(57)【要約】【課題】大量生産に適したエレクトロクロミック調光レンズ等を提供すること。【解決手段】本エレクトロクロミック調光レンズは、レンズと、前記レンズ上に積層された薄膜調光機能部と、を有し、前記薄膜調光機能部は、前記レンズ上に積層された第１の電極層と前記第１の電極層上に積層された第１の電気活性層と、前記第１の電気活性層上に積層された絶縁性多孔質層と、前記絶縁性多孔質層上に積層された多孔質である第２の電極層と、前記第２の電極層と接して前記第２の電極層の上側と下側の何れか一方又は双方に形成された多孔質である第２の電気活性層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に充填され、かつ、前記第１の電気活性層及び前記第２の電気活性層と接するように設けられた電解質と、を含み、前記第１の電気活性層と前記第２の電気活性層の一方がエレクトロクロミック層であり、他方が劣化防止層である。【選択図】図１
2015014743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
前記レンズ上に積層された薄膜調光機能部と、を有し、
前記薄膜調光機能部は、
前記レンズ上に積層された第１の電極層と
前記第１の電極層上に積層された第１の電気活性層と、
前記第１の電気活性層上に積層された絶縁性多孔質層と、
前記絶縁性多孔質層上に積層された多孔質である第２の電極層と、
前記第２の電極層と接して前記第２の電極層の上側と下側の何れか一方又は双方に形成された多孔質である第２の電気活性層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に充填され、かつ、前記第１の電気活性層及び前記第２の電気活性層と接するように設けられた電解質と、を含み、
前記第１の電気活性層と前記第２の電気活性層の一方がエレクトロクロミック層であり、他方が劣化防止層であるエレクトロクロミック調光レンズ。
【請求項２】
前記第２の電極層及び前記第２の電気活性層には夫々貫通孔が形成されており、
夫々の前記貫通孔の径は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である請求項１記載のエレクトロクロミック調光レンズ。
【請求項３】
前記絶縁性多孔質層は、絶縁性金属酸化物微粒子を含む請求項１又は２記載のエレクトロクロミック調光レンズ。
【請求項４】
前記劣化防止層は、半導体性金属酸化物微粒子を含む請求項１乃至３の何れか一項記載のエレクトロクロミック調光レンズ。
【請求項５】
前記エレクトロクロミック層が酸化反応により着色から透明に変化する材料であり、かつ、前記劣化防止層が透明なｎ型半導体性酸化物微粒子を含む請求項１乃至４の何れか一項記載のエレクトロクロミック調光レンズ。
【請求項６】
レンズ上に、第１の電極層、第１の電気活性層、及び絶縁性多孔質層を順次積層する工程と、
前記絶縁性多孔質層上に、前記第１の電極層と対向するように、貫通孔が形成された多孔質の第２の電極層を積層する工程と、
前記第２の電極層上に、貫通孔が形成された多孔質の第２の電気活性層を積層する工程と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間の所定領域に、前記第２の電気活性層及び前記第２の電極層を介して、前記第２の電気活性層及び前記第２の電極層に形成された貫通孔から電解質を充填する工程と、を有し、
前記第１の電気活性層と前記第２の電気活性層の一方がエレクトロクロミック層であり、他方が劣化防止層であるエレクトロクロミック調光レンズの製造方法。
【請求項７】
レンズ上に、第１の電極層、第１の電気活性層、絶縁性多孔質層、及び貫通孔が形成された多孔質の第２の電気活性層を順次積層する工程と、
前記第２の電気活性層上に、前記第１の電極層と対向するように、貫通孔が形成された多孔質の第２の電極層を積層する工程と、
前記第２の電極層上に、貫通孔が形成された多孔質の第３の電気活性層を積層する工程と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間の所定領域に、前記第３の電気活性層及び前記第２の電極層を介して、前記第３の電気活性層及び前記第２の電極層に形成された夫々の貫通孔から電解質を充填する工程と、を有し、
前記第１の電気活性層がエレクトロクロミック層であり前記第２の電気活性層及び前記第３の電気活性層が劣化防止層であるか、又は、前記第１の電気活性層が劣化防止層であり前記第２の電気活性層及び前記第３の電気活性層がエレクトロクロミック層であるエレクトロクロミック調光レンズの製造方法。
【請求項８】
前記第２の電極層を積層する工程は、
前記第２の電極層が積層される下層に微粒子を散布する工程と、
前記微粒子が散布された面に真空成膜法により導電膜を形成する工程と、
前記微粒子ごと前記導電膜を一部除去する工程と、を含む請求項６又は７記載のエレクトロクロミック調光レンズの製造方法。
【請求項９】
前記微粒子の直径は、前記第２の電極層の膜厚以上である請求項８記載のエレクトロクロミック調光レンズの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５の何れか一項記載のエレクトロクロミック調光レンズを有するエレクトロクロミック調光眼鏡。
【請求項１１】
請求項６乃至９の何れか一項記載の製造方法によりエレクトロクロミック調光レンズを作製する工程と、
前記エレクトロクロミック調光レンズを、眼鏡フレームのデザイン形状に合わせた形状に加工する工程と、
加工後の前記エレクトロクロミック調光レンズを、眼鏡フレームへ組み込む工程と、を有するエレクトロクロミック調光眼鏡の製造方法。
【請求項１２】
前記加工する工程では、前記エレクトロクロミック調光レンズを、眼鏡フレームのデザイン形状に合わせた形状に加工すると共に、度数の加工を行う請求項１１記載のエレクトロクロミック調光眼鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミック調光レンズ、エレクトロクロミック調光眼鏡、及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サングラスとは光の透過率を制御する調光レンズを備えた眼鏡であり、太陽光に含まれる紫外線から目を守るためや、グレアを抑制して視認性を向上するために開発され、古くから普及している。又、ブラウンやグレーといった比較的広い可視光域を吸収するものから、特定の光を吸収することで、ブルーやピンク等のカラーを呈する調光レンズが開発され、今日ではスポーツや医療、ファッション等、その用途は多岐に広がっている。
【０００３】
しかしながら、サングラスは透過率が低いために、暗いところでは視認性が低下するという問題がある。そこで、明るい場所では着色して透過率を下げ、暗い場所では透明になって透過率を上げる透過率が可変な調光レンズを備えたサングラスが開発された。例えば、フォトクロミック現象を応用した調光レンズやエレクトロクロミズムを応用した調光レンズ等である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
エレクトロクロミズムを応用したエレクトロクロミック調光レンズを作製する方法としては、第１のレンズにエレクトロクロミック材料や電解質を真空蒸着によって積層し、封止用の第２のレンズと貼り合せる方法等が知られている。この方法では、完成したエレクトロクロミック調光レンズの厚みが増加して外観が損なわれたり、重量が増加して眼鏡としての快適性が損なわれたりする問題がある。
【０００５】
又、上記の方法には生産性の問題もある。眼鏡用のレンズは、使用者によって度数が異なっており、レンズ材料の屈折率にもバリエーションがあるため、曲率等のレンズ形状に多様な種類がある。そのため、各形状に対応したエレクトロクロミック調光レンズを必要数に応じて生産する必要が生じてしまい、大量生産が困難である。
【０００６】
この課題に対して、度無しのレンズにエレクトロクロミック材料としてタングステンオキサイド等の無機材料を真空蒸着し、封止用のガラスレンズを貼り合わせたものを予め作製しておき、それに必要な度つきのレンズを貼り合わせることで、生産性を改善する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、この方式では、レンズを複数貼り合せるために、前述の厚みや重量が増加する問題は解決できない。
