(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の上に多層膜が形成された反射型調光素子であって、少なくとも、透明電極層とイオン貯蔵層とがその上に順に形成された透明基材と、透明電極層と反射調光層と触媒層、あるいは、反射調光層と触媒層とがその上に順に形成された透明基材とが、前記イオン貯蔵層および触媒層との間に非水系水素イオン導電性電解質層が介設され多層一体化構造を有しており、
非水系水素イオン導電性電解質層は、接着固化性能を有する非水系水素イオン導電性電解質溶液から形成され、該電解質溶液が、イオン導電性高分子と有機溶媒および分散性・接着性を発現させる添加剤を含み、かつ該電解質溶液の水素イオン指数（ｐＨ）が７より大きく調節されており、
イオン導電性高分子が、ポリエチレンイミン、ポリプロピレングリコール、過硫酸アンモニウムのいずれか一種以上からなり、
有機溶媒が、テトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、無水エタノール、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジオキソラン、トルエンのいずれか一種以上からなり、
添加剤が、ポリビニルブチラール、ポリビニリデンフルオロライド、１２−ヒドロシキステアリン酸、ジベンジリデンソルビトール、ポリシラン、トリイソプロパノールアミンのいずれか一種以上からなることを特徴とする反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
透明電極層が、金属、酸化物、又は有機化合物の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項３】
透明基材が、ガラス又は樹脂シートであることを特徴とする請求項１に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項４】
透明電極層の上に形成されたイオン貯蔵層が、遷移金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項５】
反射調光層が、マグネシウム、あるいはマグネシウムに、ニッケル、チタン、ニオブ、ジルコニウム、カルシウム、ストロンチウムのいずれか１種類以上を添加することで合金化したことを特徴とする請求項１に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項６】
反射調光層の上に形成された触媒層が、パラジウム、白金、銀もしくはそれらの合金を含むことを特徴とする請求項１に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項７】
イオン貯蔵層又は反射調光層のいずれかを水素化すること、及び／又は、少くとも、非水系水素イオン導電性電解質層に水素イオンを内包させることを特徴とする請求項１に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子。
【請求項８】
透明基材の上に多層膜を形成した反射型調光エレクトロクロミック素子を製造する方法であって、少なくとも、第１の透明基材上に透明電極層とイオン貯蔵層を形成するとともに第２の透明基材の上に、透明電極層と反射調光層と触媒層、あるいは、反射調光層と触媒層とを形成し、前記イオン貯蔵層および触媒層との間に非水系水素イオン導電性電解質層を形成して多層一体化することからなり、
非水系水素イオン導電性電解質層が、接着固化性能を有する非水系水素イオン導電性電解質溶液から形成され、該電解解質溶液が、イオン導電性高分子と有機溶媒および分散性・接着性を発現させる添加剤を含み、かつ該電解質溶液の水素イオン指数（ｐＨ）が７より大きく調節されており、
イオン導電性高分子が、ポリエチレンイミン、ポリプロピレングリコール、過硫酸アンモニウムのいずれか一種以上からなり、
有機溶媒が、テトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、無水エタノール、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジオキソラン、トルエンのいずれか一種以上からなり、
添加剤が、ポリビニルブチラール、ポリビニリデンフルオロライド、１２−ヒドロシキステアリン酸、ジベンジリデンソルビトール、ポリシラン、トリイソプロパノールアミンのいずれか一種以上からなることを特徴とする反射型調光エレクトロクロミック素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の反射型調光エレクトロクロミック素子が組み込まれたことを特徴とする調光部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的にガラスあるいは樹脂表面を鏡状態から透過状態へ可逆的に変化させることで光の透過を電気的に制御することができる反射型調光エレクトロクロミック素子及びそれを用いた調光部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に建物の窓ガラスは大きな熱の出入口になっている。例えば、冬の暖房時の熱が窓から流失する割合は４８％程度に達し、夏の冷房時に窓から熱が入る割合は７１％程度にも達する。同様の現象は窓ガラスが大きな熱の出入口となっている自動車等移動用車両にも当てはまる。自動車においては、空間に対する窓ガラスの割合が建築物における割合よりも大きく、かつ、車内にいる人間に日射を避ける余地が少ないため、炎天下の環境に置かれた自動車の室内は非常に高温になる。【０００３】
日本国内の夏期環境での測定例では、駐車した車内の空気温度は、約７０℃近くに達する。室内の内装材の温度に関しては、インスツルメントパネル上面で１００℃近くに上昇し、天井は７０℃近くに上昇する。こうした状況で乗車した時の不快さは言うまでもない。また、換気や冷房装置を利用しても内装材の温度は容易には下がらず、長時間にわたって乗員に輻射熱を放射し続け、車内における快適性を大きく低下させる。【０００４】
これらの問題を解決する技術として、光及び熱の出入を制御できる調光ガラスが開発されている。この調光ガラスで用いられる調光方式としては、いくつかの種類があり、調光素子を用いたものとしては、１）電流・電圧の印加により可逆的に透過率が変化する材料を用いたエレクトロクロミック素子、２）温度により透過率が変化する材料を用いたサーモクロミック素子、３）雰囲気ガスの制御により透過率が変化する材料を用いたガスクロミック素子、が挙げられる。【０００５】
その中でもエレクトロクロミック素子は、光及び熱の透過状態を電気的に制御することができる。そのため、エレクトロクロミック素子は光及び熱の透過状態を人間の意図に沿った状態に設定でき、建物や車両用ガラスに適用される調光材料として非常に適している。さらに、エレクトロクロミック素子は電流・電圧を印加していない状態でも、その光学特性を一定状態に維持することができるため、使用エネルギーを削減することができる。【０００６】
エレクトロクロミック素子は、その構成物の一部が液状である場合があるが、その場合、液状物の漏出を防ぐことが必要となる。建物や車両は、長期間の使用を前提としており、漏出を長期間に渡って防ぐことは可能ではあるがコストの上昇を招く。そのため、建物や車両用ガラスに好適なエレクトロクロミック素子としては、それを構成する材料全てが固形であることが望ましい。【０００７】
固形材料の中でも、酸化タングステンを初めとする従来公知のエレクトロクロミック素子は、調光材料で光を吸収することにより調光を行うことをその原理としている。即ち、光の吸収により室内側への光の形態をとった熱の進入を抑制する。そのため、このような調光原理を有する調光材料を採用する場合、光の吸収により調光材料が熱を持ち、その熱が室内に輻射熱として再放射され、調光ガラス内部に熱が侵入してしまうという問題がある。【０００８】
この問題の解決手段としては、光を吸収することにより調光を行うのではなく、光を反射することにより調光を行う手法が考えられる。つまり、鏡の状態と透明な状態とが可逆的に変化する反射調光材料を用いることによって、調光材料の吸熱による室内への熱進入を防止することができる。【０００９】
このような特性を有する反射型調光エレクトロクロミック素子としては、例えば、希土類金属とマグネシウムとの合金とその水素化物からなる反射調光層、水素イオン導電性の透明な酸化保護層、無水の固体電解質層、イオン貯蔵層を積層したエレクトロクロミック素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【００１０】
反射調光層は、エレクトロクロミック素子の反射率を制御する機能を有し、水素イオンの受け渡しにより、反射率が変化する。酸化保護層は、例えば、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タンタル等の酸化物や、フッ化マグネシウム、フッ化鉛等のフッ化物等の水素イオン導電性を有する化合物からなり、反射調光層の酸化を防止する。【００１１】
イオン貯蔵層は反射率の制御に用いられる水素イオンを蓄積する。調光ガラスに電圧を印加すると、水素イオンがイオン貯蔵層から固体電解質層及び、酸化保護層を介して反射調光層に移動し、反射調光層の反射率が変化する。電圧を逆に印加すると、水素イオンが反射調光層から放出され、反射調光層の反射率が元に戻る。しかし、この素子では、反射調光層に高価な希土類金属を用いているため、大面積への適用がコストの観点から困難である。【００１２】
安価で、より実用的な材料を反射調光層に用いた反射型調光素子としては、例えば、反射調光層としてＭｇ２Ｎｉ、触媒層としてパラジウムや白金を積層した素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、この種の材料は、透明時における透過率が低く、実用的に使用できるものではなかった。【００１３】
本発明者らが調光部材の開発において関与したマグネシウム・ニッケル系合金薄膜（例えば、特許文献３参照）からなる反射調光層は、水素ガスを用いたガスクロミック方式を利用するものであるが、可視光透過率が約５０％であり、従来報告されているＭｇ２Ｎｉの２０％に比べて大きく向上しており、実用に近い段階まできている。このマグネシウム・ニッケル系合金薄膜を用いた全固体型調光ミラー素子としては、例えば、透明基板の上にイオン貯蔵層、固体電解質層、マグネシウム・ニッケル系合金からなる反射調光層を反射型調光素子として積層した全固体型調光ミラー光スイッチも提案されている（例えば、特許文献４参照）。【００１４】
また、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜を反射調光層として用いた全固体型調光ミラー光スイッチでは、透過状態で薄く黄色味がかっており、完全な無色透明状態ではない。この素子の透過状態時の透過性の観点において、本発明者らはマグネシウム・チタン系合金薄膜あるいはマグネシウム・ニオブ系合金薄膜を用いた透過状態時にほぼ無色透明状態を示す全固体型調光ミラー光スイッチの開発も行っている（例えば、特許文献５、６参照）。【００１５】
さらに繰り返し利用回数に関し、この素子は１０００回以上のスイッチングを示すものの、劣化が生じ、反射状態に戻らなくなる場合があった。この原因の一つとして、スイッチングを繰り返すごとに徐々に反射調光層成分及び触媒層成分が固体電解質層中へ拡散することが示唆された（例えば、非特許文献１参照）。【００１６】
また、マグネシウム系合金薄膜を用いた全固体型反射調光エレクトロクロミック素子間に構成成分の拡散を防止する目的でバッファ層としてアルミニウム薄膜を用いることで高いスイッチング回数を示す全固体型調光ミラー光スイッチも提案されている（例えば、特許文献７参照）。【００１７】
この素子の表面の反射調光層は、作製直後の大気接触により、その表面にマグネシウムの薄い酸化物層が形成され、この酸化物層が不動態層として機能すると考えられていた。しかしながら、環境試験の一例として実施した長期間大気中保持において、本素子に調光特性が消失する現象が見出されたため、より詳細に素子の劣化機構に関して調査を行った。【００１８】
その結果、表面マグネシウム酸化物層は不動態層としての機能に乏しく、高湿度雰囲気下において急速な劣化が観察された。この原因の一つとして、大気中酸素及び湿度により反射調光層が酸化及び水酸化することによるものと示唆された（例えば、非特許文献２参照）。これら環境劣化緩和を目的に表面に保護層を導入することで高い耐久性を有する全固体型反射調光エレクトロクロミック素子も提案されている（特許文献８参照）。【００１９】
また、調光窓材としての用途において、反射調光層による太陽光の直接反射による眩しさや周辺植物への影響の懸念が考慮される。そのため、素子上部に形成した層による干渉効果により使用場所や目的等に応じて該素子の透明状態における全光線透過率及び、鏡状態における全光線反射率を任意に調節できる全固体型反射調光エレクトロクロミック素子も提案されている（特許文献９参照）。【００２０】
電気的にスイッチングを行う反射型調光エレクトロクロミック素子には、電解質として固体薄膜材料を用いた全固体型と電解質溶液を用いる溶液型があった。電解質として固体薄膜材料を用いた該素子の作製は、１枚の透明基材上に多層膜を順に形成する方法を取るため、大型化の際に非常に工程が長くなるため生産性に劣り、コストが高くなってしまうという課題があった。また溶液型の場合は工程が短縮できるが、反射調光層および触媒層が酸に弱いために塩基性の電解質溶液が必須であり、一般的な水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどの水溶液系を用いると反射調光層および触媒層が溶け出してしまう問題があった。そのため、該素子の大型化、工程簡略化、低コスト化のためには、電解質溶液の影響による反射調光層および触媒層の溶解を防ぎ、カチオンとして水素イオンのみを反射調光層および触媒層中へ出し入れすることができる特性が望まれており、さらに、用途によっては電解質溶液が漏れ出さない構造も求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０００―２０４８６２号公報
【特許文献２】米国特許第６６４７１６６号明細書
