(57)【要約】【課題】光学状態の変化をスムーズに起こすことができるエレクトロクロミック素子を提供する。【解決手段】互いに対向して配置された透光性を有する第１電極２１及び第２電極２２と、第１電極２１と第２電極２２との間に設けられた、電解質を含む機能層２３とを備えるエレクトロクロミック素子１であって、機能層２３は、（ｉ）電解質に含まれるイオンが第１電極２１に対して第１電極反応を起こした場合に、第１光学状態になり、（ｉｉ）電解質に含まれるイオンが第１電極２１に対して、第１電極反応より反応抵抗が大きい第２電極反応を起こした場合に、第１光学状態とは異なる第２光学状態になり、第２電極反応が起きる場合におけるエレクトロクロミック素子１の平均温度は、第１電極反応が起きる場合におけるエレクトロクロミック素子１の平均温度より高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された透光性を有する第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた、電解質を含む機能層とを備えるエレクトロクロミック素子であって、
前記機能層は、
（ｉ）前記電解質に含まれるイオンが前記第１電極に対して第１電極反応を起こした場合に、第１光学状態になり、（ｉｉ）前記電解質に含まれるイオンが前記第１電極に対して、前記第１電極反応より反応抵抗が大きい第２電極反応を起こした場合に、前記第１光学状態とは異なる第２光学状態になり、
前記第２電極反応が起きる場合における前記エレクトロクロミック素子の平均温度は、前記第１電極反応が起きる場合における前記エレクトロクロミック素子の平均温度より高い
エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記エレクトロクロミック素子は、さらに、前記機能層を加熱する加熱機構を備える
請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記加熱機構は、
前記第１電極及び前記第２電極のいずれか一方の電極に電気的に接続された２つの端子と、
前記第２電極反応が起きる場合に、前記２つの端子を介して前記一方の電極に電流を流すことで、前記一方の電極を発熱させる電源部とを備える
請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
前記第１電極反応は、前記電解質に含まれる金属イオンが金属膜として析出する反応であり、
前記第２電極反応は、前記金属膜が前記金属イオンとして溶解する反応である
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項５】
前記第１電極の面粗度は、前記第２電極の面粗度より小さい
請求項１〜４のいずれか１項に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、エレクトロクロミック素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力の供給状態に応じて、光の透過及び反射などの光学的な状態を変更することができるエレクトロクロミック素子が知られている。例えば、特許文献１には、一対の電極間に挟持された電解質層を有する調光素子が開示されている。当該調光素子における電解質層は、銀イオンを含むエレクトロクロミック材料を含んでいる。一対の電極間に印加する電圧を調整することにより、当該調光素子は、光透過状態と鏡面状態とを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１８１８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のエレクトロクロミック素子では、光学状態の変化をスムーズに起こすことができないという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、光学状態の変化をスムーズに起こすことができる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】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るエレクトロクロミック素子は、互いに対向して配置された透光性を有する第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた、電解質を含む機能層とを備えるエレクトロクロミック素子であって、前記機能層は、（ｉ）前記電解質に含まれるイオンが前記第１電極に対して第１電極反応を起こした場合に、第１光学状態になり、（ｉｉ）前記電解質に含まれるイオンが前記第１電極に対して、前記第１電極反応より反応抵抗が大きい第２電極反応を起こした場合に、前記第１光学状態とは異なる第２光学状態になり、前記第２電極反応が起きる場合における前