JP2019158940A - エレクトロクロミックデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】色調変化の時間短縮と色調の均一性（色ムラ低減）との両立が可能なエレクトロクロミックデバイスを提供する。【解決手段】エレクトロクロミックデバイス１は、調光面Ｓに沿って配列され、電気的に直列に接続された少なくとも２つの第１エレクトロクロミック素子３ａ，３ｂと、少なくとも１つの第２エレクトロクロミック素子５ａとを備え、第１エレクトロクロミック素子３ａ，３ｂおよび第２エレクトロクロミック素子５ａは、一対の透明電極層２１，２２と、透明電極層２１，２２の間に設けられ、無色状態と有色状態とを切り換えられるエレクトロクロミック層３１，３２を含む調光層３０とを有し、調光面Ｓに交差する方向からみて、第２エレクトロクロミック素子５ａの調光層３０は、隣り合う第１エレクトロクロミック素子３ａ，３ｂの調光層３０の間の領域と重なる。【選択図】図３

Description

本発明は、エレクトロクロミックデバイスに関する。

化学物質にキャリア（電子または正孔）を注入することにより生じる酸化反応または還元反応により、化学物質の光学物性（例えば、色調（Color tone）、無色−有色）が変化するエレクトロクロミック現象（Electrochromism）が知られている。このようなエレクトロクロミック現象を利用した光学素子として、エレクトロクロミック素子（以下、ＥＣ（Electro Chromic）素子ともいう。）が知られている。特許文献１には、このようなＥＣ素子を含むエレクトロクロミックデバイス（以下、ＥＣデバイスともいう。）が記載されている。

特許文献１には、ＥＣ素子の問題点として、透明電極層の電気抵抗が比較的に大きいため、大面積のＥＣ素子を作製すると、透明電極層における電圧印加点近傍の着色が開始してから、全体的に均一な着色状態となるまでの時間（色調変化の時間）が長いことが記載されている。
この問題点に関し、特許文献１に記載のＥＣデバイスでは、同一基板上に複数のＥＣ素子を近接して形成し、かつ各ＥＣ素子を直列に接続する。これにより、印加電圧は大きくなるが、各ＥＣ素子に同時に電圧が印加されるので、全ＥＣ素子が同時に着色を開始する。しかも各ＥＣ素子が小さいので、電圧印加点近傍の着色が開始してから、全体的に均一な着色状態となるまでの時間（色調変化の時間）が短くなる。

特開昭６１−２４９０２６号公報

特許文献１に記載のＥＣデバイスでは、ＥＣ素子を直列接続するため、具体的には、隣り合うＥＣ素子のうちの一方のＥＣ素子の上部透明電極層と他方のＥＣ素子の下部透明電極層とを透明電極層で接続するため、ＥＣ素子の間には透明電極層のみが存在し、ＥＣ層が存在しない。そのため、ＥＣ素子の色調が変化するときに、ＥＣ素子の間の色調が変化しない領域がスリットのように視認され、色調が不均一（色ムラ）となってしまう。

本発明は、色調変化の時間短縮と色調の均一性（色ムラ低減）との両立が可能なエレクトロクロミックデバイスを提供することを目的とする。

本発明に係るエレクトロクロミックデバイスは、調光面を有するエレクトロクロミックデバイスであって、調光面に沿って配列され、電気的に直列に接続された少なくとも２つの第１エレクトロクロミック素子と、少なくとも１つの第２エレクトロクロミック素子とを備え、第１エレクトロクロミック素子および第２エレクトロクロミック素子は、一対の透明電極層と、一対の透明電極層の間に設けられ、無色状態と有色状態とを切り換えられるエレクトロクロミック層を含む調光層とを有し、調光面に交差する方向からみて、第２エレクトロクロミック素子の調光層は、隣り合う第１エレクトロクロミック素子の調光層の間の領域と重なる。

本発明によれば、エレクトロクロミックデバイスにおいて、色調変化の時間短縮と色調の均一性（色ムラ低減）とを両立できる。

従来のエレクトロクロミックデバイスの断面図である。 第１実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスを調光面側から示す平面図である。 図２に示すエレクトロクロミックデバイスのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 第１実施形態の第１変形例に係るエレクトロクロミックデバイスの断面図である。 第１実施形態の他の第１変形例に係るエレクトロクロミックデバイスの断面図である。 第１実施形態の第２変形例に係るエレクトロクロミックデバイスの断面図である。 第２実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスの断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングおよび部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

