JP2016095503A - 有機エレクトロクロミック素子、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記酸化還元物質が酸化される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に酸化される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に酸化される電位と、の間にあることを特徴とする。
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記酸化還元物質が還元される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に還元される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に還元される電位と、の間にあることを特徴とする。
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記有機エレクトロクロミック材料が、第一酸化電位及び第二酸化電位を有し、
前記酸化還元物質の酸化電位が、前記第一酸化電位と前記第二酸化電位との間にあることを特徴とする。
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記有機エレクトロクロミック材料が、第一酸化電位及び第二酸化電位を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料が、第一還元電位及び第二還元電位を有し、
前記酸化還元物質の還元電位が、前記第一還元電位と前記第二還元電位との間にあることを特徴とする。
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、第一の酸化還元物質と、第二の酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記第一の酸化還元物質と、が、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記第一の酸化還元物質が酸化される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に酸化される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に酸化される電位と、の間にあり、
前記第二の酸化還元物質が還元される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に還元される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に還元される電位と、の間にあることを特徴とする。
図1は、本発明の有機EC素子における実施形態の例を示す断面模式図である。図1の有機EC素子1は、一対の電極11と、この一対の電極11の間に配置されているエレクトロクロミック層(EC層)12と、を有する。
有機EC素子1を構成する基板10(10a、10b)としては、透明な基板、例えば、無色あるいは有色ガラス、強化ガラス等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性樹脂が用いられる。尚、本発明において透明とは、可視光の透過率が90%以上の透過率であることを示す。
本発明において、有機EC素子が有する二つの電極11(11a、11b)のうち少なくとも一方は、透明電極であることが好ましい。
図1の有機EC素子1を構成するシール材13としては、化学的に安定で、気体及び液体を透過せず、有機EC材料の酸化還元反応を阻害しない材料であることが好ましい。例えば、ガラスフリット等の無機材料、エポキシ樹脂等の有機材料、金属材料等を用いることができる。尚、シール材13は、二つの電極(11a、11b)間の電極間距離を保持する機能を付与させてもよい。一方、シール材13が二つの電極(11a、11b)間の電極間距離を規定する機能が付与されていない場合には、別途スペーサ(不図示)を電極11間に配置させて、このスペーサによって電極11間の距離を保持させてもよい。
本発明において、有機EC素子の電極間距離は、0.6μm以上300μm以下が好ましい。この範囲内であれば、有機EC素子として有効に機能させるために必要な有機EC材料の量を確保されやすいからである。ところで、ランベルトベールの法則によると、溶液の吸光度は、着色状態の有機EC材料分子の濃度、モル吸光係数及び光路長(ここでは電極間距離)に比例し、例えば、着色状態の有機EC材料分子の量が増大するに従って増大する。このため電極間距離の下限は、有機EC素子として要求される吸光度、着色状態の有機EC材料分子の溶媒への溶解度、モル吸光係数によって決定される。ここで電極間距離を見積もる。例えば、下記パラメータが与えられているとする。
・必要な吸光度:0.3(透過率50%)
・モル吸光係数:4×104M-1cm-1
・未着色状態の有機EC材料分子の濃度:0.25M
次に、図1の有機EC素子1を構成するEC層12について説明する。本発明において、EC層12には、溶媒と、有機EC材料と、酸化還元物質と、を有している。
EC層12に含まれる溶媒としては、後述する有機EC材料、酸化還元物質をはじめとする溶質の溶解性、蒸気圧、粘性、電位窓等を考慮して、用途に応じて選択されるが、極性を有する溶媒であることが好ましい。具体的には、水、及びメタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジオキソラン等の有機極性溶媒が挙げられる。
