JP2019045635A - Dimming device, dimming window, and dimming method - Google Patents

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JP2019045635A JP2017167482A JP2017167482A JP2019045635A JP 2019045635 A JP2019045635 A JP 2019045635A JP 2017167482 A JP2017167482 A JP 2017167482A JP 2017167482 A JP2017167482 A JP 2017167482A JP 2019045635 A JP2019045635 A JP 2019045635A
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electrochromic
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阿部 良夫
Yoshio Abe
良夫 阿部
みどり 川村
Midori Kawamura
みどり 川村
敬鎬 金
Kyung-Ho Kim
敬鎬 金
隆之 木場
Takayuki Koba
隆之 木場
栄 若松
Sakae Iwamatsu
栄 若松
誠 横川
Makoto Yokogawa
誠 横川
清賢 武田
Kiyomasa Takeda
清賢 武田
聡子 古川
Satoko Furukawa
聡子 古川
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Kitami Institute of Technology NUC
Hokkaido Gas Co Ltd
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

To provide a dimming device, a dimming window, and a dimming method which are capable of independently controlling the transmittance of light of a near infrared ray region and the transmittance of light of the visible ray region.SOLUTION: A dimming device includes: a first electrochromic electrode; a second electrochromic electrode provided in opposing to the first electrochromic electrode; an electrolyte layer disposed between the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode; and an auxiliary electrode electrically connected to the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode via an electrolyte layer. The transmittance of light of a near infrared ray region is controlled by applying a voltage between the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, and the transmittance of the light of the near infrared ray region and the transmittance of the visible ray region are controlled each independently.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、調光装置、調光窓及び調光方法に関する。   The present invention relates to a light control device, a light control window, and a light control method.

オフィスビルや一般住宅では、冷房や暖房に使われるエネルギーの多くが窓を通した熱の移動によって失われてしまうことが課題であった。   In office buildings and ordinary houses, the problem was that much of the energy used for cooling and heating was lost due to the movement of heat through the windows.

そこで、窓の省エネルギー化のために、2枚のガラスの間に空気や不活性ガスの層を挟むことで、断熱性能を高める試みが行われてきた。例えば、複層ガラスと、近赤外線を反射する金属や酸化物などのLow−E(Low Emittance)膜と、を組み合わせた、Low−E複層ガラスの採用が進んでいる。   Therefore, attempts have been made to improve the heat insulation performance by sandwiching a layer of air or an inert gas between two glasses in order to save energy in the window. For example, the adoption of Low-E double glazing, which is a combination of double glazing and a Low-E (Low Emitance) film such as a metal or oxide that reflects near infrared rays, is progressing.

しかし、近赤外線を反射して遮熱性能を高めた場合、夏季の冷房負荷を低減できるが、冬季は近赤外線を屋内へ取り込めないため、暖房負荷が増加してしまうという問題があった。逆に、遮熱性能を低くすると、夏季の冷房負荷が増加してしまうというトレードオフの問題が生じる。したがって、Low−E複層ガラスだけでは、季節による気温差が大きい日本で、1年を通じて十分な省エネルギー効果を得ることは困難であった。   However, when the near-infrared light is reflected to improve the heat shielding performance, the cooling load in summer can be reduced. However, since the near-infrared light cannot be taken indoors in the winter, there is a problem that the heating load increases. On the other hand, if the heat shielding performance is lowered, there arises a trade-off problem that the cooling load in summer increases. Therefore, it has been difficult to obtain a sufficient energy saving effect throughout the year in Japan where the temperature difference due to the season is large with only Low-E double-glazed glass.

この課題を解決するための方策として、窓ガラスの透過率を変えることのできるスマートウィンドウ(調光ガラス)の開発が進められている。特に電気化学的な酸化還元反応を利用したエレクトロクロミック(EC)・スマートウィンドウでは、電気的に透過率を変えることができるため、制御性が高い。例えば、夏季の強い太陽光は遮断して冷房負荷を低減し、冬季は太陽光を透過して暖房負荷を低減することが可能である。   As a measure for solving this problem, development of a smart window (light control glass) capable of changing the transmittance of the window glass is underway. In particular, an electrochromic (EC) smart window using an electrochemical oxidation-reduction reaction has high controllability because the transmittance can be changed electrically. For example, strong sunlight in summer can be cut off to reduce cooling load, and in winter, sunlight can be transmitted to reduce heating load.

しかし、従来のECスマートウィンドウは、可視光から近赤外線の波長域の透過率が同時に増加又は減少してしまい、波長ごとの透過率の制御は困難であった。このため、夏季の冷房負荷を低減させるために窓ガラスの透過率を低下させると、屋内が暗くなり照明が必要となる。冬季の暖房負荷を低減するために透過率を高くすると、太陽光が明るすぎてデスクワークに支障が生じるなど、冷暖房負荷の低減と照明負荷の低減、あるいは居住者の快適性を両立させることが難しいという問題点があった。   However, in the conventional EC smart window, the transmittance in the wavelength range from visible light to near infrared is simultaneously increased or decreased, and it is difficult to control the transmittance for each wavelength. For this reason, if the transmittance | permeability of a window glass is reduced in order to reduce the cooling load in summer, indoors will become dark and lighting will be needed. If the transmittance is increased in order to reduce the heating load in winter, it is difficult to achieve both a reduction in heating and cooling load and a reduction in lighting load or occupant comfort, such as the sunlight being too bright and causing problems in desk work. There was a problem.

この課題を解決するために、2つのECセルを組み合わせて、可視光と近赤外線とを制御する方法が提案されている(特許文献1、2)。また、可視光を吸収するEC電極と近赤外線を吸収するEC電極とを対向させ、又はEC電極とサーモクロミック層とを対向させることで、可視光と近赤外線とを制御する方法が提案されている(特許文献1−3)。また、EC素子内に第3の電極を配置する方法が提案されている(特許文献4−8)。   In order to solve this problem, methods for controlling visible light and near infrared light by combining two EC cells have been proposed (Patent Documents 1 and 2). Also, a method for controlling visible light and near-infrared light by making an EC electrode that absorbs visible light and an EC electrode that absorbs near-infrared light facing each other or by making an EC electrode and a thermochromic layer face each other has been proposed. (Patent Documents 1-3). In addition, a method of arranging a third electrode in the EC element has been proposed (Patent Documents 4-8).

特表2014−523000号公報Special table 2014-523000 gazette 特表2014−518405号公報Special table 2014-518405 gazette 特開2013−246374号公報JP 2013-246374 A 特開昭61−147237号公報JP-A 61-147237 特開昭61−174517号公報JP 61-174517 A 特開昭61−179422号公報JP-A 61-179422 特開2016−224441号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-224441 特開2017−16110号公報JP 2017-16110 A

しかしながら、特許文献1、2に記載の2つのECセルを組み合わせる方法では、素子構造が複雑となる(ガラス基板を合計4枚積層した構造となる)ため、透明状態の透過率が低下し、冬季に暖房負荷を低減する効果が妨げられることが問題視されていた。また、特許文献1−3に記載の可視光と近赤外線とを制御する方法では、可視光と近赤外線との透過率をそれぞれ独立して最適値に制御することは困難であった。また、特許文献4−8に記載のEC素子内に第3の電極を配置する方法では、色残り(消色不良)の問題は解決されるものの、同様に、可視光と近赤外線との透過率をそれぞれ独立して最適値に制御する点において課題を残していた。   However, in the method of combining two EC cells described in Patent Documents 1 and 2, the element structure becomes complicated (a structure in which a total of four glass substrates are laminated). It has been regarded as a problem that the effect of reducing the heating load is hindered. Further, in the method of controlling visible light and near infrared light described in Patent Documents 1-3, it has been difficult to independently control the transmittances of visible light and near infrared light to optimum values. Moreover, although the method of disposing the third electrode in the EC element described in Patent Documents 4-8 solves the problem of color residue (decoloration failure), similarly, it transmits visible light and near infrared light. The problem was left in the point which controls each rate to the optimal value independently.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とを各々独立して制御することのできる調光装置、調光窓及び調光方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a light control device and a light control window capable of independently controlling the light transmittance in the near-infrared region and the light transmittance in the visible light region, respectively. And it aims at providing the light control method.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る調光装置は、
第1のエレクトロクロミック電極と、
前記第1のエレクトロクロミック電極に対向して設けられた第2のエレクトロクロミック電極と、
前記第1のエレクトロクロミック電極と前記第2のエレクトロクロミック電極との間に配置された電解質層と、
前記電解質層を介して、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極に電気的に接続された補助電極と、
を備え、
前記第1のエレクトロクロミック電極と前記補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率が制御され、
前記第2のエレクトロクロミック電極と前記補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率が制御され、
近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light control device according to the first aspect of the present invention provides:
A first electrochromic electrode;
A second electrochromic electrode provided opposite to the first electrochromic electrode;
An electrolyte layer disposed between the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode;
An auxiliary electrode electrically connected to the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode via the electrolyte layer;
With
By applying a voltage between the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the near infrared region is controlled,
By applying a voltage between the second electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the visible light region is controlled,
The light transmittance in the near infrared region and the light transmittance in the visible light region are each controlled independently.
It is characterized by that.

例えば、前記第1のエレクトロクロミック電極において、低透過率状態では、可視光領域の吸収に比して近赤外線領域の吸収が大きく、
前記第2のエレクトロクロミック電極において、低透過率状態では、近赤外線領域の吸収に比して可視光領域での吸収が大きい。
For example, in the first electrochromic electrode, in the low transmittance state, the absorption in the near infrared region is larger than the absorption in the visible light region,
In the second electrochromic electrode, in the low transmittance state, the absorption in the visible light region is larger than the absorption in the near infrared region.

例えば、前記第1のエレクトロクロミック電極は、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタン及びこれらの複合酸化物からなる群より選択される薄膜を備える。   For example, the first electrochromic electrode includes a thin film selected from the group consisting of tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, and composite oxides thereof.