【０００７】
同様の課題に対して、透明樹脂層を用いてレンズ上に形成したエレクトロクロミック素子を封止し、更に同じ透明樹脂層を用いて曲率を調整することで、度数を付与する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。これによって、エレクトロクロミック調光レンズを大量生産しておき、注文に応じて透明樹脂層を追加形成することで、生産性が改善された。又、この方法では、レンズは１枚で済むので、厚み、重量の問題も同時に解決された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の透明樹脂層を用いる技術では、度数には対応できても、レンズ形状の自由度が限られるという問題があった。つまり、眼鏡レンズでは、使用者が選んだ眼鏡フレームのデザインに合わせて丸型のレンズを加工する必要があるが、そのデザインの種類は非常に多様であり、予め用意しておくことは現実的にはほとんど不可能である。すなわち、上記の技術は大量生産には適していなかった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、大量生産に適したエレクトロクロミック調光レンズ等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本エレクトロクロミック調光レンズは、レンズと、前記レンズ上に積層された薄膜調光機能部と、を有し、前記薄膜調光機能部は、前記レンズ上に積層された第１の電極層と前記第１の電極層上に積層された第１の電気活性層と、前記第１の電気活性層上に積層された絶縁性多孔質層と、前記絶縁性多孔質層上に積層された多孔質である第２の電極層と、前記第２の電極層と接して前記第２の電極層の上側と下側の何れか一方又は双方に形成された多孔質である第２の電気活性層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に充填され、かつ、前記第１の電気活性層及び前記第２の電気活性層と接するように設けられた電解質と、を含み、前記第１の電気活性層と前記第２の電気活性層の一方がエレクトロクロミック層であり、他方が劣化防止層であることを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、大量生産に適したエレクトロクロミック調光レンズ等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズを例示する断面図である。
【図２】比較例に係るエレクトロクロミック調光レンズを例示する断面図である。
【図３】一般的なレンズの加工工程を説明する図である。
【図４】本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光眼鏡を例示する斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズの製造工程を例示する図（その１）である。
【図６】本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズの製造工程を例示する図（その２）である。
【図７】本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光眼鏡の製造工程を例示する図（その１）である。
【図８】本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光眼鏡の製造工程を例示する図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズを例示する断面図である。図１を参照するに、エレクトロクロミック調光レンズ１０は、レンズ２０と、レンズ２０上に積層された薄膜調光機能部３０とを有する。エレクトロクロミック調光レンズ１０の平面形状は、例えば、丸型とすることができる。
【００１５】
薄膜調光機能部３０は、第１の電極層３１、エレクトロクロミック層３２、絶縁性多孔質層３３、第２の電極層３４、劣化防止層３５、及び保護層３６が順次積層された構造を有し、エレクトロクロミック層３２の発消色（調光）を行う部分である。なお、保護層３６は、劣化防止層３５の上面（レンズ２０とは反対側の面）に形成されていればよく、必ずしも、第１の電極層３１、エレクトロクロミック層３２、絶縁性多孔質層３３、第２の電極層３４、及び劣化防止層３５の夫々の側面に形成しなくてもよい。
【００１６】
エレクトロクロミック調光レンズ１０において、レンズ２０上には第１の電極層３１が設けられ、第１の電極層３１に接してエレクトロクロミック層３２が設けられている。又、エレクトロクロミック層３２上には、絶縁性多孔質層３３を介して、第１の電極層３１に対向するように第２の電極層３４が設けられている。
【００１７】
絶縁性多孔質層３３は、第１の電極層３１と第２の電極層３４とを絶縁するために設けられており、絶縁性多孔質層３３は、絶縁性金属酸化物微粒子を含んでいる。第１の電極層３１と第２の電極層３４に挟まれた絶縁性多孔質層３３には、電解質（図示せず）が充填されている。
【００１８】
第２の電極層３４は、厚さ方向に貫通する多数の貫通孔が形成された多孔質の電極層である。第２の電極層３４の外側には劣化防止層３５が設けられており、劣化防止層３５は半導体性金属酸化物微粒子を含んでいる。劣化防止層３５も厚さ方向に貫通する多数の貫通孔が形成された多孔質であり、電解質（図示せず）が充填されている。
【００１９】
エレクトロクロミック調光レンズ１０において、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間に電圧を印加することにより、エレクトロクロミック層３２が電荷の授受により酸化還元反応して発消色する。
【００２０】
エレクトロクロミック調光レンズ１０の製造工程は、レンズ２０上に第１の電極層３１及びエレクトロクロミック層３２を順次積層する工程と、エレクトロクロミック層３２上に絶縁性多孔質層３３を介して第１の電極層３１に対向するように貫通孔が形成された多孔質の電極層である第２の電極層３４を積層する工程と、第２の電極層３４上に貫通孔が形成された多孔質の劣化防止層３５を積層する工程と、第１の電極層３１と第２の電極層３４に挟まれた絶縁性多孔質層３３に、劣化防止層３５及び第２の電極層３４を介して、劣化防止層３５及び第２の電極層３４に形成された貫通孔から電解質を充填する工程と、劣化防止層３５上に保護層３６を形成する工程とを有する。
【００２１】
つまり、劣化防止層３５及び第２の電極層３４に形成された夫々の貫通孔は、エレクトロクロミック調光レンズ１０の製造工程において、絶縁性多孔質層３３等に電解質を充填する際の注入孔である。
【００２２】
このように、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズ１０では、第１の電極層３１と第２の電極層３４に挟まれた絶縁性多孔質層３３等に、劣化防止層３５及び第２の電極層３４に形成された貫通孔から電解質を充填することが可能である。そのため、電解質を充填する前に、低抵抗な第２の電極層３４を形成することが可能となり、エレクトロクロミック調光レンズ１０の性能を向上できる。
【００２３】
又、第２の電極層３４上に劣化防止層３５を設けているため、繰り返し安定して動作するエレクトロクロミック調光レンズを実現できる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、第２の電極層に貫通孔が形成されているため、第２の電極層の外側（対向する２つの電極層の外側）に第２の電極層に接して劣化防止層を形成できる。これは、第２の電極層に形成された貫通孔を通してイオンが第２の電極層の表裏を移動できるためである。その結果、第２の電極層の下層に劣化防止層を形成する必要がないため、第２の電極層を形成する際のスパッタ等によって、劣化防止層がダメージを受けるおそれを回避できる。
【００２５】
