(57)【要約】  エレクトロクロミック素子は、互いに対向する第１および第２透明電極と、第１透明電極の第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、第２透明電極の第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、第１および第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、を備える。第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じである。第１ナノ結晶層の厚さと第２ナノ結晶層の厚さとが異なっている。
2019172133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、
前記第１透明電極の前記第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、
前記第２透明電極の前記第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、
前記第１ナノ結晶層の厚さと前記第２ナノ結晶層の厚さとが異なっている、エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記第２ナノ結晶層の厚さは、前記第１ナノ結晶層の厚さの１％以上３０％以下である、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている、請求項１または２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、
前記第１透明電極の前記第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、
前記第２透明電極の前記第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている、エレクトロクロミック素子。
【請求項５】
前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径よりも５ｎｍ以上１００ｎｍ以下大きい、請求項３または４に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている、請求項１から５のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項７】
互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、
前記第１透明電極の前記第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、
前記第２透明電極の前記第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている、エレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子および前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ複数のアンチモンドープ酸化錫ナノ粒子である、請求項１から７のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子および前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ複数の錫ドープ酸化インジウムナノ粒子である、請求項１から７のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記第１透明電極を支持する第１基板と、
前記第２透明電極を支持する第２基板と、
をさらに備え、
前記第１基板および前記第２基板のそれぞれは、可撓性を有する樹脂基板である、請求項１から９のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
第１透明電極および第２透明電極のそれぞれは、電気的に独立した複数のサブ電極に分割されている、請求項１から１０のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子を備えたスマートウィンドウ。
【請求項１３】
透光板をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記透光板に貼り合わされている、請求項１２に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１４】
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層のそれぞれの透過スペクトルは、印加電圧の変化に応じて変化し、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層のうちの、印加電圧の変化に応じた透過スペクトルの変化が相対的に大きい方のナノ結晶層が、相対的に小さい方のナノ結晶層と前記透光板との間に位置している、請求項１３に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１５】
前記透光板の周縁部および前記エレクトロクロミック素子の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルをさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記透光板の法線方向から見たとき、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっている、請求項１３または１４に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１６】
第１透光板と、
前記第１透光板に所定の間隙を介して対向するように配置された第２透光板と、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板の前記第２透光板側に貼り合わされており、
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に、所定の厚さの中間層が位置する、請求項１２に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１７】
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記中間層の厚さを規定するスペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記スペーサおよび前記グレージングチャンネルに重なっている、請求項１６に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１８】
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記中間層の厚さを規定するスペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっており、且つ、前記スペーサよりも内側に位置している、請求項１６に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１９】
第１透光板と、
前記第１透光板に所定の間隙を介して対向するように配置された第２透光板と、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板と前記第２透光板との間に配置されており、
前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に所定の厚さの第１中間層が位置し、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に所定の厚さの第２中間層が位置する、請求項１２に記載のスマートウィンドウ。
【請求項２０】
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板側の最表面および前記第２透光板側の最表面に位置する一対の反射防止膜を含む、請求項１９に記載のスマートウィンドウ。
【請求項２１】
前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に設けられ、前記第１中間層の厚さを規定する第１スペーサと、
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記第２中間層の厚さを規定する第２スペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記第１スペーサ、第２スペーサおよび前記グレージングチャンネルに重なっている、請求項１９または２０に記載のスマートウィンドウ。
【請求項２２】
前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に設けられ、前記第１中間層の厚さを規定する第１スペーサと、
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記第２中間層の厚さを規定する第２スペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっており、且つ、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサよりも内側に位置している、請求項１９または２０に記載のスマートウィンドウ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エレクトロクロミック素子およびスマートウィンドウに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧の印加によりその光学的性質が可逆的に変化するエレクトロクロミック素子が知られている。エレクトロクロミック素子を用いた製品の１つとして、電気的に光透過率を制御することができるスマートウィンドウが挙げられる。【０００３】
スマートウィンドウの一種として、赤外光の透過率を制御可能なタイプ（以下では「赤外タイプ」と呼ぶこともある。）が提案されている。特許文献１は、赤外タイプのスマートウィンドウに用いられるエレクトロクロミック素子を開示している。【０００４】
特許文献１に開示されているエレクトロクロミック素子では、電圧の印加により光の透過スペクトルが変化するエレクトロクロミック層として、ナノ結晶層が設けられている。ここで、図２０を参照しながら、特許文献１のエレクトロクロミック素子の構造を簡単に説明する。【０００５】
図２０に示すエレクトロクロミック素子９００は、第１基板９１１、第２基板９１２、第１透明電極９０１、第２透明電極９０２、ナノ結晶層９０３、電解液９０５、電源９０６、シール部９０７およびスペーサ９０８を備える。【０００６】
第１基板９１１および第２基板９１２は、互いに対向するように設けられている。第１基板９１１および第２基板９１２のそれぞれは、透明である。【０００７】
第１透明電極９０１は、第１基板９１１の第２基板９１２側の表面上に設けられている。第２透明電極９０２は、第２基板９１２の第１基板９１１側の表面上に設けられている。【０００８】
ナノ結晶層９０３は、第１透明電極９０１上に設けられている。ナノ結晶層９０３は、粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍの金属酸化物ナノ粒子を含んでいる。【０００９】
電解液９０５は、シール部９０７によって包囲された領域に封入されており、ナノ結晶層９０３と第２透明電極９０２との間に位置している。電源９０６は、第１透明電極９０１および第２透明電極９０２に電気的に接続されており、第１透明電極９０１および第２透明電極９０２間に所定の電圧を印加し得る。【００１０】
スペーサ９０８は、ナノ結晶層９０３と第２透明電極９０２との間に設けられており、電解液９０５が封入されている領域の高さを規定する。【００１１】
エレクトロクロミック素子９００のナノ結晶層９０３は、局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）を利用してエレクトロクロミズムを発現する。【００１２】