例えば、前記第1のエレクトロクロミック電極の前記薄膜の膜厚は、50nm以上1μm以下である。   For example, the thickness of the thin film of the first electrochromic electrode is not less than 50 nm and not more than 1 μm.

例えば、前記第2のエレクトロクロミック電極は、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化ニッケル及び酸化ニッケルを含む複合酸化物からなる群より選択される薄膜を備える。   For example, the second electrochromic electrode includes a thin film selected from the group consisting of a composite oxide containing nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, nickel oxide and nickel oxide.

例えば、前記第2のエレクトロクロミック電極の前記薄膜の膜厚は、50nm以上1μm以下である。   For example, the thickness of the thin film of the second electrochromic electrode is 50 nm or more and 1 μm or less.

例えば、前記補助電極は、オキシ水酸化鉄、水酸化鉄、酸化鉄、酸化イリジウム及びこれらの複合酸化物からなる群より選択される。   For example, the auxiliary electrode is selected from the group consisting of iron oxyhydroxide, iron hydroxide, iron oxide, iridium oxide, and complex oxides thereof.

例えば、前記補助電極の電荷容量は、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極の電荷容量よりも大きい。   For example, the charge capacity of the auxiliary electrode is larger than the charge capacity of the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode.

本発明の第2の観点に係る調光窓は、
本発明の第1の観点に係る調光装置を備える。
The light control window according to the second aspect of the present invention is:
The light control apparatus which concerns on the 1st viewpoint of this invention is provided.

例えば、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極は、窓面の中央部分に設置され、
前記補助電極は、窓枠部分に設置される。
For example, the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode are installed in a central portion of a window surface,
The auxiliary electrode is installed in the window frame portion.

例えば、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極は、窓面の中央部分に設置され、
前記補助電極は、前記電解質層内に設置される。
For example, the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode are installed in a central portion of a window surface,
The auxiliary electrode is installed in the electrolyte layer.

本発明の第3の観点に係る調光方法は、
第1のエレクトロクロミック電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率を制御し、
前記第1のエレクトロクロミック電極に対向して設けられた第2のエレクトロクロミック電極と前記補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率を制御し、
前記補助電極は、前記第1のエレクトロクロミック電極と前記第2のエレクトロクロミック電極との間に配置された電解質層を介して、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極に電気的に接続され、
近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される、
ことを特徴とする。
The dimming method according to the third aspect of the present invention is:
By applying a voltage between the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the near infrared region is controlled,
By applying a voltage between the second electrochromic electrode provided opposite to the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the visible light region is controlled,
The auxiliary electrode is electrically connected to the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode via an electrolyte layer disposed between the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode. Connected,
The light transmittance in the near infrared region and the light transmittance in the visible light region are each controlled independently.
It is characterized by that.

本発明によれば、近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とを各々独立して制御することのできる調光装置、調光窓及び調光方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a light control device, a light control window, and a light control method capable of independently controlling the light transmittance in the near-infrared region and the light transmittance in the visible light region. it can.

本実施形態の調光装置を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates roughly the light modulation apparatus of this embodiment. 本実施形態の調光装置の近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率との制御の状態を説明する図であり、(a)は可視光及び近赤外線領域の透過率がともに高い透明状態、(b)は可視光領域の透過率は高いが近赤外線領域の透過率は低い近赤外線遮断状態、(c)は近赤外線領域の透過率は高いが可視光領域の透過率は低い可視光遮断状態、(d)は可視光及び近赤外線領域の透過率がともに低く、可視光及び近赤外線ともに遮断した状態を表す図である。It is a figure explaining the state of control of the light transmittance of the near-infrared area | region and the light transmittance of the visible light area | region of the light modulation apparatus of this embodiment, (a) is the transmittance | permeability of visible light and a near-infrared area | region. (B) is a near-infrared blocking state in which the transmittance in the visible light region is high but the transmittance in the near-infrared region is low, and (c) is a transmission in the visible light region that has a high transmittance in the near-infrared region. The rate is a low visible light blocking state, and (d) is a diagram showing a state where both the visible light and the near infrared region have low transmittance, and both the visible light and the near infrared ray are blocked. 第1EC電極及び第2EC電極の酸化還元反応について説明した図であり、(a)は第1EC電極は酸化状態(WO)、第2EC電極は還元状態(Ni(OH))であり、第1EC電極及び第2EC電極の透過率がともに高い透明状態、(b)は第1EC電極は還元状態(HWO)、第2EC電極も還元状態(Ni(OH))であり、第1EC電極の透過率が低く第2EC電極の透過率が高い近赤外線遮断状態、(c)は第1EC電極は酸化状態(WO)、第2EC電極も酸化状態(NiOOH)であり、第1EC電極の透過率が高く第2EC電極の透過率が低い可視光遮断状態、(d)は第1EC電極は還元状態(HWO)、第2EC電極は酸化状態(NiOOH)であり、第1EC電極と第2EC電極の透過率がともに低い可視光及び近赤外線ともに遮断した状態を表す図である。It is the figure explaining the oxidation reduction reaction of the 1st EC electrode and the 2nd EC electrode, (a) is the 1st EC electrode is in an oxidation state (WO 3 ), the 2nd EC electrode is in a reduction state (Ni (OH) 2 ), The transparent state in which the transmittance of both the 1EC electrode and the second EC electrode is high, (b) is the first EC electrode is in the reduced state (H x WO 3 ), and the second EC electrode is also in the reduced state (Ni (OH) 2 ). The near-infrared shielding state in which the transmittance of the electrode is low and the transmittance of the second EC electrode is high, (c) is the first EC electrode is in the oxidized state (WO 3 ), and the second EC electrode is also in the oxidized state (NiOOH). Visible light blocking state in which the transmittance is high and the transmittance of the second EC electrode is low, (d) is the first EC electrode is in a reduced state (H x WO 3 ), the second EC electrode is in an oxidized state (NiOOH), Second EC electrode transmission It is a figure showing the state which blocked | interrupted both visible light and near-infrared rays with both low rates. 調光窓の窓枠部分に細長い形状の補助電極を配置した形態を説明した図であり、(a)は正面図、(b)は断面図を表す図である。It is the figure explaining the form which has arrange | positioned the elongate auxiliary electrode in the window frame part of the light control window, (a) is a front view, (b) is a figure showing sectional drawing. 調光窓の内部にワイヤー状の補助電極を並列に設置した形態を説明した図であり、(a)は正面図、(b)は断面図を表す図である。It is the figure explaining the form which installed the wire-shaped auxiliary electrode in parallel inside the light control window, (a) is a front view, (b) is a figure showing sectional drawing. 調光窓の内部にワイヤー状の補助電極を格子状に設置した形態を説明した図であり、(a)は正面図、(b)は断面図を表す図である。It is the figure explaining the form which installed the wire-shaped auxiliary electrode in the inside of the light control window in the grid | lattice form, (a) is a front view, (b) is a figure showing sectional drawing. WO薄膜の高透過率状態(脱色時)及び低透過率状態(着色時)における透過スペクトルを表すグラフ図であり、(a)は膜厚100nm、(b)は膜厚200nm、(c)は膜厚300nmでの透過スペクトルを表すグラフ図である。It is a graph showing the transmission spectrum in the high transmittance state (at the time of decoloring) and the low transmittance state (at the time of coloring) of the WO 3 thin film, (a) is a film thickness of 100 nm, (b) is a film thickness of 200 nm, (c). FIG. 6 is a graph showing a transmission spectrum at a film thickness of 300 nm. NiOOH薄膜の高透過率状態(脱色時)及び低透過率状態(着色時)における透過スペクトルを表すグラフ図であり、(a)は膜厚100nm、(b)は膜厚200nm、(c)は膜厚300nm、(d)は膜厚400nmでの透過スペクトルを表すグラフ図である。It is a graph showing the transmission spectrum in the high transmittance state (at the time of decoloring) and the low transmittance state (at the time of coloring) of a NiOOH thin film, (a) is a film thickness of 100 nm, (b) is a film thickness of 200 nm, (c) is A film thickness of 300 nm and (d) are graphs showing a transmission spectrum at a film thickness of 400 nm. WO薄膜及びNiOOH薄膜の膜厚の違いによる高透過率状態(脱色時)及び低透過率状態(着色時)における透過率の変化を表すグラフ図であり、(a)はWO薄膜、(b)はNiOOH薄膜での透過率の変化を表すグラフ図である。Is a graph showing the change in transmittance in the high transmittance state (the colored state) (decolorized state) and a low transmittance state due to the film thickness difference in the WO 3 film and NiOOH film, (a) shows the WO 3 film, ( b) is a graph showing a change in transmittance in a NiOOH thin film. 膜厚200nmのWO薄膜と膜厚100nmのNiOOH薄膜とを組み合わせた場合の透過スペクトルを表すグラフ図であり、(a)はWO薄膜は酸化状態(WO)、NiOOH薄膜は還元状態(Ni(OH))であり、ともに透過率が高い状態、(b)はWO薄膜は還元状態(HWO)で透過率が低く、NiOOH薄膜は還元状態(Ni(OH))で透過率が高い状態、(c)はWO薄膜は酸化状態(WO)で透過率が高く、NiOOH薄膜は酸化状態(NiOOH)で透過率が低い状態、(d)はWO薄膜は還元状態(HWO)、NiOOH薄膜は酸化状態(NiOOH)であり、WO薄膜及びNiOOH薄膜ともに透過率が低い状態の透過スペクトルを表すグラフ図である。Is a graph showing the transmission spectrum when the combination of the NiOOH thin WO 3 thin film and the thickness 100nm of thickness 200 nm, (a) is WO 3 film is the oxidation state (WO 3), NiOOH films reduced state ( Ni is an (OH) 2), both a high transmittance state, (b) the WO 3 film has low transmittance in a reduced state (H x WO 3), NiOOH films reduced state (Ni (OH) 2) (C) is a state in which the WO 3 thin film is in an oxidized state (WO 3 ) and has a high transmittance, a NiOOH thin film is in an oxidized state (NiOOH) and has a low transmittance, and (d) is a state in which the WO 3 thin film is It is a graph showing a transmission spectrum in a reduced state (H x WO 3 ), a NiOOH thin film is in an oxidized state (NiOOH), and the WO 3 thin film and the NiOOH thin film have low transmittance. 各種遷移金属酸化物薄膜の移動電荷密度を測定したグラフ図である。It is the graph which measured the mobile charge density of various transition metal oxide thin films. 本実施形態の調光装置の写真図であり、(a)はWO薄膜及びNiOOH薄膜ともに透過率が高い(脱色)状態、(b)はWO薄膜の透過率が低く(着色)、NiOOH薄膜の透過率が高い(脱色)状態、(c)はWO薄膜の透過率が高く(脱色)、NiOOH薄膜の透過率が低い(着色)状態、(d)はWO薄膜及びNiOOH薄膜ともに透過率が低い(着色)状態を表す写真図である。It is a photograph figure of the light control apparatus of this embodiment, (a) is a state with high transmittance (decoloring) in both the WO 3 thin film and the NiOOH thin film, (b) is a low transmittance (colored) of the WO 3 thin film, and NiOOH The thin film has a high transmittance (decoloration), (c) has a high transmittance of the WO 3 thin film (decoloration), and the NiOOH thin film has a low transmittance (coloration). (D) shows both the WO 3 thin film and the NiOOH thin film. It is a photograph figure showing a state with low transmittance (coloring).

