、還元反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。なお、図12A及び図12Bにおいては、縦軸は透過率を表し、横軸は駆動電圧の印加を開始してからの時間を表す。
図12A及び図12Bに示すように、駆動パターンP05及びP06においては、エレクトロクロミック層の応答性を向上できることがわかった。
FIG. 12A is a diagram showing temporal changes in light transmittance at the coloring peak wavelength of the oxidation-reactive electrochromic layer when driving to lower the coloring density using the electrochromic device A of Preparation Example 1. . FIG. 12B is a diagram showing temporal changes in light transmittance at the coloring peak wavelength of the reduction-reactive electrochromic layer when driving to lower the coloring density using the electrochromic device A of Preparation Example 1. . Note that in FIGS. 12A and 12B, the vertical axis represents transmittance, and the horizontal axis represents time after starting application of the drive voltage.
As shown in FIGS. 12A and 12B, it was found that the responsiveness of the electrochromic layer could be improved in drive patterns P05 and P06.
<<初期化駆動パターンによる駆動>>
次に、下記の表3のエレクトロクロミック装置の発色濃度を初期化する駆動条件(初期化駆動パターン)でエレクトロクロミック装置Aを駆動させながら、エレクトロクロミック反応領域中心部の透過率スペクトルを測定して、酸化反応性又は還元反応性のエレクトロクロミック層の着色状態が初期化されるまでの時間を、応答性の指標として測定した。結果を表3並びに図13A及び13Bに示す。また、初期の着色状態(初期化駆動パターンにより駆動する前における発色状態であり、エレクトロクロミック装置が発色している状態)は-1.6Vを20sec印加した状態とした。
<<Drive using initialization drive pattern>>
Next, while driving the electrochromic device A under the driving conditions (initialization drive pattern) for initializing the color density of the electrochromic device shown in Table 3 below, the transmittance spectrum at the center of the electrochromic reaction region was measured. The time taken until the colored state of the oxidation-reactive or reduction-reactive electrochromic layer was initialized was measured as an index of responsiveness. The results are shown in Table 3 and FIGS. 13A and 13B. Further, the initial colored state (the colored state before driving according to the initialization drive pattern, in which the electrochromic device is coloring) was a state in which −1.6 V was applied for 20 seconds.
表3に示すように、本発明の実施例に相当する駆動パターンP07及びP08においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層と還元反応性のエレクトロクロミック層の両方で、初期化応答するまでの時間が6秒以下となっている。一方、本発明の比較例に相当する駆動パターンR03は、初期化電圧パルスA(Pw4)が印加されていなく、初期化応答するまでの時間が、6秒以上となっている。このことから、本発明における初期化駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することで、応答性を向上できることがわかった。
なお、表3の評価においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層の場合は、初期化駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長495nmの透過率が安定する約80%以上となるまでの時間を評価した。同様に、表3の評価においては、還元反応性のエレクトロクロミック層の場合は、初期化駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長610nmの透過率が安定する約80%以上となるまでの時間を評価した。
As shown in Table 3, in drive patterns P07 and P08 corresponding to the examples of the present invention, it takes time for both the oxidation-reactive electrochromic layer and the reduction-reactive electrochromic layer to respond to initialization. It takes less than 6 seconds. On the other hand, in the drive pattern R03 corresponding to the comparative example of the present invention, the initialization voltage pulse A (Pw4) is not applied, and the time until the initialization response is made is 6 seconds or more. From this, it was found that responsiveness can be improved by driving the electrochromic device using the initialization drive pattern according to the present invention.
In addition, in the evaluation of Table 3, in the case of an oxidation-reactive electrochromic layer, the time from the application of the initialization driving voltage until the transmittance at the coloring peak wavelength of 495 nm becomes stable at about 80% or more is determined. evaluated. Similarly, in the evaluation of Table 3, in the case of a reduction-reactive electrochromic layer, the time from application of the initialization drive voltage until the transmittance at the coloring peak wavelength of 610 nm reaches a stable value of about 80% or more was evaluated.
図13Aは、作製例1のエレクトロクロミック装置Aを用いて、初期化駆動を行う際における、酸化反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。図13Bは、作製例1のエレクトロクロミック装置Aを用いて、初期化駆動を行う際における、還元反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。なお、図13A及び図13Bにおいては、縦軸は透過率を表し、横軸は駆動電圧の印加を開始してからの時間を表す。
図13A及び図13Bに示すように、駆動パターンP07及びP08においては、エレクトロクロミック層の応答性を向上できることがわかった。
FIG. 13A is a diagram showing a temporal change in light transmittance at a coloring peak wavelength of an oxidation-reactive electrochromic layer when performing initialization drive using electrochromic device A of Production Example 1. FIG. 13B is a diagram showing a temporal change in light transmittance at the coloring peak wavelength of the reduction-reactive electrochromic layer when performing initialization drive using the electrochromic device A of Preparation Example 1. Note that in FIGS. 13A and 13B, the vertical axis represents transmittance, and the horizontal axis represents time after starting application of the drive voltage.
As shown in FIGS. 13A and 13B, it was found that the responsiveness of the electrochromic layer could be improved in drive patterns P07 and P08.
