JP2013114144A - Electrochromic device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electrochromic element in which an electrochromic layer and an electrolyte layer are sandwiched between a pair of electrode layers spaced in the height direction.
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。 The electrochromic element has a structure in which an electrochromic layer and an electrolyte layer are sandwiched between a pair of electrode layers spaced apart in the height direction, as shown in the patent literature. A liquid electrolyte or a gel electrolyte can be used for the electrolyte layer.
しかしながら従来では、電解質層が高価であり、また、基材をガラスからフィルムに変更すると、電解質層の膜厚がばらつきやすい問題があった。 However, conventionally, the electrolyte layer is expensive, and when the substrate is changed from glass to a film, there is a problem that the thickness of the electrolyte layer tends to vary.
そこで本発明は、従来の問題点を改善可能な新たな電解質層を用いた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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrochromic device using a new electrolyte layer that can improve the conventional problems.
本発明は、高さ方向に間隔を空けて対向する一対の電極層と、各電極層間に挟持されたエレクトロクロミック層及び前記エレクトロクロミック層に接する電解質層と、を有するエレクトロクロミック素子において、
前記電解質層は、多孔質層に電解液を含浸させてなり、前記多孔質層には、高さ方向にて対向する第1の面から第2の面に通ずる連続気孔が形成されていることを特徴とするものである。本発明によれば、電解質層は多孔質層に電解液を含浸させた構造であり、従来に比べて電解液の使用量を減らすことができコスト削減を図ることができる。また電解質層の膜厚は多孔質層の膜厚で決めることができ、膜厚の安定化を図ることが可能である。そして本発明では、多孔質層には高さ方向にて対向する第1の面から第2の面に通じる連続気孔が設けられている。このため、電解液を連続気孔内に保持でき、良好な応答性を得ることが可能になる。
The present invention, in an electrochromic device having a pair of electrode layers facing each other with a gap in the height direction, an electrochromic layer sandwiched between each electrode layer and an electrolyte layer in contact with the electrochromic layer,
The electrolyte layer is formed by impregnating a porous layer with an electrolytic solution, and the porous layer has continuous pores extending from the first surface to the second surface facing in the height direction. It is characterized by. According to the present invention, the electrolyte layer has a structure in which a porous layer is impregnated with an electrolytic solution, so that the amount of the electrolytic solution used can be reduced compared to the conventional case, and the cost can be reduced. Further, the thickness of the electrolyte layer can be determined by the thickness of the porous layer, and the thickness can be stabilized. In the present invention, the porous layer is provided with continuous pores that lead from the first surface facing the second surface to the second surface in the height direction. For this reason, electrolyte solution can be hold | maintained in a continuous pore and it becomes possible to obtain favorable responsiveness.
本発明では、前記多孔質層が、前記電解液によって膨潤する材質からなることが好ましい。本発明では、前記多孔質層は、シリコーンゴムシートであることが好ましいが、他のゴムシートでも代用可能である。 In this invention, it is preferable that the said porous layer consists of a material swollen with the said electrolyte solution. In the present invention, the porous layer is preferably a silicone rubber sheet, but other rubber sheets can be substituted.
また本発明では、前記多孔質層が白色化あるいは有色化されている構成に適している。このように多孔質層を白色化あるいは有色化することで、従来のゲル電解質に有色粒子や白色粒子を分散させた場合に起こりうる設置状態の変化に伴う白色粒子や有色粒子の崩落は生じず、したがって、設置状態が変化しても、安定した白色面や有色面を得ることができる。 Further, the present invention is suitable for a configuration in which the porous layer is whitened or colored. By whitening or coloring the porous layer in this way, white particles and colored particles do not collapse due to changes in the installation state that can occur when colored particles or white particles are dispersed in a conventional gel electrolyte. Therefore, a stable white surface or colored surface can be obtained even if the installation state changes.