非特許文献１は、エレクトロクロミック材料として用いられる種々のナノ結晶を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１４１５２８号
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Evan L. Runnerstrom et. al.， 「Nanostructured electrochromic smart windows: traditional materials and NIR-selective plasmonic nanocrystals」， Chem.Commun., 2014, 50, 10555-10572
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、特許文献１のエレクトロクロミック素子９００では、一対の透明電極の一方側（具体的には第１透明電極９０１上）にのみナノ結晶層９０３が設けられている。本願発明者は、一対の透明電極の他方側にさらなるナノ結晶層を設けることを検討した。両側にナノ結晶層を設けることにより、片側にのみナノ結晶層を設けた場合よりも金属酸化物ナノ粒子の表面積が増大する。そのため、電圧印加時により多くの電荷をナノ結晶層に蓄えることができ、回路を遮断した状態でも所望の透過スペクトルを長時間維持することができる（つまり好適なメモリ性を持たせられる）と考えられる。【００１６】
しかしながら、本願発明者がさらに検討を進めたところ、そのような構成を採用すると、後に詳述するような様々な問題が発生することがわかった。【００１７】
本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つのナノ結晶層を備え、且つ、好適に動作し得るエレクトロクロミック素子およびスマートウィンドウを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の実施形態によるエレクトロクロミック素子は、互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、前記第１透明電極の前記第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、前記第２透明電極の前記第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、を備え、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、前記第１ナノ結晶層の厚さと前記第２ナノ結晶層の厚さとが異なっている。【００１９】
ある実施形態において、前記第２ナノ結晶層の厚さは、前記第１ナノ結晶層の厚さの１％以上３０％以下である。【００２０】
ある実施形態において、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている。【００２１】
本発明の実施形態によるエレクトロクロミック素子は、互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、前記第１透明電極の前記第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、前記第２透明電極の前記第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、を備え、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている。【００２２】
ある実施形態において、前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径よりも５ｎｍ以上１００ｎｍ以下大きい。【００２３】
ある実施形態において、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている。【００２４】
本発明の実施形態によるエレクトロクロミック素子は、互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、前記第１透明電極の前記第２透明電極側の表面上に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、前記第２透明電極の前記第１透明電極側の表面上に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、を備え、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている。【００２５】
ある実施形態において、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子および前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ複数のアンチモンドープ酸化錫ナノ粒子である。【００２６】
ある実施形態において、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子および前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ複数の錫ドープ酸化インジウムナノ粒子である。【００２７】
ある実施形態において、前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透明電極を支持する第１基板と、前記第２透明電極を支持する第２基板と、をさらに備え、前記第１基板および前記第２基板のそれぞれは、可撓性を有する樹脂基板である。【００２８】
ある実施形態において、第１透明電極および第２透明電極のそれぞれは、電気的に独立した複数のサブ電極に分割されている。【００２９】
本発明の実施形態によるスマートウィンドウは、上述したいずれかの構成を有するエレクトロクロミック素子を備える。【００３０】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、透光板をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記透光板に貼り合わされている。【００３１】
ある実施形態において、前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層のそれぞれの透過スペクトルは、印加電圧の変化に応じて変化し、前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層のうちの、印加電圧の変化に応じた透過スペクトルの変化が相対的に大きい方のナノ結晶層が、相対的に小さい方のナノ結晶層と前記透光板との間に位置している。【００３２】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、前記透光板の周縁部および前記エレクトロクロミック素子の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルをさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、前記透光板の法線方向から見たとき、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっている。【００３３】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、第１透光板と、前記第１透光板に所定の間隙を介して対向するように配置された第２透光板と、をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板の前記第２透光板側に貼り合わされており、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に、所定の厚さの中間層が位置する。【００３４】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記中間層の厚さを規定するスペーサと、前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記スペーサおよび前記グレージングチャンネルに重なっている。【００３５】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記中間層の厚さを規定するスペーサと、前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっており、且つ、前記スペーサよりも内側に位置している。【００３６】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、第１透光板と、前記第１透光板に所定の間隙を介して対向するように配置された第２透光板と、をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板と前記第２透光板との間に配置されており、前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に所定の厚さの第１中間層が位置し、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に所定の厚さの第２中間層が位置する。【００３７】
ある実施形態において、前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板側の最表面および前記第２透光板側の最表面に位置する一対の反射防止膜を含む。【００３８】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に設けられ、前記第１中間層の厚さを規定する第１スペーサと、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記第２中間層の厚さを規定する第２スペーサと、前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記第１スペーサ、第２スペーサおよび前記グレージングチャンネルに重なっている。【００３９】
ある実施形態において、前記スマートウィンドウは、前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に設けられ、前記第１中間層の厚さを規定する第１スペーサと、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記第２中間層の厚さを規定する第２スペーサと、前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、をさらに備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっており、且つ、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサよりも内側に位置している。
【発明の効果】
【００４０】
本開示の実施形態によると、２つのナノ結晶層を備え、且つ、好適に動作し得るエレクトロクロミック素子およびスマートウィンドウを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本開示の実施形態におけるエレクトロクロミック素子１００を模式的に示す断面図である。
【図２】ナノ結晶層の厚さや金属酸化物ナノ粒子の平均粒径による透過スペクトルの違いを検証するために作製したエレクトロクロミック素子８００を示す断面図である。
【図３】調光セルＡ、ＢおよびＣの透過スペクトルを示すグラフである。
【図４】実施例１および比較例１の透過スペクトルを示すグラフである。
【図５】比較例２および３の透過スペクトルを示すグラフである。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、第１透明電極１が複数のサブ電極１ａに分割された構成の例を示す図である。
【図７】スペーサ８を備えるエレクトロクロミック素子１００を模式的に示す断面図である。
【図８】シール部７の他の構成の例を示す図である。
【図９】本開示の実施形態におけるエレクトロクロミック素子２００を模式的に示す断面図である。
