JP6012689B2 - エレクトロクロミック素子、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置 - Google Patents
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Description
1≦D2max/D2min≦(1+0.146/H2)2 (5)
1≦D3max/D3min≦(1+0.146/H3)2 (5a)
さらに、別の本発明では、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置され、複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子を有するエレクトロクロミック層と、を有し、前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子から前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度が最も大きい分子と該最大吸光度が最も大きい分子の最大吸光度の1/10以上の最大吸光度を有する分子群のうちの任意の一つの分子との各々の拡散係数のうち、小さい方の拡散係数DNmin、大きい方の拡散係数DNmax、及び前記分子のうち拡散係数が前記DNmaxである分子の前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度HNが、下記式(5b)を満たすことを特徴とするエレクトロクロミック素子を提供する。
1≦DNmax/DNmin≦(1+0.146/HN)2 (5b)
本実施形態のエレクトロクロミック素子は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されているエレクトロクロミック層と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記エレクトロクロミック層は、複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子を有し、
前記エレクトロクロミック層の着色時に前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子のうち最大吸光度が大きい順に2種類の分子を選択した時に、前記2種類の分子各々の、前記エレクトロクロミック層の着色時における拡散係数のうち、小さい方の拡散係数D2min、大きい方の拡散係数D2max、前記2種類の分子のうち拡散係数が前記D2maxである分子の前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度H2が、下記式(5)を満たすエレクトロクロミック素子である。
1≦D2max/D2min≦(1+0.146/H2)2 (5)
本実施形態の有機エレクトロクロミック素子が有する一対の電極(2000、2010)のうちの一方の電極は、透明電極であることが好ましい。
本実施形態のエレクトロクロミック素子は、前述した一対の電極の間に、複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子を含む組成物を含むエレクトロクロミック層を有する。
本実施形態の有機エレクトロクロミック素子では、エレクトロクロミック層の着色時に、エレクトロクロミック層に含まれる複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子のうち最大吸光度が大きい順に2種類の分子を選択した時に、前記2種類の分子各々の、前記エレクトロクロミック層の着色時の拡散係数のうち、小さい方の拡散係数をD2min、大きい方の拡散係数をD2max、前記2種類の分子のうち拡散係数が前記D2maxである分子の前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度H2が、下記式(5)を満たす。
1≦D2max/D2min≦(1+0.146/H2)2 (5)
この場合、反応分子数は(6)式に従うので、X、Y間の吸光度の比(Abs(Y)/Abs(X))は、以下のように記述される。
この場合、Yの反応分子数は引き続き(6)式に従い増大する一方、Xの反応分子数は、(7)式で与えられて停止し、色バランスが変化する。
