JP2023165133A

JP2023165133A - エレクトロクロミック素子、眼鏡レンズ及び窓材

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Publication number: JP2023165133A
Application number: JP2022075799A
Authority: JP
Inventors: 和也宮崎; Kazuya Miyazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2022-05-02
Filing date: 2022-05-02
Publication date: 2023-11-15
Also published as: WO2023214524A1

Abstract

【課題】消色状態において色づきがあるＥＣ素子について、透過率低下を小さく抑えながら略無彩色化を実現することができるＥＣ素子、眼鏡レンズ及び窓材を提供する。【解決手段】エレクトロクロミック素子は、一対の電極と、一対の電極の間に配置されたエレクトロクロミック層とを有する素子構造であって、消色状態での色度がＣＩＥ１９７６色空間の色度図において彩度Ｃ＊＝６～１５、色相角ｈ＊＝１０５～１３０°の範囲にある素子構造と、素子構造に設けられ、波長５５０～５７０ｎｍの間に吸光度０．０４～０．１２、半値幅２０～６０ｎｍの主吸収ピークを有する色素層と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロクロミック素子、眼鏡レンズ及び窓材に関する。

エレクトロクロミック（以下、「ＥＣ」と表記する場合がある）素子は、一対の電極と、その電極間に配置されたＥＣ層とを有し、一対の電極間に電圧を印加してＥＣ層内の化合物を酸化又は還元することで可視光帯域の色相や光量を調整する光学素子である。

ＥＣ素子は、これまでに航空機の調光窓、自動車の防眩ミラー等の製品に応用されている。また、近年では、撮像装置の可変ＮＤフィルタ、眼鏡の調光レンズ等へのＥＣ素子の適用が試みられている。ＥＣ素子は、調光性能に関して広いダイナミックレンジを有する。このため、ＥＣ素子は、眼鏡の調光レンズに使用した場合には従来のサングラスのように暗所で外す必要がなく、常時装用することが可能となる。シーンを選ばずに眼鏡を装用できることはユーザーにとって大きなメリットである一方、製品に求められる性能はより厳しいものとなる。例えば、眼鏡レンズの色については特定色の透過率減衰がないよう略無彩色であることが求められる。また、例えば、夜間や薄暮時に運転を行うために眼鏡レンズの視感透過率は７５％以上であることが求められていれる。

特許文献１は、防眩性を付与するために透明なプラスチック眼鏡レンズに波長３８０～６５０ｎｍの間に半値幅４０～１４０ｎｍの主吸収ピークを有する色素を含む層を設置する技術を開示している。

特開２０１３－２２８５２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、略無彩色の透明な眼鏡レンズに色素を含む層を設置して調色するため、消色状態において色づきがあるＥＣ素子の略無彩色化を図ることは困難であり、ＥＣ素子の透過率低下を小さく抑えることも困難である。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、消色状態において色づきがあるＥＣ素子について、透過率低下を小さく抑えながら略無彩色化を実現することができるＥＣ素子、眼鏡レンズ及び窓材を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトロクロミック層とを有する素子構造であって、消色状態での色度がＣＩＥ１９７６色空間の色度図において彩度Ｃ^＊＝６～１５、色相角ｈ^＊＝１０５～１３０°の範囲にある素子構造と、前記素子構造に設けられ、波長５５０～５７０ｎｍの間に吸光度０．０４～０．１２、半値幅２０～６０ｎｍの主吸収ピークを有する色素層と、を有することを特徴とするエレクトロクロミック素子が提供される。

本発明によれば、消色状態において色づきがあるＥＣ素子について、透過率低下を小さく抑えながら略無彩色化を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るＥＣ素子を示す断面模式図である。従来のＥＣ素子のＣＩＥ１９７６色空間における消色状態での色度を示すグラフである。吸収スペクトル形状を変えたときのＥＣ素子の彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示すグラフである。色素層を形成しない素子１、及び色素層を形成した素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１ａ、１ｂの分光透過率を示すグラフである。色素層を形成しない素子１、及び色素層を形成した素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１ａ、１ｂの彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示すグラフである。色素層を形成しない素子２、及び色素層を形成した素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２ａ、２ｂの分光透過率を示すグラフである。色素層を形成しない素子２、及び色素層を形成した素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２ａ、２ｂの彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示すグラフである。色素層を形成しない素子３、及び色素層を形成した素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３ａ、３ｂの分光透過率を示すグラフである。色素層を形成しない素子３、及び色素層を形成した素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３ａ、３ｂの彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示すグラフである。本発明の一実施形態に係るＥＣ素子を用いた調光眼鏡レンズを示す断面模式図である。本発明の一実施形態に係るＥＣ素子を用いた調光窓を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係るＥＣ素子の構成について、好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成、相対配置等は、特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

