(57)【要約】【課題】ＥＣ素子への電力供給のための接続位置をあらかじめ設定する必要がなく、レンズ形状の自由度が広がる調光レンズの提供。【解決手段】レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、前記エレクトロクロミック素子が、エレクトロクロミック層と、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極とからなり、前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、前記電極パットと電源との接続手段と、を備えた調光レンズを提供する。【選択図】図４
2015094924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、エレクトロクロミック層と、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段と、を備えたことを特徴とする調光レンズ。
【請求項２】
レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極と、前記第一電極及び前記第二電極のいずれか一方に接したエレクトロクロミック層と、他方の電極と接した電気活性層とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段と、を備えたことを特徴とする調光レンズ。
【請求項３】
前記第二電極の内側に絶縁された領域をもち、
前記絶縁された領域が、前記第一電極の内側の絶縁された領域と重ならないように配置され、
前記第二電極の任意のパターン内側の切断面に形成され前記第一電極と電気的に接続された電極パッドと、を備えた請求項１から２のいずれかに記載の調光レンズ。
【請求項４】
前記電極の絶縁された領域内に、島状に形成された電極の内側を有する請求項１から３のいずれかに記載の調光レンズ。
【請求項５】
前記電極と前記電極の絶縁された領域内に島状に形成された電極との間隔が、前記第一電極と前記第二電極との間隔より広い請求項４に記載の調光レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光レンズに関する。
【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。また、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、ブルーやピンクなど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、ファッションなど、その用途は多岐に広がっている。
しかし、従来の調光レンズは、透過率が低いために、暗いところでは視認性が低下してしまうという問題がある。
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といった、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。最も普及しているのは、光によって色が変化するフォトクロミック現象を応用した調光レンズである（特許文献１参照）。
しかしながら、フォトクロミックレンズは、応答が遅いという問題点があり、暗いところから明るいとことに移動するとしばらくグレアの抑制ができずに見えにくく、明るいところから暗いところに移動するとしばらく暗くて見えにくい、という問題がある。また、人の意思で任意に調光することができずに不便であるという問題がある。
【０００３】
そこで、エレクトロクロミズムを調光レンズに応用した、エレクトロクロミック（以下、「ＥＣ」と表記することがある）調光レンズが提案されている（特許文献２参照）。
前記エレクトロクロミズムとは、酸化還元に伴って色が可逆的に変化する現象のことであり、電気化学現象である。このようなエレクトロクロミズムを示すＥＣ物質を用いた、ＥＣ素子をレンズに形成することで、レンズの透明状態と着色状態を電気信号によって任意に、かつ可逆的に制御できるＥＣ調光レンズが得られる。また、エレクトロクロミズムはフォトクロミックの調光レンズと比較して、応答が数秒間と速いという利点がある。
【０００４】
ＥＣ技術の開発は、このような調光レンズのほかにも、調光窓や防眩ミラー、電子ペーパー用表示技術に応用が期待され、３０年以上前から検討されている。
ＥＣ素子の構成は、基材、第一電極、ＥＣ材料、イオン伝導性電解質、多孔質電極などからなる。透明電極を用いれば透過型ＥＣ素子であり、白色反射層を素子内外に形成すれば反射型表示素子が得られる（特許文献３参照）。また、一方の電極を金属光沢のある電極材にして、他方の電極を透明にすれば、ミラー型ＥＣ素子が得られる。
【０００５】
ＥＣ素子作製工程は、通常は２枚の基材を用意し、片側に電極とＥＣ材料を形成し、もう片側に電極と対極反応材料を形成し、電解液を用いてこれらを貼り合せることでＥＣ素子を作製する。
また、電解質に無機系固体電解質を用いるなどして、各層を順次積層することで貼り合わせ工程なしに作製することも可能である。あるいは他の方法として、第一電極、ＥＣ材料、多孔質絶縁層、多孔質電極、多孔質対極反応材料を順次積層し、電解質を浸透後に熱やＵＶなどの刺激によってゲル化、あるいは固体化させることで作製する方法もある。
【０００６】
ＥＣ材料としては、ビオロゲン系色素やポリチオフェンなどの導電性高分子からなる有機ＥＣ材料と、酸化タングステンなどに代表される無機ＥＣ材料がある。前記有機ＥＣ材料は分子設計による色彩制御が可能であることに特徴がある。前記無機ＥＣ材料は無彩色であるものの、耐候性に優れる点に特徴がある。
【０００７】