まず、本実施形態の調光装置について詳細に説明する。   First, the light control device of this embodiment will be described in detail.

本実施形態の調光装置は、図1に示すように、第1のエレクトロクロミック電極(以下、“第1EC電極”)と、第2のエレクトロクロミック電極(以下、“第2EC電極”)と、電解質層と、補助電極と、を備える。なお、第1EC電極、第2EC電極及び補助電極には電源が接続されている。   As shown in FIG. 1, the light control device according to the present embodiment includes a first electrochromic electrode (hereinafter referred to as “first EC electrode”), a second electrochromic electrode (hereinafter referred to as “second EC electrode”), An electrolyte layer and an auxiliary electrode are provided. A power source is connected to the first EC electrode, the second EC electrode, and the auxiliary electrode.

本明細書において「低透過率状態」及び「透過率が低い状態」とは、電極における透過率が相対的に低い状態を表す。「低透過率状態」及び「透過率が低い状態」は、例えば、可視光領域又は近赤外線領域の平均透過率が50%以下の状態であってもよく、又は、例えば、着色した状態であってもよいが、これらに限定して解釈されることはない。   In the present specification, the “low transmittance state” and the “low transmittance state” represent a state in which the transmittance of the electrode is relatively low. The “low transmittance state” and the “low transmittance state” may be, for example, a state where the average transmittance in the visible light region or the near infrared region is 50% or less, or, for example, a colored state. However, the present invention is not limited to these.

本明細書において「高透過率状態」及び「透過率が高い状態」とは、電極における透過率が相対的に高い状態を表す。「高透過率状態」及び「透過率が高い状態」は、例えば、可視光領域又は近赤外線領域の平均透過率が50%以上の状態であってもよく、又は、例えば、脱色した状態若しくは透明状態であってもよいが、これらに限定して解釈されることはない。   In this specification, the “high transmittance state” and the “high transmittance state” represent a state in which the transmittance of the electrode is relatively high. The “high transmittance state” and the “high transmittance state” may be, for example, a state where the average transmittance in the visible light region or the near infrared region is 50% or more, or, for example, a decolored state or a transparent state Although it may be a state, it is not limited to these.

第1EC電極として、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、低透過率状態では可視光領域の吸収に比して近赤外線領域の吸収が大きいエレクトロクロミック材料が用いられる。第1EC電極に用いられるエレクトロクロミック材料は、無機化合物であってもよく、有機化合物であってもよい。また、第1EC電極に用いられるエレクトロクロミック材料は、熱線吸収剤、接着力調整剤等を含有していてもよい。   As the first EC electrode, electrochromic can transmit visible light and near infrared light at a predetermined transmittance in a high transmittance state, and has a large absorption in the near infrared region compared to absorption in the visible light region in a low transmittance state. Material is used. The electrochromic material used for the first EC electrode may be an inorganic compound or an organic compound. Moreover, the electrochromic material used for the first EC electrode may contain a heat ray absorbent, an adhesive strength adjusting agent, and the like.

第1EC電極に用いられる無機化合物としては、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、低透過率状態では可視光領域の吸収に比して近赤外線領域の吸収が大きい無機化合物であれば特に制限なく採用され得るが、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタン及びこれらの複合酸化物からなる群より選択される。   As an inorganic compound used for the first EC electrode, visible light and near-infrared light can be transmitted with a predetermined transmittance in a high transmittance state, and in the near-infrared region in comparison with absorption in the visible light region in a low transmittance state. As long as it is an inorganic compound that absorbs a large amount of water, it can be used without any particular limitation. For example, it is selected from the group consisting of tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, and composite oxides thereof.

第1EC電極に用いられる有機化合物としては、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、低透過率状態では可視光領域の吸収に比して近赤外線領域の吸収が大きい有機化合物であれば特に制限なく採用され得るが、例えば、ポリアミンイミド化合物、ポリチオフェン化合物等が挙げられる。   As an organic compound used for the first EC electrode, visible light and near infrared light can be transmitted at a predetermined transmittance in a high transmittance state, and near infrared region compared to absorption in the visible light region in a low transmittance state. Any organic compound that absorbs a large amount can be used without particular limitation, and examples thereof include polyamine imide compounds and polythiophene compounds.

第1EC電極は、例えば、上記材料からなる薄膜を備える。その透過率はランベルト−ベールの法則に従うため、第1EC電極の膜厚が厚くなるとともに、透過率は指数関数的に減少する。このため、膜厚を厚くするほど大きな透過率変化が得られる。しかし、同時に高透過率状態での透過率も低下してしまうため、最適な膜厚を選定する必要がある。適切な透過率変化が得られ、高透過率状態でも可視光又は近赤外線領域の透過率を一定レベル以上保つ観点から、第1EC電極の薄膜の膜厚は、例えば、50nm以上1μm以下であり、好ましくは50nm以上300nm以下である。   The first EC electrode includes, for example, a thin film made of the above material. Since the transmittance follows the Lambert-Beer law, the transmittance decreases exponentially as the film thickness of the first EC electrode increases. For this reason, a larger transmittance change is obtained as the film thickness is increased. However, at the same time, the transmittance in a high transmittance state is also lowered, so it is necessary to select an optimum film thickness. From the viewpoint of maintaining an appropriate transmittance change and maintaining the transmittance in the visible light or near infrared region at a certain level or higher even in a high transmittance state, the film thickness of the thin film of the first EC electrode is, for example, 50 nm or more and 1 μm or less, Preferably they are 50 nm or more and 300 nm or less.

第2EC電極は、図1に示すように、第1EC電極に対向して設けられ、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、低透過率状態では近赤外線領域の吸収に比して可視光領域の吸収が大きいエレクトロクロミック材料が用いられる。第2EC電極に用いられるエレクトロクロミック材料は、無機化合物であってもよく、有機化合物であってもよい。また、第2EC電極に用いられるエレクトロクロミック材料は、熱線吸収剤、接着力調整剤等を含有していてもよい。   As shown in FIG. 1, the second EC electrode is provided opposite to the first EC electrode, and can transmit visible light and near infrared light with a predetermined transmittance in a high transmittance state, and near in a low transmittance state. An electrochromic material that has a larger absorption in the visible light region than that in the infrared region is used. The electrochromic material used for the second EC electrode may be an inorganic compound or an organic compound. Further, the electrochromic material used for the second EC electrode may contain a heat ray absorbent, an adhesive strength adjusting agent, and the like.

第2EC電極に用いられる無機化合物としては、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、低透過率状態では近赤外線領域の吸収に比して可視光領域の吸収が大きい無機化合物であれば特に制限なく採用され得るが、例えば、オキシ水酸化ニッケル(NiOOH)、水酸化ニッケル(Ni(OH))、酸化ニッケル(NiO)及び酸化ニッケルを含む複合酸化物(例えば、水酸化ニッケルと水和酸化ジルコニウム(ZrO・nHO))からなる群より選択される。また、第2EC電極に用いられる無機化合物は金属錯体、例えば、プルシアンブルー(Fe[Fe(CN))、プルシアンブルーの鉄の一部をニッケル又はインジウムで置換したプルシアンブルー類似体(Ni[Fe(CN)又はIn[Fe(CN))等であってもよい。 As an inorganic compound used for the second EC electrode, visible light and near-infrared light can be transmitted with a predetermined transmittance in a high transmittance state, and visible light region in a low transmittance state as compared with absorption in the near-infrared region. An inorganic compound that absorbs a large amount of oxygen can be employed without any particular limitation. For example, a composite oxide containing nickel oxyhydroxide (NiOOH), nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ), nickel oxide (NiO), and nickel oxide Selected from the group consisting of nickel hydroxide and hydrated zirconium oxide (ZrO 2 .nH 2 O). The inorganic compound used for the second EC electrode is a metal complex such as Prussian blue (Fe 4 [Fe (CN) 6 ] 3 ), Prussian blue analog in which a part of Prussian blue iron is replaced with nickel or indium ( Ni x [Fe (CN) 6 ] y or In x [Fe (CN) 6 ] y ) or the like may be used.

第2EC電極に用いられる有機化合物としては、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、低透過率状態では近赤外線領域の吸収に比して可視光領域の吸収が大きい有機化合物であれば特に制限なく採用され得るが、例えば、ポリピロール化合物、ポリアセチレン化合物、ポリチオフェン化合物、ポリパラフェニレンビニレン化合物、ポリアニリン化合物、ポリエチレンジオキシチオフェン化合物、金属フタロシアニン化合物、ビオロゲン化合物、ビオロゲン塩化合物、フェロセン化合物、テレフタル酸ジメチル化合物等が挙げられる。   As an organic compound used for the second EC electrode, visible light and near infrared light can be transmitted at a predetermined transmittance in a high transmittance state, and in the low transmittance state, the visible light region is larger than the absorption in the near infrared region. May be employed without particular limitation as long as the organic compound absorbs a large amount of, for example, polypyrrole compound, polyacetylene compound, polythiophene compound, polyparaphenylene vinylene compound, polyaniline compound, polyethylenedioxythiophene compound, metal phthalocyanine compound, viologen compound, Examples thereof include viologen salt compounds, ferrocene compounds, and dimethyl terephthalate compounds.