但し、劣化防止層の材料によっては、プロセスダメージの少ないものもあり、そのような材料を用いる場合には、劣化防止層を貫通孔が形成されている第２の電極層の下層（対向する２つの電極層の内側）に形成してもよい。換言すれば、劣化防止層を貫通孔が形成されている第２の電極層の上層（対向する２つの電極層の外側）に設けることにより、劣化防止層を構成する材料の選定の自由度を増やすことができる。
【００２６】
又、劣化防止層を形成する場合、浸透性の絶縁性多孔質層上と、第２の電極層上に形成する場合とで、何れか均質な劣化防止層を形成できるプロセスを適宜選ぶことができる。或いは、必要に応じて、劣化防止層を第２の電極層の上と下の両方に形成してもよい。
【００２７】
図１では、第１の電極層３１に接してエレクトロクロミック層３２を、第２の電極層３４に接して劣化防止層３５を形成しているが、これらは一方が酸化反応をする際に他方が還元反応をし、一方が還元反応をする際には他方が酸化反応をするという関係にある。そのため、形成される位置としては、逆であってもよい。つまり、第１の電極層３１に接して劣化防止層３５、第２の電極層３４に接してエレクトロクロミック層３２を形成してもよい。
【００２８】
又、第１の電極層３１に接してエレクトロクロミック層３２を形成し、第２の電極層３４に接して第２の電極層３４の上側と下側の双方に劣化防止層を形成してもよい。又、第１の電極層３１に接して劣化防止層３５を形成し、第２の電極層３４に接して第２の電極層３４の上側と下側の双方にエレクトロクロミック層３２を形成してもよい。
【００２９】
なお、本願では、劣化防止層及びエレクトロクロミック層を電気活性層と称する場合がある。すなわち、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズ１０において、薄膜調光機能部３０は、レンズ２０上に積層された第１の電極層３１と、第１の電極層３１上に積層された第１の電気活性層と、第１の電気活性層上に積層された絶縁性多孔質層３３と、絶縁性多孔質層３３上に積層された多孔質である第２の電極層３４と、第２の電極層３４と接して第２の電極層３４の上側と下側の何れか一方又は双方に形成された多孔質である第２の電気活性層と、を含み、第１の電気活性層と第２の電気活性層の一方がエレクトロクロミック層３２であり、他方が劣化防止層３５である。
【００３０】
図２は、比較例に係るエレクトロクロミック調光レンズを例示する断面図である。図２を参照するに、比較例に係るエレクトロクロミック調光レンズ１００は、２枚のレンズ１１０及び１９０を貼り合わせた構造である。２枚のレンズ１１０及び１９０の間に、第１の電極層１２０、エレクトロクロミック層１３０、イオン伝導層１４０、及び第２の電極層１５０が形成されている。
【００３１】
本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズ１０では、電解質注入後に塗布工程で保護層３６を形成するため、比較例に係るエレクトロクロミック調光レンズ１００のように２枚のレンズを貼り合わせる必要がない。その結果、片側のレンズが不要となるため、厚みを薄くすることができ、又、重量も軽量化することが可能となり、コストも安くできる。
【００３２】
又、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズ１０は、丸型から所望の形状に容易に加工できるため、生産性に優れる。これについて、以下に説明する。
【００３３】
図３は、一般的なレンズの加工工程を説明する図である。レンズは通常、型を用いて加工前レンズ２１０のような丸型に大量生産される。しかし、実際に眼鏡２４０に組み込まれる際には、使用者が選ぶ眼鏡フレーム２３０のデザインに合わせて、丸型である加工前レンズ２１０を加工する必要が生じる。丸型である加工前レンズ２１０は、高速回転する砥石に端部（外縁部）を当てて、例えば、加工後レンズ２２０のような所望の形状に加工される。
【００３４】
比較例に係るエレクトロクロミック調光レンズ１００の製造工程では、所定の層が形成された丸型のレンズ１１０及び１９０をイオン伝導層１４０を接着層として貼り合わせ、その後所望の形状に加工する。この場合には、所望の形状に加工する際に、レンズの剥離等の問題が発生しやすい。加工時の応力に耐えうるためには、接着力を改善する必要があるが、イオン伝導層１４０のイオン伝導性と接着力を両立することが困難である。
【００３５】
一方、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズ１０のように、レンズ２０上に薄膜調光機能部３０を積層形成した場合には、比較例のように所定の箇所を接着層を介して接着した場合と比べて、丸型から所望の形状に加工する際の剥離が抑制される。これにより、薄膜調光機能部３０を予め積層形成した丸型のエレクトロクロミック調光レンズ１０を大量に生産しておき、使用者の選択する眼鏡２４０の様々な眼鏡フレーム２３０のデザインに合わせて加工することが可能となり、生産性を大幅に向上できる。
【００３６】
なお、薄膜調光機能部３０の厚みは、２μｍ〜２００μm程度とすることが好ましい。薄膜調光機能部３０の厚みを２００μm以上に厚くすると、丸型レンズの加工時に亀裂、剥離が生じる場合や、レンズの光学特性等に影響が出る場合があり、好ましくない。又、薄膜調光機能部３０の厚みを２μm以下に薄くすると、充分な調光機能が得られない場合があるため、好ましくない。
【００３７】
図４は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光眼鏡を例示する斜視図である。図４を参照するに、エレクトロクロミック調光眼鏡５０は、エレクトロクロミック調光レンズ５１と、眼鏡フレーム５２と、スイッチ５３と、電源５４とを有する。エレクトロクロミック調光レンズ５１は、エレクトロクロミック調光レンズ１０を所望の形状に加工したものである。
【００３８】
２つのエレクトロクロミック調光レンズ５１は、眼鏡フレーム５２に組み込まれている。眼鏡フレーム５２には、スイッチ５３及び電源５４が設けられている。電源５４は、スイッチ５３を介して、図示しない配線により、第１の電極層３１及び第２の電極層３４と電気的に接続されている。スイッチ５３を切り替えることにより、例えば、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間にプラス電圧を印加する状態、マイナス電圧を印加する状態、電圧を印加しない状態の中から1つの状態を選択可能である。
【００３９】
スイッチ５３としては、例えば、スライドスイッチやプッシュスイッチ等の任意のスイッチを用いることができる。但し、少なくとも前述の３つの状態を切り替え可能なスイッチに限る。電源５４としては、例えば、ボタン電池や太陽電池等の任意の直流電源を用いることができる。電源５４は、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間にプラスマイナス数Ｖ程度の電圧を印加可能である。
【００４０】
例えば、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間にプラス電圧を印加することにより、２つのエレクトロクロミック調光レンズ５１が所定の色に発色する。又、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間にマイナス電圧を印加することにより、２つのエレクトロクロミック調光レンズ５１が消色し透明となる。
【００４１】
但し、エレクトロクロミック層３２に使用する材料の特性により、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間にマイナス電圧を印加することにより発色し、プラス電圧を印加することにより消色し透明となる場合もある。なお、一度発色した後は、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間に電圧を印加しなくても発色は継続する。
【００４２】