EC層12に含まれる有機EC材料は、分子量が2000以下の低分子有機化合物であり、電極11における酸化反応(陽極における電子の放出による反応)又は還元反応(陰極における電子の受取による反応)により、着消色する分子である。
本発明の有機EC素子を構成するEC層12に含まれる酸化還元物質は、電極11上で可逆的に酸化又は還元される物質である。ここで、酸化還元物質はEC材料であってもよいし、EC材料でなくともよい。ここでEC材料でないとは、有機EC素子の使用対象となる波長領域において、酸化還元反応に伴う吸光度変化が小さいことを意味する。具体的には、上記波長領域における酸化還元反応に伴うモル吸光係数のピーク変化量が、有機EC素子にて用いられているEC材料の中で最大のものと比較して、望ましくは、1/4以下のものをいい、好ましくは、1/10以下のものをいう。
本発明においては、EC層12に、上述した溶媒、有機EC材料及び酸化還元物質の他に、以下に説明する添加物をさらに含ませてもよい。
EC層12には、溶媒の他に、さらにポリマーやゲル化剤を含有させて、EC層12自体を粘稠性が高い部材にしたり、ゲル状の部材にしたりしてもよい。EC層12に含め得るポリマーとしては、特に限定されないが、ポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ナフィオン(商品名)等が挙げられる。
EC層12には、必要に応じて、支持電解質がさらに含まれていてもよい。支持電解質とは、具体的にはイオン解離性の塩であって、溶媒に対して良好な溶解性(固体電解質においては高い相溶性)を示すものであり、有機EC素子の動作電位において安定な物質あれば特に限定されない。支持電解質としては、各種陽イオン、陰イオンから好適なものを組み合わせて使用することができる。陽イオンの例としては、各種のアルカリ金属、アルカリ土類金属イオン、4級アンモニウムイオンがあげられる。具体的には、Li、Na、K、Ca、Ba、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等の各イオンを挙げることができる。陰イオンの例としては、各種フッ素化合物の陰イオン、ハロゲン化物イオン等が挙げられる。具体的には、ClO4 -、SCN-、BF4 -、AsF6 -、CF3SO3 -、CF3SO2NSO2CF3 -、PF6 -、I-、Br-、Cl-等が挙げられる。
EC層12は、例えば、以下に説明する方法で形成される。まず、電極11を有する基板10と、シール材13と、を図1に示されるように、各電極(11a、11b)が一定の距離を持って対向するように接合することでセルを作製する。尚、このセルを作製する際には、セル内部にEC層12の構成材料を導入させるための開口部(不図示)を形成させておく。次に、真空注入法、大気注入法、メニスカス法等によって当該開口部を通してEC層12の構成材料を注入・充填させた後、当該開口部を封止することによりEC層12を形成させることができる。
次に、本発明の有機EC素子を構成するEC層に含まれる二種類の材料、即ち、有機EC材料及び酸化還元物質について、詳細に説明する。
図2は、有機EC材料及び酸化還元物質の酸化還元反応が起こる電位領域を示す図である。図2において、右方向は、酸化還元反応の反応に資するエネルギーが大きくなる方向を意味する。具体的には、電極反応によって電子を奪われ酸化されるアノード性の材料の場合は、図2中の右方向は正の方向(プラスの方向に電位が増加すること)を示す。また、電極反応によって電子を与えられ還元されるカソード性の材料の場合は、図2中の右方向は負の方向(マイナスの方向に電位が増加すること)を示す。
以上説明した(A)、(B)を実践するためには、以下に説明する酸化還元物質に関する三つの要件(1)乃至(3)を満たす必要がある。尚、下記要件のうち、(1)及び(2)は、電位の観点から要求される要件であり、(3)は、電荷のバランスから要求される要件である。
R→R++e- (3−1)
C+e-→C- (3−2)
本発明において、有機EC材料及び酸化還元物質の酸化(又は還元)反応が可逆であるか、不可逆であるか、については、該当する物質を酸化/還元(又は還元/酸化)する反応1サイクルを経た時に、どの程度の割合でサイクル前の物質が再生されているかで判別できる。例えば、有機EC材料が可逆的に着色するとは、有機EC素子を駆動する条件において、有機EC材料が一定回数酸化還元サイクルを経た後も素子が必要とするサイクル安定性を満たす程度に再生されていることを意味する。
(ia)有機EC材料がほぼ全量酸化される電位から、還元される電位へと変化させたときに用いられる電荷量
(ib)有機EC材料がほぼ全量還元される電位から、酸化される電位へと変化させたときに用いられる電荷量
[1]有機EC材料の酸化(又は還元)反応を、可逆/不可逆系と考えた場合
次に、有機EC材料の酸化(又は還元)反応が、有機EC材料に印加する電荷量が低い方から可逆反応、不可逆反応の順に進行する系(可逆/不可逆系)と考えた場合に、酸化還元物質に関する要件について説明する。
有機EC材料がアノード性の材料であって、有機EC材料の酸化(又は還元)反応が可逆/不可逆系の場合、酸化還元物質の酸化反応は、有機EC材料が可逆的に着色する酸化反応よりも電位的に起こりにくい。一方で、酸化還元物質の酸化反応は、有機EC材料の不可逆的な酸化反応(第二の酸化反応等)よりも電位的に起こりやすい。
