JP6808363B2 - Electrochromic elements and their driving methods, as well as optical filters, lens units, imaging devices and window materials - Google Patents

Electrochromic elements and their driving methods, as well as optical filters, lens units, imaging devices and window materials Download PDF

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本発明は、エレクトロクロミック素子およびその駆動方法、並びにこれを用いた光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置および窓材に関する。 The present invention relates to an electrochromic element and a driving method thereof, and an optical filter, a lens unit, an image pickup device, and a window material using the electrochromic element.

電気化学的な酸化還元反応により、物質の光学吸収の性質(吸収波長、吸光度)が変化するエレクトロクロミック(以降、「EC」と略する場合がある)材料を利用したEC素子は、表示装置、可変反射率ミラー、可変透過窓等に応用されている。EC材料の中でも、有機エレクトロクロミック化合物は、吸収波長を設計して変化させることが可能であり、高い着消色のコントラストを実現可能なため、積極的な開発が行われている。 An EC element using an electrochromic (hereinafter, may be abbreviated as "EC") material whose optical absorption properties (absorption wavelength, absorbance) of a substance are changed by an electrochemical redox reaction is a display device. It is applied to variable reflectance mirrors, variable transmission windows, etc. Among EC materials, organic electrochromic compounds are being actively developed because they can be designed and changed in absorption wavelength and can achieve high color-decoloring contrast.

このようなEC素子において、時間の経過に伴う光学特性の変化抑制は、最も大きな課題の一つである。特許文献1には、EC材料が電解質に溶解した相補型のEC素子において、非EC性の、アノード性のEC材料よりも酸化されやすい材料及びカソード性のEC材料よりも還元されやすい材料を用いることが開示されている。尚、これらの材料を以降「レドックスバッファー」と呼ぶことにする。 In such an EC device, suppressing changes in optical characteristics over time is one of the greatest issues. In Patent Document 1, in a complementary EC element in which an EC material is dissolved in an electrolyte, a non-EC material that is more easily oxidized than an anodic EC material and a material that is more easily reduced than a cathodic EC material are used. Is disclosed. These materials will be referred to as "redox buffer" hereafter.

特許文献1のEC素子においては、着色体であるアノード性のEC材料の酸化体、カソード性EC材料の還元体よりも、それぞれレドックスバッファーの酸化体又は還元体が安定である。そのため、消色動作時に、電荷のインバランスが発生した場合においても、レドックスバッファーの電荷量でカバーできる範囲においては、EC材料の着色体が残存するより、それぞれ対応するレドックスバッファーの酸化体又は還元体が生成する。そして、このレドックスバッファーは、非EC性であるために、これらの酸化体又は還元体が生成しても、その酸化還元反応は光の透過率に影響を及ぼさない。言い換えれば、このレドックスバッファーは、EC素子の電荷のインバランスが消色不良に直結しないように、非変動色の電荷のバランス領域を付与している。 In the EC element of Patent Document 1, the oxidant or reduced form of the redox buffer is more stable than the oxidized form of the anodic EC material and the reduced form of the cathodic EC material, which are colored bodies. Therefore, even if a charge imbalance occurs during the decoloring operation, as long as the charge amount of the redox buffer can be covered, the colored body of the EC material does not remain, but the oxide or reduction of the corresponding redox buffer. The body produces. Since this redox buffer is non-EC, even if these oxides or reductions are produced, the redox reaction does not affect the light transmittance. In other words, this redox buffer imparts a non-variable color charge balance region so that the charge imbalance of the EC element does not directly lead to decolorization failure.

米国特許第6188505号明細書U.S. Pat. No. 6,188,505

しかし、特許文献1において、レドックスバッファーは、アノード性のEC材料よりも酸化されやすい又はカソード性のEC材料よりも還元されやすいため、EC材料よりも電位的に反応しやすい。そのため、通常のEC素子の着色動作において、EC材料に先んじて(少なくとも同等以上に)反応する。その結果、レドックスバッファーを用いない場合と比較して、着色に寄与しない無駄な電流が流れ、消費電力が増大し、応答速度が低下するという課題があった。 However, in Patent Document 1, the redox buffer is more easily oxidized than the anodic EC material or is more easily reduced than the cathodic EC material, and therefore is more likely to react electrically than the EC material. Therefore, in a normal coloring operation of an EC element, it reacts prior to (at least equal to or more than) the EC material. As a result, as compared with the case where the redox buffer is not used, there is a problem that a useless current that does not contribute to coloring flows, power consumption increases, and the response speed decreases.

また特許文献1の様に、レドックスバッファーを用いても、表示電極間における電荷のインバランスが解消されるわけではない。即ち、EC材料の着色体を減少させる(=代わりに着消色しないレドックスバッファーの酸化/還元体が生成する)だけで、表示電極間における電荷のバランスに影響を与えるわけではない。相補型のEC素子で電荷のインバランスが発生すると、アノード性のEC材料/カソード性のEC材料の着色体の比は変化することになる。具体的には、電荷インバランスによって残存している材料の反対極性の材料の着色の比が、電荷インバランスによって残存している材料の着色の比より小さくなることが起こる。例として挙げると、カソード性のEC材料の着色体が残存している電荷インバランスの状態からEC素子を着色した場合では、電荷インバランスが発生していない状態と比較して、アノード材料に起因する着色の比が、カソード材料に起因する着色の比より小さくなる。その結果、設計時に想定していた吸収スペクトルから、実際の吸収スペクトルが変化することになり、EC素子の吸収色の変色として現れるために好ましくない。特許文献1では、電荷インバランスにより消色動作時に、残存するアノード材料の酸化体、またはカソード材料の還元体の電荷をレドックスバッファーが引き受けることにより、アノード、カソードのうちの一方の極性の着色が残存することを抑制する。しかし表示電極間における電荷のインバランス自体を修正しているわけではないため、このアノード性EC材料/カソード性EC材料の着色体の比のシフトは修正されない。別の表現を用いると、表示電極間における電荷インバランスを生じても消色動作時に色が見えることを抑制するだけで、着色動作時には電荷インバランスによりアノード材料、カソード材料の比が、当初とは変化した着色状態が出現してしまうことになる。 Further, as in Patent Document 1, even if a redox buffer is used, the charge imbalance between the display electrodes is not eliminated. That is, it does not affect the charge balance between the display electrodes only by reducing the colored matter of the EC material (= instead, the oxidized / reduced body of the redox buffer that does not fade is generated). When charge imbalance occurs in a complementary EC device, the ratio of colored bodies of anodic EC material / cathodic EC material will change. Specifically, the color ratio of the material having the opposite polarity of the material remaining due to the charge imbalance may be smaller than the color ratio of the material remaining due to the charge imbalance. As an example, when the EC element is colored from the state of charge imbalance in which the colored body of the cathodic EC material remains, it is caused by the anode material as compared with the state in which charge imbalance does not occur. The coloring ratio to be applied is smaller than the coloring ratio due to the cathode material. As a result, the actual absorption spectrum changes from the absorption spectrum assumed at the time of design, which is not preferable because it appears as a discoloration of the absorption color of the EC element. In Patent Document 1, the redox buffer takes on the charge of the remaining oxidant of the anode material or the reductant of the cathode material during the decoloring operation due to the charge imbalance, so that the polarity of one of the anode and the cathode is colored. Suppress remaining. However, since the charge imbalance itself between the display electrodes is not corrected, the shift of the colorant ratio of the anodic EC material / cathodic EC material is not corrected. In other words, even if a charge imbalance occurs between the display electrodes, it only suppresses the color from being seen during the decoloring operation, and during the coloring operation, the ratio of the anode material and the cathode material changes due to the charge imbalance. Will have a different colored state.

本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、発生し得る電荷のインバランスを補正することができ、消色時の消色不良(色残り)が抑制され、かつ着色動作時のスペクトルの再現性に優れたエレクトロクロミック素子を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to correct an imbalance of electric charges that can be generated, and to suppress decolorization defects (color residue) at the time of decolorization. Another object of the present invention is to provide an electrochromic element having excellent spectral reproducibility during a coloring operation.

本発明のエレクトロクロミック素子の第一の態様は、第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であり、前記第一の電極と前記第二の電極との間に、電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、前記電解質が配され、
前記第三の電極が、さらに非エレクトロクロミック性の酸化還元物質を有し、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすいことを特徴とする。
The first aspect of the electrochromic element of the present invention comprises a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode. An electrochromic element having one of them transparent and having an electrolyte, an anodic organic electrochromic compound, and a cathodic oxidation-reducing substance between the first electrode and the second electrode. hand,
The electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode further comprises a non-electrochromic redox material.
The redox substance of the third electrode is more easily oxidized than the reduced product of the anodic organic electrochromic compound.

本発明のエレクトロクロミック素子の第二の態様は、第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であり、前記第一の電極と前記第二の電極との間に、電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、前記電解質が配され、
前記第三の電極が、さらに非エレクトロクロミック性の酸化還元物質を有し、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすいことを特徴とする。
A second aspect of the electrochromic element of the present invention comprises a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode. An electrochromic element having one of them transparent and having an electrolyte, a cathodic organic electrochromic compound, and an anodic oxidation-reducing substance between the first electrode and the second electrode. hand,
The electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode further comprises a non-electrochromic redox material.
The oxide of the redox substance contained in the third electrode is more easily reduced than the oxide of the cathodic organic electrochromic compound.

本発明のエレクトロクロミック素子の第三の態様は、第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であり、前記第一の電極と前記第二の電極との間に、電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、前記電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすく、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすいことを特徴とする。
A third aspect of the electrochromic element of the present invention comprises a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode. An electrochromic element in which one of them is transparent and has an electrolyte, an anodic organic electrochromic compound, and a cathodic organic electrochromic compound between the first electrode and the second electrode. There,
The electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The redox substance of the third electrode is more easily oxidized than the redox compound of the anodic organic electrochromic compound.
The oxide of the redox substance contained in the third electrode is more easily reduced than the oxide of the cathodic organic electrochromic compound.

本発明によれば、発生し得る電荷のインバランスを補正することができ、消色時の消色不良(色残り)が抑制され、かつ着色動作時のスペクトルの再現性に優れたエレクトロクロミック素子を提供することができる。 According to the present invention, an electrochromic device capable of correcting the imbalance of electric charges that can occur, suppressing decolorization defects (color residue) during decolorization, and having excellent spectral reproducibility during coloring operation. Can be provided.

電荷のバランス/インバランスの概念を説明する図である。It is a figure explaining the concept of charge balance / imbalance. 本発明のEC素子における実施形態の例を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the example of the Embodiment in the EC element of this invention. 本発明のEC素子の上面模式図である。It is a top view of the EC element of this invention. 本発明のEC素子の制御回路の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the control circuit of the EC element of this invention. (a)は、本発明に該当しないEC素子の吸収スペクトルを示す図であり、(b)は、本発明のEC素子の吸収スペクトルを示す図である。(A) is a figure which shows the absorption spectrum of the EC element which does not correspond to this invention, and (b) is a figure which shows the absorption spectrum of the EC element of this invention. 本発明の撮像装置における実施形態の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the embodiment in the image pickup apparatus of this invention. 本発明の窓材における実施形態の例を示す模式図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のX−X’断面図である。It is a schematic diagram which shows the example of the embodiment in the window material of this invention, (a) is the perspective view, (b) is the XX'cross-sectional view of (a). 実施例1で作製したEC素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the EC element produced in Example 1. 実施例2で作製したEC素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the EC element produced in Example 2. 実施例3で作製したEC素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the EC element produced in Example 3.

