(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該システムを横切る透明視を許容する透明エレクトロクロミックシステム（１００）であって、
・二つの平行な外壁（１０、１１）（システムは、二つの対向する側の間で、その外壁を横切る視野方向において透明である）と、
・前記二つの外壁の間に配置される内壁（１２）のネットワーク（前記内壁は、前記外壁に対して垂直に伸びており、前記外壁と平行して並置された一組のセル（１３）を定めている）と、
・前記セル（１３）の中に夫々含まれる液体及び／又はゲルの部分と、
・液体及び／又はゲルの部分に分配された第１及び第２の電気活性物質（夫々異なる電気酸化還元電位を有し、その第１及び第２の電気活性物質の少なくとも一部は前記物質の酸化の形と還元の形との間で可変光学効果を有する）と、
・二つの外壁のうちの一つ（１０）によって一緒に支持され、かつ、可変電力供給ユニット（２０、２１）の二つの電力供給ターミナルにそれぞれ接続されることを目的とした二つの透明な電力供給電極（１、２）（所与の時間で、前記第１及び第２の電気活性物質の間で、逆の方法で、電気活性物質の少なくとも一部へ、又は、から、電子を移動させるために、前記電力供給電極は、セル（１３）の少なくとも一部に含まれる液体及び／又はゲルの部分に、電気的に直接接している）と、
・前記エレクトロクロミックシステムの内部で前記電力供給電極（１、２）に電気的に直接接触することのない少なくとも一つの透明な追加電極（３）（前記追加電極は、少なくとも一部のセル（１３）の中で前記電力供給電極と平行である）と、
・少なくとも一部のセル（１３）のために、前記液体及び／又はゲルの部分と前記追加電極との間の接触を防ぐために、前記セルの夫々に含まれる前記液体及び／又はゲルの部分と前記追加電極との間に配置され前記電気活性物質が前記追加電極と接触して酸化又は還元されるのを防ぐ絶縁膜（４）と、を備え、
前記透明エレクトロクロミックシステムは、眼に関するレンズ、ヘルメットバイザー、マスクガラス、又は、眼に関するレンズかヘルメットバイザーかマスクガラスに適用することを目的としたウェーハを形成し、
三つの出力端子を備え、前記出力端子のうちの二つが、システム（１００）の内部を流れる電流を生成するために、電気的に夫々二つの電力供給電極（１、２）に接続されている電力供給ユニット（２０）を更に備え、前記電力供給ユニットのもう一つの出力端子は、前記追加電極（３）に接続されており、また、前記電力供給ユニットは、前記電力供給電極のうちの一つと前記追加電極との間に存在する少なくとも一つの電圧を可変的に制御するのに適していることを特徴とする透明エレクトロクロミックシステム。
【請求項２】
前記追加電極（３）が、前記電力供給電極（１、２）を支持しているものではない、前記二つの外壁のうちの他方の一つ（１１）によって支持される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記追加電極（３）が、外壁（１０、１１）と平行な方向に、二つの隣接するセル（１３）の間を連続的に延在する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記追加電極（３）が、少なくとも全てのセル（１３）の部分の反対側に間断なく伸びる請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記追加電極（３）が、前記外壁（１０、１１）に垂直な方向（Ｄ）に沿って、少なくとも一部のセル（１３）の中心部に整合する開口（Ｏ）を有する請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記追加電極（３）が、二つの外壁のうち電力供給電極（１、２）を支持しているものと同じもの（１０）によって支持され、かつ、前記外壁と平行な方向に沿って前記二つの電力供給電極の間に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記追加電極（３）と前記電力供給電極（１、２）とが同一の組成材料を有する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記追加電極（３）が、二つの隣接するセル（１３）の間で連続的に延在し、かつ、前記隣接するセルを切り離している内壁（１２）と、電力供給電極（１、２）及び追加電極（３）を支持している外壁（１０）との間に位置している請求項６又は７に記載のシステム。
【請求項９】
前記追加電極（３）が、前記隣接するセル（１３）を切り離している内壁（１２）の夫々の側からはみ出した突起（３１、３２）を有し、前記突起は、前記内壁の壁面から、当該内壁に垂直な方向に、２μｍより大きく、好ましくは３μｍより大きくはみ出している請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記追加電極と電力供給電極との間に、電力供給電極（１、２）及び追加電極（３）を支持する外壁（１０）のそれらによって支持された絶縁透明材料の部分（５）を更に備え、絶縁材料の前記部分、前記電力供給電極、及び任意で絶縁膜（４）の一部で覆われている前記追加電極を横切って、前記外壁に垂直な方向（Ｄ）に沿って、前記システム（１００）が実質的に同じ光学的厚さを有している請求項６乃至９の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