第2EC電極は、例えば、上記材料からなる薄膜を備え、その膜厚は、前述の第1EC電極と同理由により、例えば、50nm以上1μm以下である。   The second EC electrode includes, for example, a thin film made of the above material, and the film thickness is, for example, 50 nm or more and 1 μm or less for the same reason as the first EC electrode described above.

電解質層は、図1に示すように、第1EC電極と第2EC電極との間に配置され、第1EC電極及び/又は第2EC電極と補助電極とを電気的に接続する役割を果たす。電解質層の材料としては、第1EC電極及び第2EC電極における光の透過に影響を与えず、イオン伝導性の高い電解質としての役割を果たすものであれば特に制限されずに使用され得る。例えば、スルホン化テトラフルオロエチレン(商品名:ナフィオン)を溶媒(例えば、水及びプロピルアルコールの混合溶液)に分散させたもの;ポリスチレン−block−ポリ(エチレン−ran−ブチレン)−block−ポリスチレン・スルホン酸塩溶液;これらの溶媒を蒸発させて形成した固体フィルムなどのプロトン伝導性の電解質;プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムなどのリチウム塩を添加したリチウムイオン伝導性の電解質等が用いられる。   As shown in FIG. 1, the electrolyte layer is disposed between the first EC electrode and the second EC electrode, and serves to electrically connect the first EC electrode and / or the second EC electrode and the auxiliary electrode. The material of the electrolyte layer can be used without particular limitation as long as it does not affect the light transmission in the first EC electrode and the second EC electrode and plays a role as an electrolyte having high ion conductivity. For example, sulfonated tetrafluoroethylene (trade name: Nafion) dispersed in a solvent (for example, a mixed solution of water and propyl alcohol); polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene) -block-polystyrene sulfone Acid solution; Proton-conducting electrolytes such as solid films formed by evaporating these solvents; Lithium salts such as lithium perchlorate and lithium borofluoride added to solvents such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone Lithium ion conductive electrolyte or the like is used.

補助電極は、電解質層を介して、第1EC電極及び第2EC電極に電気的に接続されている。補助電極を備えることで、第1EC電極及び第2EC電極を各々独立して制御することができる。   The auxiliary electrode is electrically connected to the first EC electrode and the second EC electrode via the electrolyte layer. By providing the auxiliary electrode, the first EC electrode and the second EC electrode can be controlled independently.

補助電極は、第1EC電極及び第2EC電極の酸化還元反応に伴い移動する電荷を蓄える役割を果たす。補助電極の材料としては、電気化学的な活性が高く、電荷容量の大きな材料が用いられ、好ましくは第1EC電極及び第2EC電極の電荷容量よりも大きい電荷容量を有し、かつ化学的に安定で電解質層の材料と反応しない材料が用いられる。補助電極の材料は、例えば、オキシ水酸化鉄、水酸化鉄、酸化鉄、酸化イリジウム及びこれらの複合酸化物からなる群より選択される。補助電極に用いられる無機化合物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、プルシアンブルー、プルシアンブルー類似体等であってもよい。また、ポリアミンイミド化合物、ポリピロール化合物、ポリアセチレン化合物、ポリチオフェン化合物、ポリパラフェニレンビニレン化合物、ポリアニリン化合物、ポリエチレンジオキシチオフェン化合物、金属フタロシアニン化合物、ビオロゲン化合物、ビオロゲン塩化合物、フェロセン化合物、テレフタル酸ジメチル化合物等の有機化合物であってもよい。   The auxiliary electrode plays a role of accumulating charges that move with the redox reaction of the first EC electrode and the second EC electrode. As the material of the auxiliary electrode, a material having high electrochemical activity and a large charge capacity is used, and preferably has a charge capacity larger than that of the first EC electrode and the second EC electrode and is chemically stable. A material that does not react with the material of the electrolyte layer is used. The material of the auxiliary electrode is selected from the group consisting of, for example, iron oxyhydroxide, iron hydroxide, iron oxide, iridium oxide, and complex oxides thereof. Inorganic compounds used for the auxiliary electrode are titanium oxide, vanadium oxide, chromium oxide, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, rhodium oxide, Prussian blue, Prussian blue analog, etc. Also good. In addition, polyamine imide compounds, polypyrrole compounds, polyacetylene compounds, polythiophene compounds, polyparaphenylene vinylene compounds, polyaniline compounds, polyethylene dioxythiophene compounds, metal phthalocyanine compounds, viologen compounds, viologen salt compounds, ferrocene compounds, dimethyl terephthalate compounds, etc. It may be an organic compound.

図2を用いて、本実施形態の調光装置における光の透過率及び色の変化の一例について説明する。高透過率状態(脱色状態)では、第1EC電極及び第2EC電極とも透明状態であり、可視光及び近赤外線ともに透過する(図2(a))。第1EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、第1EC電極が低透過率状態となり(着色し)、可視光領域の吸収に比して近赤外線領域の吸収が大きくなるため、近赤外線が遮断され、可視光が透過する(図2(b))。一方、第2EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、第2EC電極が低透過率状態となり(着色し)、近赤外線領域の吸収に比して可視光領域の吸収が大きくなるため、可視光が遮断され、近赤外線が透過する(図2(c))。第1EC電極と補助電極との間及び第2EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、第1EC電極及び第2EC電極が低透過率状態となり(着色し)、近赤外線及び可視光領域の両方の吸収が大きくなるため、近赤外線及び可視光の両方が遮断される(図2(d))。なお、各電極の透過率は、電源電圧の極性、印加する電圧の大きさ、電圧を印加する時間等によって、連続的に変えることができる。このように、第1EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域(例えば、波長0.7〜2.5μm)の光の透過率が制御され、第2EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域(例えば、波長0.4〜0.7μm)の光の透過率が制御され、近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される。   An example of light transmittance and color change in the light control device of this embodiment will be described with reference to FIG. In the high transmittance state (decolored state), both the first EC electrode and the second EC electrode are in a transparent state and transmit both visible light and near infrared rays (FIG. 2A). By applying a voltage between the first EC electrode and the auxiliary electrode, the first EC electrode is in a low transmittance state (colored), and absorption in the near infrared region is larger than absorption in the visible light region. Near-infrared rays are blocked and visible light is transmitted (FIG. 2B). On the other hand, by applying a voltage between the second EC electrode and the auxiliary electrode, the second EC electrode is in a low transmittance state (colored), and the absorption in the visible light region is larger than the absorption in the near infrared region. Therefore, visible light is blocked and near infrared rays are transmitted (FIG. 2C). By applying a voltage between the first EC electrode and the auxiliary electrode and between the second EC electrode and the auxiliary electrode, the first EC electrode and the second EC electrode are in a low transmittance state (colored), and near infrared and visible light. Since the absorption of both of the regions becomes large, both near infrared rays and visible light are blocked (FIG. 2D). Note that the transmittance of each electrode can be continuously changed depending on the polarity of the power supply voltage, the magnitude of the voltage to be applied, the time for which the voltage is applied, and the like. In this way, by applying a voltage between the first EC electrode and the auxiliary electrode, the transmittance of light in the near-infrared region (for example, wavelength 0.7 to 2.5 μm) is controlled, and the second EC electrode and the auxiliary electrode are controlled. By applying a voltage between the electrodes, the light transmittance in the visible light region (for example, wavelength 0.4 to 0.7 μm) is controlled, and the light transmittance in the near infrared region and the light in the visible light region are controlled. The transmittance of each is controlled independently.