【特許文献３】特開２００３―３３５５５３号公報
【特許文献４】特開２００５―２７４６３０号公報
【特許文献５】特開２００８―１５２０７０号公報
【特許文献６】特開２００８―１５２０７１号公報
【特許文献７】特開２００９―０２５７８５号公報
【特許文献８】特願２０１０―２８５１６８号
【特許文献９】特願２０１１―０８６７３２号
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】K.Tajima,Y.Yamada,S.Bao,M.Okada and K.Yoshimura,“Durability of All―Solid―State Switchable Mirror Based on Magnesium―Nickel Thin Film”,Electrochemical Solid State Letters,vol.10,no.3,pp.J52-54,2007
【非特許文献２】K.Tajima,Y.Yamada,S.Bao,M.Okada and K.Yoshimura,“Analysis of Degradation of Flexible All-Solid-State Switchable Mirror Based on Mg-Ni Thin Film”,Japanese Journal of Applied Physics,vol.48,no.10,pp.102402-1―102402-5,2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、以上のとおりの背景を踏まえ、透明時に高い透過率を有する反射調光層を用い、広い範囲にわたって短い時間でスイッチングすることを可能にする反射型調光エレクトロクロミック素子及びそれを用いた調光部材を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者らは上記従来技術を鑑みて、上記の諸問題を抜本的に解決することが可能な反射型調光エレクトロクロミック素子を開発することを目標として鋭意研究を重ねた結果、例えばマグネシウム系合金等の薄膜を用いた反射型調光エレクトロクロミック素子において、２枚の透明基材上に各々多層膜を形成し、層間に非水系水素イオン導電性電解質層を介設することで、大型化、工程簡略化、低コスト化に資する構造開発に成功し、本発明を完成するに至った。【００２５】
即ち本発明は、以下のことを特徴としている。【００２６】
第１に、透明基材の上に多層膜が形成された反射型調光素子であって、少なくとも、透明電極層とイオン貯蔵層とがその上に順に形成された透明基材と、透明電極層と反射調光層と触媒層、あるいは、反射調光層と触媒層とがその上に順に形成された透明基材とが、前記イオン貯蔵層および触媒層との間に非水系水素イオン導電性電解質層が介設され多層一体化構造を有しており、非水系水素イオン導電性電解質層は、接着固化性能を有する非水系水素イオン導電性電解質溶液から形成され、該電解質溶液が、イオン導電性高分子と有機溶媒および分散性・接着性を発現させる添加剤を含み、かつ該電解質溶液の水素イオン指数（ｐＨ）が７より大きく調節されており、イオン導電性高分子が、ポリエチレンイミン、ポリプロピレングリコール、過硫酸アンモニウムのいずれか一種以上からなり、有機溶媒が、テトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、無水エタノール、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジオキソラン、トルエンのいずれか一種以上からなり、添加剤が、ポリビニルブチラール、ポリビニリデンフルオロライド、１２−ヒドロシキステアリン酸、ジベンジリデンソルビトール、ポリシラン、トリイソプロパノールアミンのいずれか一種以上からなることを特徴とする反射型調光エレクトロクロミック素子である。
【００３２】
第２に、上記透明電極層が、金属、酸化物、又は有機化合物の少なくとも一種を含む。
【００３３】
第３に、上記第１の反射型調光エレクトロクロミック素子において、透明基材がガラス又は樹脂シートである。
【００３４】
第４に、上記透明電極層の上に形成されたイオン貯蔵層が、遷移金属酸化物である。
【００３５】
第５に、反射調光層が、マグネシウム、あるいはマグネシウムに、ニッケル、チタン、ニオブ、ジルコニウム、カルシウム、ストロンチウムのいずれか１種類以上を添加することで合金化したことを特徴とするマグネシウム系薄膜である。
【００３６】
第６に、上記反射調光層の上に形成された触媒層が、パラジウム、白金、銀もしくはそれらの合金を含む。
【００３７】
第７に、上記イオン貯蔵層又は反射調光層のいずれかを水素化する、及び／又は、イオン導電性電解質層に水素イオンを内包させる。
【００３８】
第８に、透明基材の上に多層膜を形成した反射型調光エレクトロクロミック素子を製造する方法であって、少なくとも、第１の透明基材上に透明電極層とイオン貯蔵層を形成するとともに第２の透明基材の上に、透明電極層と反射調光層と触媒層、あるいは、反射調光層と触媒層とを形成し、前記イオン貯蔵層および触媒層との間に非水系水素イオン導電性電解質層を形成して多層一体化することからなり、非水系水素イオン導電性電解質層が、接着固化性能を有する非水系水素イオン導電性電解質溶液から形成され、該電解解質溶液が、イオン導電性高分子と有機溶媒および分散性・接着性を発現させる添加剤を含み、かつ該電解質溶液の水素イオン指数（ｐＨ）が７より大きく調節されており、イオン導電性高分子が、ポリエチレンイミン、ポリプロピレングリコール、過硫酸アンモニウムのいずれか一種以上からなり、有機溶媒が、テトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、無水エタノール、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジオキソラン、トルエンのいずれか一種以上からなり、添加剤が、ポリビニルブチラール、ポリビニリデンフルオロライド、１２−ヒドロシキステアリン酸、ジベンジリデンソルビトール、ポリシラン、トリイソプロパノールアミンのいずれか一種以上からなることを特徴とする反射型調光エレクトロクロミック素子の製造方法である。
【００３９】
第９に、上記１から７のいずれかの反射型調光エレクトロクロミック素子が組み込まれた調光部材である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、反射調光特性に優れた反射型調光エレクトロクロミック素子を提供することができる。【００４１】
さらに本発明では、非水系水素イオン導電性電解質溶液として、分散性および接着性発現のための添加剤を付与した該溶液を用いることで、該溶液の接着性の効果により２枚の透明基材を貼り合わせることができ、多層膜がパッケージングされた構造を取るため、利便性、取り扱い性にも優れる。【００４２】
これまでの１枚の透明基材上に多層膜を順に形成する方法では、反射調光層上に形成する透明電極層の作製のために、透明電極層の導電性改善を目的に加熱プロセスを一般的に用いるが、この加熱が反射調光層にダメージを与える問題もあった。ところが、本発明により、２枚の透明基材上に多層膜を各々作製するプロセスを選択できるため、透明電極形成後に反射調光層を形成することが可能となり、加熱による反射調光層へのダメージの懸念も解決した。【００４３】
さらに調光特性として、該電解質層は良好な水素イオン導電性を有するため、素子の低電圧駆動が可能となり、±１Ｖの電圧印加においても動作する反射型調光エレクトロクロミック素子の提供が可能となった。【００４４】
また、非水系水素イオン導電性電解質溶液として接着固化性能を有する材料系を選択することで、該素子は全固体型反射調光エレクトロクロミック素子とみなすこともできる。【００４５】
ここで、電解質溶液は素子形成前の材料混合状態を言い、電解質層は素子を構築した後の機能層としての役割を示す。さらに、ここで用いる該溶液の接着性は、基材、あるいは薄膜の素材同士を接着できる特性を示し、広義には吸着、粘着、溶着、密着、付着等も含まれ、該溶液が固化せずに半固体、半溶体を維持していても接着性を有するとみなすことができる。【００４６】
そして本発明によれば、反射型調光エレクトロクロミック素子の透明電極層と透明電極層、あるいは、反射調光層と透明電極層の間に、電圧の印加及び／又は電流を流すことによって、反射調光作用を発現させることができるので、電気的にガラス表面を鏡状態から透過状態へ可逆的に変化させることで、窓ガラスから入射する太陽光の透過を電気的に制御することができ、室内空間を快適に保つことが可能となる。【００４７】
また、反射型調光エレクトロクロミック素子の透明基材を、ガラス又は樹脂シートとし、樹脂シート上に素子構造を構築可能とすることで、生産性、利便性、経済性等に優れた大面積を有する大型反射調光エレクトロクロミック素子を提供することができる。【００４８】
本発明によれば、生産性、利便性、経済性等に優れた大面積を有する大型反射調光エレクトロクロミック素子を、大量に、低コスト、高速プロセスで製造することができる。【００４９】
また、本発明によれば、反射型調光エレクトロクロミック素子を組み込んだ調光部材を、既設の窓ガラス等に貼り付けるだけで省エネルギー効果を持たせることができるため、調光部材の応用範囲を飛躍的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の反射型調光エレクトロクロミック素子の一例を示す概略図（素子構造を示す図（ａ）及び素子作製のため非水系水素イオン導電性電解質溶液を挿入、介設した図（ｂ））である。
【図２】本発明の反射型調光エレクトロクロミック素子の他の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の反射型調光エレクトロクロミック素子の他の一例を示す概略図である。
【図４】反射型調光エレクトロクロミック素子の特性評価装置の概略図である。
【図５】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋無水エタノール＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図６】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋無水エタノール＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルを示すグラフである。
【図７】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋γ−ブチロラクトン＋ポリビニルピロリドン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図８】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋γ−ブチロラクトン＋ポリビニルピロリドン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルを示すグラフである。
【図９】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋炭酸プロピレン＋ポリビニルピロリドン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）と透過スペクトルを示すグラフである。
【図１０】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋ポリシラン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）と透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図１１】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋ポリビニリデンフルオロライド）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１２】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・チタン系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１３】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋無水エタノール＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・チタン系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１４】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１５】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋炭酸プロピレン＋１２−ヒドロキシステアリン酸）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１６】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋１,３−ジオキソラン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１７】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋ジベンジリデンソルビトール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１８】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図１９】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図２０】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋炭酸プロピレン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図２１】