記エレクトロクロミック素子の平均温度は、前記第１電極反応が起きる場合における前記エレクトロクロミック素子の平均温度より高い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るエレクトロクロミック素子によれば、光学状態の変化をスムーズに起こすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック素子の概略平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック素子の概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック素子の各端子と電源部との接続を示す概略平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック素子の動作を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック素子の平均温度と反応抵抗の大小との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック素子について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１１】
（実施の形態）
［エレクトロクロミック素子の概要］
まず、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１の概略平面図である。図２は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１の概略断面図であり、具体的には、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面を示している。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１は、扁平な多面体である。なお、図１及び図２に示すように、エレクトロクロミック素子１の主面の一辺に沿った方向をＸ軸方向、当該一辺に直交する他辺に沿った方向をＹ軸方向、当該主面に直交する方向をＺ軸方向とする。
【００１３】
エレクトロクロミック素子１は、電力が供給された場合に、光学状態が変化する。本実施の形態では、エレクトロクロミック素子１は、光透過状態（光透過モード）と、光反射状態（光反射モード）とを実現する。なお、エレクトロクロミック素子１は、光透過状態若しくは光反射状態に代えて、又は、これらに加えて、光散乱状態（光散乱モード）を実現してもよい。
【００１４】
光透過状態（光透過モード）は、エレクトロクロミック素子１に入射する光（例えば、可視光）を透過させる状態（モード）である。このときの光透過率は、例えば、充分に高く、エレクトロクロミック素子１は、透明である。なお、エレクトロクロミック素子１は、光透過状態の場合であっても、光反射性及び光散乱性を有してもよい。すなわち、光透過状態とは、光の反射及び散乱に比べて、光の透過が支配的な状態である。
【００１５】
光反射状態（光反射モード）は、エレクトロクロミック素子１に入射する光（例えば、可視光）を反射させる状態（モード）である。可視光の反射は、鏡面反射及び散乱反射のいずれでもよい。なお、エレクトロクロミック素子１は、光反射状態の場合であっても、光透過性及び光散乱性を有してもよい。すなわち、光反射状態とは、光の透過及び散乱に比べて、光の反射が支配的な状態である。
【００１６】
光散乱状態（光散乱モード）は、エレクトロクロミック素子１に入射する光（例えば、可視光）を散乱させる状態（モード）である。なお、エレクトロクロミック素子１は、光散乱状態の場合であっても、光透過性及び光反射性を有してもよい。すなわち、光散乱状態とは、光の透過及び反射に比べて、光の散乱が支配的な状態である。
【００１７】
なお、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１は、例えば、建造物又は車両などの窓に利用することができる。具体的には、エレクトロクロミック素子１は、複層ガラスの内部空間に封止される。このとき、複層ガラスには、エレクトロクロミック素子１だけではなく、有機ＥＬ素子などの発光素子を封止してもよい。これにより、複層ガラスは、例えば、照明、鏡、情報表示などの用途に利用可能な、いわゆるスマートウィンドウとして利用することができる。
【００１８】
エレクトロクロミック素子１は、図１及び図２に示すように、第１基板１０と、第２基板１１と、光学調整層２０と、第１端子３０と、発熱用端子３１と、第２端子４０と、封止材５０とを備える。また、エレクトロクロミック素子１は、加熱機構を備える。加熱機構は、第１端子３０及び発熱用端子３１を含んでいる。
【００１９】
以下では、エレクトロクロミック素子１の各構成要素について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