【図１０】調光セルＤ、ＥおよびＦの透過スペクトルを示すグラフである。
【図１１】本開示の実施形態におけるエレクトロクロミック素子３００を模式的に示す断面図である。
【図１２】本開示の実施形態におけるエレクトロクロミック素子４００を模式的に示す断面図である。
【図１３】本開示の実施形態におけるスマートウィンドウ５００を模式的に示すブロック図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、スマートウィンドウ５００の調光部２０を模式的に示す断面図および平面図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、スマートウィンドウ５００の調光部２０を模式的に示す断面図および平面図である。
【図１６】スマートウィンドウ５００に用いられる他の調光部２０Ａを模式的に示す断面図である。
【図１７】スマートウィンドウ５００に用いられるさらに他の調光部２０Ｂを模式的に示す断面図である。
【図１８】スマートウィンドウ５００に用いられるさらに他の調光部２０Ｃを模式的に示す断面図である。
【図１９】スマートウィンドウ５００に用いられるさらに他の調光部２０Ｄを模式的に示す断面図である。
【図２０】特許文献１のエレクトロクロミック素子９００を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
実施形態の説明に先立ち、本願発明者が見出した知見を説明する。
【００４３】
まず、本願発明者は、一対の透明電極の一方上にのみナノ結晶層が設けられている構成において、透明電極や電解液の劣化が発生し得ることを見出した。また、一対の透明電極の一方側にだけでなく、他方側にもナノ結晶層を設ける構成においても、同様の問題が発生し得ることがわかった。
【００４４】
本願発明者は、さらに詳細な検討を行い、２つのナノ結晶層の材料として、構成元素が同じ金属酸化物ナノ粒子を用いることにより、電気化学的なバランスがとれ、透明電極や電解液の劣化を抑制し得ることを見出した。また、構成元素が同じ金属酸化物ナノ粒子を用いることは、製造コストや製造工程の簡略化等の点でも有利である。
【００４５】
しかしながら、ナノ結晶層を両側に配置すると、一方側のみに配置する場合に比べ、透過スペクトルの動作シフト範囲が狭まってしまうという新たな問題が発生する。同じエレクトミック材料を両側に配置した場合、電圧印可時に両側のエレクトロクロミック材料の透過スペクトルがお互い逆の方向にシフトするためである。
【００４６】
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態を説明する。なお、本開示の実施形態は、以下に例示する構成に限定されるものではない。
【００４７】
（実施形態１）
図１を参照しながら、本実施形態におけるエレクトロクロミック素子１００を説明する。図１は、エレクトロクロミック素子１００を模式的に示す断面図である。
【００４８】
エレクトロクロミック素子１００は、図１に示すように、第１透明電極１および第２透明電極２と、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４と、電解質層５とを備える。
【００４９】
第１透明電極１および第２透明電極２は、互いに対向するように配置されている。第１透明電極１および第２透明電極２は、それぞれ透明であり、実質的に無色である。第１透明電極１および第２透明電極２は、電源６に電気的に接続されている。第１透明電極１は、第１基板１１に支持されている。第２透明電極２は、第２基板１２に支持されている。第１基板１１および第２基板１２は、それぞれ透明であり、実質的に無色である。
【００５０】
第１ナノ結晶層３は、第１透明電極１の第２透明電極２側の表面上に設けられている。第１ナノ結晶層３は、複数の金属酸化物ナノ粒子（以下では「第１金属酸化物ナノ粒子」と呼ぶ）を含む。
【００５１】
第２ナノ結晶層４は、第２透明電極２の第１透明電極１側の表面上に設けられている。第２ナノ結晶層４は、複数の金属酸化物ナノ粒子（以下では「第２金属酸化物ナノ粒子」と呼ぶ）を含む。
【００５２】
第１金属酸化物ナノ粒子および第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ数ｎｍ〜数十ｎｍの粒径を有する粒子状の結晶体（ナノ結晶）である。
【００５３】
電解質層５は、第１ナノ結晶層３と第２ナノ結晶層４との間に設けられている。電界質層５は、シール部７によって包囲されている。
【００５４】
第１ナノ結晶層３に含まれる第１金属酸化物ナノ粒子および第２ナノ結晶層４に含まれる第２金属酸化物ナノ粒子は、エレクトロクロミック材料である。そのため、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４のそれぞれの透過スペクトルは、第１透明電極１と第２透明電極２との間に印加された電圧に応じて変化する。この透過スペクトルの変化は、近赤外領域における透過率変化を伴っている。従って、本実施形態のエレクトロクロミック素子１００は、近赤外光の透過率を制御することができる。本願明細書において、近赤外領域は、波長が約８００ｎｍ以上約２５００ｎｍ以下の範囲を指す。太陽から放射される赤外光の大部分は近赤外光であるので、近赤外光の透過率を制御することにより、太陽光による日射熱の取得率を制御することができる。例えば、夏期には近赤外光の室内への入射を防ぐことができ、冬期には近赤外光を室内に取り込むことができる。
【００５５】
第１金属酸化物ナノ粒子および第２金属酸化物ナノ粒子としては、例えば、アンチモンドープ酸化錫（Antimony-doped Tin Oxide：ＡＴＯ）ナノ粒子や、錫ドープ酸化インジウム（Tin doped Indium Oxide）ナノ粒子を好適に用いることができる。第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４がエレクトロクロミズムを示す原理については後述する。
【００５６】
なお、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４の透過スペクトルの変化は、近赤外領域における透過率変化だけでなく、可視領域（約４００ｎｍ以上約８００ｎｍ以下の範囲）における透過率変化を伴っていてもよい。
【００５７】
本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じである（つまり同じ元素を含んでいる）。また、本実施形態では、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とが異なっている。具体的には、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２が、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１よりも小さい。好ましくは、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２は、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１の１％以上３０％以下である。
【００５８】
上述したように、本実施形態のエレクトロクロミック素子１００は、一対の透明電極（第１透明電極１および第２透明電極２）の一方側および他方側に設けられた一対のナノ結晶層（第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４）を備える。これにより、一対の透明電極の一方側にのみナノ結晶層を設けた場合よりも金属酸化物ナノ粒子の総表面積が増大する。そのため、電圧印加時により多くの電荷をナノ結晶層に蓄えることができ、回路を遮断した状態（電源６からの電力供給が停止した状態）でも所望の透過スペクトルを長時間維持することができる。つまり、好適なメモリ性を実現することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じである。これにより、電解質層５の両側で電気化学的なバランスが取れるので、第１透明電極１、第２透明電極２および電解質層５の劣化を抑制することができる。さらに、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とで構成元素が同じであることは、製造コストや製造工程の簡略化等の点でも有利である。
【００６０】
また、本実施形態では、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とが異なっている。これにより、後に検証結果を交えて詳述するように、透過スペクトルの動作シフト範囲を十分に広くすることができる。
【００６１】
［ナノ結晶層の動作原理］
ここで、ナノ結晶層（第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４）がエレクトロクロミズムを示す原理を説明する。
【００６２】
非特許文献１に記載されているように、ＩＴＯ（Tin doped Indium Oxide）ナノ結晶層などの透明導電性酸化物（Transparent Conducting Oxide：ＴＣＯ）ナノ構造体に電子を注入することによって、近赤外領域の透過スペクトルを変化させ得ることが知られている。その原理は、端的に言えば、ＴＣＯナノ構造体の局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）による吸収波長を、電圧印加によってシフトさせることである。以下、より詳細に説明する。
【００６３】
ＬＳＰＲの共鳴周波数は、プラズマ周波数ωpに比例する。プラズマ周波数ωpは、下記式で表わされる。
ωp２＝Ｎ・ｅ２／（ｍ・ε０）
【００６４】
ここで、Ｎは電子密度、ｅは電子の電荷、ｍは電子の有効質量、ε０は真空の誘電率である。従って、ＴＣＯナノ構造体に負電圧を印加して電子密度を高くすると、プラズマ周波数ωpが大きくなるので、ＬＳＰＲの共鳴周波数も大きくなる。そのため、ＬＳＰＲの共鳴波長は短くなる（つまり短波長側にシフトする）。ＴＣＯナノ構造体のキャリア密度を調整することにより、ＬＳＰＲの共鳴波長を近赤外領域に設定できるので、近赤外領域における透過スペクトルを変化させることが可能となる。
【００６５】
なお、このように透過スペクトルを変化させる機能は、ＩＴＯナノ粒子を含むＩＴＯナノ結晶層だけに特有のものではない。ナノ粒子が、ＬＳＰＲが生じるようなサイズ（例えば１００ｎｍ以下）であり、且つ、ナノ結晶層が透明電極からの電子を注入され得るような構成であれば、原理的には上述した機能を奏し得る。ナノ粒子としては、ＡＴＯ、ＰＴＯ（リンドープ酸化錫）、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛）等の種々の金属酸化物のナノ粒子を用いることができる。
【００６６】
［ナノ結晶層の厚さによる透過スペクトルの違い］
ナノ結晶層の厚さによる透過スペクトルの違いを検証した結果を説明する。
【００６７】
検証のため、図２に示すエレクトロクロミック素子８００を作製した。図２に示すエレクトロクロミック素子８００は、第２ナノ結晶層４が省略されている点において、図１に示したエレクトロクロミック素子１００と異なる。
【００６８】
エレクトロクロミック素子８００のナノ結晶層３は、平均粒径が２０ｎｍのＡＴＯナノ粒子を含む。ナノ結晶層３を形成する際の焼成温度は、２００℃である。ナノ結晶層３の厚さｔ１がそれぞれ８４０Å、４６５０Å、７６２０Åである３つのエレクトロクロミック素子８００を作製した（それぞれ「調光セルＡ」、「調光セルＢ」、「調光セルＣ」と呼ぶ）。なお、ナノ結晶層３の厚さｔ１は、第１透明電極１上に形成されたナノ結晶層３の中心から外周部にかけての３か所の厚さを触針式段差計で測定した平均値である。また、ナノ粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察したナノ粒子１００個の２軸平均計である。
【００６９】