以上のようなＥＣ技術を調光レンズに応用することで、既述のように、従来のフォトクロミック調光レンズにはない、素早い応答や、透過率の任意制御性が得られるとして、ＥＣ調光レンズも多くの検討がなされてきた。具体的には、レンズ基材に無機ＥＣ材料や電解質を真空蒸着によって積層して、封止用のレンズなどと貼り合せてＥＣ調光レンズを作製するものがある。
しかし、ＥＣ調光レンズは、フォトクロミック調光レンズと比較して、ＥＣ調光レンズの普及はあまり進んでいない。この要因としては、以下の点が考えられる。
ＥＣ素子は、貼り合わせ構成の場合、レンズを２枚貼り合わせる必要があるが、この場合、厚みが増加して外観が損われたり、重量が増加して眼鏡としての快適性が損なわれるという問題がある。
【０００８】
また、１枚のレンズにコーティングによってＥＣ素子を形成する方法も提案されている（特許文献４参照）が、生産性の問題がある。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、曲率など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ＥＣ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。この課題に対して、透明樹脂層を用いてレンズ上に形成したＥＣ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、度数を付与するというものがある（特許文献５参照）。これによって、ＥＣ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、またレンズは一枚で済むので、厚み、重量の問題も同時に解決できる。
【０００９】
しかしながら、この方式では、度数には対応できても、ＥＣ素子への電力供給のための接続位置をあらかじめ設定する必要があり、レンズ形状の自由度が限られるという問題がある。つまり眼鏡レンズは、使用者が選んだ眼鏡フレームのデザインに合わせて玉型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、あらかじ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。そのため、生産性に見合うプロセス設計としては、玉型のＥＣ調光レンズを大量に作製しておき、その後顧客の注文に応じて、通常の眼鏡用レンズと同様のプロセスで、度数の加工、及び玉型のデザイン加工を通すことが好ましいが、従来の技術ではこれに対応することができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ＥＣ素子への電力供給のための接続位置をあらかじめ設定する必要がなく、レンズ形状の自由度が広がる調光レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段としての本発明の調光レンズは、レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、エレクトロクロミック層と、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決することができ、ＥＣ素子への電力供給のための接続位置をあらかじめ設定する必要がなく、レンズ形状の自由度が広がる調光レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、調光メガネの一例を示す概略図である。
【図２】図２は、第一の実施形態における調光レンズの層構成を示す概略図である。
【図３】図３は、調光レンズ切断線でカットする状態を示す概略図である。
【図４】図４は、切断線でカットした後の調光レンズの一例を示す概略図である。
【図５】図５は、調光レンズの切断腺での断面を示す概略断面図である。
【図６】図６は、切断線でカットした後の調光レンズの他の一例を示す概略図である。
【図７】図７は、第二の実施形態における調光レンズの層構成を示す概略図である。
【図８】図８は、第三の実施形態における調光レンズの断面図である。
【図９】図９は、第四の実施形態における調光レンズの層構成を示す概略図である。
【図１０】図１０は、第四の実施形態における調光レンズの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（調光レンズ）
本発明の調光レンズは、第１の形態では、レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、エレクトロクロミック層と、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段とを備えてなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
【００１５】
本発明の調光レンズは、第２の形態では、レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極と、前記第一電極及び前記第二電極のいずれか一方に接したエレクトロクロミック層と、他方の電極と接した電気活性層とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段とを備えてなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
【００１６】
ここで、図面を参照して、実施の形態について説明する。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。
図１は、本発明の調光レンズを用いた調光メガネを示す。