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋炭酸プロピレン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図２２】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋炭酸プロピレン＋炭酸エチレン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図２３】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋γ-ブチロラクトン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図２４】非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋１,３−ジオキソラン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図２５】ポリカーボネート基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋１−メチル―２−ピロリドン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図２６】ポリカーボネート基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋γ−ブチロラクトン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図２７】導電性メッシュ電極形成ＰＥＴ基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋１−メチル―２−ピロリドン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図２８】導電性メッシュ電極形成ＰＥＴ基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋γ−ブチロラクトン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図２９】ＩＴＯ／ＰＥＴ基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋γ−ブチロラクトン＋ポリビニルブチラール）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及び光学反射率の時間変化）を示すグラフである。
【図３０】ポリカーボネート基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（過硫酸アンモニウム＋１−メチル―２−ピロリドン＋トリイソプロパノールアミン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図３１】ポリカーボネート基材を用い非水系水素イオン導電性電解質層（過硫酸アンモニウム＋γ−ブチロラクトン＋トリイソプロパノールアミン）を介設したマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを示すグラフである。
【図３２】既存のスパッタ法により形成した固体電解質層を用いたマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子と、本技術による非水系水素イオン導電性電解質層（ポリエチレンイミン＋テトラヒドロフラン＋１２−ヒドロキシステアリン酸）を用いたマグネシウム・ニッケル系反射型調光エレクトロクロミック素子のスイッチング特性（波長６７０ｎｍにおける光学透過率及の時間変化）を示す比較例のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
次に、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００５２】
本発明の反射型調光エレクトロクロミック素子（以下、エレクトロクロミック素子と略称する）は、電圧を印加するか、又は電流を流すことによって、反射調光作用を示すエレクトロクロミック素子に係るものである。このエレクトロクロミック素子は、１つの透明基材の上に、透明電極層、イオン貯蔵層を形成し、もう１つの透明基材の上に、透明電極層、反射調光層、触媒層を形成し、イオン貯蔵層と触媒層の間に非水系水素イオン導電性電解質層を介設したことを特徴とするものである。
【００５３】
本発明は、特に接着性を有する非水系水素イオン導電性電解質溶液を用いて２枚の透明基材で貼り合わせることにより、多層膜がパッケージングされた構造を取るため、利便性、取り扱い性にも優れる。
【００５４】
以下に、本発明のエレクトロクロミック素子を構成する各部材について説明する。
＜透明基材＞
本発明のエレクトロクロミック素子を構成する透明基材の材質や形状は、エレクトロクロミック素子の透明基材として機能するものであれば特に限定されない。透明基材は、透明電極層、イオン貯蔵層、非水系水素イオン導電性電解質層、触媒層、反射調光層、透明電極層を形成するベースとしての機能だけではなく、水や酸素の浸入を抑制する障壁としても機能するものが好ましい。
【００５５】
これらの透明基材としては、例えば、ガラス、樹脂シート等が挙げられる。
【００５６】
ガラスとしては、一般に公知のガラス、例えば、クリアーガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス、グレーガラス、ブルーガラス、ＵＶカット断熱ガラス、熱線吸収ガラス、強化ガラス等を用いることができる。これらのガラスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００５７】
樹脂シートとは、合成高分子樹脂製透明基材を意味しているが、本発明で用いられる樹脂シートとしては、価格、透明性、耐熱性等の観点から、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、アクリル、シリコーン等からなる樹脂シートを好ましく用いることができる。これら樹脂シートは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。また、その組み合わせに関しては特に限定されない。
【００５８】
また、これらの樹脂シートを用いる場合には、各層の成膜を減圧条件下で行うため、アウトガスの発生量が少ない材料とすることが減圧を維持する観点から好ましい。また、樹脂シートは無色透明であることが好ましいが、必要に応じて着色しているものも使用することも可能である。
【００５９】
透明基材は、上記のガラス、樹脂シート等の材料を、適宜組み合わせて使用することができる。ガラスとガラスを組み合わせること、ガラスと樹脂シートを組み合わせること、樹脂シートと樹脂シートを組み合わせることが例示される。
＜透明電極層＞
本発明のエレクトロクロミック素子を構成する透明電極層は、導電性材料から構成され、エレクトロクロミック素子に電圧の印加及び／又は電流を流すことによって、光学特性を制御することができる。透明電極の材料は、特に限定されるものではなく、公知の材料を用いることができる。これらの透明電極は、たとえば透明導電膜を使用する場合、表面抵抗が１００Ω／□以下であることが好ましく、また、全光線透過率が７０％以上の金属、酸化物、あるいは有機化合物の少なくとも一種を含むことが好ましい。特に、透明電極層としては、酸化インジウム・スズ、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、酸化インジウム・ガリウム・亜鉛又は酸化ニオブあるいはこれら２種類以上の組み合わせから選ばれることが望ましい。透明電極材料はこれらに限定されるものではなく、グラフェンなどのカーボン系材料、メッシュ状の金属配線などこれらと同様の効果を有するものであれば制限なく使用することができる。
【００６０】
また、透明基材の上の透明電極層については、予め透明電極層が形成された透明基材を用いることによって、作業工程を簡素化することが可能である。
＜イオン貯蔵層＞
本発明のエレクトロクロミック素子を構成するイオン貯蔵層は、反射調光層の鏡状態と透過状態の切り替えに必要な水素イオンの貯蔵や、取り出しを可逆的に行う機能を有する層であり、イオン貯蔵層は、これらの機能を有するものであれば特に制限なく用いることができる。また、水素イオンを取り出したときに必要に応じて着色するものを使用することができるが、無色透明になる特性を有する材料がより好ましい。これらの構成材料としては、遷移金属酸化物が好ましく、遷移金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化バナジウム等を挙げることができる。
【００６１】
これらの遷移金属酸化物の中でも、エレクトロクロミック素子の構成材料としての高い安定性（１０６サイクル以上）を有している酸化タングステンが特に好ましい。また、イオン貯蔵層の厚みは特に限定されるものではないが、２５０〜２０００ｎｍの範囲であることが好ましい。
＜触媒層＞
本発明のエレクトロクロミック素子を構成する触媒層は、水素イオンを反射調光層に供給／放出する出入口の機能を有する。触媒層により水素イオンの供給及び放出の速度が向上する。鏡状態と透明状態のスイッチング性が高まる触媒層の成分としては、水素イオンの透過能力の高いパラジウム、白金、銀もしくはそれらの合金系が好ましい。例えば、パラジウム合金としては、パラジウム・銀合金及びパラジウム・白金合金等が好適に用いられる。また、パラジウム合金に他成分を含有させることにより、特性の向上を図ることが可能である。
【００６２】
また、合金であるため、ある程度の不純物の混入も許容されるが、不純物の混入量は少ないことが好ましい。触媒層の厚みは、特に限定されるものではないが、０．５〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。触媒層が薄すぎると触媒としての機能を十分に果たしにくくなる。逆に触媒層が厚すぎると、触媒層の全光線透過率が低下することが考慮される。また、ある程度の厚さを超えると、触媒層の厚さを増しても、触媒としての機能が向上しなくなる。
＜反射調光層＞
本発明のエレクトロクロミック素子を構成する反射調光層は、水素及び水素イオンを吸蔵／放出することで鏡状態と透明状態を変化させる機能を有する材料からなり、反射調光機能を有する。反射調光として層は、たとえば、マグネシウム、あるいはマグネシウムに、ニッケル、チタン、ニオブ、ジルコニウム、カルシウム、ストロンチウムのいずれか１種以上を添加したマグネシウム系合金からなるものが例示される。また、好ましくは、マグネシウム１に対してニッケルが０．１〜０．５の範囲であるマグネシウム・ニッケル系、マグネシウム１に対してチタンが０．１から０．５の範囲であるマグネシウム・チタン系、マグネシウム１に対してニオブが０．３から０．６の範囲であるマグネシウム・ニオブ系、マグネシウム１に対してジルコニウムが０．１から０．５の範囲であるマグネシウム・ジルコニウム系の合金を用いることができる。
【００６３】
特に、マグネシウム・ニッケル系合金に関して、０．１から０．５の範囲であるマグネシウム・ニッケル系合金は、水素を吸蔵して透明になったときの全光線透過率が高くなる傾向がある。原料コストの観点からは、ＭｇＮｉ０．25が好ましい。
【００６４】
また、マグネシウム系合金に他成分を含有させることにより、特性の向上を図ることができ、２種類以上添加した多元系マグネシウム合金も反射調光層として使用することができる。
【００６５】
反射調光層形成時に、ある程度の不純物の混入も許容されるが、不純物の混入量は少ないことが好ましい。反射調光層の厚みは、好ましくは約１０〜２００ｎｍである。反射調光層が薄すぎると、鏡状態における全光線反射率が低下し、十分な反射特性を示しにくくなる。逆に、反射調光層が厚すぎると、透明状態における全光線透過率が低下することが考慮される。用途によって異なった仕様が要求されるが、膜厚の制御により適宜対応することができる。
＜非水系水素イオン導電性電解質層＞
本発明のエレクトロクロミック素子を構成する非水系水素イオン導電性電解質層は、原料として溶液を使用しているため簡便に塗布法にて形成可能である。非水系水素イオン導電性電解質層を形成する際、多層膜と化学反応を生じないことが重要である。非水系水素イオン導電性電解質層は非水系水素イオン導電性電解質溶液から形成され、該溶液は（Ａ）イオン導電性高分子、（Ｂ）有機溶剤、あるいは、（Ａ）イオン導電性高分子、（Ｂ）有機溶剤および（Ｃ）分散性・接着性発現のための添加剤を含む。非水系水素イオン電解質溶液に、さらに上記以外の種々材料が添加されていても、該電解質溶液が上記材料の組み合わせに起因する性能を有していれば、該電解質溶液を用いて形成した電解質層は、非水系水素イオン導電性電解質層と見なすことができる。
【００６６】
（Ａ）イオン導電性高分子としては、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、ほうフッ化テトラブチルアンモニウム、過硫酸アンモニウム、パーフルオロスルホン酸系樹脂（例えば、デュポン社製ナフィオン、旭硝子社製フレミオン、旭化成社製アシプレックス）が挙げられ、高い水素イオン導電性を発現する材料であれば、同様に使用することができる。
【００６７】
ここで使用する（Ｂ）有機溶剤は、イオン導電性高分子を分散溶解する溶媒、例えば、テトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、エタノール、アセトン、プロパノール、γ−ブチロラクトン、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジオキソラン、トルエン、シクロヘキサン、１−メトキシ−２−プロパノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、２−メトキシエタノール、α−テルピネオール及びその類似体が挙げられ、これら単一あるいは複数の溶媒を組み合わせた混合溶媒の使用が可能である。
【００６８】