図３に、調光セルＡ、ＢおよびＣについて、第２透明電極２の電位を０Ｖとし、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの透過スペクトルを示す。また、表１に、調光セルＡ、ＢおよびＣについて、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの、波長２０００ｎｍの光の透過率を示す。表１には、動作シフト範囲が併せて示されている。ここで、「動作シフト範囲」は、＋３Ｖ印加時の波長２０００ｎｍの光の透過率と、−３Ｖ印加時の波長２０００ｎｍの光の透過率との差である。
【００７０】
【表１】
2019172133.tif 000003
【００７１】
図３および表１からわかるように、ナノ結晶層３の厚さｔ１が小さくなるほど、印加電圧を切り換えたときの透過スペクトルの変化が小さくなる。具体的には、調光セルＣ（ナノ結晶層３の厚さが７６２０Å）の動作シフト範囲が５６．６％であるのに対し、調光セルＢ（ナノ結晶層３の厚さが４６５０Å）および調光セルＡ（ナノ結晶層３の厚さが８４０Å）の動作シフト範囲はそれぞれ４５．５％および１５．６％である。つまり、調光セルＡは、調光セルＣに比べ、動作シフト範囲が４１．０％も狭い。ナノ結晶層３の厚さｔ１が小さいほど動作シフト範囲が狭くなるのは、ナノ結晶層３の厚さｔ１が小さくなるほどナノ結晶層３内を透過する光の光路長が短くなるためであると考えられる。
【００７２】
このように、ナノ結晶層の厚さを調整することにより動作シフト範囲を異ならせることができるので、厚さが互いに異なる一対のナノ結晶層を組み合わせて用いることにより、エレクトロクロミック素子の透過スペクトルの動作シフト範囲を十分に広くすることができる。具体的には、一方のナノ結晶層の動作シフト範囲を、他方のナノ結晶層の動作シフト範囲の半分以下にすることにより、エレクトロクロミック素子全体としての動作シフト範囲を十分に広くすることができる。
【００７３】
［エレクトロクロミック素子の光学特性の検証結果］
エレクトロクロミック素子１００の試作例（実施例１）を以下のようにして作製し、その光学特性を検証した。
【００７４】
まず、第１基板１１および第２基板１２としてそれぞれガラス基板を用意した。次に、第１基板１１上に、近赤外領域において透明となるようなチタンドープ酸化インジウム（Titanium-doped Indium Oxide：ＩｎＴｉＯ）をスパッタ法により堆積し、第１透明電極１を形成した。同様にして、第２基板１２上に第２透明電極２を形成した。
【００７５】
続いて、第１透明電極１上に、ＡＴＯナノ粒子の分散液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で１４０℃で１分間乾燥させた後、２００℃で６０分間焼成を行うことにより、厚さ７６２０Åの第１ナノ結晶層３を形成した。使用したＡＴＯナノ粒子分散液は、平均粒径が２０ｎｍのＡＴＯナノ粒子を含んでおり、分散媒は、メチルイソブチルケトンとイソブタノールとの２：１混合液である。
【００７６】
次に、第２透明電極２上に、ＡＴＯナノ粒子の分散液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で１４０℃で１分間乾燥させた後、２００℃で６０分間焼成を行うことにより、厚さ８４０Åの第２ナノ結晶層４を形成した。使用したＡＴＯナノ粒子分散液は、平均粒径が２０ｎｍのＡＴＯナノ粒子を含んでおり、分散媒は、メチルイソブチルケトンとイソブタノールとの２：１混合液である。
【００７７】
その後、粒径が３０μｍの樹脂スペーサを３ｗｔ％含むＵＶ硬化型樹脂材料を、第１ナノ結晶層３の外周上に、部分的に注入口が存在するように塗布する。続いて、両基板を重ね合せ、紫外線を照射することによってシール部７を形成した。次に、注入口から電解液として、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＢＦ４を含むＥＣ（Ethylene carbonate）・ＤＥＣ（Diethyl Carbonate）混合液（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：２）を注入し、その後、ＵＶ硬化型樹脂材料で封止を行って電解質層５を形成した。このようにして、実施例１のエレクトロクロミック素子１００が得られた。
【００７８】
また、第２ナノ結晶層４を形成しない点以外は実施例１と同様にして、比較例１のエレクトロクロミック素子を作製した。
【００７９】
図４に、実施例１および比較例１について、第２透明電極２の電位を０Ｖとし、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの透過スペクトルを示す。また、表２に、実施例１および比較例１について、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの波長２０００ｎｍの光の透過率および動作シフト範囲を示す。
【００８０】
【表２】
2019172133.tif 000004
【００８１】
図４および表２に示すように、比較例１の動作シフト範囲が５６．６％であるのに対し、実施例１の動作シフト範囲は４９．６％であり、動作シフト範囲の低下が７．０％に抑えられている。
【００８２】
比較例２として、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４の両方の厚さを９７８０Åとする点以外は実施例１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。また、比較例３として、第２ナノ結晶層４を形成しない点以外は比較例２と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。
【００８３】
図５に、比較例２および比較例３について、第２透明電極２の電位を０Ｖとし、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの透過スペクトルを示す。また、表３に、比較例２および比較例３について、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの波長２０００ｎｍの光の透過率および動作シフト範囲を示す。
【００８４】
【表３】
2019172133.tif 000005
【００８５】
図５および表３に示すように、比較例３の動作シフト範囲が５６．８％であるのに対し、比較例２の動作シフト範囲は０．３％であり、比較例２は、比較例３に対して動作シフト範囲が５５．５％（実施例１に対しては４９．３％）も狭くなっている。これは、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４の透過スペクトルのシフトが互いに逆方向であるためである。
【００８６】
上述した検証結果からわかるように、厚さが互いに異なる一対のナノ結晶層（第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４）を組み合わせて用いることによって、動作シフト範囲が狭くなることを抑制できる。
【００８７】
なお、動作シフト範囲が狭くなることを防止するために、一方のナノ結晶層を遮蔽物により覆うことが考えられる。ただし、その場合、当然ながら、エレクトロクロミック素子が全体として透明ではなくなるので、スマートウィンドウのような用途には用いることができなくなる。
【００８８】
表４に、実施例１、比較例１、２および３について、目視により電解質層５中の気泡の発生の有無を観察した結果を示す。表４に示すように、比較例１および３では、気泡が発生しており、電解液の劣化が発生していることがわかる。これに対し、実施例１（および比較例２）では、気泡が発生しておらず、電解液の劣化が抑制されていることがわかる。
【００８９】
【表４】
2019172133.tif 000006
【００９０】
上述したように、本開示の実施形態によれば、２つのナノ結晶層を備え、且つ、好適に動作し得るエレクトロクロミック素子１００が得られる。
【００９１】
十分に動作シフト範囲を広くする観点からは、第２ナノ結晶層４の透過スペクトルの波長２０００ｎｍの光に対する動作シフト範囲が、第１ナノ結晶層３の透過スぺクトルの波長２０００ｎｍの光に対する動作シフト範囲の半分以下であることが好ましい。具体的には、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２が、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１の１％以上３０％以下であることが好ましい。実施例１では、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２は、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１の約１１％である。
【００９２】
続いて、エレクトロクロミック素子１００の各構成要素の具体例や好ましい構成を説明する。
【００９３】
［ナノ結晶層］
金属酸化物ナノ粒子の材料として用いられる金属酸化物は、例示したＡＴＯおよびＩＴＯに限定されるものではない。例えば、ＡＺＯ（Aluminum-doped Zinc Oxide：アルミニウムドープ酸化亜鉛）やＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide：ガリウムドープ酸化亜鉛）等の可視領域においてほぼ透明な材料を用いることができる。また、ＣｓｘＷｙＯ３（ｘ、ｙは組成比を示す）で表されるような複合タングステン酸化物や六ホウ化ランタンなどのような、可視領域の光を吸収する材料を用いることもできる。
【００９４】
金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は、典型的には、０．１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。ただし、金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が大きすぎると、動作しにくくなるおそれがあるので、動作のしやすさの観点からは、金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００９５】
第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４のそれぞれの厚さは、典型的には、１００Å以上５００００Å以下である。可視光の透明性と透過スペクトルの動作シフト範囲の観点からは、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４のそれぞれの厚さは、１０００Å以上１５０００Å以下であることが好ましい。
【００９６】
第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４の形成方法に特に限定はない。金属酸化物ナノ粒子が分散された液体または半固体を第１基板１１または第２基板１２上に塗布し、焼成を行うことによって、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４を形成することができる。金属酸化物ナノ粒子の分散液をスピンコート法により塗布してもよいし、ビヒクルを適度に添加されたペーストを用いた印刷法により塗布してもよい。また、バーコート法、スリットコート法、グラビアコート法またはダイコート法により塗布を行ってもよい。焼成温度が、ナノ結晶表面にある有機成分が除去されて焼結が好適に生じる温度であれば、十分な耐溶剤性が得られる。ただし、焼成温度が高すぎ、焼結が過度に進むと、所望の波長のＬＳＰＲが得られないおそれがある。ＩＴＯナノ粒子を含むナノ結晶層をスピンコート法により形成する場合、焼成は、例えば、２００℃以上３００℃以下の温度で６０分間行われる。
【００９７】
また、第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４は、第１基板１１および第２基板１２との結着性を向上させるために、バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の溶剤系バインダーやスチレン・ブタジエンゴム等の水系バインダー、光硬化樹脂、熱硬化樹脂等を含んでもよい。
【００９８】
［基板］