本発明のエレクトロクロミック素子(EC素子)は、第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有している。本発明において、第一の電極と第二の電極との少なくともいずれか一方が透明である。本発明において、第一の電極と第二の電極との間には、電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物又はカソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、を有している。尚、本発明において、第一の電極と第二の電極との間には、少なくとも二種類の酸化還元物質(有機エレクトロクロミック化合物を含む。)を有している。ここで、第一の電極と第二の電極との間に含まれる二種類の酸化還元物質とは、具体的には、下記(i)乃至(iii)に示される組み合わせのいずれかである。
(i)アノード性の有機エレクトロクロミック化合物とカソード性の酸化還元物質
(ii)カソード性の有機エレクトロクロミック化合物とアノード性の酸化還元物質
(iii)アノード性の有機エレクトロクロミック化合物とカソード性の有機エレクトロクロミック化合物
The electrochromic element (EC element) of the present invention has a first electrode, a second electrode, and a third electrode. In the present invention, at least one of the first electrode and the second electrode is transparent. In the present invention, an electrolyte and an anodic organic electrochromic compound or a cathodic organic electrochromic compound are provided between the first electrode and the second electrode. In the present invention, at least two kinds of redox substances (including an organic electrochromic compound) are provided between the first electrode and the second electrode. Here, the two types of redox substances contained between the first electrode and the second electrode are specifically any of the combinations shown in the following (i) to (iii).
(I) Anodic organic electrochromic compounds and cathodic oxidation-reducing substances (ii) Cathodic organic electrochromic compounds and anodic oxidation-reducing substances (iii) Anodic organic electrochromic compounds and cathodic organic electro Chromic compound

本発明において、第三の電極は、電解質を介して第一の電極と第二の電極との少なくともいずれか一方と電気的に接続可能である。本発明において、第三の電極は、酸化還元物質を有している。第一の電極と第二の電極との間にアノード性の有機エレクトロクロミック化合物(EC材料)が含まれる場合、第三の電極が有する酸化還元物質の還元体は、当該アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすい。一方、第一の電極と第二の電極との間にカソード性の有機エレクトロクロミック化合物(EC材料)が含まれる場合、第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体は、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすい。 In the present invention, the third electrode can be electrically connected to at least one of the first electrode and the second electrode via an electrolyte. In the present invention, the third electrode has a redox substance. When an anodic organic electrochromic compound (EC material) is contained between the first electrode and the second electrode, the redox substance reducer of the third electrode is the anodic organic electrochromic. It is more easily oxidized than the reduced form of the compound. On the other hand, when a cathodic organic electrochromic compound (EC material) is contained between the first electrode and the second electrode, the oxide of the redox substance contained in the third electrode is the cathodic organic electro. It is more easily reduced than the oxide of chromic compounds.

本発明では、アノード性の酸化還元物質とカソード性の酸化還元物質とを使用し、これら酸化還元物質のうちの少なくとも一つがEC材料である相補型と呼ばれるEC素子の電荷のインバランスによる着消色不良の改善を行う。尚、電荷のバランス/インバランスの概念については、後述する。 In the present invention, an anodic redox substance and a cathodic redox substance are used, and at least one of these redox substances is an EC material, which is called a complementary type. Improve color defects. The concept of charge balance / imbalance will be described later.

1.酸化還元物質
本発明において、酸化還元物質とは、所定の電位範囲において、繰り返し酸化還元反応を起こすことが可能な化合物である。酸化還元物質には、無機化合物も有機化合物も含まれるが、本発明においては特に制限なく両者を使用することができる。中でも用いられるEC材料の使用環境との適合性から、有機化合物の酸化還元物質が好ましく用いられる。
1. 1. Redox substance In the present invention, the redox substance is a compound capable of repeatedly causing a redox reaction in a predetermined potential range. The redox substance includes both an inorganic compound and an organic compound, but both can be used in the present invention without particular limitation. Among them, redox substances of organic compounds are preferably used from the viewpoint of compatibility with the usage environment of the EC material used.

尚、以下の説明において、酸化還元物質については、例えば、「アノード性の酸化還元物質」、「カソード性の酸化還元物質」と記述する場合がある。ここでアノード性の酸化還元物質とは、通常、素子を駆動させていない状態では還元状態であるが、素子を駆動(特に着色)させた状態では酸化状態となる物質をいう。また、カソード性の酸化還元物質とは、通常、素子を駆動させていない状態では酸化状態であるが、素子を駆動(特に着色)させた状態では還元状態となる物質をいう。 In the following description, the redox substance may be described as, for example, "anodic redox substance" or "cathodic redox substance". Here, the anodic redox substance is a substance that is normally in a reduced state when the device is not driven, but is in an oxidized state when the device is driven (particularly colored). The cathodic redox substance is a substance that is normally in an oxidized state when the device is not driven, but is in a reduced state when the device is driven (particularly colored).

2.有機エレクトロクロミック(EC)材料
本発明において、有機エレクトロクロミック(EC)材料とは、酸化還元物質の一種であり、酸化還元反応により、素子の対象とする光波長領域において光吸収特性が変化する物質である。尚、エレクトロクロミック材料には、有機化合物も無機化合物も含まれるが、以下の説明において、有機エレクトロクロミック材料を「EC材料」と呼ぶとする。また、ここでいう光吸収特性とは、代表的には、光吸収状態と光透過状態とであり、EC材料は、光吸収状態と光透過状態とが切り替わる材料である。
2. 2. Organic Electrochromic (EC) Material In the present invention, the organic electrochromic (EC) material is a kind of redox substance, and the light absorption characteristic changes in the target light wavelength region of the device by the redox reaction. Is. The electrochromic material includes both an organic compound and an inorganic compound, but in the following description, the organic electrochromic material will be referred to as an "EC material". Further, the light absorption characteristic referred to here is typically a light absorption state and a light transmission state, and the EC material is a material that switches between the light absorption state and the light transmission state.

ところで、以下の説明において、EC材料については、「アノード性のEC材料」、「カソード性のEC材料」と記述する場合がある。ここでアノード性のEC材料とは、素子の対象とする光波長領域において、EC材料から電子が取り去られる酸化反応によって光透過状態から光吸収状態に変化する材料をいう。また、カソード性のEC材料とは、素子の対象とする光波長領域において、EC材料に電子が授与される還元反応によって光透過状態から光吸収状態に変化する材料をいう。 By the way, in the following description, the EC material may be described as "anodic EC material" or "cathodic EC material". Here, the anodic EC material refers to a material that changes from a light transmitting state to a light absorbing state by an oxidation reaction in which electrons are removed from the EC material in the target light wavelength region of the element. Further, the cathodic EC material refers to a material that changes from a light transmitting state to a light absorbing state by a reduction reaction in which electrons are donated to the EC material in the light wavelength region targeted by the device.

3.酸化体、還元体
酸化還元物質及びEC材料に対して用いられる用語である酸化体、還元体について以下に説明する。以下の説明において、酸化還元物質やEC材料の酸化体とは、対応する還元反応が可逆的に進行する場合において、電極における一電子以上の還元反応によって還元体へと還元されるものをいう。一方、酸化還元物質やEC材料の還元体とは、対応する酸化反応が可逆的に進行する場合において、電極における一電子以上の酸化反応によって、酸化体へと酸化されるものをいう。
3. 3. Oxidants, reducers Oxidizers and reducers, which are terms used for redox substances and EC materials, will be described below. In the following description, the redox substance and the oxidant of the EC material refer to those that are reduced to the reduced substance by the reduction reaction of one or more electrons at the electrode when the corresponding reduction reaction proceeds reversibly. On the other hand, a redox substance or a reduced product of an EC material means a product that is oxidized to an oxidized product by an oxidation reaction of one or more electrons at an electrode when the corresponding oxidation reaction proceeds reversibly.

尚、文献によっては、酸化還元物質及びEC材料の状態を示す表現として、酸化体から中性体を経て還元体(又はその逆)という表現もある。しかし、以下の説明においては、基本的には、酸化体を還元してときに生成されるのが還元体であり、還元体を酸化したときに生成されるのが酸化体という認識の下で、酸化体及び還元体という表現を採用する。例えば、二価の鉄を有するフェロセン(分子全体としては中性体)は、フェロセンがアノード性の酸化還元物質として機能する場合には、フェロセン(アノード性の酸化還元物質)の還元体である。この還元体が酸化されて鉄が三価の状態となったものはフェロセン(アノード性の酸化還元物質)の酸化体である。またビオロゲンのジカチオン塩がカソード性のEC材料として機能する場合には、当該ジカチオン塩はカソード性のEC材料の酸化体である。また当該ジカチオン塩が一電子還元されたモノカチオン塩はカソード性のEC材料の還元体である。 Depending on the literature, as an expression indicating the state of the redox substance and the EC material, there is also an expression of an oxidant, a neutral substance, and then a reduced substance (or vice versa). However, in the following description, basically, it is recognized that the reduced product is produced when the oxidant is reduced, and the oxidant is produced when the reduced product is oxidized. , Oxidate and reducer are adopted. For example, ferrocene having a divalent iron (neutral substance as a whole molecule) is a reduced form of ferrocene (anodic redox substance) when ferrocene functions as an anodic redox substance. When this reduced product is oxidized to make iron trivalent, it is an oxidized product of ferrocene (anodic redox substance). When the dication salt of viologen functions as a cathodic EC material, the dication salt is an oxide of the cathodic EC material. The monocationic salt obtained by reducing the dication salt by one electron is a reduced product of a cathodic EC material.

4.電解質
本発明において、電解質には、電解質そのものに限らず、電解質を溶媒に溶解させて調製した電解液の概念も含まれる。尚、本発明において、電解質には、塩化合物を溶媒に溶解させて得た溶液、イオン性液体、ゲル電解質、ポリマー電解質等も含まれる。
4. Electrolyte In the present invention, the electrolyte is not limited to the electrolyte itself, but also includes the concept of an electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte in a solvent. In the present invention, the electrolyte also includes a solution obtained by dissolving a salt compound in a solvent, an ionic liquid, a gel electrolyte, a polymer electrolyte and the like.

5.第三の電極が有する酸化還元物質
本発明のEC素子を構成する第三の電極は、酸化還元物質を有している。ここで、第三の電極が酸化還元物質を有するとは、酸化還元物質が直接又は間接的に第三の電極に固定化されていることを意味する。ここで、酸化還元物質が第三の電極に直接固定化されている場合、酸化還元物質は、他の物質を介さずに物理的又は化学的な要因により第三の電極に固定化されている状態になっている。一方、酸化還元物質が間接的に第三の電極に固定化されている場合、酸化還元物質は、例えば、膜状の物質を介して第三の電極に物理的又は化学的に固定化されている状態になっている。
5. Redox substance contained in the third electrode The third electrode constituting the EC element of the present invention contains a redox substance. Here, the fact that the third electrode has a redox substance means that the redox substance is directly or indirectly immobilized on the third electrode. Here, when the redox substance is directly immobilized on the third electrode, the redox substance is immobilized on the third electrode by a physical or chemical factor without interposing other substances. It is in a state. On the other hand, when the redox substance is indirectly immobilized on the third electrode, the redox substance is physically or chemically immobilized on the third electrode via, for example, a film-like substance. It is in a state of being.

いずれの場合においても、第三の電極に含まれる酸化還元物質は、第三の電極との間で電荷の授受が可能な状態であることが好ましい。本発明において、第三の電極は、電解質中に含まれるEC材料との間での電荷の授受を行うことができ、また外部回路に対して電荷の授受を行える電極である。 In any case, it is preferable that the redox substance contained in the third electrode is in a state where electric charges can be exchanged with the third electrode. In the present invention, the third electrode is an electrode capable of transferring and receiving electric charges to and from the EC material contained in the electrolyte, and also capable of transferring and receiving electric charges to and from an external circuit.

6.電荷のバランス/インバランス
以下、図面を参照しながら、電荷のバランス/インバランスの概念について説明する。図1は、電荷のバランス/インバランスの概念を説明する図である。尚、図1は、相補型EC素子が対象となっている。図1には、アノードである第一の電極1と、カソードである第二の電極2が示されている。また図1において、Aは、アノード性のEC材料の還元体(消色状態)であり、A+は、アノード性のEC材料の酸化体(着色状態)である。さらに図1において、Cは、カソード性のEC材料の酸化体(消色状態)であり、C-は、カソード性のEC材料の還元体(着色状態)である。
6. Charge Balance / Imbalance The concept of charge balance / imbalance will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the concept of charge balance / imbalance. Note that FIG. 1 targets a complementary EC element. FIG. 1 shows a first electrode 1 which is an anode and a second electrode 2 which is a cathode. Further, in FIG. 1, A is a reduced product (colored state) of the anodic EC material, and A + is an oxidized product (colored state) of the anodic EC material. Further, in FIG. 1, C is an oxidant of the cathodic EC material (decolorized state), and C is a reduced product of the cathodic EC material (colored state).