また、（Ｃ）分散性および接着力発現のための添加剤として、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオロライド、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、１２−ヒドロシキステアリン酸、ラウロイルグルタミン酸ジブチルアミド、ジベンジリデンソルビトール、ポリシラン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、エチルセルロース、トリイソプロパノールアミン等が挙げられるが、いずれも分散性および接着力を満足するものであれば特に制限なく用いることができる。ポリシラン（例えば、大阪ガスケミカル社製ＳＩ−１０−１０）を添加した場合、該溶液は紫外線（ＵＶ）照射により固化する性質を有するため、基材貼り合わせ時に溶液を塗布し、紫外線を照射することで、密着固化させる。
【００６９】
これらの非水系水素イオン導電性電解質溶液を構成する混合材料系の選択においては、極力水分を含まない系を選択する必要がある。そのため、例えば、エタノールを有機溶剤として選択する場合においては無水エタノールを使用することが望ましい。さらに、非水系水素イオン導電性電解質溶液は水素イオン指数(ｐＨ)が７以上の塩基性に調整することが望ましい。各材料混合後該溶液が酸性を呈していた場合は、塩基性物質の添加によりｐＨを７より大きく調整することで特性を満足することができる。また、イオン導電性高分子として、ポリエチレンイミンに代表されるカチオン導電性高分子を選択することで、ｐＨ調整の必要なく該溶液の塩基性を満足することができる。同様にカチオン導電性高分子として、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリビニルピリジン、ポリリジン、ポリオルニチン、ポリアルギニン、キトサン、ポリリジン等から種々選択が可能である。さらには、本発明素子の特性上、非水系水素イオン導電性電解質層は大幅な着色や濁りを生じず、高い透明性を有することが好ましい。また、非水系水素イオン導電性電解質層については、その形成による多層膜の厚みが、最大透過率の減少等調光特性を著しく損なわない材料であることがより好ましい。加えて、反射調光層および触媒層を溶解しない材料系の選択が必須である。たとえば、ジメチルホフムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル、含水エタノール等の、有機溶媒の種類によっては、反射調光層および触媒層と反応を生じ、反射調光層および触媒層が溶解してしまうため、本発明の非水系水素イオン導電性電解質溶液には、たとえば前記例示のテトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、炭酸スチレン、脱水エタノール、γ−ブチロラクトン、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジオキソラン、シクロヘキサン、トルエン等の反射調光層および触媒層と反応を生じない材料系を選択することが重要である。
【００７０】
次に、以上のとおりの部材をもって構成される本発明のエレクトロクロミック素子の具体的な構造について、図面を参照して説明する。
【００７１】
図１は、本発明のエレクトロクロミック素子の一実施形態を示す断面模式図である。
【００７２】
この図１のエレクトロクロミック素子は、透明基材１０、透明電極層２０、イオン貯蔵層３０、非水系水素イオン導電性電解質層９０、触媒層４０、及び反射調光層５０、透明電極層６０、透明基材７０から構成される。そして、スイッチング用の電極が透明電極層２０と透明電極６０に接続される。この構成において、透明基材１０上に透明電極層２０、イオン貯蔵層３０が形成され、また、透明基材７０上には透明電極層６０、反射調光層５０、触媒層４０が形成され、この両者のイオン貯蔵層３０と触媒層４０の間に非水系水素イオン導電性電解質溶液８０が挿入、介設された構造が形成されることになる。素子形成後、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０は、非水系水素イオン導電性電解質層９０として機能する。
【００７３】
なお、本発明において、「触媒層上に」等の説明で用いられている「上に」とは、積層される層の方向を明示する意味を有し、必ずしも隣接して配置されることを意味するものではない。例えば、「反射調光層上に触媒層が形成される」という場合、反射調光層と触媒層とは隣接して配置される場合と、反射調光層と触媒層とがその間に他の層を介在させて配置される場合があり得る。
【００７４】
また、本発明の技術的範囲は以上の形態に限定されるものではない。本発明では、たとえば図２に示すように、透明基材７０上に直接に反射調光層５０、触媒層４０を形成した構成とすることもできる。この構成においては、スイッチング用の電極を透明電極層２０と反射調光層５０に接続する。この構成においては、透明電極層６０が不要であるためコスト面でも有利であり、さらに透明状態の透過率を高める優位性もある。
【００７５】
透明基材１０および／または７０として樹脂シートを使用したエレクトロクロミック素子において、環境劣化の防止の観点で空気中水分や酸素の素子内部への侵入をより効果的に阻害するには図３に示すように１対のガラスでさらに挟持する実施形態とすることもできる。
【００７６】
図３に、エレクトロクロミック素子が１対のガラス１１０によって挟持された反射調光板の断面模式図を示す。ガラス１１０とエレクトロクロミック素子との間には、必要に応じてポリビニルブチラール等の合わせガラス用中間膜１００を介在させることができる。
【００７７】
本発明のエレクトロクロミック素子は、その機能から、例えば、建築部材や自動車等移動用車両部品等の調光部材へ好適に適用される。建築部材の場合は、窓ガラスがその代表的な適用部材である。移動用車両では、窓ガラスや外板や内装を挙げることができる。本発明のエレクトロクロミック素子を用いることにより、日射のエネルギー透過量を制御でき、室内空間を快適に保つことが可能となる。
【００７８】
本発明のエレクトロクロミック素子の各層を構成する薄膜は、一般に公知の形成方法を特に制限なく用いて形成することができる。これらの形成方法としては、例えば、マグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、めっき法、ディップコート法、スピンコート法等の方法を挙げることができる。
【００７９】
エレクトロクロミック素子を構成する各層の大きさ及び厚さは、特に限定されるものではない。これらは、公知の構造を参考にして決定することが可能であり、用途や求める性能に応じて適宜調整される。
【００８０】
例えば、エレクトロクロミック素子が自動車のフロントガラスに用いられるのであれば、車両のデザインに応じて透明基材の大きさが決定される。また、厚さも、調光材料の透光率や強度等を考慮して決定される。
【００８１】
また、本発明の反射型調光エレクトロクロミック素子を製造する際には様々な形態を採用してよいが、本発明が特徴としている貼り合わせ方法とすることが好ましく考慮される。この方法では、たとえば、一方の方法は、透明基材１０の上に、透明電極層２０、イオン貯蔵層３０を形成し、他方の透明基材７０の上に透明電極層６０、マグネシウム・ニッケル系合金、マグネシウム・チタン系合金、マグネシウム・ニオブ系合金又はマグネシウム・ジルコニウム系合金薄膜等の反射調光層５０、触媒層４０を形成し、この両者を非水系水素イオン導電性電解質層９０により貼り合わせる。
【００８２】
この貼り合わせという簡便な方法によって、非水系水素イオン導電性電解質層９０が両者の間に介設された構造が形成されることになる。
【００８３】
反射型調光エレクトロクロミック素子の調光動作は、図１および図３の形態においては、透明電極層２０と透明電極層６０の間に電圧／電流を印加することによって行う。即ち、エレクトロクロミック素子が鏡状態である時、透明電極層２０にプラス、透明電極層６０にマイナスの電圧を印加すると、イオン貯蔵層３０に貯蔵されていた水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０及び触媒層４０を通って反射調光層５０内に拡散し、反射調光層５０が水素化合物に変態するためその反射特性が鏡の状態から透過状態に変わる。
【００８４】
このとき、触媒層４０は、非水系水素イオン導電性電解質層９０と反射調光層５０との間の水素イオンの授受を促進する機能を有し、触媒層４０によって反射調光層５０における十分なスイッチング速度が確保される。逆に、エレクトロクロミック素子が透明状態にある時、イオン貯蔵層２０にマイナス、透明電極層６０にプラスの電圧を印加すると、反射調光層５０内の水素化物が脱水素化し、その反射特性が透明状態から鏡状態にもどる。放出された水素は水素イオンの形で触媒層４０、非水系水素イオン導電性電解質層９０を通ってイオン貯蔵層３０に戻り、そこで貯蔵される。
【００８５】
図２の形態においては、反射調光層５０が上記の透明電極層６０の機能を兼ねることになる。
【００８６】
従来のマグネシウム系合金を反射調光素子として使用する素子は、透明基材上に順に多層膜を形成する工程であるため、大型化、工程時間（生産性）、コストの点で懸念もあった。これに対し、本発明では、前記のように２枚の透明基材上に層を形成し、たとえば、接着性を有する非水系水素イオン導電性電解質溶液を層間に挿入、介設することで、簡便に通常の接着剤と同様の効果により貼り合わせるだけで該素子の作製が可能となり、さらに用いる非水系水素イオン導電性電解質層の成分により、任意の波長における全光線透過率・全光線反射率の可変能を発現する反射調光エレクトロクミック素子、及び該素子を組み込んだ調光部材を提供することもできる。本発明は、実用的な反射型調光エレクトロクロミック材料、及び調光部材として有用である。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、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。実施例１から１１は、イオン導電性高分子、有機溶媒、添加剤を含む非水系水素イオン導電性電解質溶液を用いて作製した素子について、実施例１２から１６は、イオン導電性高分子、有機溶媒を含む非水系水素イオン導電性電解質溶液を用いて作製した素子についての例である。また、非水系水素イオン導電性電解質溶液の各成分、ならびに公知の方法との比較を実施例１７〜１９に示す。
【実施例１】
【００８８】
以下、本発明の実施例１について説明する。本実施例では、図１に示す構成で、反射型調光エレクトロクロミック素子を作製した。【００８９】
まず、透明基材１０として厚さ１.１ｍｍのガラス板を用い、該ガラス板上に、表面抵抗が１０Ω／□であるスズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングした。これを真空装置の中にセットして真空排気を行った。形成された透明電極層２０上にはイオン貯蔵層３０としての酸化タングステン薄膜の蒸着をマグネトロンスパッタ装置で行った。成膜はアルゴンと酸素との混合雰囲気中で金属タングステンターゲットをスパッタリングする反応性直流マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【００９０】
混合雰囲気は、アルゴンガスと酸素ガスの流量を制御することより制御された。アルゴンガスと酸素ガスの流量比は７：１．５であり、真空槽内の圧力は１．０Ｐａとして、直流マグネトロンスパッタ法によりタングステンに８０Ｗのパワーを加えて成膜を行った。作製された酸化タングステン薄膜の膜厚は約５００ｎｍであった。【００９１】
同様に、透明基材７０として厚さ１.１ｍｍのガラス板を用い、該ガラス板上に、表面抵抗が１０Ω／□であるスズドープした酸化インジウムを透明電極層６０としてコーティングした。この透明電極層６０上に反射調光層５０としてのマグネシウム・ニッケル合金薄膜、および触媒層４０としてのパラジウムの蒸着を、３連のマグネトロンスパッタ装置で順次に行った。３つのスパッタ銃に、ターゲットとして、それぞれ金属マグネシウム、金属ニッケル及び金属パラジウムをセットした。まず、マグネシウムに３０Ｗ、ニッケルに１６Ｗのパワーを加えてマグネシウム・ニッケル合金薄膜からなる反射調光層５０を約４０ｎｍ蒸着した。このときのマグネシウムとニッケルの組成は、ほぼＭｇ４Ｎｉであった。次に、金属パラジウムをスパッタリングして触媒層４０であるパラジウム薄膜を約４ｎｍ蒸着した。スパッタリング中のアルゴンガス圧は、１．２Ｐａであり、直流マグネトロンスパッタ法によりパラジウムに１８Ｗのパワーを加えてスパッタを行った。【００９２】
また、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を調製した。まず、イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、無水エタノール１０ｍｌに希釈した。溶解後、ポリビニルブチラール（重合度２４００）を０．１０ｇ〜０．７５ｇ添加した。作製した該溶液の水素イオン指数は１２であった。次いで、該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布し、その後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【００９３】
得られた素子を図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【００９４】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【００９５】
なお、図４の評価装置では、図中において、作製した反射型調光エレクトロクロミック素子５０１、半導体レーザー５０２、Ｓｉフォトダイオード５０３、デジタルマルチメータ５０４、ソースメータ５０５、コンピュータ５０７を示している。【００９６】