第１基板１１および第２基板１２としては、例えばガラス基板を用いることができる。また、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミドなどの樹脂材料から形成されたプラスチック基板であってもよい。例示したこれらの基板に、無機材料または有機材料から形成されたガスバリア層が設けられたものを用いてもよい。ナノ結晶層を形成する工程が焼成工程を含む場合、プラスチック基板としては、耐熱性が高いポリイミド基板を用いることが好ましい。また、ガラス基板を用いる場合、両基板を貼り合わせた後にエッチング処理により薄型化してもよい。
【００９９】
［透明電極］
第１透明電極１および第２透明電極２の材料としては、ＩｎＴｉＯの他、アナターゼ型二酸化チタンをシード層としたタンタル置換酸化スズやキャリア密度を調整したＩＴＯ等の近赤外光を透過する材料を用いることができる。これらの材料を、スパッタ法や蒸着法、塗布法などにより第１基板１および第２基板２上に堆積することによって、第１透明電極１および第２透明電極２を形成することができる。
【０１００】
また、第１透明電極１および第２透明電極２の材料は、遠赤外光を反射する特性を有することが好ましい。冬期に室内の温度を高く保つためには、室内から屋外に赤外光が出ることを防ぐ必要がある。室内から輻射される赤外光は、波長が１０μｍ程度の、遠赤外光に分類されるものである。そのため、第１透明電極１および第２透明電極２が遠赤外光を反射する特性を有していると、近赤外光の透過率が高くなるようにナノ結晶層の状態を制御しても、室内の熱は輻射熱として屋外に逃げない、理想的な状態を実現することができる。また、夏期に近赤外光の透過率が低くなるように制御したときも、屋外からの遠赤外光が室内に入ることを防止できるので、やはり理想的な状態を実現できる。
【０１０１】
エレクトロクロミック素子１００が表示を目的としないものである場合、第１透明電極１の電極取り出し（外部配線への接続）は、１箇所で行われてもよいし、複数箇所で行われてもよい。１箇所の場合、エレクトロクロミック素子１００の組み立て工程が簡略化されるとともに配線の引き回しを簡素にすることができる。複数箇所の場合、第１透明電極１と第２透明電極２との間に抵抗成分がある、すなわち電流が流れるような場合にも部分的な応答速度の遅延を防ぐことができる。
【０１０２】
第１透明電極１は、電気的に独立した複数のサブ電極に分割されていてもよい。第１透明電極１が複数のサブ電極に分割されていると、サブ電極に対応する領域ごとに透過スペクトルを変化させることができる。図６（ａ）および（ｂ）に、第１透明電極１が複数のサブ電極１ａに分割された構成の例を示す。
【０１０３】
図６（ａ）に示す例では、複数のサブ電極１ａの引き回しによって、電極取り出し部ＥＰが１箇所に集約されている。サブ電極１ａの引き回し部分を、シール部７の外側やシール部７の下など、エレクトロクロミック素子１００の動作部から外して配置することによって、不要な電圧降下を防止することができる。
【０１０４】
図６（ｂ）に示す例では、複数のサブ電極１ａが引き回されることなく、直接配線に接続される。つまり、電極取り出し部ＥＰは、複数箇所に分散されている。
【０１０５】
第２透明電極２は、第１透明電極１と同様、電気的に独立した複数のサブ電極に分割されていてもよいし、分割されていなくてもよい。
【０１０６】
［電解質層］
電解質層５は、例えば電解液で構成される。電解液の電解質としては、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）やヘキサフルオロリン酸ナトリウム（ＮａＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）等のイオン化しやすい材料を用いることができる。電解液の溶媒としては、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、ＥＣとＤＣとの混合物、炭酸プロピレン等を用いることができる。また、これらにポリビニルブチラール等を溶解させたゲルを用いてもよい。さらに、例えば環状四級アンモニウムカチオンとイミドアニオンからなるイオン液体を用いてもよい。
【０１０７】
電解質層５は、固体電界質から構成されてもよい。例えば、リチウム塩を含むポリエチレンオキサイドのような固体電解質を用いてもよいし、柔粘性結晶を用いてもよい。
【０１０８】
［スペーサ］
電解質層５が、電解液等の低粘度材料から構成される場合、エレクトロクロミック素子１００は、図７に示すように、第１基板１１と第２基板１２との距離（セル厚）を規定するためのスペーサ８を備えることが好ましい。図７に例示する構成では、スペーサ８は、第１ナノ結晶層３と第２ナノ結晶層４との間に設けられている。スペーサ８は、感光性樹脂材料を用いてフォトリソ工程により形成することができる。スペーサ８は、例えば１０μｍ角で１０μｍの高さを有する。スペーサ８の形成方法は、フォトリソ工程に限定されず、例えばスクリーン印刷法であってもよい。
【０１０９】
電解質層５が固体電解質から構成される場合、固体電解質が適度な弾性を有していれば、スペーサ８を設ける必要はない。
【０１１０】
［シール部］
シール部７の材料としては、例えばＵＶ硬化型の樹脂材料を用いることができる。
【０１１１】
図８に、シール部７の他の構成の例を示す。図８に示す例では、シール部７は、異なる材料（シール材）から形成された２つの領域７ａおよび７ｂを有する。以下では、相対的に内側に位置する領域７ａを「内側領域」と呼び、相対的に外側に位置する領域７ｂを「外側領域」と呼ぶ。
【０１１２】
内側領域７ａは、外側領域７ｂを形成するシール材よりも耐溶剤性の高いシール材から形成されている。これに対し、外側領域７ｂは、内側領域７ａを形成するシール材よりも接着力の強いシール材から形成されている。
【０１１３】
このように、電解質層５（電解液）に接触する内側領域７ａを耐溶剤性の高いシール材で形成するとともに、外側領域７ｂを接着力の強いシール材で形成することにより、シール部７の高い信頼性および強い接着力を両立させることができる。
【０１１４】
［製造方法］
エレクトロクロミック素子１００を製造する際、液晶パネルや色素増感型太陽電池等の製造に用いられる種々の方法・工程を用いることができる。第１基板１１および第２基板１２としてプラスチック基板（樹脂基板）を用いる場合には、ロール・ツー・ロール法によって貼り合せ工程を連続的に行うことができるので、製造コストを低減することが可能である。また、一連の工程を脱酸素乾燥雰囲気下で行うことにより、エレクトロクロミック素子１００の信頼性を向上させることができる。
【０１１５】
（実施形態２）
図９を参照しながら、本実施形態におけるエレクトロクロミック素子２００を説明する。図９は、エレクトロクロミック素子２００を模式的に示す断面図である。以下では、エレクトロクロミック素子２００が実施形態１のエレクトロクロミック素子１００と異なる点を中心に説明を行う。
【０１１６】
実施形態１のエレクトロクロミック素子１００では、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とが異なっている。これに対し、本実施形態のエレクトロクロミック素子２００では、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とは、実質的に同じである。
【０１１７】
また、本実施形態では、第１ナノ結晶層３に含まれる第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と、第２ナノ結晶層４に含まれる第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている。具体的には、第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が、第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径よりも大きい。好ましくは、第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は、第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径よりも５ｎｍ以上１００ｎｍ以下大きい。
【０１１８】
上述したように、本実施形態のエレクトロクロミック素子２００も、実施形態１のエレクトロクロミック素子１００と同様に、一対の透明電極（第１透明電極１および第２透明電極２）の一方側および他方側に設けられた一対のナノ結晶層（第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４）を備える。これにより、一対の透明電極の一方側にのみナノ結晶層を設けた場合よりも金属酸化物ナノ粒子の総表面積が増大する。そのため、電圧印加時により多くの電荷をナノ結晶層に蓄えることができ、回路を遮断した状態でも所望の透過スペクトルを長時間維持することができる。つまり、好適なメモリ性を実現することができる。
【０１１９】
また、本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じである。これにより、電気化学的なバランスが取れるので、第１透明電極１、第２透明電極２および電解質層５の劣化を抑制することができる。さらに、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とで構成元素が同じであることは、製造コストや製造工程の簡略化等の点でも有利である。
【０１２０】
また、本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と、第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている。これにより、後に検証結果を交えて詳述するように、透過スペクトルの動作シフト範囲を十分に広くすることができる。
【０１２１】
［金属酸化物ナノ粒子の平均粒径による透過スペクトルの違い］
金属酸化物ナノ粒子の平均粒径による透過スペクトルの違いを検証した結果を説明する。
【０１２２】
検証のため、図２に示したエレクトロクロミック素子８００を作製した。作製したエレクトロクロミック素子８００のナノ結晶層３は、ＩＴＯナノ粒子を含む。ナノ結晶層３を形成する際の焼成温度は、２００℃である。ここでは、ＩＴＯナノ粒子の平均粒径がそれぞれ１３ｎｍ、１７ｎｍ、２４ｎｍである３つのエレクトロクロミック素子８００を作製した（それぞれ「調光セルＤ」、「調光セルＥ」、「調光セルＦ」と呼ぶ）。
【０１２３】
図１０に、調光セルＤ、ＥおよびＦについて、第２透明電極２の電位を０Ｖとし、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの透過スペクトルを示す。また、表５には、調光セルＤ、ＥおよびＦについて、第１透明電極１に−３Ｖおよび＋３ＶのＤＣ電圧を印加したときの、波長２０００ｎｍの光の透過率および動作シフト範囲が併せて示されている。
【０１２４】
【表５】
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【０１２５】
図１０および表５からわかるように、金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が大きくなるほど、印加電圧を切り換えたときの透過スペクトルの変化が小さくなる。具体的には、調光セルＤ（金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が１３ｎｍ）の動作シフト範囲が６０．４％であるのに対し、調光セルＥ（金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が１７ｎｍ）および調光セルＦ（金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が２４ｎｍ）の動作シフト範囲はそれぞれ１７．０％、５．１％である。つまり、調光セルＦは、調光セルＤに比べ、動作シフト範囲が５５．３％も狭い。金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が大きくなるほど動作シフト範囲が狭くなるのは、平均粒径が大きくなるほど金属酸化物ナノ粒子の比表面積が小さくなってナノ粒子の周囲に十分な電解質イオンが存在できなくなるためであると考えられる。
【０１２６】