図1(a)は、EC素子の着色過程を示す図である。アノード(第一の電極1)とカソード(第二の電極2)との間に着色電圧を印加すると、第一の電極1では、下記(α)に示されるアノード性EC材料の酸化反応が進行し、第二の電極2では、下記(β)に示されるカソード性EC材料の還元反応が進行する。
A→A++e- (α)
C+e-→C- (β)
FIG. 1A is a diagram showing a coloring process of the EC element. When a coloring voltage is applied between the anode (first electrode 1) and the cathode (second electrode 2), the oxidation reaction of the anodic EC material shown in (α) below proceeds at the first electrode 1. Then, at the second electrode 2, the reduction reaction of the cathodic EC material shown in the following (β) proceeds.
A → A + + e - ( α)
C + e - → C - ( β)

これらの反応が進行することにより、ECセルは、着色状態となる。 As these reactions proceed, the EC cell becomes colored.

図1(b)は、着色過程とは反対の過程である消色過程を示す図である。ECセルを消色する場合には、第一の電極1と第二の電極2との間に、消色電圧(例えば、第一の電極1、第二の電極2間を短絡する0V)を印加することで、図1(b)中の円弧状の矢印で示すように、図1(a)に示される反応の逆反応が進行する。これによりアノード性EC材料は還元状態A、カソード性EC材料は酸化状態Cとなり、着色状態のEC材料を消色状態に戻すことができる。 FIG. 1B is a diagram showing a decoloring process which is a process opposite to the coloring process. When the EC cell is decolorized, a decoloring voltage (for example, 0V that short-circuits between the first electrode 1 and the second electrode 2) is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2. By applying the voltage, the reverse reaction of the reaction shown in FIG. 1 (a) proceeds as shown by the arcuate arrow in FIG. 1 (b). As a result, the anodic EC material is in the reduced state A and the cathodic EC material is in the oxidized state C, and the colored EC material can be returned to the decolorized state.

図1(a)、(b)に示される反応が繰り返されている場合には、EC素子の電荷のバランスは正常で、素子は正常に着消色を繰り返すことになる。 When the reactions shown in FIGS. 1A and 1B are repeated, the charge balance of the EC element is normal, and the element normally repeats color removal.

一方、EC素子を駆動していくと、この正常な着色/消色の工程以外の工程が一部で行われることで電荷のバランスが崩れる場合がある。この原因にはいくつかの種類があるが、ここでは例としてアノード性のEC材料の酸化体(A+)の劣化を取り上げて、図1(c)にて説明する。正常な着色工程を経て着色したアノード性のEC材料の酸化体A+が劣化して、第一の電極1において反応をすることができなくなった場合、第二の電極2においても、カソード性のEC材料の還元体C-がその電子の受け手を失うことになり、反応できなくなってしまう。尚、以下の説明では、このような現象を電荷のバランスが崩れること、即ち、電荷のインバランスと呼ぶ。電荷のインバランスが生じた結果、このEC素子は、カソードのEC材料は正常であるにもかかわらず、カソード性のEC材料の着色体C-が残存する消色不良を呈することとなる。 On the other hand, when the EC element is driven, the charge balance may be lost because some steps other than the normal coloring / erasing step are performed. There are several types of causes, but here, the deterioration of the oxidant (A + ) of the anodic EC material will be taken up as an example and described with reference to FIG. 1 (c). When the oxidant A + of the anodic EC material colored through the normal coloring process deteriorates and cannot react at the first electrode 1, the second electrode 2 also has a cathodic property. reduced form of EC material C - is lose recipient of the electronic, no longer able to react. In the following description, such a phenomenon is referred to as charge imbalance, that is, charge imbalance. Result imbalance charge occurs, the EC element, although the cathode of the EC material is normal, coloring of the cathode of the EC material C - is to exhibit decoloring defects remaining.

電荷のインバランスが生じる原因としては、当該酸化還元反応を構成した基質の不可逆的な電子移動反応(特に、電極反応)が挙げられる。具体的には、不純物(EC材料由来、環境不純物(酸素、水等)、シール剤由来)やラジカル同士の化学反応等が挙げられる。例としては、不純物として侵入してきた酸素の不可逆的な還元反応によりアノード材料の着色体が残存すること、シール剤含有成分の不可逆的な酸化反応によりカソード材料の着色体が残存することが挙げられる。 As a cause of charge imbalance, there is an irreversible electron transfer reaction (particularly, electrode reaction) of the substrate constituting the redox reaction. Specific examples thereof include impurities (derived from EC materials, environmental impurities (oxygen, water, etc.), derived from sealants), chemical reactions between radicals, and the like. Examples include the irreversible reduction reaction of oxygen that has entered as an impurity to leave the colored body of the anode material, and the irreversible oxidation reaction of the sealant-containing component to leave the colored body of the cathode material. ..

7.EC素子
図2は、本発明のEC素子における実施形態の例を示す断面模式図である。図2のEC素子10は、第一の電極1と、第三の電極3と、を有する基板(第一の基板7)と、第二の電極2と、第三の電極3と、を有する基板(第二の基板8)と、を有している。図2のEC素子10において、第一の電極1と第二の電極2との間には、電解質4が配置されており、この電解質4は、第一の電極1、第二の電極2及び第三の電極3に接している。尚、電解質4は、シール材5によって外部と隔離されて保持されていることが好ましい。また本発明においては、第一の電極1及び第二の電極2と、第三の電極3との間の物質輸送を制限する目的で、必要に応じて図2に示される隔壁6を、第一の電極1及び第二の電極2と、第三の電極3との間に設けてもよい。また本発明のEC素子には、第一の電極1及び第二の電極2との間にアノード性の酸化還元物質及びカソード性の酸化還元物質を有している。第一の電極1及び第二の電極2との間に含まれるアノード性の酸化還元物質及びカソード性の酸化還元物質は、それぞれ電解質4に溶解されていてもよいし、第一の電極1又は第二の電極2に固定化されていてもよい。また、第一の電極1及び第二の電極2との間に含まれるアノード性の酸化還元物質及びカソード性の酸化還元物質の少なくともいずれかがEC材料である。
7. EC element FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of the EC element of the present invention. The EC element 10 of FIG. 2 has a substrate (first substrate 7) having a first electrode 1, a third electrode 3, a second electrode 2, and a third electrode 3. It has a substrate (second substrate 8). In the EC element 10 of FIG. 2, an electrolyte 4 is arranged between the first electrode 1 and the second electrode 2, and the electrolyte 4 is the first electrode 1, the second electrode 2, and the second electrode 2. It is in contact with the third electrode 3. The electrolyte 4 is preferably held isolated from the outside by a sealing material 5. Further, in the present invention, for the purpose of limiting the transport of substances between the first electrode 1 and the second electrode 2 and the third electrode 3, the partition wall 6 shown in FIG. 2 is provided as necessary. It may be provided between the first electrode 1 and the second electrode 2 and the third electrode 3. Further, the EC element of the present invention has an anodic redox substance and a cathodic redox substance between the first electrode 1 and the second electrode 2. The anodic redox substance and the cathodic redox substance contained between the first electrode 1 and the second electrode 2 may be dissolved in the electrolyte 4, respectively, or the first electrode 1 or It may be immobilized on the second electrode 2. Further, at least one of the anodic redox substance and the cathodic redox substance contained between the first electrode 1 and the second electrode 2 is an EC material.

以下、本発明のエレクトロクロミック素子が有する構成要素について、それぞれ説明する。 Hereinafter, the components of the electrochromic device of the present invention will be described.

(1)基板7,8/電極1,2,3
(1−1)基板7,8
EC素子10を構成する基板(7,8)としては、ガラス、高分子化合物等の透明な基板が挙げられる。
(1) Substrate 7, 8 / Electrodes 1, 2, 3
(1-1) Substrates 7, 8
Examples of the substrate (7, 8) constituting the EC element 10 include a transparent substrate such as glass or a polymer compound.

(1−2)第一の電極1、第二の電極2
第一の電極1、第二の電極2のうち少なくとも一方は、透明電極である。ここで、「透明」とは、該当する電極が光を透過することを意味し、光の透過率が、50%以上100%以下であることが好ましい。第一の電極1、第二の電極2のうち少なくとも一方が透明電極であることによって、EC素子の外部より効率的に光を取り込み、EC材料の分子と相互作用させて、EC分子の光学的特性を出射光に反映させることができるからである。また、ここでいう「光」とは、EC素子の対象とする波長領域における光のことである。例えば、EC素子を可視光領域の撮像装置のフィルタとして使用するのであれば、可視光領域の光が対象となり、赤外線領域の撮像装置のフィルタとして使用するのであれば、赤外線領域の光が対象となる。
(1-2) First electrode 1, second electrode 2
At least one of the first electrode 1 and the second electrode 2 is a transparent electrode. Here, "transparent" means that the corresponding electrode transmits light, and the light transmittance is preferably 50% or more and 100% or less. Since at least one of the first electrode 1 and the second electrode 2 is a transparent electrode, light is efficiently taken in from the outside of the EC element and interacts with the molecule of the EC material to optically capture the EC molecule. This is because the characteristics can be reflected in the emitted light. Further, the "light" referred to here is light in the wavelength region targeted by the EC element. For example, if the EC element is used as a filter for an image pickup device in the visible light region, the target is light in the visible light region, and if it is used as a filter for an image pickup device in the infrared region, the target is light in the infrared region. Become.

透明電極としては、上述した基板(7,8)に透明導電性酸化物や、分散されたカーボンナノチューブ等の導電層が形成されたものや、透明な基板(7,8)上に部分的に金属線が配置された透明電極、またこれらの組み合わせを用いることができる。 As the transparent electrode, a transparent conductive oxide or a conductive layer such as dispersed carbon nanotubes is formed on the above-mentioned substrate (7, 8), or a transparent electrode is partially formed on the transparent substrate (7, 8). A transparent electrode on which a metal wire is arranged, or a combination thereof can be used.

透明導電性酸化物として、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、ニオビウムドープ酸化チタン(TNO)等が挙げられる。これらの中でも、FTOは、耐熱性(多孔質電極を形成する際の焼成工程への対応の観点から)、耐還元性と導電性の観点から好ましく、ITOは、導電性、透明性の観点から好ましく用いられる。透明導電性酸化物で電極を形成する場合、その膜厚は、好ましくは、10nm乃至10000nmである。特に、膜厚が10nm乃至10000nmであってFTO又はITOの層である透明導電性酸化物の層が好ましい。これにより、高透過性と化学的安定性を両立することが可能となるからである。 Examples of the transparent conductive oxide include tin-doped indium oxide (ITO), zinc oxide, gallium-doped zinc oxide (GZO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO), and fluorine-doped tin oxide. (FTO), niobium-doped titanium oxide (TNO) and the like. Among these, FTO is preferable from the viewpoint of heat resistance (from the viewpoint of correspondence to the firing process when forming the porous electrode), reduction resistance and conductivity, and ITO is preferable from the viewpoint of conductivity and transparency. It is preferably used. When the electrode is formed of a transparent conductive oxide, the film thickness is preferably 10 nm to 10000 nm. In particular, a layer of a transparent conductive oxide having a film thickness of 10 nm to 10000 nm and being a layer of FTO or ITO is preferable. This makes it possible to achieve both high permeability and chemical stability.

尚、上記透明導電性酸化物の層は、透明導電性酸化物のサブレイヤーが積み重なった構成をなしていてもよい。これにより、高導電性と高透明性を実現しやすくなる。 The transparent conductive oxide layer may have a structure in which sublayers of the transparent conductive oxide are stacked. This makes it easier to achieve high conductivity and high transparency.