エレクトロクロミック調光眼鏡５０は、例えば、以下の工程により作製できる。図５及び図６は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズの製造工程を例示する図であり、図７及び図８は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光眼鏡の製造工程を例示する図である。なお、図５〜図７において、（ａ）は平面図（上面図）、（ｂ）は断面図である。
【００４３】
まず、図５に示すように、例えば丸型のレンズ２０を準備する。そして、図６に示すように、レンズ２０に薄膜調光機能部３０を積層し、エレクトロクロミック調光レンズ１０を作製する。薄膜調光機能部３０を構成する第１の電極層３１、エレクトロクロミック層３２、絶縁性多孔質層３３、第２の電極層３４、劣化防止層３５、及び保護層３６の材料や成膜方法については後述する。なお、図５及び図６に示す工程は、予め実行し、エレクトロクロミック調光レンズ１０を大量生産しておくことが好ましい。
【００４４】
次に、図７に示すように、例えば、エレクトロクロミック調光レンズ１０の端部（外縁部）を高速回転する砥石に当てて研削して眼鏡フレーム５２のデザイン形状に合わせた形状に加工し、エレクトロクロミック調光レンズ５１を作製する。この際、エレクトロクロミック調光レンズ１０を眼鏡フレーム５２のデザイン形状に合わせた形状に加工すると共に、度数の加工を行ってもよい。
【００４５】
次に、図８に示すように、加工後のエレクトロクロミック調光レンズ５１を、眼鏡フレーム５２へ組み込む。その後、眼鏡フレーム５２へスイッチ５３及び電源５４を固定し、電源５４をスイッチ５３を介して図示しない配線により第１の電極層３１及び第２の電極層３４と電気的に接続する。これにより、図４に示すエレクトロクロミック調光眼鏡５０が完成する。
【００４６】
このように、レンズ２０上に薄膜調光機能部３０を積層してエレクトロクロミック調光レンズ１０を作製した後は、図３に示す一般的なレンズの加工工程と同様のフローにより、エレクトロクロミック調光眼鏡５０を作製できる（但し、配線等が必要である）。この際、例えば丸型のエレクトロクロミック調光レンズ１０を大量に生産しておき、使用者の選択する眼鏡フレーム５２の様々なデザインに合わせて加工することにより、エレクトロクロミック調光眼鏡５０の生産性を大幅に向上でき、コストダウンにも寄与できる。
【００４７】
以下、本実施の形態に係るエレクトロクロミック調光レンズ１０を構成する各構成要素の材料や成膜方法等について詳説する。
【００４８】
［レンズ２０］
レンズ２０の材料としては、眼鏡用レンズとして機能するものであれば特に限定されるものではないが、透明性が高く、厚みが薄くて軽量なものが好ましい。又、熱履歴による膨張がなるべく小さい方が好ましく、ガラス転移点Ｔｇが高い材料、線膨張係数が小さい材料が好ましい。
【００４９】
具体的には、ガラスの他に、特許庁の高屈折率メガネレンズに関する技術概要資料に記載されているようなものは何れも使用でき、エピスルフィド系樹脂、チオウレタン系樹脂、メタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂等やそれらの混合物等が使用できる。又、必要に応じて、ハードコートや密着性を改善するためのプライマーを形成していてもよい。
【００５０】
なお、本願において、レンズとは、度数（屈折率）の調整がされていないもの（単なるガラス板等）も含むものとする。
【００５１】
［第１の電極層３１、第２の電極層３４］
第１の電極層３１及び第２の電極層３４の材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、調光ガラスとして利用する場合は光の透過性を確保する必要があるため、透明かつ導電性に優れた透明導電性材料が用いられる。これにより、ガラスの透明性を得られると共に着色のコントラストをより高めることができる。
【００５２】
透明導電性材料としては、スズをドープした酸化インジウム（以下、ＩＴＯとする）、フッ素をドープした酸化スズ（以下、ＦＴＯとする）、アンチモンをドープした酸化スズ（以下、ＡＴＯとする）等の無機材料を用いることができる。特に、真空成膜により形成されたインジウム酸化物（以下、Ｉｎ酸化物とする）、スズ酸化物（以下、Ｓｎ酸化物とする）又は亜鉛酸化物（以下、Ｚｎ酸化物とする）の何れか１つを含む無機材料を用いることが好ましい。
【００５３】
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共に、良好な透明性と電気伝導度が得られる材料である。又、特に好ましい材料は、ＩｎＳｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＳｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯである。更には、透明性を有する銀、金、カーボンナノチューブ、金属酸化物等のネットワーク電極やこれらの複合層も有用である。なお、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。
【００５４】
第１の電極層３１及び第２の電極層３４の各々の膜厚は、エレクトロクロミック層３２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。第１の電極層３１及び第２の電極層３４の材料としてＩＴＯを用いた場合、第１の電極層３１及び第２の電極層３４の各々の膜厚は、例えば５０〜５００ｎｍ程度とすることができる。
【００５５】
第１の電極層３１及び第２の電極層３４の各々の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等を用いることができる。又、第１の電極層３１及び第２の電極層３４の各々の材料が塗布形成できるものであれば、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ができる。
【００５６】
本実施の形態では、第２の電極層３４には、厚さ方向に貫通する多数の微細な貫通孔が形成されている。例えば、以下に示す方法により、第２の電極層３４に微細な貫通孔を設けることができる。すなわち、第２の電極層３４を形成する前に予め下地層として凹凸を持つ層を形成し、そのまま凹凸を有する第２の電極層３４とする方法を用いることができる。
【００５７】
又、第２の電極層３４を形成する前にマイクロピラー等の凸形状構造体を形成し、第２の電極層３４を形成後に凸形状構造体を取り除く方法を用いてもよい。又、第２の電極層３４を形成する前に発泡性の高分子重合体等を散布し、第２の電極層３４を形成後に加熱や脱気する等の処理を施して発泡させる方法を用いてもよい。又、第２の電極層３４に直接各種放射線を輻射して細孔を形成させる方法を用いてもよい。
【００５８】
第２の電極層３４に微細な貫通孔を形成する方法としては、コロイダルリソグラフィー法が好ましい。コロイダルリソグラフィー法は、以下のような方法である。すなわち、第２の電極層３４が積層される下層に微粒子を散布し、散布された微粒子をマスクとして微粒子が散布された面に真空成膜法等により第２の電極層３４となる導電膜を形成する。その後、微粒子ごと導電膜を一部除去することでパターニングを行う方法である。
【００５９】
コロイダルリソグラフィー法により第２の電極層３４に微細な貫通孔を容易に形成できる。特に、散布する微粒子の直径を第２の電極層３４の膜厚以上とすることにより、第２の電極層３４に容易に貫通孔を形成できる。又、散布する微粒子分散物の濃度や微粒子の粒子径を変えることで容易に微細な貫通孔の密度や面積を調節できる。
【００６０】
更に、微粒子分散物の散布方法によりコロイダルマスクの面内均一性を容易に高めることができるため、エレクトロクロミック層３２の発消色濃度の面内均一性を高め、表示性能を向上させることが可能となる。以下、コロイダルリソグラフィー法の具体的な内容について説明する。
【００６１】
コロイダルリソグラフィーに用いるコロイダルマスクとなる微粒子の材質については、第２の電極層３４に微細な貫通孔を形成することが可能であれば何を用いても構わないが、例えば、ＳｉＯ２微粒子等が経済的に優位である。又、コロイダルマスク散布時に用いる分散物は分散性のよいものが好ましく、例えば、コロイダルマスクとなる微粒子としてＳｉＯ２微粒子を用いる場合は水系の分散物を用いることができる。