<耐久性評価>
次に、光暴露装置Q-sun(Xe-1、Q-LAB社製)を用いて光暴露状態(38000Lux、30℃環境下)にした条件下において、下記の表4の駆動条件(第一駆動パターン及び初期化駆動パターンに対応)を用い、エレクトロクロミック装置Aを、計50時間連続して発色駆動した後に、消色駆動した。この条件における消色状態の透過率変化を測定することで耐久性を評価した。エレクトロクロミック装置を光暴露状態とする際には、第一の透明支持体11の側から照射した。なお、駆動パターンP09及びP10においては、Pw2-1及びPw3-1(合計400秒)を450回繰り返すことにより、50時間の連続駆動を行った。測定結果を表4に示す。
<Durability evaluation>
Next, under the conditions of light exposure (38000 Lux, 30°C environment) using a light exposure device Q-sun (Xe-1, manufactured by Q-LAB), the driving conditions (first The electrochromic device A was continuously driven for color development for a total of 50 hours using a drive pattern (corresponding to the drive pattern and the initialization drive pattern), and then was driven for decolorization. Durability was evaluated by measuring the change in transmittance in the decolored state under these conditions. When the electrochromic device was exposed to light, the first
表4に示すように、本発明の実施例に相当する駆動パターンP09及びP10においては、連続駆動後の消色透過率低下が小さく、エレクトロクロミック層が着色劣化しにくいことがわかった。このことから、本発明における初期化駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することで、長時間連続して駆動させる際の耐久性を向上できることがわかった。さらに、発明の実施例に相当する駆動パターンP09及びP10においては、電圧を印加せずに開回路状態とするPw3-1を含む駆動パターンとなっているため、長時間連続して駆動させる際の消費電力を抑制できる。 As shown in Table 4, in drive patterns P09 and P10 corresponding to Examples of the present invention, the decolorization transmittance decrease after continuous driving was small, and it was found that the electrochromic layer was less likely to be colored and deteriorated. From this, it was found that by driving the electrochromic device according to the initialization drive pattern according to the present invention, the durability when continuously driven for a long time can be improved. Furthermore, since the drive patterns P09 and P10 corresponding to the embodiments of the invention include Pw3-1 in which no voltage is applied and the circuit is in an open circuit state, it is difficult to drive continuously for a long time. Power consumption can be suppressed.
(作製例2)
<エレクトロクロミック装置Bの作製>
作製例2では、支持体の大きさ、製膜のサイズ、電極の抵抗以外は作製例1と同様にしてエレクトロクロミック反応領域(100mm×100mm)のエレクトロクロミック装置Bを作製した。
(Preparation example 2)
<Production of electrochromic device B>
In Production Example 2, an electrochromic device B having an electrochromic reaction area (100 mm x 100 mm) was produced in the same manner as Production Example 1 except for the size of the support, the size of the film formed, and the resistance of the electrodes.
<<第一の電極及びエレクトロクロミック層の形成>>
第一の透明支持体11として110mm×110mm、平均厚み0.7mmのガラス基板を準備した。
第一の透明支持体11上の110mm×100mmの領域に、ITO膜をスパッタ法により平均厚み約200nmに製膜して、第一の透明電極12を形成した。第一の透明電極12のシート抵抗は15Ω/□であった。
さらに、第一の透明電極12上の端部100mm×2mmの領域、及び5mm×2mmの領域にAgPdCu合金膜(株式会社フルヤ金属製)をスパッタ法により、平均厚み約100nmに製膜して第一の補助電極18を形成した。
次に、作製例1と同様の組成である、酸化反応性のエレクトロクロミック層13をITO膜表面のエレクトロクロミック反応領域(100mm×100mm)に形成した。
<<Formation of first electrode and electrochromic layer>>
A glass substrate of 110 mm x 110 mm and an average thickness of 0.7 mm was prepared as the first
The first
Furthermore, an AgPdCu alloy film (manufactured by Furuya Metal Co., Ltd.) was formed into a film with an average thickness of about 100 nm on the end portion of the first
Next, an oxidation-
<<第二の電及び劣化防止層の形成>>
第一の透明支持体11と同形状の第二の透明支持体16を準備し、第一の透明電極12及び第一の補助電極18と同様にして、第二の透明電極15及び第二の補助電極19を形成した。
次に、酸化スズ粒子膜をITO膜表面のエレクトロクロミック反応領域(100mm×100mm)に形成し、作製例1と同様の組成の還元反応性のエレクトロクロミック化合物を酸化スズ粒子膜に担持(吸着)させて、劣化防止層21を兼ねた還元反応性のエレクトロクロミック層を形成した。
<<Formation of second electrical and deterioration prevention layer>>
A second
Next, a tin oxide particle film is formed in the electrochromic reaction area (100 mm x 100 mm) on the ITO film surface, and a reduction-reactive electrochromic compound having the same composition as in Preparation Example 1 is supported (adsorbed) on the tin oxide particle film. In this way, a reduction-reactive electrochromic layer that also served as the
<<固体電解質層の形成及び貼り合わせ>>
第二の透明支持体16上の絶縁性無機微粒子層表面に、作製例1と同様にして作製した電解質溶液を、エレクトロクロミック反応領域(100mm×100mm)に塗布し、さらにその外周部にUV硬化樹脂(TB3035B 株式会社スリーボンドホールディングス製)を塗布し、減圧状態で、第一の透明支持体11上のエレクトロクロミック層13面と貼り合わせ、紫外線(UV)照射により硬化させて、固体電解質層14、保護層17を形成した。固体電解質層14、保護層17の膜厚は貼り合わせギャップをコントロールすることで、平均厚みが50μmとなるように設定し、エレクトロクロミック素子Bを作製した。なお、エレクトロクロミック素子Bにおける第一の補助電極18と第二の補助電極19の間の平均距離は、100mmであった。
<<Formation and bonding of solid electrolyte layer>>
On the surface of the insulating inorganic fine particle layer on the second
<<駆動回路の接続>>
エレクトロクロミック素子Bの第一の補助電極18と第二の補助電極19に駆動回路50を接続し、図6A及び6Bに示すようなエレクトロクロミック装置Bを作製した。なお、駆動回路50は第一の透明支持体11の第一の補助電極18がプラス極性、第二の透明支持体16の第二の補助電極19がマイナス極性になるように接続した。
<<Drive circuit connection>>
A drive circuit 50 was connected to the first
<<第一駆動パターンによる駆動>>
次に、消色状態に戻したエレクトロクロミック装置Bを用いて、下記の表1の着色濃度を増加させる駆動条件(第一駆動パターン)でエレクトロクロミック装置Bを発色させながら、エレクトロクロミック反応領域中心部、及び端部5mm(エレクトロクロミック層を形成した基板の補助電極から5mmの位置、かつ補助電極を形成しない短軸方向の中心部)の2点について、透過率スペクトルを測定した。酸化反応性又は還元反応性のエレクトロクロミック層の着色状態が安定するまでの時間を、応答性の指標として測定した。結果を表5並びに図14A及び14Bに示す。なお、エレクトロクロミック装置Bの着色状態としては、-1.2Vの電圧を印加した状態を安定状態とした。
<<Drive by first drive pattern>>
Next, using the electrochromic device B that has been returned to the decolorized state, the electrochromic reaction area center is Transmittance spectra were measured at two points: the part, and the end 5 mm (a position 5 mm from the auxiliary electrode of the substrate on which the electrochromic layer was formed, and the central part in the short axis direction where no auxiliary electrode was formed). The time taken for the colored state of the oxidation-reactive or reduction-reactive electrochromic layer to stabilize was measured as an index of responsiveness. The results are shown in Table 5 and FIGS. 14A and 14B. Note that the colored state of the electrochromic device B was defined as a stable state when a voltage of -1.2V was applied.