基板(7,8)上に配置され得る金属線としては、特に限定されるものではないが、Ag,Au,Pt,Ti等の、電気化学的に安定な金属材料の線が好ましく用いられる。また、金属線の配置パターンとしては、グリッド状のものが好ましく用いられる。金属線を有する電極は、代表的には平面電極であるが、必要に応じて湾曲したものも使用することができる。 The metal wire that can be arranged on the substrate (7, 8) is not particularly limited, but a wire made of an electrochemically stable metal material such as Ag, Au, Pt, Ti, etc. is preferably used. Further, as the arrangement pattern of the metal wires, a grid shape is preferably used. The electrode having a metal wire is typically a flat electrode, but a curved electrode can also be used if necessary.

第一の電極1、第二の電極2のうち、上述の透明電極以外の電極としては、EC素子の用途に応じて好ましいものが選択される。例えば、図2のEC素子10を透過型のEC素子とする場合には、第一の電極1も第二の電極2も上述の透明電極であることが好ましい。一方、図2のEC素子10を反射型のEC素子とする場合には、第一の電極1、第二の電極2のうち、一方を上述の透明電極とし、他方を入射光を反射する電極とする。一方で、電極間に反射層又は散乱層を形成することで、上述の透明電極以外の電極の光学特性の自由度を向上させることができる。例えば、電極間に反射層又は散乱層を導入した場合には、その後方の電極として、不透明な電極や、光を吸収する電極も出射光に影響を与えることなく用いることができる。 Among the first electrode 1 and the second electrode 2, as the electrode other than the above-mentioned transparent electrode, a preferable one is selected depending on the application of the EC element. For example, when the EC element 10 of FIG. 2 is a transmissive EC element, it is preferable that both the first electrode 1 and the second electrode 2 are the above-mentioned transparent electrodes. On the other hand, when the EC element 10 of FIG. 2 is a reflection type EC element, one of the first electrode 1 and the second electrode 2 is the above-mentioned transparent electrode, and the other is an electrode that reflects incident light. And. On the other hand, by forming a reflective layer or a scattering layer between the electrodes, it is possible to improve the degree of freedom in the optical characteristics of electrodes other than the above-mentioned transparent electrodes. For example, when a reflection layer or a scattering layer is introduced between the electrodes, an opaque electrode or an electrode that absorbs light can be used as an electrode behind the electrode without affecting the emitted light.

本発明のEC素子が、いずれの形態の素子であっても、第一の電極1、第二の電極2の構成材料としては、EC素子の動作環境において安定に存在し、外部からの電圧の印加に応じて速やかに酸化還元反応を進行させることのできる材料が好ましく用いられる。 Regardless of the form of the EC element of the present invention, the constituent material of the first electrode 1 and the second electrode 2 stably exists in the operating environment of the EC element, and the voltage from the outside is applied. A material capable of rapidly advancing the redox reaction in response to application is preferably used.

本発明において、第一の電極1と第二の電極2との間の距離(電極間距離)は、1μm以上500μm以下であることが好ましい。電極間距離が大きい場合、EC素子として有効に機能させるために十分な量のEC材料を配置することができる点で有利である。一方、電極間距離が短い場合、速い応答速度を達成することができる点で有利である。 In the present invention, the distance between the first electrode 1 and the second electrode 2 (distance between electrodes) is preferably 1 μm or more and 500 μm or less. When the distance between the electrodes is large, it is advantageous in that a sufficient amount of EC material can be arranged to effectively function as an EC element. On the other hand, when the distance between the electrodes is short, it is advantageous in that a fast response speed can be achieved.

(1−3)第三の電極3
本発明のEC素子は、第一の電極1及び第二の電極2に加えて、第三の電極3を有している。「電荷のバランス/インバランス」で説明したように、アノード性の酸化還元物質及び/又はカソード性の酸化還元物質を同時に使用し、これら酸化還元物質のうちのいずれかがEC材料である相補型のEC素子では、電荷のインバランス状態が発生したときに、それがアノード性、カソード性いずれの電荷インバランスであっても消色不良として感知される可能性がある。このような場合に、第一の電極1と第二の電極2との間に印加する電圧を、着色時と反対方向の極性の電圧とし、この消色不良(消え残り)を抑制しようとしても、反対極性のEC材料が着色する又は反対極性の酸化還元物質が反応するだけで有効な抑制策とはならない。ここでいう「反対極性のEC材料」とは、消え残りの対象がアノード性のEC材料であればカソード性のEC材料であり、消え残りの対象がカソード性のEC材料であればアノード性のEC材料である。また「反対極性の酸化還元物質」とは、消え残りの対象がアノード性のEC材料であればカソード性の酸化還元物質であり、消え残りの対象がカソード性のEC材料であればアノード性の酸化還元物質である。
(1-3) Third electrode 3
The EC element of the present invention has a third electrode 3 in addition to the first electrode 1 and the second electrode 2. As described in "Charge Balance / Imbalance", an anodic redox substance and / or a cathodic redox substance are used simultaneously, and one of these redox substances is an EC material. In the EC element of the above, when a charge imbalance state occurs, it may be perceived as a decolorization failure regardless of whether the charge is anodic or cathodic. In such a case, even if the voltage applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 is set to a voltage having a polarity opposite to that at the time of coloring, this decolorization failure (remaining disappearance) may be suppressed. , The EC material of the opposite polarity is colored or the redox substance of the opposite polarity reacts, but it is not an effective suppression measure. The "EC material of opposite polarity" here is a cathodic EC material if the remaining object is an anodic EC material, and is an anodic EC material if the remaining object is a cathodic EC material. It is an EC material. The "opposite polarity redox substance" is a cathodic redox substance if the remaining object is an anodic EC material, and is an anodic if the remaining object is a cathodic EC material. It is a redox substance.

そこで、本発明では、酸化還元物質を有する第三の電極3を用いて、第一の電極1と第二の電極2との間に設けられるEC層内で着消色時に生じる酸化還元反応の際に両電極(1,2)を通過する酸化還元反応で用いられる電荷の量の調整を行うこととした。尚、この電荷の量の調整は電荷のバランスの調整、即ち、電荷のリバランスと呼ばれるものである。 Therefore, in the present invention, using the third electrode 3 having a redox substance, the redox reaction that occurs at the time of color loss in the EC layer provided between the first electrode 1 and the second electrode 2 At that time, it was decided to adjust the amount of charge used in the redox reaction passing through both electrodes (1 and 2). The adjustment of the amount of electric charge is called the adjustment of the electric charge balance, that is, the electric charge rebalancing.

本発明において、第三の電極3としては、電荷のリバランスを行うために必要な酸化還元物質を有する電極が用いられる。第三の電極3が有する酸化還元物質としては、所望の電位範囲において、酸化還元反応が繰り返し行うことができる化合物であれば、無機化合物も有機化合物も特に制限なく使用することができる。中でも併用するEC材料の使用環境との適合性から、有機化合物が好ましく用いられる。また本発明において、第三の電極3が有する酸化還元物質は、一種類でもよいし、二種類以上でもよい。 In the present invention, as the third electrode 3, an electrode having a redox substance necessary for performing charge rebalancing is used. As the redox substance contained in the third electrode 3, an inorganic compound or an organic compound can be used without particular limitation as long as it is a compound capable of repeating the redox reaction in a desired potential range. Among them, organic compounds are preferably used from the viewpoint of compatibility with the usage environment of the EC material used in combination. Further, in the present invention, the redox substance contained in the third electrode 3 may be one kind or two or more kinds.

第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化還元状態を、酸化体/還元体が混在する状態としておくことが好ましく行われる。これは、以下のように説明することができる。第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化還元状態が酸化体のみ、還元体のみである場合には、その酸化還元物質は、アノード性/カソード性いずれかの電荷インバランスを生じている極性の電荷を補正することができる。この場合は、酸化還元物質の総量が同じであれば、片側の極性の電荷インバランスを大きな程度で補正することが可能な点で好ましい。一方、酸化体/還元体が混在する状態である場合には、その酸化還元物質は、アノード性/カソード性どちらの電荷インバランスを生じている極性の電荷であっても補正することができる点で好ましい。酸化体/還元体が混在する状態の形成方法としては、以下の手法を用いることができる。尚、以下のいずれの場合においても、当初より酸化体/還元体が混在する状態の酸化還元物質を担体に固定する手法と、酸化体または還元体の酸化還元物質を一度担体に固定してから、それぞれ部分的に還元または酸化することで形成することが可能である。
1.複数の酸化還元物質として、アノード性/カソード性の酸化還元物質を用いる。この場合は、それぞれアノード性のEC材料に対応した酸化還元物質、カソード性のEC材料に対応した酸化還元物質を準備できる点で好ましい。
2.一種類の酸化還元物質の酸化体/還元体が混在する状態とする。この場合は、準備する酸化還元物質の種類が少ない点で好ましい。
It is preferable that the redox state of the redox substance possessed by the third electrode 3 is a state in which the oxide / reduced body is mixed. This can be explained as follows. When the redox state of the redox substance possessed by the third electrode 3 is only the oxidant and only the redox, the redox substance has a polarity that causes either anodic or cathodic charge imbalance. The charge can be corrected. In this case, if the total amount of the redox substances is the same, it is preferable that the charge imbalance of the polarity on one side can be corrected to a large extent. On the other hand, in the case where the oxidant / reducer is mixed, the redox substance can be corrected even if the charge has a polarity that causes an anodic / cathodic charge imbalance. Is preferable. The following method can be used as a method for forming a state in which an oxidized substance / a reduced substance is mixed. In any of the following cases, the method of fixing the redox substance in a state where the oxidant / reducer is mixed from the beginning and the method of fixing the redox substance of the oxidant or the reducer to the carrier once are then fixed. , Each can be formed by partial reduction or oxidation.
1. 1. Anodic / cathodic redox substances are used as the plurality of redox substances. In this case, it is preferable that a redox substance corresponding to the anodic EC material and a redox substance corresponding to the cathodic EC material can be prepared, respectively.
2. 2. A state in which an oxidant / reduced substance of one type of redox substance is mixed. In this case, it is preferable that the number of types of redox substances to be prepared is small.

第三の電極3が有する酸化還元物質としては、EC性の酸化還元物質でもよいし、非EC性の酸化還元物質であってもよい。仮に、第三の電極3がEC素子10に入射される光の光路中に存在する場合には、酸化還元物質による光の吸収の影響を低減するために、非EC性の酸化還元物質を用いることが好ましい。一方、第三の電極3がEC素子10に入射される光の光路外に配置される場合、EC性の酸化還元物質を用いると、当該酸化還元物質が有するEC性による着色の程度により、電荷のリバランスの程度を検知することが可能となるので、好ましい。 The redox substance contained in the third electrode 3 may be an EC-based redox substance or a non-EC-based redox substance. If the third electrode 3 is present in the optical path of light incident on the EC element 10, a non-EC redox substance is used in order to reduce the influence of light absorption by the redox substance. Is preferable. On the other hand, when the third electrode 3 is arranged outside the optical path of the light incident on the EC element 10, if an EC redox substance is used, the charge depends on the degree of coloring due to the EC property of the redox substance. It is preferable because it is possible to detect the degree of rebalancing.

第三の電極3が有する酸化還元物質として、例えば、金属錯体化合物を挙げることができる。具体的には、金属イオンが、Os、Fe、Ru、Co、Cu、Ni、V、Mo、Cr、Mn、Pt、Rh、Pd、Ir等である金属錯体を挙げることができる。より具体的には、メタロセン化合物、複素環化合物を配位子とした金属錯体、プルシアンブルー等を挙げることができる。上記金属錯体の配位子となる複素環化合物として、例えば、ビピリジン、ターピリジン、フェナントロリン等を挙げることができる。また第三の電極3が有する酸化還元物質として、EC性の材料、特に後述するEC材料を好ましく使用することができる。 As the redox substance contained in the third electrode 3, for example, a metal complex compound can be mentioned. Specifically, a metal complex in which the metal ion is Os, Fe, Ru, Co, Cu, Ni, V, Mo, Cr, Mn, Pt, Rh, Pd, Ir or the like can be mentioned. More specifically, a metallocene compound, a metal complex having a heterocyclic compound as a ligand, Prussian blue, and the like can be mentioned. Examples of the heterocyclic compound that serves as a ligand for the metal complex include bipyridine, terpyridine, and phenanthroline. Further, as the redox substance contained in the third electrode 3, an EC material, particularly an EC material described later, can be preferably used.