前記調光メガネは、メガネフレーム１と、レンズ表面にＥＣ素子を形成した調光レンズ２と前記ＥＣ素子を駆動するための電源と駆動路を備えた制御部（図示せず）と、制御部から電力を伝達するための電気接続部４と、制御部からの電力を受けるために調光レンズに設けられた電極パッド３などからなる。
電気接続部４はフレームと調光レンズ２との間に挟まるように形成することが可能である。この際導電性ゴムなどを利用することで、結合部の緩みやズレによる断線やショートを防ぐことができる。また、電気接続部４はフレームに接して設ける必要はなく、導電性接着剤で直接調光レンズ２に取り付けるなどしてもよい。
【００１７】
＜第一の実施形態＞
図２は、第一の実施形態における調光レンズ２の詳細について説明する。
この図２では調光レンズ２の構成を説明するため、構成層を分解し断面を示した図である。調光レンズ２はレンズ基材５と、第一電極６と、エレクトロクロミック層７と、電解質層８と、第二電極９と、保護層１０とから構成されている。
【００１８】
＜＜電極＞＞
前記第一電極６及び第二電極９の材料としては、透明かつ導電性を有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スズをドープした酸化インジウム（以下、ＩＴＯという）、フッ素をドープした酸化スズ（以下、ＦＴＯという）、アンチモンをドープした酸化スズ（以下、ＡＴＯという）などが挙げられる。これらの中でも、真空成膜により形成されたインジウム酸化物（以下、Ｉｎ酸化物という）、スズ酸化物（以下、Ｓｎ酸化物という）、及び亜鉛酸化物（以下、Ｚｎ酸化物という）のいずれか１つを含む無機材料であることが好ましい。
前記Ｉｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及びＺｎ酸化物は、いずれもスパッタ法により、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。
これらの中でも、ＩｎＳｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＳｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯが特に好ましい。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。
【００１９】
前記電極の層厚は、特に制限はなく、エレクトロクロミック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、ＩＴＯを用いた場合には、５０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。
前記電極の作製方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又は該表示電極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も用いることができる。
【００２０】
前記第一電極６の内側の絶縁された領域パターンについては、後述する電極パッド形成の際に利用する。
前記領域パターンのサイズ、形状については、特に制限はなく、あまりに大きい場合は視界に入り視認性を低下させる可能性がある。
前記領域パターンの大きさに関しては、パターンの内側がエレクトロクロミズム反応を示しづらくなるため、視認性の観点から直径５ｍｍ以下の大きさにすることが好ましい。
前記領域パターンの内側に外側と電気的に絶縁された領域を残すことは、上述したパターン内側でのエレクトロクロミズム反応を促進させる効果がある。
この場合、領域パターンの内側と外側の間には少なくとも第一電極と第二電極の間隔より広い間隔が置かれていることが好ましい。
これはＥＣ素子が後述する電解質層によって満たされるため、間隔が狭いとパターン内外の絶縁抵抗が低下し、電極パッドを形成した際、第一及び第二電極間の電気的絶縁性が悪化してしまうためである。ＥＣ素子の上下電極間距離は数μｍであるので、数μｍ以上の間隔があればよい。
また、領域パターンを形成する位置や数には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、数が多くなると上述した視認性への影響が大きくなる。
一方、数が少ない場合は後述する電極パッドの形成時に電極パッドがレンズの中央付近に配置され、視認性に悪影響が及ぼされる。
これを回避するためには半径方向に数列パターンを並べる、千鳥状にパターンを数列並べる、らせん状にパターンを数列並べる等することで、パターンの数を減らしつつ、あらゆる形状の二次加工に対応させることができる。
パターニングは電極を形成時にシャドウマスクを用いる、塗布形成可能な場合はインクジェットやディスペンサーを用いてパターニングすることができる。
また、電極形成後にエッチング法を用いてもよい。特にレーザー光を用いたレーザーエッチングは微細なパターニングを簡便に行うことが可能できるので好適である。
【００２１】
＜＜エレクトロクロミック層＞＞
前記エレクトロクロミック層７は、エレクトロクロミック材料を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んである。
前記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及び有機エレクトロクロミック化合物のいずれを用いても構わない。
また、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も用いることができる。
【００２２】
前記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、酸化チタンなどが挙げられる。