【００６２】
但し、エレクトロクロミック層３２や絶縁性多孔質層３３等のコロイダルマスクの下層にダメージを与えるおそれがある場合は、コロイダルマスクとなる微粒子として非水系溶媒に分散するように表面処理したＳｉＯ２微粒子を用いることが好ましい。この場合には、コロイダルマスク散布時に用いる分散物として非水系の分散物を用いることができる。
【００６３】
コロイダルマスクとなる微粒子の粒子径（直径）については、微細な貫通孔を形成する第２の電極層３４の膜厚以上、かつ、エレクトロクロミック層３２の膜厚以下であることが好ましい。コロイダルマスクは、超音波照射法やテープピーリング法等により除去できるが、下層にダメージの少ない方法を選択することが好ましい。又、コロイダルマスクの他の除去方式として、微粒子等の吹付けによるドライ洗浄も可能である。
【００６４】
テープピーリング法を用いてコロイダルマスクを除去する場合、一般的なテープにおける粘着層の厚さは１μｍ以上となっておりコロイダルマスクが埋没してしまう場合が多い。この場合、第２の電極層３４の表面に粘着層が接触してしまうため、糊残りの少ないテープを使用することが好ましい。超音波照射法を用いてコロイダルマスクを除去する場合、浸漬する溶媒については既に形成している各機能層にダメージの少ない溶媒を用いることが好ましい。
【００６５】
第２の電極層３４に微細な貫通孔を形成する方法として、コロイダルリソグラフィー法の他に、フォトレジストやドライフィルム等を用いた一般的なリフトオフ法を用いてもよい。具体的には、まず所望のフォトレジストパターンを形成し、次いで第２の電極層３４を形成し、その後フォトレジストパターンを除去することによってフォトレジストパターン上の不要な部分を除去して、第２の電極層３４に微細な貫通孔を形成する方法である。
【００６６】
一般的なリフトオフ法により第２の電極層３４に微細な貫通孔を形成する場合、光照射による下層へのダメージを回避するため、対象物への光照射面積が小さくて済むように、使用するフォトレジストはネガ型のものを使用することが好ましい。
【００６７】
ネガ型のフォトレジストとしては、例えば、ポリビニルシンナメート、スチリルピリジニウムホルマール化ポリビニルアルコール、グリコールメタクリレート／ポリビニルアルコール／開始剤、ポリグリシジルメタクリレート、ハロメチル化ポリスチレン、ジアゾレジン、ビスアジド／ジエン系ゴム、ポリヒドロキシスチレン／メラミン／光酸発生剤、メチル化メラミン樹脂、メチル化尿素樹脂等を挙げることができる。
【００６８】
更に、レーザ光を用いた加工装置により、第２の電極層３４に微細な貫通孔を形成することも可能である。一般的にレーザ加工を用いた場合は、形成される微細な貫通孔の孔径が１５μｍ以上になる。
【００６９】
第２の電極層３４に設けられる微細な貫通孔の径は、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であると好適である。貫通孔の径が１０ｎｍ（０．０１μｍ）よりも小さい場合、電解質イオンの透過が悪くなる不具合が生じる。又、微細貫通孔の径が１００μｍよりも大きい場合、目視できるレベル（通常のディスプレイでは１画素電極レベルの大きさ）であり、微細な貫通孔直上の表示性能に不具合が生じることになる。
【００７０】
第２の電極層３４に設けられる微細な貫通孔の第２の電極層３４の表面積に対する孔面積の比（穴密度）は、適宜設定することができるが、例えば０．０１〜４０％程度とすることができる。穴密度が高すぎると、第２の電極層３４の表面抵抗が大きくなるため、第２の電極層３４がない領域面積が広くなることによるクロミック欠陥が出る不具合が生じる。又、穴密度が低すぎると電解質イオンの浸透性が悪くなるために、同様に駆動に問題が生じる不具合が生じる。
【００７１】
［エレクトロクロミック層３２］
エレクトロクロミック層３２は、エレクトロクロミック材料を含んだ層であり、エレクトロクロミック材料としては、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の何れを用いても構わない。又、エレクトロクロミズムを示すことで知られる導電性高分子を用いてもよい。
【００７２】
無機エレクトロクロミック化合物としては、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化チタン等が挙げられる。又、有機エレクトロクロミック化合物としては、例えば、ビオロゲン、希土類フタロシアニン、スチリル等が挙げられる。
【００７３】
又、エレクトロクロミック層３２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用いてもよい。具体的には、電極表面に粒径５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の微粒子を焼結し、その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。
【００７４】
このような構造では、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表示素子と比較して高速応答が可能となる。更に、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色素の高い発色濃度を得ることができる。又、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。
【００７５】
具体的には、色素系のエレクトロクロミック化合物として、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、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を用いることができる。
【００７６】
上記中、発消色電位が低く良好な色値を示すビオロゲン系化合物又はジピリジン系化合物を含むことが特に好ましい。例えば、式［化１］（一般式）で表されるジピリジン系化合物を含むことが好ましい。
【００７７】
【化１】
2015014743.tif 000003
なお、式［化１］（一般式）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数１から８のアルキル基、又はアリール基を表し、Ｒ１又はＲ２の少なくとも一方は、ＣＯＯＨ、ＰＯ（ＯＨ）２、Ｓｉ（ＯＣｋＨ２ｋ＋１）３から選ばれる置換基を有する。Ｘは１価のアニオンを表す。ｎ、ｍ、ｌは０、１、又は２を表す。Ａ、Ｂ、Ｃは各々独立に置換基を有してもよい炭素数１から２０のアルキル基、アリール基、複素環基を表す。
【００７８】
一方、金属錯体系や金属酸化物系のエレクトロクロミック化合物としては、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。
【００７９】
導電性又は半導体性微粒子としては特に限定されるものではないが、金属酸化物を用いることが好ましい。具体的な材料としては、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を用いることができる。
【００８０】
又、これらの金属酸化物は、単独で用いてもよく、２種以上が混合され用いてもよい。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を鑑みるに、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、酸化タングステンから選ばれる一種、若しくはそれらの混合物が用いられたとき、発消色の応答速度に優れた色表示が可能である。とりわけ、酸化チタンが用いられたとき、より発消色の応答速度に優れた色表示が可能である。
【００８１】
又、導電性又は半導体性微粒子の形状は、特に限定されるものではないが、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）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。
【００８２】