このように、金属酸化物ナノ粒子の平均粒径を調整することにより動作シフト範囲を異ならせることができるので、金属酸化物ナノ粒子の平均粒径が互いに異なる一対のナノ結晶層を組み合わせて用いることにより、エレクトロクロミック素子の透過スペクトルの動作シフト範囲を十分に広くすることができる。具体的には、一方のナノ結晶層の動作シフト範囲を、他方のナノ結晶層の動作シフト範囲の半分以下にすることにより、エレクトロクロミック素子全体としての動作シフト範囲を十分に広くすることができる。
【０１２７】
第２ナノ結晶層４の動作シフト範囲を、第１ナノ結晶層３の動作シフト範囲の半分以下にするためには、具体的には、第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径を、第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径よりも５ｎｍ以上１００ｎｍ以下大きくすることが好ましい。
【０１２８】
（実施形態３）
図１１を参照しながら、本実施形態におけるエレクトロクロミック素子３００を説明する。図１１は、エレクトロクロミック素子３００を模式的に示す断面図である。以下では、エレクトロクロミック素子３００が実施形態１のエレクトロクロミック素子１００と異なる点を中心に説明を行う。
【０１２９】
実施形態１のエレクトロクロミック素子１００では、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とが異なっている。これに対し、本実施形態のエレクトロクロミック素子３００では、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とは、実質的に同じである。
【０１３０】
また、本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と、第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている。
【０１３１】
本実施形態のエレクトロクロミック素子３００も、実施形態１のエレクトロクロミック素子１００と同様に、一対の透明電極（第１透明電極１および第２透明電極２）の一方側および他方側に設けられた一対のナノ結晶層（第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４）を備える。これにより、一対の透明電極の一方側にのみナノ結晶層を設けた場合よりも金属酸化物ナノ粒子の総表面積が増大する。そのため、電圧印加時により多くの電荷をナノ結晶層に蓄えることができ、回路を遮断した状態でも所望の透過スペクトルを長時間維持することができる。つまり、好適なメモリ性を実現することができる。
【０１３２】
また、本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じである。これにより、電気化学的なバランスが取れるので、第１透明電極１、第２透明電極２および電解質層５の劣化を抑制することができる。さらに、第１金属酸化物ナノ粒子と第２金属酸化物ナノ粒子とで構成元素が同じであることは、製造コストや製造工程の簡略化等の点でも有利である。
【０１３３】
また、本実施形態では、第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と、第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている。これにより、透過スペクトルの動作シフト範囲を十分に広くすることができる。
【０１３４】
例えば、ＩＴＯナノ粒子では、キャリア密度が増加すると吸収波長が短波長側にシフトし、且つ、動作シフト範囲が増加する傾向がある。そのため、第１金属酸化物ナノ粒子および第２金属酸化物ナノ粒子がＩＴＯナノ粒子である場合、第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とを異ならせて第１金属酸化物ナノ粒子のキャリア密度と第２金属酸化物ナノ粒子のキャリア密度とを異ならせることにより、透過スペクトルの動作シフト範囲を広くすることができる。具体的には、第１金属酸化物ナノ粒子のキャリア密度を相対的に高くし、第２金属酸化物ナノ粒子のキャリア密度を相対的に低くすることにより、第１ナノ結晶層３の動作シフト範囲を、第２ナノ結晶層４の動作シフト範囲よりも広くすることができ、エレクトロクロミック素子３００における透過スペクトルの動作シフト範囲を広くすることができる。
【０１３５】
第１金属酸化物ナノ粒子および第２金属酸化物ナノ粒子がＩＴＯナノ粒子である場合、例えば、第１金属酸化物ナノ粒子ではＳｎ含有量が１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、第２金属酸化物ナノ粒子ではＳｎ含有量が１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることが好ましい。
【０１３６】
［実施形態１〜３の組み合わせ］
実施形態１、２、３のエレクトロクロミック素子１００、２００、３００は、それぞれ下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の構成を有する。
（Ａ）第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とが異なる。
（Ｂ）第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なる。
（Ｃ）第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なる。
【０１３７】
製造コストや製造工程の簡略化の観点からは、構成（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）のうち、構成（Ａ）がもっとも好ましい。
【０１３８】
また、これら（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の構成は、任意に組み合わされてもよい。つまり、本開示の実施形態のエレクトロクロミック素子は、（Ａ）および（Ｂ）の構成を有してもよいし、（Ａ）および（Ｃ）の構成を有してもよく、また、（Ｂ）および（Ｃ）の構成を有してもよい。さらに、本開示の実施形態のエレクトロクロミック素子は、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の構成をすべて有してもよい。
【０１３９】
（実施形態４）
図１２を参照しながら、本実施形態におけるエレクトロクロミック素子４００を説明する。図１２は、エレクトロクロミック素子４００を模式的に示す断面図である。以下では、エレクトロクロミック素子４００が実施形態１のエレクトロクロミック素子１００と異なる点を中心に説明を行う。
【０１４０】
エレクトロクロミック素子４００では、実施形態１のエレクトロクロミック素子１００と同様、第１ナノ結晶層３の厚さｔ１と、第２ナノ結晶層４の厚さｔ２とが異なっている。
【０１４１】
また、本実施形態のエレクトロクロミック素子４００では、第１透明電極１を支持する第１基板１１’および第２透明電極２を支持する第２基板１２’のそれぞれが、可撓性を有する樹脂基板である。第１基板１１’および第２基板１２’が可撓性を有する樹脂基板であることにより、エレクトロクロミック素子４００に可撓性を与えることができる。そのため、エレクトロクロミック素子４００の窓ガラス等への設置をより容易に行うことができる。
【０１４２】
エレクトロクロミック素子４００は、例えば以下のようにして作製することができる。
【０１４３】
まず、第１基板１１’および第２基板１２’としてそれぞれ厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムを用意する。次に、第１基板１１’上に、近赤外領域において透明となるようなＩＴＯをスパッタ法により堆積し、第１透明電極１を形成した。同様にして、第２基板１２’上に第２透明電極２を形成する。
【０１４４】
続いて、第１透明電極１上に、ＩＴＯナノ粒子の分散液をスピンコート法により塗布し、ホットプレート上で１４０℃で１分間乾燥させた後、２００℃で６０分間焼成を行うことにより、第１ナノ結晶層３を形成する。使用したＩＴＯナノ粒子分散液は、平均粒径が１０ｎｍのＩＴＯナノ粒子を含んでおり、分散媒は、トルエンである。同様にして、第２透明電極２上に、ＩＴＯナノ粒子を含む第２ナノ結晶層４を形成する。
【０１４５】
その後、粒径が３０μｍの樹脂スペーサを３ｗｔ％含むＵＶ硬化型樹脂材料を、第１ナノ結晶層３の外周上に、部分的に注入口が存在するように塗布する。続いて、両基板を重ね合せ、紫外線を照射することによってシール部７を形成する。次に、注入口から電解液として、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＢＦ４を含むＥＣ（Ethylene carbonate）・ＤＥＣ（Diethyl Carbonate）混合液（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：２）を注入し、その後、ＵＶ硬化型樹脂材料で封止を行って電解質層５を形成する。このようにして、エレクトロクロミック素子４００が得られる。
【０１４６】
なお、ここではエレクトロクロミック素子４００が上述した構成（Ａ）を有する場合を例示したが、構成（Ａ）に加えて（あるいは代えて）、構成（Ｂ）および／または（Ｃ）を有していてもよい。
【０１４７】
（実施形態５）
実施形態１〜４のエレクトロクロミック素子１００〜４００は、例えばスマートウィンドウ（調光窓）に好適に用いることができる。エレクトロクロミック素子１００〜４００を、窓の透光板（ガラス板やアクリル板）に重ねて設置することにより、可視光域の透過率を保持したまま、室外からの近赤外域の透過スペクトルを切り替えて日射熱取得率を制御することができる。
【０１４８】
以下、図１３を参照しながら、本実施形態におけるスマートウィンドウ５００を説明する。図１３は、スマートウィンドウ５００を模式的に示すブロック図である。
【０１４９】
スマートウィンドウ５００は、図１３に示すように、調光部２０、制御部３０、スイッチ部３２、通信部３４および電源部３６を備える。
【０１５０】
調光部２０は、エレクトロクロミック素子を含む窓状の部分であり、いわばスマートウィンドウ５００の本体部である。調光部２０の具体的な構成については後に詳述する。
【０１５１】
制御部３０は、スイッチ部３２または通信部３４から送信された信号に基づいて、調光部２０の動作を制御する。制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や専用プロセッサ等の演算部と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部とを備えた回路基板である。
【０１５２】
電源部３６は、制御部３０および調光部２０に電力を供給する電源回路である。電源部３６は、脱着可能な一次電池、二次電池等を含み得る。
【０１５３】
スイッチ部３２は、ユーザによる入力を受け付ける。スイッチ部３２は、例えばユーザによって操作される切替えスイッチを含み、切替えスイッチの操作に応じた信号（操作入力信号）を制御部３０に送信する。
【０１５４】
通信部３４は、外部の通信装置４０からの信号を受信する受信部を含んでいる。通信部３４は、通信装置４０と例えば無線通信により接続されている。無線通信としては、赤外線通信や、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｚ―Ｗａｖｅ（登録商標）などを用いることができる。通信装置４０は、リモートコントローラ等の端末装置である。通信部３４と通信装置４０との間の通信は、通信装置４０から通信部３４に、調光部２０の制御に関する信号が一方的に送られる片方向通信であってもよいし、双方向通信であってもよい。双方向通信の場合、例えば、調光部２０のエラー信号を通信装置４０に送り、その内容を通信装置４０で表示可能とすることができる。双方向通信を行う場合、通信部３４は、受信部に加えて送信部を含む。
【０１５５】