表5に示すように、本発明の実施例に相当する駆動パターンP11及びP12においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層と還元反応性のエレクトロクロミック層の両方で、発色応答するまでの時間が60秒となっている。一方、本発明の比較例に相当する駆動パターンR05及びR06は、第一電圧パルスA(Pw1-1)が印加されていなく、発色応答するまでの時間が、180秒以上となっている。このことから、本発明における第一駆動パターンによりエレクトロクロミック装置を駆動することで、応答性を向上できることがわかった。
なお、表5の評価においては、酸化反応性のエレクトロクロミック層の場合は、駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長495nmの透過率が安定する10秒間の変動が1%以下となるまでの時間を評価した。同様に、表5の評価においては、還元反応性のエレクトロクロミック層の場合は、駆動電圧を印加してから、着色ピーク波長610nmの透過率が安定する10秒間の変動が1%以下となるまでの時間を評価した。
As shown in Table 5, in the drive patterns P11 and P12 corresponding to the examples of the present invention, it takes 60 minutes for both the oxidation-reactive electrochromic layer and the reduction-reactive electrochromic layer to respond to color development. seconds. On the other hand, in drive patterns R05 and R06 corresponding to comparative examples of the present invention, the first voltage pulse A (Pw1-1) is not applied, and the time until color response occurs is 180 seconds or more. From this, it was found that responsiveness could be improved by driving the electrochromic device using the first drive pattern in the present invention.
In addition, in the evaluation of Table 5, in the case of an oxidation-reactive electrochromic layer, after applying the driving voltage until the fluctuation in the transmittance at the coloring peak wavelength of 495 nm becomes stable for 10 seconds becomes 1% or less. Time was evaluated. Similarly, in the evaluation of Table 5, in the case of a reduction-reactive electrochromic layer, after applying the driving voltage, until the change in transmittance at the coloring peak wavelength of 610 nm becomes stable for 10 seconds becomes 1% or less. The time was evaluated.
さらに、駆動パターンP11及びP12においては、電圧の印加をせず、開回路状態を維持するパターンを含むにも関わらず、目視観察により着色状態にムラがなく、開回路状態でも着色濃度が保持されることを確認した。
また、エレクトロクロミック反応領域中心部と端部とで、電圧降下により中心部の濃度が端部よりも薄くなるような不具合は生じず、発色濃度の均一性が高かった。
Furthermore, although the driving patterns P11 and P12 include patterns in which no voltage is applied and the open circuit state is maintained, visual observation shows that the coloring state is uniform and the coloring density is maintained even in the open circuit state. I was sure that.
In addition, there was no problem in which the density in the center became thinner than in the ends due to a voltage drop between the center and the ends of the electrochromic reaction region, and the color density was highly uniform.
図14Aは、作製例2のエレクトロクロミック装置Bを用いて、発色濃度を高くする駆動を行う際における、酸化反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。図14Bは、作製例2のエレクトロクロミック装置Bを用いて、発色濃度を高くする駆動を行う際における、還元反応性のエレクトロクロミック層の着色ピーク波長における光透過率の時間変化を示す図である。なお、図14A及び図14Bにおいては、縦軸は透過率スペクトルを表し、横軸は駆動電圧の印加を開始してからの時間を表す。
図14A及び図14Bに示すように、駆動パターンP11からP12においては、エレクトロクロミック層の応答性が向上できるとともに、エレクトロクロミック反応領域中心部と端部とにおける応答性の差異が小さいことがわかった。
FIG. 14A is a diagram showing temporal changes in light transmittance at the coloring peak wavelength of the oxidation-reactive electrochromic layer when driving to increase the coloring density using electrochromic device B of Preparation Example 2. . FIG. 14B is a diagram showing temporal changes in light transmittance at the coloring peak wavelength of the reduction-reactive electrochromic layer when driving to increase the color density using the electrochromic device B of Preparation Example 2. . Note that in FIGS. 14A and 14B, the vertical axis represents the transmittance spectrum, and the horizontal axis represents the time after starting the application of the drive voltage.
As shown in FIGS. 14A and 14B, it was found that in drive patterns P11 to P12, the responsiveness of the electrochromic layer could be improved, and the difference in responsiveness between the center and edge of the electrochromic reaction region was small. .
(作製例3)
<エレクトロクロミック装置Cの作製>
作製例3では、下記の点以外は作製例1と同様にしてエレクトロクロミック反応領域(150mm×150mm)のエレクトロクロミック装置Cを作製した。エレクトロクロミック装置Cは、本発明の比較例に相当する。
(Preparation example 3)
<Production of electrochromic device C>
In Production Example 3, an electrochromic device C having an electrochromic reaction area (150 mm x 150 mm) was produced in the same manner as Production Example 1 except for the following points. Electrochromic device C corresponds to a comparative example of the present invention.