エレクトロクロミック素子（以下、ＥＣ素子ともいう。）は、上述したように、化学物質にキャリア（電子または正孔）を注入することにより生じる酸化反応または還元反応により、化学物質の光学物性（例えば、色調、無色−有色）が変化するエレクトロクロミック現象を利用した光学素子である。
ＥＣ素子は、光透過率を電流により任意に制御できるため、省エネルギー特性および意匠性が求められる光学分野において注目されている。ＥＣ素子は、酸化または還元等の化学反応によって物質の色調が変化することにより色が変わるが、これは電圧駆動で液晶の配向を変化させる液晶素子とは根本的に異なる。

ＥＣ素子は、様々な色調を発現でき、駆動電力、消費電力等の点でも大きなメリットを有する。しかし、ＥＣ素子は、色調変化の際に化学反応を伴わない液晶素子と比較すると、無色状態と有色状態との変化時（換言すれば、光透過状態と遮光状態との変化時）、すなわち、スイッチング時の応答速度（動作速度）の点で大きく劣るというデメリットを有する。特に大面積のＥＣ素子を作製すると、電気回路的な問題、例えば透明電極層の比較的に大きい電気抵抗により、色調変化の速度が低下する。
この点に関し、ＥＣ層を薄くすると、色調変化の速度が速くなる。しかし、ＥＣ層を薄くすると、色調が薄くなってしまうというトレードオフの関係がある。

また、上述したように、色調変化の速度を速めるために、同一基板上において、複数のＥＣ素子に分割し、複数のＥＣ素子を電気的に直列に接続することが考えられる（特許文献１参照）。図１に、このような従来のエレクトロクロミックデバイスの断面図を示す。
なお、図１および後述する図面には、ＸＹＺ直交座標系を示す。ＸＹ平面はエレクトロクロミックデバイス１Ｘ（または、後述のエレクトロクロミックデバイス１）の調光面Ｓに平行な面であり、Ｚ方向はＸＹ平面に対して直交な方向である。

図１に示すエレクトロクロミックデバイス（以下、ＥＣデバイスともいう。）１Ｘは、透明基板１１０上に３つのＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備える。ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、調光面Ｓに沿ってＸ方向に配列される。
ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々は、透明基板１１０上に形成された第１透明電極層１２１と、第１透明電極層１２１と対向する第２透明電極層１２２と、第１透明電極層１２１と第２透明電極層１２２との間に設けられた調光層１３０とを備える。調光層１３０は、第１透明電極層１２１に接する第１ＥＣ層１３１と、第２透明電極層１２２に接する第２ＥＣ層１３２と、第１ＥＣ層１３１と第２ＥＣ層１３２との間に設けられた電解質層１３３とを有する。

ＥＣ素子１０３ａにおける第１透明電極層１２１には、電圧を印加するための印加電極１４１が設けられる。ＥＣ素子１０３ａにおける第２透明電極層１２２は、ＥＣ素子１０３ｂにおける第１透明電極層１２１に接続され、ＥＣ素子１０３ｂにおける第２透明電極層１２２は、ＥＣ素子１０３ｃにおける第１透明電極層１２１に接続される。ＥＣ素子１０３ｃにおける第２透明電極層１２２には、電圧を印加するための印加電極１４２が設けられる。これにより、ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、印加電極１４１，１４２間において、電気的に直列に接続される。

このＥＣデバイス１Ｘでは、ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃにおける調光層１３０の色調変化により、調光面Ｓの調光領域Ｒにおいて光透過率が変化し、その結果、調光が可能となる。調光領域Ｒとは、全てのＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを囲うように、ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃで画成される領域である。

このＥＣデバイス１Ｘでは、ＥＣ素子１０３ａの第２透明電極層１２２とＥＣ素子１０３ｂの第１透明電極層１２１とを接続するために、ＥＣ素子１０３ａとＥＣ素子１０３ｂとの間の領域４には、透明電極層のみが存在し、ＥＣ層が存在しない。同様に、ＥＣ素子１０３ｂの第２透明電極層１２２とＥＣ素子１０３ｃの第１透明電極層１２１とを接続するために、ＥＣ素子１０３ｂとＥＣ素子１０３ｃとの間の領域４には、透明電極層のみが存在し、ＥＣ層が存在しない。
そのため、ＥＣデバイス１Ｘでは、ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの色調が変化するときに、ＥＣ素子１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの間の色調が変化しない領域４がスリットのように視認され、調光面Ｓの調光領域Ｒにおいて色調が不均一（色ムラ）となってしまう。