【００２０】
［基板］
第１基板１０及び第２基板１１は、透光性を有し、可視光の少なくとも一部を透過させる。具体的には、第１基板１０及び第２基板１１は、透明（光透過率が充分に高い）な平板である。
【００２１】
第１基板１０及び第２基板１１は、図１及び図２に示すように、間に光学調整層２０を挟むように対向して設けられている。具体的には、第１基板１０及び第２基板１１は、互いの距離が略一定になるように、すなわち、平行に配置されている。
【００２２】
第１基板１０及び第２基板１１は、例えば、略同じ形状及び略同じ大きさを有する。具体的には、第１基板１０及び第２基板１１の平面視形状は、矩形である。あるいは、第１基板１０及び第２基板１１の平面視形状は、正方形などのその他多角形、又は、円形若しくは楕円形などのいかなる形状でもよい。第１基板１０及び第２基板１１の各々の厚さは、例えば、１ｍｍである。なお、第１基板１０及び第２基板１１は、互いに異なる形状及び異なる大きさを有してもよい。
【００２３】
なお、平面視とは、第１基板１０又は第２基板１１の主面（具体的には、面積が最大の面）に直交する方向、すなわち、エレクトロクロミック素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）に見た場合を意味する。
【００２４】
第１基板１０の端部には、第１端子３０及び発熱用端子３１が設けられている。なお、第１基板１０の端部は、第１基板１０のうち、封止材５０に囲まれていない外側の部分である。第２基板１１の端部には、第２端子４０が設けられている。なお、第２基板１１の端部は、第２基板１１のうち、封止材５０に囲まれていない外側の部分である。
【００２５】
本実施の形態では、図１及び図２に示すように、第１基板１０及び第２基板１１は、対角方向にずれて配置されている。具体的には、第１基板１０及び第２基板１１は、平面視において、第１基板１０の端部が第２基板１１に重複しないように、かつ、第２基板１１の端部が第１基板１０に重複しないように、配置されている。これにより、第１端子３０、発熱用端子３１及び第２端子４０への配線の接続を容易に行うことができる。
【００２６】
第１基板１０及び第２基板１１は、例えば、同じ材料から形成される。第１基板１０及び第２基板１１としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス、高屈折率ガラスなどのガラス基板、又は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの樹脂基板を利用することができる。ガラス基板は、透明性及び防湿性に優れているという利点がある。樹脂基板は、破壊時の飛散が少ないという利点がある。また、第１基板１０及び第２基板１１としては、可撓性を有するフレキシブル基板を用いてもよい。フレキシブル基板は、例えば、樹脂基板又は薄膜ガラスなどから形成される。なお、第１基板１０及び第２基板１１は、互いに異なる材料から形成されてもよい。
【００２７】
［光学調整層］
光学調整層２０は、図２に示すように、第１電極２１と、第２電極２２と、機能層２３とを有する。光学調整層２０は、第１電極２１と第２電極２２との間に印加される電圧に応じて光学状態が変化する。本実施の形態では、光学調整層２０は、例えば、光透過状態と光反射状態とを切り替える。
【００２８】
第１電極２１及び第２電極２２は、透光性を有し、可視光の少なくとも一部を透過させる。具体的には、第１電極２１及び第２電極２２は、透明な平板状の導電膜である。第１電極２１及び第２電極２２間に所定の電圧が印加された場合に、機能層２３の光学状態が変化する。
【００２９】
第１電極２１及び第２電極２２は、図２に示すように、互いに対向して配置されている。具体的には、第１電極２１は、第１基板１０上に形成され、第２電極２２は、第２基板１１上に形成されている。例えば、第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、スパッタリング法、蒸着法などによって第１基板１０上及び第２基板１１上に導電膜を形成し、形成した導電膜をパターニングすることで形成される。このとき、第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、透光性を有するアンダーコート層を介して、第１基板１０上及び第２基板１１上に形成されてもよい。
【００３０】
第１電極２１及び第２電極２２は、例えば、同じ材料から形成される。第１電極２１及び第２電極２２としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）などの透明金属酸化物を用いることができる。
【００３１】
第１電極２１及び第２電極２２の平面視形状は、図１に示すように、略矩形である。具体的には、第１電極２１及び第２電極２２の平面視形状は、第１基板１０と第２基板１１との重複部分の形状と略同じである。