係る場合、酸化還元物質は、有機EC材料が可逆的に着色する還元反応よりも電位的に還元反応が起こりにくい一方で、有機EC材料の不可逆的な還元反応よりも電位的に還元反応が起こりやすい。
本発明において、有機EC素子を構成するEC層に含まれる有機EC材料は、一種類に限定されず、二種類以上であってもよい。このようにEC層に含まれる有機EC材料が複数種類ある場合、有機EC材料の種類に対応するように酸化還元物質も複数種類(少なくとも二種類)EC層に含まれる。
次に、有機EC材料の酸化(又は還元)反応が、第一の酸化(又は還元)反応、第二の酸化(又は還元)反応の順に起こりやすい系と考えた場合に、酸化還元物質に関する要件について説明する。
(i)第二の酸化(又は還元)反応は、第一の酸化(又は還元)反応と比較して、大きなエネルギーを有機EC素子に与えることで進行するものである。このため、第一の酸化(又は還元)反応と比較して、有機EC素子に与えるエネルギーが大きい分、分解や副反応が生じて有機EC材料の劣化につながる可能性が高くなる。
(ii)第二の酸化(又は還元)反応の生成物である第二酸化体(又は第二還元体)の吸収スペクトルが、第一の酸化(又は還元)反応の生成物である第一酸化体(又は第一還元体)のそれと異なる。それ故、第二の酸化(又は還元)反応が進行すると、有機EC素子の色が変化する。
(iii)第二の酸化(又は還元)反応を生じさせるためには、第一の酸化(又は還元)反応を進行させる場合と比較して、より大きな電荷(電流)を必要とする。また、反応を進行させる際には第一の酸化(又は還元)反応と比較して、より大きなエネルギー(電位差)が必要である。そのために、有機EC素子の電力消費量が増大する。
係る場合、有機EC材料は、第一の酸化反応の電位である第一酸化電位と、第二の酸化反応の電位である第二酸化電位と、を有する。また係る場合、酸化還元物質として、有機EC材料の第一の酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりにくく、有機EC材料の第二の酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりやすい材料を用いる。これは、酸化還元物質が有する酸化電位(酸化還元物質が酸化される電位)が第一酸化電位と第二酸化電位との間にあることを意味する。
係る場合、有機EC材料は、第一の還元反応の電位である第一還元電位と、第二の還元反応の電位である第二還元電位と、を有する。有機EC材料において第一の還元反応の他に第二の還元反応が起こり得る系では、酸化還元物質として、有機EC材料の第一の還元反応よりも還元反応が電位的に起こりにくく、有機EC材料の第二の還元反応よりも還元反応が電位的に起こりやすい材料を用いる。これは、酸化還元物質が有する還元電位(酸化還元物質が還元される電位)が第一還元電位と第二還元電位との間にあることを意味する。
本発明において、EC層に含まれる有機EC材料は、一種類に限定されず、二種類以上であってもよい。このようにEC層に含まれる有機EC材料が複数種類ある場合、有機EC材料の種類に対応するように酸化還元物質も複数種類(少なくとも二種類)EC層に含まれる。
本発明の有機EC素子を駆動させる際に、有機EC材料が可逆的に酸化(又は還元)される条件下で酸化還元物質も酸化(又は還元)される場合、有機EC素子への酸化還元物質の添加は、素子の耐久性の向上に資するも、以下の二つの課題が生じる場合がある。
(i)消費電力の増大。
(ii)EC層における着色量(着色された有機EC材料の濃度)の低下。
係る場合、有機EC材料が可逆的に酸化され始める電位において、酸化還元物質は電気化学的に酸化されない。
係る場合、酸化還元物質は、有機EC材料が可逆的に還元され始める電位において電気化学的に還元されない。
本発明において、EC層に含まれる有機EC材料が複数種類ある場合、有機EC材料の種類に対応するように酸化還元物質も複数種類(少なくとも二種類)EC層に含まれる。 係る場合において、アノード性の有機EC材料に対応する酸化還元物質は、アノード性の有機EC材料の可逆的な酸化反応又はアノード性の有機EC材料の第一の酸化反応が始まる電位において、電気化学的に酸化されない。
本発明において、有機EC素子を構成するEC層に含まれる酸化還元物質の量について、下記式(A)が満たされることが好ましい。
R/S≧0.2 (A)
(R:EC層中の酸化還元物質の反応の電子数当たりのモル量、S:酸化還元物質に係る有機EC材料の反応の電子数当たりのモル量)
次に、本発明において、EC層に所定の要件を満たす酸化還元物質を含めたときの効果を、式を用いて説明する。尚、以下の説明は、有機EC材料がアノード性又はカソード性の特性を有する材料である場合、並びにEC層にアノード性の有機EC材料及びカソード性の有機EC材料が含まれる場合に当てはまるものである。
ここで、有機EC材料の酸化(又は還元)反応の可逆性、不可逆性について言及すると、有機EC材料が可逆的に着消色する酸化(又は還元)反応は、第一の酸化(又は還元)反応ということができる。一方、有機EC材料の不可逆的な酸化(又は還元)反応は、第二の酸化(又は還元)反応ということができる。ここで、第二の酸化(又は還元)反応によって劣化し、活性を失う有機EC材料の比率P2は、一般的に高く、具体的には、P2=1、又は1に近い値となる。
Kn=P1(P1−P1P2−1){(P1P2−P1+P2+1)n-1−1}/(P1P2−P1+P2)+1−P2 (1)
