(57)【要約】【目的】  特に、見栄えがよく応答速度が良好なエレクトロクロミック素子を提供することを目的とする。【解決手段】  表面が表示面２ａとされた透明な第１の基材の内面に透明な第１の電極層４が形成された表示側基板９と、第２の基材の内面に透明な第２の電極層６が形成された非表示側基板１０と、前記第１の電極層と重ねて形成された第１のエレクトロクロミック層５と、前記第２の電極層６に重ねて形成された第２のエレクトロクロミック層７と、各エレクトロクロミック層の間に介在する電解質層８と、を有する。第１のエレクトロクロミック層にはプルシアンブルーが用いられ、前記第２のエレクトロクロミック層には、ニッケル置換プルシアンブルー類似体が用いられる。そして第１の電極層のシート抵抗は、前記第２の電極層のシート抵抗よりも高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が表示面とされた透明な第１の基材の内面に透明な第１の電極層が形成された表示側基板と、前記表示側基板と高さ方向に間隔を空けて対向し第２の基材の内面に透明な第２の電極層が形成された非表示側基板と、前記表示側基板の内面に前記第１の電極層と重ねて形成された第１のエレクトロクロミック層と、前記非表示側基板の内面に前記第２の電極層と重ねて形成された第２のエレクトロクロミック層と、前記第１のエレクトロクロミック層と前記第２のエレクトロクロミック層との間に介在する電解質層と、を有して構成され、
前記第１のエレクトロクロミック層には、エレクトロクロミック材料としてプルシアンブルー（Ｆｅ4［Ｆｅ（ＣＮ）6］3）が用いられ、前記第２のエレクトロクロミック層には、ニッケル置換プルシアンブルー類似体（Ｎｉ3［Ｆｅ（ＣＮ）6］2）が用いられており、
前記第１の電極層のシート抵抗は、前記第２の電極層のシート抵抗よりも高いことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記電解質層は、白色化あるいは有色化されている請求項１記載のエレクトロクロミック素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高さ方向に間隔を空けた一対の電極層間にエレクトロクロミック層及び電解質層が挟持されたエレクトロクロミック素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロクロミック素子は、特許文献にも示すように、高さ方向に間隔を空けた一対の電極層間にエレクトロクロミック層及び電解質層が挟持された構造である。電解質層には、液体状電解質やゲル電解質を用いることができる。
【０００３】
電極層には透明電極層が用いられるが、一般に透明電極は透明度と導電率がトレードオフの関係となる。エレクトロクロミック素子に用いるには、導電率が高く電気抵抗が低い方が応答速度の面から好ましい。低抵抗化には透明電極層の膜厚を厚くすればよいが、このとき表示面側に配置された透明電極層の膜厚を厚くすることで、表示面から電極パターンが見えやすくなり、見栄えが悪くなる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０２０９４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、見栄えがよく応答速度が良好なエレクトロクロミック素子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】
【０００６】
本発明におけるエレクトロクロミック素子は、
表面が表示面とされた透明な第１の基材の内面に透明な第１の電極層が形成された表示側基板と、前記表示側基板と高さ方向に間隔を空けて対向し第２の基材の内面に透明な第２の電極層が形成された非表示側基板と、前記表示側基板の内面に前記第１の電極層と重ねて形成された第１のエレクトロクロミック層と、前記非表示側基板の内面に前記第２の電極層と重ねて形成された第２のエレクトロクロミック層と、前記第１のエレクトロクロミック層と前記第２のエレクトロクロミック層との間に介在する電解質層と、を有して構成され、
前記第１のエレクトロクロミック層には、エレクトロクロミック材料としてプルシアンブルー（Ｆｅ4［Ｆｅ（ＣＮ）6］3）が用いられ、前記第２のエレクトロクロミック層には、ニッケル置換プルシアンブルー類似体（Ｎｉ3［Ｆｅ（ＣＮ）6］2）が用いられており、
前記第１の電極層のシート抵抗は、前記第２の電極層のシート抵抗よりも高いことを特徴とするものである。これにより、見栄えがよく外観性に優れ応答速度が良好なエレクトロクロミック素子にできる。
本発明では、前記電解質層は、白色化あるいは有色化されていることが好適である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、見栄えがよく応答速度が良好なエレクトロクロミック素子にできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態のエレクトロクロミック素子の縦断面図である。