本発明の一実施形態に係るＥＣ素子は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトロクロミック層とを有し、消色状態での色度がＣＩＥ１９７６色空間の色度図において彩度Ｃ^＊＝６～１５、色相角ｈ^＊＝１０５～１３０°の範囲にある素子構造と、前記素子構造に設けられ、波長５５０～５７０ｎｍの間に吸光度０．０４～０．１２、半値幅２０～６０ｎｍの主吸収ピークを有する色素層と、を有することを特徴とするエレクトロクロミック素子である。

［ＥＣ素子の構成及び部材］
まず、図１を用いて本発明の一実施形態に係るＥＣ素子の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＥＣ素子１０を示す断面模式図である。

図１に示すように、ＥＣ素子１０は、一対の基板１ａ、１ｂと、一対の透明電極２ａ、２ｂと、一対のバス配線３ａ、３ｂと、シール４と、ＥＣ層５と、色素層６と、を有している。基板１ａの一方の面には、透明電極２ａが形成されている。基板１ｂの一方の面には、透明電極２ｂが形成されている。基板１ａと基板１ｂとは、透明電極２ａと透明電極２ｂとが互いに対向するようにシール４を介して配置されて設けられている。透明電極２ａが形成された基板１ａと、透明電極２ｂが形成された基板１ｂと、シール４とにより画定にされた空間には、ＥＣ層５が配置されている。基板１ｂの他方の面には、色素層６が設けられている。シール４の外周部には、ＥＣ層５に対する均一な電圧印加を実現するためのバス配線３ａ、３ｂが一対の透明電極２ａ、２ｂ上にそれぞれＥＣ素子１０の調光領域を囲繞するように形成されている。

ＥＣ素子１０のバス配線３ａ、３ｂには、駆動回路７が電気的に接続される。駆動回路７は、バス配線３ａ、３ｂを介して透明電極２ａ、２ｂに電気的に接続され、透明電極２ａ、２ｂに駆動電圧を印加する。

次に、本実施形態によるＥＣ素子１０を構成する部材について詳細に説明する。
ＥＣ層５は、エレクトロクロミック特性（ＥＣ特性）を示すＥＣ化合物を含む。ＥＣ層５は、有機溶媒にＥＣ化合物を溶解させた溶液層であることが好ましい。溶液層は電解質を含んでもよい。さらに、溶液層は後述する色素を含んでもよい。このとき、ＥＣ層５は色素層６をも兼ねることになる。ＥＣ層５の形成方法は、特に限定されるものではないが、一対の透明電極２ａ、２ｂの間に設けた間隙に、真空注入法、ＯＤＦ法、大気注入法、メニスカス法等によって予め調製したＥＣ化合物を含有する液体を注入する方法が挙げられる。

ＥＣ層５に含まれるＥＣ化合物は、有機化合物であっても無機化合物であってもよいが、有機化合物であることが好ましい。また、ＥＣ化合物は、酸化反応によって透明状態から着色するアノード性エレクトロクロミック化合物であってもよいし、還元反応によって透明状態から着色するカソード性エレクトロクロミック化合物であってもよい。また、ＥＣ層５に含まれるＥＣ化合物として、アノード性ＥＣ化合物とカソード性ＥＣ化合物の双方を用いても構わない。アノード性ＥＣ化合物とカソード性ＥＣ化合物とを共に用いると、電流に対する着色効率が高くなり好ましい。本明細書においては、アノード性ＥＣ化合物とカソード性ＥＣ化合物の双方を有するＥＣ素子を相補型ＥＣ素子と呼ぶ。アノード性ＥＣ化合物はアノード材料、カソード性ＥＣ化合物はカソード材料とも呼ばれる。

相補型ＥＣ素子を駆動した場合、透明電極２ａ、２ｂのうち、一方の電極では酸化反応によってＥＣ化合物から電子が引き抜かれ、他方の電極では還元反応によってＥＣ化合物が電子を受け取る。酸化反応によって中性分子からラジカルカチオンを生成してもよい。また、還元反応によって中性分子からラジカルアニオンを生成しても、ジカチオン分子からラジカルカチオンを生成してもよい。相補型ＥＣ素子においては一対の基板１ａ、１ｂ上の一対の透明電極２ａ、２ｂの双方においてＥＣ化合物が着色するため、着色時に大きな光学濃度変化を必要とする場合は相補型ＥＣ素子を採用することが好ましい。

有機ＥＣ化合物は、ポリチオフェンやポリアニリン等の導電性高分子、ビオロゲン系化合物、アントラキノン系化合物、オリゴチオフェン誘導体、フェナジン誘導体等の有機低分子化合物等が挙げられる。