Kn
=P1(P1−1){(−P1+1)n-1−1}/(−P1)+1
=(1−P1){(1−P1)n-1−1}+1
=(1−P1)n+P1 (1’)
(A1)有機EC材料が可逆的に着色する酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりにくく、有機EC材料の不可逆的な酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりやすく、反応が可逆的な酸化還元物質を用いると、有機EC材料や有機EC素子の劣化を抑制できる。
(A2)有機EC材料が可逆的に着色する還元反応よりも電位的に還元反応が起こりにくく、有機EC材料の不可逆的な還元反応よりも電位的に還元反応が起こりやすく、反応が可逆的な酸化還元物質を用いると、有機EC材料や有機EC素子の劣化を抑制できる。
(ai)有機EC材料が可逆的に着色する酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりにくく、有機EC材料の不可逆的な酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりやすく、反応が可逆的であること
(aii)有機EC材料が可逆的に着色する還元反応よりも電位的に還元反応が起こりにくく、有機EC材料の不可逆的な還元反応よりも電位的に還元反応が起こりやすく、反応が可逆的であること
(B1)有機EC材料の第一の酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりにくく、有機EC材料の第二の酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりやすく、反応が可逆的な酸化還元物質を用いると、有機EC材料や有機EC素子の劣化を抑制できる。
(B2)有機EC材料の第一の還元反応よりも電位的に還元反応が起こりにくく、有機EC材料の第二の還元反応よりも電位的に還元反応が起こりやすく、反応が可逆的な酸化還元物質を用いると、有機EC材料や有機EC素子の劣化を抑制することができる。
(bi)有機EC材料の第一の酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりにくく、有機EC材料の第二の酸化反応よりも電位的に酸化反応が起こりやすく、反応が可逆的であること。
(bii)有機EC材料の第一の還元反応よりも電位的に還元反応が起こりにくく、有機EC材料の第二の還元反応よりも電位的に還元反応が起こりやすく、反応が可逆的であること。
本発明の有機EC素子が着色していない状態(消色状態)では高透明性を奏するため、入射光を充分に透過させることが可能である。また本発明の有機EC素子が着色している状態(着色状態)では入射光の少なくとも一部を確実に遮光すると共に、光学的特性が変調された光を取り出すことができる。
電気化学測定により、有機EC材料及び酸化還元物質の可逆性をそれぞれ測定、評価した。
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液と、5,10−ジメチル―5,10−ジヒドロフェナジン(5,10−Dimethyl−5,10−dihydrophenazine、以下、DMDHPと記載することがある;有機EC材料)とを混合して濃度が1mMとなる溶液を調製した。
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液と、フェロセン(酸化体のフェロセニウムイオンではなく、還元体のフェロセン、酸化還元物質)とを混合して濃度が1mMとなる溶液を調製した。
次に、有機EC素子のプロファイルのシミュレーション結果について、以下に説明する。下記表4に、本シミュレーションに用いたパラメータを示す。
・有機EC材料の第一酸化電位(可逆酸化)と第二酸化電位(不可逆酸化)との間に酸化還元物質の酸化電位が存在する。即ち、第一酸化電位<酸化還元物質の酸化電位<第二酸化電位である。
・有機EC材料の第一酸化後に、酸化還元物質が酸化されるので、酸化還元物質は有機EC材料の第一酸化を阻害しない。一方、有機EC材料の第二酸化は、酸化還元物質の酸化後に起こるので、有機EC材料の第二酸化は酸化還元物質により阻害される。
図1に示される有機EC素子1を、以下に説明する方法により作製した。
第一EC材料である化合物1の合成例を以下に説明する。
XX−1(3−酢酸エチルチオフェン):7.6g(44.6mmol)
DMF(N,N−ジメチルホルムアミド):80ml
XX−3(3,4−ジメチルチオフェン):2.55g(22.7mmol)
ジエチルエーテル30ml
XX−2:3.0g(11.1mmol)
XX−4:3.0g(7.56mmol)
トルエン:30ml
エタノール:15ml
蒸留水:30ml
XX−5:1.34g(3.72mmol)
2−イソプロポキシ−6−メトキシフェニルボロン酸:1.02g(4.83mmol)トルエン:15ml
テトラヒドロフラン:5ml
XX−6:1.45g(3.26mmol)
DMF:15ml
XX−7:1.13g(2.15mmol)
ビスピナコラートジボロン:0.33g(1.29mmol)
トルエン:20ml
XX−3(3,4−ジメチルチオフェン):5.0g(44.6mmol)
DMF(N,N−ジメチルホルムアミド):80ml