【００３２】
図２に示すように、第１電極２１は、封止材５０の外側まで延伸されて第１端子３０に電気的及び物理的に接続されている。また、図示しないが、第１電極２１は、封止材５０の外側まで延伸されて発熱用端子３１に電気的及び物理的に接続されている。
【００３３】
第１電極２１と第１端子３０と発熱用端子３１とは、例えば、同じ材料で一体に形成されている。より具体的には、第１電極２１と第１端子３０と発熱用端子３１とは、第１基板１０上に形成された導電膜をパターニングすることで形成される。
【００３４】
同様に、第２電極２２は、封止材５０の外側まで延伸されて第２端子４０に電気的及び物理的に接続されている。第２電極２２と第２端子４０とは、例えば、同じ材料で一体に形成されている。より具体的には、第２電極２２と第２端子４０とは、第２基板１１上に形成された導電膜をパターニングすることで形成される。
【００３５】
第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、第１基板１０及び第２基板１１との可視光帯域における屈折率の差が所定の値より小さい材料から形成される。例えば、第１電極２１と第１基板１０との屈折率の差は、０．２以下であり、好ましくは、０．１以下である。これにより、第１電極２１と第１基板１０との界面での光の反射及び屈折を抑制し、光を効果的に透過させることができる。第２電極２２と第２基板１１とについても、同様である。また、第１電極２１及び第２電極２２は、互いに異なる材料から形成されてもよく、この場合、第１電極２１及び第２電極２２の屈折率の差も、所定の値より小さい材料を用いることが好ましい。第１電極２１及び第２電極２２の各々の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
【００３６】
なお、第１電極２１及び第２電極２２の少なくとも一方は、表面に凹凸構造を有してもよい。これにより、光を散乱、又は、配光させることができる。
【００３７】
このとき、第１電極２１の面粗度は、第２電極２２の面粗度より小さい。これにより、第１電極２１に金属膜が析出した場合に、第２電極２２に金属膜が析出する場合よりも、当該金属膜の面粗度を小さくすることができる。つまり、第１電極２１に析出する金属膜の表面をより鏡面に近付けることができる。したがって、エレクトロクロミック素子１に入射する光を鏡面反射させることができる。
【００３８】
機能層２３は、光学調整層２０の光学状態を変化させる層である。機能層２３は、第１電極２１と第２電極２２との間に設けられている。
【００３９】
機能層２３は、電解質を含んでいる。機能層２３は、電解質に含まれるイオンが第１電極２１に対して第１電極反応を起こした場合に第１光学状態になる。また、機能層２３は、電解質に含まれるイオンが第１電極２１に対して、第１電極反応より反応抵抗が大きい第２電極反応を起こした場合に、第１光学状態とは異なる第２光学状態になる。
【００４０】
反応抵抗は、反応の進みにくさを示す度合いである。すなわち、第２電極反応は、第１電極反応よりも反応が進みにくい。例えば、第１電極反応は、電解質に含まれる金属イオンが金属膜として析出する反応である。機能層２３は、第１電極反応を起きた場合に、光反射状態になる。また、第２電極反応は、金属膜が金属イオンとして溶解する反応である。第２電極反応を起きた場合に、機能層２３は、光透過状態になる。
【００４１】
本実施の形態では、機能層２３は、金属イオンを含有する電解質が溶解した高分子材料などから形成される。
【００４２】
金属イオンとしては、例えば、銀イオン又は銅イオンなどを用いることができる。金属イオンを含む電解質としては、例えば、硝酸銀、酢酸銀又は塩化銅などを用いることができる。高分子材料としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリブチルアルコールなどを用いることができる。なお、電解質を溶解させるために、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの溶剤を用いてもよい。
【００４３】
これにより、金属元素がイオンとして機能層２３中に存在している場合に、機能層２３は、光透過状態になる。また、金属元素が金属膜として第１電極２１又は第２電極２２に析出した場合に、機能層２３は、光反射状態になる。
【００４４】
機能層２３の厚さは、例えば、１μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは、１０μｍ以上５００μｍ以下である。これにより、透過率の低下の抑制、及び、材料コストの削減を実現することができる。なお、機能層２３は、例えば、液体、固体及びゲル状のいずれでもよい。
【００４５】
［端子］