ＥＣ層５は、ＥＣ化合物を１種類のみ有していても、複数種類のＥＣ化合物を有していてもよい。ＥＣ層５が複数種類のＥＣ化合物を含有する場合は、ＥＣ化合物の酸化還元電位の差が小さいことが好ましい。ＥＣ層５が複数種類のＥＣ化合物を有する場合は、アノード性ＥＣ化合物とカソード性ＥＣ化合物とを合わせて４種類以上のＥＣ化合物を有してよい。ＥＣ層５は、５種類以上のＥＣ化合物を有してもよい。複数種類のＥＣ化合物を有する場合、複数のアノード材料の酸化還元電位は６０ｍＶ以内であってよく、複数のカソード材料の酸化還元電位は６０ｍＶ以内であってよい。

ＥＣ層５が複数種類のＥＣ化合物を有する場合、複数種類のＥＣ化合物は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下に吸収ピークを有する化合物、５００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に吸収ピークを有する化合物及び６５０ｎｍ以上に吸収ピークを有する化合物を含んでよい。吸収ピークは半値幅が２０ｎｍ以上のものを指す。また、光を吸収する場合のＥＣ化合物の状態は、酸化状態であっても、還元状態であっても、中性状態であってもよい。

また、ＥＣ層５は電解質を含んでもよい。電解質としては、イオン解離性の塩であり、かつ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れば限定されない。ＥＣ層５に含まれる電解質としては、なかでも電子供与性を有する電解質が好ましい。これら電解質は、支持電解質と呼ぶこともできる。電解質としては、例えば、各種のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩や、４級アンモニウム塩や環状４級アンモニウム塩等が挙げられる。具体的には、電解質として、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＮａＳＣＮ、ＮａＣｌＯ₄、ＮａＢＦ₄、ＮａＡｓＦ₆、ＫＳＣＮ、ＫＣｌ等のＬｉ、Ｎａ、Ｋのアルカリ金属塩等や、（ＣＨ₃）₄ＮＢＦ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＢＦ₄、（ｎ－Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＢＦ₄、（ｎ－Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＰＦ₆、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＢｒ、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＣｌＯ₄、（ｎ－Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＣｌＯ₄等の４級アンモニウム塩及び環状４級アンモニウム塩等が挙げられる。

ＥＣ化合物及び電解質を溶かす溶媒としては、ＥＣ化合物や電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、特に極性を有するものが好ましい。具体的には、溶媒として、水や、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、３－メトキシ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５は、さらにポリマーマトリックスやゲル化剤を含有してもよい。この場合、ＥＣ層５は粘稠性が高い液体となり、場合によってはゲル状となる。ポリマーとしては、例えばポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース、プルラン系ポリマー、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（登録商標）等が挙げられ、ＰＭＭＡが好ましく用いられる。

一対の基板１ａ、１ｂは、それぞれ透明電極２ａ、２ｂ、ＥＣ層５及び色素層６を含む構造を指示する基材となるものである。一対の基板１ａ、１ｂは、光透過性の材料により構成されうる。「光透過性」とは、光を透過することを意味し、例えば、対象となる波長の光に対して５０％以上１００％以下の光透過率を有することとして定義されうる。ここで対象となる光の波長は、ＥＣ素子１０が対象とする光の波長のことであり、典型的な例としては可視光線の波長領域である。具体的な光の波長の例としては、３８０ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下を挙げることができる。なお、「透明」も、「光透過性」と同義に定義されうる。

一対の基板１ａ、１ｂとしては、ガラス材、樹脂材等の基板を使用することができる。ガラス材としては、例えば白板ガラス、光学ガラス、無アルカリガラス、化学強化ガラス等が挙げられ、これらの中から眼鏡レンズとして使用できるほど薄板軽量化したものを好ましく使用できる。樹脂材としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アリルジグリコールカーボネート樹脂（ＡＤＣ）、無色透明ポリイミド樹脂（ＰＩ）等が挙げられ、高透明で強度や耐熱性が高いものを好ましく使用できる。

さらに、一対の基板１ａ、１ｂには、ＥＣ層５の紫外線劣化を防ぐために紫外線を遮蔽する部材が形成され又は貼合されていることが好ましい。紫外線を遮蔽する部材としては、紫外線反射膜、紫外線吸収膜等を挙げることができる。

一対の透明電極２ａ、２ｂは、これらに印加する電圧によってＥＣ層５の着消色を制御する役割を有する。一対の透明電極２ａ、２ｂは、ともに透明な電極材料により構成される。ＥＣ素子１０は、この透明電極２ａ、２ｂ間に電圧が印加されることによりＥＣ特性を示す。

透明電極２ａ、２ｂの材料としては、例えば、酸化インジウムスズ合金（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、グラフェン等を挙げることができる。また、ドーピング処理等で導電率を向上させた導電性ポリマー、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の錯体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等も透明電極２ａ、２ｂの材料として好適に用いられる。