第三の電極3が有する酸化還元物質と第一の電極1と第二の電極2との間に含まれるEC材料との関係は、以下のように説明することができる。アノード性のEC材料が含まれる場合、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体は、そのアノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすい。またカソード性のEC材料が含まれる場合、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体は、そのカソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすい。またアノード性のEC材料もカソード性のEC材料も含まれる場合は、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体は、アノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすく、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体は、カソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすい。 The relationship between the redox substance contained in the third electrode 3 and the EC material contained between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be explained as follows. When an anodic EC material is contained, the redox substance reduced product of the third electrode 3 is more easily oxidized than the redox product of the anodic EC material. When a cathodic EC material is included, the redox substance oxidant possessed by the third electrode 3 is more likely to be reduced than the oxidant of the cathodic EC material. When both the anodic EC material and the cathodic EC material are included, the redox substance of the third electrode 3 is more easily oxidized than the redox material of the anodic EC material, and the third electrode 3 has a third electrode. The redox substance oxidant of the electrode 3 is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material.

この関係が重要な理由を以下に説明する。EC素子の電荷のバランスが崩れる場合、基本的には、アノード側又はカソード側のいずれかに崩れることとなる。電荷のバランスがアノード側に崩れる(素子を通常の消色状態としてもアノード性のEC材料が着色して残存する)場合は、アノード性のEC材料の着色体である酸化体に電子を供給して電荷のリバランスを行うこととなる。この場合、第三の電極3が有する酸化還元物質によって電荷のリバランスを行わせるには、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体は、そのアノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいという関係が必要になる。一方、電荷のバランスがカソード側に崩れる(素子を通常の消色状態としてもカソード性のEC材料が着色して残存する)場合は、カソード性のEC材料の着色体である還元体から電子を取り去って電荷のリバランスを行うこととなる。この場合、第三の電極3が有する酸化還元物質によって電荷のリバランスを行わせるには、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体は、カソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいという関係が必要になる。 The reason why this relationship is important is explained below. When the charge balance of the EC element is lost, basically, it is lost to either the anode side or the cathode side. If the charge balance is lost to the anode side (the anodic EC material remains colored even when the element is in a normal decolorized state), electrons are supplied to the oxidant, which is the colorant of the anodic EC material. The charge will be rebalanced. In this case, in order to rebalance the charge by the redox substance possessed by the third electrode 3, the redox substance possessed by the third electrode 3 is more than the redox substance of the anodic EC material. A relationship that is easily oxidized is required. On the other hand, when the charge balance is lost to the cathode side (the cathode EC material remains colored even when the device is in a normal decolorized state), electrons are transferred from the reduced body which is the colored body of the cathode EC material. It will be removed and the charge will be rebalanced. In this case, in order to rebalance the charge by the redox substance of the third electrode 3, the redox substance of the third electrode 3 is more reduced than the redox of the cathodic EC material. It is necessary to have a relationship that is easy to be done.

また、第三の電極3が有する酸化還元物質を、電解質4中に溶解させる(電解質4と共に第一の電極1と第二の電極2との間に含ませる)状態ではなく、第三の電極3が有する(固定化する)状態にすることで、以下の効果を奏する。第三の電極3が有する(固定化する)ことで、通常、EC素子の駆動、即ち、EC材料の電極における電気化学反応を進行させる第一の電極1又は第二の電極2には当該酸化還元物質が到達することがない。このため、本来EC材料の反応に用いられるはずの電荷をその酸化還元物質が消費することがない。ただし、このことは、当該酸化還元物質の還元体がアノード性のEC材料の還元体より酸化されやすいこと及び/又は当該酸化還元物質の酸化体がカソード性のEC材料の酸化体より還元されやすいという、本発明で要求される条件が前提となる。なぜなら、上記の条件は、言い換えれば、アノード性のEC材料及び/又はカソード性のEC材料を着色反応させようとした際に、当該酸化還元物質の還元体及び/又は酸化体がそれぞれのEC材料よりも反応しやすいことを意味するためである。即ち、第三の電極3が有する酸化還元物質が他の電極(1,2)に到達すれば、EC材料の消色体よりも当該酸化還元物質の還元体又は酸化体の方が反応しやすいために、容易にEC材料の反応に用いられるはずの電荷を消費することになるためである。このことは、着色に寄与しない電荷の増大により、EC素子の着消色コントラストの低下、駆動に必要とする電荷量(電力)の増大、EC素子の応答速度の低下を招くため、好ましくない。また当該酸化還元物質が、EC材料の着色体と直接電子移動して消色させるものである場合、当該酸化還元物質が電解質4中に溶解していると、電解質4中の移動によりEC材料の着色体と当該酸化還元物質との衝突確率が増大する。その結果、EC材料の着色濃度の低下を招くことになる。このことは同様に、素子の着消色コントラストの低下、電荷量(電力)の増大、応答速度の低下を招くため、好ましくない。さらに、当該酸化還元物質の中には、EC性を持つ材料も多く含まれる。これらEC性の酸化還元物質が電解質4中に溶解している場合には、酸化還元物質の酸化還元反応によって、EC素子へ入射された光吸収特性が変化することで、EC素子の色、透過率等に影響を与えるため、好ましくない。これは、第三の電極3が酸化還元物質を有し、第三の電極3がEC素子を透過する光の光路から外れるように配置することによって防ぐことができる。 Further, the redox substance contained in the third electrode 3 is not in a state of being dissolved in the electrolyte 4 (included together with the electrolyte 4 between the first electrode 1 and the second electrode 2), but the third electrode. The following effects are obtained by setting the state of 3 to have (immobilize). By having (immobilizing) the third electrode 3, the oxidation is usually carried out on the first electrode 1 or the second electrode 2 which drives the EC element, that is, promotes the electrochemical reaction in the electrode of the EC material. The reducing substance never reaches. Therefore, the redox substance does not consume the electric charge that should be originally used for the reaction of the EC material. However, this means that the redox of the redox material is more likely to be oxidized than the redox of the anodic EC material and / or the redox of the redox is more likely to be reduced than the oxide of the cathodic EC material. That is, the condition required by the present invention is a prerequisite. This is because, in other words, the above conditions are such that when an anodic EC material and / or a cathodic EC material is to undergo a coloring reaction, the reduced and / or oxidized bodies of the redox substance are the respective EC materials. This is because it means that it is more responsive than. That is, if the redox substance of the third electrode 3 reaches the other electrodes (1, 2), the redox or oxidant of the redox substance is more likely to react than the decolorizer of the EC material. Therefore, the electric charge that should be easily used for the reaction of the EC material is consumed. This is not preferable because an increase in the electric charge that does not contribute to coloring causes a decrease in the color transfer contrast of the EC element, an increase in the amount of electric charge (electric power) required for driving, and a decrease in the response speed of the EC element. Further, when the redox substance directly moves electrons with the colored body of the EC material to decolorize it, if the redox substance is dissolved in the electrolyte 4, the EC material moves due to the movement in the electrolyte 4. The probability of collision between the colored substance and the redox substance increases. As a result, the coloring density of the EC material is lowered. This is also not preferable because it causes a decrease in the color-decoloring contrast of the element, an increase in the amount of charge (electric power), and a decrease in the response speed. Further, the redox substances include many materials having EC properties. When these EC-based redox substances are dissolved in the electrolyte 4, the redox reaction of the redox substances changes the light absorption characteristics incident on the EC element, so that the color and transmission of the EC element are transmitted. It is not preferable because it affects the rate and the like. This can be prevented by arranging the third electrode 3 to have a redox substance and the third electrode 3 to be out of the optical path of the light passing through the EC element.

本発明において、EC素子10にアノード性のEC材料が含まれる場合、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体は、アノード性のEC材料の還元体より酸化されやすい。また、EC素子10にカソード性のEC材料が含まれる場合、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体は、カソード性のEC材料の酸化体より還元されやすい。このことを判定する方法を以下に説明する。 In the present invention, when the EC element 10 contains an anodic EC material, the redox substance reduced body of the third electrode 3 is more easily oxidized than the redox material of the anodic EC material. Further, when the EC element 10 contains a cathodic EC material, the redox substance oxidant of the third electrode 3 is more likely to be reduced than the oxidant of the cathodic EC material. A method for determining this will be described below.

(1−3a)直接電子移動反応による方法
以下に説明する方法は、アノード性のEC材料の酸化体又はカソード性のEC材料の還元体を、対応する酸化還元物質と直接接触させる方法である。具体的には、アノード性のEC材料の酸化体又はカソード性のEC材料の還元体を溶解させた電解質の中に、対応する酸化還元物質を投入する。このとき、電解質中にアノード性のEC材料が含まれる場合は酸化還元物質の還元体を、電解質中にカソード性のEC材料が含まれる場合は酸還元物質の酸化体を少なくとも投入する。酸化還元物質を投入した結果、着色体、即ち、アノード性のEC材料の酸化体又はカソード性のEC材料の還元体が消色すれば、以下の事項が判明する。即ち、アノード性のEC材料が消色した場合は、酸化還元物質の還元体からEC材料の酸化体への電子移動がおこり、アノード性のEC材料が還元体になることが示される。これは、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体が、アノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいことを意味する。カソード性のEC材料が消色した場合は、EC材料の還元体から酸化還元物質の酸化体への電子移動が起こり、カソード性のEC材料は酸化体となることが示される。これは、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体は、カソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいことを意味する。また、第三の電極3が有する酸化還元物質がEC性の場合は、EC材料の消色及び色変化が確認することができる。ここでいうEC材料の消色とは、第三の電極3が有していない方のEC材料の消色である。また、EC材料の色変化とは、第三の電極3が有するEC性の酸化還元物質の吸収変化である。
(1-3a) Method by Direct Electron Transfer Reaction The method described below is a method in which an oxidant of an anodic EC material or a reduced product of a cathodic EC material is brought into direct contact with a corresponding redox substance. Specifically, the corresponding redox substance is put into the electrolyte in which the oxidant of the anodic EC material or the reductant of the cathodic EC material is dissolved. At this time, if included anode of EC material in the electrolyte is a reduced form of the redox substance, if it contains the cathode of the EC material at least put oxidant oxidation reducing substances in the electrolyte. If the colored body, that is, the oxidant of the anodic EC material or the reduced product of the cathodic EC material is decolorized as a result of adding the redox substance, the following matters are found. That is, it is shown that when the anodic EC material is decolorized, electrons are transferred from the redox substance to the oxidant of the EC material, and the anodic EC material becomes the reducer. This means that the redox substance of the third electrode 3 is more easily oxidized than the redox substance of the anodic EC material. It is shown that when the cathodic EC material is decolorized, electron transfer occurs from the reduced body of the EC material to the oxidized body of the redox substance, and the cathodic EC material becomes the oxidized body. This means that the oxidant of the redox substance contained in the third electrode 3 is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material. Further, when the redox substance contained in the third electrode 3 is EC-like, the decolorization and color change of the EC material can be confirmed. The decolorization of the EC material referred to here is the decolorization of the EC material that the third electrode 3 does not have. The color change of the EC material is a change in absorption of the EC redox substance possessed by the third electrode 3.