電力供給電極（１、２）及び追加電極（３）を支持する外壁（１０）のそれらによって支持される多量の吸収材料を更に備え、前記多量の吸収材料は前記追加電極と電力供給電極夫々との間に位置する請求項６乃至９の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記追加電極（３）が、二つの外壁のうち、電力供給電極（１、２）を支持しているものと同じもの（１０）によって支持され、かつ、外壁に垂直に方向（Ｄ）に沿って前記外壁と前記二つの電力供給電極との間に配置され、前記絶縁膜（４）が前記追加電極と前記電力供給電極の夫々との間に配置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
外壁（１０、１１）のうち、前記追加電極（３）を支持しているものではない他方のものにより支持されるもう一つの追加電極（３ａ）を更に備え、
前記電力供給ユニットは、システム（１００）の二つの電力供給電極（１、２）に夫々接続された二つの電流出力端子を有する電力供給ユニット（２１）を備え、かつ、前記追加電極（３）と前記もう一つの追加電極（３ａ）とに夫々接続された二つの電圧出力端子を有する電気分極ユニット（２２）を更に備える請求項１乃至１２の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも一部のセル（１３）のために、前記もう一つの追加電極（３ａ）と、前記セルの夫々に含まれる前記液体及び／又はゲルの部分との間に配置され、前記液体及び／又はゲルの部分と前記もう一つの追加電極との間の接触を防止するもう一つの絶縁膜（４ａ）を更に備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも一部のセル（１３）に含まれる前記液体及び／又はゲルの部分が、対応するセルの内部で前記二つの電力供給電極（１、２）に電気的に直接接触する請求項１乃至１４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
セル（１３）に含まれる液体及び／又はゲルの部分が、前記電力供給電極の一つにだけ直接電気的に接触し、かつ、前記二つの電力供給電極のうちの一つによって電力供給を受ける各セルが、他方の電力供給電極によって電力供給を受ける少なくとも一つの他のセルと隣接するように、前記二つの電力供給電極（１、２）が配置され、
前記内壁自身に、または前記内壁と前記外壁との間に、前記隣接するセルに含まれる液体及び／又はゲルの部分間でのイオンの授受を可能とするイオン橋（１４）が形成されている請求項１乃至１４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
少なくとも一部の内壁（１２）が、前記追加電極の近くに位置する電気活性種がセル（１３）から隣接するセルへ通過するのを前記内壁が防止するように、外壁（１０、１１）に垂直な方向（Ｄ）に沿って前記追加電極（３）まで伸びている、請求項２乃至５の何れか１項を伴う請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記電力供給電極の電位夫々が境界とされる間隔の外にある電位を前記追加電極が有するように、前記追加電極（３）と、前記電力供給電極（１、２）のうちの少なくとも一つとの間に電圧が印加され、複数の前記電位は共通の基準端子に関して測定される請求項１乃至１７の何れか１項に記載の透明エレクトロクロミックシステムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明エレクトロクロミックシステム、及びこの種のシステムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの透明エレクトロクロミックシステムはすでに利用することができ、そこでは、電気活性物質が、電力供給電極と接触して、同時に酸化及び還元される。これらの電気活性物質の少なくとも一部は、それらの酸化及び還元の形の間で異なる色を有している。そのシステムは、このように、電力供給電極の間に印加されている電気命令がそれ自体で変化したときに、変色し、及び／又は可変光吸収を示す。
【０００３】
本願明細書の説明の内容において、システムの動作中に酸化又は還元され得る物質が組み込まれたエレクトロクロミックシステムの電力供給電極は、還元されることを目的とするそれらの物質に対して電子を移動させることを目的とした、或いは、酸化されることを目的とする物質から電子を受け取ることを目的とした電極を意味する。このように、電流は、電力供給電極において流れる。エレクトロクロミックシステムの電気命令は、直接この電流でもよい。或いは、その電気命令は、二つの電力供給電極の間に印加される電圧であってもよい。何れにせよ、電力供給電極の極性が逆にされることで、エレクトロクロミックシステムの逆転動作が得られる。
【０００４】
それ自体が公知な方法において、この種の透明エレクトロクロミックシステムは、板ガラス、眼科用レンズ、マスクガラス、又はヘルメットバイザーに組み込むことができる。一般に、透明システムは、それを通したクリアな見通しを許容する、すなわち、そのシステムの一方の側に位置する観察者に、そのシステムの他方の側において適当な距離に位置する対象物や光景を見せることのできるシステムを意味する。換言すれば、そのシステムは、システムの電気状態に関係なく、そこを通過して伝達される光について、観測者にとって認知可能で彼の視界を曇らせるような如何なる散乱や回折をも引き起こすことはない。