本実施形態に係るＥＣ素子１０は、消色状態で高い透過率を有することが好ましい。このため、一対の基板１ａ、１ｂ上の一対の透明電極２ａ、２ｂの材料は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＮＥＳＡ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、グラフェン等の透明材料が特に好ましい。これらはバルク状、微粒子状等様々な形態で透明電極２ａ、２ｂとして使用できる。なお、これらの電極は、単独で透明電極２ａ、２ｂとして使用してもよいし、複数組み合わせて透明電極２ａ、２ｂとして使用してもよい。

色素層６は、好適な吸収スペクトル形状を有する色素を含む層であり、ＥＣ素子１０の透過率低下を小さく抑えながら略無彩色化を実現するための層である。色素層６は、ＥＣ特性を有しないものであることが好ましい。色素層６は、ＥＣ素子１０の調光領域を含むように設置されていればよい。色素層６は、一対の基板１ａ、１ｂの一方の基板表面に設置されていてもよい。この場合、色素層６は、基板の上に形成された薄膜でありうる。また、色素層６は、ＥＣ層５に含まれていてもよい。すなわち、色素を含むＥＣ層５が色素層６を兼ねてもよい。

色素層６に含まれる色素としては、シアニン色素、メチン色素、キサンテン色素等が挙げられ、これらの中から好適な吸収スペクトル形状を有するものを使用することができる。好適なスペクトル形状については以下に詳細に説明するが、波長５５０～５７０ｎｍの間に半値幅２５～７０ｎｍ、吸光度０．０４～０．１２の主吸収ピークを有するものとして規定される。ここで「主吸収ピーク」とは、複数の吸収ピークの中で最も吸光度が大きいピークを指す。

なお、色素層６の形成方法は、特に限定されるものではないが、基板表面に薄膜として形成する場合は、色素を樹脂や溶媒と混合して調整した溶液を基板上に塗布し、加熱することで形成される。

一対の透明電極２ａ、２ｂ上に調光領域を囲繞するように形成された一対のバス配線３ａ、３ｂは、調光領域外からのＥＣ層５に対する均一な電圧印加を実現するための給電部位として形成されている。一対のバス配線３ａ、３ｂの材料としては、低抵抗の金属材料を好適に使用することができる。例えば、銀、パラジウム、銅、アルミニウム、銀－パラジウム－銅合金（ＡＰＣ）、アルミニウム－ネオジウム合金等の薄膜等を一対のバス配線３ａ、３ｂとして好ましく使用することができる。さらに、バス配線３ａ、３ｂには、バス配線内での電圧降下を防ぐために、一つのバス配線について複数の給電部位を設置することが好ましい。

シール４は、一対の透明電極２ａ、２ｂの間の空間を封止してその空間にＥＣ層５を保持するためのものである。シール４としては、化学的に安定で気体及び液体を透過させず、ＥＣ化合物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、シール４の材料としては、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等が挙げられる。

本実施形態に係るＥＣ素子１０は、一対の透明電極２ａ、２ｂ間の距離を規定する機能を有するスペーサーを有してもよい。スペーサーの機能は、シール４が有してもよい。スペーサーは、シリカビーズ、ガラスファイバー等の無機材料や、ポリジビニルベンゼン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム、エポキシ樹脂等の有機材料で構成されてもよい。

［ＥＣ素子の色度］
従来のＥＣ素子の色度について説明する。図２は、従来のＥＣ素子のＣＩＥ１９７６色空間（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間）における消色状態での色度を示すグラフである。図２中、各プロットの説明における左側は透明電極材料、右側は基板材料を示している。

図２に示すように、従来のＥＣ素子では、消色状態において、透明電極や基板の種類が異なっているにも関わらず色度が略同じ位置に集中していることが分かる。さらに、従来のＥＣ素子は、総じてやや強い黄緑色を呈していることが分かる。これは、透明電極の吸収、反射等により短波長側（青色側）の透過率が低下するためである。従来のＥＣ素子では、これが略同程度であるため略同じ色度位置をとっていると考えられる。ここで、彩度Ｃ^＊及び色相角ｈ^＊は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の色度座標ａ^＊、ｂ^＊を用いてそれぞれ次式（１）及び（２）で表される。

とすると、従来のＥＣ素子の色度範囲は、図２から次の範囲となる。
Ｃ^＊＝８．１～１２．９、ｈ^＊＝１０９°～１２５°

一方、本実施形態では、色素層６を設置することにより視感透過率の低下を小さく抑えながら、色の適正化、すなわち消色状態におけるＥＣ素子１０の略無彩色化を実現するものである。なお、無彩色化とは、消色状態におけるＥＣ素子をＣ^＊＜５とすることを意味する。