(1−3b)電子移動反応による方法(直接的なもの、第三の電極3を介したもの)
以下に説明する方法は、アノード性のEC材料の酸化体又はカソード性のEC材料の還元体を含む電解質を、酸化還元物質を有する第三の電極と接触させる方法である。具体的には、アノード性のEC材料の酸化体又はカソード性のEC材料の還元体を溶解させた電解質を、対応する酸化還元物質を有する第三の電極に接触させる。この結果、着色体、即ち、アノード性のEC材料の酸化体又はカソード性のEC材料の還元体が消色すれば、(1−3a)で説明した直接電子移動反応に加えて、以下に説明する電極を介した電子移動反応が進行したといえる。具体的には、アノード性のEC材料の場合は、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体から第三の電極3への電子移動が起こり、アノード性のEC材料は第三の電極3から電子を受け取ることにより、酸化体(着色状態)から還元体(消色状態)に変化する。この反応の発生は、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体がアノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいことを意味する。一方、カソード性のEC材料の場合は、第三の電極3から第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体へ電子移動、及びカソード性のEC材料から第三の電極3への電子移動が生じる。その結果、カソード性のEC材料は、還元体(着色状態)から酸化体(消色状態)に変化する。この反応の発生は、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体がカソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいことを意味する。尚、第三の電極3が有する酸化還元物質がEC性を有する場合は、(1−3a)と同様にEC材料の消色及び色変化が確認することができる。
(1-3b) Electron transfer reaction method (direct method, via third electrode 3)
The method described below is a method of contacting an electrolyte containing an oxidant of an anodic EC material or a reducer of a cathodic EC material with a third electrode having a redox substance. Specifically, an electrolyte in which an oxidant of an anodic EC material or a reductant of a cathodic EC material is dissolved is brought into contact with a third electrode having a corresponding redox substance. As a result, if the colored body, that is, the oxidized product of the anodic EC material or the reduced product of the cathodic EC material is decolorized, it will be described below in addition to the direct electron transfer reaction described in (1-3a). It can be said that the electron transfer reaction has proceeded through the electrode. Specifically, in the case of the anodic EC material, electron transfer occurs from the reduced body of the redox substance possessed by the third electrode 3 to the third electrode 3, and the anodic EC material is the third electrode. By receiving an electron from 3, it changes from an oxidant (colored state) to a reduced body (decolorized state). The occurrence of this reaction means that the redox material of the third electrode 3 is more easily oxidized than the redox material of the anodic EC material. On the other hand, in the case of a cathodic EC material, electron transfer from the third electrode 3 to the oxidant of the redox substance possessed by the third electrode 3 and electron transfer from the cathodic EC material to the third electrode 3 Occurs. As a result, the cathodic EC material changes from a reduced form (colored state) to an oxidized form (decolorized state). The occurrence of this reaction means that the oxidant of the redox substance contained in the third electrode 3 is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material. When the redox substance contained in the third electrode 3 has EC property, the decolorization and color change of the EC material can be confirmed in the same manner as in (1-3a).

(1−3c)酸化還元電位の計測による方法
以下に説明する方法は、EC材料や酸化還元物質の電極反応における酸化還元電位によって酸化又は還元のしやすさを比較する方法である。ここで酸化還元電位は、電気化学的な測定によって決定することができる。例えば、EC材料、酸化還元物質、それぞれのサイクリックボルタンモグラム測定を行うことで評価できる。
(1-3c) Method by Measuring Redox Potential The method described below is a method for comparing the ease of oxidation or reduction depending on the redox potential in the electrode reaction of an EC material or a redox substance. Here, the redox potential can be determined by electrochemical measurement. For example, it can be evaluated by measuring cyclic voltanmograms of EC materials and redox substances.

この測定において、アノード性のEC材料が可逆的に着色する酸化反応に対応する酸化還元反応の半波電位よりも、第三の電極3が有する酸化還元物質の可逆的な酸化還元反応の半波電位が負側であることは以下のことを意味する。即ち、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体がアノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいことを意味する。また、この場合、アノード性のEC材料の酸化還元電位EEC(A)と第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化還元電位EROとの間に、下記式(I)が満たされるのが好ましい。
RO<EEC(A) (I)
In this measurement, the half-wave potential of the reversible redox reaction of the redox substance possessed by the third electrode 3 is higher than the half-wave potential of the redox reaction corresponding to the oxidation reaction in which the anodic EC material is reversibly colored. The fact that the potential is on the negative side means the following. That is, it means that the redox substance of the redox substance contained in the third electrode 3 is more easily oxidized than the redox substance of the anodic EC material. Further, in this case, the following formula (I) is satisfied between the redox potential E EC (A) of the anodic EC material and the redox potential E RO of the redox substance possessed by the third electrode 3. Is preferable.
E RO <E EC (A) (I)

カソード性のEC材料が可逆的に着色する還元反応に対応する酸化還元反応の半波電位よりも、第三の電極3が有する酸化還元物質の可逆的な酸化還元反応の半波電位が正側であることは、以下のことを意味する。即ち、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体がカソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいことを意味する。また、この場合、カソード性のEC材料の酸化還元電位EEC(C)と第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化還元電位EROとの間に、下記式(II)が満たされるのが好ましい。
RO>EEC(C) (II)
The half-wave potential of the reversible redox reaction of the redox substance of the third electrode 3 is on the positive side of the half-wave potential of the redox reaction corresponding to the reduction reaction in which the cathodic EC material is reversibly colored. Being means the following. That is, it means that the oxidant of the redox substance contained in the third electrode 3 is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material. Further, in this case, the following formula (II) is satisfied between the redox potential E EC (C) of the cathodic EC material and the redox potential E RO of the redox substance possessed by the third electrode 3. Is preferable.
E RO > E EC (C) (II)

またEC素子にアノード性のEC材料及びカソード性のEC材料が含まれる場合、式(I)及び式(II)が満たされるのが特に好ましい。即ち、アノード性のEC材料の酸化還元電位EEC(A)と、カソード性のEC材料の酸化還元電位EEC(C)と、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化還元電位EROとの間に、下記式(III)が満たされるのが特に好ましい。
EC(C)<ERO<EEC(A) (III)
Further, when the EC element contains an anodic EC material and a cathodic EC material, it is particularly preferable that the formulas (I) and (II) are satisfied. That is, the oxidation-reduction potential E EC of the anode of the EC material (A), the redox potential of the cathode of the EC material E EC (C), the redox potential of the redox substance third electrode 3 has E RO It is particularly preferable that the following formula (III) is satisfied between the two.
E EC (C) <E RO <E EC (A) (III)

サイクリックボルタンモグラム測定を行う際に用いられる電極を以下に説明する。作用電極としては、EC素子で用いられる電極と同様のものが使用することができ、例えば、EC素子の電極がITOであればITOを用いることができる。対向電極としては、十分な面積を有する白金電極を用いることが好ましい。本発明のEC素子を構成する第三の電極はそのまま用いることができる。またサイクリックボルタンモグラム測定を行う際に用いられる溶媒や支持質としては、EC素子に用いる溶媒を用いることが好ましい。ボルタンモグラムの走引速度は、20mVs-1乃至200mVs-1とするのが好ましい。 The electrodes used when performing cyclic voltanmogram measurement will be described below. As the working electrode, the same electrode as that used in the EC element can be used. For example, if the electrode of the EC element is ITO, ITO can be used. As the counter electrode, it is preferable to use a platinum electrode having a sufficient area. The third electrode constituting the EC element of the present invention can be used as it is. Further, as the solvent and support used for the cyclic voltanmogram measurement, it is preferable to use the solvent used for the EC device. The running speed of the voltanmogram is preferably 20 mVs -1 to 200 mVs -1 .

上述の3種類のいずれの方法によっても酸化又は還元のしやすさが測定・評価ができるが、特に、(1−3b)の方法(電極を介した電子移動反応による方法)が簡便で、直接効果を観測できる点で最も好ましい。 The ease of oxidation or reduction can be measured and evaluated by any of the above three methods, but in particular, the method (1-3b) (method by electron transfer reaction via an electrode) is simple and direct. It is most preferable because the effect can be observed.

第三の電極3が有する酸化還元物質と、第一の電極1と第二の電極2との間に含まれるアノード性の酸化還元物質(EC材料を含む)、カソード性の酸化還元物質(EC材料を含む)との関係は、以下の関係であることが望ましい。 The redox substance contained in the third electrode 3, the anodic redox substance (including the EC material) contained between the first electrode 1 and the second electrode 2, and the cathodic redox substance (EC). The relationship with (including materials) is preferably as follows.

アノード性のEC材料と、EC性又は非EC性のカソード性の酸化還元物質とを使用する場合、第三の電極3が有する酸化還元物質としては、その酸化体がカソード性の酸化還元物質の酸化体よりも還元されやすいのが好ましい。またカソード性のEC材料と、EC性又は非EC性のアノード性の酸化還元物質とを使用する場合、第三の電極3が有する酸化還元物質としては、その還元体がアノード性の酸化還元物質の還元体よりも酸化されやすいのが好ましい。 When an anodic EC material and an EC- or non-EC-cathodic redox substance are used, the redox substance possessed by the third electrode 3 is such that the oxidant is a cathodic redox substance. It is preferably more easily reduced than the oxidant. When a cathodic EC material and an EC or non-EC anodic redox substance are used, the redox substance possessed by the third electrode 3 is an anodic redox substance whose reduced product is an anodic redox substance. It is preferable that it is more easily oxidized than the reduced product of.

これに対して、カソード性の酸化還元物質及び第三の電極3が有する酸化還元物質を使用し、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体がカソード性の酸化還元物質の還元体よりも酸化されやすい場合を考える。この場合、EC素子中にカソード性の酸化還元物質の酸化体が生成した場合には、第三の電極3が有する酸化還元物質からカソード性の酸化還元物質への電子移動が起こり、電荷のインバランスが増大してしまう。また、アノード性の酸化還元物質及び第三の電極3が有する酸化還元物質を使用し、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体がアノード性の酸化還元物質の酸化体よりも還元されやすい場合を考える。この場合、EC素子中にアノード性の酸化還元物質の還元体が生成した場合には、アノード性の酸化還元物質から第三の電極3が有する酸化還元物質への電子移動が起こり、電荷のインバランスが増大してしまう。 On the other hand, the cathodic redox substance and the redox substance possessed by the third electrode 3 are used, and the redox substance of the redox substance possessed by the third electrode 3 is more than the redox substance of the cathodic redox substance. Consider the case where it is easily oxidized. In this case, when an oxidant of the cathodic redox substance is generated in the EC element, electron transfer from the redox substance possessed by the third electrode 3 to the cathodic redox substance occurs, and the charge is charged. The balance will increase. Further, by using the anodic redox substance and the redox substance possessed by the third electrode 3, the redox substance of the third electrode 3 is reduced more than the redox substance of the anodic redox substance. Consider the easy case. In this case, when a reduced product of the anodic redox substance is generated in the EC element, electron transfer occurs from the anodic redox substance to the redox substance possessed by the third electrode 3, and the charge is transferred. The balance will increase.

アノード性の酸化還元物質/カソード性の酸化還元物質と、第三の電極3が有する酸化還元物質との酸化又は還元のされやすさを判定する方法は、上記のEC材料と同様に考えることができる。非EC性の酸化還元物質の場合、対象の波長領域においてEC性がなかったとしても、その対象から外れた波長領域において吸収特性は変化する。このため、当該吸収特性の変化を測定・評価することにより、上記(1−3c)だけでなく上記(1−3a)又は(1−3b)の手法を用いて測定・評価することは可能である。 The method for determining the ease of oxidation or reduction between the anodic redox substance / cathodic redox substance and the redox substance possessed by the third electrode 3 can be considered in the same manner as the above EC material. it can. In the case of a non-EC redox substance, even if there is no EC property in the target wavelength region, the absorption characteristics change in the wavelength region outside the target. Therefore, by measuring and evaluating the change in the absorption characteristics, it is possible to measure and evaluate not only the above (1-3c) but also the above (1-3a) or (1-3b) method. is there.

本発明のEC素子において、電荷のリバランスが可能な範囲は、第三の電極3が有する酸化還元物質の量に比例する。即ち、当該酸化還元物質の量が増大すれば電荷のリバランスが可能な範囲も増大する。このため、第三の電極3が有する酸化還元物質の量は、素子の実用上問題のない範囲内において基本的には多い方が好ましい。第三の電極3に固定化される(含まれる)酸化還元物質の量を増大させる有力な手法としては、電極の表面積を増大させることが挙げられる。実際の構成に適した素子サイズで、第三の電極3の表面積の増大を実現するためには、第三の電極3が多孔質構造を有することが好ましい。多孔質構造の例としては、投影面積に対する実効面積(ラフネスファクター)が10倍以上、好ましくは、100倍以上の構造をもつものが挙げられる。 In the EC device of the present invention, the range in which the charge can be rebalanced is proportional to the amount of the redox substance contained in the third electrode 3. That is, as the amount of the redox substance increases, the range in which the charge can be rebalanced also increases. Therefore, it is preferable that the amount of the redox substance contained in the third electrode 3 is basically large within a range in which there is no problem in practical use of the device. A powerful method for increasing the amount of redox substance immobilized (contained) on the third electrode 3 is to increase the surface area of the electrode. In order to increase the surface area of the third electrode 3 with an element size suitable for the actual configuration, it is preferable that the third electrode 3 has a porous structure. Examples of the porous structure include those having a structure in which the effective area (roughness factor) with respect to the projected area is 10 times or more, preferably 100 times or more.

