(57)【要約】電気変色物質が固状で存在する電気変色層を形成し、上記電気変色層が種々の情報を表示できるように電気変色層を所望の模様にパターニングすることによって、文字、写真や時計などの各種情報を表示できる機能が加えられた電気変色鏡または窓を提供する。第１電極を有する第１の基材と、第２の電極を有する第２の基材と、離間配置された上記両基材の間の空間に充填され電気変色反応に関与するイオンが含まれた電解質、および第２の電極上に形成され電気信号によって色が変わる電気変色層と、を含む電気変色鏡または窓であって、上記電気変色層が、情報表示が可能になるように所定の模様にて第２の電極上に刻み込まれたことを特徴とする。本発明の電気変色鏡または窓では、電気変色層に表示したい様々な情報をパターニングすることによって、文字、写真や時計などの各種情報を表示することができる。
2008507000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極を有する第１の基材と、
第２の電極を有する第２の基材と、
離間配置された前記両基材の間の空間に充填され、電気変色反応に関与するイオンが含まれた電解質、
前記第２の電極上に形成され、電気信号によって色が変わる電気変色層と、を含む電気変色鏡または窓であって、
前記電気変色層が、情報表示が可能になるように所定の模様にて第２の電極上に刻み込まれたことを特徴とする電気変色鏡または窓。
【請求項２】
前記第２の電極が、所定の模様を有する電気変色層に合わせて第２の基板上にパターニングされたことを特徴とする請求項１に記載の電気変色鏡または窓。
【請求項３】
前記電気変色層が、互いに離間している少なくとも２つのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の電気変色鏡または窓。
【請求項４】
少なくとも２つのパターンを有する離間している前記電気変色層が、１つの共通した第２の電極によって変色可否が調節されることを特徴とする請求項３に記載の電気変色鏡または窓。
【請求項５】
前記第２の電極が、駆動回路によって独立して調節される少なくとも２つの電極から構成され、少なくとも１つの前記電気変色層パターンが前記少なくとも２つの各第２の電極上に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の電気変色鏡または窓。
【請求項６】
前記電気変色層を除くすべての構成要素が透明であることを特徴とする請求項１に記載の電気変色鏡または窓。
【請求項７】
前記電気変色層および第１の電極を除くすべての構成要素が透明であり、前記第１の電極が鏡面を形成することを特徴とする請求項１に記載の電気変色鏡。
【請求項８】
前記第１の基材の外側または前記第２の基材の外側に鏡面が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電気変色鏡。
【請求項９】
前記電解質がイオン性液体を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気変色鏡または窓。
【請求項１０】
前記電気変色反応に関与するイオンと逆極性のイオンを集めるイオンストレージを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の電気変色鏡または窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気変色素子を用いて情報表示が可能な電気変色鏡または窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気変色素子（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｃｈｒｏｍｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＥＣＤ）は、受光型表示素子の一種であって、電気信号を印加して化学反応を調節することにより電気変色物質の色を調節する表示素子である。
【０００３】
電気変色素子は、スマートミラーやスマートウィンドウに応用されている。スマートミラーは、自動車のバックミラーとして使われているが、後方からの車両の灯りが強すぎる場合、ミラーが自動で着色され、運転手の視野を保護する役割を果たす。スマートウィンドウは、建物の外郭窓として使う場合、太陽光線の透過度を調節することにより冷暖房エネルギーを節減することができ、建物内では、人の視線が通過できる空間を電気的に制御する独特のインテリアーに利用することができる。しかしながら、上記従来の電気変色素子は、電気変色物質によって反射度または透過度を調節する鏡または窓としての単純な機能を果たすだけであった。