第1EC電極及び第2EC電極の酸化還元反応について、図3を用いて説明する。図3は、第1EC電極としてWO薄膜、第2EC電極としてNiOOH薄膜、補助電極としてFe、電解質層としてスルホン化テトラフルオロエチレンを用いた場合の調光装置を示す。スルホン化テトラフルオロエチレンは、プロトン伝導性の電解質であり、電極として用いたWO薄膜、NiOOH薄膜、Fe薄膜は、それぞれ、
の酸化還元反応を行う。ここで、酸化状態のWOは高透過率状態(透明)、還元状態のHWOは低透過率状態(青色)であり、酸化状態のNiOOHは低透過率状態(褐色)、還元状態のNi(OH)は高透過率状態(透明)である。Fe及びFeは、黄色〜褐色で顕著な色変化は生じない。第1EC電極(WO薄膜)に正の電圧、補助電極(Fe)に負の電圧を印加すると第1EC電極が高透過率状態となり(脱色し)、第2EC電極(NiOOH薄膜)に負の電圧、補助電極(Fe)に正の電圧を印加すると第2EC電極が高透過率状態となり(脱色し)、第1EC電極及び第2EC電極とも高透過率状態となる(透明状態となる)(図3(a))。第1EC電極に負の電圧、補助電極に正の電圧を印加することにより、還元状態のHWOは青色となり、第1EC電極が低透過率状態となる(着色する)(図3(b))。一方、第2EC電極に正の電圧、補助電極に負の電圧を印加することにより、酸化状態のNiOOHは褐色となり、第2EC電極が低透過率状態となる(着色する)(図3(c))。第1EC電極に負の電圧、補助電極に正の電圧を印加し、さらに第2EC電極に正の電圧、補助電極に負の電圧を印加することにより、還元状態のHWOは青色となり、酸化状態のNiOOHは褐色となり、第1EC電極及び第2EC電極の両方が低透過率状態となる(着色する)(図3(d))。このように、補助電極は、電解質層を介して第1EC電極と第2EC電極との間で電荷の交換を行う。
The oxidation-reduction reaction of the first EC electrode and the second EC electrode will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a light control device when a WO 3 thin film is used as the first EC electrode, a NiOOH thin film is used as the second EC electrode, Fe 2 O 3 is used as the auxiliary electrode, and sulfonated tetrafluoroethylene is used as the electrolyte layer. Sulfonated tetrafluoroethylene is a proton-conductive electrolyte, and the WO 3 thin film, NiOOH thin film, and Fe 2 O 3 thin film used as electrodes are respectively
The redox reaction of Here, the oxidized state WO 3 is a high transmittance state (transparent), the reduced state H x WO 3 is a low transmittance state (blue), and the oxidized state NiOOH is a low transmittance state (brown), a reduced state. Ni (OH) 2 is in a high transmittance state (transparent). Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 are yellow to brown and do not cause a significant color change. When a positive voltage is applied to the first EC electrode (WO 3 thin film) and a negative voltage is applied to the auxiliary electrode (Fe 2 O 3 ), the first EC electrode enters a high transmittance state (decolored), and the second EC electrode (NiOOH thin film) When a negative voltage and a positive voltage are applied to the auxiliary electrode (Fe 2 O 3 ), the second EC electrode enters a high transmittance state (decolored), and both the first EC electrode and the second EC electrode enter a high transmittance state (transparent state). (FIG. 3 (a)). By applying a negative voltage to the first EC electrode and a positive voltage to the auxiliary electrode, H x WO 3 in the reduced state becomes blue, and the first EC electrode enters a low transmittance state (colors) (FIG. 3 (b )). On the other hand, when a positive voltage is applied to the second EC electrode and a negative voltage is applied to the auxiliary electrode, the oxidized NiOOH turns brown and the second EC electrode enters a low transmittance state (colors) (FIG. 3C). ). By applying a negative voltage to the first EC electrode, a positive voltage to the auxiliary electrode, a positive voltage to the second EC electrode, and a negative voltage to the auxiliary electrode, the reduced state H x WO 3 becomes blue, NiOOH in an oxidized state turns brown, and both the first EC electrode and the second EC electrode are in a low transmittance state (colored) (FIG. 3D). As described above, the auxiliary electrode exchanges electric charges between the first EC electrode and the second EC electrode through the electrolyte layer.

第1EC電極としてWO薄膜、第2EC電極としてNiOOH薄膜、補助電極としてFe、電解質層の材料としてスルホン化テトラフルオロエチレン(商品名:ナフィオン)を水及びプロピルアルコールの混合溶液に分散させたものを用いた調光装置を例に挙げて、その動作の一例について説明する。 WO 3 thin film as the first EC electrode, NiOOH thin film as the second EC electrode, Fe 2 O 3 as the auxiliary electrode, and sulfonated tetrafluoroethylene (trade name: Nafion) as the material of the electrolyte layer are dispersed in a mixed solution of water and propyl alcohol. An example of the operation will be described with reference to an example of a dimming device using an apparatus.

可視光及び近赤外線ともに透過させる場合には、第1EC電極(WO薄膜)に正の電圧、補助電極(Fe)に負の電圧を印加することにより、第1EC電極を高透過率状態とさせ(脱色させ)、第2EC電極(NiOOH薄膜)に負の電圧、補助電極(Fe)に正の電圧を印加することにより、第2EC電極を高透過率状態とさせ(脱色させ)て、第1EC電極及び第2EC電極とも高透過率状態(透明状態)とする。近赤外線を遮断し、可視光を透過させる場合には、第1EC電極に負の電圧、補助電極に正の電圧を印加することにより、第1EC電極(WO薄膜)を低透過率状態とする(青色に着色させる)。一方、可視光を遮断し、近赤外線を透過させる場合には、第2EC電極に正の電圧、補助電極に負の電圧を印加することにより、第2EC電極(NiOOH薄膜)を低透過率状態とする(褐色に着色させる)。近赤外線及び可視光の両方を遮断させる場合には、第1EC電極に負の電圧、補助電極に正の電圧を印加し、さらに第2EC電極に正の電圧、補助電極に負の電圧を印加することにより、第1EC電極(WO薄膜)及び第2EC電極の(NiOOH薄膜)両方を低透過率状態とする(着色させる)。このように、第1EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率が制御され、第2EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率が制御され、近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される。 When both visible light and near infrared light are transmitted, a positive voltage is applied to the first EC electrode (WO 3 thin film) and a negative voltage is applied to the auxiliary electrode (Fe 2 O 3 ), so that the first EC electrode has a high transmittance. By applying a negative voltage to the second EC electrode (NiOOH thin film) and applying a positive voltage to the auxiliary electrode (Fe 2 O 3 ), the second EC electrode is brought into a high transmittance state (decolorization). Thus, both the first EC electrode and the second EC electrode are in a high transmittance state (transparent state). When blocking near-infrared rays and transmitting visible light, a negative voltage is applied to the first EC electrode and a positive voltage is applied to the auxiliary electrode to bring the first EC electrode (WO 3 thin film) into a low transmittance state. (Colored blue). On the other hand, when blocking visible light and transmitting near infrared rays, applying a positive voltage to the second EC electrode and a negative voltage to the auxiliary electrode makes the second EC electrode (NiOOH thin film) in a low transmittance state. Do (color brown). When blocking both near infrared and visible light, a negative voltage is applied to the first EC electrode, a positive voltage is applied to the auxiliary electrode, a positive voltage is applied to the second EC electrode, and a negative voltage is applied to the auxiliary electrode. As a result, both the first EC electrode (WO 3 thin film) and the second EC electrode (NiOOH thin film) are brought into a low transmittance state (colored). Thus, by applying a voltage between the first EC electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the near infrared region is controlled, and by applying a voltage between the second EC electrode and the auxiliary electrode, The light transmittance in the visible light region is controlled, and the light transmittance in the near-infrared region and the light transmittance in the visible light region are independently controlled.

次に、本実施形態の調光窓について説明する。   Next, the light control window of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の調光窓は、上記説明した調光装置を備える。第1EC電極と第2EC電極とは対向して配置され、太陽光はこれらを透過して屋内に入射する構造となっている。補助電極については、光の透過率の変化に影響を及ぼさないように、また、太陽光の透過を妨げないように配置するのが好ましく、例えば、面積を小さくして窓枠部分に配置する、窓面に細いワイヤー状に配置する等の方法で配置される。また、補助電極は、薄膜形状又は粉末形状で使用することも可能である。   The light control window of this embodiment includes the light control device described above. The first EC electrode and the second EC electrode are arranged to face each other, and sunlight has a structure that passes through these and enters the room indoors. The auxiliary electrode is preferably arranged so as not to affect the change in light transmittance, and so as not to interfere with the transmission of sunlight. For example, the auxiliary electrode is arranged in a window frame portion with a reduced area. It arrange | positions by the method of arrange | positioning at the window surface in the shape of a thin wire. The auxiliary electrode can also be used in the form of a thin film or powder.

調光窓における補助電極の設置例について、図4−図6に示す。   Examples of installation of the auxiliary electrode in the light control window are shown in FIGS.

図4では、第1EC電極及び第2EC電極を窓面の中央部分に配置し、調光窓の窓枠部分に細長い形状の補助電極を配置している。EC材料の内部では、電子及びイオンの移動により酸化還元反応が進行するので、電子及びイオンの移動速度が第1EC電極及び第2EC電極の応答速度を支配する。図4に示した窓枠部分に補助電極を設置した場合、窓の中央部分の第1EC電極及び第2EC電極と補助電極との間ではイオンの移動距離が長くなり、実効的なイオン抵抗が増大するため、応答速度が低下する可能性がある。透明電極の電子伝導に対する抵抗率は10−3〜10−4Ωcm、膜厚は100nm程度であるので、シート抵抗は10〜100Ω/sqのオーダーである。これに対して、一般的な電解質材料のイオン伝導に対する抵抗率は、1〜10Ωcmである。したがって、この場合、電解質層の厚さを例えば0.1〜10mm程度にすることで、透明電極(第1EC電極及び第2EC電極)及び電解質層のシート抵抗は同程度となり、応答速度の低下を防ぐことができる。 In FIG. 4, the first EC electrode and the second EC electrode are disposed in the center portion of the window surface, and the elongated auxiliary electrode is disposed in the window frame portion of the light control window. Since the oxidation-reduction reaction proceeds by the movement of electrons and ions inside the EC material, the movement speed of the electrons and ions dominates the response speed of the first EC electrode and the second EC electrode. When the auxiliary electrode is installed in the window frame portion shown in FIG. 4, the ion movement distance becomes longer between the first EC electrode and the second EC electrode in the central portion of the window and the auxiliary electrode, and the effective ion resistance is increased. Therefore, the response speed may decrease. Since the resistivity of the transparent electrode with respect to electronic conduction is 10 −3 to 10 −4 Ωcm and the film thickness is about 100 nm, the sheet resistance is on the order of 10 to 100 Ω / sq. On the other hand, the resistivity with respect to ionic conduction of a general electrolyte material is 1 to 10 2 Ωcm. Therefore, in this case, by setting the thickness of the electrolyte layer to, for example, about 0.1 to 10 mm, the sheet resistance of the transparent electrode (first EC electrode and second EC electrode) and the electrolyte layer becomes approximately the same, and the response speed decreases. Can be prevented.

図5では、調光窓の内部の第1EC電極と第2EC電極との間の電解質層内に、ワイヤー状の補助電極を並列に設置している。これにより、第1EC電極及び第2EC電極と補助電極との間の距離が短くなるため、電解質層の厚さを薄くしても応答速度の低下を防ぐことができる。   In FIG. 5, wire-like auxiliary electrodes are arranged in parallel in the electrolyte layer between the first EC electrode and the second EC electrode inside the dimming window. Thereby, since the distance between the first EC electrode and the second EC electrode and the auxiliary electrode is shortened, it is possible to prevent the response speed from being lowered even if the thickness of the electrolyte layer is reduced.