【０００５】
システムの外壁と平行して互いと並置される一組のセルの形をとるこの種のエレクトロクロミックシステムをどのように作るかについても知られている。この種の構成は、電気活性物質を収容する液状媒体のシステム外部への漏れの低減、システムの圧縮強度の向上などを含む数多くの効果を有している。この場合、透明エレクトロクロミックシステムは下記を備えている：
・平行な二つの外壁（システムは、二つの対向する側の間がこれらの外壁を通して視野方向に透明である）；
・上記二つの外壁の間に配置され、セルの組を定める内壁のネットワーク（その内壁は上記外壁に対して垂直に伸びている）；
・セル内に夫々含まれる液体及び／又はゲルの部分；
・夫々異なる酸化還元電位を伴って上記液体及び／又はゲルの部分に分配される第1及び第2の電気活性物質（これらの電気活性物質の少なくとも一部は、それらの酸化の形及び還元の形の間に可変光学効果を有する）；及び、
・可変電力供給ユニットの二つの電極供給ターミナルに夫々接続されることを目的とする二つの透明電力供給電極（これらの電力供給電極の夫々は、所与の時間に渡り第１及び第２の電気活性物質の間で逆の方法により、電気活性物質の少なくとも一部へ、又は一部から電子を伝達するために、セルの少なくとも一部に含まれている液体及び／又はゲルの部分に直接接続されている）。
【０００６】
最後に、この種の細胞質の透明エレクトロクロミックシステムについては、二つの電力供給電極を、互いに電気的に直接接触させることなく、どのようにして二つの外壁のひとつに搭載するかについても知られている。二つの電力供給電極は、すなわち、電気的に絶縁質なストリップにより互いに分離された状態で、電気活性物質を含む媒体に向けられたこの外壁の側に並置される。電力供給電極のこの種の配置は、その電気化学状態に関係なく、システムの光吸収に対するそこからの寄与を下げるのに特に役立つ。エレクトロクロミックシステムは、そのため、命令動作の間により高いコントラストを有することができる。更にまた、同じ外壁上の二つの電力供給電極を置くこの配置は、薄い、特に、電気活性物質を含む媒体の厚みが５０μｍ（ミクロン）より薄い、例えば約２０μｍであるエレクトロクロミックシステムを得るのに役立つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この種の細胞質透明エレクトロクロミックシステムの動作中には、以下の問題点及び欠点が観測されていた：
・二つの電力供給電極間の電位の違いは制御されているが、各電極についての電位値は個々に制御されていない。これは結果として、電気活性物質の不可逆的な劣化を生じさせ、終にはエレクトロクロミックシステムのダメージを生じさせ得る；
・電力供給電極の一方又は他方の上で、それらの酸化及び還元の形の間で変換された電気活性物質は、二つの電力供給電極の間に位置するゾーンにおいて相互に中和される。これは結果として、エレクトロクロミックシステムの光学効率に関して無駄な電流費量となる；
・電力供給電極の一方又は他方の上で反応した電気活性物質相互の中和は、これら二つの電極の間に帯を生じさせ、そこではシステムの着色性が十分に制御されない；そして、
・エレクトロクロミックシステムの変色を命令するために電力供給電極の間に印加される電圧の修正から、この変色が実際に現れるまでの間にタイムラグが発生することがある。換言すると、そのシステムの応答時間は、一部の応用に対しては長すぎることがある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、これらの欠点のうちの少なくとも一つを矯正することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明は、上記のような細胞質の透明エレクトロクロミックシステムであって、電力供給電極が、システムの二つの外壁のうちの一つによって支持され、かつ、少なくとも一つの追加的透明電極を更に備えるものを提案する。この追加電極は、エレクトロクロミックシステム内部にある電力供給電極には電気的に直接接触しない。更にまた、それは、少なくとも一部のセルの内部にある電力供給電極と平行である。
【００１０】
追加電極の第1の使用によれば、それは、電力供給電極の外側で液体及び／又はゲルの部分において電位の値を設定するために用いることができる。従って、これは基準電極であり、セルの内側で、電位が、過剰に高く電気活性物質に損傷を与えることにつき責任のある絶対値を局所的に取るのを防止する。この場合、追加電極は液体及び／又はゲルの部分と接触しており、また、それは、エレクトロクロミックシステムの電気化学安定範囲の中に位置する電位に保たれる。
【００１１】
追加電極の第２の使用によれば、それは、電力供給電極で反応した電気活性物質の相互中和を減らすために用いることもできる。例えば、追加電極には電位を印加することができ、これにより追加電極は、電力供給電極のうちの一つで生成されていたこれらの物質の酸化又は還元の形が電荷を有していた場合に、それらの一部を脇に維持する。このようにして、無駄な電力消費を避けることができる。同様に、電気活性物質が相互に中和されるゾーンは、このようにしてより一層見えなくなる。
【００１２】
最後に、第３の使用によれば、追加電極は、酸化又は還元の形にある電気活性物質のうちの一つを、それが帯電している場合には、この物質がそこで反応することを目的としている電力供給電極の方へ、引き付けるためにも用いることができる。追加電極の適切な分極は、このことによりエレクトロクロミックシステムの応答時間を短くするのに役立つ。