また本発明では、白色粒子あるいは有色粒子が前記連続気孔内に取り込まれている構成にすることも出来る。これにより白色粒子や白色粒子は連続気孔内に保持されるので、従来のゲル電解質に有色粒子や白色粒子を分散させた場合に起こりうる設置状態の変化に伴う白色粒子や有色粒子の崩落は生じず、したがって、設置状態が変化しても、安定した白色面や有色面を得ることができる。 Moreover, in this invention, it can also be set as the structure by which the white particle or colored particle is taken in in the said continuous pore. As a result, the white particles and the white particles are retained in the continuous pores, and the collapse of the white particles and the colored particles accompanying the change in the installation state that occurs when the colored particles and the white particles are dispersed in the conventional gel electrolyte occurs. Therefore, even if the installation state changes, a stable white surface or colored surface can be obtained.
また本発明では、前記電解質層の周囲に、前記電解質層とほぼ同じ高さ寸法の封止層が設けられていることが好ましい。これにより電解質の液漏れを防止できる。 In the present invention, it is preferable that a sealing layer having substantially the same height as the electrolyte layer is provided around the electrolyte layer. As a result, electrolyte leakage can be prevented.
また本発明では、前記封止層が前記連続気孔の無い層として前記多孔質層と一体形成されていることが好ましい。これにより封止層を電解質層の周囲に隙間無く且つ同じ高さで適切に形成できて液漏れを効果的に防止でき、また多孔質層及び封止層を同じ材質で形成でき、製造コストの低減を図ることが出来る。 Moreover, in this invention, it is preferable that the said sealing layer is integrally formed with the said porous layer as a layer without the said continuous pore. As a result, the sealing layer can be appropriately formed around the electrolyte layer with no gap and at the same height, so that liquid leakage can be effectively prevented, and the porous layer and the sealing layer can be formed of the same material. Reduction can be achieved.
また本発明では、間隔を空けて相対向する各電極層の内面に形成されたエレクトロクロミック層同士が前記電解質層を介して前記高さ方向に対向配置されていることが好ましい。これにより、応答性を効果的に向上させることができる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the electrochromic layers formed in the inner surface of each electrode layer which mutually opposes at intervals are opposingly arranged by the said height direction through the said electrolyte layer. Thereby, responsiveness can be improved effectively.
本発明によれば、電解質層は多孔質層に電解液を含浸させた構造であり、従来に比べて電解質の使用量を減らすことができコスト削減を図ることができる。また、基材にガラスを使用した場合はもちろん、ガラスをフィルムに変更した場合でも電解質層の膜厚の安定化を図ることが可能である。また本発明では、電解質を連続気孔内に保持でき、良好な応答性を得ることが可能になる。 According to the present invention, the electrolyte layer has a structure in which a porous layer is impregnated with an electrolytic solution, so that the amount of electrolyte used can be reduced and cost can be reduced as compared with the prior art. In addition, when glass is used as the substrate, it is possible to stabilize the thickness of the electrolyte layer even when the glass is changed to a film. Moreover, in this invention, electrolyte can be hold | maintained in a continuous pore and it becomes possible to obtain favorable responsiveness.
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。
図1に示すエレクトロクロミック素子1は、高さ方向(Z)に間隔を開けた一対の透明電極層2,3と、各透明電極層2,3間に挟持されたエレクトロクロミック層5,7及び前記エレクトロクロミック層5,7に接して形成された電解質層8とを有して構成される。
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of an electrochromic element.