本発明において、第三の電極3の構成材料としては、特に限定されるものではない。多孔質構造を有する材料としては、導電性酸化物であるスズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、ニオビウムドープ酸化チタン(TNO)、酸化チタン、多孔性炭素材料、多孔性金属やこれらの組み合わせからなる膜等を使用することができる。また第三の電極3をEC素子が取り入れる光路から外れて配置させる場合には、先述の透明導電性酸化物以外の光を散乱する導電性電極や、透明でない多孔性導電体、炭素材料、白金、チタン等の金属等を使用することもできる。第三の電極3が有する多孔質構造は、大きな実効面積を小さな投影面積で実現すること、作製上の観点よりナノメートルスケールの微細構造をもつことが好ましい。この多孔質構造の形状及び製法については制限は無く、連通孔を有するナノ粒子膜、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノチューブ等のナノ構造体等を用いることができる。中でも体積当たりの比表面積が大きく、作製が容易な粒子膜が好適に使用される。この粒子膜を形成する際に用いられる粒子のサイズとしては、平均粒径が300nm以下のものが望ましく、好ましくは、50nm以下の粒子が用いられる。 In the present invention, the constituent material of the third electrode 3 is not particularly limited. Materials having a porous structure include tin-doped indium oxide (ITO), zinc oxide, gallium-doped zinc oxide (GZO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), tin oxide, and antimony-doped tin oxide (ATO), which are conductive oxides. ), Fluorine-doped zinc oxide (FTO), niobium-doped titanium oxide (TNO), titanium oxide, porous carbon material, porous metal, a film composed of a combination thereof, or the like can be used. When the third electrode 3 is arranged outside the optical path taken in by the EC element, a conductive electrode that scatters light other than the above-mentioned transparent conductive oxide, a non-transparent porous conductor, a carbon material, or platinum. , Metals such as titanium can also be used. The porous structure of the third electrode 3 preferably has a large effective area with a small projected area and has a nanometer-scale fine structure from the viewpoint of fabrication. There are no restrictions on the shape and manufacturing method of this porous structure, and nanostructures such as nanoparticle membranes, nanorods, nanowires, and nanotubes having communication holes can be used. Among them, a particle film having a large specific surface area per volume and easy to prepare is preferably used. As the size of the particles used when forming this particle film, those having an average particle size of 300 nm or less are desirable, and particles having an average particle size of 50 nm or less are preferably used.

本発明において、第三の電極3の厚さは、100nm以上が望ましく、好ましくは、1μm以上である。 In the present invention, the thickness of the third electrode 3 is preferably 100 nm or more, preferably 1 μm or more.

以上説明した三種類の電極(1,2,3)の配置について以下に説明する。本発明のEC素子は、三種類の電極(1,2,3)を有するが、このうち、第一の電極1及び第二の電極2については、EC素子の電極配置として一般的に知られている配置方式を用いることができる。代表的な例としては、基板(7,8)上にそれぞれ形成された第一の電極1と第二の電極2とが対向し、1μm乃至500μm程度の電極間距離を設けた配置方式がある。尚、第三の電極3の配置については、後述する。 The arrangement of the three types of electrodes (1, 2, 3) described above will be described below. The EC element of the present invention has three types of electrodes (1, 2, 3), of which the first electrode 1 and the second electrode 2 are generally known as the electrode arrangement of the EC element. It is possible to use the arrangement method. As a typical example, there is an arrangement method in which the first electrode 1 and the second electrode 2 formed on the substrate (7, 8) face each other and a distance between electrodes of about 1 μm to 500 μm is provided. .. The arrangement of the third electrode 3 will be described later.

本発明のEC素子に光を導入する際に、その具体的な方法は、EC素子の用途によって自由に選択することができるが、代表的な例を以下に説明する。第一の電極1と第二の電極2とが対向している透過型のEC素子の場合、入射光は、第一の電極1又は第二の電極2を透過する。ここで、EC素子に含まれるEC材料が着色状態であれば、その光の少なくとも一部がEC材料に吸収され、他方の電極を透過して出射される。一方、第一の電極1と第二の電極2とが対向している反射型のEC素子の場合、入射光は、第一の電極1又は第二の電極2を透過する。ここで、EC素子に含まれるEC材料が着色状態であれば、その光の少なくとも一部がEC材料に吸収され、反射体、散乱体等で折り返されて入射時に透過した電極を透過して出射される。このときの反射体、散乱体等は、第一の電極1と第二の電極2との間に配置されることが多いが、光が入射する際に透過する電極と反対の電極の外側に配置されている構成も選択され得る。 When introducing light into the EC element of the present invention, a specific method thereof can be freely selected depending on the application of the EC element, and a typical example will be described below. In the case of a transmissive EC element in which the first electrode 1 and the second electrode 2 face each other, the incident light passes through the first electrode 1 or the second electrode 2. Here, if the EC material contained in the EC element is in a colored state, at least a part of the light is absorbed by the EC material and is emitted through the other electrode. On the other hand, in the case of a reflection type EC element in which the first electrode 1 and the second electrode 2 face each other, the incident light passes through the first electrode 1 or the second electrode 2. Here, if the EC material contained in the EC element is in a colored state, at least a part of the light is absorbed by the EC material, folded back by a reflector, a scatterer, etc., and transmitted through an electrode transmitted at the time of incident and emitted. Will be done. The reflector, scatterer, etc. at this time are often arranged between the first electrode 1 and the second electrode 2, but are outside the electrode opposite to the electrode that transmits when light is incident. The arranged configuration can also be selected.

EC素子は、一般に広く普及している吸光デバイスの液晶素子と比較して、最大透過率が高いことが一つの大きな特長である。この高い透過率を活かすためには、ECセルに入射された光が出射までの光路に、着色時のEC材料の吸収以外の透過率を低減させる要素はできるだけないことが望ましい。本発明のEC素子を構成する第三の電極3をこの光路中に配置すると、この第三の電極3もEC素子の透過率を低減させる要素となる可能性がある。具体的には以下に説明する通りである。第三の電極3は、第一の電極1及び第二の電極2よりも実効面積が大きいものであり、この大きな実効面積を、小さな投影面積で実現しようとした場合には、第三の電極3を多孔質構造とすることが望ましい。しかし、多孔質構造を持つ電極の構成材料が金属や炭素等バルクとしての(可視光の)透過率の低い材料であると、この電極によって透過率が著しく低減される可能性がある。またバルクとしての透過率の高い材料を用いた場合でも電解質4との間の屈折率差がある場合には、散乱等により透過率を低減させることになる。これらのことから、本発明においては、第三の電極3は、第一の電極1又は第二の電極2の少なくとも一方を透過する光の光路外に配置されているのがより好ましい。ここでいう「光路外」とは、上記の観点より光吸収素子としてのEC素子を用いる用途にとって必要な光の光路から外れているという意味である。例えば、EC素子を撮像装置の透過型フィルタとして用いる場合、EC素子を透過する全ての光のうち、受光素子(例えばCCDセンサー、CMOSセンサ−)の全領域の中で、必要な撮像に用いられる領域に到達する光についての光路がここでいう光路である。反対に、同ケースで、EC素子を透過する光であっても、受光素子の必要な撮像に用いられる領域以外に到達する光についての光路は、ここでいう光路外に含まれる。本発明においては、第三の電極3をこの光路外に配置することにより、上述のように第三の電極3の構成材料を高い自由度で選択することができる。また第三の電極3が有する酸化還元物質がEC性の場合にも問題なく使用できるようになる。 One of the major features of the EC element is that it has a higher maximum transmittance than the liquid crystal element of an absorption device that is widely used in general. In order to take advantage of this high transmittance, it is desirable that there is as little element as possible in the optical path until the light incident on the EC cell is emitted, other than the absorption of the EC material at the time of coloring. When the third electrode 3 constituting the EC element of the present invention is arranged in this optical path, the third electrode 3 may also be an element for reducing the transmittance of the EC element. Specifically, it is as described below. The third electrode 3 has a larger effective area than the first electrode 1 and the second electrode 2, and when it is attempted to realize this large effective area with a small projected area, the third electrode It is desirable that 3 has a porous structure. However, if the constituent material of the electrode having a porous structure is a material having a low (visible light) transmittance as a bulk such as metal or carbon, the transmittance may be significantly reduced by this electrode. Further, even when a material having a high transmittance as a bulk is used, if there is a difference in the refractive index with the electrolyte 4, the transmittance is reduced by scattering or the like. From these facts, in the present invention, it is more preferable that the third electrode 3 is arranged outside the optical path of light passing through at least one of the first electrode 1 and the second electrode 2. The term "outside the optical path" as used herein means that the light path is out of the optical path required for the application of using the EC element as the light absorption element from the above viewpoint. For example, when an EC element is used as a transmissive filter of an imaging device, it is used for necessary imaging in the entire region of a light receiving element (for example, CCD sensor, CMOS sensor) among all the light transmitted through the EC element. The optical path for the light that reaches the region is the optical path here. On the contrary, in the same case, even if the light passes through the EC element, the optical path for the light that reaches a region other than the region used for the necessary imaging of the light receiving element is included outside the optical path referred to here. In the present invention, by arranging the third electrode 3 outside the optical path, the constituent material of the third electrode 3 can be selected with a high degree of freedom as described above. Further, even when the redox substance contained in the third electrode 3 is EC-based, it can be used without any problem.

次に、本発明における第三の電極3の配置位置について説明する。消色不良を抑制するために、残存するEC材料の着色体を第一の電極1かつ/又は第二の電極2上で減少させる場合、その反応は、同電極上で均一に行えることが望ましい。この観点から、第三の電極3は、例えば、図3に示されるように、第一の電極1かつ/又は第二の電極2に周囲の少なくとも一部に配置されるのが好ましい。図3は、本発明のEC素子の例を示す上面図である。尚、図3において、第一の電極1、第二の電極2は重なって見えている。第三の電極3は、図3(a)の様に第一の電極1、第二の電極2の四方を囲むように配置してもよいし、図3(b)の様に第一の電極1、第二の電極2の三方を囲むように配置してもよい。また図3(c)の様に第一の電極1、第二の電極2の二方を囲むように配置してもよい。 Next, the arrangement position of the third electrode 3 in the present invention will be described. When the colorant of the remaining EC material is reduced on the first electrode 1 and / or the second electrode 2 in order to suppress decolorization failure, it is desirable that the reaction can be performed uniformly on the same electrode. .. From this point of view, it is preferable that the third electrode 3 is arranged in at least a part of the periphery of the first electrode 1 and / or the second electrode 2, as shown in FIG. 3, for example. FIG. 3 is a top view showing an example of the EC element of the present invention. In FIG. 3, the first electrode 1 and the second electrode 2 appear to overlap each other. The third electrode 3 may be arranged so as to surround the four sides of the first electrode 1 and the second electrode 2 as shown in FIG. 3 (a), or the first electrode 3 may be arranged so as to surround the four sides as shown in FIG. 3 (b). It may be arranged so as to surround the three sides of the electrode 1 and the second electrode 2. Further, as shown in FIG. 3C, the first electrode 1 and the second electrode 2 may be arranged so as to surround both sides.

第三の電極3は、例えば、以下の工程を経て形成することができる。
(A)第一の電極1又は第二の電極2を形成する導電膜を有する導電性基板の一部をエッチング等により加工して、当該導電膜を第一の電極1又は第二の電極2と電気的に独立した領域を含む複数の領域に分割する工程。
(B)上記電気的に独立した領域に設けられる導電膜に、多孔質電極である第三の電極3を形成する工程。
(C)第三の電極3に酸化還元物質を固定化する工程。
The third electrode 3 can be formed, for example, through the following steps.
(A) A part of the conductive substrate having the conductive film forming the first electrode 1 or the second electrode 2 is processed by etching or the like, and the conductive film is processed into the first electrode 1 or the second electrode 2. The process of dividing into multiple regions, including regions that are electrically independent of each other.
(B) A step of forming a third electrode 3 which is a porous electrode on a conductive film provided in the electrically independent region.
(C) A step of immobilizing a redox substance on the third electrode 3.