そこで、本実施形態では、色調変化の時間短縮と色調の均一性（色ムラ低減）との両立が可能なエレクトロクロミックデバイスを提供する。以下、本実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスについて説明する。

［エレクトロクロミックデバイス］
（第１実施形態）
図２は、第１実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスを調光面側から示す平面図であり、図３は、図２に示すエレクトロクロミックデバイスのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２および図３に示すエレクトロクロミックデバイス（以下、ＥＣデバイスともいう。）１は、透明基板１０と、３つの第１エレクトロクロミック素子（以下、第１ＥＣ素子ともいう。）３ａ，３ｂ，３ｃと、２つの第２エレクトロクロミック素子（以下、第２ＥＣ素子ともいう。）５ａ，５ｂと、２対の印加電極４１，４２とを備える。

＜透明基板＞
透明基板１０は、ＥＣデバイス１の調光面Ｓと平行な主面を有する基板である。透明基板１０は、少なくとも可視光に対して光学的に透明であるプラスチック材料で形成される。透明基板１０の材料としては、ポリエステルやポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリシクロオレフィン等が挙げられる。

＜第１エレクトロクロミック素子および第２エレクトロクロミック素子＞
第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃは、透明基板１０の一方の主面上に形成され、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂは、透明基板１０の他方の主面上に形成される。
第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの各々は、第１透明電極層２１と、第２透明電極層２２と、調光層３０とを備える。同様に、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの各々は、第１透明電極層２１と、第２透明電極層２２と、調光層３０とを備える。

<<第１透明電極層および第２透明電極層>>
第１透明電極層２１および第２透明電極層２２は、調光層３０を挟むように配置される。第１透明電極層２１は、透明基板１０の一方または他方の主面に形成され、第２透明電極層２２は、第１透明電極層２１と対向して形成される。
換言すれば、第１透明電極層２１および第２透明電極層２２は、一対の透明電極層を構成する。詳説すると、第１透明電極層２１は、透明基板１０の一方の主面上または他方の主面上に配置され、その第１透明電極層２１に対し、調光面Ｓに直交するＺ方向にて離れて第２透明電極層２２が配置される。このことから、第１透明電極層２１は、調光面Ｓに直交するＺ方向における一方側（または他方側）に配置され、第２透明電極層２２は、調光面Ｓに直交するＺ方向における他方側（または一方側）に配置されるといえる。
第１透明電極層２１および第２透明電極層２２は、調光層３０への電流注入の機能を有する。

第１透明電極層２１および第２透明電極層２２は、透明導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、透明導電性金属酸化物、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンおよびそれらの複合酸化物等が用いられる。これらの中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率および透明性、並びに長期信頼性の観点からは、特にインジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、またはインジウムチタン複合酸化物（ＩｎＴｉＯ）等が特に好ましい。
ここで、「主成分」とは、その含有割合が５０質量％より多いことを意味し、７０質量％以上であると好ましく、８５質量％以上であるとより好ましい。また、上記した透明導電性金属酸化物は、利用状況に応じて、Ｓｎ、Ｗ、Ａｓ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃ等のうちの少なくとも一種の元素をドーパントとして含むことが好ましい。これらの中でも、ドーパントとしてＳｎを用いた酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が特に好ましく用いられる。

また、第１透明電極層２１および第２透明電極層２２は、金、銀、銅、アルミニウム、またはカーボン等からなる導電性パターン部を含んでも良い。第１透明電極層２１および第２透明電極層２２は、導電性パターン部を含むことで、より低抵抗となる。

第１透明電極層２１および第２透明電極層２２の形成方法としては、例えばスパッタリング法または塗布法が用いられる。その際、マスク製膜によって所望の電極パターンを形成してもよいし、レーザーパターニングによって所望の電極パターンを形成してもよい。また、フォトリソグラフィによるエッチングプロセスによってもパターニング可能である。

<<調光層>>
調光層３０は、第１透明電極層２１と第２透明電極層２２との間に設けられる。調光層３０は、第１エレクトロクロミック層（以下、第１ＥＣ層ともいう。）３１と、第２エレクトロクロミック層（以下、第２ＥＣ層ともいう。）３２と、電解質層３３とを備える。