【０００４】
一方、図１は、電気変色物質が液状で存在せずに、電極上に電気変色層として存在する電気変色素子の基本構造を概略的に示す構成図である。同図に示すように、上記電気変色素子１は、第１のガラス基板１０上に形成された下電極１１と、第２のガラス基板１６上に形成された上電極１５が互いに離間して向かい合っており、上記上電極の下面に形成され印加される電気信号によって色が変わる電気変色物質が含まれた電気変色層１４と、上記電気変色層の下部に形成され電気変色反応に関与するイオンが含まれた電解質層１３と、上記電解質層の下部に形成され電気変色反応に関与するイオンと逆極性のイオンを集めるイオンストレージ１２と、から構成される。ここで、上記下電極１１および上電極１５の少なくとも一方として、一般に透明電極、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）電極を採用する。ここで、上記イオンストレージ１２は省略可能であり、上記電解質層１３に取って代わって、イオン性液体が含まれたイオン性液体層を採用してもよい。
【０００５】
上記電気変色素子１に電圧が印加され、電気変色層からイオンストレージの方へと電流が流れれば上記電気変色層１４が着色され、逆方向に電流が流れれば上記電気変色層１４から脱色が起きる。一方、電気変色層の物質によっては、逆方向の電流の流れで着色および脱色反応が起きたりすることもある。
【０００６】
図１に示す電気変色素子において上電極１５を透明電極から構成し、下電極１１を金属電極から構成する場合（他の構成要素はすべて透明であると仮定する）、該電気変色素子を、電気的に反射度を調節可能なスマートミラーとして使うことができる。一方、両電極１５、１１が透明である場合（他の構成要素はすべて透明であると仮定する）、上記電気変色素子を、電気的に透過度を調節可能なスマートミラーとして使うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在常用されている電気変色素子は、図１に示すような構造でなく、電解質に電気変色物質が液状で存在する形態である。この構造は、単に光透過度または反射度を調節する機能のみを果たし得る。一方、従来の電気変色素子を鏡または窓の用途で使う場合、電気変色物質が、鏡または窓において反射度または透過度のみを調節する役割を果たしていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電気変色物質が固状で存在する電気変色層を形成し、上記電気変色層が種々の情報を表示できるように電気変色層を所望の模様にパターニングすることによって、文字、写真や時計などの各種情報を表示できる機能が加えられた電気変色鏡または窓を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る電気変色鏡または窓は、第１の電極を有する第１の基材と、第２の電極を有する第２の基材と、離間配置された上記２つの基材の間の空間に充填され、電気変色反応に関与するイオンが含まれた電解質、および第２の電極上に形成され電気信号によって色が変わる電気変色層と、を含む電気変色鏡または窓であって、上記電気変色層が、情報表示が可能になるように所定の模様にて第２電極上に刻み込まれたことを特徴とする。
【００１０】
このとき、上記第２の電極が、所定の模様を有する電気変色層に合わせて第２の基板上にパターニングされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明によれば、電気変色鏡または窓において電気変色層に表示したい種々の情報をパターニングすることによって、文字、写真や時計などの各種情報を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳しく説明する。
【００１３】
図１に示すように、本発明の電気変色素子１は、第１のガラス基板１０上に形成された下電極１１と、任意的に上記下電極の上部に形成され電気変色反応に関与するイオンと逆極性のイオンを集めるイオンストレージ１２と、上記イオンストレージの上部に形成され電気変色反応に関与するイオンが含まれた電解質層１３と、上記電解質層上に形成され印加される電気信号によって色が変わる電気変色物質が含まれた電気変色層１４と、上記電気変色層に電荷を供給する上電極１５と、この上電極上に形成された第２のガラス基板１６と、から構成される。
【００１４】
上記電気変色素子１に電圧が印加され、イオンストレージから電気変色層の方へと電流が流れれば上記電気変色層１４が着色され、逆方向に電流が流れれば上記電気変色層１４から脱色が起きる。一方、電気変色層の電気変色物質によっては、逆方向の電流の流れで着色および脱色反応が起きたりすることもある。