又、ポリマー系の色素材料を用いることもできる。具体的にはポリピロール系、ポリチオフェン系、ポリアニリン系、又はそれらの誘導体等、金属錯体と有機リガンドのハイブリッドポリマー等を用いることができる。これらの材料では電極上に塗布するだけで高速なクロミック動作が得られるため、半導体性微粒子を用いない分、部材点数が少なくて済む。
【００８３】
エレクトロクロミック層３２の膜厚は、例えば、０．０５〜５．０μｍ程度とすることができる。エレクトロクロミック層３２の膜厚が上記範囲よりも薄い場合、発色濃度を得にくくなる。又、エレクトロクロミック層３２の膜厚が上記範囲より厚い場合、製造コストが増大すると共に、着色によって視認性が低下しやすい。エレクトロクロミック層３２、及び、導電性又は半導体性微粒子層は、真空成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。
【００８４】
［絶縁性多孔質層３３］
絶縁性多孔質層３３は、第１の電極層３１と第２の電極層３４とが電気的に絶縁されるように隔離すると共に、電解質を保持する機能を有する。絶縁性多孔質層３３の材料としては、多孔質であればよく特に限定されるものではないが、絶縁性及び耐久性が高く成膜性に優れた有機材料や無機材料、及びそれらの複合体を用いることが好ましい。
【００８５】
絶縁性多孔質層３３の形成方法としては、例えば、焼結法（高分子微粒子や無機粒子を、バインダ等を添加して部分的に融着させ粒子間に生じた孔を利用する）を用いることができる。絶縁性多孔質層３３の形成方法として、例えば、抽出法（溶剤に可溶な有機物又は無機物類と溶剤に溶解しないバインダ等で構成層を形成した後に、溶剤で有機物又は無機物類を溶解させ細孔を得る）等を用いてもよい。
【００８６】
又、絶縁性多孔質層３３の形成方法として、高分子重合体等を加熱や脱気する等して発泡させる発泡法、良溶媒と貧溶媒を操作して高分子類の混合物を相分離させる相転換法、各種放射線を輻射して細孔を形成させる放射線照射法等の形成方法を用いてもよい。具体例としては、金属酸化物微粒子（ＳｉＯ２粒子やＡｌ２Ｏ３粒子等）とポリマー結着剤を含むポリマー混合粒子膜、多孔性有機膜（ポリウレタン樹脂やポリエチレン樹脂等）、多孔質膜状に形成した無機絶縁材料膜等が挙げられる。
【００８７】
絶縁性多孔質層３３の凹凸は、第２の電極層３４の膜厚にも依存するが、例えば第２の電極層３４の膜厚を１００ｎｍとすると、絶縁性多孔質層３３の表面粗さは平均粗さ（Ｒａ）で１００ｎｍ未満の要件を満たす必要がある。平均粗さが１００ｎｍを超える場合には第２の電極層３４の表面抵抗が大きく失われ、表示不良の原因となる。絶縁性多孔質層３３の膜厚は、例えば、０．５〜２μｍ程度とすることができる。
【００８８】
又、絶縁性多孔質層３３は、無機膜と組み合わせて用いることが好ましい。これは絶縁性多孔質層３３の表面に形成される第２の電極層３４をスパッタ法により形成する際に、下層である絶縁性多孔質層３３やエレクトロクロミック層３２の有機物質へのダメージを低減させるためである。
【００８９】
上記無機膜としては、ＳｉＯ２に加え、ＺｎＳを含む材料を用いることが好ましい。ＺｎＳは、スパッタ法によって、エレクトロクロミック層３２等にダメージを与えることなく高速に成膜できるという特徴を有する。更に、ＺｎＳを主な成分として含む材料として、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＺｎＳ−ＳｉＣ、ＺｎＳ−Ｓｉ、ＺｎＳ−Ｇｅ等を用いてもよい。
【００９０】
ここで、ＺｎＳの含有率は、絶縁層を形成した際の結晶性を良好に保つために、約５０〜９０ｍｏｌ％とすることが好ましい。従って、特に好ましい材料は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２（８／２）、ＺｎＳ−ＳｉＯ２（７／３）、ＺｎＳ、ＺｎＳ−ＺｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３（６０／２３／１０／７）である。絶縁性多孔質層３３として上記のような材料を用いることにより、薄膜で良好な絶縁効果が得られ、膜強度低下や膜剥離を防止することができる。
［劣化防止層３５］
劣化防止層３５の役割は、エレクトロクロミック層３２と逆の化学反応をし、電荷のバランスをとって第１の電極層３１や第２の電極層３４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ことである。その結果として、エレクトロクロミック調光レンズ１０の繰り返し安定性を向上することである。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。
【００９１】
劣化防止層３５の材料は、第１の電極層３１及び第２の電極層３４の不可逆的な酸化還元反応による腐食を防止する役割を担う材料であれば特に限定されるものではない。劣化防止層３５の材料として、例えば、酸化アンチモン錫や酸化ニッケル、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。更に、劣化防止層の着色が問題にならない場合は、前述の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。
【００９２】
劣化防止層３５は、電解質の注入を阻害しない程度の多孔質薄膜から構成することができる。例えば酸化アンチモン錫や酸化ニッケル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫等の導電性又は半導体性金属酸化物微粒子を、例えばアクリル系、アルキド系、イソシアネート系、ウレタン系、エポキシ系、フェノール系等のバインダにより第２の電極層３４に固定化することで、電解質の浸透性と、劣化防止層としての機能を満たす、好適な多孔質薄膜を得ることができる。
【００９３】
或いは、劣化防止層３５の材料として、電荷の授受に伴って透明状態を保持する材料を用いてもよい。例えば、ポリピロール系、ポリチオフェン系、ポリアニリン系、又はそれらの誘導体等の導電性高分子や、金属錯体と有機リガンドのハイブリッドポリマー、ラジカルポリマーなどが挙げられる。これらを用いる際は、電解質の注入を阻害しないように膜密度を調整するか、或いはレーザ加工等により貫通孔を形成する必要がある。或いは、エレクトロクロミック層３２として、これらの材料を用い、劣化防止層３５として、既述の導電性或いは半導体性微粒子に担持した有機エレクトロクロミック化合物を用いてもよい。
【００９４】
劣化防止層３５として、透明性の高い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。具体例としては、１００ｎｍ以下の１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、混合物を用いることができる。
【００９５】
更に、これらの劣化防止層３５を用いる場合は、エレクトロクロミック層３２が酸化反応により着色から透明に変化する材料であることが好ましい。エレクトロクロミック層３２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からである。
【００９６】
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は、有機高分子材料である。塗布形成プロセス等により容易に成膜できると共に、分子構造により色の調整や制御が可能となる。これらの有機高分子材料例としては、ポリ（3,4- エチレンジオキシチオフェン）系材料、ビス（ターピリジン）類と鉄イオンの錯形成ポリマー等である。
【００９７】
劣化防止層３５の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンレーティング法等を用いることができる。又、劣化防止層３５の材料が塗布形成できるものであれば、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ができる。
【００９８】
［電解質］