前記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、スチリルなどが挙げられる。
前記導電性高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、又はそれらの誘導体などが挙げられる。
【００２３】
前記エレクトロクロミック層７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ることが好ましい。
具体的には、電極表面に粒径５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の微粒子を焼結し、前記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。
前記構造は、微粒子の大きな表面効果を利用して、効率よく有機エレクトロクロミック化合物に電子が注入されるため、従来のエレクトロクロミック表示素子と比較して高速応答する。
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。
なお、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。
【００２４】
前記エレクトロクロミック材料としては、例えば、ポリマー系又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などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、発消色電位が低く、良好な色値を示す点から、ビオロゲン系化合物又はジピリジン系化合物が好ましい。
【００２５】
前記ビオロゲン系化合物としては、例えば、特許第３９５５６４１号公報、特開２００７−１７１７８１号公報に記載の化合物などが挙げられる。
前記ジピリジン系化合物としては、例えば、特開２００７−１７１７８１号公報、特開２００８−１１６７１８号公報に記載の化合物などが挙げられる。
これらの中でも、良好な発色の色値を示す点から、下記一般式１で表されるジピリジン系化合物が好ましい。
【００２６】
［一般式１］
【化１】
2015094924.tif 000003
【００２７】
前記一般式１において、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１〜８のアルキル基、又はアリール基を表し、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、ＣＯＯＨ、ＰＯ（ＯＨ）２、及びＳｉ（ＯＣｋＨ２ｋ＋１）３（ただし、ｋは、１〜２０を表す）から選択される置換基を有する。
前記一般式１において、Ｘは１価のアニオンを表す。前記一価のアニオンとしては、カチオン部と安定に対をなすものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｂｒイオン（Ｂｒ−）、Ｃｌイオン（Ｃｌ−）、ＣｌＯ４イオン（ＣｌＯ４−）、ＰＦ６イオン（ＰＦ６−）、ＢＦ４イオン（ＢＦ４−）などが挙げられる。
前記一般式１において、ｎ、ｍ、及びｌは、０、１又は２を表す。Ａ、Ｂ、及びＣは、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基、アリール基、又は複素環基を表す。
【００２８】
金属錯体系及び金属酸化物系のエレクトロクロミック化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、プルシアンブルー等の無機系エレクトロクロミック化合物などが挙げられる。
導電性又は半導体性微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、金属酸化物が好ましい。
前記金属酸化物の材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化カルシウム、フェライト、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、アルミノケイ酸、リン酸カルシウム、アルミノシリケート等を主成分とする金属酸化物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
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考慮すると、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１種又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。
これらの中でも、より発消色の応答速度に優れた色表示が可能である点から、酸化チタンが特に好ましい。
また、導電性又は半導体性微粒子の形状は、特に制限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、比表面積という）が大きい形状が用いられる。
例えば、微粒子が、ナノ粒子の集合体であるときは、大きな比表面積を有するため、より効率的にエレクトロクロミック化合物が担持され、発消色の表示コントラスト比が優れる。
【００２９】
前記エレクトロクロミック層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．２μｍ〜５．０μｍが好ましい。前記厚みが、０．２μｍ未満であると、発色濃度が得にくくなることがあり、５．０μｍを超えると、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ことがある。