The
各透明電極層2,3は、ガラス等の透明基材4の内面に酸化インジウムスズ(ITO)で形成された透明導電層6を備えた構成である。なお透明基材4はフィルムであってもよい。
Each of the
図1に示すように、第1のエレクトロクロミック層5が第1の透明電極層2の導電面に形成されている。第1のエレクトロクロミック層5と透明導電層6とは電気的に接続されている。図1では第1のエレクトロクロミック層5と透明導電層6とが接して形成されている。
As shown in FIG. 1, the first
また第2のエレクトロクロミック層7が第2の透明電極層3の導電面に形成されている。第2のエレクトロクロミック層7と透明導電層6とは電気的に接続されている。図1では第2のエレクトロクロミック層7と透明導電層6とが接して形成されている。
A
各エレクトロクロミック層5,7はスパッタ、電界析出、あるいは印刷等で形成可能である。
The
図1に示す実施形態では、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。第1のエレクトロクロミック層5及び第2のエレクトロクロミック層7と電解質層8とは接して形成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
例えば第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)を含むインクをスピンコーターで塗布したものであり、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)を含むインクをスピンコーターで塗布したものである。なお、本実施形態では、各エレクトロクロミック層5,7として使用されるエレクトロクロミック材料を限定するものでない。
For example, the
図1に示すように電解質層8の周囲には封止層13が設けられている。図1に示すように封止層13は電解質層8と略同一の高さ寸法(膜厚寸法)で形成されている。
As shown in FIG. 1, a
本実施形態では図2の拡大図で示すように、電解質層8が多孔質層9と電解液10とを有して構成される。
In the present embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 2, the
ここで図2(模式図)に示すように多孔質層9には、高さ方向(Z)にて対向する上面(第1の面)9aから下面(第2の面)に通じる多数の連続気孔11が形成される。図2では一つの連続気孔11にのみ符号を付した。図2に示すように連続気孔11は膜厚方向(Z)と略平行に延びていてもよいし、三次元的に電解質層内部に延びて、上面9aから下面9bに通じる形態であってもよい。例えば図2に示す断面では気孔11aと気孔11bとが途中で切れた状態になっているが、実際には紙面奥方向あるいは手前方向に夫々延びて、気孔11a,11b同士が繋がっており連続気孔を構成している。
Here, as shown in FIG. 2 (schematic diagram), the
連続気孔11の径は、数10μm〜数100μm程度であることが好ましい。なお気孔は不均一な径で存在する。また、連続気孔11は、電解質層8に対して、空隙率50%〜60%程度、形成されることが好適である。これにより、良好な応答性及び強度を適切に保ち、また液漏れを防止することが出来る。また、応答性を向上させるにはゴムシートの空隙率増加が望ましく、空隙率を55%以上にするとゲル電解質を用いた素子とほぼ同等の応答性を示す。
The diameter of the
本実施形態では、多孔質層9の材質を限定するものでないが、シリコーンゴムシートが好ましく適用される。図3に連続気孔を有するシリコーンラバーシートのSEM写真を示す。図3(a)はシート表面のSEM写真、図3(b)は縦断面のSEM写真である。図3に示すシリコーンゴムシートの空隙率(気孔率)は50%であった。シリコーンゴムシートには、株式会社朝日ラバー製のサポラス(商品名)を用いた。シリコーンラバーシートには上面から下面に通じる多数の連続気孔が形成されていることがわかった。またシリコーンゴムシートを、0.1mm〜1.0mm程度の膜厚で形成することができる。
In this embodiment, although the material of the
本実施形態における電解質層8は、多孔質層9に電解液10を含浸させてなる。なお含浸は真空引きで数十分から数時間程度、場合にはよっては数日行うとよい。
The
ここで電解液10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溶媒であるエーテル類、カーボネート類、アルコール類、エステル類等で溶解した電解液であることが好適である。本実施形態では、電解液10を多孔質層9に形成された連続気孔11内に取り込む(保持する)ことが出来る。電解液として、炭酸プロピレンにビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドカリウムを溶解した電解液であることが好適である。または、カリウム塩として、テトラフルオロほう酸カリウム、過塩素酸カリウム、ヘキサフルオロりん酸カリウム、ビス(フルオロスルホニル)イミドカリウム、トリフルオロメタンスルホン酸カリウム等も使用することが可能で、特に問題なく駆動できる。
Here, the
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が発色する。
In the
例えば第1のエレクトロクロミック層5がエレクトロクロミック材料であるプルシアンブルー(PB)を有して形成され、第2のエレクトロクロミック層7が、エレクトロクロミック材料であるニッケル置換プルシアンブルー類似体(NiPB)を有して形成されており、第1のエレクトロクロミック層5が酸化状態になると、紺青の色を呈し、一方、第2のエレクトロクロミック層7は還元状態になり消色する(透明になる)。逆に、第2のエレクトロクロミック層7が酸化状態になると黄色を呈し、一方、第1のエレクトロクロミック層5は還元状態になり消色する(透明になる)。