ＥＣ素子１０は、一対の透明電極２ａ、２ｂと、一対の透明電極２ａ、２ｂの間に配置されたＥＣ層５とを有する素子構造を有する。当該素子構造は、消色状態での色度がＣＩＥ１９７６色空間の色度図において彩度Ｃ^＊＝６～１５、色相角ｈ^＊＝１０５～１３０°の範囲にある。なお、当該素子構造は、ＥＣ素子１０における色素層６を除く構造であるが、一対の基板１ａ、１ｂを含んでも含まなくてもよい。本実施形態では、かかる消色状態において色づきがある素子構造に、以下に述べる主吸収ピークを有する色素層６を設けることにより、消色状態におけるＥＣ素子１０について透過率低下を小さく抑えながら略無彩色を実現する。

［ＥＣ素子の色（彩度）と視感透過率とを最適化する吸収スペクトル形状］
従来のＥＣ素子の分光透過率にローレンツ型の吸収（ピーク波長λ_０，強度Ａ／（πγ），半値幅２γ）を重畳して色（彩度）と視感透過率を計算し、好適な吸収スペクトル形状の範囲を求める。ローレン型の吸収スペクトル形状Ｌ（λ；Ａ，λ_０，γ）は、次式（３）により表すことができる。

ここで、λ、λ_０、２γ、Ａ／（πγ）はそれぞれ次のとおりである。
λ：波長
λ_０：ピーク波長
２γ：半値幅（γは半値半幅）
Ａ／（πγ）：吸収強度

ピーク波長５５０～５８０ｎｍ、半値幅２０～６０ｎｍ、吸収強度０．０４～０．２４の範囲で吸収スペクトル形状を変えたときのＥＣ素子の彩度及び視感透過率を表１に、また彩度と視感透過率との相関を図３に示す。ここで用いたＥＣ素子は、透明電極として金属スタックフィルム、基板としてＰＥＴを用いたものである（図２の色度グラフの黒丸）。図３中、各プロットの説明における括弧書き内の数値は、左から順にピーク波長、半値幅及び吸収強度である。

表１から分かるように、視感透過率に関しては、吸収強度を大きくしていくとピーク波長や半値幅に依存せず低下する傾向が見られるが、彩度に関しては、ピーク波長や半値幅に依存して極小点を持つことが特徴である。図３から、色づきに関する人の眼の許容範囲を彩度Ｃ^＊に関してＣ^＊＜５とすれば、最大取り得る視感透過率は６８％程度であることが分かる。吸収波長に関しては、ピーク波長５８０ｎｍでは彩度Ｃ^＊＜５となる条件で視感透過率低下が大きくなるため、５５０～５７０ｎｍの範囲が好ましい。半値幅に関しては、２０ｎｍ未満では彩度Ｃ^＊＞５となり、６０ｎｍより大きくなると視感透過率低下が大きくなるため、２０～６０ｎｍの範囲が好ましい。また、吸収強度に関しては、上記条件と彩度Ｃ^＊と視感透過率値を考慮して０．０４～０．１２ｎｍの範囲が好ましい。したがって、ＥＣ素子に重畳する吸収スペクトルの形状の好適な範囲は、ピーク波長５５０～５７０ｎｍ、且つ半値幅２０～６０ｎｍ、且つ吸収強度０．０４～０．１２となる。

そこで、本実施形態に係るＥＣ素子１０は、波長５５０～５７０ｎｍの間に吸光度０．０４～０．１２、半値幅２０～６０ｎｍの主吸収ピークを有する色素層６を有する。本実施形態では、かかる色素層６により、消色状態におけるＥＣ素子１０について透過率低下を小さく抑えながら略無彩色化を実現することができる。

本実施形態に係るＥＣ素子１０において、一対の透明電極２ａ、２ｂの一方又は両方は、ａ^＊ｂ^＊座標における彩度Ｃ^＊が６より大きい透明電極でありうる。かかる場合であっても、色素層６を有することで、消色状態におけるＥＣ素子１０を透過する光のａ^＊ｂ^＊座標における彩度Ｃ^＊は６以下となる。なお、ａ^＊ｂ^＊座標は、ＣＩＥ１９７６色空間におけるａ^＊ｂ^＊座標である。

［公知の色素を使用した実施例及び比較例］
以下では、公知の色素のうち本実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にあるもの５種類（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）及び当該好適な範囲から逸脱するもの２種類（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成したＥＣ素子を用意した。各色素層は、素子構成が異なる３種類のＥＣ素子について適用した。用意した各ＥＣ素子について、色度（ａ^＊，ｂ^＊，Ｃ^＊，ｈ^＊）及び視感透過率Ｔ_Ｖを評価した。表２には、本実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にあるもの５種類（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）及び当該好適な範囲から逸脱するもの２種類（色素ａ、ｂ）の具体的な内容について示す。合計７種の色素は、ＳＲ－８９１３（（株）ケミクレア）、ＫＪ－１７０（（株）ケムジェネシス）、ＳｏｌｖｅｎｔＲｅｄ４９（ＷＩＬＬＩＡＭＳ）、ＮＫ－７６（（株）林原生物化学研究所）、ＡｃｉｄＲｅｄ９４（東京化成工業（株））、ＰｌａｓｔＶｉｏｌｅｔＤＶ－４８３（有本化学工業（株））、ＤＣ－３７０（（株）ケミクレア）である。