第一の透明支持体11として160mm×160mm、平均厚み0.7mmのガラス基板を準備した。
第一の透明支持体11上の160mm×150mmの領域に、ITO膜をスパッタ法により平均厚み約100nmに製膜して、第一の透明電極12を形成した。第一の透明電極12のシート抵抗は15Ω/□であった。
さらに、第一の透明電極12上の端部150mm×2mmの領域、及び5mm×2mmの領域にAgPdCu合金膜(株式会社フルヤ金属製)をスパッタ法により、平均厚み約100nmに製膜して第一の補助電極18を形成した。
同様の手順で作製した第二の透明電極15及び第二の補助電極19を形成した第二の透明支持体16を準備し、電極面を対向させて、エレクトロクロミック反応領域(150mmx150mm)の外周部にUV硬化樹脂(TB3035B 株式会社スリーボンドホールディングス製)をギャップ120μmの厚さの保護層として形成した。なお、保護層の一部はエレクトロクロミック溶液の注入口として孔を作り、下記エレクトロクロミック溶液を真空注入後、再度UV硬化樹脂で孔を塞いだ。
A glass substrate of 160 mm x 160 mm and an average thickness of 0.7 mm was prepared as the first
The first
Furthermore, an AgPdCu alloy film (manufactured by Furuya Metal Co., Ltd.) was formed into a film with an average thickness of about 100 nm on the end portion of the first
A second
<エレクトロクロミック溶液>
下記、3成分を炭酸プロピレンに溶解した後、フィルタリング処理(ポアサイズ0.2μm)した。
・40mM 1,1’-Diheptyl-4,4’-bipyridinium Dibromide(東京化成工業株式会社製)
・40mM 5,10-Dihydro-5,10-dimethylphenazine(東京化成工業株式会社製)
・0.1M Tetrabutylammonium Tetrafluoroborate(東京化成工業株式会社製)
<Electrochromic solution>
The following three components were dissolved in propylene carbonate, and then filtered (pore size: 0.2 μm).
・
・40mM 5,10-Dihydro-5,10-dimethylphenazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
・0.1M Tetrabutylammonium Tetrafluoroborate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
支持体どうしを貼り合わせて作製したエレクトロクロミック素子Cの第一の補助電極18と第二の補助電極19に駆動回路50を接続し、本発明の比較例に相当するエレクトロクロミック装置Cを作製した。なお、駆動回路50は第一の透明支持体11の第一の補助電極18がプラス極性、第二の透明支持体16の第二の補助電極19がマイナス極性になるように接続した。なお、エレクトロクロミック素子Cにおける第一の補助電極18と第二の補助電極19の間の平均距離は、150mmであった。
A driving circuit 50 was connected to the first
得られたエレクトロクロミック装置Cの発色特性を確認した。
具体的には、表5における駆動パターンP11及びR05の駆動条件で、エレクトロクロミック装置Cを発色させながら、エレクトロクロミック反応領域中心部および、端部5mm(エレクトロクロミック層を形成した基板の補助電極から5mmの位置かつ補助電極を形成しない短軸方向の中心部)の2点について、透過率スペクトルを測定した。エレクトロクロミック装置Cの着色ピーク波長は605nmであった。
The coloring characteristics of the obtained electrochromic device C were confirmed.
Specifically, under the driving conditions of driving patterns P11 and R05 in Table 5, while coloring the electrochromic device C, the electrochromic reaction area center and the edge 5 mm (from the auxiliary electrode of the substrate on which the electrochromic layer was formed) Transmittance spectra were measured at two points: 5 mm position and the center in the short axis direction where no auxiliary electrode was formed. The coloring peak wavelength of electrochromic device C was 605 nm.
上記の測定の結果、駆動パターンR05では、エレクトロクロミック層の端部5mmの位置は着色して透過率(605nm)が30%になるものの、エレクトロクロミック反応領域中心部は発色しなかった(発色濃度が上がらなかった)。
また、駆動パターンP11のPw3-1(開回路;オープンサーキット)では、エレクトロクロミック層の端部5mmの着色が消色することが確認された。このことから、本発明の比較例に相当するエレクトロクロミック装置Cは、省電力で駆動させるために、開回路状態を含む駆動パターンで駆動しようとすると、電圧を印加しなくても着色状態および消色状態が一定時間保持されるメモリ効果を奏することができず、発色濃度を維持できないことがわかった。
As a result of the above measurement, in driving pattern R05, the 5 mm edge of the electrochromic layer was colored and the transmittance (605 nm) was 30%, but the central part of the electrochromic reaction area was not colored (coloring density did not rise).
Further, in Pw3-1 (open circuit) of the drive pattern P11, it was confirmed that the coloring of the end 5 mm of the electrochromic layer was discolored. Therefore, when the electrochromic device C corresponding to the comparative example of the present invention is driven with a drive pattern that includes an open circuit state in order to save power, the electrochromic device C becomes colored and disappears even when no voltage is applied. It was found that the memory effect of retaining the color state for a certain period of time could not be achieved, and the color density could not be maintained.
以上、説明したように、本発明のエレクトロクロミック装置は、第一の電極と、第一の電極に接触して形成された第一の補助電極と、第二の電極と、第二の電極に接触し、第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成された第二の補助電極と、第一の電極及び第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に、形成されたエレクトロクロミック層と、第一の電極、第二の電極、及びエレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ第一の補助電極及び第二の補助電極に対しては非接触に、形成された固体電解質層と、エレクトロクロミック層に対し、第一の電極及び第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御手段と、を備える。
さらに、本発明のエレクトロクロミック装置は、第一駆動パターンが、エレクトロクロミック層を第一の発色状態にするための駆動パターンであって、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加し、第一の発色状態を形成するための、第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する駆動パターンである。
また、本発明のエレクトロクロミック装置は、第二駆動パターンが、第一の発色状態から、第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための駆動パターンであって、エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加し、第二の発色状態を形成するための、第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、前記第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する駆動パターンである。
加えて、本発明のエレクトロクロミック装置は、初期化駆動パターンが、初期の消色状態を形成するための駆動パターンであって、第一電圧パルスAとは逆極性であってエレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加し、その後、初期の消色状態を形成するための、エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる駆動パターンである。
これにより、本発明のエレクトロクロミック装置は、発消色駆動を行う際の応答性及び発色濃度の均一性、並びに外部からの衝撃などに対する強度及び安全性が高く、長時間連続して駆動させる際の耐久性に優れるとともに消費電力を抑制できる。
As described above, the electrochromic device of the present invention includes a first electrode, a first auxiliary electrode formed in contact with the first electrode, a second electrode, and a second electrode. A second auxiliary electrode that is in contact with the first auxiliary electrode and formed such that the average distance with the first auxiliary electrode is 100 mm or less, and a second auxiliary electrode that is in contact with at least one of the first electrode and the second electrode. , and the formed electrochromic layer and at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer without contacting the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. is in contact with the formed solid electrolyte layer and the electrochromic layer through the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. and a control means for controlling application of a voltage using at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern.