この測定によれば、前記のとおりのポリビニルブチラール０．１０ｇを含む非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４４％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【００９７】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１５％、光学透過率：〜３２％）。同様にして、このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を、各ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）添加量に関連して測定したデータを図５（ａ）と（ｂ）に示す。この図５に示すように、ポリエチレンイミン、無水エタノール、ポリビニルブチラールの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子においては、いずれも電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【００９８】
さらに、スイッチング前後の該素子の透過スペクトルを図６に示す。この図６に示すように、測定波長における透過スペクトルは、スイッチングにより大きな変化を生じることが分かる。【００９９】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例２】
【０１００】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１０１】
また、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、γ−ブチロラクトン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）Ｋ２５を０．１０ｇ〜０．５０ｇ添加することで調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１０２】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１０３】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１０４】
ポリビニルピロリドン０．１０ｇを含む非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４４％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１０５】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１６％、光学透過率：〜３１％）。同様の光学透過率と光学反射率の時間変化を、各ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）Ｋ２５添加量に関連して測定したデータを図７（ａ）と（ｂ）に示す。この図に示すように、ポリエチレンイミン、γ−ブチロラクトン、ポリビニルピロリドンの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶８０として用いた素子において、いずれも電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１０６】
さらに、スイッチング前後の該素子の透過スペクトルを図８に示す。図８に示すように、測定波長における透過スペクトルは、スイッチングにより大きな変化を生じることが分かる。【０１０７】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例３】
【０１０８】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板２上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１０９】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、炭酸プロピレン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）Ｋ２５を０．２５ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１１０】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１１１】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１１２】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４６％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０１１３】
この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１１４】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜９％、光学透過率：〜３０％）。光学透過率と光学反射率の時間変化を図９（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、炭酸プロピレン、ポリビニルピロリドンの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。さらに、スイッチング前後の該素子の透過スペクトルを図９（ｃ）に示す。図に示すように、測定波長における透過スペクトルは、スイッチングにより大きな変化を生じることが分かる。【０１１５】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例４】
【０１１６】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１１７】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈、溶解後、ポリシラン（大阪ガスケミカル社製ＳＩ−１０−１０）１ｇを添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。該溶液を固化させるために紫外線強度１７０ｍＷ／ｃｍ２を有する紫外線硬化装置を用いて波長３６５ｎｍの紫外光を約３分間照射した。【０１１８】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１１９】
前記電極間に±２Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１２０】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜５１％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０１２１】
この多層膜に−２Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１２２】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜９％、光学透過率：〜３０％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を図１０（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、ポリシランの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。さらに、スイッチング前後の該素子の透過スペクトルおよび反射スペクトルを図１０（ｃ）と（ｄ）に示す。図に示すように、測定波長における透過スペクトルおよび反射スペクトルは、スイッチングにより大きな変化を生じることが分かる。【０１２３】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例５】
【０１２４】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１２５】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニリデンフルオロライド０．５ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１２６】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１２７】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１２８】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４８％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０１２９】
この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１３０】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１０％、光学透過率：〜３３％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を図１１（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、ポリビニリデンフルオロライドの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１３１】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例６】
【０１３２】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウムを蒸着し、反射調光層５０はマグネシウム・チタン系合金を用い、マグネシウムに２５Ｗ、チタンに２５Ｗのパワーを加えてマグネシウム・チタン合金薄膜を約４０ｎｍ蒸着した。このときのマグネシウムとチタンの組成は、ほぼＭｇ９Ｔｉであった。その後、触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０１３３】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）を０．１０ｇ〜０．７５ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１３４】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１３５】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１３６】
たとえば、ポリビニルブチラール０．１０ｇを含む非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・チタン系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜５１％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・チタン系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１３７】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・チタン系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１３％、光学透過率：〜２９％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を、各ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）添加量に関連して測定したデータを図１２（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、ポリビニルブチラールの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１３８】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例７】
【０１３９】
実施例６と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・チタン系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０１４０】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、無水エタノール１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）を０．１０ｇ〜０．５０ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１４１】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１４２】
前記電極間に±１．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１４３】
たとえば、ポリビニルブチラール０．１０ｇを含む非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・チタン系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４５％）、イオン貯蔵層３０ある酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。この多層膜に−１．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・チタン系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１４４】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・チタン系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１２％、光学透過率：〜３０％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を、各ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）添加量に関連して測定したデータを図１３（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、無水エタノール、ポリビニルブチラールの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋１．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１４５】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例８】
