(57)【要約】本発明では、例えば図２に示すように、基板を加工して一体的な基板の一部として取り出し電極部１１，１２を有する基板１，２によって、液体型エレクトロクロミック素子を構成する。このように、上下の導電膜の取り出し電極部を片側一辺にまとめることで、上下の基板をずらす手法等に比べ、有効面積率が向上し、また、取り出し電極部を隠すための覆い部分の面積を小さくできる。また、上下の基板をずらす手法等に比べ、各取り出し電極部の面積を小さくできるので、その分軽量化が可能となり、また、互いに重ならない大きさの２つの取り出し電極部１１，１２に分けることによってその分軽量化が可能となる。さらに、基板表面に対して垂直な方向から見た場合に、下部取り出し電極部２と上部取り出し電極部４が互いに重ならない位置にあるため、クリップ電極による接続が可能となる。
2003032069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の導電膜付きガラス基板を貼り合わせ、下部導電膜と上部導電膜との間にエレクトロクロミック層を介在させて作製するエレクトロクロミック素子であって、
エレクトロクロミック素子の一辺に、下部導電膜の取り出し電極部と、上部導電膜の取り出し電極部とを設けたことを特徴とする液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
下部基板の一辺の一部が部分的に突出するように下部取り出し電極部を設け、上部基板の一辺の一部が部分的に突出するように上部取り出し電極部を設け、かつ、上下の基板をずらさずに重ねて基板の積層方向から見た場合に、前記下部取り出し電極部と前記上部取り出し電極部とが互いに重ならないように、前記下部取り出し電極部及び前記上部取り出し電極部を設けたことを特徴とする請求項１記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項３】
基板を加工して一体的な基板の一部として各取り出し電極部を形成したことを特徴とする請求項２記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項４】
各取り出し電極部と外部配線との接続を、クリップ電極を介して行うことことを特徴とする請求項２又は３記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項５】
前記取り出し電極部を前記基板の長尺の一辺に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記基板の短尺が７ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項７】
前記各取り出し電極部の長さをそれぞれ、各取り出し電極に少なくとも２つ以上のクリップ電極を取り付け可能な長さとすることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記各取り出し電極部の長さ（面積）を、各導電膜の材料の違いによる薄膜抵抗（面抵抗）に応じて電圧安定・着消色安定となる比率としたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記各取り出し電極部の長さ（面積）を、各導電膜の材料が同じ場合、等しい長さとしたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
自動車用インナーミラー又はアウタミラーとして構成されてなる請求項１から９のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック防眩ミラー。
【請求項１１】
ミラー取り付け時のミラー上部の辺に、前記取り出し電極部が来るようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の液体型エレクトロクロミック防眩ミラー。
【請求項１２】
片側からの電極取り出しを必要とする発光体素子の輝度調整を行うために、構成されてなる請求項１〜９のいずれかに記載の液体型エレクトロクロミック素子。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、光量制御や表示に使用されるエレクトロクロミック素子に関し、特に液体型エレクトロクロミック素子等に関する。
背景技術
電圧を印加すると可逆的に電解酸化または還元反応が起こり、可逆的に着消色する現象をエレクトロクロミズムという。この様な現象を利用したエレクトロクロミック（以下、ＥＣと略す場合がある）素子は、光量制御素子（例えば、防眩ミラーや調光ガラスなどや、メーター類やＥＬ表示素子などの輝度調整素子など）や、セグメントを利用した数字表示やエレクトロクロミックディスプレイなどの表示素子に使用されている。ＥＣ素子は、ＥＣ素子を構成するＥＣ層の材料形態によって、溶液型、全固体型等に大別することができる。このうちＥＣ層の少なくとも一部が液体又はゲルで構成されているものが液体型ＥＣ素子である。