Further, in the electrochromic device of the present invention, the first driving pattern is a driving pattern for bringing the electrochromic layer into a first coloring state, and the first voltage pulse A is for increasing the response speed of the electrochromic layer. This is a driving pattern in which a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A is applied to form a first coloring state, and then a state in which no voltage is applied is maintained.
Further, in the electrochromic device of the present invention, the second driving pattern is a driving pattern for forming a second coloring state having a lower color density than the first coloring state from the first coloring state, A second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A, or the second voltage, for applying a second voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer and forming a second colored state. This is a drive pattern in which a second voltage pulse B having the opposite polarity to the pulse A is applied, and then a state in which no voltage is applied is maintained.
In addition, in the electrochromic device of the present invention, the initialization drive pattern is a drive pattern for forming an initial decolorized state, the polarity is opposite to that of the first voltage pulse A, and the response of the electrochromic layer is Apply an initialization voltage pulse A to increase the speed, then apply an initialization voltage pulse B to bring the potential of the electrochromic layer to approximately 0 V or short circuit to form an initial bleached state. This is a driving pattern.
As a result, the electrochromic device of the present invention has high responsiveness and uniformity of color density when performing color development/decolorization driving, and high strength and safety against external shocks, and when operated continuously for a long time. It has excellent durability and can reduce power consumption.
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 第一の電極と、
前記第一の電極に接触して形成された第一の補助電極と、
第二の電極と、
前記第二の電極に接触し、前記第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成された第二の補助電極と、
前記第一の電極及び前記第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成されたエレクトロクロミック層と、
前記第一の電極、前記第二の電極、及び前記エレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成された固体電解質層と、
前記エレクトロクロミック層に対し、前記第一の電極及び前記第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御手段と、
を備え、
前記第一駆動パターンが、前記エレクトロクロミック層を前記第一の発色状態にするための前記駆動パターンであって、前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加し、前記第一の発色状態を形成するための、前記第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する前記駆動パターンであり、
前記第二駆動パターンが、前記第一の発色状態から、前記第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための前記駆動パターンであって、前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加し、前記第二の発色状態を形成するための、前記第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、前記第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する前記駆動パターンであり、
前記初期化駆動パターンが、初期の消色状態を形成するための前記駆動パターンであって、前記第一電圧パルスAとは逆極性であって前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加し、その後、初期の消色状態を形成するための、前記エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる前記駆動パターンである、
ことを特徴とするエレクトロクロミック装置である。
<2> 前記制御手段が、前記第一駆動パターン及び前記第二駆動パターンの少なくともいずれかにおいて、
前記第一電圧パルスBの印加、及び前記第一電圧パルスBの印加後における前記電圧の印加をしない状態の維持、又は、
前記第二電圧パルスBの印加、及び前記第二電圧パルスBの印加後における前記電圧の印加をしない状態の維持を繰り返す、前記<1>に記載のエレクトロクロミック装置である。
<3> 前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極が金属材料を含む、前記<1>から<2>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<4> 前記エレクトロクロミック層の一の辺に前記第一の補助電極が位置し、前記一の辺と対向する他の辺に前記第二の補助電極が位置する、前記<1>から<3>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<5> 前記第一電圧パルスB及び前記第二電圧パルスBの平均電圧が1.23V以下である、前記<1>から<4>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<6> 前記第一の電極と前記第二の電極の間の開放電圧を測定する測定手段を更に有し、
前記制御手段が、前記第一駆動パターン及び前記第二駆動パターンにおける前記電圧の印加をしない状態を維持する際に、前記測定手段が測定した前記開放電圧に応じて、前記第一電圧パルスB及び前記第二電圧パルスBのパルス特性を変化させる、前記<1>から<5>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<7> 前記固体電解質層が、マトリックスポリマーとイオン性液体との固溶体を含む、前記<1>から<6>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<8> 前記エレクトロクロミック層が2電子反応可能な化合物を含む、前記<1>から<7>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<9> 前記エレクトロクロミック装置が、2つの前記エレクトロクロミック層を有し、
一の前記エレクトロクロミック層が、酸化状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第一のエレクトロクロミック層であり、
他の前記エレクトロクロミック層が、還元状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第二のエレクトロクロミック層である、前記<1>から<8>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<10> 前記第一電圧パルスAと前記第一電圧パルスBとの間、前記第二電圧パルスAと前記第二電圧パルスBとの間、前記初期化電圧パルスAと前記初期化電圧パルスBとの間、及び前記初期化電圧パルスAを印加してから短絡させるまでの間の少なくともいずれかにおいて、電圧の印加をしない状態を維持する、前記<1>から<9>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置である。
<11> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置を有することを特徴とするウェアラブルデバイスである。
<12> 前記ウェアラブルデバイスの形状が眼鏡型である前記<11>に記載のウェアラブルデバイスである。
<13> 第一の電極と、
前記第一の電極に接触して形成された第一の補助電極と、
第二の電極と、
前記第二の電極に接触し、前記第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成された第二の補助電極と、
前記第一の電極及び前記第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成されたエレクトロクロミック層と、
前記第一の電極、前記第二の電極、及び前記エレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成された固体電解質層と、を備えたエレクトロクロミック装置における前記エレクトロクロミック層に対し、
前記第一の電極及び前記第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御工程を含み、
前記第一駆動パターンが、前記エレクトロクロミック層を前記第一の発色状態にするための前記駆動パターンであって、前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加し、前記第一の発色状態を形成するための、前記第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する前記駆動パターンであり、
前記第二駆動パターンが、前記第一の発色状態から、前記第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための前記駆動パターンであって、前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加し、前記第二の発色状態を形成するための、前記第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、前記第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加し、その後、電圧の印加をしない状態を維持する前記駆動パターンであり、
前記初期化駆動パターンが、初期の消色状態を形成するための前記駆動パターンであって、前記第一電圧パルスAとは逆極性であって前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加し、その後、初期の消色状態を形成するための、前記エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる前記駆動パターンである、
ことを特徴とするエレクトロクロミック装置の駆動方法である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A first electrode,
a first auxiliary electrode formed in contact with the first electrode;
a second electrode;
a second auxiliary electrode that is in contact with the second electrode and formed such that an average distance from the first auxiliary electrode is 100 mm or less;
An electrochromic device formed in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. layer and
In contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, and in non-contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. , a formed solid electrolyte layer,
Control of applying a voltage to the electrochromic layer via the first electrode and the second electrode using at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern. a control means for performing;
Equipped with