【００１３】
追加電極の第２及び第３の使用のために、そこに印加される電位は、夫々二つの電力供給電極に印加される電位が境界をなす間隔の中又は外に位置することができる。エレクトロクロミックシステムは、それから更に、追加電極と、各セルに含まれる液体及び／又はゲルの部分との間に配置される絶縁膜を備えてもよい。この手法によれば、液体及び／又はゲルの部分と追加電極との間の電気的な接触が防止される。追加電極は、従って、システムの動作中に如何なる電流も導通せず、また、その役割はシステム内での容量効果に限られる。この種の絶縁膜は、追加電極に印加される電位が、夫々二つの電力供給電極に印加される電位が境界とされる間隔の外に位置する場合に推奨される。それは又次には、電気活性種の一部が、追加電極と接触して酸化又は還元されるのを防ぎ、或いは、この種の接触を受けて不可逆的に損傷を受けるのを防止する。
【００１４】
本発明によって導入される追加電極は、二つの電力供給電極を支持しているものではなく、システムの二つの外壁のうち他方の一つによって支持されてもよい。
【００１５】
或いは、それは、二つの電力供給電極を支持しているものと同じ外壁によって支持されてもよい。この場合、追加電極は、外壁と平行な方向に沿って、二つの電力供給電極の間に配置されることができる。それはまた、追加電極と電力供給電極夫々との間に絶縁膜を配置して、外壁と垂直な方向に沿って外壁と二つの電力供給電極との間に配置することとしてもよい。後者の構成において、追加電極が液体及び／又はゲルの部分と接触してない場合、その機能は上述した第２又は第３の使用に制限される。
【００１６】
任意で、システムは、第１の追加電極を支持しているものではない他方の外壁によって支持されるもう一つの追加電極を更に備えてもよい。
【００１７】
本発明に係るエレクトロクロミックシステムは、三つの出力端子を有する電力供給ユニットを更に備えてもよく、これらの出力端子のうちの二つは、システム内を流れる電流を生成するために上記二つの電力供給電極に夫々電気的に接続されている。電力供給ユニットは、従って、電力供給電極の一つと追加電極との間に存在する少なくとも一つの電圧を可変的に制御するのに適している。
【００１８】
システムが二つの追加電極を含む場合、一方では電力供給電極の電流供給を、他方では二つの追加電極との間に印加されるバイアス電圧を、それぞれ、二つの独立した電力供給ユニットによって供給することとしてもよい。
【００１９】
本発明に係るエレクトロクロミックシステムは、特に、板ガラス、航空機のウインドウ、眼科用レンズ、ヘルメットバイザー、マスクガラス、又は、眼科用レンズ、ヘルメットバイザー又はマスクガラスに適用することを目的としたウェーハを形成するのに適している。
【００２０】
本発明は、本発明に係る透明エレクトロクロミックシステムの使用方法をも提案し、それによれば、追加電極が、電力供給電極の夫々の電位が境界をなす間隔の外に存在している電位を有するように、追加電極と電力供給電極のうちの少なくとも一つとの間に電圧が印加され、そして、全ての電位は共通基準端子に関して測定される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の他の特徴及び効果は、添付の図面を参照して、非限定的な例示的実施形態に関する下記の記載により明らかになると思われる。ここで、
・図１乃至図６は、様々な実施形態に対応する本発明に係るエレクトロクロミックシステムの断面図を示す。
【００２２】
これらの図面を明確にしておくと、図示された素子の寸法は、現実の寸法に対しても、また、現実の寸法比率に対しても、比例するものではない。更に、異なる図面において用いられている同一の参照符号は、同一の、又は同一の機能を有する素子を意味する。
【００２３】
本発明に係るエレクトロクロミックシステム１００は、透明で、かつ、互いに平行な二つの外壁１０及び１１を備えている。上記壁１０及び１１は、ガラス、或いは、可視光に対して透明な有機物質から作ることができる。図面において、壁１０及び１１は平坦であるが、それらは、各エレクトロクロミックシステムの特定の用途に従って、曲面、凹面、又は凸面に変形されてもよいことが解る。更にまた、それらは、長さにおいて、また、幅において、如何なる寸法を有してもよい。例えば、二つの外壁１０又は１１のうちの一つは眼科用レンズであってもよく、また、他方の外壁はこのレンズに取り付けられる透明フィルムであってもよい。この種の応用のために、外壁のうちの一つを形成するレンズは、眼科の分野で使用される如何なる透明有機物質で作られてもよく、また、そのフィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレートから作られてもよい。外壁１０及び１１は、それらが取り囲む内部容積Ｖを定めるために、互いに、所定距離だけ離れて保持される。容積Ｖは、例えば、図示しない周縁の封止によって閉じられている。容積Ｖは、外壁１０及び１１に対して垂直に、例えば、２０μｍの厚みｅを有することができる。
【００２４】
全ての図において、Ｄは、エレクトロクロミックシステム１００を、その二つの相対する側の間で横切る光の方向を示す。例えば、その方向Ｄは、壁１０及び１１に対して実質的に直角をなしていてもよい。特に、システム１００は、方向Ｄに沿ってシステムを見通している観察者に対して透明である。
【００２５】