(i)の領域において、色バランスが保たれるように初期濃度を設定する場合には、この領域において、色バランスの違いが最大となる。この領域におけるX、Y間の吸光度の比(Abs(Y)/Abs(X))、透過率の比(T(Y)/T(X))は、(7)式より以下のように記述される。
1≦D2max/D2min≦(1+0.146/H2) (5)
T(X)/T(Y)≦1.4 (14)
1≦D2max/D2min≦(1+0.0792/H2) (15)
T(X)/T(Y)≦1.2 (16)
1≦D3max/D3min≦(1+0.146/H3)2 (5a)
1≦D3max/Dmin≦(1+0.0792/H3) (15a)
1≦DNmax/DNmin≦(1+0.146/HN)2 (5b)
1≦DNmax/DNmin≦(1+0.0792/HN) (15b)
Dmax/Dmin≦1.29 (17)
を満たし、
透過率比の変化が±10%以内となるDmax/Dminは、
Dmax/Dmin≦1.15 (18)
を満たす。
(i)エレクトロクロミック層の着色時に前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子のうち最大吸光度が大きい順に2種類の分子を選択した時に、前記2種類の分子各々の、前記エレクトロクロミック層の着色時における拡散係数のうち、小さい方の拡散係数D2minおよび大きい方の拡散係数D2maxであっても良い。
(iii)大吸光度が最も大きい分子の最大吸光度の1/10以上の最大吸光度を有する分子群のうちの任意の一つの分子、の各々の拡散係数のうちの小さい方の拡散係数をDNmin、大きい方の拡散係数をDNmaxおよび前記分子のうちの前記DNmaxでも良い。
(i)では、透過率比の変化が±20%以内では、
1≦D2max/D2min≦1.29 (17)
を満たし、透過率比の変化が±10%以内では
1≦D2max/D2min≦1.15 (18)
を満たすことになる。
1≦D3max/D3min≦1.29 (17a)
を満たし、透過率比の変化が±10%以内では
1≦D3max/D3min≦1.15 (18a)
を満たすことになる。
1≦DNmax/DNmin≦1.29 (17b)
を満たし、透過率比の変化が±10%以内では
1≦DNmax/DNmin≦1.15 (18b)
を満たすことになる。
本実施形態のエレクトロクロミック素子は、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置に用いることができる。具体的には、エレクトロクロミック素子を撮像素子につながる撮像光学系の光路内に設けることにより、撮像素子が受光する光量もしくは入射光の波長分布特性を制御することができる。この撮像光学系は、レンズ系ともいうことができる。撮像光学系の例としては、複数のレンズを有するレンズユニット等が挙げられる。
例示化合物1(EC分子1)の合成
(4)100ml反応容器に、XX−5:464mg(1.22mmol),2−イソプロポキシ−6−メトキシフェニルボロン酸:771mg(3.67mmol)を、トルエン/テトラヒドロフラン(6ml/6ml)混合溶媒中で混合し、窒素で溶存酸素を除去した。
1H−NMR(CDCl3)σ(ppm):7.24(t,2H),6.64(d,2H),6.61(d,2H),4.35(sept,2H),3.79(s,6H),2.14(s,6H),1.94(s,6H),1.23(d,6H),1.18(d,6H).
例示化合物2(EC分子2)の合成
1H−NMR(CDCl3)σ(ppm):7.27(t,2H),7.06(s,2H),7.01(s,2H),6.62(d,2H),6.59(d,2H),4.43(m,2H),3.77(s,6H),2.31(t,4H),1.53(m,4H),1.32−1.10(m,24H),0.84(t,6H).
13C−NMR(CDCl3)σ(ppm):159.15,157.53,141.83,136.37,135.99,129.51,128.33,124.36,123.29,112.85,107.51,103.63,71.09,55.86,31.74,29.97,29.21,29.11,22.61,22.13,22.08,14.13.
例示化合物3(EC分子3)の合成
1H−NMR(CDCl3)σ(ppm):7.21(t,2H),6.63(d,2H),6.60(d,2H),4.41(m,2H),4.20(s,4H),3.81(s,6H),1.25(s,6H),1.24(s,6H).