［実施例１］
本実施例は、透明電極としてシート抵抗１０．８Ω／□の銀スタックフィルム（ＴＤＫ（株））、基板として厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルムを使用してＥＣ素子を作製した例である。一方のＰＥＴ基板表面（透明電極と反対側の表面）には、上記実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にある５種類の色素（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）及び当該好適な範囲から逸脱する２種類の色素（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成した。作製したＥＣ素子は、比較例としての素子１、実施例としての素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、及び比較例としての１ａ、１ｂの８種類である。素子１には色素層を形成しなかった。素子１Ａには色素Ａを含有する色素層を形成した。素子１Ｂには色素Ｂを含有する色素層を形成した。素子１Ｃには色素Ｃを含有する色素層を形成した。素子１Ｄには色素Ｄを含有する色素層を形成した。素子１Ｅには色素Ｅを含有する色素層を形成した。素子１ａには色素ａを含有する色素層を形成した。素子１ｂには色素ｂを含有する色素層を形成した。ここで、色素層単体の吸収強度は、全ての色素について吸光度０．１になるように調整した。

図４には、色素層を形成しない素子１、及び上記色素層を形成した素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１ａ、１ｂの分光透過率を示す。また、図５には、これらの素子の彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示す。さらに、表３には、これらの素子の色度座標ａ^＊、ｂ^＊、彩度Ｃ^＊、色相角ｈ^＊及び視感透過率Ｔ_Ｖの数値を示す。

上記実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にある５種類の色素（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を含有する色素層を形成した素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅでは、彩度Ｃ^＊を４．４～５．５まで無彩色化することができた。さらに、素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅでは、視感透過率Ｔ_Ｖの低下を４．８％～６．３％と小さく抑えることができた。

一方、好適な範囲から逸脱する２種類の色素（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成した素子１ａ、１ｂでは、彩度Ｃ^＊は３未満まで無彩色化することができたものの、視感透過率Ｔ_Ｖが１０％以上低下してしまった。

［実施例２］
本実施例は、透明電極としてシート抵抗１１．０Ω／□のＩＴＯ（日本電気硝子（株））、基板として厚さ１００μｍの無アルカリガラス（Ｇ－Ｌｅａｆ（登録商標））を使用してＥＣ素子を作製した例である。一方の基板表面（透明電極と反対側の表面）には、上記実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にある５種類の色素（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）及び当該好適な範囲から逸脱する２種類の色素（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成した。作製したＥＣ素子は、比較例としての素子２、実施例としての素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、及び比較例としての素子２ａ、２ｂの８種類である。素子２には色素層を形成しなかった。素子２Ａには色素Ａを含有する色素層を形成した。素子２Ｂには色素Ｂを含有する色素層を形成した。素子２Ｃには色素Ｃを含有する色素層を形成した。素子２Ｄには色素Ｄを含有する色素層を形成した。素子２Ｅには色素Ｅを含有する色素層を形成した。素子２ａには色素ａを含有する色素層を形成した。素子２ｂには色素ｂを含有する色素層を形成した。ここで、色素層単体の吸収強度、は全ての色素について吸光度０．１になるように調整した。

図６には、色素層を形成しない素子２、及び上記色素層を形成した素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２ａ、２ｂの分光透過率を示す。また、図７には、これらの素子の彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示す。さらに、表４には、これらの素子の色度座標ａ^＊、ｂ^＊、彩度Ｃ^＊、色相角ｈ^＊及び視感透過率Ｔ_Ｖの数値を示す。

上記実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にある５種類の色素（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を含有する色素層を形成した素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅでは、彩度Ｃ^＊を４．６～５．９まで無彩色化することができた。さらに、素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅでは、視感透過率Ｔ_Ｖの低下を５．４％～７．１％と小さく抑えることができた。素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅは、視感透過率が７５％以上であった。

一方、好適な範囲から逸脱する２種類の色素（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成した素子２ａ、２ｂは、彩度Ｃ^＊は２未満まで無彩色化することができたものの、視感透過率Ｔ_Ｖが１１％以上低下してしまった。