第１端子３０は、第１電極２１に電気的に接続された２つの端子の一方である。本実施の形態では、第１端子３０は、第１基板１０上に設けられている。例えば、第１端子３０は、第１電極２１と同じ材料で一体に形成されている。
【００４６】
第１端子３０は、機能層２３の光学状態を変化させるために用いられる。さらに、第１端子３０は、第１電極２１に電流を流すことで第１電極２１を発熱させるために用いられる。すなわち、第１端子３０は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１が備える加熱機構の一部である。
【００４７】
発熱用端子３１は、第１電極２１に電気的に接続された２つの端子の他方である。発熱用端子３１は、第１端子３０とは異なる位置で第１電極２１に接続される。本実施の形態では、発熱用端子３１は、第１基板１０上に設けられている。例えば、発熱用端子３１は、第１電極２１と同じ材料で一体に形成されている。
【００４８】
発熱用端子３１は、第１電極２１に電流を流すことで第１電極２１を発熱させるために用いられる。すなわち、発熱用端子３１は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１が備える加熱機構の一部である。
【００４９】
発熱用端子３１は、例えば、第１端子３０から離れた位置に設けられる。具体的には、発熱用端子３１は、第１端子３０との間に第１電極２１を挟むように設けられる。例えば、図１に示すように、第１電極２１（第１基板１０）の対角方向の両端に設けられる。
【００５０】
これにより、発熱用端子３１と第１端子３０との間に電源を接続することで、第１電極２１の中央部分を含む領域に電流を流すことができる。したがって、第１電極２１を効率良く発熱させることができ、さらに、発熱した熱を第１電極２１の全体に効率良く伝えることができる。
【００５１】
第２端子４０は、第２電極２２に電気的に接続された端子である。本実施の形態では、第２端子４０は、第２基板１１上に設けられている。例えば、第２端子４０は、第２電極２２と同じ材料で一体に形成されている。
【００５２】
第２端子４０は、機能層２３の光学状態を変化させるために用いられる。本実施の形態では、第１端子３０と第２端子４０との間に電源を接続することで、第１電極２１と第２電極２２との間に電位差を発生させる。当該電位差によって、機能層２３が備える電解質に含まれるイオンに第１電極反応又は第２電極反応を起こさせる。これにより、機能層２３の光学状態を変化させることができる。
【００５３】
なお、第１電極２１、第２電極２２、第１端子３０、発熱用端子３１及び第２端子４０はそれぞれ、例えば、ＩＴＯから形成されるが、これに限らない。第１電極２１、第２電極２２、第１端子３０、発熱用端子３１及び第２端子４０の各々が異なる材料から形成されてもよい。
【００５４】
また、第１端子３０、発熱用端子３１及び第２端子４０の各々は、透光性を有していなくてもよい。第１端子３０、発熱用端子３１及び第２端子４０の各々は、遮光性を有してもよく、例えば、銅、アルミニウムなどの金属材料から形成されてもよい。
【００５５】
［封止材］
封止材５０は、光学調整層２０を囲むように第１基板１０と第２基板１１とを接続することで、光学調整層２０を封止する。封止材５０は、光学調整層２０の周に沿って、所定形状に形成される。具体的には、封止材５０は、平面視において、第１基板１０と第２基板１１との重複部分の形状に沿って枠状に形成される。本実施の形態では、第１基板１０と第２基板１１との重複部分の平面視形状が矩形であるので、封止材５０は、矩形の枠状に形成される。
【００５６】
封止材５０としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、又は、シリコーン樹脂などの光硬化性、熱硬化性又は二液硬化性の接着性樹脂を用いることができる。あるいは、封止材５０としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの酸変性物からなる熱可塑性の接着性樹脂などを用いてもよい。
【００５７】
なお、封止材５０は、光学調整層２０の厚さ（第１基板１０と第２基板１１との距離）を確保するための粒状のスペーサを含んでもよい。粒状のスペーサとしては、例えば、ガラスビーズ、樹脂ビーズ、シリカ粒子などを用いることができる。
【００５８】
［加熱機構］
加熱機構は、第２電極反応が起きる場合に、機能層２３を加熱する。加熱機構は、上述したように、第１端子３０と発熱用端子３１とを備える。さらに、加熱機構は、図３に示すように、電源部６０を備える。なお、図３は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１の各端子と電源部６０との接続を示す概略平面図である。
【００５９】
電源部６０は、第２電極反応が起きる場合に、第１端子３０及び発熱用端子３１を介して第１電極２１に電流を流すことで、第１電極２１を発熱させる。電源部６０は、第１電源６１と、第２電源６２と、発熱用電源６３と、第１スイッチ６４と、第２スイッチ６５とを備える。