例示化合物4(EC分子4)の合成
厚さ1.1mmのガラス基板上に膜厚200nmのフッ素ドープ酸化スズ(FTO)薄膜を形成した透明電極を準備した。このFTO透明電極の可視光平均透過率は85%、またシート抵抗は40Ω/□であった。
EC分子の拡散係数の測定について記述する。
EC素子の測定方法について記述する。
実施例1では、EC素子の電極間を100μmとした。第一のEC分子としてEC分子1を有し、第二のEC分子として、EC分子2を有している。第一のEC分子および第二のEC分子の拡散係数、モル吸光係数ε、濃度は表に記載した通りである。
1010 対向電極
1020 未着色のエレクトロクロミック分子
1030 着色したエレクトロクロミック分子
1040 着色したエレクトロクロミック分子の濃度プロファイル
1050 着色したエレクトロクロミック分子の濃度プロファイル
1060 着色したエレクトロクロミック分子
1070 未着色のエレクトロクロミック分子
2000 電極
2010 電極
2020 エレクトロクロミック層
2030 シール材
Claims (21)
- 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置され、複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子を有するエレクトロクロミック層と、を有し、
前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子から前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度が大きい順に2種類の分子を選択した場合に、前記2種類の分子各々の前記エレクトロクロミック層の着色時における拡散係数のうち、小さい方の拡散係数D2min、大きい方の拡散係数D2max、及び前記2種類の分子のうち拡散係数が前記D2maxである分子の前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度H2が、下記式(5)を満たすことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
1≦D2max/D2min≦(1+0.146/H2)2 (5) - 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置され、複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子を有するエレクトロクロミック層と、を有し、
前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子として3種類以上の同極性のエレクトロクロミック分子を前記エレクトロクロミック層に有し、
前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子から前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度が大きい順に3種類の分子を選択した場合に、前記3種類の分子各々の前記エレクトロクロミック層の着色時における拡散係数のうち、最も小さな拡散係数D3min、最も大きな拡散係数D3max、及び前記3種類の分子のうち拡散係数が前記D3maxである分子の前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度H3が、下記式(5a)を満たすことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
1≦D3max/D3min≦(1+0.146/H3)2 (5a) - 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置され、複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子を有するエレクトロクロミック層と、を有し、
前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子から前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度が最も大きい分子と該最大吸光度が最も大きい分子の最大吸光度の1/10以上の最大吸光度を有する分子群のうちの任意の一つの分子との各々の拡散係数のうち、小さい方の拡散係数DNmin、大きい方の拡散係数DNmax、及び前記分子のうち拡散係数が前記DNmaxである分子の前記エレクトロクロミック層の着色時の最大吸光度HNが、下記式(5b)を満たすことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
1≦DNmax/DNmin≦(1+0.146/HN)2 (5b) - 前記D2minと前記D2maxとが等し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D3minと前記D3maxとが等しいことを特徴とする請求項2に記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記DNminと前記DNmaxとが等しいことを特徴とする請求項3に記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記D2min、前記D2max及び前記H2が、下記式(15)を満たす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。
1≦D2max/D2min≦(1+0.0792/H2)2 (15) - 前記D3min、前記D3max及び前記H3が、下記式(15a)を満たすことを特徴とする請求項2に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦D3max/D3min≦(1+0.0792/H3)2 (15a) - 前記DNmin、前記DNmax及び前記HNが、下記式(15b)を満たすことを特徴とする請求項3に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦DNmax/DNmin≦(1+0.0792/HN)2 (15b) - 前記D2min及び前記D2maxが、下記式(17)を満たす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。
1≦D2max/D2min≦1.29 (17) - 前記D3min及び前記D3maxが、下記式(17a)を満たすことを特徴とする請求項2に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦D3max/D3min≦1.29 (17a) - 前記DNmin及び前記DNmaxが、下記式(17b)を満たすことを特徴とする請求項3に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦DNmax/DNmin≦1.29 (17b) - 前記D2min及び前記D2maxが、下記式(18)を満たすことを特徴とする請求項10に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦D2max/D2min≦1.15 (18) - 前記D3min及び前記D3maxが、下記式(18a)を満たすことを特徴とする請求項11に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦D3max/D3min≦1.15 (18a) - 前記DNmin及び前記DNmaxが、下記式(18b)を満たすことを特徴とする請求項12に記載のエレクトロクロミック素子。
1≦DNmax/DNmin≦1.15 (18b) - 前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子が、いずれも、モノチオフェン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、芳香族アミン誘導体またはピリジン誘導体であることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記複数種類の同極性のエレクトロクロミック分子が、クロモファーとして、それぞれ異なるモノチオフェン誘導体、またはオリゴチオフェン誘導体をもつことを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記一対の電極間の距離が0.6μm以上130μm以下であることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子を制御するトランジスタと、を有することを特徴とする光学フィルタ。 - 請求項1から18のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子と、
複数のレンズと、を有することを特徴とするレンズユニット。 - 撮像光学系と、
前記撮像光学系からの光を受光する撮像素子と、
前記撮像素子につながる光の光路に配置されている、請求項1から18のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子を制御するトランジスタと、を有することを特徴とする撮像装置。
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