【図２】図２は、実施例、従来例、及び比較例１，２における応答性（消色→発色）を電荷量変化により求めたグラフである。
【図３】図３（ａ）は、実施例の表示面の写真、図３（ｂ）は、比較例２，３の表示面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、エレクトロクロミック素子の部分縦断面図である。
この明細書において「透明」とは、可視光線透過率が６０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。更にヘイズ値が６以下であることが好適である。
【００１０】
図１に示すエレクトロクロミック素子１は、第１の基材２と第２の基材３を有している。２つの基材２，３は例えば、ガラス基板などの透明基板である。第１の基材２は、表面が表示面２ａであるため透明基板である必要があるが、第２の基材３は任意であり、透明基材でなくてもよい。
【００１１】
第１の基材２の対向内面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で形成された透明な第１の電極層４がパターン形成されている。
【００１２】
また第２の基材３の対向内面に同じくＩＴＯで形成された透明な第２の電極層６が形成される。例えば第２の電極層６は、第２の基材３内面全域に形成されていてもよいが、図１の実施形態では、第２の電極層６は第２の基材３の内面にパターン形成されている。
【００１３】
第１の基材２及び第１の電極層４により表示側基板９が構成され、第２の基材３及び第２の電極層６により非表示側基板１０が構成される。
【００１４】
図１に示すように、表示側基板９の内面（非表示側基板１０との対向面）に第１のエレクトロクロミック層５が形成され、非表示側基板１０の内面（表示側基板９との対向面）に第２のエレクトロクロミック層７が形成されている。
【００１５】
図１に示すように第１のエレクトロクロミック層５と第２のエレクトロクロミック層７とは電解質層８を介して対向している。ただし、各エレクトロクロミック層５，７は膜厚方向で対向せず、平面視にてずれた状態とされていてもよい。
【００１６】
本実施形態では、第１のエレクトロクロミック層５は、プルシアンブルー（Ｆｅ4［Ｆｅ（ＣＮ）6］3）を含むインクを印刷して形成されたものであり、第２のエレクトロクロミック層７は、ニッケル置換プルシアンブルー類似体（Ｎｉ3［Ｆｅ（ＣＮ）6］2）を含むインクを印刷して形成されたものである。なお、エレクトロクロミック層５，７は、スパッタや電界析出等で形成されてもよい。
【００１７】
図１に示すように複数の第１のエレクトロクロミック層５が、パターン化された各第１の電極層４に重ねて形成されている。
【００１８】
電解質層８には、液体状電解質のみならず、ゲル状の電解質、固体電解質を用いることが出来る。電解質としては、過塩素酸塩、鉄錯体、金属ハロゲン化物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等を提示でき、溶媒としては、エーテル類、カーボネート類、アルコール類等を提示できる。
【００１９】
本実施形態では、電解質層８の内部に例えば酸化チタン（ＴｉＯ2）などの白色化フィラーを混入して白色あるいは有色で実質的に非透光性とされた電解質層８とすることが好適である。
【００２０】
図１，図２に示すエレクトロクロミック素子１は、電解質層８を介してプルシアンブルーを用いた第１のエレクトロクロミック層５とニッケル置換プルシアンブルー類似体を用いた第２のエレクトロクロミック層７との間で酸化還元反応が起こり、第１のエレクトロクロミック層５が紺青に発色すれば、第２のエレクトロクロミック層７は消色し、一方、第１のエレクトロクロミック層５が消色すれば、第２のエレクトロクロミック層７が黄色に発色する。
【００２１】
本実施形態では第１のエレクトロクロミック層５が表示側基板９に設けられ、第２のエレクトロクロミック層７が非表示側基板１０に設けられている。例えば電解質層８が白色化あるいは有色化されており、表示面２ａから第２のエレクトロクロミック層７の色の変化は見えない。すなわち、表示面２ａから第１のエレクトロクロミック層５の消色→発色（透明→紺青）、及び第１のエレクトロクロミック層５の発色→消色（紺青→透明）を見ることができる。
【００２２】
本実施形態では、良好な反応速度（発色、消色間の速度）を得ることができるとともに、第１の電極層４の電極パターンが表示面２ａから目立たないように、第１の電極層４のシート抵抗を第２の電極層６のシート抵抗よりも低くした。
【００２３】
ここで以下の実験を行った。なお以下に示す実施例、及び比較例１〜３はいずれも第１のエレクトロクロミック層５がプルシアンブルーを用いて形成され、第２のエレクトロクロミック層７がニッケル置換プルシアンブルー類似体を用いて形成される。また各試料において同じ電解質層８を用いた。