壁１０は、例えば、二つの透明電極１及び２を支持している。これらは、その厚みが非常に薄い場合に透明に見えるか、或いは本質的に透明である如何なる電気伝導性材料からも製造することができる。例えば、電極１及び２は、錫を添加した酸化インジウム（indium tin oxide、即ちITO）で、或いは、フッ素を添加した酸化錫（SnO2:F）で製造することができる。電極１及び２は、システムの内部となる壁１０の側に、互いに直接接触することなく、実質的にこの側の全てを覆うように配置される。例えば、電極１及び２は、交錯する櫛状のパターンを有し、その櫛の歯に対して垂直な断面において、図面中でこれらの電極を交互に出現させるようにしてもよい。他のパターンも、均等に用いることができる。電極１及び２は、互いに電気的に絶縁させておくために、少なくとも部分的に導電材料が欠けているストリップによって切り離されている。このストリップの幅は、例えば、約１８μｍとすることができる。
【００２６】
本発明に関連する実施形態によれば、電極１及び２は、２０又は２１で参照される可変電力源に接続されることを目的としている。必要な電気的接続をどのように設計し、製造するかについては、当業者にとって既知であるため、ここではその説明はしないこととする。
【００２７】
容積Ｖには、液状媒体が入れられている。この媒体は、その組成次第で、液体又はゲルとすることができる。そこには、システム１００の動作中、電力供給電極１及び２上で酸化又は還元されることを目的とした電気活性物質が含まれる。そこにはまた、電気活性物質、抗ＵＶ剤、可塑剤などに共通な溶媒の類の他の添加物を含ませてもよい。
【００２８】
容積Ｖに含まれる電気活性物質は、説明に役立つ実例として：
・飽和塩化第一水銀基準電極と比較して約０．２Ｖの酸化還元電位を有するN,N,N',N'-テトラメチルフェニリンジアミン（還元の形において無色であり、酸化の形において青となる）；及び
・飽和塩化第一水銀基準電極と比較して約−０．７Ｖの酸化還元電位を有するエチル ビオロゲン ジパークロレイト（ジ過塩素酸塩）、又はN,N'-ジエチル-4,4'-ビピリジニウム ジパークロレイト（酸化の形において無色であり、還元の形において青となる）である。
【００２９】
二つの電力供給電極１と２の間の電圧がゼロである場合、それら夫々の酸化還元電位の値により、これらの二つの物質のうち第１のものはその還元の形となり、また、第２のものはその酸化の形となる。エレクトロクロミックシステムは、従って、その透明状態となり、例えば７０％を超える高い光透過性を示す。電極１と２の間に印加される電圧が約０．９Ｖより高いときは、電極１及び２のうち電力源の正極端子に接続されているものと接触しているN,N,N',N'-テトラメチルフェニリンジアミンは酸化され、また、電源の負極端子に接続している他方の電極と接触して減じている。エチル ビオロゲンは還元される。エレクトロクロミックシステム１００は、従って、青色を吸収するようになり、その光の透過率は、特に電気活性種の濃度に応じて、例えば、４０％未満、或いは１０％未満となることができる。
【００３０】
これらの二つの物質は、エレクトロクロミックシステム１００の吸収状態に対して要求される光吸収のレベルに応じて、夫々０．００１と０．５ｍｏｌ／ｌ（リットル当たりのモル）の間の濃度を有して容積Ｖの中に導入されることができる。上述した二つの電気活性種の濃度は、例えば、０．２ｍｏｌ／ｌであればよい。
【００３１】
外壁１０及び１１の間に含まれる容積Ｖは、１３で参照される別々のセルに分けられている。内部に電気活性物質が分配されている媒体は、従って、それ自体もまた、夫々がセル１３の内部に含まれる部分に分割されている。この目的のため、エレクトロクロミックシステムには、セル１３を互いに切り離すための内壁１２が加えられている。内壁１２は、外壁１０及び１１に対して垂直であり、セル１３を定めるために、前記外壁と平行したネットワークを形成している。上記壁１２の構成及び実施形態は当業者にとって既知であると推測できるため、その繰り返しは行わない。例えば、上記壁１２は０．１μｍより大きな、好ましくは０．５と８μｍとの間の厚みを夫々有することができ、また、各セル１３は、外壁１０及び１１に対して平行に、例えば５０μｍと１．５ｍｍの間の寸法を有することができる。従って、セル１３は、壁１０及び１１と平行して、エレクトロクロミックシステム１００の舗装面を形成し、そのパターンは、規則的なもの、例えば、六角形、或いは、ランダム又は擬似ランダムなものなど、如何なるパターンであってもよい。
【００３２】
本発明によってエレクトロクロミックシステムに導入される追加電極の配置に関係なく、内壁１２のネットワークは電力供給電極に関して二つの異なった構成を有することができる。
【００３３】
図１及び図２に示す本発明の実施形態に適用される内壁１２の第一形状によれば、少なくとも一部のセル１３の中に含まれる液体及び／又はゲルの部分は、対応するセルの内部で各々二つの電力供給電極１及び２と直接接触している。この場合、二つの電極１及び２の夫々の伸張範囲は、一部の内壁１２がこれらの伸張範囲の上に位置する状態で、隣接する複数セル１３に対して共通となり得る。このような壁１２は、電極１及び２が実質的にセル１３内部に到達するように、それらが載置される電極１又は２の伸張範囲より狭い。各セル１３は、従って、その二つの電極１及び２によって電力供給を受け、セル１３に含まれる液体及び／又はゲルの部分は全て同じ化学組成を有することができる。これらの条件下で、セル１３は、液体及び／又はゲルの所与の総量から集合的に満たされることができる。このような実施形態において、各セル１３は自己充足的なエレクトロクロミックサブシステムを形成し、また、全てのセルは光透過の同時変化を生成するために並列に電気的命令を受ける。