本実施の形態では、電解質（図示せず）は、電解液として、劣化防止層３５を介して、第２の電極層３４に形成された微細な貫通孔から第１の電極層３１と第２の電極層３４との間に配置された絶縁性多孔質層３３に充填される。つまり、電解質（図示せず）は、第１の電極層３１と第２の電極層３４との間に充填されてエレクトロクロミック層３２と接し、かつ、第２の電極層３４に形成された貫通孔を介して劣化防止層３５と接するように設けられている。電解液としては、イオン液体等の液体電解質又は、固体電解質を溶媒に溶解した溶液を用いることができる。
【００９９】
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等を用いることができる。
【０１００】
又、イオン性液体も用いることができる。イオン性液体としては、一般的に研究・報告されている物質ならばどのようなものでも構わない。特に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がある。分子構造の例としては、カチオン成分として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など芳香族系の塩、又は、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など脂肪族４級アンモニウム系が挙げられる。
【０１０１】
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んだ化合物がよく、ＢＦ４、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ４−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−等が挙げられる。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。
【０１０２】
又、溶媒の例としては、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、アルコール類やそれらの混合溶媒等を用いることができる。
【０１０３】
又、電解液は低粘性の液体である必要はなく、ゲル状や高分子架橋型、液晶分散型等の様々な形態をとることが可能である。電解液はゲル状、固体状に形成することが、素子強度向上、信頼性向上、発色拡散の防止から好ましい。固体化手法としては、電解質と溶媒をポリマー樹脂中に保持する方法が好ましい。高いイオン伝導度と固体強度が得られるためである。更に、ポリマー樹脂は光硬化可能な樹脂を用いることが好ましい。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ためである。
【０１０４】
［保護層３６］
保護層３６の役割は、外的応力や洗浄工程の薬品から素子を守ることや、電解質の漏洩を防ぐこと、大気中の水分や酸素などエレクトロクロミック素子が安定的に動作するために不要なものの侵入を防ぐこと等である。同時に、レンズとしての機能を損なわないための透明性、表面の平滑性、屈折率、耐熱性、耐光性が求められる。厚みとしては１μm〜２００μmの範囲が好ましい。材料としては、紫外線硬化型や熱硬化型の樹脂を用いることができ、具体的には、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系樹脂等を用いることが好ましい。保護層３６の形成プロセスとしては、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、キャスト法等の各種成膜法を用いることができる。
【０１０５】
エレクトロクロミック調光レンズ１０は、保護層３６に加え、キズがつかないためのハードコート層や、反射を抑制するための反射防止層を必要に応じて備えていることが好ましい。
【０１０６】
［実施例１］
実施例１では、図１に示すエレクトロクロミック調光レンズ１０を作製する例を示す。
【０１０７】
（第１の電極層、エレクトロクロミック層の形成）
まず、直径６５ｍｍのレンズを準備し、２５ｍｍ×４５ｍｍの領域及び引き出し部分にメタルマスクを介してＩＴＯ膜をスパッタ法により約１００ｎｍの厚さに成膜して、第１の電極層３１を形成した。
【０１０８】
次に、このＩＴＯ膜の表面に酸化チタンナノ粒子分散液（商品名：ＳＰ２１０  昭和タイタニウム社製、平均粒子径：約２０ｎｍ）をスピンコート法により塗布した。そして、１２０℃で５分間アニール処理を行うことによって、約１．０μｍの酸化チタン粒子膜からなるナノ構造半導体材料を形成した。
【０１０９】
続いて、エレクトロクロミック化合物として、構造式［化２］で表される化合物を１．５ｗｔ％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。その後、１２０℃×１０分間アニール処理を行うことにより、酸化チタン粒子膜に担持（吸着）させて、エレクトロクロミック層３２を形成した。
【０１１０】
【化２】
2015014743.tif 000004
（絶縁性多孔質層、微細な貫通孔が形成された第２の電極層の形成）
続いて、エレクトロクロミック層３２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重量％、ポリビニルアルコール１．２重量％、水７４重量％）をスピンコートし、絶縁性多孔質層３３を形成した。形成した絶縁性多孔質層３３の膜厚は約２μｍであった。更に、平均一次粒径４５０ｎｍのＳｉＯ２微粒子分散液（シリカ固形分濃度１重量％、２−プロパノール９９重量％）をスピンコートし、微細貫通孔形成用マスク（コロイダルマスク）を形成した。
【０１１１】
続いて、微細貫通孔形成用マスク上にＺｎＳ−ＳｉＯ２（８／２）の無機絶縁層をスパッタ法により４０ｎｍの膜厚で形成した。更に、無機絶縁層上にスパッタ法により約１００ｎｍのＩＴＯ膜を、第１の電極層３１で形成したＩＴＯ膜と重なる２５ｍｍ×４５ｍｍの領域、及び、第１の電極層３１とは異なる領域にメタルマスクを介して形成し、第２の電極層３４を作製した。なお、第１の電極層３１とは異なる領域に形成したＩＴＯ膜は第２の電極層３４の引き出し部分である。
【０１１２】
この後、２−プロパノール中で超音波照射を３分間行い、コロイダルマスクである４５０ｎｍのＳｉＯ２微粒子の除去処理を行った。ＳＥＭ観察により２５０ｎｍ程度の微細な貫通孔が形成された第２の電極層３４が形成されていることを確認した。第２の電極層３４のシート抵抗は約１００Ω／□であった。
【０１１３】
（劣化防止層の形成）
続いて、第２の電極層３４上に、劣化防止層３５として、酸化チタンナノ粒子分散液（商品名：ＳＰ２１０  昭和タイタニウム社製、平均粒子径：約２０ｎｍ）をスピンコート法により塗布した。そして、１２０℃で１５分間アニール処理を行うことによって、約１．０μｍの酸化チタン粒子膜からなるナノ構造半導体材料を形成した。
【０１１４】
（電解質の充填）
電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム、溶媒としてジメチルスルホキシド及びポリエチレングリコール（分子量：２００）を１２対５４対６０で混合した溶液を電解液とした。そして、劣化防止層３５まで形成した素子を１分間浸漬し、その後１２０℃のホットプレート上で１分間乾燥させることで電解質を充填させた。
【０１１５】
（保護層の形成）
更に、紫外線硬化接着剤（商品名：ＳＤ−１７  ＤＩＣ社製）をスピンコートし、紫外光照射により硬化させることで保護層３６を約３μｍの厚さに形成した。これにより、図１に示すエレクトロクロミック調光レンズ１０を得た。
【０１１６】
（発消色駆動）
作製した図１に示すエレクトロクロミック調光レンズ１０の発消色を確認した。具体的には、第１の電極層３１の引き出し部分と第２の電極層３４の引き出し部分との間に、−４Ｖの電圧を３秒間印加させた。その結果、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分に、構造式［化２］のエレクトロクロミック化合物に由来する青色の発色が確認された。
【０１１７】
更に、第１の電極層３１の引き出し部分と第２の電極層３４の引き出し部分との間に、＋４Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分の色素が消色し、透明になることが確認された。