調光部２０の制御は、上述したように、スイッチ部３２や通信装置４０から手動で行うことができる。あるいは、調光部２０の状態を自動的および／または定期的に切り替えてもよい。例えば、スマートウィンドウ５００内にタイマ部（例えば時計）を設けることによって、スイッチ部３２や通信部３４を設けずに、調光部の状態を定期的に切り換えることができる。また、各地域の天気や気温に関するインターネット上の情報を利用して、近赤外光の室内への取り込みを制御してもよい。具体的には、例えば、スマートウィンドウ４００を設置する住所に対応する天気や気温の情報をサービスとして配信し、これを通信装置４０または直接通信部３４で受信して調光部２０の制御に利用することができる。また、インターネット上の情報を用いる代わりに、通信装置４０または通信部３４をＨＥＭＳ（Home Energy Management System）に接続し、温度センサ等との組み合わせで室内温度や屋外温度、消費電力等を管理して、調光部２０の動作に反映させてもよい。
【０１５６】
続いて、図１４（ａ）および（ｂ）を参照しながら、調光部２０の具体的な構成を説明する。以下では、調光部２０が実施形態１のエレクトロクロミック素子１００を含む場合を例示する。また、図１４（ａ）では、第１透明電極１、第１ナノ結晶層３、電解質層５、第２ナノ結晶層４および第２透明電極２の積層構造を１つの調光層９として示している。
【０１５７】
調光部２０は、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、エレクトロクロミック素子１００と、ガラス板（透光板）２１と、グレージングチャンネル（「グレチャン」と呼ばれることもある）２２とを有する。
【０１５８】
ガラス板２１は、例示しているように典型的には矩形状である。なお、ここでは透光板としてガラス板２１を例示しているが、透光板はこれに限定されるものでなく、透光性を有する板状の部材であればよい。例えば、透光板としてアクリル板を用いてもよい。
【０１５９】
エレクトロクロミック素子１００は、接着層２３を介してガラス板２１に貼り合わされている。接着層２３は、糊剤、ＵＶ硬化樹脂等から形成される。エレクトロクロミック素子１００は、典型的には、ガラス板２１と略同じ外形を有している。図示している例では、エレクトロクロミック素子１００は、ガラス板２１の屋内側に配置されている。言い換えると、ガラス板２１はエレクトロクロミック素子１００の屋外側に配置されている。エレクトロクロミック素子１００は、上述した電源部３６に配線２４を介して電気的に接続されている。
【０１６０】
グレージングチャンネル２２は、ガラス板２１の周縁部およびエレクトロクロミック素子１００の周縁部を囲む（挟む）ように配置されている。
【０１６１】
ガラス板２１、エレクトロクロミック素子１００およびグレージングチャンネル２２は、框（図１４（ａ）および（ｂ）では不図示）によって支持される。図１５（ａ）および（ｂ）に、框２８が配置された状態を示す。
【０１６２】
図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、框２８は、ガラス板２１、エレクトロクロミック素子１００およびグレージングチャンネル２２を支持する枠状の支持体である。ガラス板、エレクトロクロミック素子１００およびグレージングチャンネル２２は、一体的に框２８に組み付けられている。グレージングチャンネル２２は、ガラス板２１およびエレクトロクロミック素子１００と、框２８との間に位置しており、ガラス板２１およびエレクトロクロミック素子１００と框２８との隙間を塞いで気密性および水密性を確保している。
【０１６３】
スマートウィンドウ５００では、屋外からガラス板２１を介して屋内に入射する近赤外光の透過率をエレクトロクロミック素子１００で調節することにより、日射熱取得率を制御することができる。
【０１６４】
ガラス板（透光板）２１の法線方向から見たとき、エレクトロクロミック素子１００のシール部７は、図１４（ａ）および図１５（ａ）に示すように、グレージングチャンネル２２からはみ出ないように配置される（つまりグレージングチャンネル２２に重なっている）ことが好ましい。これにより、シール部７が外部から見えなくなるので、スマートウィンドウ５００の意匠性を高くすることができる。
【０１６５】
既に説明したように、エレクトロクロミック素子１００の第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４のそれぞれの透過スペクトルは、印加電圧の変化に応じて変化する。第１ナノ結晶層３および第２ナノ結晶層４のうちの、印加電圧の変化に応じた透過スペクトルの変化が相対的に大きい方のナノ結晶層（ここでは第１ナノ結晶層３）が、相対的に小さい方のナノ結晶層（ここでは第２ナノ結晶層４とガラス板（透光板）２１との間（つまり屋外側）に位置していることが好ましい。これにより、太陽からの近赤外光を、電解質層５に入射する前に効率よく遮断することができるので、スマートウィンドウ５００の耐久性を向上させることができる。
【０１６６】
［調光部の他の構成］
図１６を参照しながら、スマートウィンドウ５００に用いられる他の調光部２０Ａを説明する。図１６は、調光部２０Ａを模式的に示す断面図である。以下では、調光部２０Ａが、図１４（ａ）等に示した調光部２０と異なる点を中心に説明を行う。
【０１６７】
調光部２０Ａは、図１６に示すように、第１ガラス板（第１透光板）２１Ａと、第１ガラス板２１Ａに所定の間隙を介して対向するように配置された第２ガラス板（第２透光板）２１Ｂとを有する。図示している例では、第１ガラス板２１Ａが屋外側に配置され、第２ガラス板２１Ｂが屋内側に配置されている。
【０１６８】
エレクトロクロミック素子１００は、第１ガラス板２１Ａの第２ガラス板２１Ｂ側に貼り合わされている。つまり、エレクトロクロミック素子１００は、第１ガラス板２１Ａと第２ガラス板２１Ｂとの間に位置している。エレクトロクロミック素子１００と第２ガラス板２１Ｂとの間には、所定の厚さの中間層２９が位置している。中間層２９は、例えば空気層やアルゴン層である。
【０１６９】
調光部２０Ａは、エレクトロクロミック素子１００と第２ガラス板２１Ｂとの間に設けられたスペーサ２５をさらに有する。スペーサ２５は、中間層２９の厚さを規定する。スペーサ２５としては、複層ガラス用の種々のスペーサを用いることができ、例えば、乾燥剤入りのアルミスペーサや樹脂スペーサを用いることができる。
【０１７０】
グレージングチャンネル２２は、第１ガラス板２１Ａの周縁部、エレクトロクロミック素子１００の周縁部および第２ガラス板２１Ｂの周縁部を囲むように配置されている。
【０１７１】
図１６に示す調光部２０Ａでは、エレクトロクロミック素子１００が第１ガラス板２１Ａと第２ガラス板２１Ｂとの間に設けられているので、外部からの衝撃によるエレクトロクロミック素子１００の破損を防止することができる。また、エレクトロクロミック素子１００が、屋外側に位置する第１ガラス板２１Ａに貼り合わされていることにより、太陽からの近赤外光を中間層２９に入射する前に遮断することができるので、夏季に高い遮熱効果を得ることができる。
【０１７２】
また、調光部２０Ａでは、第１ガラス板２１Ａの法線方向から見たとき、スペーサ２５はグレージングチャンネル２２に重なっており、シール部７は、スペーサ２５およびグレージングチャンネル２２に重なっている。これにより、エレクトロクロミック素子１００のうち、強度の高いシール部７が存在している領域に、スペーサ２５およびグレージングチャンネル２２の圧力がかかるようにすることができる。
【０１７３】
図１７を参照しながら、スマートウィンドウ５００に用いられるさらに他の調光部２０Ｂを説明する。図１７は、調光部２０Ｂを模式的に示す断面図である。以下では、調光部２０Ｂが、図１６に示した調光部２０Ａと異なる点を中心に説明を行う。
【０１７４】
調光部２０Ｂでは、図１７に示すように、スペーサ２５は、第１ガラス板２１Ａの法線方向から見たとき、グレージングチャンネル２２に重なっている。また、シール部７は、第１ガラス板２１Ａの法線方向から見たとき、グレージングチャンネル２２に重なっており、且つ、スペーサ２５よりも内側（第１ガラス板２１の面内方向における内側）に位置している。図示している例では、第２基板１２のサイズが第１基板１１のサイズよりもやや小さく、スペーサ２５の屋外側の端部は、第１基板１１に接している。
【０１７５】
調光部２０Ｂでは、シール部７がスペーサ２５よりも内側に配置されているので、調光層９にスペーサ２５やグレージングチャンネル２２の圧力がかからないようにすることができる。なお、スペーサ２５やグレージングチャンネル２２の圧力がかかる領域に、配線２４や配線用のフレキシブル基板が位置してもよい。
【０１７６】
図１８を参照しながら、スマートウィンドウ５００に用いられるさらに他の調光部２０Ｃを説明する。図１８は、調光部２０Ｃを模式的に示す断面図である。以下では、調光部２０Ｃが、図１６に示した調光部２０Ａと異なる点を中心に説明を行う。
【０１７７】
調光部２０Ｃは、第１ガラス板（第１透光板）２１Ａと、第１ガラス板２１Ａに所定の間隙を介して対向するように配置された第２ガラス板（第２透光板）２１Ｂとを有する。エレクトロクロミック素子１００は、第１ガラス板２１Ａと第２ガラス板２１Ｂとの間に配置されている。
【０１７８】
エレクトロクロミック素子１００は、第１ガラス板２１Ａおよび第２ガラス板２１Ｂのいずれにも貼り合わされていない。第１ガラス板２１Ａとエレクトロクロミック素子１００との間には、第１中間層２９Ａが位置しており、エレクトロクロミック素子１００と第２ガラス板２１Ｂとの間には第２中間層２９Ｂが位置している。つまり、調光部２０Ｃでは、いわゆるトリプルガラス構造の複層ガラスを構成する３つのガラス板のうちの中央のガラス板の代わりに、エレクトロクロミック素子１００が用いられている。
【０１７９】
調光部２０Ｃは、第１ガラス板２１Ａとエレクトロクロミック素子１００との間に設けられた第１スペーサ２５Ａと、エレクトロクロミック素子１００と第２ガラス板２１Ｂとの間に設けられた第２スペーサ２５Ｂとをさらに有する。第１スペーサ２５Ａは、第１中間層２９Ａの厚さを規定し、第２スペーサ２５Ｂは、第２中間層２９Ｂの厚さを規定する。第１スペーサ２５Ａおよび第２スペーサ２５Ｂでエレクトロクロミック素子１００を支持することにより、接着層等を用いることなくエレクトロクロミック素子１００を調光部２０Ｃ内に配置することができる。
【０１８０】
また、調光部２０Ｃのエレクトロクロミック素子１００は、第１ガラス板２１Ａ側の最表面および第２ガラス板２１Ｂ側の最表面に位置する一対の反射防止膜１３および１４を含む。トリプルガラス構造では、ガラスのような固体と空気のような気体との界面が少なくとも６つ形成され、これらの界面においては、界面反射が起こるので、可視光線を含む光の透過率が低くなる。エレクトロクロミック素子１００が上述したような一対の反射防止膜１３および１４を含むことにより、透過率の低下を抑制できる。反射防止膜１３および１４としては、ＡＲ（Anti Reflective）フィルムやＬＲ（Low Reflective）フィルム、モスアイフィルム等を用いることができる。
【０１８１】
また、調光部２０Ｃでは、第１ガラス板２１Ａの法線方向から見たとき、第１スペーサ２５Ａおよび第２スペーサ２５Ｂはグレージングチャンネル２２に重なっており、シール部７は、第１スペーサ２５Ａ、第２スペーサ２５Ｂおよびグレージングチャンネル２２に重なっている 。これにより、エレクトロクロミック素子１００のうち、強度の高いシール部７が存在している領域に、第１スペーサ２５Ａ、第２スペーサ２５Ｂおよびグレージングチャンネル２２の圧力がかかるようにすることができる。
【０１８２】
図１９を参照しながら、スマートウィンドウ５００に用いられるさらに他の調光部２０Ｄを説明する。図１９は、調光部２０Ｄを模式的に示す断面図である。以下では、調光部２０Ｄが、図１８に示した調光部２０Ｃと異なる点を中心に説明を行う。
【０１８３】
調光部２０Ｄでは、図１９に示すように、第１スペーサ２５Ａおよび第２スペーサ２５Ｂは、第１ガラス板２１Ａの法線方向から見たとき、グレージングチャンネル２２に重なっている。また、シール部７は、第１ガラス板２１Ａの法線方向から見たとき、グレージングチャンネル２２に重なっており、且つ、第１スペーサ２５Ａおよび第２スペーサ２５Ｂよりも内側（第１ガラス板２１の面内方向における内側）に位置している。図示している例では、第２基板１２のサイズが第１基板１１のサイズよりもやや小さく、第１スペーサ２５Ａの屋内側の端部および第２スペーサ２５Ｂの屋外側の端部は、第１基板１１に接している。
【０１８４】