The first driving pattern is the driving pattern for bringing the electrochromic layer into the first coloring state, and applying a first voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer; The driving pattern is to apply a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A to form a first coloring state, and then maintain a state in which no voltage is applied;
The second driving pattern is the driving pattern for forming a second coloring state from the first coloring state with a lower color density than the first coloring state, and the second driving pattern is a driving pattern for forming a second coloring state having a lower color density than the first coloring state, A second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A, or a second voltage pulse A for forming the second colored state by applying a second voltage pulse A for increasing the speed; The drive pattern is such that a second voltage pulse B of opposite polarity is applied, and then a state in which no voltage is applied is maintained;
The initialization drive pattern is the drive pattern for forming an initial decolorized state, and has a polarity opposite to the first voltage pulse A, and is an initialization drive pattern for increasing the response speed of the electrochromic layer. The driving pattern is to apply a voltage pulse A, and then apply an initialization voltage pulse B to bring the potential of the electrochromic layer to approximately 0 V to form an initial decolored state, or to short-circuit the electrochromic layer.
This is an electrochromic device characterized by the following.
<2> The control means, in at least one of the first drive pattern and the second drive pattern,
Applying the first voltage pulse B and maintaining a state in which the voltage is not applied after applying the first voltage pulse B, or
The electrochromic device according to <1>, wherein application of the second voltage pulse B and maintenance of a state in which the voltage is not applied after application of the second voltage pulse B are repeated.
<3> The electrochromic device according to any one of <1> to <2>, wherein the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode contain a metal material.
<4> The first auxiliary electrode is located on one side of the electrochromic layer, and the second auxiliary electrode is located on the other side opposite to the one side, <1> to <3. The electrochromic device according to any one of the above.
<5> The electrochromic device according to any one of <1> to <4>, wherein the average voltage of the first voltage pulse B and the second voltage pulse B is 1.23 V or less.
<6> Further comprising a measuring means for measuring an open circuit voltage between the first electrode and the second electrode,
When the control means maintains a state in which the voltage is not applied in the first drive pattern and the second drive pattern, the first voltage pulse B and The electrochromic device according to any one of <1> to <5>, wherein the pulse characteristics of the second voltage pulse B are changed.
<7> The electrochromic device according to any one of <1> to <6>, wherein the solid electrolyte layer includes a solid solution of a matrix polymer and an ionic liquid.
<8> The electrochromic device according to any one of <1> to <7>, wherein the electrochromic layer contains a compound capable of two-electron reaction.
<9> The electrochromic device has two of the electrochromic layers,
one of the electrochromic layers is a first electrochromic layer containing an electrochromic material capable of developing color in an oxidized state;
The electrochromic device according to any one of <1> to <8>, wherein the other electrochromic layer is a second electrochromic layer containing an electrochromic material capable of developing color in a reduced state.
<10> Between the first voltage pulse A and the first voltage pulse B, between the second voltage pulse A and the second voltage pulse B, and between the initialization voltage pulse A and the initialization voltage pulse B. According to any one of <1> to <9> above, the state in which no voltage is applied is maintained during at least one of the period between the application of the initialization voltage pulse A and the period from application of the initialization voltage pulse A until short circuiting. It is an electrochromic device.
<11> A wearable device comprising the electrochromic device according to any one of <1> to <10>.
<12> The wearable device according to <11>, wherein the wearable device has a shape of glasses.
<13> A first electrode,
a first auxiliary electrode formed in contact with the first electrode;
a second electrode;
a second auxiliary electrode that is in contact with the second electrode and formed such that an average distance from the first auxiliary electrode is 100 mm or less;
An electrochromic device formed in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. layer and
In contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, and in non-contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. , a formed solid electrolyte layer, and the electrochromic layer in an electrochromic device comprising:
A control step of applying voltage via the first electrode and the second electrode using at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern,
The first driving pattern is the driving pattern for bringing the electrochromic layer into the first coloring state, and applying a first voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer; The driving pattern is to apply a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A to form a first coloring state, and then maintain a state in which no voltage is applied;
The second driving pattern is the driving pattern for forming a second coloring state from the first coloring state with a lower color density than the first coloring state, and the second driving pattern is a driving pattern for forming a second coloring state having a lower color density than the first coloring state, A second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A, or a second voltage pulse A for forming the second colored state by applying a second voltage pulse A for increasing the speed; The drive pattern is such that a second voltage pulse B of opposite polarity is applied, and then a state in which no voltage is applied is maintained;
The initialization drive pattern is the drive pattern for forming an initial decolorized state, and has a polarity opposite to that of the first voltage pulse A, and is an initialization drive pattern for increasing the response speed of the electrochromic layer. The driving pattern is to apply a voltage pulse A, and then apply an initialization voltage pulse B to bring the potential of the electrochromic layer to approximately 0 V to form an initial decolored state, or to short-circuit the electrochromic layer.