<<<第１エレクトロクロミック層および第２エレクトロクロミック層>>>
第１ＥＣ層３１は、第１透明電極層２１に接して形成され、第２ＥＣ層３２は、第２透明電極層２２に接して形成される。第１ＥＣ層３１および第２ＥＣ層３２は、電気化学的な反応（酸化反応または還元反応）により、色調を変化させる、具体的には無色状態と有色状態とを切り換える。
第１ＥＣ層３１および第２ＥＣ層３２は、互いに異なる種類の着色型のＥＣ層であればよい。例えば、第１ＥＣ層３１が酸化着色型である場合、第２ＥＣ層３２は還元着色型であればよい。

酸化着色型のＥＣ層の材料としては、キャリアの移動により酸化反応が生じて着色する材料であればよい。また、還元着色型のＥＣ層の材料としては、キャリアの移動により還元反応が生じて着色する材料であればよい。酸化着色型および還元着色型のＥＣ層の材料としては、無機材料および有機材料のいずれであってもよい。
酸化着色型の無機材料としては、プルシアンブルー、ルテニウムパープル、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化イリジウム等が挙げられる。酸化着色型の有機材料としては、ポリアニリン等が挙げられる。
還元着色型の無機材料としては、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５等が挙げられる。還元着色型の有機材料としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、へブチルピオロゲン、ポリビオロゲン、テトラチオフルバレン、ポリチオール、ポリチオフェン等が挙げられる。

第１ＥＣ層３１および第２ＥＣ層３２の形成方法としては、材料として金属酸化物を用いる場合、スパッタリング法または蒸着法が用いられ、材料として金属錯イオンからなる化合物を用いる場合、塗布法（ウエットコーティング法）が用いられる。

<<<電解質層>>>
電解質層３３は、第１ＥＣ層３１と第２ＥＣ層３２との間に設けられ、第１透明電極層２１と第２透明電極層２２との間で電荷を移動させることで、第１ＥＣ層３１と第２ＥＣ層３２の色調の変化を促す。
電解質層３３の材料としては、液体状の電解質、固体状の電解質、または半固体状の電解質が挙げられる。
液体状の電解質としては、有機溶媒に電解質塩を溶解させたものが挙がられる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等が挙げられ、電解質塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４等が挙げられる。
固体状の電解質としては、例えば、β−Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２等が挙げられる。
半固体状の電解質層としては、例えば、液体状の電解質にゲル化剤を添加してゲル状にしたものが挙げられる。ゲル化剤としては、光硬化性樹脂等が挙げられる。

電解質層３３の形成方法としては、電解質材料が固体状である場合、スパッタリング法または蒸着法が用いられ、電解質材料が液体状または半固体状である場合、塗布法（ウエットコーティング法）が用いられる。

＜印加電極＞
印加電極４１，４２は、第１、第２透明電極層２１，２２に電圧を印加するための電極で、例えば金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、またはカーボンを用いることができる。
印加電極４１，４２の形成方法としては、例えば金属ペーストを用いた塗布法が用いられる。

＜他の構成部材＞
ＥＣデバイス１は、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの第２透明電極層２２側に設けられた透明基板を備えてもよい。すなわち、２枚の透明基板で、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃが挟持されててもよい。また、ＥＣデバイス１は、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの第２透明電極層２２側に設けられた透明基板を備えてもよい。すなわち、２枚の透明基板で、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂが挟持されててもよい。これらによれば、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃ、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂといったＥＣ素子が、透明基板で保護される。
これらの透明基板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の材料からなる透明基板が用いられる。
また、透明電極層２１，２２同士の間の電位差制御に多大な影響を与えない範囲で、透明電極層２１，２２同士の間に、上述以外の別の層が介在してもよい。