【０１１８】
［実施例２］
実施例２では、電解質として過塩素酸リチウム、溶媒としてポリエチレングリコール（分子量：２００）及び炭酸プロピレン、紫外線硬化材としてウレタン接着剤（商品名：３３０１  ヘンケル社製）を１．４対６対８対１０で混合して溶液を電解液とした。そして、微細な貫通孔が形成された第２の電極層３４の表面にスピンコートした後、１２０℃のホットプレート上で１分間乾燥させることで電解質を充填させた。
【０１１９】
更に、紫外線硬化接着剤（商品名：ノプコ１３４  サンノプコ社製）をスピンコートし、紫外光照射により硬化させることで保護層３６を約３μｍの厚さに形成した。これ以外
は、実施例１と同様にして、エレクトロクロミック調光レンズ１０を得た。
【０１２０】
（発消色駆動）
作製した図１に示すエレクトロクロミック調光レンズ１０の発消色を確認した。具体的には、第１の電極層３１の引き出し部分と第２の電極層３４の引き出し部分との間に、−４Ｖの電圧を３秒間印加させた。その結果、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分に、構造式［化２］のエレクトロクロミック化合物に由来する青色の発色が確認された。
【０１２１】
更に、第１の電極層３１の引き出し部分と第２の電極層３４の引き出し部分との間に、＋４Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分の色素が消色し、透明になることが確認された。
【０１２２】
［実施例３］
実施例３では、ＩＴＯ膜の表面に構造式［化３］で表される化合物（平均分子量：１００００）を２．５ｗｔ％含むテトラヒドロフラン溶液をスピンコート法により塗布した。その後、１２０℃×５分間アニール処理を行うことにより、有機高分子材料からなるエレクトロクロミック層３２を形成した。なお、エレクトロクロミック層３２はマゼンタ色を示した。これ以外は、実施例１と同様にして、図１に示すエレクトロクロミック調光レンズ１０を得た。
【０１２３】
【化３】
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（発消色駆動）
作製した図１に示すエレクトロクロミック調光レンズ１０の発消色を確認した。具体的には、第１の電極層３１の引き出し部分と第２の電極層３４の引き出し部分との間に、＋３Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分の色素が消色し、透明になることが確認された。
【０１２４】
更に、第１の電極層３１の引き出し部分と第２の電極層３４の引き出し部分との間に、−３Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分の色素が、マゼンタ色に発色し、初期の状態に戻ることが確認された。
【０１２５】
［実施例４］
実施例４では、図４に示すエレクトロクロミック調光レンズ５１を有するエレクトロクロミック調光眼鏡５０を複数サンプル作製した。
【０１２６】
実施例１と同様の手順で丸型のエレクトロクロミック調光レンズ１０を２点作製した。これに対し、レンズ加工機を用いて、所望のフレームデザインに合わせて、およそ３０ｍｍ×５０ｍｍの長方形に似た形状にレンズを加工し、エレクトロクロミック調光レンズ５１を作製した。加工後のエレクトロクロミック調光レンズ５１を眼鏡フレーム５２へ組み込み、眼鏡フレーム５２に設けられたスイッチ５３及び電源５４と第１の電極層３１及び第２の電極層３４とを配線により電気的に接続した。これにより、図４に示すエレクトロクロミック調光眼鏡５０を得た。
【０１２７】
（発消色駆動）
作製したエレクトロクロミック調光眼鏡５０の発消色を確認した。スイッチ５３を切り替えて第１の電極層３１と第２の電極層３４との間に−４Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分に、構造式［化２］のエレクトロクロミック化合物に由来する青色の発色が確認された。
【０１２８】
更に、スイッチ５３を切り替えて第１の電極層３１と第２の電極層３４との間に＋４Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第１の電極層３１と第２の電極層３４の重なった部分の色素が消色し、透明になることが確認された。エレクトロクロミック動作に関し、何れのサンプルも丸型レンズの加工及び眼鏡フレームの組み込みによる劣化は見られなかった。
【０１２９】
［比較例］
図２に示すように、２枚のレンズを貼り合わせてエレクトロクロミック調光レンズ１００を作製した。
【０１３０】
まず、１枚のレンズ１１０に実施例１と同様の手順で、第１の電極層１２０とエレクトロクロミック層１３０を形成した。次に、もう１枚のレンズ１９０に３０ｍｍ×５０ｍｍの領域及び引き出し部分にメタルマスクを介してＩＴＯ膜をスパッタ法により約１００ｎｍの厚さに成膜して多孔質の第２の電極層１５０を形成した。
【０１３１】
次に、電解質として過塩素酸リチウム、溶媒としてポリエチレングリコール（分子量：２００）及び炭酸プロピレン、紫外線硬化材としてウレタン接着剤（商品名：３３０１  ヘンケル社製）を１．４対６対８対１０で混合して溶液を電解液とした。そして、エレクトロクロミック層１３０上に滴下し、接着層を兼ねたイオン伝導層１４０を形成した。そして、イオン伝導層１４０を介してレンズ１１０とレンズ１９０を貼り合わせ、紫外線照射することで接着した。
【０１３２】
このようにして、貼り合わせ型のエレクトロクロミック調光レンズ１００を３点作製した。しかしながら、作製したエレクトロクロミック調光レンズ１００をレンズ加工機を用いて加工したところ、３点とも部分的に剥離が生じ、加工後にエレクトロクロミック動作を確認できなかった。
【０１３３】
［まとめ］
以上の実施例及び比較例より、所定の層が形成された２枚のレンズを接着層を介して貼り合わせて作製したエレクトロクロミック調光レンズでは、所望の形状に加工する際に部分的な剥離が生じるおそれが高く、エレクトロクロミック動作を保証できないといえる。
【０１３４】
一方、各実施例のように１枚のレンズ上に薄膜調光機能部を積層形成した場合には、比較例のように所定の箇所を接着層を介して接着した場合と比べて、所望の形状に加工する際の剥離が抑制される。つまり、各実施例の方法は、レンズ上に薄膜調光機能部を形成後に所望の形状に加工してもエレクトロクロミック動作を保証できる高い信頼性を備えたエレクトロクロミック調光レンズの製造方法であるといえる。
【０１３５】
これにより、薄膜調光機能部を予め積層形成した丸型のエレクトロクロミック調光レンズを大量に生産しておき、使用者の選択する眼鏡の様々なフレームデザインに合わせて加工することが可能となり、生産性を大幅に向上できると共にコストダウンにも寄与できる。
【０１３６】
以上、好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  エレクトロクロミック調光レンズ
２０  レンズ
３０  薄膜調光機能部
３１  第１の電極層
３２  エレクトロクロミック層
３３  絶縁性多孔質層
３４  第２の電極層
３５  劣化防止層
３６  保護層
５０  エレクトロクロミック調光眼鏡
５１  エレクトロクロミック調光レンズ
５２  眼鏡フレーム
５３  スイッチ
５４  電源
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３８】
【特許文献１】特開平４−３０６６１４号公報
【特許文献２】特開平６−３００９９２号公報
【特許文献３】特開平８−４３８６２号公報
【図１】
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【図２】
2015014743.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015014743.tif 000011
【図７】
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【図８】
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