図6では、調光窓の内部の第1EC電極と第2EC電極との間の電解質層内に、ワイヤー状の補助電極を格子状に設置している。これにより、第1EC電極及び第2EC電極と補助電極との間の距離が短くなるため、電解質層の厚さを薄くしても応答速度の低下を防ぐことができる。   In FIG. 6, wire-like auxiliary electrodes are arranged in a grid pattern in the electrolyte layer between the first EC electrode and the second EC electrode inside the light control window. Thereby, since the distance between the first EC electrode and the second EC electrode and the auxiliary electrode is shortened, it is possible to prevent the response speed from being lowered even if the thickness of the electrolyte layer is reduced.

なお、ワイヤー状の補助電極を2枚の固体電解質膜の中間に挟み込んだ、電解質膜/補助電極/電解質膜の積層構造体を、第1EC電極と第2EC電極との間に配置することで、図5又は図6に示した調光窓を簡便に作製することができる。   By placing a laminated structure of electrolyte membrane / auxiliary electrode / electrolyte membrane with a wire-like auxiliary electrode sandwiched between two solid electrolyte membranes between the first EC electrode and the second EC electrode, The light control window shown in FIG. 5 or 6 can be easily produced.

次に、本実施形態の調光方法について説明する。   Next, the light control method of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の調光方法は、第1EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率を制御し、第2EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率を制御する。補助電極は、第1EC電極と第2EC電極との間に配置された電解質層を介して、第1EC電極及び第2EC電極に電気的に接続され近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される。第1EC電極、第2EC電極、補助電極、電解質層等については、前述同様である。   The light control method of this embodiment controls the light transmittance in the near-infrared region by applying a voltage between the first EC electrode and the auxiliary electrode, and sets the voltage between the second EC electrode and the auxiliary electrode. By applying the light, the light transmittance in the visible light region is controlled. The auxiliary electrode is electrically connected to the first EC electrode and the second EC electrode via an electrolyte layer disposed between the first EC electrode and the second EC electrode, and transmits light in the near infrared region and in the visible light region. The light transmittance is controlled independently of each other. The first EC electrode, the second EC electrode, the auxiliary electrode, the electrolyte layer, and the like are the same as described above.

以上説明したように、本実施形態の調光装置、調光窓及び調光方法では、a)第1EC及び第2EC電極がともに高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で透過させることができ、b)第1EC電極が低透過率状態、第2EC電極が高透過率状態の場合には近赤外線のみ遮断、c)第1EC電極が高透過率状態、第2EC電極が低透過率状態の場合には可視光のみ遮断、d)第1EC電極及び第2EC電極がともに低透過率状態の場合には可視光及び近赤外線をともに遮断という4つの状態を実現することが可能である。また、各状態間で透過率を連続的に制御することも可能である。このように、可視光領域及び近赤外線領域における透過率を独立に制御することにより、夏季には近赤外線を遮断して冷房負荷を低減し、可視光は一部透過させて照明負荷を低減することができる。強い西日の場合には、可視領域及び近赤外線領域ともに遮断して、冷房負荷を最大限に節減することができる。一方、冬季には可視光領域の太陽光を低減させるが、近赤外線は十分に透過させることで暖房負荷を低減することができる。くもりの日には可視領域・近赤外線領域ともに高い透過率を維持して、太陽光を最大限に取り入れるという最適な透過率制御を実現できる。   As described above, in the light control device, the light control window, and the light control method of the present embodiment, a) When both the first EC and the second EC electrodes are in a high transmittance state, visible light and near infrared light are transmitted with a predetermined transmittance. B) When the first EC electrode is in a low transmittance state and the second EC electrode is in a high transmittance state, only near infrared rays are blocked. C) The first EC electrode is in a high transmittance state, and the second EC electrode is in a low transmittance state. It is possible to realize four states: only visible light is blocked in the rate state, and d) both visible light and near infrared are blocked when both the first EC electrode and the second EC electrode are in the low transmittance state. . It is also possible to continuously control the transmittance between the states. In this way, by controlling the transmittance in the visible light region and the near-infrared region independently, in the summer, the near-infrared rays are blocked to reduce the cooling load, and the visible light is partially transmitted to reduce the illumination load. be able to. In the case of a strong western day, both the visible region and the near-infrared region can be blocked to reduce the cooling load to the maximum. On the other hand, sunlight in the visible light region is reduced in winter, but the heating load can be reduced by sufficiently transmitting near infrared rays. On cloudy days, it is possible to achieve optimal transmittance control that keeps high transmittance in both the visible and near-infrared regions and maximizes sunlight.

また、本実施形態の調光装置では、従来の2つ以上のECセルを積層した場合に比べて構造が単純で、高透過率状態では可視光及び近赤外線を所定の透過率で効率良く透過させることができるため、高い省エネルギー効果を得ることができる。   In addition, the light control device of this embodiment has a simple structure as compared with the case where two or more conventional EC cells are stacked, and efficiently transmits visible light and near infrared light at a predetermined transmittance in a high transmittance state. Therefore, a high energy saving effect can be obtained.

また、従来の相補型ECスマートウィンドウでは電極として、還元状態で透過率が低下する還元着色型と、酸化状態で透過率が低下する酸化着色型と、の組み合わせに限定する必要があった。しかしながら、本実施形態の調光装置では、第1EC電極と補助電極との間でイオンを移動させることができ、また、第2EC電極と補助電極との間でイオンを移動させることもできるため、第1EC電極の材料と第2EC電極の材料とは、還元着色型EC材料同士の組み合わせでもよく、酸化着色型EC材料同士の組み合わせでもよく、電極材料選択の自由度を大幅に広げることができる。さらに、従来の相補型ECスマートウィンドウとは異なり、2つのEC電極の間で電荷バランスをとる必要がないため、2つのEC電極の光学密度変化を最大限活用する設計が可能である。   Further, in the conventional complementary EC smart window, it is necessary to limit the electrode to a combination of a reduction coloring type in which the transmittance decreases in the reduction state and an oxidation coloring type in which the transmittance decreases in the oxidation state. However, in the light control device of the present embodiment, ions can be moved between the first EC electrode and the auxiliary electrode, and ions can also be moved between the second EC electrode and the auxiliary electrode. The material of the first EC electrode and the material of the second EC electrode may be a combination of reduction coloring EC materials or a combination of oxidation coloring EC materials, and the degree of freedom of electrode material selection can be greatly expanded. Furthermore, unlike the conventional complementary EC smart window, it is not necessary to balance the charge between the two EC electrodes, and therefore, a design that makes the best use of the optical density change of the two EC electrodes is possible.

本実施形態の調光装置、調光窓及び調光方法は、オフィスビルや一般家庭の窓に利用することができる。夏季には強い太陽光を遮断して冷房負荷を低減し、冬季は透過率を高くすることで、太陽光を屋内に取り入れ、暖房負荷を低減することができる。さらに、太陽光の可視光及び近赤外線領域の透過率を適切に制御することで、屋内照明のエネルギーも節約することが可能である。また、本実施形態の調光窓によれば、ブラインドやカーテンのように、視界を遮らずに、屋外の様子を見ることができるので、居住者の快適性も向上する。また、自動車、航空機、鉄道車両、船舶などの交通機関の窓に適用して、省エネルギー化を図ることができる。また、本実施形態の調光装置は、可視光領域及び近赤外線領域の透過率を独立に制御可能な光学シャッターとして、撮像装置への適用も可能である。   The light control device, the light control window, and the light control method of this embodiment can be used for windows in office buildings and general homes. By blocking strong sunlight in summer and reducing the cooling load, and increasing the transmittance in winter, sunlight can be taken indoors and the heating load can be reduced. Furthermore, the energy of indoor lighting can be saved by appropriately controlling the transmittance of visible light in the near-infrared region and the near-infrared region. Moreover, according to the light control window of this embodiment, since the state of the outdoors can be seen without obstructing the field of view like a blind or a curtain, the comfort of the resident is improved. Further, it can be applied to a window of a transportation facility such as an automobile, an aircraft, a railway vehicle, or a ship to save energy. In addition, the light control device of the present embodiment can be applied to an imaging device as an optical shutter capable of independently controlling the transmittance in the visible light region and the near infrared region.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
第1EC電極として酸化タングステン(WO)の薄膜、第2EC電極としてオキシ水酸化ニッケル(NiOOH)の薄膜を用いた調光装置について検証した。
Example 1
A light control device using a tungsten oxide (WO 3 ) thin film as the first EC electrode and a nickel oxyhydroxide (NiOOH) thin film as the second EC electrode was verified.

まず、第1EC電極について、透過率と波長との関係を調べた。第1EC電極として、スパッタリング法により、ITO(Indium Tin Oxide)透明電極付きのガラス基板上に、膜厚100、200、300nmの酸化タングステン(WO)薄膜を作製した。WO薄膜の作製の際には、RFマグネトロンスパッタ装置を用い、金属タングステンターゲット(直径2インチ、純度99.9%)を、酸素100%のスパッタガス雰囲気中で反応性スパッタした。なお、基板温度は室温、スパッタガス圧力は50 mTorr、RFパワーは50Wとした。各々の膜厚のWO薄膜を1M HSO水溶液電解質中で酸化還元した後に、大気中で紫外可視分光光度計(日立ハイテクサイエンス製、U−2910)及びフーリエ変換赤外分光光度計(日本分光製、FT/IR−6100)を用いて透過スペクトルを測定した。 First, the relationship between the transmittance and the wavelength was examined for the first EC electrode. As a first EC electrode, a tungsten oxide (WO 3 ) thin film having a thickness of 100, 200, or 300 nm was formed on a glass substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) transparent electrode by a sputtering method. In the production of the WO 3 thin film, an RF magnetron sputtering apparatus was used, and a metal tungsten target (diameter 2 inches, purity 99.9%) was reactively sputtered in a sputtering gas atmosphere of 100% oxygen. The substrate temperature was room temperature, the sputtering gas pressure was 50 mTorr, and the RF power was 50 W. After oxidation-reduction of the WO 3 thin film of each film thickness in a 1M H 2 SO 4 aqueous electrolyte, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., U-2910) and a Fourier transform infrared spectrophotometer ( The transmission spectrum was measured using JASCO Corporation FT / IR-6100.