＜第１エレクトロクロミック素子および第２エレクトロクロミック素子の詳細＞
第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃは、透明基板１０の一方の主面上に、すなわちＥＣデバイス１の調光面Ｓに沿って、Ｘ方向に配列される。
第１ＥＣ素子３ａの第１透明電極層２１は、第１ＥＣ素子３ｂと反対側に向けて、第１ＥＣ素子３ａの第２透明電極層２２と重畳しない部分を生じさせるまで延びる。この第１透明電極層２１の延びた部分には、電圧印加のための印加電極（第１印加電極）４１が形成される。
第１ＥＣ素子３ａの第２透明電極層２２は、自身の第１透明電極層２１の延びた部分とは反対側（すなわち、第１ＥＣ素子３ｂ）に向けて、調光層３０を覆うように延びる。調光層３０は一定の厚みを有することから、第２透明電極層２２は、調光層３０の側面（調光層３０にてＺ方向に延びる面）を覆う。そのため、第２透明電極層２２は、調光層３０の側面を覆う垂下面２２ｓを有する。
第１ＥＣ素子３ａに隣り合う第１ＥＣ素子３ｂの第１透明電極層２１は、第１ＥＣ素子３ａに向けて、第１ＥＣ素子３ｂの第２透明電極層２２と重畳しない部分を生じさせるまで延びる。詳説すると、第１ＥＣ素子３ｂの第１透明電極層２１は、第１ＥＣ素子３ａの第２透明電極層２２（垂下面２２ｓ）に到達するまで延びる。これにより、隣り合う第１ＥＣ素子３ａ，３ｂのうちの第１ＥＣ素子３ａの第２透明電極層２２は、第１ＥＣ素子３ｂの第１透明電極層２１に接続される。
第１ＥＣ素子３ｂの第２透明電極層２２は、自身の第１透明電極層２１の延びた部分とは反対側（すなわち、第１ＥＣ素子３ｃ）に向けて、調光層３０を覆うように延びることで、第１ＥＣ素子３ａの第２透明電極層２２同様に、垂下面２２ｓを有する。
第１ＥＣ素子３ｂに隣り合う第１ＥＣ素子３ｃの第１透明電極層２１は、第１ＥＣ素子３ｂに向けて、第１ＥＣ素子３ｃの第２透明電極層２２と重畳しない部分を生じさせるまで延びる。詳説すると、第１ＥＣ素子３ｃの第１透明電極層２１は、第１ＥＣ素子３ｂの第２透明電極層２２（垂下面２２ｓ）に到達するまで延びる。これにより、隣り合う第１ＥＣ素子３ｂ，３ｃのうちの第１ＥＣ素子３ｂの第２透明電極層２２は、第１ＥＣ素子３ｃの第１透明電極層２１に接続される。
第１ＥＣ素子３ｃの第２透明電極層２２は、自身の第１透明電極層２１の延びた部分とは反対側に向けて、調光層３０を覆うように延びることで、第１ＥＣ素子３ａ、３ｂの第２透明電極層２２同様に、垂下面２２ｓを有する。この垂下面２２ｓは、第１透明電極層２１と同材料で形成された透明電極層２３に連なる。そして、この透明電極層２３の部分には、電圧印加のための印加電極（第１印加電極）４２が形成される。
これにより、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃは、一対の印加電極（第１印加電極）４１，４２間において、電気的に直列に接続される。

第２ＥＣ素子５ａ，５ｂは、透明基板１０の他方の主面上に、すなわちＥＣデバイス１の調光面Ｓに沿って、Ｘ方向に配列される。
第２ＥＣ素子５ａの第１透明電極層２１は、第２ＥＣ素子５ｂと反対側に向けて、第２ＥＣ素子５ａの第２透明電極層２２と重畳しない部分を生じさせるまで延びる。この第１透明電極層２１の延びた部分には、電圧印加のための印加電極（第２印加電極）４１が形成される。
第２ＥＣ素子５ａの第２透明電極層２２は、自身の第１透明電極層２１の延びた部分とは反対側（すなわち、第２ＥＣ素子５ｂ）に向けて、調光層３０を覆うように延びることで、第１ＥＣ素子３ａ、３ｂ，３ｃの第２透明電極層２２同様に、調光層３０の側面を覆う垂下面２２ｓを有する。
第２ＥＣ素子５ａに隣り合う第２ＥＣ素子５ｂの第１透明電極層２１は、第２ＥＣ素子５ａに向けて、第２ＥＣ素子５ｂの第２透明電極層２２と重畳しない部分を生じさせるまで延びる。詳説すると、第２ＥＣ素子５ｂの第１透明電極層２１は、第２ＥＣ素子５ａの第２透明電極層２２（垂下面２２ｓ）に到達するまで延びる。これにより、隣り合う第２ＥＣ素子５ａ，５ｂのうちの第２ＥＣ素子５ａの第２透明電極層２２は、第２ＥＣ素子５ｂの第１透明電極層２１に接続される。
第２ＥＣ素子５ｂの第２透明電極層２２は、自身の第１透明電極層２１の延びた部分とは反対側に向けて、調光層３０を覆うように延びることで、第１ＥＣ素子３ａ、３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａの第２透明電極層２２同様に、垂下面２２ｓを有する。この垂下面２２ｓは、第１透明電極層２１と同材料で形成された透明電極層２３に連なる。そして、この透明電極層２３の部分には、電圧印加のための印加電極（第２印加電極）４２が形成される。
これにより、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂは、一対の印加電極（第２印加電極）４１，４２間において、電気的に直列に接続される。