次いで、N−ブロモスクシンイミド31.7g(178mmol)を加えた後、反応溶液を室温で1時間撹拌した。次に、反応溶液に水を加え、ジエチルエーテル/ヘキサン(1/1)で有機層を抽出・水洗した後、この有機層を減圧濃縮することで、中間化合物XX−8を得た。
XX−8:500mg(1.85mmol)
2−イソプロポキシ−6−メトキシフェニルボロン酸:1.17g(5.56mmol)トルエン:5ml
テトラヒドロフラン:5ml
電気化学測定により、アノード性の第一EC材料である下記化合物1及び同じくアノード性の第二EC材料である下記化合物2の可逆性をそれぞれ測定、評価した。
まず、下記に示される材料、溶媒を混合して溶液を調製した。
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液と、化合物1(第一EC材料)とを混合して濃度が1mMとなる溶液を調製した。
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液と、化合物2(第二EC材料)とを混合して濃度が1mMとなる溶液を調製した。
次に、アノード性EC材料を用いた有機EC素子のプロファイルのシミュレーション結果について、以下に説明する。下記表6に、本シミュレーションに用いたパラメータを示す。
・有機EC材料の第一酸化電位(可逆酸化)と第二酸化電位(不可逆酸化)との間に酸化還元物質の酸化電位が存在する。即ち、第一酸化電位<酸化還元物質の酸化電位<第二酸化電位である。
・有機EC材料の第一酸化反応の後に、酸化還元物質が酸化されるので、酸化還元物質は有機EC材料の第一酸化を阻害しない。一方、有機EC材料の第二酸化は、酸化還元物質の酸化後に起こるので、有機EC材料の第二酸化は酸化還元物質により阻害される。
電気化学測定により、カソード性の第一EC材料であるエチルビオロゲン(ヘキサフルオロフォスフェート塩、EV)及び同じくカソード性の第二EC材料であるメチルビオロゲン(ヘキサフルオロフォスフェート塩、MV)の可逆性をそれぞれ測定、評価した。
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液と、エチルビオロゲン(第一EC材料)とを混合して濃度が1mMとなる溶液を調製した。
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液と、メチルビオロゲン(第二EC材料)とを混合して濃度が1mMとなる溶液を調製した。
次に、カソード性EC材料を用いた有機EC素子のプロファイルのシミュレーション結果について、以下に説明する。下記表9に、本シミュレーションに用いたパラメータを示す。
・第一EC材料の第一の還元反応(可逆的な還元反応)が生じる電位において酸化反応が起こりにくいこと
・第一EC材料の第二の還元反応(不可逆的な還元反応)が生じる電位よりも高い電位で還元反応が起こること
・還元反応の可逆性が、第一EC材料の第二の還元反応と比較して高いこと
図1に示される有機EC素子1を、以下に説明する方法により作製した。
実施例2において、第一EC材料として化合物1の代わりにEVを、第二EC材料として化合物2の代わりにMVを、それぞれ用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、有機EC素子1を作製した。
Claims (19)
- 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記酸化還元物質が酸化される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に酸化される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に酸化される電位と、の間にあることを特徴とする、有機エレクトロクロミック素子。 - 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記酸化還元物質が還元される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に還元される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に還元される電位と、の間にあることを特徴とする、有機エレクトロクロミック素子。 - 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記有機エレクトロクロミック材料が、第一酸化電位及び第二酸化電位を有し、
前記酸化還元物質の酸化電位が、前記第一酸化電位と前記第二酸化電位との間にあることを特徴とする、有機エレクトロクロミック素子。 - 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記酸化還元物質とが、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記有機エレクトロクロミック材料が、第一酸化電位及び第二酸化電位を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料が、第一還元電位及び第二還元電位を有し、
前記酸化還元物質の還元電位が、前記第一還元電位と前記第二還元電位との間にあることを特徴とする、有機エレクトロクロミック素子。 - 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置されるエレクトロクロミック層と、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、有機エレクトロクロミック材料と、第一の酸化還元物質と、第二の酸化還元物質と、溶媒と、を有し、