【００６０】
第１電源６１は、第１端子３０と第２端子４０との間に第１スイッチ６４を介して接続される直流電源である。第１電源６１は、第１電極反応を起こすための電源である。第１電源６１は、第１スイッチ６４が導通した場合、第１端子３０を第２端子４０よりも低い電位に設定する。すなわち、第１電源６１は、第１端子３０と第２端子４０との間に負バイアス電圧を印加する。
【００６１】
これにより、機能層２３中の金属イオン（例えば、銀イオン（Ａｇ＋））は、負の電位である第１電極２１に引き寄せられる。金属イオンは、第１電極２１から電子を受け取ることで、図４の（ａ）に示すように、金属膜２３ａとして析出する。なお、図４は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１の動作を説明するための概略断面図である。
【００６２】
金属膜２３ａは、エレクトロクロミック素子１に入射する光を反射する（図４の（ａ）の破線の矢印参照）。つまり、第１電源６１が負バイアス電圧を印加することで、機能層２３は、光反射状態になる。
【００６３】
第２電源６２は、第１端子３０と第２端子４０との間に第２スイッチ６５を介して接続される直流電源である。第２電源６２は、第２電極反応を起こすための電源である。第２電源６２は、第２スイッチ６５が導通した場合、第１端子３０を第２端子４０よりも高い電位に設定する。すなわち、第２電源６２は、第１端子３０と第２端子４０との間に正バイアス電圧を印加する。
【００６４】
これにより、機能層２３中の金属イオンは、負の電位である第２電極２２に引き寄せられる。具体的には、金属膜２３ａとして析出した金属元素は、第１電極２１に電子を奪われることで、金属イオンに変化する。すなわち、図４の（ｂ）に示すように、金属膜２３ａが溶解し、機能層２３は、光透過状態になる。
【００６５】
なお、このとき、機能層２３の第２電極２２側には、金属イオンを吸蔵する層を備えてもよい。例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）などを備えることで、正バイアス電圧を印加した場合であっても、第２電極２２に金属膜２３ａが析出するのを抑制することができる。
【００６６】
発熱用電源６３は、第１端子３０と発熱用端子３１との間に第２スイッチ６５を介して接続される直流電源である。発熱用電源６３は、第２スイッチ６５が導通した場合、第１端子３０を発熱用端子３１よりも高い電位に設定する。すなわち、発熱用電源６３は、第１端子３０と発熱用端子３１との間に正バイアス電圧を印加する。
【００６７】
なお、発熱用電源６３の接続方向は、逆でもよい。すなわち、発熱用電源６３は、第１端子３０と発熱用端子３１との間に負バイアス電圧を印加してもよい。あるいは、発熱用電源６３は、交流電源でもよい。
【００６８】
第２スイッチ６５が導通した場合、第１端子３０と発熱用端子３１との間に電位差が生じる。したがって、第１端子３０と発熱用端子３１との間に、第１電極２１を介して電流が流れる（例えば、図４の（ｂ）の矢印７０）。第１電極２１は、電流が流れることにより発熱する。発生した熱は、機能層２３に伝導されて機能層２３が加熱される。
【００６９】
第１スイッチ６４は、第１端子３０と第２端子４０との間に接続されている。第１スイッチ６４は、第１電源６１からの電力を第１端子３０と第２端子４０との間に供給するか否かを切り替える。具体的には、第１スイッチ６４が導通した場合に、第１電源６１によって第１端子３０と第２端子４０との間に負バイアス電圧が印加される。つまり、第１スイッチ６４は、第１電極２１に対して第１電極反応（析出反応）を起こさせるためのスイッチである。
【００７０】
第２スイッチ６５は、第１端子３０と第２端子４０及び発熱用端子３１との間に接続されている。本実施の形態では、第２スイッチ６５は、第１端子３０と第２電源６２及び発熱用電源６３との間に接続されている。
【００７１】
具体的には、第２スイッチ６５が導通した場合に、第２電源６２によって第１端子３０と第２端子４０との間に正バイアス電圧が印加され、かつ、発熱用電源６３によって第１端子３０と発熱用端子３１との間に正バイアス電圧が印加される。つまり、第２スイッチ６５は、第２電極反応（溶解反応）を起こさせるためのスイッチであり、かつ、第１電極２１を発熱させるためのスイッチである。このように、第２スイッチ６５の導通及び非導通を切り替えることで、第２電極反応が起きる場合には、第１電極２１を発熱させることができる。加熱時の温度は、例えば、４０℃〜５０℃である。
【００７２】
なお、電源部６０の回路構成は、図３に示す例には限らない。第２電極反応が起きる場合に、第１電極２１に電流を流すことができる回路構成であればよい。例えば、１つの電源が正バイアス電圧及び負バイアス電圧を時系列で切り替えて出力可能でもよい。