透明基板１０の主面、すなわちＥＣデバイス１の調光面Ｓに直交するＺ方向からみて、第２ＥＣ素子５ａの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ａの調光層３０と第１ＥＣ素子３ｂの調光層３０との間の領域と重なるように配置される。換言すれば、Ｚ方向からみて、第２ＥＣ素子５ａの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ａの調光層３０と第１ＥＣ素子３ｂの調光層３０との間の領域を被覆するように配置される。
また、透明基板１０の主面、すなわちＥＣデバイス１の調光面Ｓに直交するＺ方向からみて、第２ＥＣ素子５ｂの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ｂの調光層３０と第１ＥＣ素子３ｃの調光層との間の領域と重なるように配置される。換言すれば、Ｚ方向からみて、第２ＥＣ素子５ｂの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ｂの調光層３０と第１ＥＣ素子３ｃの調光層との間の領域を被覆するように配置される。
これにより、ＥＣデバイス１の調光面Ｓに直交するＺ方向からみて、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０と第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０は、互いに補償し合うように配置される。
これにより、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの色調が変化するとき、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの間の領域において第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの色調が変化するので、調光面Ｓの調光領域Ｒにおいて色調が均一となる（色ムラ低減）。調光領域Ｒとは、全てのＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃ，５ａ，５ｂを囲うように、ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃ，５ａ，５ｂで画成される領域である。

透明基板１０の主面、すなわちＥＣデバイス１の調光面Ｓに直交するＺ方向からみて、第２ＥＣ素子５ａの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ａの調光層３０および第１ＥＣ素子３ｂの調光層３０と重ならないと好ましい。また、透明基板１０の主面、すなわちＥＣデバイス１の調光面Ｓに直交するＺ方向からみて、第２ＥＣ素子５ｂの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ｂの調光層３０および第１ＥＣ素子３ｃの調光層３０と重ならないと好ましい。
例えば、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの配列方向（Ｘ方向）における、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０の長さと第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０の長さとの総和は、この配列方向（Ｘ方向）におけるＥＣデバイス１の調光面Ｓの調光領域Ｒの長さと同一であると好ましい。また、例えば、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０の面積と第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０の面積との総和は、ＥＣデバイス１の調光面Ｓの調光領域Ｒの面積と同一であると好ましい。
第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０と第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０とが重なると、色調が濃くなるため、色調が不均一（色ムラ）となる。
この点に関し、本実施形態では、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０と第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０とが重ならないので、重なりに起因して色調が濃くなるような色調の不均一（色ムラ）が低減する。

第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの配列方向（Ｘ方向）における第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの各々の調光層３０の長さは、この配列方向（Ｘ方向）における第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの各々の調光層３０の長さと同一であると好ましい。
これにより、各第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび各第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの色調変化の速度（応答速度、動作速度）が同一となる。
また、本実施形態のように、透明基板１０の両面にＥＣ素子を形成する場合に、透明基板１０の両面に生じる応力差が低減し、透明基板１０の反り、換言すればＥＣデバイス１の反りが抑制される。その結果、ＥＣデバイス１の信頼性が向上する（例えば、透明電極層の割れ抑制、ＥＣデバイス全体の応力緩和）。

第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０の構成と第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０の構成とは同一であると好ましい。調光層３０の構成としては、ＥＣ層３１，３２の材料、厚さ、電解質層の材料等である。
これにより、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの色調変化時（調光時）、調光面Ｓの調光領域Ｒにおいて色調がより均一となる（色ムラ低減）。

以上説明したように、第１実施形態のＥＣデバイス１によれば、調光面Ｓに沿って配列され、電気的に直列に接続された第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃと、調光面Ｓに沿って配列され、電気的に直列に接続された第２ＥＣ素子５ａ，５ｂとを備える。これにより、各ＥＣ素子に同時に電圧が印加されるので、全ＥＣ素子が同時に着色を開始する。しかも各ＥＣ素子が小さいので、電圧印加点近傍の着色が開始してから、全体的に均一な着色状態となるまでの時間（色調変化の時間）が短縮される。換言すれば、色調変化の速度（動作速度）が向上する。