【００３４】
図３乃至図６における実施形態に適用される内壁１２の第２の構成によれば、少なくとも一部のセル１３の中に含まれる液体及び／又はゲルの部分は、対応するセル１３の内部で、夫々二つの電力供給電極１又は２のうちの一つだけと直接接触する。この場合、液体及び／又はゲルの部分が二つの電力供給電極１又は２のうちの一つだけと排他的に接触するセル１３は、液体及び／又はゲルの部分が他方の電力供給電極とだけ排他的に接触する少なくとも一つの他のセル１３と隣接する。システムは、従って、隣接するセルの液体及び／又はゲルの部分を接続するイオン橋１４を更に備える。このようなイオン橋は、内壁１２が多孔性であり、かつ、イオン種を含んでいれば内壁１２から成ることができ、さもなければ、内壁１２の端部と外壁のうちの一つ１０又は１１との間に位置する。電力供給電極１及び２に関する内壁１２のこのような構成において、各セル１３は、夫々が異なる電極によって給電された場合、隣接する相補的な少なくとも一つの１／２分のバッテリと電気的に結合する１／２分のバッテリを形成する。
【００３５】
上記壁１２のこの第２の構成のためには、特に各電極１又は２が常に電力源の正極出力端子に、又は負極出力端子に接続されるときは、セル１３に含まれる液体及び／又はゲルの全ての部分が同じ化学組成を有する必要はない。特に、液体及び／又はゲルの部分が電極１及び２のうち正極端子に接続している方と接触しているセル１３は、正の酸化還元電位を有する電気活性物質のそれらだけを含むことができる。反対に、液体及び／又はゲルの部分が電力源２０の負極出力端子に接続している電極と接触しているセル１３は、負の酸化還元電位を有する電気活性物質のみを含むことができる。電気活性物質の無駄な消費は、このようにして避けることができる。更にまた、活性種の濃度は、光吸収の変化のより高い振幅を得るために、各セルの中で有益に増加することができる。この場合、両タイプのセルは、二つの異なる初期組成物によって、異なって満たされなければならない。本記載における前述の濃度は、従って、エレクトロクロミックシステム１００の全体における全てのセル１３についての平均値として考量されなければならない。
【００３６】
図１に示す本発明の実施形態において、各セル１３は、外壁１０によって支持される二つの透明電極１及び２によって給電される。エレクトロクロミックシステム１００は、更に、壁１１によって支持される追加電極３を備えている。追加電極３は、任意で、絶縁膜４によって被覆されてもよく、それはこのようにして、電極３と、セル１３に含まれる液体及び／又はゲルの部分との間の電気的絶縁を確保する。追加電極３及び絶縁膜４は、透明である。例えば、追加電極３は錫が添加された酸化インジウムから製造することができ、また、膜４は、ポリパラキシリレンを基礎とすることができる。電極３及び膜４の夫々の厚さは、例えば、夫々、０．３μｍ（ミクロン）及び１μｍとすることができる。
【００３７】
追加電極３は、複数の構成を有することができる。それは、特に、外壁１０及び１１と平行な方向に沿って、隣接する二つのセル１３の間に連続的に延在することができる。この場合、それは、少なくとも全てのセル１３の部分の反対側で途切れることなく延在することができる。換言すると、追加電極３は、システム１００の壁１１全体を実質的に覆うように如何なる開口をも有しないことができる。或いは、追加電極３は、外壁１０及び１１に垂直な方向に沿って、少なくとも一部のセル１３の中心部に夫々整合する開口Ｏを有することができる。図１において、このような開口Ｏは、それらの任意的な性質を示すために、それらの境界の位置によってのみ示されている。この種の開口Ｏは、開口Ｏの位置で追加電極３によって生じさせられたであろう光吸収を部分的に取り除くことによりシステム１００の光の透過性を向上させるのに役立つ。
【００３８】
システム１００は、従って、三つの出力端子、即ち、夫々電力供給電極１及び２に接続している二つの電流出力端子、及び追加電極３に接続している基準端子、を有する可変電力源２０によって、電流の供給を受けることができる。通常の方法で、電気活性物質は、従って、電力供給電極１及び２と接触して同時に酸化及び還元される。追加電極３がセル１３内部の液体及び／又はゲルの部分と接触している、すなわち、絶縁膜４が存在していない場合は、追加電極３が、容積Ｖ全体の内部電位を固定する役割を果たす。事実、それは、一方で電極１又は２の少なくとも一つと、電極１及び２から離れており、かつ、各セル１３の中にある液体及び／又はゲルの部分との間に存在する電圧を固定するのに役立つ。このような方法により、容積Ｖの全域において、或いはほぼ全域において、何時でも電位を制御することができる。これにより、特に、電気活性物質の一部に不可逆的な損傷を生じさせ得るような大きな電位差が容積Ｖの異なる点の間に如何なる時点においても生じない状態が確保される。エレクトロクロミックシステム１００の有効寿命は、これにより長期化される。このような機能を有する場合、追加電極３は一般に基準電極と呼ばれる。しかしながら、電気活性種の一部が電極３と接触して不可逆的な損傷を受けるのを避けるために、追加電極３の電位は、電力供給電極１及び２のそれぞれの電位に関して、限界値を超えてはならない。換言すると、追加電極３の電位の値は、セル１３の一つに含まれる液体及び／又はゲルの部分各々の全てがシステムの電気化学的安定範囲の中に保持されることが保障されるように選択される。この安定範囲は、一般に、エレクトロクロミックシステムの切り換えに対応する電位の値の間隔より広く、その結果、追加電極３の電位は、必ずしも、二つの電力供給電極１及び２の電位の間の中間にあるわけではない。