【００１５】
上電極１５としては、ＩＴＯ、ＦＴＯなどの透明電極を採用し、イオンストレージ層１２は、場合によっては省くことができ、電解質１３に取って代わってイオン性液体を採用してもよい。
【００１６】
電気変色窓を作製するに際し、下電極１１としても透明電極を採用し、イオンストレージ１２は省くか透明な物質を使う。電気変色鏡を作製するに際し、図２に示すように下電極１１として金属電極を採用することにより鏡面にしてもよく、図３に示すように下電極１１としては透明電極を採用し、第１のガラス基板１０の外側または第２のガラス基板１６の外側に鏡面を形成してもよい。本発明において鏡面を形成させる方法は、特に制限されない。
【００１７】
このように電気変色鏡または電気変色窓は、下電極の構造を異にするだけで、電気変色層および上電極(第２の電極)の構造は同一であるため、本発明を電気変色鏡を中心に説明する。すなわち、電気変色鏡に適用された本発明を、そのまま電気変色窓に適用してもよい。
【００１８】
図４は、図１の電気変色層１４を上方から見た模様を示す図である。本発明は、電気変色物質が液状で存在せずに、電極上に電気変色層で存在する電気変色鏡または窓を使い、上記電気変色層に表示したい種々の情報をパターニングしたことを特徴とする。
【００１９】
一例として、電気変色素子１に電圧が印加され、イオンストレージから電気変色層の方へと電流が流れれば上記電気変色層１４が着色され、逆方向に電流が流れれば上記電気変色層１４から脱色が起きる。したがって、電気変色層に表示したい情報をパターニングすれば、電圧印加有無によって電気変色層が着色され、パターニングされた情報が表示される。
【００２０】
電気変色物質は半導体酸化物であって、これを基材上にコートされた電極上に連続した層にて蒸着して電気変色層を形成することができる。
【００２１】
代表的な電気変色物質としては、タングステン酸化物（ＷＯ３）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）などの無機物金属酸化物と、ビピリジニウム（ビオロゲン）誘導体、アントラキノンなどのキノン系誘導体、フェノチアジンなどのアジン系誘導体などの有機物がある。
【００２２】
電気変色層をパターニングする方法としては、エッチング工程、スクリーンプリンティング、インプリンティング、インクジェットプリンティングなど様々な方法がある。
【００２３】
上記電気変色層は、１つの情報を１つのパターンにて示すか、または互いに離間している少なくとも２つのパターンを組み合わせて示すことがきる。
【００２４】
このとき、少なくとも２つのパターンをもつ離間している電気変色層は、１つの共通した第２の電極によって変色可否を調節することができる。または、駆動回路によって電気印加信号が独立して調節される２以上の電極から構成される第２の電極上に、少なくとも１つの電気変色層パターンを各第２の電極に接続して形成してもよい。
【００２５】
一方、上記第２の電極は、所定の模様をもつ電気変色層に合わせて第２の基板上にパターニングすることが好ましい。
【００２６】
第２の電極が、パターニングされ、駆動回路によって電気印加信号が独立して調節される少なくとも２つの電極から構成されていない場合は、電気変色層にパターニングされた模様を全部表示するか、または全部透明にする機能しかできなくなる。
【００２７】
例えば、電気変色層の一部で商号や商標を表示し、残りの部分で特定の曜日にのみ特定の文字を表示すると仮定する時、第２の電極がパターニングされていない場合は、特定の曜日にのみ表示したい文字が常時商号や商標と一緒に表示される。第２の電極がパターニングされている場合は、平日には商号や商標のみを表示し、休日にのみ休み表示をするなどの応用が可能となる。
【００２８】
さらには、第２の電極を特定の用途に合わせて特別な模様（７セグメント、５＊７／５＊８／１６＊１６などのドットマトリックス、パッシブマトリックス、アクティブマトリックス用電極など）にパターニングすれば、各種情報のディスプレイとしての機能も併せ持たせることができる。
【００２９】
例えば、図４に示す電気変色層に電気信号を印加するためには、図５に示すような上電極（第２の電極）を採用すればよい。図中に黒く示された部分が電極であって、実際には透明である。
【００３０】
図６は、図５に示した電極に電気信号を印加し、各種情報を表示するための駆動回路を概略的に示す図である。上記駆動回路１００は、着色電圧供給部１０と、脱色電圧供給部２０および下電極電圧供給部３０と、これらから着色電圧、脱色電圧および下電極電圧を入力され電気変色素子１に電気信号を印加するアナログスイッチ４０、および上記駆動路の諸般動作を制御するマイクロコントローラー５０と、から構成される。