A method for driving an electrochromic device is characterized in that:
前記<1>から<10>のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置、前記<11>から<12>のいずれかに記載のウェアラブルデバイス、及び前記<13>に記載のエレクトロクロミック装置の駆動方法によれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 The electrochromic device according to any one of <1> to <10>, the wearable device according to any one of <11> to <12>, and the method for driving an electrochromic device according to <13> Accordingly, various problems in the prior art can be solved and the object of the present invention can be achieved.
10 第一の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置
11 第一の透明支持体
12 第一の透明電極(第一の電極)
13 エレクトロクロミック層
14 固体電解質層
15 第二の透明電極(第二の電極)
16 第二の透明支持体
18 第一の補助電極
19 第二の補助電極
20 第二の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置
21 劣化防止層(第二のエレクトロクロミック層)
30 第三の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置
40 第四の実施の形態に係るエレクトロクロミック装置
50 駆動回路(制御手段の一例)
10 Electrochromic device according to the
13
16 Second
30 Electrochromic device according to
Claims (10)
前記第一の電極に接触して形成された第一の補助電極と、
第二の電極と、
前記第二の電極に接触し、前記第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成された第二の補助電極と、
前記第一の電極及び前記第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成されたエレクトロクロミック層と、
前記第一の電極、前記第二の電極、及び前記エレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成された固体電解質層と、
前記エレクトロクロミック層に対し、前記第一の電極及び前記第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御手段と、
前記第一の電極と前記第二の電極の間の開放電圧を測定する測定手段と、
を備えたエレクトロクロミック装置であって、
前記第一駆動パターンは、前記エレクトロクロミック層を第一の発色状態にするための前記駆動パターンであって、
前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加した後、電圧を印加しない状態を維持し、
その後、前記第一の発色状態を形成するための、前記第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加した後、電圧を印加しない状態を維持する前記駆動パターンであり、
前記第二駆動パターンは、前記第一の発色状態から、前記第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための前記駆動パターンであって、
前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加した後、電圧を印加しない状態を維持し、
その後、前記第二の発色状態を形成するための、前記第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、前記第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加した後、電圧を印加しない状態を維持する前記駆動パターンであり、
前記初期化駆動パターンは、初期の消色状態を形成するための前記駆動パターンであって、
前記第一電圧パルスAとは逆極性であって前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加した後、電圧を印加しない状態を維持し、
その後、初期の消色状態を形成するための、前記エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる前記駆動パターンであり、
前記制御手段は、
前記第一電圧パルスBの印加直後、又は前記第二電圧パルスBの印加直後の、前記電圧を印加しない状態を維持する際に前記測定手段が測定した前記開放電圧に応じて、前記第一電圧パルスB及び前記第二電圧パルスBのパルス特性を変化させた、第一電圧パルスB′及び第二電圧パルスB′を印加し、
前記第一駆動パターン及び前記第二駆動パターンの少なくともいずれかにおいて、前記第一電圧パルスB′の印加、及び前記第一電圧パルスB′の印加後における前記電圧を印加しない状態の維持、又は、前記第二電圧パルスB′の印加、及び前記第二電圧パルスB′の印加後における前記電圧を印加しない状態の維持を繰り返す、
ことを特徴とするエレクトロクロミック装置。 a first electrode;
a first auxiliary electrode formed in contact with the first electrode;
a second electrode;
a second auxiliary electrode that is in contact with the second electrode and formed such that an average distance from the first auxiliary electrode is 100 mm or less;
An electrochromic device formed in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. layer and
In contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, and in non-contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. , a formed solid electrolyte layer,
Control of applying a voltage to the electrochromic layer via the first electrode and the second electrode using at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern. a control means for performing;
Measuring means for measuring an open circuit voltage between the first electrode and the second electrode;
An electrochromic device comprising :
The first driving pattern is the driving pattern for bringing the electrochromic layer into a first coloring state,
After applying the first voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer, maintaining a state in which no voltage is applied ,
After that, after applying a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A for forming the first coloring state, the driving pattern maintains a state in which no voltage is applied ;
The second driving pattern is the driving pattern for forming a second coloring state having a lower color density than the first coloring state from the first coloring state,
After applying the second voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer, maintaining a state in which no voltage is applied ,
Thereafter, a second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A or a second voltage pulse B having the opposite polarity to the second voltage pulse A was applied to form the second colored state. The driving pattern maintains a state in which no voltage is applied after that,
The initialization drive pattern is the drive pattern for forming an initial decolorized state,
After applying an initialization voltage pulse A having a polarity opposite to the first voltage pulse A and for increasing the response speed of the electrochromic layer, maintaining a state in which no voltage is applied;
Thereafter, the driving pattern is to apply an initialization voltage pulse B that brings the potential of the electrochromic layer to approximately 0 V or to short-circuit the electrochromic layer in order to form an initial decolored state;
The control means includes:
Immediately after the application of the first voltage pulse B or immediately after the application of the second voltage pulse B, the first voltage is determined according to the open-circuit voltage measured by the measuring means when maintaining the state in which the voltage is not applied. applying a first voltage pulse B' and a second voltage pulse B' in which pulse characteristics of the pulse B and the second voltage pulse B are changed;
In at least one of the first drive pattern and the second drive pattern, applying the first voltage pulse B' and maintaining a state in which the voltage is not applied after applying the first voltage pulse B', or repeating the application of the second voltage pulse B' and the maintenance of the state in which the voltage is not applied after the application of the second voltage pulse B';
An electrochromic device characterized by:
一の前記エレクトロクロミック層が、酸化状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第一のエレクトロクロミック層であり、one of the electrochromic layers is a first electrochromic layer containing an electrochromic material capable of developing color in an oxidized state;
他の前記エレクトロクロミック層が、還元状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第二のエレクトロクロミック層である、請求項1から6のいずれかに記載のエレクトロクロミック装置。7. The electrochromic device according to claim 1, wherein the other electrochromic layer is a second electrochromic layer containing an electrochromic material capable of developing color in a reduced state.