［実施例３］
本実施例は、透明電極としてシート抵抗５．８Ω／□のＩＴＯ（ジオマテック（株））、基板として厚さ７００μｍの無アルカリガラスを使用して素子を作製した例である。一方の基板表面（透明電極と反対側の表面）には、上記実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にある５種類の色素（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）及び当該好適な範囲から逸脱する２種類の色素（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成した。作製したＥＣ素子は、比較例としての素子３、実施例としての素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、及び比較例としての素子３ａ、３ｂの８種類である。素子３には色素層を形成しなかった。素子３Ａには色素Ａを含有する色素層を形成した。素子３Ｂには色素Ｂを含有する色素層を形成した。素子３Ｃには色素Ｃを含有する色素層を形成した。素子３Ｄには色素Ｄを含有する色素層を形成した。素子３Ｅには色素Ｅを含有する色素層を形成した。素子３ａには色素ａを含有する色素層を形成した。素子３ｂには色素ｂを含有する色素層を形成した。ここで、色素層単体の吸収強度は全ての色素について吸光度０．０６になるように調整した。

図８には、色素層を形成しない素子３、及び上記色素層を形成した素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３ａ、３ｂの分光透過率を示す。また、図９には、これらの素子の彩度Ｃ^＊と視感透過率Ｔ_Ｖとの相関を示す。さらに、表５には、これらの素子の色度座標ａ^＊、ｂ^＊、彩度Ｃ^＊、色相角ｈ^＊及び視感透過率Ｔ_Ｖの数値を示した。

上記実施形態で規定した吸収スペクトル形状の好適な範囲にある５種類の色素（色素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）を含有する色素層を形成した素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅでは、彩度Ｃ^＊を４．９～５．９まで無彩色化することができた。さらに、素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅでは、視感透過率Ｔ_Ｖの低下を３．４％～４．５％と小さく抑えることができた。素子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅは、素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅの視感透過率が７５％以上を上回る８０％以上であった。

一方、好適な範囲から逸脱する２種類の色素（色素ａ、ｂ）を含有する色素層を形成した素子２ａ、２ｂは、彩度Ｃ^＊は４未満まで無彩色化することができたものの、視感透過率Ｔ_Ｖは７％以上低下してしまった。

［ＥＣ素子の用途等］
本発明の一実施形態に係るＥＣ素子は、調光機能を有する部材、機器、装置等に適用することができる。以下では、本発明の一実施形態に係るＥＣ素子を調光眼鏡レンズ及び調光窓に適用した場合について説明する。調光眼鏡レンズは、調光機能を有する眼鏡レンズである。調光窓は、調光機能を有する窓材である。

（調光眼鏡レンズ）
図１０は、本発明の一実施形態に係るＥＣ素子１０を含む調光眼鏡レンズ１００を示す断面模式図である。図１０に示すように、調光眼鏡レンズ１００は、ＥＣ素子１０と、保護板９ａ、９ｂと、ＯＣＡ（光学用透明粘着剤）８ａ、８ｂとを有している。ＥＣ素子１０の表裏には、ＥＣ素子１０を衝撃から保護する保護板９ａ、９ｂがそれぞれＯＣＡ８ａ、８ｂによって貼合されている。ＥＣ素子１０を含む調光眼鏡レンズ１００は、所定の眼鏡レンズの形状を有するように形成されている。

保護板９ａ、９ｂとしては、高透明で強度や耐熱性が高いものを好ましく使用することができる。具体的には、保護板９ａ、９ｂとして、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アリルジグリコールカーボネート樹脂（ＡＤＣ）、無色透明ポリイミド樹脂（ＰＩ）等を用いることができる。

ＯＣＡ８ａ、８ｂとしては、透明な粘着剤でシート状に成型されているものを好ましく用いることができる。先に述べたように、調光眼鏡レンズ１００には、ＥＣ層５の紫外線劣化を防ぐために紫外線を遮蔽する部材を形成又は貼合することが好ましい。紫外線を遮蔽する部材としては、紫外線反射膜、紫外線吸収膜等である。また、紫外線反射膜、紫外線吸収膜等の他に、ＯＣＡ８ａ、８ｂに紫外線吸収剤を含有させてこれに紫外線吸収機能を持たせることも好ましく適用することができる。

調光眼鏡レンズ１００は、眼鏡のつる部分や前枠のブリッジ部分に収納された駆動手段としての駆動回路７及び電池に接続される。調光眼鏡レンズ１００は、駆動回路７によるＥＣ層５への電圧印加を調光眼鏡装用者によって調整することにより任意の調光を行うことが可能である。

（調光窓）
図１１（ａ）は本発明の一実施形態に係るＥＣ素子１０を用いた窓材としての調光窓２００を示す概観図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ－Ｘ’断面図を示す模式図である。調光窓２００は、ＥＣ素子１０（光学フィルタ）と、それを挟持する基板である透明板２１ａ、２１ｂと、全体を囲繞して一体化するフレーム２２とを有している。駆動回路７（図１参照）は、フレーム２２内に一体化されていてもよく、フレーム２２外に配置され配線を通してＥＣ素子１０と接続されてもよい。