For example, the
例えば、図1に示す第1の透明電極層2の表面が表示面2aとして、電極層及び電解質が透明あるいは透明に近い状態であれば、表示面2aから第1のエレクトロクロミック層5における紺青の表示とともに、第2のエレクトロクロミック層7における黄色の表示とを交互に見ることができる。
For example, if the surface of the first
あるいは、電解質層8を白色化や有色化することもできる。例えば、多孔質層9に白色粒子(フィラー)である酸化チタン(TiO2)等を混練して、多孔質層9を白色化することが可能である。あるいは、酸化チタン等の白色粒子を、電解液10に入れることも可能である。これにより白色粒子を多孔質層9の連続気孔11内に取り込むことが出来る。白色粒子以外に有色粒子を多孔質層9に混練しあるいは、電解液10内に入れることで有色化できる。
Alternatively, the
このように電解質層8を白色化や有色化することで、表示面2aでは、第1のエレクトロクロミック層5の発色のみが表示され、第2のエレクトロクロミック層7の発色状態を見えなくすることができる。
By whitening or coloring the
図1に示す電解質層8の周囲に設けられた封止層13は、図2では、多孔質層9と一体化して形成されている。本実施形態では、例えば、多孔質層9及び封止層13を同じシリコーンゴムで形成でき、このとき封止層13を連続気孔11の無い層として形成する。例えば、連続気孔11が全体的に形成されたシリコーンゴムシートを形成し、封止層13となる周囲部分の連続気孔11に樹脂を埋め込むなどして連続気孔11を塞ぐことで、多孔質層9と一体化し、連続気孔11の無い封止層13を簡単且つ適切に形成することができる。
あるいは多孔質層9と封止層13とを二色成形することも可能である。
The
Alternatively, the
本実施形態では、電解質層8は多孔質層9に電解液10を含浸させた構造であるため、従来に比べて電解液10の使用量を減らすことができコスト削減を図ることができる。すなわち本実施形態では、電解質層8全体が電解質でなく、多孔質層9に形成された連続気孔11に取り込まれる(保持される)電解液10の量で足りるため、電解液10の使用量を効果的に減らすことが可能になる。多孔質層9は電解液10により膨潤する材質であることが好ましく、本実施形態では例えば電解質層8をシリコーンゴムシートで形成できる。ただしシリコーンゴムシートに限定するものでない。また本実施形態では、電解質層8の膜厚を多孔質層9の膜厚で決めることができ、膜厚の安定化を図ることが可能である。ゴムシートを成形加工することで、膜厚のばらつきを小さくできる。また透明基材4にガラスを使用した場合はもちろん、ガラスをフィルムに変更した場合でも電解質層8の膜厚の安定化を図ることが出来る。
In the present embodiment, since the
本実施形態では、多孔質層9に上面9aから下面9bに通じる連続気孔11が設けられている。このため、電解液10を連続気孔11内に保持できる。よって連続気孔11に保持された電解液10を介して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との間で酸化還元反応を生じさせることができ、良好な応答性を得ることが可能になる。
In the present embodiment, the
従来のゲル電解質を用いた電解質層の内部に酸化チタンを混入して白色化した構成では、エレクトロクロミック素子を寝せた状態から立てた状態に設置状態を変化させると、酸化チタンとゲル状の電解質とが分離して、酸化チタンが、立てた状態での電解質層の下端方向(寝せた状態での側部方向)へ崩落を起こし、立てた状態での電解質層の上方部分に酸化チタンの無い領域ができてしまうことがあった。このため、表示面には酸化チタンの崩落した領域が透明となって現れてしまうなど、設置状態の変化により安定した白色面を得ることができない問題があった。 In the configuration in which titanium oxide is mixed into the inside of the electrolyte layer using the conventional gel electrolyte and whitened, when the installation state is changed from the state where the electrochromic element is laid down, the titanium oxide and the gel-like structure Separated from the electrolyte, the titanium oxide collapses in the lower end direction of the electrolyte layer in the standing state (side portion direction in the lying state), and the titanium oxide in the upper portion of the electrolyte layer in the standing state There was a case where there was an area without any. For this reason, there has been a problem that a stable white surface cannot be obtained due to a change in the installation state, for example, a region where titanium oxide has collapsed appears transparent on the display surface.