更に、第１実施形態のＥＣデバイス１によれば、調光面Ｓに交差する方向からみて、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０は、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃのうちの隣り合うＥＣ素子の調光層３０の間の領域とそれぞれ重なる。これにより、調光面Ｓの調光領域Ｒにおいて色調が均一となる（色ムラ低減）。
したがって、第１実施形態のＥＣデバイス１によれば、色調変化の時間短縮と色調の均一性（色ムラ低減）とを両立できる。

（第１変形例）
第１実施形態では、例えば、第１ＥＣ層３１と第２ＥＣ層３２との２種のＥＣ層を備える第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａ，５ｂを例示した。しかし、ＥＣ素子の形態はこれに限定されず、図４に示すように第１ＥＣ層３１のみを備えてもよいし、図５に示すように第２ＥＣ層３２のみを備えてもよい。図４に示す第１ＥＣ層３１および図５に示す第２ＥＣ層３２は、上述したように、酸化着色型であってもよいし、還元着色型であってもよい。

（第２変形例）
また、第１実施形態では、電気的に直接接続された第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃと電気的に直接接続された第２ＥＣ素子５ａ，５ｂとのそれぞれに、一対の印加電極４１，４２が設けられたＥＣデバイス１を例示した。これによれば、第１ＥＣ素子と第２ＥＣ素子とに個別に電圧を印加でき、第１ＥＣ素子と第２ＥＣ素子との個別の電圧制御が可能となる。
しかし、ＥＣデバイス１の形態はこれに限定されず、図６に示すように、導電性部材４３を用いて第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃと第２ＥＣ素子５ａ，５ｂとを電気的に直列に接続し、これらの第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａ，５ｂに一対の印加電極４１，４２が設けられてもよい。すなわち、このＥＣデバイス１では、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃと第２ＥＣ素子５ａ，５ｂとが、一対の印加電極４１，４２間において、電気的に直列に接続されていてもよい。これによれば、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２ＥＣ素子５ａ，５ｂのための電源は１つあればよく、これらのＥＣ素子への電圧印加が容易となる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、一方の主面に第１ＥＣ素子が形成された透明基板１０の他方の主面に第２ＥＣ素子を形成した（両面実装構造）。
第２実施形態では、透明基板１０の一方の主面に形成された第１ＥＣ素子上に透明スペーサを配置し、この透明スペーサ上に第２ＥＣ素子を配置する（積層実装構造）。

図７は、第２実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスの断面図である。図７に示すエレクトロクロミックデバイス（ＥＣデバイス）１は、図２および図３に示すエレクトロクロミックデバイス１において、透明スペーサ１１を更に備える点で第１実施形態と異なる。
透明スペーサ１１は、ＥＣデバイス１の調光面Ｓと平行な主面を有する平板状をなす。透明スペーサ１１は、少なくとも可視光に対して光学的に透明であるプラスチック材料で形成される。透明スペーサ１１としては、例えば透明基板１０の材料と同一であればよい。

第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃは透明基板１０の一方の主面上に形成され、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃ上には透明スペーサ１１が配置される。透明スペーサ１１上には、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂの調光層３０が、隣り合う第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃの調光層３０の間の領域と重なるように、第２ＥＣ素子５ａ，５ｂが配置される。

この第２実施形態のＥＣデバイス１でも、第１実施形態のＥＣデバイス１と同様の利点が得られる。
更に、第２実施形態のＥＣデバイス１によれば、透明基板１０および透明スペーサ１１の片面のみにＥＣ素子を形成した後に、これらを積層することにより、ＥＣデバイス１を作製できる。このように、第２実施形態のＥＣデバイス１によれば、片面のみの半導体層形成プロセスを用いるので、基板の両面の半導体層形成プロセスを必要とする第１実施形態のＥＣデバイス１と比べて、半導体層形成プロセスの簡略化が可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、３つの第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃと２つの第２ＥＣ素子５ａ，５ｂとを備えるＥＣデバイス１を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、２以上の第１ＥＣ素子と１以上の第２ＥＣ素子とを備えるＥＣデバイスにも適用可能である。

また、上述した実施形態では、調光面Ｓに直交する方向（Ｚ方向）において、第１ＥＣ素子３ａ，３ｂ，３ｃと第２ＥＣ素子５ａ，５ｂとの２層構造であるＥＣデバイス１を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、調光面Ｓに直交する方向（Ｚ方向）に３層以上のＥＣ素子を備えるＥＣデバイスにも適用可能である。
例えば、第２実施形態において、ＥＣ素子が形成された透明スペーサを更に積層してもよい。或いは、第１実施形態の両面実装構造と第２実施形態の積層実装構造とを組み合わせてもよい。