【０１４６】
スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０１４７】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）を０．５０ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ＰＥＴ基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１４８】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、ガラス基材からなる透明基材１０上の透明電極層２０とＰＥＴ基材からなる透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１４９】
前記電極間に±５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１５０】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４９％）、イオン貯蔵層で３０ある酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０１５１】
この多層膜に−５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１５２】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１５％、光学透過率：〜３０％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を図１４（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、ポリビニルブチラールの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１５３】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例９】
【０１５４】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１５５】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン５ｍｌと炭酸プロピレン５ｍｌの混合溶液に希釈、溶解後、１２−ヒドロキシステアリン酸を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１５６】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１５７】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１５８】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４７％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０１５９】
この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１６０】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１０％、光学透過率：〜３２％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を図１５（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、炭酸プロピレン、１２−ヒドロキシステアリン酸の混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１６１】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１０】
【０１６２】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１６３】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、１,３−ジオキソラン１０ｍｌに希釈した。溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）を０．５ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１６４】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１６５】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１６６】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４５％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。【０１６７】
この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１６８】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１７％、光学透過率：〜２７％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を図１６（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、１,３−ジオキソラン、ポリビニルブチラールの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１６９】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１１】
【０１７０】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０１７１】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈して調製した。溶解後、ジベンジリデンソルビトール（新日本理化社製ゲルオールＤ）を０．１ｇ添加した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０１７２】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１７３】
前記電極間に±２Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１７４】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４７％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０１７５】
この多層膜に−２Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１７６】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１７％、光学透過率：〜２５％）。このときの光学透過率と光学反射率の時間変化を図１７（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、ジベンジリデンソルビトールの混合溶液を非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１７７】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて、透明基材同士の貼り合わせによる簡便な素子作製が可能となり、作製した素子も優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１２】
【０１７８】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０１７９】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌおよび０．２５ｍｌ計り取り、各々テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０１８０】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１８１】
前記電極間に±２Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１８２】
たとえば、ポリエチレンイミン０．１０ｍｌを含む非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４７％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。この多層膜に−２Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０１８３】
この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１７％、光学透過率：〜３１％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図１８（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、テトラヒドロフランの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１８４】
さらに、スイッチング前後の該素子の透過スペクトルと反射スペクトルを図１９（ａ）〜（ｄ）に示す。図に示すように、測定波長における透過スペクトルおよび反射スペクトルは、スイッチングにより大きな変化を生じることが分かる。【０１８５】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１３】
【０１８６】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０１８７】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、炭酸プロピレン１０ｍｌに希釈して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０１８８】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１８９】
前記電極間に±２Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１９０】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４５％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。【０１９１】
この多層膜に−２Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１４％、光学透過率：〜３２％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２０（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、炭酸プロピレンの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１９２】
さらに、スイッチング前後の該素子の透過スペクトルと反射スペクトルを図２１（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、測定波長における透過スペクトルおよび反射スペクトルは、スイッチングにより大きな変化を生じることが分かる。【０１９３】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１４】
【０１９４】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０１９５】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．５ｍｌおよび１ｍｌ計り取り、炭酸プロピレン５ｍｌと炭酸エチレン５ｇの混合溶液に希釈して調製した。作製した該溶液の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０１９６】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０１９７】
前記電極間に±２Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０１９８】
たとえば、ポリエチレンイミン０．５ｍｌを含む非水系水素イオン導電性電解質を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜５２％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。この多層膜に−２Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１６％、光学透過率：〜２９％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２２（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０１９９】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１５】