これに対し本実施形態では、多孔質層9を白色化あるいは有色化でき、これにより、従来のように設置状態の変化(寝せた状態から立てた状態に変化させる等)に伴う白色粒子や有色粒子の崩落は生じず、したがって、設置状態が変化しても、安定した白色面や有色面を得ることができる。あるいは、多孔質層9の白色化や有色化とともに、あるいは、多孔質層9を白色化や有色化せずに、白色粒子や有色粒子を連続気孔11内に取り込んだ構成とすることもできる。これにより白色粒子や有色粒子は連続気孔11内に保持されるので、従来のように設置状態の変化に伴う白色粒子や有色粒子の崩落は生じず、したがって、設置状態が変化しても、安定した白色面や有色面を得ることができる。なお、白色粒子や有色粒子を電解液10内に入れた場合、連続気孔11の径は粒子径よりも大きい必要がある。例えば酸化チタンはナノサイズから数μm程度の径であり、数10μm〜数100μm程度の径を有する連続気孔11内に取り込むことが可能である。
On the other hand, in the present embodiment, the
また本実施形態では、粒子の比重に係らず良好な白色化や有色化を実現できる。従来では、電解液と粒子との比重差から粒子が沈降し、それがエレクトロクロミック素子の設置状態の変更に伴って、粒子の崩落へと繋がったが、本実施形態では、粒子の比重が大きい例えば酸化チタンを用いても、粒子を連続気孔11内に取り込むことで、崩落現象は生じず、良好な白色化を実現できる。また従来では、例えば崩落を防止すべく沈降しにくい粒子や粘度の調整等が必要とされたが、本実施形態ではそのような調整も特に必要なく製造コストの低減を図ることが可能である。
Moreover, in this embodiment, favorable whitening and coloration are realizable irrespective of specific gravity of particle | grains. Conventionally, the particles settled due to the difference in specific gravity between the electrolyte and the particles, which led to the collapse of the particles along with the change in the installation state of the electrochromic device, but in this embodiment, the specific gravity of the particles is large. For example, even when titanium oxide is used, by incorporating the particles into the
また図1に示すように、電解質層8の周囲に、前記電解質層8とほぼ同じ高さ寸法の封止層13を設けることで、電解液10の液漏れを防止できる。
Further, as shown in FIG. 1, by providing a
また図2に示すように、封止層13が連続気孔11の無い層として多孔質層9と一体形成されていることが好ましい。これにより封止層13を電解質層9の周囲に隙間無く且つ同じ高さで適切に形成できて液漏れを効果的に防止でき、また多孔質層9及び封止層13を同じ材質で形成でき、製造コストの低減を図ることが出来る。
Further, as shown in FIG. 2, it is preferable that the
図1,図2に示すエレクトロクロミック素子1では、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とが膜厚方向(Z)で対向している。一方、図4に示す第2の実施形態では、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とが膜厚方向(Z)にて重ならないように平面視(矢視α)にてずれて配置されている。
In the
図4の形態よりも図1のように各エレクトロクロミック層5,7を対向させたほうが良好な応答性を得ることができ好適である。すなわち図2で説明したように、多孔質層9には上面9aから下面9bに向けて延びる連続気孔11が形成されており、図4のように、各エレクトロクロミック層5,7がずれて配置されると、第1のエレクトロクロミック層5から第2のエレクトロクロミック層7へ通じる連続気孔11の数が減少する。このため、図4の形態であると各エレクトロクロミック層5,7の間で電解液10の供給が不十分になり、応答性が低下しやすい。よって、図1のように、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とを膜厚方向にて対向させることで、各エレクトロクロミック層5,7間に通じる連続気孔11が増え、電解液10の供給を十分にでき、良好な応答性を得ることが可能になる。
It is preferable that the
(3種類の電解質層を用いた実験)