【００３９】
追加電極３の追加機能は、電力供給電極の一方又は他方において反応した後電荷を帯びた、一部の電気活性物質を引き付け、或いは斥けることができる。酸化され、また、還元された電気活性物質は、これにより互いに部分的に離れて維持される。このようにして、システムの吸収状態における電気活性物質の相互中和を低減させることができる。これにより、より均一で、より電流消費の少ないエレクトロクロミックシステム１００の永久的な着色を得ることができる。この説明を読むことにより、当業者は、特に、エレクトロクロミックシステム１００の動作の所与の瞬間に引き付けられ又は斥けられる電気活性種の電荷に従って、この追加機能を得るために追加電極３の電位を調整する方法を理解するものと思われる。追加電極３のこの電位は、二つの電力供給電極１及び２の夫々の電位の間にある、或いは、後者の二つの値が境界とされる間隔の外側にある値に調整することができる。後者の場合、電気活性種の一部が反応するのを、或いは、電極３と接触して不可逆的に損傷を受けるのを防ぐために、絶縁膜４が必要である。
【００４０】
図３におけるエレクトロクロミックシステムは、セル１３毎に単一の電力供給電極を有する構成において図１におけるそれと対応している。一部の電気活性種の基準電極又は静電的引力／斥力電極として、追加電極３の動作及び使用は同一である。
【００４１】
図４及び図５におけるエレクトロクロミックシステムは、追加電極３が電力供給電極１及び２と同じ外壁、すなわち、壁１０によって支持されている点を除いて、図３におけるそれと対応している。追加電極３が、これら二つの図面に示されているように、セル１３に含まれる液体及び／又はゲルの部分から電気的に絶縁されている場合、追加電極３の機能は、電気活性種の一部に対する静電的引力／斥力機能に限られる。
【００４２】
図４における実施形態において、追加電極３は、外壁１０と平行に、二つの電力供給電極１及び２の間に配置される。この目的のために、先ず、関係する外壁１０の全面に電気伝導性材料の連続層を堆積させることができる。それは、次に、電力供給電極１の形成を目的としたこの層の第１部分と、電力供給電極２の形成を目的としたこの層の第２部分と、電極１及び２の部分の中間に位置して追加電極３の形成を目的とした第３の部分とを互いに孤立させるために、選択的にエッチングされる。電極３は、このようにして、電極１及び２からなる櫛の交錯歯の間に位置することができ、また、連続的に行き来する直線形状、すなわち、蛇行形状を有することができる。上記の層がエッチングされてなる間隔は、電極１及び２から電極３を電気的に絶縁する。この方法において、追加電極３と、電力供給電極１、２とは、同一組成の材料を有しており、また、導電材料の堆積一工程において製造することができる。
【００４３】
内壁１２の一部は追加電極３上に位置することができる。追加電極３は、従って、壁１０と平行に、隣接する二つのセル１３の間で連続的に延在する。更にまた、それは、方向Ｄに沿って、これらの隣接セルを切り離している内壁１２と、外壁１０との間に位置する。各セル１３の内部で多大な電気的効果を有するために、追加電極３は、内壁１２を越えて隣接するセル１３を切り離すこの壁１２の各側に突起３１、３２を有することができる。突起は、内壁１２と直角に、２μｍを越える、好ましくは３μｍを越える拡張を有する。
【００４４】
本発明に係る本実施形態において、電気的に絶縁で、かつ透明な材料の部分５は、追加電極３と、電極１及び２の夫々との間の分離間隔において形成されることができる。これらの部分５は、電極３の上に配置される膜４の一部と共に、夫々、追加電極３と、セル１３に含まれる液体及び／又はゲルの部分との間に、どのような電気的接触が発生するのも防止する。
【００４５】
電極３と、電極１及び２の夫々との間の分離の可視性を減少させるための、図４における実施形態の二つの代替的な改良につき、ここで説明する。これらの改良のうちの第１において、壁１０に指示される部分５、電力供給電極１及び２、並びに追加電極３は、外壁に垂直な方向Ｄに沿って、実質的に同じ共通の光学的厚さを有している。追加電極３の上に配置される絶縁膜４の如何なる部分も、追加電極３と共にその光学的厚さの中に含まれる。換言すれば、システム１００は、部分５、電極１及び２、並びに光学膜４を伴う電極３を横切る方向Ｄに沿って、同じ光学的厚さを実質的に有している。部分５の光学的厚さについてのこの調整は、電極３の各側上の内部電極切り離し間隔によって拡散或いは回折される光を減少させる。或いは、多量の吸収材料は、追加電極３と、電力供給電極１及び２の夫々との間で壁１０によって支持されてもよい。この種の多量の吸収材料は、電極３と、二つの電極１及び２との間の間隔の可視性を、これらの間隔を横切って送信される光を減少又は除去することにより、減少させることもできる。部分５は、それ自身、多量の吸収材料から成ることができ、又は、吸収材料は、内部電極切り離し間隔の反対側の壁１０において局所的に拡散されたインクであってもよい。
【００４６】