【０２００】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２０１】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を水素イオン導電性高分子としてのポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌおよび０．２５ｍｌ計り取り、各々γ−ブチロラクトン１０ｍｌの混合溶液に希釈して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２０２】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の反射調光層５０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２０３】
前記電極間に±２Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２０４】
たとえば、ポリエチレンイミン０．１ｍｌを含む非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４７％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。この多層膜に−２Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１７％、光学透過率：〜３１％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２３（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、γ−ブチロラクトンの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０２０５】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１６】
【０２０６】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２０７】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、１,３−ジオキソラン１０ｍｌに希釈して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２０８】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２０９】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２１０】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４５％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオの貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１９％、光学透過率：〜２７％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２４（ａ）と（ｂ）に示す。図に示すように、ポリエチレンイミン、１,３−ジオキソランの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０２１１】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例１７】
【０２１２】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に透明電極層６０：スズドープした酸化インジウム／反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。各種成膜条件は実施例１と同様である。【０２１３】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、イオン導電性高分子としてポリエチレングリコール(分子量２万)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）を０．２５ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は７であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。【０２１４】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２１５】
前記電極間に±３Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２１６】
作製直後の素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４７％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。【０２１７】
この多層膜に−３Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。【０２１８】
ポリエチレングリコール、テトラヒドロフラン、ポリビニルブチラールの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子は電圧印加により光学透過率：〜３３％、光学反射率：〜９％と変化する。透明状態完了後の電圧の印加では、透過率の減少、および反射率の増加は比較的ゆっくりであった。
【実施例１８】
【０２１９】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２２０】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン５ｍｌとトルエン５ｍｌの混合溶液に希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度２４００）を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２２１】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の反射調光層５０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２２２】
前記電極間に±３Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２２３】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４４％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。この多層膜に−３Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜９％、光学透過率：〜３２％）。ポリエチレンイミン、テトラヒドロフラン、トルエン、ポリビニルブチラールの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋３Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。
【実施例１９】
【０２２４】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたポリカーボネート基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ポリカーボネートからなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２２５】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、１−メチル−２―ピロリドン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度６３０）を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２２６】
スイッチング前後の該素子の透過スペクトルと反射スペクトルを図２５に示す。作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（日射反射率：〜４６％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（日射透過率：〜１％）。この多層膜に−３Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（日射反射率：〜３２％、日射透過率：〜１５％）。同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋３Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０２２７】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例２０】
【０２２８】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたポリカーボネート基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ポリカーボネートからなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２２９】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、γ−ブチロラクトン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度６３０）を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２３０】
スイッチング前後の該素子の透過スペクトルと反射スペクトルを図２６に示す。作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（日射反射率：〜４７％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（日射透過率：〜０．９％）。この多層膜に−３Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（日射反射率：〜３２％、日射透過率：〜１０％）。同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋３Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。【０２３１】
本素子は、印加電圧の極性を変化させることによって、反射状態と透過状態とを可逆的に変化させることが可能である。このように、非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いて作製した素子は優れた調光特性を示すことが確認された。
【実施例２１】
【０２３２】
導電性メッシュ電極を透明電極層２０としてコーティングしたＰＥＴ基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、導電性メッシュ電極を透明電極層６０としてコーティングしたＰＥＴ基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２３３】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、１−メチル−２−ピロリドン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度６３０）を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２３４】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の導電性メッシュ電極と透明基材７０上の電性メッシュ電極で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２３５】
前記電極間に±１Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２３６】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４８％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．６％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２７（ａ）と（ｂ）に示す。この多層膜に−１Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜２８％、光学透過率：〜２８％）。このようにポリエチレンイミン、１−メチル−２−ピロリドン、ポリビニルブチラールの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋１Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。
【実施例２２】
【０２３７】