１，１Ｘ エレクトロクロミックデバイス（ＥＣデバイス）
３ａ，３ｂ，３ｃ 第１エレクトロクロミック素子（第１ＥＣ素子）
５ａ，５ｂ 第２エレクトロクロミック素子（第２ＥＣ素子）
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ エレクトロクロミック素子
４ 領域
１０，１１０ 透明基板
１１ 透明スペーサ
２１，１２１ 第１透明電極層
２２，１２２ 第２透明電極層
２２ｓ 垂下面
２３ 透明電極層
３０，１３０ 調光層
３１，１３１ 第１エレクトロクロミック層（第１ＥＣ層）
３２，１３２ 第２エレクトロクロミック層（第２ＥＣ層）
３３，１３３ 電解質層
４１，４２，１４１，１４２ 印加電極
４３ 導電性部材
Ｒ 調光領域
Ｓ 調光面

Claims (10)

1. 調光面を有するエレクトロクロミックデバイスであって、
   前記調光面に沿って配列され、電気的に直列に接続された少なくとも２つの第１エレクトロクロミック素子と、
   少なくとも１つの第２エレクトロクロミック素子と、
   を備え、
   前記第１エレクトロクロミック素子および前記第２エレクトロクロミック素子は、
   一対の透明電極層と、
   前記一対の透明電極層の間に設けられ、無色状態と有色状態とを切り換えられるエレクトロクロミック層を含む調光層と、
   を有し、
   前記調光面に交差する方向からみて、前記第２エレクトロクロミック素子の調光層は、隣り合う前記第１エレクトロクロミック素子の調光層の間の領域と重なる、
   エレクトロクロミックデバイス。
2. 複数の前記第１エレクトロクロミック素子と複数の第２エレクトロクロミック素子とを備え、
   複数の前記第２エレクトロクロミック素子は、前記調光面に沿って配列され、電気的に直列に接続されており、
   前記調光面に交差する方向からみて、複数の前記第２エレクトロクロミック素子の調光層は、複数の前記第１エレクトロクロミック素子のうちの隣り合う前記第１エレクトロクロミック素子の調光層の間の領域とそれぞれ重なる、
   請求項１に記載のエレクトロクロミックデバイス。
3. 前記第１エレクトロクロミック素子の配列方向における前記第２エレクトロクロミック素子の調光層の長さは、前記配列方向における前記第１エレクトロクロミック素子の調光層の長さと同一である、請求項１または２に記載のエレクトロクロミックデバイス。
4. 前記調光面に交差する方向からみて、前記第２エレクトロクロミック素子の調光層は、前記第１エレクトロクロミック素子の調光層と重ならない、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
5. 前記第１エレクトロクロミック素子の配列方向における前記第１エレクトロクロミック素子の調光層の長さと、前記配列方向における前記第２エレクトロクロミック素子の調光層の長さとの総和は、前記配列方向における前記エレクトロクロミックデバイスの前記調光面の調光領域の長さと同一である、請求項４に記載のエレクトロクロミックデバイス。
6. 前記第１エレクトロクロミック素子に電圧を印加するための一対の第１印加電極と、
   前記第２エレクトロクロミック素子に電圧を印加するための一対の第２印加電極と、
   を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
7. 前記第１エレクトロクロミック素子と前記第２エレクトロクロミック素子とは、電気的に直列に接続されており、
   前記第１エレクトロクロミック素子および前記第２エレクトロクロミック素子に電圧を印加するための一対の印加電極を備える、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
8. 透明基板を備え、
   前記第１エレクトロクロミック素子は、前記透明基板の一方の主面上に形成され、
   前記第２エレクトロクロミック素子は、前記透明基板の他方の主面上に形成される、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
9. 透明基板と、平板状の透明スペーサとを備え、
   前記第１エレクトロクロミック素子は、前記透明基板上に形成され、
   前記透明スペーサは、前記第１エレクトロクロミック素子と前記第２エレクトロクロミック素子との間に設けられ、
   前記第２エレクトロクロミック素子は、前記透明スペーサ上に形成される、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
10. 前記一対の透明電極層は、前記調光面に交差する方向における一方側に配置された第１透明電極層と、前記調光面に交差する方向における他方側に配置された第２透明電極層とを含み、
    隣り合う前記第１エレクトロクロミック素子のうちの一方の第２透明電極層は、隣り合う前記第１エレクトロクロミック素子のうちの他方の第１透明電極層に接続される、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
    

Images