図５における実施形態において、追加電極３は、再び、電力供給電極１及び２と同様に壁１０によって支持されるが、しかし、方向Ｄに沿って、一方では壁１０と、他方では電極１及び２との間に配置される。膜４は、従って、追加電極３と、電力供給電極１及び２の夫々との間に位置する。この方法において配列された電極３の機能は、再び、所与の時間のエレクトロクロミックシステムの操作状態と電荷とに従って、電気活性種の一部を引き付け、又は斥けることである。この場合、上記の複数の部分５は、電力供給電極１及び２の端部間に連続的に延在し、ここでも５で参照される単一の部分により置き換えることができる。
【００４７】
一般に、発明に係るエレクトロクロミックシステム１００は、追加電極３を支持しているものではない外壁１０及び１１の他方によって支持される他の追加電極を更に備えることができる。この他の追加電極は、図２及び図６において３ａで参照されている。この方法において、二つの追加電極３及び３ａは、容積Ｖを含むコンデンサを形成する。このコンデンサは、電気活性物質の一部を引き付け、又は退けるのにも役立つ容積Ｖ内の静電界を生成する。図２及び図６は、電極３ａを追加しつつ、夫々図１及び図３に対応している。本発明のこれらの具体的な実施形態において、電極３ａは、壁１０によって支持される。
【００４８】
この場合、システム１００は、前記他の追加電極３ａと、セル１３の夫々に含まれる液体及び／又はゲルの部分との間に配置される、もう一つの絶縁膜４ａを更に備える。この方法により、電極３ａと電極１及び２夫々との間の電気的接触は、電極３ａと液体及び／又はゲルの部分との間の接触と同様に阻止される。システムは、更に、二つの電流出力端子を有する電力供給ユニット２１を備えることができる。これらの二つの電流出力端子は、それぞれ、二つの電力供給電極１及び２に接続されている。それらは、システム１００の可逆的着色の根拠である電気活性物質の酸化及び還元のために必要とされる電流を供給する。更にまた、システム１００には、電気的分極ユニット２２が追加されている。そのユニット２２は、追加電極３及び３ａにそれぞれ接続された二つの電圧出力端子を備えている。そのユニット２２は、電力供給電極１及び２に向けて、或いはその反対に壁１１に向けて、帯電した電気活性物質の少なくとも一部の移動を生じさせるため、容積Ｖの中に追加的な電界を発生させるように機能する。システム１００が透明状態から吸収状態に、或いはその反対に吸収状態から透明状態に移行する間に電極３及び３ａの極性を適切に選択すること、更にまた、ユニット２２によって分配されるバイアス電圧を適切に選択することは、この移行を加速するのに役立つ。システム１００の応答時間は、これにより短縮することができる。エレクトロクロミックシステムの動作の際に、電極３の電位が、電力供給電極１及び２の電位の夫々が境界をなす間隔の外に位置する場合は、この電極をカバーする絶縁膜４が再び必要となる。
【００４９】
電極３及び３ａの間に十分な電圧を印加することにより、電力供給電極１及び２の上で酸化又は還元される電気活性物質の間での相互中和を減少させることも可能である。例えば、電力供給電極１及び２の上で酸化又は還元される電気活性物質の一部は、電荷を帯びている際には、追加電極３及び３ａによって生成される電界により、これらの電力供給電極の付近で離間した状態で維持され得る。
【００５０】
一般的に、また、任意的に、システム１００の過渡運転を改善するためには、関係する電極３又は３ａが、電力供給電極１及び２夫々の電位が境界をなす間隔の外に位置する電位を有するように、一方では追加電極３又は３ａのうちの一つと、他方では電力供給電極１及び２の少なくとも一つとの間に、所定の電圧を印加してもよい。電気活性物質の少なくとも一つは、その結果、この電極３又は３ａに向けて静電的に引き付けられる。
【００５１】
電極供給電極１、２の一つだけが各セル１３に含まれる液体及び／又はゲルの部分と接触するとき、及び、追加電極３が電力供給電極を支持しているものではない外壁１０、１１のうちの他方によって支持されているとき（図３及び図６）には、少なくとも内壁１２の一部にとっては、方向Ｄに沿って追加電極３まで延ばすことが有利なことがある。この方法において、その壁１２は、追加電極３の近くに位置する電気活性種が、あるセルから隣接セルに通過してしまうのを防止する。従って、これらの異なるセル１３の中で追加電極３によって引きつけられた電気活性種は、相互に中和されない。この場合、イオン橋１４は、内壁１２を横切って、或いは、電力供給電極１及び２を支持する外壁１０、１１のそれの側に位置するこれらの壁１２の端部に配置される通路によって、形成されることができる。絶縁膜４が追加電極３の上に存在する際には、電気活性物質のために、外壁１１の側でセル１３を同様に閉じるため、内壁１２はこのフィルム４まで伸びる。
【００５２】
例としてここまでに記述した特徴を、上述した効果の一部を保持しつつ適用することにより、本発明が再生できることが理解される。特に、本システムの外壁に関して、本発明によって導入された電極や追加電極の位置が、電力供給電極に関する内壁の配列と、自由に結合できることは、当業者に理解されると思われる。
【００５３】
更にまた、濃度の値、及び／又はエレクトロクロミックシステムの素子の寸法は、関係する応用ごとに修正することができる。添加的なイオン物質は、従って、特にそのイオン伝導性を増加させるために、液体及び／又はゲルの組成に加えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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