前記エレクトロクロミック層７及び導電性又は半導体性微粒子層は真空製膜により形成することも可能であるが、生産性の点で粒子分散ペーストとして塗布形成することが好ましい。
【００３０】
＜＜電解質層＞＞
前記電解質層８は、電解液として、第一電極６及び第二電極９に挟まれるように形成される。
前記電解液としては、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が用いられる。
電解質の材料としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩、４級アンモニウム塩や酸類、アルカリ類の支持塩を用いることができ、具体的には、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯＯ、ＫＣｌ、ＮａＣｌＯ３、ＮａＣｌ、ＮａＢＦ４、ＮａＳＣＮ、ＫＢＦ４、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２、Ｍｇ（ＢＦ４）２などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
前記イオン性液体としては、特に制限はなく、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。
前記分子構造としては、カチオン成分として、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾール塩、Ｎ，Ｎ−メチルエチルイミダゾール塩、Ｎ，Ｎ−メチルプロピルイミダゾール塩等のイミダゾール誘導体；Ｎ，Ｎ−ジメチルピリジニウム塩、Ｎ，Ｎ−メチルプロピルピリジニウム塩等のピリジニウム誘導体等の芳香族系の塩；トリメチルプロピルアンモニウム塩、トリメチルヘキシルアンモニウム塩、トリエチルヘキシルアンモニウム塩等のテトラアルキルアンモニウム等の脂肪族４級アンモニウム系化合物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
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、例えば、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ４−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−などが挙げられる。これらのカチオン成分とアニオン成分の組み合わせにより処方したイオン性液体を用いることができる。
【００３２】
前記溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、スルホラン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，２−ジメトキシエタン、１，２−エトキシメトキシエタン、ポリエチレングリコール、アルコール類、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記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、液晶分散型など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、発色拡散の防止の点から好ましい。
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ことが好ましい。これにより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、前記ポリマー樹脂としては光硬化可能な樹脂が好ましい。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。
【００３４】
前記電解質層８は、多孔質性絶縁膜に充填する形で組み合わせて形成することで、第一電極と第二電極とを電気的に絶縁させる機能を付与することができる。
前記多孔質性絶縁膜の材料としては、多孔質であればよく特に限定されるものではないが、絶縁性が高く、耐久性が高く、成膜性に優れた有機材料、無機材料、又はそれらの複合体が好ましい。
前記多孔質膜の形成方法としては、焼結法（高分子微粒子や無機粒子を、バインダー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）、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ー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）、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公知の形成方法を用いることができる。
具体例としては、金属酸化物微粒子（例えば、ＳｉＯ２粒子、Ａｌ２Ｏ３粒子など）とポリマー結着剤からなるポリマー混合粒子膜、多孔性有機膜（例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂）、多孔質膜状に形成した無機絶縁材料膜などが挙げられる。
前記電解質層８の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１００ｎｍ〜１０μｍが好ましい。
【００３５】
＜＜保護層＞＞
調光レンズの最表層には、ＥＣ素子を保護するための保護層１０が形成されていることが好ましい。
前記保護層を形成することで、酸素をはじめとするガスや水分からＥＣ素子を保護することができる。更に、ＵＶカット機能や帯電防止機能、傷防止機能、防汚機能、反射防止機能を付与することが好ましい。