調光部２０Ｄでは、シール部７が第１スペーサ２５Ａおよび第２スペーサ２５Ｂよりも内側に配置されているので、調光層９に第１スペーサ２５Ａ、第２スペーサ２５Ｂおよびグレージングチャンネル２２の圧力がかからないようにすることができる。なお、第１スペーサ２５Ａや第２スペーサ２５Ｂ、グレージングチャンネル２２の圧力がかかる領域に、配線２４や配線用のフレキシブル基板が位置してもよい。
【０１８５】
なお、本開示の実施形態によるエレクトロクロミック素子は、窓ガラス以外のものに設置されてもよく、例えば、農業用のビニールハウスに設置されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本開示の実施形態によると、２つのナノ結晶層を備え、且つ、好適に動作し得るエレクトロクロミック素子およびスマートウィンドウを提供することができる。【０１８７】
［援用の記載］
本国際出願は、２０１８年３月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−３８７４７号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８−３８７４７号の開示内容の全てを参照により本国際出願に援用する。 
【符号の説明】
【０１８８】
１    第１透明電極
１ａ    サブ電極
２    第２透明電極
３    第１ナノ結晶層
４    第２ナノ結晶層
５    電解質層
６    電源
７    シール部
７ａ    内側領域
７ｂ    外側領域
８    スペーサ
１１、１１’    第１基板
１２、１２’    第２基板
１３、１４    反射防止膜
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ    調光部
２１    透光板（ガラス板）
２１Ａ    第１透光板（第１ガラス板）
２１Ｂ    第２透光板（第２ガラス板）
２２    グレージングチャンネル
２３    接着層
２４    配線
２５    スペーサ
２５Ａ    第１スペーサ
２５Ｂ    第２スペーサ
２８    框
２９    中間層
３０    制御部
３２    スイッチ部
３４    通信部
３６    電源部
４０    通信装置
１００、２００、３００、４００    エレクトロクロミック素子
５００    スマートウィンドウ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月20日(2020.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、
前記第１透明電極の前記第２透明電極側に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、
前記第２透明電極の前記第１透明電極側に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、
前記第１ナノ結晶層の厚さと前記第２ナノ結晶層の厚さとが異なっている、エレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記第２ナノ結晶層の厚さは、前記第１ナノ結晶層の厚さの１％以上３０％以下である、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている、請求項１または２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、
前記第１透明電極の前記第２透明電極側に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、
前記第２透明電極の前記第１透明電極側に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径とが異なっている、エレクトロクロミック素子。
【請求項５】
前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の平均粒径は、前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の平均粒径よりも５ｎｍ以上１００ｎｍ以下大きい、請求項３または４に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている、請求項１から５のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項７】
互いに対向する第１透明電極および第２透明電極と、
前記第１透明電極の前記第２透明電極側に設けられ、複数の第１金属酸化物ナノ粒子を含む第１ナノ結晶層と、
前記第２透明電極の前記第１透明電極側に設けられ、複数の第２金属酸化物ナノ粒子を含む第２ナノ結晶層と、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層の間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子とは、構成元素が同じであり、
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子の組成比と前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子の組成比とが異なっている、エレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子および前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ複数のアンチモンドープ酸化錫ナノ粒子である、請求項１から７のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記複数の第１金属酸化物ナノ粒子および前記複数の第２金属酸化物ナノ粒子は、それぞれ複数の錫ドープ酸化インジウムナノ粒子である、請求項１から７のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記第１透明電極を支持する第１基板と、
前記第２透明電極を支持する第２基板と、
をさらに備え、
前記第１基板および前記第２基板のそれぞれは、可撓性を有する樹脂基板である、請求項１から９のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
第１透明電極および第２透明電極のそれぞれは、電気的に独立した複数のサブ電極に分割されている、請求項１から１０のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子を備えたスマートウィンドウ。
【請求項１３】
透光板をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記透光板に貼り合わされている、請求項１２に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１４】
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層のそれぞれの透過スペクトルは、印加電圧の変化に応じて変化し、
前記第１ナノ結晶層および前記第２ナノ結晶層のうちの、印加電圧の変化に応じた透過スペクトルの変化が相対的に大きい方のナノ結晶層が、相対的に小さい方のナノ結晶層と前記透光板との間に位置している、請求項１３に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１５】
前記透光板の周縁部および前記エレクトロクロミック素子の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルをさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記透光板の法線方向から見たとき、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっている、請求項１３または１４に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１６】
第１透光板と、
前記第１透光板に所定の間隙を介して対向するように配置された第２透光板と、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板の前記第２透光板側に貼り合わされており、
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に、所定の厚さの中間層が位置する、請求項１２に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１７】
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記中間層の厚さを規定するスペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記スペーサおよび前記グレージングチャンネルに重なっている、請求項１６に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１８】
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記中間層の厚さを規定するスペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっており、且つ、前記スペーサよりも内側に位置している、請求項１６に記載のスマートウィンドウ。
【請求項１９】
第１透光板と、
前記第１透光板に所定の間隙を介して対向するように配置された第２透光板と、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板と前記第２透光板との間に配置されており、
前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に所定の厚さの第１中間層が位置し、前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に所定の厚さの第２中間層が位置する、請求項１２に記載のスマートウィンドウ。
【請求項２０】
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１透光板側の最表面および前記第２透光板側の最表面に位置する一対の反射防止膜を含む、請求項１９に記載のスマートウィンドウ。
【請求項２１】
前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に設けられ、前記第１中間層の厚さを規定する第１スペーサと、
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記第２中間層の厚さを規定する第２スペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記第１スペーサ、第２スペーサおよび前記グレージングチャンネルに重なっている、請求項１９または２０に記載のスマートウィンドウ。
【請求項２２】
前記第１透光板と前記エレクトロクロミック素子との間に設けられ、前記第１中間層の厚さを規定する第１スペーサと、
前記エレクトロクロミック素子と前記第２透光板との間に設けられ、前記第２中間層の厚さを規定する第２スペーサと、
前記第１透光板の周縁部、前記エレクトロクロミック素子の周縁部および前記第２透光板の周縁部を囲むように配置されたグレージングチャンネルと、
をさらに備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記電解質層を包囲するように設けられたシール部をさらに有し、
前記第１透光板の法線方向から見たとき、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサは前記グレージングチャンネルに重なっており、前記シール部は前記グレージングチャンネルに重なっており、且つ、前記第１スペーサおよび前記第２スペーサよりも内側に位置している、請求項１９または２０に記載のスマートウィンドウ。
【国際調査報告】
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