結果を図7に示す。酸化状態では高透過率状態(脱色した状態)となり、可視光領域で80%以上の高い透過率を示した。一方、還元状態では低透過率状態(着色した状態)となり、可視光、特に400〜500nmの短波長領域では、40〜60%の比較的高い透過率を保っていたが、近赤外線領域では20%程度まで透過率が低下していた。この結果、WO薄膜は、近赤外線領域で大きな透過率変化を示すことが確認された。なお、2.5μm以上の中赤外線の領域では、ガラス基板による吸収とITO透明電極による反射のため透過率が低下していた。 The results are shown in FIG. In the oxidized state, it became a high transmittance state (decolored state), and showed a high transmittance of 80% or more in the visible light region. On the other hand, a reduced transmittance state (colored state) is obtained in the reduced state, and a relatively high transmittance of 40 to 60% is maintained in the visible light, particularly in a short wavelength region of 400 to 500 nm. The transmittance was reduced to about%. As a result, it was confirmed that the WO 3 thin film exhibits a large transmittance change in the near infrared region. In the mid-infrared region of 2.5 μm or more, the transmittance was lowered due to absorption by the glass substrate and reflection by the ITO transparent electrode.

次に、第2EC電極について、透過率と波長との関係を調べた。第2EC電極として、スパッタリング法により、ITO透明電極付きのガラス基板上に、膜厚100、200、300、400nmのオキシ水酸化ニッケル(NiOOH)薄膜を作製した。WO薄膜と同様に、NiOOH薄膜の作製には、RFマグネトロンスパッタ装置を用い、金属ニッケルターゲット(直径2インチ、純度99.9%)を、水蒸気100%のスパッタガス雰囲気中で反応性スパッタした。なお、基板温度は室温、スパッタガス圧力は50mTorr、RFパワーは50Wとした。各々の膜厚のNiOOH薄膜を1M KOH水溶液電解質中で酸化還元した後に、大気中で上述同様に透過スペクトルを測定した。 Next, the relationship between the transmittance and the wavelength was examined for the second EC electrode. As the second EC electrode, a nickel oxyhydroxide (NiOOH) thin film having a thickness of 100, 200, 300, or 400 nm was formed on a glass substrate with an ITO transparent electrode by a sputtering method. Similar to the WO 3 thin film, a NiOOH thin film was produced by reactive sputtering of a metallic nickel target (diameter 2 inches, purity 99.9%) in a sputtering gas atmosphere of 100% water vapor using an RF magnetron sputtering apparatus. . The substrate temperature was room temperature, the sputtering gas pressure was 50 mTorr, and the RF power was 50 W. After the NiOOH thin film of each film thickness was oxidized and reduced in a 1M KOH aqueous solution electrolyte, the transmission spectrum was measured in the air in the same manner as described above.

結果を図8に示す。還元状態では高透過率状態(脱色した状態)となり、可視光領域及び近赤外線領域の範囲で60〜80%程度の高い透過率を示した。一方、酸化状態では低透過率状態(着色した状態)となり、近赤外線領域では30〜60%程度の比較的高い透過率を保っているが、可視光領域では30%程度以下まで透過率が低下していた。この結果、NiOOH薄膜は、可視光領域で大きな透過率変化を示すことが確認された。   The results are shown in FIG. In the reduced state, it became a high transmittance state (decolored state), and showed a high transmittance of about 60 to 80% in the visible light region and the near infrared region. On the other hand, in the oxidized state, it is in a low transmittance state (colored state) and maintains a relatively high transmittance of about 30 to 60% in the near infrared region, but the transmittance is reduced to about 30% or less in the visible light region. Was. As a result, it was confirmed that the NiOOH thin film showed a large transmittance change in the visible light region.

また、第1EC電極及び第2EC電極の膜厚と透過率との関係を図9に示す。透過率はランベルト−ベールの法則に従うため、EC電極の膜厚が厚くなるとともに、透過率は指数関数的に減少する。このため、膜厚を厚くするほど大きな透過率変化が得られる。しかし、同時に高透過率状態で(脱色時)の透過率も低下してしまうため、最適な膜厚を選定する必要が生じる。図9より、WO薄膜及びNiOOH薄膜はともに、膜厚50nm以下では、ほとんど透過率変化が得られないこと、また膜厚1μm以上では、脱色時でも可視光又は近赤外線領域の透過率が50%以下に低下することが示された。 FIG. 9 shows the relationship between the film thickness and the transmittance of the first EC electrode and the second EC electrode. Since the transmittance follows the Lambert-Beer law, the transmittance decreases exponentially as the thickness of the EC electrode increases. For this reason, a larger transmittance change is obtained as the film thickness is increased. However, at the same time, the transmittance in the high transmittance state (during decolorization) also decreases, and it is necessary to select an optimum film thickness. From FIG. 9, it can be seen that both the WO 3 thin film and the NiOOH thin film have almost no change in transmittance at a film thickness of 50 nm or less, and that the film thickness of 1 μm or more has a transmittance in the visible light or near infrared region of 50 even at the time of decolorization. % Was shown to fall below%.

次に、第1EC電極としてWO薄膜、第2EC電極としてNiOOH薄膜を組み合わせた場合の透過率と波長との関係を調べた。より具体的には、第1EC電極として膜厚が200nmのWO薄膜、第2EC電極として膜厚が100nmのNiOOH薄膜を用いた場合の透過スペクトルを、WO薄膜とNiOOH薄膜との両者を光が透過したと仮定して、図7及び図8に示した透過率を用いて計算した。 Next, the relationship between the transmittance and wavelength when a WO 3 thin film was combined as the first EC electrode and a NiOOH thin film was combined as the second EC electrode was examined. More specifically, the film thickness is 200 nm WO 3 film serving as the 1EC electrode, the transmission spectrum when the film thickness as the 2EC electrode was used NiOOH thin 100 nm, the light of both the WO 3 film and NiOOH film Was calculated using the transmittance shown in FIG. 7 and FIG.

結果を図10に示す。図10(a)は、WO薄膜及びNiOOH薄膜がともに脱色状態の場合の透過スペクトルであり、可視光から近赤外線領域まで40〜70%の高い透過率が得られることが示された。図10(b)は、第1EC電極のWO薄膜のみ着色させた場合であり、近赤外線領域の透過率は20%以下と低いが、可視光領域では40%程度の比較的高い透過率が得られることが示された。図10(c)は、第2EC電極のNiOOH薄膜のみ着色させた場合であり、近赤外線領域での透過率が40%程度であるのに比べ、可視光領域の透過率は20%程度に低下していることが示された。図10(d)は、WO薄膜及びNiOOH薄膜をともに着色した場合であり、可視光から近赤外線の全波長領域で、透過率は10%程度に低下していることが示された。 The results are shown in FIG. FIG. 10 (a) is a transmission spectrum when both the WO 3 thin film and the NiOOH thin film are in a decolored state, and it is shown that a high transmittance of 40 to 70% can be obtained from the visible light to the near infrared region. FIG. 10B shows a case where only the WO 3 thin film of the first EC electrode is colored, and the transmittance in the near infrared region is as low as 20% or less, but a relatively high transmittance of about 40% in the visible light region. It was shown to be obtained. FIG. 10C shows a case where only the NiOOH thin film of the second EC electrode is colored, and the transmittance in the visible light region is reduced to about 20% compared to the transmittance in the near infrared region is about 40%. It was shown that FIG. 10 (d) shows a case where both the WO 3 thin film and the NiOOH thin film are colored, and it is shown that the transmittance is reduced to about 10% in the entire wavelength region from visible light to near infrared.

(実施例2)
調光装置の補助電極の材料について検証した。図11に示す各種遷移金属酸化物について、スパッタリング法によって膜厚100nmの薄膜を作製し、移動電荷密度(電荷容量)をサイクリックボルタンメトリにより評価した。サイクリックボルタンメトリは、試料に印加する電位を一定速度で変えながら、試料に流れる電流を測定する方法であり、電極反応が進む電位や反応速度を知ることができる測定手法である。測定した電流値を時間で積分することにより、電極反応に伴って移動した電荷量を求めることができる。この電荷量を試料の面積で規格化し、単位面積あたりの移動電荷量として、図11にプロットした。サイクリックボルタンメトリの測定の際は、参照電極にAg/AgCl、対極にPtを用い、電位走査速度は20mV/sとした。
(Example 2)
The material of the auxiliary electrode of the light control device was verified. With respect to various transition metal oxides shown in FIG. 11, a thin film having a thickness of 100 nm was prepared by a sputtering method, and the mobile charge density (charge capacity) was evaluated by cyclic voltammetry. Cyclic voltammetry is a method of measuring the current flowing through a sample while changing the potential applied to the sample at a constant rate, and is a measurement method that can know the potential at which an electrode reaction proceeds and the reaction rate. By integrating the measured current value over time, the amount of charge transferred with the electrode reaction can be obtained. This charge amount was normalized by the area of the sample and plotted in FIG. 11 as a moving charge amount per unit area. In the measurement of cyclic voltammetry, Ag / AgCl was used for the reference electrode, Pt was used for the counter electrode, and the potential scanning speed was 20 mV / s.

結果を図11に示す。酸化鉄(Fe)及び酸化イリジウム(IrO)の電荷容量が大きいことがわかった。第2EC電極に用いられるNiOOHと同じ膜厚で比較すると、Feの方がNiOOHに比べて移動電荷密度が約4倍大きいことが示された。したがって、Feの膜面積を1/4にしても、同程度の移動電荷密度を得ることが可能である。Feは、IrOに比べて安価であるので、補助電極の材料として好適に用いられ得る。 The results are shown in FIG. It was found that the charge capacities of iron oxide (Fe 2 O 3 ) and iridium oxide (IrO x ) were large. When compared with the same film thickness as NiOOH used for the second EC electrode, it was shown that Fe 2 O 3 had a mobile charge density about 4 times greater than that of NiOOH. Therefore, even if the film area of Fe 2 O 3 is reduced to ¼, it is possible to obtain a similar mobile charge density. Since Fe 2 O 3 is less expensive than IrO x , it can be suitably used as a material for the auxiliary electrode.