導電性メッシュ電極を透明電極層２０としてコーティングしたＰＥＴ基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、導電性メッシュ電極を透明電極層６０としてコーティングしたＰＥＴ基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２３８】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、γ−ブチロラクトン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度６３０）を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２３９】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の導電性メッシュ電極と透明基材７０上の導電性メッシュ電極で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２４０】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２４１】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４０％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜１．５％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２８（ａ）と（ｂ）に示す。この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜２２％、光学透過率：〜２４％）。このようにポリエチレンイミン、γ−ブチロラクトン、ポリビニルブチラールの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。
【実施例２３】
【０２４２】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたＰＥＮ基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、スズドープした酸化インジウムを透明電極層６０としてコーティングしたＰＥＮ基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２４３】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子としてポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、γ−ブチロラクトン１０ｍｌに希釈し、溶解後、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ、重合度６３０）を０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２４４】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の透明電極層６０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２４５】
前記電極間に±２．５Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２４６】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４５％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図２９（ａ）と（ｂ）に示す。この多層膜に−２．５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１４％、光学透過率：〜３６％）。このようにポリエチレンイミン、γ−ブチロラクトン、ポリビニルブチラールの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋２．５Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。
【実施例２４】
【０２４７】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたポリカーボネート基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ポリカーボネート基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２４８】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子として過硫酸アンモニウムを０．１ｇ計り取り、１−メチル−２−ピロリドン１０ｍｌに希釈し、溶解後、トリイソプロパノールアミンを０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２４９】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の反射調光層５０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２５０】
前記電極間に±３Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２５１】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４３％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図３０（ａ）と（ｂ）に示す。この多層膜に−３Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１０％、光学透過率：〜３４％）。このように硫酸アンモニウム、１−メチル−２−ピロリドン、トリイソプロパノールアミンの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋３Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。
【実施例２５】
【０２５２】
実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたポリカーボネート基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ポリカーボネート基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２５３】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を、水素イオン導電性高分子として過硫酸アンモニウムを０．１ｇ計り取り、γ−ブチロラクトン１０ｍｌに希釈し、溶解後、トリイソプロパノールアミンを０．１ｇ添加して調製した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０を透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させた。【０２５４】
得られた素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、透明基材１０上の透明電極層２０と透明基材７０上の反射調光層５０で電極をとることにより、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２５５】
前記電極間に±３Ｖの電圧を印加し、そのときの光学透過率と光学反射率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。【０２５６】
作製した素子は、反射調光層５０であるマグネシウム・ニッケル系合金薄膜が金属光沢を持つため、光をよく反射し（光学反射率：〜４３％）、イオン貯蔵層３０である酸化タングステン薄膜が濃紺に着色しているため、透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．３％）。このときの光学透過率および光学反射率の時間変化を図３１（ａ）と（ｂ）に示す。この多層膜に−３Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。この結果、酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０は透明になり、マグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０も水素化が起こり、透明化した（光学反射率：〜１５％、光学透過率：〜３５％）。このように硫酸アンモニウム、γ−ブチロラクトン、トリイソプロパノールアミンの混合溶液を電解質溶液８０として用いた素子において、同様に電圧印加後透過状態を呈し、透明状態完了後＋３Ｖを印加すると、透過率は減少し、反射状態に戻った。
【実施例２６】
【０２５７】
（１）既存技術による素子
スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、その上に、固体電解質層９０：酸化タンタルを反応性直流マグネトロンスパッタ法により成膜した。成膜は、アルゴンガスと酸素ガスの流量比を７：１に制御した混合雰囲気中で、真空槽内の圧力を０．７Ｐａとし、金属タンタルターゲットに７０Ｗのパワーを加えてスパッタリングを行った。成膜した酸化タンタル薄膜の膜厚は約２００ｎｍであった。上記固体電解質層９０の酸化タンタル薄膜上に、バッファ層としてアルミニウム薄膜を直流マグネトロンスパッタ法により成膜した。雰囲気ガスはアルゴンガスを用い、真空槽内の圧力を０．６Ｐａとし、金属アルミニウムターゲットに５０Ｗのパワーを加えてスパッタリングを行った。成膜したアルミニウム薄膜の膜厚は約２ｎｍであった。上記バッファ層のアルミニウム薄膜上に、触媒層４０：パラジウム及び反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル合金を形成した。【０２５８】
上記反射調光層５０のマグネシウム・ニッケル合金薄膜及びその他多層膜をシールするように、保護層として紫外線熱併用硬化型エポキシ系樹脂（ナガセケムテックス社製ＸＮＲ５５４１）を塗布し、さらにその上をガラスでカバーした。紫外線熱併用硬化型エポキシ系樹脂を硬化させるために紫外線硬化装置を用いて紫外線強度１７０ｍＷ／ｃｍ２、波長３６５ｎｍの紫外光を５分間照射した。照射後樹脂を安定化させるために、素子を恒温槽にて８０℃、３０分間保持して合わせガラスタイプの素子を作製した。このようにして既存技術による素子を、電解質として固体電解質を用い、１枚のガラス基板上に順に膜を形成する公知の方法で作製した。
（２）本発明技術による素子
一方、実施例１と同様の手順で、スズドープした酸化インジウムを透明電極層２０としてコーティングしたガラス基板からなる透明基材１０上にイオン貯蔵層３０：酸化タングステンを蒸着し、ガラス基板からなる透明基材７０上に反射調光層５０：マグネシウム・ニッケル系合金／触媒層４０：パラジウムの各薄膜の蒸着を、マグネトロンスパッタ法を用いて行った。【０２５９】
非水系水素イオン導電性電解質溶液８０として、イオン導電性高分子のポリエチレンイミン(ＰＥＩ、分子量６００)を０．１ｍｌ計り取り、テトラヒドロフラン１０ｍｌに希釈した。溶解後、１２−ヒドロキシステアリン酸を０．０５ｇ添加した。作製した該溶液８０の水素イオン指数は１２であった。該溶液８０をガラス基板からなる透明基材１０上の酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０に塗布後、ガラス基板からなる透明基材７０を被せ、透明基材７０上のパラジウム触媒層４０と密着させることで貼り合わせ構造を作製した。
（３）特性の比較
得られた前記各々の素子を実施例１と同様に図４に示す評価装置にとりつけ、その光学的なスイッチング特性を調べた。このスイッチ素子は、初期状態は鏡状態であった。【０２６０】
前記電極間に電圧を印加し、そのときの光学透過率の変化を、波長６７０ｎｍの半導体レーザーとシリコンフォトダイオードを組み合わせた測定システムで測定した。その結果を、図３２に示す。【０２６１】
作製直後の素子は、いずれも透過率は極めて低い（光学透過率：〜０．２％）。既存技術により作製した素子に、−５Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。このとき、およそ２分程度で透明状態に変わり、光学透過率：〜４４％を示した。【０２６２】
これに対して、同様に本技術により作製した素子に、−１Ｖの電圧を印加すると酸化タングステン薄膜からなるイオン貯蔵層３０中の水素イオンが非水系水素イオン導電性電解質層９０中を拡散し、パラジウム触媒層４０を通ってマグネシウム・ニッケル系合金薄膜からなる反射調光層５０中に導入された。このとき、およそ９０秒程度で透明状態に変わり、光学透過率：〜４２％を示した。【０２６３】
このように、本技術による非水系水素イオン導電性電解質溶液８０を用いることで、素子の低電圧（低電力）駆動も可能となった。
【産業上の利用可能性】
【０２６４】
本発明の反射型調光エレクトロクロミック素子はスイッチングにより可視光領域のみならず赤外光領域の透過率と反射率を変化させることができるため、調光窓材として使用した際には、素子のスイッチングにより効果的に太陽光による熱の室内への流入、ならびに室内の熱の屋外への流出を制御することができる。【０２６５】
また、当該性能を利用する様々な電子・光学デバイス等への応用も可能である。本技術により、特に分散性・接着性を発現する添加剤を含む非水系水素イオン導電性電解質溶液を用いることで、２枚の基材を簡便に接着性のある電解質溶液で貼り合わせることで素子を作製できるため、大型化、生産性、コストの面で有利であり、さらに該溶液の特性により低電圧駆動が可能となる。
【符号の説明】
【０２６６】
１０    透明基材
２０    透明電極層
３０    イオン貯蔵層
４０    触媒層
５０    反射調光層
６０    透明電極層
７０    透明基材
８０    非水系水素イオン導電性電解質溶液
９０    非水系水素イオン導電性電解質層
１００  ガラス用中間膜
１１０  ガラス
５０１  反射型調光エレクトロクロミック素子
５０２  半導体レーザー（λ＝６７０ｎｍ）
５０３  Ｓｉフォトダイオード
５０４  デジタルマルチメータ
５０５  デジタルマルチメータ
５０６  ソースメータ
５０７  コンピュータ
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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