前記有機エレクトロクロミック材料と、前記第一の酸化還元物質と、が、いずれも可逆的に酸化還元反応される材料であり、
前記第一の酸化還元物質が酸化される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に酸化される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に酸化される電位と、の間にあり、
前記第二の酸化還元物質が還元される電位が、前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に還元される電位と、前記有機エレクトロクロミック材料が不可逆的に還元される電位と、の間にあることを特徴とする、有機エレクトロクロミック素子。 - 前記有機エレクトロクロミック素子の駆動電圧が、前記第一の酸化還元物質が酸化される電位と、前記第二の酸化還元物質が還元される電位と、の差より小さいことを特徴とする、有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料のサイクリックボルタモグラムにおける、前記有機エレクトロクロミック材料の可逆的な酸化反応における半波電位と、前記有機エレクトロクロミック素子の不可逆的な酸化反応における半波電位と、の間に、前記酸化還元物質の酸化反応の半波電位があることを特徴とする、請求項1、3、5及び6のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料のサイクリックボルタモグラムにおける、前記有機エレクトロクロミック材料の可逆的な還元反応における半波電位と、前記有機エレクトロクロミック素子の不可逆的な還元反応における半波電位と、の間に、前記酸化還元物質の還元反応の半波電位があることを特徴とする、請求項2、4乃至6のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に酸化され始める電位において、前記酸化還元物質が電気化学的に酸化されないことを特徴とする、請求項1、3及び5乃至7のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料が可逆的に還元され始める電位において、前記酸化還元物質が電気化学的に還元されないことを特徴とする、請求項2、4乃至6及び8のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料の可逆的な酸化反応の半波電位における前記酸化還元物質の反応に起因する電流量が、前記有機エレクトロクロミック材料の反応に起因する電流量の1/5以下であることを特徴とする、請求項1、3、5乃至7及び9のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料の可逆的な還元反応の半波電位における前記酸化還元物質の反応に起因する電流量が、前記有機エレクトロクロミック材料の反応に起因する電流量の1/5以下であることを特徴とする、請求項2、4乃至6、8及び10のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記有機エレクトロクロミック材料と前記酸化還元物質とにおいて、下記式(A)が満たされることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
R/S≧0.2 (A)
(式(A)において、Rは、エレクトロクロミック層に含まれる酸化還元物質の反応の電子数当たりのモル量を表し、Sは、酸化還元物質に係る有機エレクトロクロミック材料の反応の電子数当たりのモル量を表す。) - 前記酸化還元物質がエレクトロクロミック材料であることを特徴とする、請求項1乃至4及び13のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 前記酸化還元物質が前記溶媒に溶解していることを特徴とする、請求項1乃至4、13及び14に記載の有機エレクトロクロミック素子。
- 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子と、
前記有機エレクトロクロミック素子に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする、光学フィルタ。 - 請求項16に記載の光学フィルタと、複数のレンズを有する光学系と、を有することを特徴とする、レンズユニット。
- 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子と、
前記有機エレクトロクロミック素子に接続されている能動素子と、
前記有機エレクトロクロミック素子を通過した光を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする、撮像装置。 - 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の有機エレクトロクロミック素子と、
前記有機エレクトロクロミック素子に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする、窓材。
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