【００７３】
以上、加熱機構がエレクトロクロミック素子１の第１電極２１上に設けている例を説明したが、別段この手段に限らず、通常のヒーター等を設けてもよい。
【００７４】
［平均温度と反応抵抗の大小との関係］
図５は、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１の平均温度と反応抵抗の大小との関係を示す図である。
【００７５】
図５の（ａ）の縦軸は、イオンの移動方向を示しており、横軸は、時間を示している。なお、縦軸の正方向が第２電極２２から第１電極２１にイオンが移動する方向である。縦軸の負方向が第１電極２１から第２電極２２にイオンが移動する方向である。
【００７６】
したがって、グラフが横軸より上にある場合、イオンが第２電極２２から第１電極２１に向かう、すなわち、析出反応（反応抵抗が小さい第１電極反応）が起こっていることを意味する。グラフが横軸より下にある場合、イオンが第１電極２１から第２電極２２に向かう、すなわち、溶解反応（反応抵抗が大きい第２電極反応）が起こっていることを意味する。
【００７７】
また、図５の（ｂ）の縦軸は、エレクトロクロミック素子１の平均温度を示しており、横軸は、時間を示している。エレクトロクロミック素子１の平均温度は、第１電極２１、第２電極２２又は機能層２３の時間平均温度に相当する。
【００７８】
例えば、第１電極反応（図５の例では、析出反応）が起きる場合におけるエレクトロクロミック素子１の平均温度とは、第１電極反応を生じさせている時間における電極の時間平均温度である。第２電極反応（図５の例では、溶解反応）が起きる場合におけるエレクトロクロミック素子１の平均温度とは、第２電極反応を生じさせている時間における電極の時間平均温度である。
【００７９】
図５に示すように、加熱機構を用いることで溶解反応が起きている場合の平均温度を、析出反応が起きている場合の平均温度より高くすることができる。これにより、溶解反応の進行を促進することができる。つまり、反応抵抗が大きい第２電極反応が起きる場合に、機能層２３の平均温度を高くすることで、第２電極反応の進行を促進することができる。例えば、溶解反応時の平均温度は、４０℃〜５０℃である。析出反応時の平均温度は、例えば、室温又は外気温などである。
【００８０】
なお、本実施の形態では、図５に示すように、第１端子３０と第２端子４０との間に正バイアス電圧を印加する期間と、第１電極２１に電流を流す期間とが一致する。つまり、溶解反応と発熱とを同時に開始し、同時に終了させている。
【００８１】
しかしながら、発熱の開始及び終了させるタイミングは、これに限らない。例えば、溶解反応を開始する前に、発熱を開始してもよい。具体的には、第１電極２１に電流を流して発熱を開始した後、すなわち、第１端子３０と発熱用端子３１との間に電圧の印加を開始した後に、第１端子３０と第２端子４０との間に正バイアス電圧を印加してもよい。
【００８２】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係るエレクトロクロミック素子１は、互いに対向して配置された透光性を有する第１電極２１及び第２電極２２と、第１電極２１と第２電極２２との間に設けられた、電解質を含む機能層２３とを備えるエレクトロクロミック素子１であって、機能層２３は、（ｉ）電解質に含まれるイオンが第１電極２１に対して第１電極反応を起こした場合に、第１光学状態になり、（ｉｉ）電解質に含まれるイオンが第１電極２１に対して、第１電極反応より反応抵抗が大きい第２電極反応を起こした場合に、第１光学状態とは異なる第２光学状態になり、第２電極反応が起きる場合におけるエレクトロクロミック素子１の平均温度が、第１電極反応が起きる場合におけるエレクトロクロミック素子１の平均温度より高い。
【００８３】
これにより、反応が進みにくい第２電極反応を起こす場合の平均温度が第１電極反応を起こす場合の平均温度より高いので、第２電極反応の進行を促進することができる。したがって、エレクトロクロミック素子１の光学状態の変化をよりスムーズに行うことができる。
【００８４】
また、例えば、エレクトロクロミック素子１は、さらに、機能層２３を加熱する加熱機構を備える。
【００８５】
これにより、反応が進みにくい第２電極反応を起こす場合に、機能層２３を加熱するので、第２電極反応の進行を促進することができる。したがって、エレクトロクロミック素子１の光学状態の変化をよりスムーズに行うことができる。
【００８６】
また、例えば、第１電極反応は、電解質に含まれる金属イオンが金属膜２３ａとして析出する反応であり、第２電極反応は、金属膜２３ａが金属イオンとして溶解する反応である。
【００８７】
これにより、反応が進みにくい溶解反応を起こす場合に、機能層２３を加熱するので、金属膜２３ａの溶解の進行を促進することができる。したがって、エレクトロクロミック素子１の光学状態の変化をよりスムーズに行うことができる。
【００８８】