実験では、図5(a)の平面図で示すように、第1のエレクトロクロミック層5,5と第2のエレクトロクロミック層7,7とを膜厚方向で対向させず平面視にてずらして配置した。なお各試料におけるエレクトロクロミック素子は電解質層の構成を除いて統一した。なお各試料において、プルシアンブルー(PB)を有するインクをスピンコートで塗布して各エレクトロクロミック層5,7を形成した。
(Experiment using three types of electrolyte layers)
In the experiment, as shown in the plan view of FIG. 5A, the first
電解質層として、炭酸プロピレンにビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドカリウムを溶解したイミド電解液(濃度5M)にポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)を溶解し更に酸化チタン(TiO2)を分散したゲル電解質(比較例)、連続気孔を有する厚さ0.3mmのシリコーンゴムシート(橙色)(株式会社朝日ラバー製のサポラス(商品名)を使用。空隙率(気孔率)は50%。気孔径は数10μm〜数100μm程度)に、前記電解液を浸漬した実施例1、連続気孔を有する厚さ1.0mmのシリコーンゴムシート(透明)(株式会社朝日ラバー製のサポラス(商品名)を使用。空隙率(気孔率)は50%。気孔径は数10μm〜数100μm程度。実施例1と比較してゴムシートの色と厚みが異なる)に、前記電解液を浸漬した実施例2を用いた。なお実施例1,2では、真空下で連続気孔から空気除去を行いながら電解液に浸漬させた。 As an electrolyte layer, a gel electrolyte in which polymethyl methacrylate resin (PMMA) is dissolved and titanium oxide (TiO 2 ) is dispersed in an imide electrolyte solution (concentration 5 M) in which bis (trifluoromethanesulfonyl) imide potassium is dissolved in propylene carbonate ( Comparative Example), 0.3 mm thick silicone rubber sheet (orange) with continuous pores (uses Sapolus (trade name) manufactured by Asahi Rubber Co., Ltd., porosity (porosity) is 50%, pore diameter is several tens of μm Example 1 in which the electrolyte solution is immersed in about ~ 100 μm, a 1.0 mm thick silicone rubber sheet (transparent) having continuous pores (saporus (trade name) manufactured by Asahi Rubber Co., Ltd.) is used. (Porosity) is 50%, the pore diameter is about several tens of μm to several hundreds of μm, and the color and thickness of the rubber sheet are different from those of Example 1). Example 2 was used. In Examples 1 and 2, it was immersed in the electrolyte solution while removing air from the continuous pores under vacuum.
各試料に対して、−1.5V→1.5V(第1のエレクトロクロミック層の発色→消色)、1.5V→−1.5V(第1のエレクトロクロミック層の消色→発色)の条件にてクロノアンペロメトリーを測定した。なお測定には北斗電工製のポテンショスタット(型番HZ−5000)を使用した。 For each sample, −1.5 V → 1.5 V (first electrochromic layer color development → decoloration), 1.5 V → −1.5 V (first electrochromic layer decoloration → color development) Chronoamperometry was measured under the conditions. For the measurement, a potentiostat (model number HZ-5000) manufactured by Hokuto Denko was used.