前記保護層１０の材料としては、一般的なＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂などが挙げられる。
前記保護層１０の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．５μｍ〜１０μｍが好ましい。
【００３６】
＜＜二次加工＞＞
このようにして作製された調光レンズ２を図３の切断線１１でカットする。これによってメガネとして利用するためのフレームの形状、使用者の目の位置などに合った形状に二次加工し、メガネとしての快適さを向上させることができる。また必要に応じてレンズの裏面を削ることで度数を入れることも可能である。
【００３７】
図４は、切断線１１でカットした後の調光レンズ１２を示す図である。
カットによってレンズ端部にＥＣ素子の第一電極６及び第二電極９の端部が露出されることとなる。
ここで、第一電極６及び第二電極９は、共に５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度と薄く、第一電極６と第二電極９との間隔は、５００ｎｍ〜数十μｍ程度と非常に狭い。
このようにＥＣ素子はその端部において薄い電極が狭い間隔で重なり合っているため、第一電極６と第二電極９を電気的にショートさせることなく外部の電源制御回路と良好に電気的接続することは非常に困難である。
第一の実施形態の第一電極６に関しては、直接レンズ基材５上に形成していることから、第一電極６より上側の層を剥がし取るなどして第二電極９を剥離することで比較的容易に電極の重なり合いを解消することができるが、第一電極６のみを除去することは非常に困難であり、第一電極６と第二電極９を電気的にショートさせることなく外部の電源制御回路と良好に電気的接続することは非常に困難である。
【００３８】
しかしながら、図５のように切断面が第一電極６に施されたパターンにかかる場合は、第一電極と上側の第二電極が厚み方向に重なり合わない領域ができる。この領域の内側に導電インクなどにより電極パッド１３を作製することで、レンズ端部又はヤゲンの幅を十分に活用し電気的接触面積の大きな電極パッドを第一電極６と第二電極９を電気的にショートさせることなく、簡便に作製することが可能である。
【００３９】
また、仮に切断面が第一電極６に形成されたパターンにかからない場合は、図６のように第一電極６に形成されたパターン１４の内側を通るスルーホール１５を形成し、導電性インク等でスルーホール１５を充填することで、第一電極６と第二電極９を電気的にショートさせることなく電極パッド１６を簡便に作製することが可能である。
【００４０】
＜＜第一の形態における調光レンズの作製＞＞
−第一電極の形成−
まず、直径７５ｍｍのレンズ基材５を準備し、ＩＴＯ膜をスパッタ法により約１００ｎｍの厚さに製膜して、第一電極を形成した。その後、ＹＡＧレーザー４倍波（波長：２６６ｎｍ）を用いて第一電極に対してレーザーエッチングを行った。これによってＩＴＯ膜は直径１ｍｍの島状にエッチングされ、同様のパターンを半径方向に１．５ｍｍ間隔に配置した。
【００４１】
−エレクトロクロミック層の形成−
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、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。
続いて、エレクトロクロミック化合物として、下記構造式Ａで表される化合物を１．５質量％含む２，２，３，３−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコート法により塗布した後、１２０℃×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を形成した。
【００４２】
＜構造式Ａ＞
【化２】
2015094924.tif 000004
【００４３】
−電解質層の形成−
続いて、エレクトロクロミック層上に平均一次粒径２０ｎｍのＳｉＯ２微粒子分散液（シリカ固形分濃度２４．８質量％、ポリビニルアルコール１．２質量％、及び水７４質量％）をスピンコートし、多孔質性絶縁膜を形成した。形成した多孔質性絶縁膜の膜厚は約２μｍであった。更に、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、多孔質性絶縁膜を形成した素子を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し、電解質層を形成した。
【００４４】
−第二電極の形成−
続いて、電解質層８までを形成した素子の上にＳｉＯ２の無機絶縁層をスパッタ法により４０ｎｍの厚みに形成した。更に、無機絶縁層上にスパッタ法により約１００ｎｍの厚みのＩＴＯ膜を形成し、第二電極９を作製した。
【００４５】
−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１０を約３μｍの厚みに形成し、調光レンズを作製した。
【００４６】
−二次加工−
次に、得られた調光レンズをフレーム形状（ここでは省略）にあわせてカットした。その後、第一電極上に作製されたパターンの、レンズの端に近いものの内側に直径０．５ｍｍの孔を第二の電極を貫通するように、ハンドドリルで形成した。この孔にカーボンペースト（商品名：ヒタゾルＡＢ−１、日立ケミカル社製）を充填し、乾燥させ、電極パッド１３を形成した。
更に、レンズ端の第一電極６より上側の層を剥がし取り、第二電極９を剥離し、むき出しになった部分を第一電極６の引き出し部分とした。以上により、レンズ表面にＥＣ素子を形成した調光レンズ２を作製した。
【００４７】
＜＜調光レンズの駆動評価＞＞
作製した調光レンズ２の発消色を確認した。