前記第一の電極に接触して形成された第一の補助電極と、a first auxiliary electrode formed in contact with the first electrode;
第二の電極と、a second electrode;
前記第二の電極に接触し、前記第一の補助電極との平均距離が100mm以下となるようにして形成された第二の補助電極と、a second auxiliary electrode that is in contact with the second electrode and formed such that an average distance from the first auxiliary electrode is 100 mm or less;
前記第一の電極及び前記第二の電極の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成されたエレクトロクロミック層と、An electrochromic device formed in contact with at least one of the first electrode and the second electrode, but not in contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. layer and
前記第一の電極、前記第二の電極、及び前記エレクトロクロミック層の少なくともいずれかに対しては接触して、かつ前記第一の補助電極及び前記第二の補助電極に対しては非接触に、形成された固体電解質層と、を備えたエレクトロクロミック装置における前記エレクトロクロミック層に対し、In contact with at least one of the first electrode, the second electrode, and the electrochromic layer, and in non-contact with the first auxiliary electrode and the second auxiliary electrode. , a formed solid electrolyte layer, and the electrochromic layer in an electrochromic device comprising:
前記第一の電極及び前記第二の電極を介して、第一駆動パターン、第二駆動パターン、及び初期化駆動パターンの少なくともいずれかの駆動パターンにより電圧を印加する制御を行う制御工程と、A control step of applying voltage via the first electrode and the second electrode using at least one of a first drive pattern, a second drive pattern, and an initialization drive pattern;
前記第一の電極と前記第二の電極の間の開放電圧を測定する測定工程と、を含むエレクトロクロミック装置の駆動方法であって、A method for driving an electrochromic device, the method comprising: measuring an open circuit voltage between the first electrode and the second electrode;
前記第一駆動パターンは、前記エレクトロクロミック層を第一の発色状態にするための前記駆動パターンであって、The first driving pattern is the driving pattern for bringing the electrochromic layer into a first coloring state,
前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第一電圧パルスAを印加した後、電圧を印加しない状態を維持し、After applying the first voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer, maintaining a state in which no voltage is applied,
その後、前記第一の発色状態を形成するための、前記第一電圧パルスAよりも低い第一電圧パルスBを印加した後、電圧を印加しない状態を維持する前記駆動パターンであり、After that, after applying a first voltage pulse B lower than the first voltage pulse A for forming the first coloring state, the driving pattern maintains a state in which no voltage is applied;
前記第二駆動パターンは、前記第一の発色状態から、前記第一の発色状態よりも発色濃度が低い第二の発色状態を形成するための前記駆動パターンであって、The second driving pattern is the driving pattern for forming a second coloring state having a lower color density than the first coloring state from the first coloring state,
前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための第二電圧パルスAを印加した後、電圧を印加しない状態を維持し、After applying the second voltage pulse A for increasing the response speed of the electrochromic layer, maintaining a state in which no voltage is applied,
その後、前記第二の発色状態を形成するための、前記第二電圧パルスAよりも高い第二電圧パルスB、又は、前記第二電圧パルスAと逆極性の第二電圧パルスBを印加した後、電圧を印加しない状態を維持する前記駆動パターンであり、After that, after applying a second voltage pulse B higher than the second voltage pulse A or a second voltage pulse B having the opposite polarity to the second voltage pulse A for forming the second colored state. , the driving pattern maintaining a state in which no voltage is applied;
前記初期化駆動パターンは、初期の消色状態を形成するための前記駆動パターンであって、The initialization drive pattern is the drive pattern for forming an initial decolorized state,
前記第一電圧パルスAとは逆極性であって前記エレクトロクロミック層の応答速度を高めるための初期化電圧パルスAを印加した後、電圧を印加しない状態を維持し、After applying an initialization voltage pulse A having a polarity opposite to the first voltage pulse A and for increasing the response speed of the electrochromic layer, maintaining a state in which no voltage is applied;
その後、初期の消色状態を形成するための、前記エレクトロクロミック層の電位を略0Vにする初期化電圧パルスBを印加するか、又は短絡させる前記駆動パターンであり、Thereafter, the driving pattern is to apply an initialization voltage pulse B that brings the potential of the electrochromic layer to approximately 0 V or to short-circuit the electrochromic layer in order to form an initial decolored state;
前記制御工程は、The control step includes:
前記第一電圧パルスBの印加直後、又は前記第二電圧パルスBの印加直後の、前記電圧を印加しない状態を維持する際に前記測定工程が測定した前記開放電圧に応じて、前記第一電圧パルスB及び前記第二電圧パルスBのパルス特性を変化させた、第一電圧パルスB′及び第二電圧パルスB′を印加し、Immediately after the application of the first voltage pulse B or immediately after the application of the second voltage pulse B, the first voltage is determined according to the open circuit voltage measured in the measurement step when maintaining the state in which the voltage is not applied. applying a first voltage pulse B' and a second voltage pulse B' in which pulse characteristics of the pulse B and the second voltage pulse B are changed;
前記第一駆動パターン及び前記第二駆動パターンの少なくともいずれかにおいて、前記第一電圧パルスB′の印加、及び前記第一電圧パルスB′の印加後における前記電圧を印加しない状態の維持、又は、前記第二電圧パルスB′の印加、及び前記第二電圧パルスB′の印加後における前記電圧を印加しない状態の維持を繰り返す、In at least one of the first drive pattern and the second drive pattern, applying the first voltage pulse B' and maintaining a state in which the voltage is not applied after applying the first voltage pulse B', or repeating the application of the second voltage pulse B' and the maintenance of the state in which the voltage is not applied after the application of the second voltage pulse B';
ことを特徴とするエレクトロクロミック装置の駆動方法。A method for driving an electrochromic device, characterized in that:
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