その実験結果を図6及び図7に示す。電流が流れなくなった時点で応答性を評価した。その結果、比較例及び実施例1,2での応答時間は、約10秒〜15秒程度であった。ただし、実施例2では発色→消色に要する時間が約7秒であったのに対し、比較例では10秒程度かかっており、実施例2での応答性のほうが優れた結果となった。また、実施例2及び比較例では消色→発色に要する時間がともに約12秒であり、同等の結果となった。以上の実験結果から、連続気孔を有するシリコーンゴムシートを用いた実施例では、ゲル電解質の比較例と同等以上の応答性を得ることができるとわかった。 The experimental results are shown in FIGS. The response was evaluated when the current stopped flowing. As a result, the response time in the comparative example and Examples 1 and 2 was about 10 to 15 seconds. However, in Example 2, the time required for color development → decoloration was about 7 seconds, whereas in the comparative example, it took about 10 seconds, and the responsiveness in Example 2 was superior. Moreover, in Example 2 and the comparative example, the time required for decoloring → color development was about 12 seconds, and the same result was obtained. From the above experimental results, it was found that in the example using the silicone rubber sheet having continuous pores, the same or better responsiveness as the comparative example of the gel electrolyte can be obtained.
(空隙率の実験)
実験では、実施例1で使用したシリコーンゴムシートの空隙率が50%、55%、60%と異なるエレクトロクロミック素子を用意した、なお実験では空隙率が50%のシリコーンゴムシートを2種類、空隙率が55%のシリコーンゴムシートを2種類、空隙率が60%のシリコーンゴムシートを3種類、用意した。なお実験に使用した第1のエレクトロクロミック層5をプルシアンブルー(PB)を有するインクをスピンコートで塗布して形成し、第2のエレクトロクロミック層7を、ニッケル置換プルシアンブルー類似体(Ni3[Fe(CN)6]2)を有するインクをスピンコートで塗布して形成した。それ以外の構成は、上記実験のものと同じとした。
(Experiment of porosity)
In the experiment, an electrochromic element having a porosity of 50%, 55%, and 60% of the silicone rubber sheet used in Example 1 was prepared. In the experiment, two types of silicone rubber sheets having a porosity of 50% were used. Two types of silicone rubber sheets having a rate of 55% and three types of silicone rubber sheets having a porosity of 60% were prepared. The
各試料に対して、−0.8V→0V(第1のエレクトロクロミック層の発色→消色)、0V→−0.8V(第1のエレクトロクロミック層の消色→発色)の条件にてクロノアンペロメトリーを測定した。なお測定には北斗電工製のポテンショスタット(型番HZ−5000)を使用した。 For each sample, the chrono is applied under the conditions of −0.8 V → 0 V (color development → decoloration of the first electrochromic layer) and 0V → −0.8 V (decoloration → color development of the first electrochromic layer). Amperometry was measured. For the measurement, a potentiostat (model number HZ-5000) manufactured by Hokuto Denko was used.
その実験結果を図8及び図9に示す。図8、図9に示すように空隙率が増加すると応答性が向上することがわかった。またゴムシートの空隙率を60%に近づけるほどゲル電解質と同等の応答性を得ることができるとわかった。 The experimental results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 8 and 9, it was found that the responsiveness improved as the porosity increased. Moreover, it turned out that the responsiveness equivalent to a gel electrolyte can be acquired, so that the porosity of a rubber sheet approaches 60%.
この実験により、50%〜60%程度の空隙率を備えるゴムシートを用いることが好ましく、55%〜60%程度の空隙率を備えるゴムシートを用いることで、ゲル電解質を用いたエレクトロクロミック素子とほぼ同等の応答性を示すことができより好ましいと設定した。 According to this experiment, it is preferable to use a rubber sheet having a porosity of about 50% to 60%, and by using a rubber sheet having a porosity of about 55% to 60%, an electrochromic element using a gel electrolyte and It was set to be more preferable because it can show almost the same response.
(エレクトロクロミック層を対向させたパターンと、ずらしたパターンとの比較の実験)
図5(b)の平面図は、第1のエレクトロクロミック層5,5と第2のエレクトロクロミック層7,7とを膜厚方向で対向させて配置したものである。
(Experiment to compare the pattern with the electrochromic layer facing and the shifted pattern)
In the plan view of FIG. 5B, the first
実験では、実施例1の連続気孔を有する0.3mm厚のシリコーンゴムシートを用いたエレクトロクロミック素子を用いた。なお電解液の浸漬方法やエレクトロクロミック層の材質などについては上記実験と同様である。 In the experiment, an electrochromic element using a 0.3 mm-thick silicone rubber sheet having continuous pores of Example 1 was used. In addition, about the immersion method of electrolyte solution, the material of an electrochromic layer, etc., it is the same as that of the said experiment.