電極パッド１３との間に、３Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、第一電極６と第二電極９の重なった部分に、エレクトロクロミック層に由来するマゼンタ色の発色が確認された。
その後、第一電極６の引き出し部分と電極パッド１３との間を開放し放置したところ、第一電極６と第二電極９の重なっていない第一電極６のパターン内側部分にエレクトロクロミック層に由来するマゼンタ色の発色が確認された。１０秒間ほど放置したところで、全面が均一な発色状態となった。
【００４８】
＜第二の実施形態＞
図７では第二の実施形態における調光レンズ１７について説明する。
この第二の実施形態における調光レンズ１７は、ＥＣ素子部分に電気活性層１８を含む点で第一の実施形態とは異なっている。
【００４９】
＜＜電気活性層＞＞
電気活性層１８は、発色、消色時に電極パターン内側と外側の発消色状態を速やかにそろえるための電荷拡散を促進させる働きを担う。
ＥＣ素子内部の電荷拡散は、ＥＣ素子の発消色電圧エレクトロクロミック層７の発消色電位、電解質層８のイオン伝導度、エレクトロクロミック層７及び電気活性層１８のシート抵抗などに依存する。
第２の実施形態における電気活性層１８に用いる材料としては、前述したエレクトロクロミック材料に代表される可逆的な酸化還元反応を示す材料であれば特に制限はないが、エレクトロクロミック層７の酸化還元反応と逆反応が起きるように組み合わせることが好ましい。これによりＥＣ素子の発消色電圧を低く抑えることが可能となる。
また、電気活性層１８の材料としては、前述した導電性高分子や導電性又は半導体性微粒子といった導電性材料も用いることができる。
前記電気活性層１８を第一電極６に接した状態で用いる場合、電極パターン内側と外側の間の電気抵抗が、ＥＣ素子の第一電極６と第二電極９との間の電気抵抗を下回らないように導電性材料の濃度や厚みをコントロールする必要がある。
これはパターン内外の電気的抵抗が低いと、電極パッドを形成した際、上下電極間の電気的絶縁性が悪化してしまうためである。
【００５０】
＜＜第二の形態における調光レンズの作製＞＞
第二の形態における調光レンズの作製方法は、以下に示す電気活性層１８を含む点以外は、第一の形態における調光レンズの作製方法と同様である。
【００５１】
−電気活性層の形成−
第二電極９まで形成した素子の上にＡＴＯ微粒子層をスピンコート法により形成し、電気活性層１８とした。厚みは約２５０ｎｍであり、抵抗率はおよそ５５Ωｃｍであった。
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１０を約３μｍの厚みに形成した。
以後、第一の形態と同様の方法により第二の形態におけるレンズ表面にＥＣ素子を形成した調光レンズ１７を作製した。
【００５２】
＜＜調光レンズの駆動評価＞＞
作製した調光レンズの発消色を確認した。具体的な操作の方法は、第一の実施形態と同様である。
ＥＣ素子の第一電極６の引き出し部分と電極パッド１３との間に３Ｖの電圧を２秒間印加させたところ、第一電極６と第二電極９との重なった部分に、エレクトロクロミック層に由来するマゼンタ色の発色が第一の実施形態と同等程度確認された。
その後、第一電極６の引き出し部分と電極パッド１３との間を開放し放置したところ、直ちに全面が均一な発色状態となった。
【００５３】
＜第三の実施形態＞
図８では第三の実施形態における調光レンズ１９について説明する。
この第三の実施形態では、第二電極９の内側に絶縁された領域をもち、その領域が前記第一電極６の内側の絶縁された領域と重ならないように配置され、第二電極９の任意のパターン内側の切断面に形成され第一電極６と電気的に接続された電極パッド２０と、を備えている点で他の実施形態とは異なる。
図８は、調光レンズ１９の切断面を表す図である。それぞれの電極に施されたパターンが（厚み方向に）重なり合わないため、十分に離れた位置で２つの電極に対してそれぞれ電極パッド１３、及び２０を形成することができる。
【００５４】
＜＜第三の形態における調光レンズの作製＞＞
第三の形態における調光レンズの作製方法は、以下に示す第２の電極にパターニングを施す点、及び第一電極に接続するための電極パット２０を形成する以外は、第一及び第二の形態の調光レンズの作製方法と同様である。
【００５５】
−第二電極へのパターニング−
第二電極をスパッタ法により形成した後、ＹＡＧレーザー４倍波（波長：２６６ｎｍ）を用いて第二電極に対してレーザーエッチングを行った。これによってＩＴＯ膜は直径１ｍｍの島状にエッチングされ、同様のパターンを半径方向に１．５ｍｍ間隔に配置した。ただし、パターンは第一電極に形成したパターンと重なり合わない場所に形成した。
【００５６】
−電極パット２０の形成−
第一及び第二の形態における調光レンズと同様に、電極パット１３を形成した後、第二電極上に作製されたパターンの、レンズの端に近いものの内側に直径０．５ｍｍの孔を第一電極を貫通するように、ハンドドリルで形成した。この孔にカーボンペースト（商品名：ヒタゾルＡＢ−１、日立ケミカル社製）を充填し、乾燥させ、電極パッド２０を形成した。
【００５７】
＜＜調光レンズの駆動評価＞＞
作製した調光レンズの発消色を確認した。具体的な操作の方法は第一電極と電源との接続に電極パッド２０を用いた点で他の実施形態と異なる。
調光レンズの第一電極６の引き出し部分と電極パッド１３との間に３Ｖの電圧を３．２秒間印加させたところ、第一電極６と第二電極９の重なった部分に、エレクトロクロミック層に由来するマゼンタ色の発色が第一の実施形態と同等程度確認された。
その後、第一電極６の引き出し部分と電極パッド１３との間を開放し放置したところ、３秒間ほど放置したところで、第一の実施形態と同様に全面が均一な発色状態となった。
