JP5014893B2 - エレクトロクロミックミラー - Google Patents
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Description
図1には本発明の第1の実施の形態に係るエレクトロクロミックミラー10の構成が概略的な断面図により示されている。
以上の構成のエレクトロクロミックミラー10では、スイッチ42のOFF状態では、エレクトロクロミック膜16が略透明となっており、このため、基板本体14のエレクトロクロミック膜16とは反対側から入射した光は、基板本体14、エレクトロクロミック膜16を透過して第1導電性反射膜20にて反射される。また、仮に、第1導電性反射膜20にて反射されずに第1導電性反射膜20を透過した光は第2導電性反射膜22にて反射される。
このようにしてエレクトロクロミック膜16が青色に着色されることでエレクトロクロミック膜16が着色される前では55パーセント程度であった反射率が7パーセント程度まで低下する。
ここで、図3には、LixWO3におけるXと、光の反射率との関係がグラフにより示されている。なお、このグラフにおいては、X=0、すなわち、三酸化タングステンが透明の場合を1として規格化されている。このグラフに示されるように、反射率はX=0.15以上で概ね飽和し、したがって、X=0.15〜0.2程度でエレクトロクロミック膜16に充分な着色が成される。
C=Q/V・・・(式4)
すなわち、エレクトロクロミック膜16において充分に着色されるための還元反応には、上記の式3で求められる電荷蓄積容量、及び、式4で求められる静電容量が必要になる。ここで、本実施の形態では、カーボン膜30は活性炭を含めて構成されている。活性炭は多孔質であるが故に表面積が大きい。このため、多くの負イオン及び正電荷の蓄積能力を有しており、これにより、カーボン膜30の静電容量を20mF/cm2又は電荷蓄積容量を1.5Vの電圧で30mQ/cm2に設定できる。
次に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下の各実施の形態を説明するにあたり、前記第1の実施の形態を含めて説明している実施の形態よりも前出の実施の形態と基本的に同一の部位に関しては、同一の符号を付与してその詳細な説明を省略する。
以上の構成のエレクトロクロミックミラー60では、導電性反射膜18に透孔48、50が形成され、エレクトロクロミック膜66に透孔68が形成される。このため、スイッチ42をON状態として電圧を印加した際には、先ず、電解液34の電解質を構成するリチウムイオン(Li+)が透孔48、50を通過することで透孔48、50が形成されていない部位で導電性反射膜18を透過するよりも素早くエレクトロクロミック膜66に到達する。
次に、本発明の第3の実施の形態ついて説明する。
本エレクトロクロミックミラー210では、スイッチ42をON状態に切り替えることで、上記式1の還元反応がエレクトロクロミック膜16で生じる際には、負イオン反応膜212を構成する導電性ポリマ又はレドックスポリマが酸化されて正の電荷を帯びる。これにより、電解質を構成する過塩素酸リチウムの負イオン(ClO4 −)が負イオン反応膜212に侵入して電荷バランスをとる。このように、上記の還元反応に対して、負イオン反応膜212がポリピロールにより形成されていれば以下の式5aのような補償反応が生じ、負イオン反応膜212がポリビニルフェロセンにより形成されていれば以下の式5bのような補償反応が生じ、
ClO4 −+PPy−e−→PPy+・ClO4 −・・・(式5a)
ClO4 −+PVF−e−→PVF+・ClO4 −・・・(式5b)
なお、式5aにおいてPPyはポリピロールを指し、式5aにおいてPVFはポリビニルフェロセンを指す。
さらに、負イオン反応膜212を構成する導電性ポリマ又はレドックスポリマも上記のnと同じモル数だけ反応しなくてはならない。したがって、負イオン反応膜212に用いられる導電性ポリマ又はレドックスポリマのモノマー当たりの分子量をMP=65.07g/molとして以下の式7に代入すると、m=0.012mg/cm2の質量の導電性ポリマ又はレドックスポリマが必要になる。
ここで、本実施の形態では、負イオン反応膜212はm=0.012mg/cm2以上に設定されている。このため、エレクトロクロミック膜16において充分な還元反応を生じさせることができ、この結果、上記のように、スイッチ42をON状態として電圧を印加することでエレクトロクロミック膜16を充分に着色できる。
図9には本発明の第4の実施の形態に係るエレクトロクロミックミラー220の構成が概略的な断面図により示されている。