代表的な液体型ＥＣ素子の構造を示したものが図７である。構造を簡単に説明すると、下部導電膜３付き下部ガラス基板１と上部導電膜４付き上部ガラス基板２とを各導電膜３、４が内側に来るようにしてシール部５で貼り合わせて、シール部５の一部に設けたＥＣ溶液注入口（図示せず）からＥＣ溶液６を注入して充填した構造を有する。
このようにして製造されたＥＣ素子の下部導電膜３と上部導電膜４との間に電圧を印加すると、着色層であるＥＣ溶液６内部で電気的な化学反応が起こり、素子は着色する。また、着色とは逆方向に電圧を印加すると逆反応により素子は消色する。
ところで現在、液体型ＥＣ素子において下部導電膜３及び上部導電膜４をそれぞれ外部配線と接続するための取り出し電極部を設けるために、図８（１）に示すように２枚の導電膜付きガラス基板１，２を図示上下方向にずらしたり、図８（２）に示すように図示斜め方向にずらしたりしている。そして、幅Ｗ１，Ｗ２でそれぞれ露出する露出部分を取り出し電極部１ａ，２ａとし、この取り出し電極部１ａ，２ａ上に露出する導電膜部分を取り出し電極としている。あるいは、図８（３）に示すように２枚の導電膜付きガラス基板１，２の大きさを変えるなどして、取り出し電極部を設けている（特開昭６１−１２９６２６号公報、特開昭６３−２４９８２６号公報、特開昭６１−１９０５２８号公報、Ｕ．Ｓ．Ｐ５，６６８，６６３号公報）。このように基板をずらすのは、液体型ＥＣ素子では実際には図６に示す基板間隔ｈが極めて狭いので、基板をずらさないと、外部配線との接続が困難であり、特に上下の基板にクリップ電極等を取り付けることが不可能だからである。
しかしながら、このような構造では取り出し電極部を少なくとも液体型ＥＣ素子の２辺に設けなければならない。取り出し電極部やシール部のような周辺部分は有効領域でないため、ＥＣ素子の２辺に取り出し電極部を設けると取り出し電極部の面積はどうしても大きくなり、有効面積率の点から好ましくない。また、取り出し電極部やシール部のような周辺部分を枠等で隠す必要がある場合、取り出し電極部の面積が大きいと、この取り出し電極部を覆う面積が大きくなり、見栄えの点から好ましくない。特に、車両等に搭載されるエレクトロクロミックミラーでは、ミラーの外周縁を覆うミラーリング（枠縁）の厚みから重々しい印象を与えるため、好ましくない。
発明の開示
本発明では、液体型ＥＣ素子の１辺に取り出し電極部を設けた構造であるため、液体型ＥＣ素子の着消色の有効面積を広げるができる。また、取り出し電極部を液体型ＥＣ素子の１辺にまとめることで、配線が容易となり、配線長も短くできる。
例えば、自動車用防眩ミラーの場合、ミラー部分の有効面積が増加し有効視界が広くなるため安全性に寄与するだけでなく、ミラーの外周縁を覆うミラーリングのスリム化によってデザイン的にも見た目のスマートさが向上する。また、２以上の辺で電極取り出しを行う場合に比べ、同一有効視界を確保した上で軽量化が可能となる。
また、例えば、液体型ＥＣ素子を発光体素子の輝度調整用として用いた場合、取り出し電極部を液体型ＥＣ素子の１辺にまとめることで、限られたスペースでの電極取り出しが可能となり、これにより従来困難であった片側からの電極取り出しを必要とする発光体素子（例えばメーター類やＥＬ表示素子など）の輝度調整が可能となる。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、液体型ＥＣ素子の一辺に、下部導電膜の取り出し電極部と、上部導電膜の取り出し電極部とを設けたことを特徴とする。
この場合、上下の基板形状等を工夫する。例えば、図１（１）に示すように、上部基板２の一辺の一部が部分的に突出するように上部取り出し電極部１２を設ける。同様に、図１（２）に示すように、下部基板１の一辺の一部が部分的に突出するように下部取り出し電極部１１を設ける。このとき、図１（３）に示すように、上下の基板１，２をずらさずに重ねて基板の積層方向（基板表面に対して垂直な方向）から見た場合に、下部取り出し電極部１１と上部取り出し電極部１２とが互いに重ならないように、下部取り出し電極部１１及び上部取り出し電極部１２をそれぞれ設ける。
このように、上下の導電膜の取り出し電極部１１，１２を互いに重ならないように片側一辺にまとめることで、上下の基板をずらす手法等に比べ、有効面積率が向上し、また、取り出し電極部を隠すための覆い部分の面積を小さくできる。
また、上下の基板をずらす手法等に比べ、各取り出し電極部の面積を小さくできるので、その分軽量化が可能となり、また、互いに重ならない大きさの２つの取り出し電極部に分けることによってその分軽量化が可能となる。
さらに、基板表面に対して垂直な方向から見た場合に、下部取り出し電極部１１と上部取り出し電極部１２が互いに重ならない位置にあるため、クリップ電極による接続が可能となる。
本発明において、各取り出し電極部は、矩形基板に取り出し電極形成用部材（例えば基板片など）を固着して形成することもできるが、強度やコストの観点からは、基板を加工して一体的な基板の一部として各取り出し電極部を形成することが好ましい。