(実施例3)
第1EC電極としてWO薄膜、第2EC電極としてNiOOH薄膜、補助電極としてFeを用いた調光装置を作製した。
(Example 3)
A light control device using a WO 3 thin film as the first EC electrode, a NiOOH thin film as the second EC electrode, and Fe 2 O 3 as the auxiliary electrode was manufactured.

図12に、調光装置の写真を示す。なお、電解質材料として、スルホン化テトラフルオロエチレン(商品名:ナフィオン)を水及びプロピルアルコールの混合溶液に分散させたものを用いた。   FIG. 12 shows a photograph of the light control device. As the electrolyte material, a material obtained by dispersing sulfonated tetrafluoroethylene (trade name: Nafion) in a mixed solution of water and propyl alcohol was used.

スルホン化テトラフルオロエチレンは、プロトン伝導性の電解質であり、電極として用いたWO薄膜、NiOOH薄膜、Fe薄膜は、それぞれ、
の酸化還元反応を行う。ここで、酸化状態のWOは透明、還元状態のHWOは青色であり、酸化状態のNiOOHは褐色、還元状態のNi(OH)は透明である。Fe及びFeは、黄色〜褐色で顕著な色変化は生じない。
Sulfonated tetrafluoroethylene is a proton-conductive electrolyte, and the WO 3 thin film, NiOOH thin film, and Fe 2 O 3 thin film used as electrodes are respectively
The redox reaction of Here, the oxidation state WO 3 is transparent, the reduction state H x WO 3 is blue, the oxidation state NiOOH is brown, and the reduction state Ni (OH) 2 is transparent. Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 are yellow to brown and do not cause a significant color change.

第1EC電極(WO薄膜)に正の電圧、補助電極(Fe)に負の電圧を印加すると第1EC電極が脱色し、第2EC電極(NiOOH薄膜)に負の電圧、補助電極(Fe)に正の電圧を印加すると第2EC電極が脱色し、第1EC電極及び第2EC電極とも透明状態であり、可視光及び近赤外線ともに透過する(図12(a))。第1EC電極に負の電圧、補助電極に正の電圧を印加することにより、第1EC電極(WO薄膜)が青色に着色し、近赤外線が遮断され、可視光が透過する(図12(b))。一方、第2EC電極に正の電圧、補助電極に負の電圧を印加することにより、第2EC電極(NiOOH薄膜)が褐色に着色し、可視光が遮断され、近赤外線が透過する(図12(c))。第1EC電極に負の電圧、補助電極に正の電圧を印加し、さらに第2EC電極に正の電圧、補助電極に負の電圧を印加することにより、第1EC電極(WO薄膜)及び第2EC電極(NiOOH薄膜)の両方が着色し、近赤外線及び可視光の両方が遮断される(図12(d))。このように、第1EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率が制御され、第2EC電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率が制御された。以上より、本実施例の調光装置によって、近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御されることが示された。 When a positive voltage is applied to the first EC electrode (WO 3 thin film) and a negative voltage is applied to the auxiliary electrode (Fe 2 O 3 ), the first EC electrode is decolored, and a negative voltage is applied to the second EC electrode (NiOOH thin film). When a positive voltage is applied to (Fe 2 O 3 ), the second EC electrode is decolored, both the first EC electrode and the second EC electrode are in a transparent state, and both visible light and near infrared light are transmitted (FIG. 12A). By applying a negative voltage to the first EC electrode and a positive voltage to the auxiliary electrode, the first EC electrode (WO 3 thin film) is colored blue, the near infrared ray is blocked, and visible light is transmitted (FIG. 12B). )). On the other hand, by applying a positive voltage to the second EC electrode and a negative voltage to the auxiliary electrode, the second EC electrode (NiOOH thin film) is colored brown, the visible light is blocked, and the near infrared light is transmitted (FIG. 12 ( c)). By applying a negative voltage to the first EC electrode, a positive voltage to the auxiliary electrode, and further applying a positive voltage to the second EC electrode and a negative voltage to the auxiliary electrode, the first EC electrode (WO 3 thin film) and the second EC Both electrodes (NiOOH thin film) are colored, and both near infrared rays and visible light are blocked (FIG. 12 (d)). Thus, by applying a voltage between the first EC electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the near infrared region is controlled, and by applying a voltage between the second EC electrode and the auxiliary electrode, The light transmittance in the visible light region was controlled. From the above, it has been shown that the light transmittance in the near-infrared region and the light transmittance in the visible light region are independently controlled by the light control device of the present embodiment.

Claims (12)

第1のエレクトロクロミック電極と、
前記第1のエレクトロクロミック電極に対向して設けられた第2のエレクトロクロミック電極と、
前記第1のエレクトロクロミック電極と前記第2のエレクトロクロミック電極との間に配置された電解質層と、
前記電解質層を介して、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極に電気的に接続された補助電極と、
を備え、
前記第1のエレクトロクロミック電極と前記補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率が制御され、
前記第2のエレクトロクロミック電極と前記補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率が制御され、
近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される、
ことを特徴とする調光装置。
A first electrochromic electrode;
A second electrochromic electrode provided opposite to the first electrochromic electrode;
An electrolyte layer disposed between the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode;
An auxiliary electrode electrically connected to the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode via the electrolyte layer;
With
By applying a voltage between the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the near infrared region is controlled,
By applying a voltage between the second electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the visible light region is controlled,
The light transmittance in the near infrared region and the light transmittance in the visible light region are each controlled independently.
A light control device characterized by that.
前記第1のエレクトロクロミック電極において、低透過率状態では、可視光領域の吸収に比して近赤外線領域の吸収が大きく、
前記第2のエレクトロクロミック電極において、低透過率状態では、近赤外線領域の吸収に比して可視光領域での吸収が大きい、
ことを特徴とする請求項1に記載の調光装置。
In the first electrochromic electrode, in the low transmittance state, the absorption in the near infrared region is larger than the absorption in the visible light region,
In the second electrochromic electrode, in the low transmittance state, the absorption in the visible light region is larger than the absorption in the near infrared region,
The light control device according to claim 1.
前記第1のエレクトロクロミック電極は、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタン及びこれらの複合酸化物からなる群より選択される薄膜を備える、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の調光装置。
The first electrochromic electrode includes a thin film selected from the group consisting of tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, and composite oxides thereof.
The light control device according to claim 1 or 2, wherein
前記第1のエレクトロクロミック電極の前記薄膜の膜厚は、50nm以上1μm以下である、
ことを特徴とする請求項3に記載の調光装置。
The thickness of the thin film of the first electrochromic electrode is not less than 50 nm and not more than 1 μm.
The light control device according to claim 3.
前記第2のエレクトロクロミック電極は、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、酸化ニッケル及び酸化ニッケルを含む複合酸化物からなる群より選択される薄膜を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の調光装置。
The second electrochromic electrode includes a thin film selected from the group consisting of a composite oxide containing nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, nickel oxide and nickel oxide,
The light control device according to claim 1, wherein the light control device is a light control device.
前記第2のエレクトロクロミック電極の前記薄膜の膜厚は、50nm以上1μm以下である、
ことを特徴とする請求項5に記載の調光装置。
The film thickness of the thin film of the second electrochromic electrode is not less than 50 nm and not more than 1 μm.
The light control device according to claim 5.
前記補助電極は、オキシ水酸化鉄、水酸化鉄、酸化鉄、酸化イリジウム及びこれらの複合酸化物からなる群より選択される、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の調光装置。
The auxiliary electrode is selected from the group consisting of iron oxyhydroxide, iron hydroxide, iron oxide, iridium oxide, and complex oxides thereof.
The light control device according to claim 1, wherein the light control device is a light control device.
前記補助電極の電荷容量は、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極の電荷容量よりも大きい、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の調光装置。
The charge capacity of the auxiliary electrode is larger than the charge capacity of the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode,
The light control device according to any one of claims 1 to 7, wherein
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の調光装置を備える調光窓。   A light control window comprising the light control device according to claim 1. 前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極は、窓面の中央部分に設置され、
前記補助電極は、窓枠部分に設置される、
ことを特徴とする請求項9に記載の調光窓。
The first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode are installed in a central portion of a window surface,
The auxiliary electrode is installed in the window frame part,
The light control window according to claim 9.
前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極は、窓面の中央部分に設置され、
前記補助電極は、前記電解質層内に設置される、
ことを特徴とする請求項9に記載の調光窓。
The first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode are installed in a central portion of a window surface,
The auxiliary electrode is disposed in the electrolyte layer;
The light control window according to claim 9.
第1のエレクトロクロミック電極と補助電極との間に電圧を印加することにより、近赤外線領域の光の透過率を制御し、
前記第1のエレクトロクロミック電極に対向して設けられた第2のエレクトロクロミック電極と前記補助電極との間に電圧を印加することにより、可視光領域の光の透過率を制御し、
前記補助電極は、前記第1のエレクトロクロミック電極と前記第2のエレクトロクロミック電極との間に配置された電解質層を介して、前記第1のエレクトロクロミック電極及び前記第2のエレクトロクロミック電極に電気的に接続され、
近赤外線領域の光の透過率と可視光領域の光の透過率とは、各々独立して制御される、
ことを特徴とする調光方法。
By applying a voltage between the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the near infrared region is controlled,
By applying a voltage between the second electrochromic electrode provided opposite to the first electrochromic electrode and the auxiliary electrode, the light transmittance in the visible light region is controlled,
The auxiliary electrode is electrically connected to the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode via an electrolyte layer disposed between the first electrochromic electrode and the second electrochromic electrode. Connected,
The light transmittance in the near infrared region and the light transmittance in the visible light region are each controlled independently.
The light control method characterized by this.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110376818A (en) * 2019-07-23 2019-10-25 Oppo广东移动通信有限公司 Electrochromic device and its control method, electronic equipment and storage medium

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