本エレクトロクロミックミラー220では、スイッチ42をON状態に切り替えることで、上記式1の還元反応がエレクトロクロミック膜16で生じる際には、以下の式8に示されるように、導電性膜28を形成する銀(Ag)に電解質を構成する過塩素酸リチウムの負イオン(Cl−)が反応し、これにより、塩化銀(AgCl)が生成され、塩化銀により形成された難溶性塩膜224上に析出される。これにより、上記の還元反応に応じた補償がなされる。
このように、本実施の形態では、エレクトロクロミック膜16における還元反応に対して保障反応が確実に生じるので、エレクトロクロミック膜16を着色するに際して印加する電圧を1.3Vと低くできる。このため、スイッチ42をOFF状態にして導電性反射膜18と導電性膜28とを短絡させると上記の式1及び式8とは逆向きの反応が生じ、エレクトロクロミック膜16が素早く消色される。
図10には本発明の第5の実施の形態に係るエレクトロクロミックミラー240の構成が概略的な断面図により示されている。
本エレクトロクロミックミラー240では、スイッチ42をON状態に切り替えることで、上記式1の還元反応がエレクトロクロミック膜16で生じる際には、以下の式9に示されるように、電解液244に含まれるフェロセンが正の電荷を帯びる。これにより、上記の還元反応に応じた補償がなされる。
このように、本実施の形態では、エレクトロクロミック膜16における還元反応に対して保障反応が確実に生じるので、エレクトロクロミック膜16を着色するに際して印加する電圧を1.3Vと低くできる。このため、スイッチ42をOFF状態にして導電性反射膜18と導電性膜28とを短絡させると上記の式1及び式9とは逆向きの反応が生じ、エレクトロクロミック膜16が素早く消色される。
16 エレクトロクロミック膜
18 導電性反射膜
20 第1導電性反射膜
22 第2導電性反射膜(導電性保護膜)
28 導電性膜
30 カーボン膜(還元反応補償手段)
34 電解液
48 透孔
50 透孔
60 エレクトロクロミックミラー
66 エレクトロクロミック膜
68 透孔
210 エレクトロクロミックミラー
212 負イオン反応膜(還元反応補償手段)
220 エレクトロクロミックミラー
224 難溶性塩膜(析出膜、還元反応補償手段)
240 エレクトロクロミックミラー
244 電解液(還元反応補償手段)
Claims (4)
- 還元反応することで着色されるエレクトロクロミック膜と、
厚さ方向に貫通する微細な透孔を多数有し、前記エレクトロクロミック膜の厚さ方向一方の側に形成されて、前記エレクトロクロミック膜を透過した光を反射すると共に導電性を有する第1導電性反射膜と、
厚さ方向に貫通する微細な透孔を多数有し、前記第1導電性反射膜を構成する材料よりも腐食し難い材料により前記第1導電性反射膜の前記エレクトロクロミック膜とは反対側に形成された導電性を有する導電性保護膜と、
前記エレクトロクロミック膜の厚さ方向一方の側で前記導電性保護膜の前記第1導電性反射膜とは反対側に設けられた導電性を有する導電性膜と、
リチウムイオンを含めて構成されて前記導電性保護と前記導電性膜との間に封入され、前記導電性膜を正とし前記第1導電性反射膜及び前記導電性保護膜を負として電圧を印加することで前記リチウムイオンが前記エレクトロクロミック膜の側へ移動して、前記エレクトロクロミック膜の還元反応に供される電解液と、
前記電圧の印加状態で電荷を蓄え又は前記電解液中の負イオンと酸化反応することにより前記還元反応を補償する還元反応補償手段と、
を備えるエレクトロクロミックミラー。 - 導電性を有すると共に前記第1導電性反射膜の側からの光を反射する第2導電性反射膜を前記導電性保護膜とした、
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ミラー。 - 活性炭を含めて形成されて、前記導電性膜の前記導電性保護膜の側に設けられたカーボン膜を含めて前記還元補償手段を構成した、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエレクトロクロミックミラー。 - 中性分子又は負イオンにより酸化可能で前記導電性膜を正とし前記第1導電性反射膜及び前記導電性保護膜を負として電圧を印加することで酸化反応する反応材料を含めて前記電解液を構成し、前記反応材料を含めて前記還元反応補償手段を構成した、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエレクトロクロミックミラー。
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