このように加工した各基板の全面に導電性薄膜を形成することによって、各取り出し電極部に導電性薄膜からなる取り出し電極を形成できる。
本発明においては、各取り出し電極部と外部配線との接続は、クリップ電極を介して行うことが、簡単かつ確実な接続が可能である観点から好ましい。また、クリップ電極によれば、自動車搭載用ＥＣ素子などのように激しい振動が常時加わる環境下で使用されても接触不良等の危険が少なく接続の信頼性が高いので好ましい。
本発明においては、取り出し電極部は、基板の長尺の一辺に設けることが好ましい。これは、上下の導電膜の各取り出し電極の長さや面積を十分に確保することができ、したがって電圧の安定、着消色の安定、信頼性、応答性を十分に確保できるからである。
本発明においては、基板（導電性薄膜）の短尺が７ｃｍ以下であることが好ましい。これは、現在知られている導電性薄膜の抵抗値では、短尺を７ｃｍ超とした場合、取り出し電極部をＥＣ素子の１辺にまとめる本発明の態様では、電圧の安定、着消色の安定、信頼性、応答性を十分に確保することが難しいからである。同様の観点から、基板（導電性薄膜）の短尺は６．５ｃｍ以下であることがより好ましく、６ｃｍ以下であることが更に好ましい。例えば、上下の導電膜が透明導電膜である場合、後述する図２及び図３に示す構造の液体型ＥＣ素子は図４のような回路図で表すことができる。電荷は、上部透明導電膜の抵抗ａ１ａ２、下部透明導電膜の抵抗ａ３ａ４を通り、その量はａ１＞ａ２＞ａ３＞ａ４である。よって、電圧安定、着消色安定は、取り出し電極からの距離すなわちａ１ａ２間の距離及びａ３ａ４間の距離に依存するので、これらの距離が小さくなるようにすることが好ましい。
本発明においては、各取り出し電極部の長さ（図１におけるＡ，Ｂ）を任意に変更可能である。各取り出し電極部の長さは、それぞれ、各取り出し電極部に少なくとも２つ以上のクリップ電極を取り付け可能な長さとすることが好ましい。これは、クリップ電極の１つが接触不良となっても接続状態を維持可能だからである。特に自動車搭載用ＥＣ素子の場合、激しい振動によって接触不良となりやすいので、このことは重要である。なお、自動車搭載用ＥＣ素子の場合、クリップ電極の数は、２０〜４０個とすることが好ましい。
本発明においては、各取り出し電極部の長さ（図１におけるＡ，Ｂ）や面積を、各導電膜の材料の違いによる薄膜抵抗（面抵抗）に応じて電圧安定、着消色安定となる比率とすることが好ましい。具体的には、例えば、ＩＴＯなどの透明電極の取り出し電極部の長さ（面積）を極力大きくするのが望ましく、クロムなどの電極兼反射膜の取り出し電極部の長さ（面積）は小さくてもよい。これは、透明電極膜の薄膜抵抗は、電極兼反射膜の薄膜抵抗に比べ、高いからである。
本発明においては、各取り出し電極部の長さ（図１におけるＡ，Ｂ）や面積を、各導電膜の材料が同じ場合、等しい長さとすることが好ましい。これは、電圧安定、着消色安定のためである。
図２は本発明のエレクトロクロミック素子の一実施態様を説明するための平面図、図３は図２のＩ−Ｉ線断面図である。
図２及び図３に示すように、基板を加工して一体的な基板の一部として取り出し電極部１１，１２を有する基板１，２を用意する。次に、各基板の全面に導電性薄膜（図示せず）を形成することによって、各取り出し電極部１１，１２に導電性薄膜からなる取り出し電極を形成する。各導電膜が内側に来るようにしてシール部５で貼り合わせて、シール部５の一部に設けたＥＣ溶液注入口５’からＥＣ溶液６を注入して充填した後ＥＣ溶液注入口５’を封止する。次に、各取り出し電極部１１，１２にクリップ電極２１及び導電線（図示せず）を接続し、これらのクリップ電極及び導電線を介して外部配線がそれぞれ接続される。
ここで、図３に示すように、取り出し電極部１１，１２を形成しないＥＣ素子の３辺についてはシール部５より外側の周辺部の幅を２．５ｍｍとし、取り出し電極側の１辺については取り出し電極部の幅を１．５ｍｍとしシール部より外側の周辺部の幅を４．０ｍｍとした。この結果、シール部より外側の基板周辺領域の面積を極力少なくでき、シール部より内側のＥＣ素子としての機能を発揮する有効領域の面積を極力大きくできた。なお、これらの値は高い信頼性等を考慮した場合の現状における最も好ましい数値であるが、通常の信頼性レベルであれば、取り出し電極部の幅を１．５ｍｍ以下とすることができ、シール部５より外側の周辺部の幅を２．５ｍｍ以下とすることができる。同様に、シール部より外側の基板周辺領域の面積を極力少なくする要求がそれ程ない場合は取り出し電極部の幅を１．５ｍｍ以上とすることができ、シール部５より外側の周辺部の幅を２．５ｍｍ以上とすることができる。