また、例えば、第１電極２１の面粗度は、第２電極２２の面粗度より小さくてもよい。
【００８９】
これにより、第１電極２１に金属膜２３ａが析出した場合に、第２電極２２に金属膜２３ａが析出する場合よりも、金属膜２３ａの面粗度を小さくすることができる。つまり、第１電極２１に析出する金属膜２３ａの表面をより鏡面に近付けることができる。したがって、エレクトロクロミック素子１に入射する光を鏡面反射させることができる。
【００９０】
また、例えば、加熱機構は、第１電極２１及び第２電極２２のいずれか一方の電極に電気的に接続された２つの端子と、第２電極反応が起きる場合に、２つの端子を介して当該一方の電極に電流を流すことで、当該一方の電極を発熱させる電源部６０とを備えてもよい。
【００９１】
これにより、第１電極２１及び第２電極２２のいずれか一方を発熱させることができるので、機能層２３を加熱するための別部材が必要ではなくなる。したがって、部品点数を削減することができ、エレクトロクロミック素子１の軽量化及び低コスト化を実現することができる。
【００９２】
（その他）
以上、本発明に係るエレクトロクロミック素子について、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００９３】
例えば、上記の実施の形態では、第２電極反応（例えば、析出反応）を起こす場合の平均温度が、第１電極反応（例えば、溶解反応）を起こす場合の平均温度より高くなるように、第２電極反応を起こす場合に機能層２３を加熱する例について示したが、これに限らない。例えば、第２電極反応を起こす場合に機能層２３を加熱したとしても、例えば外気温の影響などによって、結果として、第２電極反応を起こす場合の平均温度が第１電極反応を起こす場合の平均温度と同じ、又は、より低くなってもよい。また、例えば、加熱機構は、常に機能層２３を加熱してもよい。
【００９４】
また、例えば、上記の実施の形態では、第１電極反応が析出反応であり、第２電極反応が溶解反応である例について示したが、これに限らない。例えば、第１電極反応は、吸着反応若しくはインターカレーションであってもよいし、第２電極反応は、脱離反応若しくはデインターカレーションであってもよい。
【００９５】
また、例えば、上記の実施の形態では、加熱機構は、第１端子３０及び発熱用端子３１を含み、第１電極２１を発熱させる例について示したが、これに限らない。例えば、第２電極２２に電気的に接続された発熱用端子を第２基板１１上に設けてもよい。これにより、第２電極２２を発熱させてもよい。あるいは、第１電極２１及び第２電極２２の両方を発熱させてもよい。
【００９６】
あるいは、第１電極２１及び第２電極２２とのいずれも発熱させなくてもよい。例えば、加熱機構は、ヒーターでもよい。ヒーターは、例えば、電熱線又は導電性の基板などの発熱部材である。例えば、第１基板１０及び第２基板１１の少なくとも一方の光学調整層２０とは反対側の面にヒーターを設けてもよい。ヒーターによって、第１基板１０又は第２基板１１を加熱することで、機能層２３を加熱することができる。なお、この場合、エレクトロクロミック素子１は、発熱用端子３１を備えなくてもよい。
【００９７】
なお、上記の実施の形態では、機能層２３が、金属イオンを含有する電解質が溶解した高分子材料である例について説明したが、これに限らない。例えば、機能層２３は、エレクトロクロミック層、電解質層及び対向電極層の積層構造を有してもよい。
【００９８】
例えば、エレクトロクロミック層は、イオンを吸蔵又は放出した場合に光学状態が変化するエレクトロクロミック材料から構成される。例えば、エレクトロクロミック材料は、酸化タングステン、酸化モリブデンなどの金属酸化物である。金属酸化物には、リチウム、ナトリウムなどの金属などがドーパントとしてドーピングされていてもよい。
【００９９】
電解質層は、エレクトロクロミック層と対向電極層との間でイオンを移動させることができる層である。電解質層は、例えば、ケイ酸塩、酸化シリコン、酸化タンタルなどから形成される。
【０１００】
対向電極層は、エレクトロクロミック層の光学状態を変化させるためのイオンを貯蔵するための層である。対向電極層としては、例えば、酸化ニッケル、酸化タングステンなどの金属酸化物を用いることができる。
【０１０１】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  エレクトロクロミック素子
１０  第１基板
１１  第２基板
２０  光学調整層
２１  第１電極
２２  第２電極
２３  機能層
２３ａ  金属膜
３０  第１端子
３１  発熱用端子（加熱機構）
４０  第２端子
５０  封止材
６０  電源部
【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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