実験は図5(a)と図5(b)の各パターンを用いて行った。すなわち図5(a)のように第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との各パターンを膜厚方向で重ならないようにずらしたものと、図5(b)のように第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の各パターンを膜厚方向で対向させたものの二種類を用意した。
The experiment was performed using the patterns shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). That is, as shown in FIG. 5A, the patterns of the
各試料に対して、−1.5V→1.5V(第1のエレクトロクロミック層の発色→消色)、1.5V→−1.5V(第1のエレクトロクロミック層の消色→発色)の条件にてクロノアンペロメトリー及びクロノクーロメトリーを測定した。なお測定には北斗電工製のポテンショスタット(型番HZ−5000)を使用した。その実験結果を図10〜図13に示す。図10,図11は、クロノアンペロメトリー測定結果、図12,図13は、クロノクーロメトリー測定結果を示す。 For each sample, −1.5 V → 1.5 V (first electrochromic layer color development → decoloration), 1.5 V → −1.5 V (first electrochromic layer decoloration → color development) Chronoamperometry and chronocoulometry were measured under the conditions. For the measurement, a potentiostat (model number HZ-5000) manufactured by Hokuto Denko was used. The experimental results are shown in FIGS. 10 and 11 show the chronoamperometry measurement results, and FIGS. 12 and 13 show the chronocoulometry measurement results.
図10,図11に示すように、各エレクトロクロミック層のパターンを対向配置したほうが、パターンをずらして配置するよりも早く電流がゼロになり、明らかに発色→消色、消色→発色の各応答時間が短くなり応答性に優れることがわかった。また図12,図13の電荷は発色→消色、消色→発色に起因するものであり、電荷量(絶対値)は、各エレクトロクロミック層のパターンを対向配置したほうが、パターンをずらして配置するよりも明らかに多くなり、発色→消色、消色→発色への切替が速いことがわかった。 As shown in FIGS. 10 and 11, when the patterns of the electrochromic layers are arranged opposite to each other, the current becomes zero faster than when the patterns are shifted from each other. It was found that the response time was shortened and the response was excellent. The charges in FIGS. 12 and 13 are caused by coloring → decoloring and decoloring → coloring, and the amount of charge (absolute value) is shifted when the patterns of the electrochromic layers are arranged to face each other. Clearly, it was found that the switching from color development to color erasure and color erasure to color development was quick.
また、実施例とともに、ゲル電解質を用いた比較例においても図5(b)に示すパターン対向型のエレクトロクロミック素子を形成して応答時間を測定してみたところ、発色→消色、及び消色→発色にかかる応答時間は約1秒〜約3秒であり、ほぼ同等の応答性であることがわかった。 In addition to the examples, in the comparative example using the gel electrolyte, when the pattern facing type electrochromic element shown in FIG. 5B was formed and the response time was measured, coloring → decoloring and decoloring → The response time required for color development was about 1 to 3 seconds, indicating that the response was almost equivalent.
1 エレクトロクロミック素子
2、3 透明電極層
5、7 エレクトロクロミック層
8 電解質層
9 多孔質層
10 電解液
11 連続気孔
13 封止層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電解質層は、多孔質層に電解液を含浸させてなり、前記多孔質層には、高さ方向にて対向する第1の面から第2の面に通ずる連続気孔が形成されていることを特徴とするエレクトロクロミック素子。 In an electrochromic device having a pair of electrode layers facing each other with a gap in the height direction, an electrochromic layer sandwiched between the electrode layers and an electrolyte layer in contact with the electrochromic layer,
The electrolyte layer is formed by impregnating a porous layer with an electrolytic solution, and the porous layer has continuous pores extending from the first surface to the second surface facing in the height direction. An electrochromic device characterized by.
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