【００５８】
＜第四の実施形態＞
図９では、第四の実施形態における調光レンズ２１について説明する。
この第四の実施形態における調光レンズ２１は、前記電極の絶縁された領域内に、島状に形成された島状電極２２を有する点で他の実施形態とは異なっている。
図１０は、第四実施形態における調光レンズ２１に電極パッド１３を形成したときの切断面の拡大図である。島状電極２２は第一電極６と、レンズ基材５及びエレクトロクロミック層７を介して接している。島状電極２２と第一電極６との間の電気抵抗はレンズ基材５及びエレクトロクロミック層７の電気抵抗に依存することとなる。一般的にレンズ基材５には導電性を持たない材料が利用される。
島状電極２２と第一電極６間の電気抵抗値が、第一電極６と第二電極９間の抵抗値に比べて低い場合、島状電極２２と第一電極６が電気的にショートした状態になり、調光レンズを駆動するための電圧が第一電極６と第二電極９との間にかからず、調光レンズを駆動することができなくなる。
【００５９】
＜＜第四の形態における調光レンズの作製＞＞
第四の実施形態においては第一電極６と第二電極９間との距離がおよそ３μｍであるのに対し、島状電極２２と第一電極６間の距離を１０μｍとし、島状電極２２と第一電極６が電気的にショートしないように形成した。その他の部分は前記第一、第二及び第三の実施の形態と同様である。
第一電極へのパターニングは、ＹＡＧレーザー４倍波（波長：２６６ｎｍ）によるレーザーエッチング法を用いて行った。
図１０には第一電極にのみパターニングを施した図を掲載しているが、第三の実施例と同様にして、第一電極に加えて第二電極にも同様のパターニングを施してもよい。
【００６０】
＜＜調光レンズの駆動評価＞＞
作製した調光レンズの発消色を確認した。具体的な操作の方法は第一の実施形態と同様である。
調光レンズの第一電極６の引き出し部分と電極パッド１３との間に３Ｖの電圧を２秒間印加させたところ、第一電極６と第二電極９の重なった部分及び、第一電極６に形成されたパターンの内側に、エレクトロクロミック層に由来するマゼンタ色の発色が第一の実施形態と同等程度確認された。
【００６１】
以上、本発明の調光レンズについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない。
【００６２】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、エレクトロクロミック層と、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段と、を備えたことを特徴とする調光レンズである。
＜２＞  レンズ表面にエレクトロクロミック素子が形成された調光レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子が、内側に絶縁された領域を有する第一電極と、電解質層と、前記電解質層を挟むように形成された第二電極と、前記第一電極及び前記第二電極のいずれか一方に接したエレクトロクロミック層と、他方の電極と接した電気活性層とからなり、
前記第一電極の任意のパターン内側の切断面に形成され、前記第二電極と電気的に接続された電極パットと、
前記電極パットと電源との接続手段と、を備えたことを特徴とする調光レンズである。
＜３＞  前記第二電極の内側に絶縁された領域をもち、
前記絶縁された領域が、前記第一電極の内側の絶縁された領域と重ならないように配置され、
前記第二電極の任意のパターン内側の切断面に形成され前記第一電極と電気的に接続された電極パッドと、を備えた前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の調光レンズである。
＜４＞  前記電極の絶縁された領域内に、島状に形成された電極の内側を有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の調光レンズである。
＜５＞  前記電極と前記電極の絶縁された領域内に島状に形成された電極との間隔が、前記第一電極と前記第二電極との間隔より広い前記＜４＞に記載の調光レンズである。
【符号の説明】
【００６３】
１      メガネフレーム
２、１２、１７、２１      調光レンズ
５      レンズ基材
６      第一電極
７      エレクトロクロミック層
８      電解質層
９      第二電極
１０      保護層
１１      切断腺
１３、２０      電極パッド
１４      パターン
１５      スルーホール
１６      電極パッド
１８      電気活性層
２２      島状電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特許第３８９２２１０号公報
【特許文献２】特開平４−３０６６１４号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３７７３６号公報
【特許文献４】実開平０２−１３８７２０号公報
【特許文献５】特開平８−４３８６２号公報
【図３】
2015094924.tif 000005
【図４】
2015094924.tif 000006
【図５】
2015094924.tif 000007
【図６】
2015094924.tif 000008
【図８】
2015094924.tif 000009
【図１０】
2015094924.tif 000010
【図１】
2015094924.tif 000011
【図２】
2015094924.tif 000012
【図７】
2015094924.tif 000013
【図９】
2015094924.tif 000014