【００２４】
まず実施例として図１の構成のエレクトロクロミック素子１を製造した。このとき、第１の電極層４のシート抵抗は４８０Ω／□、第２の電極層６のシート抵抗は６Ω／□だった。
【００２５】
次に、比較例１では、第１の電極層及び第２の電極層のシート抵抗はいずれも６Ω／□であった。
【００２６】
次に、比較例２では、第１の電極層及び第２の電極層のシート抵抗はいずれも４８０Ω／□であった。
【００２７】
次に、比較例３では、第１の電極層のシート抵抗は６Ω／□、第２の電極層のシート抵抗は４８０Ω／□であった。
【００２８】
図２は、各試料における応答性（消色→発色）を電荷量変化により求めたグラフである。
【００２９】
図２に示すように、応答速度は比較例１が最も速く、続いて、実施例、比較例３及び比較例２の順であることがわかった。比較例１での反応速度が最も速くなる理由は、第１の電極層及び第２の電極層の双方のシート抵抗を同じように低くしたためである。シート抵抗を低くすれば、反応速度を速めることが可能である。しかしながらＩＴＯ等の透明電極のシート抵抗を低くするには電極膜厚を厚くすることが必要になる。このため、比較例１では、図３（ｂ）の写真に示すように表示面に電極パターンが透けて見えてしまい、見栄えが悪くなることがわかった。第１の電極層を低抵抗化した比較例３においても同様である。
【００３０】
一方、実施例では、第１の電極層４のシート抵抗を、第２の電極層６よりも高くした。実施例では、比較例１，３に比してＩＴＯからなる第１の電極層４を薄く形成しており、これにより図３（ａ）に示すように、電極パターンが図３（ｂ）と比較して表示面から見えにくくなり、見栄えがよくなり外観性を向上させることができるとわかった。
【００３１】
実施例のように第１の電極層４のシート抵抗を、第２の電極層６よりも高くすることで、見栄えがよくなり（外観の向上）、しかも良好な反応速度を得ることができた。良好な反応速度が得られる理由は、プルシアンブルーのほうがニッケル置換プルシアンブルー類似体よりも反応性に優れており、プルシアンブルーを用いた第１のエレクトロクロミック層５と重なる第１の電極層４のシート抵抗を高くしても、エレクトロクロミック素子１全体としての反応速度が大幅に損なわれないためである。
【００３２】
ここで図２の測定結果から、プルシアンブルーを用いた第１のエレクトロクロミック層側の第１の電極層を高抵抗化した場合（ＰＢ−高抵抗）、プルシアンブルーを用いた第１のエレクトロクロミック層側の第１の電極層を低抵抗化した場合（ＰＢ−低抵抗）、ニッケル置換プルシアンブルー類似体を用いた第２のエレクトロクロミック層側の第２の電極層を高抵抗化した場合（ＮｉＰＢ−高抵抗）、ニッケル置換プルシアンブルー類似体を用いた第２のエレクトロクロミック層側の第２の電極層を低抵抗化した場合（ＮｉＰＢ−低抵抗）の反応速度定数を算出した。
【００３３】
その結果、ＰＢ−高抵抗での反応速度定数は３、ＰＢ−低抵抗での反応速度定数は３０、ＮｉＰＢ−高抵抗での反応速度定数は０．７、ＮｉＰＢ−低抵抗での反応速度定数は７であった。反応速度定数は大きいほうが速い。なおここで示した反応速度定数の数値は図２の実験によるものであり、電極のシート抵抗が変れば、反応速度定数も変化する。
【００３４】
プルシアンブルーと、ニッケル置換プルシアンブルー類似体とを比較すると、第１の電極層４と第２の電極層６のシート抵抗を同じとすれば、プルシアンブルー側での反応速度定数のほうが、ニッケル置換プルシアンブルー類似体よりも大きくなることがわかった。
【００３５】
このようにプルシアンブルーのほうがニッケル置換プルシアンブルー類似体よりも反応性に優れている。
【００３６】
なお図１のエレクトロクロミック素子１における反応速度は、反応速度定数の小さいエレクトロクロミック側に拘束あるいは左右されやすい。すなわち一方のエレクトロクロミック側の反応速度定数が大きくても他方のエレクトロクロミック側の反応速度定数が極端に小さい場合等には、効果的に反応速度を速めることができないことがある。このため本実施形態では、第１の電極層４の膜厚を薄くして見栄えをよくするとともに、反応速度定数を考慮しつつ各電極層のシート抵抗を調整することが好ましい。本実施形態では、第１の電極層４のシート抵抗を、５０〜１０００Ω／□程度、第２の電極層６のシート抵抗を、１〜５０Ω／□程度とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１  エレクトロクロミック素子
２、３  基材
４  第１の電極層
５  第１のエレクトロクロミック層
６  第２の電極層
７  第２のエレクトロクロミック層
８  電解質層
９  表示側基板
１０  非表示側基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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