透明板２１ａ、２１ｂは光透過率が高い材料であれば特に限定されず、窓としての利用を考慮すればガラス素材であることが好ましい。フレーム２２の材質は問わないが、ＥＣ素子１０の少なくとも一部を被覆し、一体化された形態を有するもの全般をフレームとして見なして構わない。図１１においてＥＣ素子１０は透明板２１ａ、２１ｂとは独立した構成部材であるが、例えば、ＥＣ素子１０の基板１ａ、１ｂを透明板２１ａ、２１ｂと見なしても構わない。

調光窓２００は、例えば日中の太陽光の室内への入射量を調整する用途に適用できる。太陽の光量の他、熱量の調整にも適用できるため、室内の明るさや温度の制御に使用することが可能である。また、シャッターとして、室外から室内への眺望を遮断する用途にも適用可能である。このような調光窓は、建造物用のガラス窓の他に、自動車や電車、飛行機、船など乗り物の窓にも適用可能である。

以上のとおり、本発明の実施形態によれば、ＥＣ素子１０において上記吸収スペクトル形状を有する色素を含有する色素層６を設置することによって、消色状態において、高い透過率を維持しながら略無彩色化したＥＣ素子１０を提供することができる。これによって、夜間から日中屋外までシーンを選ばずに装用でき、且つ消色状態においても特定色の透過率減衰が見られない優れた調光眼鏡レンズを提供することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。

また、上記実施形態では、本発明によるＥＣ素子を、眼鏡レンズ及び窓材に適用した例を示したが、本発明によるＥＣ素子の適用例はこれらに限定されるものではない。本発明によるＥＣ素子は、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、防眩ミラー等にも適用することができる。

なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本実施形態の開示は、以下の構成を含む。
（構成１）
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトロクロミック層とを有する素子構造であって、消色状態での色度がＣＩＥ１９７６色空間の色度図において彩度Ｃ^＊＝６～１５、色相角ｈ^＊＝１０５～１３０°の範囲にある素子構造と、
前記素子構造に設けられ、波長５５０～５７０ｎｍの間に吸光度０．０４～０．１２、半値幅２０～６０ｎｍの主吸収ピークを有する色素層と、
を有することを特徴とするエレクトロクロミック素子。
（構成２）
前記エレクトロクロミック素子の視感透過率が７５％以上であることを特徴とする構成１に記載のエレクトロクロミック素子。
（構成３）
前記色素層は、エレクトロクロミック特性を有しないことを特徴とする構成１又は２に記載のエレクトロクロミック素子。
（構成４）
前記色素層は、基板の上に形成された薄膜であることを特徴とする構成１乃至３のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
（構成５）
前記色素層は、前記エレクトロクロミック層に含まれることを特徴とする構成１乃至４のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
（構成６）
前記色素層は、アノード性エレクトロクロミック化合物と、カソード性エレクトロクロミック化合物と、を含むことを特徴とする構成１乃至５のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
（構成７）
前記色素層は、ＳＲ－８９１３、ＫＪ－１７０、ＳｏｌｖｅｎｔＲｅｄ４９、ＮＫ－７６、及びＡｃｉｄＲｅｄ９４のいずれかを含むことを特徴とする構成１乃至６のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
（構成８）
エレクトロクロミック素子を有する眼鏡レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子は、構成１乃至７のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子であることを特徴とする眼鏡レンズ。
（構成９）
構成１乃至７のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子を有する窓材。

１ａ、１ｂ基板
２ａ、２ｂ透明電極
３ａ、３ｂバス配線
４シール
５エレクトロクロミック層
６色素層
７駆動回路
１０エレクトロクロミック素子
８ａ、８ｂＯＣＡ
９ａ、９ｂ保護板
１００調光眼鏡レンズ
２００調光窓

Claims

一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトロクロミック層とを有する素子構造であって、消色状態での色度がＣＩＥ１９７６色空間の色度図において彩度Ｃ^＊＝６～１５、色相角ｈ^＊＝１０５～１３０°の範囲にある素子構造と、
前記素子構造に設けられ、波長５５０～５７０ｎｍの間に吸光度０．０４～０．１２、半値幅２０～６０ｎｍの主吸収ピークを有する色素層と、
を有することを特徴とするエレクトロクロミック素子。
前記エレクトロクロミック素子の視感透過率が７５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記色素層は、エレクトロクロミック特性を有しないことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記色素層は、基板の上に形成された薄膜であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記色素層は、前記エレクトロクロミック層に含まれることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記色素層は、アノード性エレクトロクロミック化合物と、カソード性エレクトロクロミック化合物と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記色素層は、ＳＲ－８９１３、ＫＪ－１７０、ＳｏｌｖｅｎｔＲｅｄ４９、ＮＫ－７６、及びＡｃｉｄＲｅｄ９４のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
エレクトロクロミック素子を有する眼鏡レンズであって、
前記エレクトロクロミック素子は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子であることを特徴とする眼鏡レンズ。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子を有する窓材。