【００３１】
上記着色電圧供給部１０、脱色電圧供給部２０、および下電極電圧供給部３０は、それぞれ２つの抵抗（Ｒ１ないしＲ６）と、１つのＯＰ−アンプ１２、２２、３２からなる電圧フォロワ回路である。上記着色電圧供給部１０、脱色電圧供給部２０、下電極電圧供給部３０から出力される着色電圧、脱色電圧、および下電極電圧のレベルは、各回路に設けられた２つの抵抗の比を調節することによって調整することができる。本実施の形態における脱色電圧および着色電圧は、下電極電圧を基準電圧にした電位差であって、図６に示した各抵抗値は、着色電圧が−１．０Ｖ、脱色電圧が１．０Ｖになるように設定されている。上記アナログスイッチ４０は、上記着色電圧供給部１０、脱色電圧供給部２０、および下電極電圧供給部３０から入力される着色電圧、脱色電圧、および下電極電圧を受け、マイクロコントローラー５０から入力される所定のデータ信号によって上記電気変色素子１に設けられた各セグメント（ａないしｇ）に対応する上電極１５ａないし１５ｇに着色電圧または脱色電圧を選択的に供給し、下電極１１に下電極電圧を供給する。マイクロコントローラーに取って代わって、抵抗、コンデンサー、インダクタ、ダイオード、トランジスターおよび論理素子などの基礎回路素子を採用してもよい。
【００３２】
本発明に係る表示したい様々な情報にてパターニングされた電気変色層を備えた電気変色鏡の作動メカニズムは、下記の通りである。
【００３３】
図２または図３に示す電気変色層１４が脱色された状態では全面を鏡として使い、着色されれば文字を表示したり、ロゴ、絵、写真等を表示したり、時間、温度などの情報を表示したりもする。商店では普段は鏡として使い、休日になれば休みを表示する用途にて使うことができ、事務室では鏡として使い、外出時には外出を知らせる用途に使うことができる。
【００３４】
自分の写真や芸能人の写真等を電気変色層に刻み込めば、普段は鏡として使い、所望の時に好きな人の写真を見ることもできる。電気変色層に７セグメントなどの表示素子機能を追加すれば、鏡を時計や温度計、電卓等として使うことができる。
【００３５】
このように電気変色鏡に適用された本発明は、そのまま電気変色窓にも適用できる。
【００３６】
また、通常の窓は、透明なガラスをそのまま使う場合もあるが、美麗さや機能上の理由から色を入れたガラスを使う場合もあり、色付きフィルムを貼り付けて使う場合もある。本発明の電気変色鏡または窓にも、ガラス基板に色を入れたり、色付きフィルムを貼り付けて使ってもよい。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施例を例に挙げて説明したが、当該分野の当業者であれば、発明の思想および範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることが理解できるはずである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲内で変更可能であるので、本発明が上述した例示的な実施例に制限されることではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】電気変色素子の基本構造を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る電気変色鏡を概略的に示す構成図である。
【図３】本発明の他の一実施の形態に係る電気変色鏡を概略的に示す構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る情報表示が刻み込まれた電気変色層の構成図である。
【図５】図４中の電気変色層に電気信号を印加するための上電極の構造図である。
【図６】図５に示された電極に電気信号を印加して各種の情報を表示するための駆動回路を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  電気変色素子
１０  第１のガラス基板
１１  下電極
１２  イオンストレージ
１３  電解質層
１４  電気変色層
１５  上電極（ＩＴＯ膜）
１６  第２のガラス基板
【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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【国際調査報告】
2008507000.tif 000009
2008507000.tif 000010