図５は本発明を自動車用防眩インナーミラーに適用した場合の効果を説明するための平面図である。図５に示すように、ミラー２０の有効領域の外側の基板外周縁を覆うミラーリング２１では、取り出し電極部１１，１２を形成した１辺に位置するミラーリングの幅Ｄに比べ、他の辺の少なくとも一辺の幅Ａ，Ｂ，Ｃを従来と比較し狭くできる。２以上の辺で電極取り出しを行う場合、２以上の辺の幅がＤと同じになる。このように、ミラーリング２１のスリム化によってデザイン的にも見た目のスマートさが向上する。また、ミラー部分の有効面積が拡大され、有効視界が広くなるため安全性に寄与する。さらに、２以上の辺で電極取り出しを行う場合に比べ、同一有効視界を確保した上で軽量化が可能となる。このように、本発明は、自動車用インナーミラー又はアウタミラーに適用されると、これらのミラーはスマートに見えることが特に要求されるため好ましい。また、例えば図５に示すように、ミラー取り付け時のミラー上部の辺に、取り出し電極領域が来るようにすることが好ましい。これは、ミラー上部に取り出し電極領域を配設すると、よりスマートに見え好ましいからであり、特にインナーミラーの場合、ミラー取り付け時のミラー上部のミラーリングの幅が多少あっても見た目に気にならないので好ましい。エレクトロクロミック防眩ミラーは、フラットミラータイプに限定されず、曲率ミラータイプのものであってもよい。
本発明において、エレクトロクロミック層は、ＥＣ層の少なくとも一部が液体又はゲルで構成されており、上下の導電膜付きガラス基板の間にＥＣ層を介在させて作製する必要のあるものであれば特に限定されない。
具体的には、例えば、ビオロゲン誘導体などのカソード化合物と、メタロセン（Ｍ（Ｃ５Ｈ５）２）又はその誘導体からなるアノード化合物とを非水溶媒で溶解した電解液でＥＣ層を構成できる。図６（１）式は典型的なビオロゲン誘導体のカソード化合物反応式であり、図６（２）式はメタロセンのアノード化合物反応式である。図６（１）式において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ１から１０個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニル基を示し、図６（２）式においてＭは金属を示す。
液体型ＥＣ層において、ＥＣ物質としては、ビオロゲン以外にも、芳香族アミン、レドックス錯体、フタロシアニン、ヘテロ環状化合物、フルオラン、スチリル、アントラキノン、フタル酸ジエステルなど多くのＥＣ物質が挙げられる。電解質としては、水系又は非水系の液体（電解液）や、半固体（高分子電解質）などが挙げられる。
不透明導電膜としては各種導電性金属膜が使用でき、導電膜兼反射膜としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属膜が使用できる。透明導電膜としては、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ等の膜が使用できる。これらの導電膜は蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法など公知の薄膜形成法によって形成できる。
実施例
上下の導電膜をＩＴＯ膜、Ｃｒ膜とし、サイズ（２５０×５０ｍｍ）の自動車用インナーミラーを作製したサンプルでは、反射率を１０％〜５０％に変化させることが可能であり、防眩ミラーとしての機能を満たすことを確認した。
また、上下の導電膜を共にＩＴＯ膜とし、サイズ（２５０×５０ｍｍ）の透過型ＥＣ素子を作製したサンプルでは、透過率を１０％〜８０％に変化させることが可能であり、例えば輝度調整としての機能を満たすことを確認した。
この透過型ＥＣ素子では、ＥＣ素子の各取り出し電極部を１辺にまとめることで、片側から全ての電極を取り出すことができるので限られたスペースでの電極取り出しが可能となり、これにより従来困難であった片側からの電極取り出しを必要とするＥＬパネルなどの発光体素子の輝度調整が可能となった。
産業上の利用可能性
この発明のエレクトロクロミック素子は、例えば、エレクトロクロミックミラー、特に自動車用インナーミラー又はアウタミラーとして構成されてなるエレクトロクロミック防眩ミラーや、片側からの電極取り出しを必要とする発光体素子などその構造によって複数の辺からの電極取り出しが困難な素子の輝度調整や光量制御に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の一態様に係るエレクトロクロミック素子の構造を説明するための平面図、
図２は本発明のエレクトロクロミック素子の一実施態様を説明するための平面図、
図３は図２のＩ−Ｉ線断面図、
図４は本発明のエレクトロクロミック素子の一実施態様に係る回路図、
図５は本発明を自動車用防眩インナーミラーに適用した場合の効果を説明するための平面図、
図６は液体型エレクトロクロミック層における反応式の一例を説明するための図、
図７は液体型エレクトロクロミック素子の構造を示す断面図、
図８は従来の電極取り出し構造を説明するための平面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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