上記(A)、(B)及び(C)の工程はどれを先に行ってもよい。また、第三の電極3は、第一の電極1又は第二の電極2が配置される基板のいずれか一方に形成されていればよいが、第一の電極1が配置される基板及び第二の電極2が配置される基板の両方に形成されていてもよい。ただし、第三の電極3を形成する際は、第一の電極1及び第二の電極2と電気的に独立しているようにする。 Any of the steps (A), (B) and (C) may be performed first. Further, the third electrode 3 may be formed on either the first electrode 1 or the substrate on which the second electrode 2 is arranged, but the substrate on which the first electrode 1 is arranged and the second electrode 3 are arranged. It may be formed on both of the substrates on which the second electrode 2 is arranged. However, when the third electrode 3 is formed, it should be electrically independent of the first electrode 1 and the second electrode 2.

(2)隔壁6
本発明において、第三の電極3は、EC素子10に消色不良が生じた際に、第一の電極1かつ/又は第二の電極2上において、着色体として残存しているEC材料を電気化学的に消色反応させるための電荷の保留場所として機能するということができる。このため、(着色時等に)正常に着色しているEC材料は、第三の電極3に到達させない方が望ましい。EC材料が第一の電極1上又は第二の電極2上に固定化されている場合には考慮する必要はないが、EC材料が電解質4中に溶解している等、自由に拡散が可能な場合には、第三の電極3の到達によって、着色体が消色体に転換されることが起こる可能性がある。これを抑制するためには、着色が行われる第一の電極1かつ/又は第二の電極2と、第三の電極3との間の物質輸送を低減することが効果的である。具体的な手法として、例えば、第一の電極1かつ/又は第二の電極2との距離をとること、第一の電極1、第二の電極2と、第三の電極3との間に物質輸送を低減する構造物を配置すること、が挙げられる。前者は、例えば、第一の電極1かつ/又は第二の電極2と第三の電極3との間の距離を、第一の電極1と第二の電極2との間の距離よりも大きくすることが挙げられる。一方、後者としては、図2に示されるように、第一の電極1かつ/又は第二の電極2と第三の電極3との間に、開口部6aを持つ隔壁6を形成する方法が挙げられる。尚、この隔壁6は、壁自体が多孔質構造のものが好ましい。図2の様に隔壁6を設ける際に、開口部6aを持つ必要があるのは、第三の電極3を有効に機能させるには、第一の電極1かつ/又は第二の電極2と第三の電極3との間において電解質4を介した電気的な接続を確保する必要があるためである。逆に第一の電極1かつ/または第二の電極2と第三の電極3間の電解質4による電気的な接続が有効な電荷バランスに必要な程度確保されている限りにおいて、第一の電極1かつ/または第二の電極2と第三の電極3間の物質輸送は低減されていることが好ましい。
(2) Partition 6
In the present invention, the third electrode 3 is an EC material remaining as a colored body on the first electrode 1 and / or the second electrode 2 when a decolorization failure occurs in the EC element 10. It can be said that it functions as a storage place for electric charges for an electrochemical decolorization reaction. Therefore, it is desirable that the EC material that is normally colored (during coloring or the like) does not reach the third electrode 3. It is not necessary to consider the case where the EC material is immobilized on the first electrode 1 or the second electrode 2, but the EC material can be freely diffused, such as being dissolved in the electrolyte 4. In this case, the arrival of the third electrode 3 may cause the colored body to be converted into a decolorized body. In order to suppress this, it is effective to reduce the substance transport between the first electrode 1 and / or the second electrode 2 to be colored and the third electrode 3. As a specific method, for example, a distance from the first electrode 1 and / or the second electrode 2 is taken, and between the first electrode 1, the second electrode 2, and the third electrode 3. Placement of structures that reduce material transport may be mentioned. In the former, for example, the distance between the first electrode 1 and / or the second electrode 2 and the third electrode 3 is larger than the distance between the first electrode 1 and the second electrode 2. To do. On the other hand, as the latter, as shown in FIG. 2, a method of forming a partition wall 6 having an opening 6a between the first electrode 1 and / or the second electrode 2 and the third electrode 3 is used. Can be mentioned. The partition wall 6 preferably has a porous wall itself. When the partition wall 6 is provided as shown in FIG. 2, it is necessary to have the opening 6a with the first electrode 1 and / or the second electrode 2 in order for the third electrode 3 to function effectively. This is because it is necessary to secure an electrical connection with the third electrode 3 via the electrolyte 4. Conversely, as long as the electrical connection between the first electrode 1 and / or the second electrode 2 and the third electrode 3 by the electrolyte 4 is secured to the extent necessary for effective charge balance, the first electrode It is preferable that the material transport between the 1 and / or the second electrode 2 and the third electrode 3 is reduced.

(3)シール材5
EC素子を構成する基板(7,8)は、第一の電極1の電極面と第二の電極2の電極面とを対向させた配置でシール材5によって接合されていることが好ましい。シール材5としては、そのシール後の特性が電解質4に対して安定で侵されることがなく、電気化学的に安定でEC素子の動作時に電気化学反応を起こすことがなく、気体及び液体を透過しにくく、EC材料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、ガラスフリット等の無機材料、エポキシ系、アクリル系樹脂等の有機材料、金属等を用いることができる。そのシール後の特性が電解質4に対して不安定な場合には、溶出したシール材で電極が汚染される等の懸念がある。また、シール材5の成分が電気化学的に不安定である場合には、電極反応により電荷バランスを生じる原因となる可能性がある。また、気体および液体(特に酸素と水分)を透過しやすい場合には、それらの電極反応により電荷バランスを生じる原因となる可能性があるので注意が必要である。尚、シール材5は、スペーサー材料を含有する等して第一の電極1と第二の電極2との間の距離を保持する機能を有していてもよい。シール材5が第一の電極1と第二の電極2との間の距離を規定する機能を有していない場合は、別途スペーサーを配置して両電極間の距離を保持してもよい。スペーサーの素材としては、シリカビーズ、ガラスファイバー等の無機材料や、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリジビニルベンゼン、フッ素ゴム、エポキシ樹脂等の有機材料を用いることができる。尚、このスペーサーにより、EC素子10を構成する第一の電極1と第二の電極2との間の距離を規定、保持することが可能である。
(3) Sealing material 5
The substrates (7, 8) constituting the EC element are preferably joined by the sealing material 5 in an arrangement in which the electrode surface of the first electrode 1 and the electrode surface of the second electrode 2 face each other. The sealing material 5 is stable and does not invade the electrolyte 4 in its characteristics after sealing, is electrochemically stable, does not cause an electrochemical reaction during the operation of the EC element, and permeates gas and liquid. It is preferable that the material is difficult to use and does not inhibit the redox reaction of the EC material. For example, an inorganic material such as glass frit, an organic material such as an epoxy resin or an acrylic resin, a metal or the like can be used. If the characteristics after sealing are unstable with respect to the electrolyte 4, there is a concern that the electrode may be contaminated with the eluted sealing material. Further, when the component of the sealing material 5 is electrochemically unstable, it may cause charge balance due to the electrode reaction. In addition, if gas and liquid (particularly oxygen and water) are easily permeated, care must be taken as they may cause charge balance due to their electrode reactions. The sealing material 5 may have a function of maintaining a distance between the first electrode 1 and the second electrode 2 by containing a spacer material or the like. If the sealing material 5 does not have a function of defining the distance between the first electrode 1 and the second electrode 2, a spacer may be separately arranged to maintain the distance between the two electrodes. The spacer chromatography material, silica beads, and inorganic materials as glass fibers or the like, polyimide, polytetrafluoroethylene, polydivinylbenzene, fluorine rubber, can be formed using an organic material such as epoxy resin. Note that more the spacer over, define the distance between the first electrode 1 constituting the EC element 10 and the second electrode 2, it is possible to hold.

(4)電解質4
本発明のEC素子は、第一の電極1と第二の電極2との間に、電解質4と、アノード性の有機EC材料かつ/又はカソード性の有機EC材料とを有する。尚、本発明において、アノード性の有機EC材料及びカソード性の有機EC材料は、電解質4に溶解されていてもよいし、第一の電極1又は第二の電極2に固定化されていてもよい。
(4) Electrolyte 4
The EC element of the present invention has an electrolyte 4 and an anodic organic EC material and / or a cathodic organic EC material between the first electrode 1 and the second electrode 2. In the present invention, the anodic organic EC material and the cathodic organic EC material may be dissolved in the electrolyte 4, or may be immobilized on the first electrode 1 or the second electrode 2. Good.

アノード性の有機EC材料、カソード性の有機EC材料が電解質に溶解している場合には、以下の二点で、電極に固定化する場合と比較して有利である。
(A)固定化する電極の表面積という制限要因がないために、電解質中に存在させることのできるEC材料の量が多い点。
(B)固定化を行う場合には、固定するEC材料、固定化担体となる電極の双方に構造的な工夫、製造上の工程が必要になることが多いが、これらがない点。
When the anodic organic EC material and the cathodic organic EC material are dissolved in the electrolyte, they are advantageous in the following two points as compared with the case of immobilization on the electrode.
(A) Since there is no limiting factor of the surface area of the electrode to be immobilized, the amount of EC material that can be present in the electrolyte is large.
(B) In the case of immobilization, it is often necessary to devise a structure and a manufacturing process for both the EC material to be immobilized and the electrode to be the immobilization carrier, but these are not provided.

また、アノード性の有機EC材料、カソード性の有機EC材料が電極に固定されている場合には、EC材料が電極に拘束されているために、以下の点で溶解している場合と比較して有利である。
(C)隔壁6等の構造を作製する必要がない点。
(D)EC材料が電極に到達するまでの物質輸送による応答速度の低下がない点。
Further, when the anodic organic EC material and the cathodic organic EC material are fixed to the electrodes, the EC materials are constrained to the electrodes, so that they are compared with the case where they are dissolved in the following points. It is advantageous.
(C) It is not necessary to prepare a structure such as a partition wall 6.
(D) The point that the response speed does not decrease due to the substance transport until the EC material reaches the electrode.

本発明において電解質4には、電解質自体、電解質を溶媒に溶解させた電解液双方の概念が含まれる。電解質4として、例えば、塩化合物を溶媒に溶解させたものや塩化合物自体が溶媒を兼ねるイオン性液体等を使用することができる。 In the present invention, the electrolyte 4 includes the concepts of both the electrolyte itself and the electrolytic solution in which the electrolyte is dissolved in a solvent. As the electrolyte 4, for example, a salt compound dissolved in a solvent, an ionic liquid in which the salt compound itself also serves as a solvent, or the like can be used.

電解質を構成する溶媒としては、EC分子を始めとする溶質の溶解性、蒸気圧、粘性、電位窓等を考慮して、用途に応じて選択されるが、極性を有する溶媒であることが好ましくい。具体的には、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、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や水、およびそれらの混合物が挙げられる。なかでも環状エステル化合物、ニトリル化合物が好ましく用いられ、その中でもプロピレンカーボネートが最も好ましく用いられる。 The solvent constituting the electrolyte is selected according to the application in consideration of the solubility of solutes such as EC molecules, vapor pressure, viscosity, potential window, etc., but a solvent having polarity is preferable. No. Specifically, methanol, ethanol, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, acetonitrile, propionnitrile, benzonitrile, dimethylacetamide. , Methylpyrrolidinone, organic polar solvents such as dioxolane, water, and mixtures thereof. Of these, cyclic ester compounds and nitrile compounds are preferably used, and among them, propylene carbonate is most preferably used.

さらに、上記溶媒にポリマーやゲル化剤を含有させて、粘稠性が高いものやゲル状としたものとしてもよい。このようなポリマーとしては、特に限定さるものではないが、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、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(商品名)、糖類化合物等を挙げることができる。このポリマーやゲル化剤には、その特性を向上させるために官能基を付与することが好ましく行われる。官能基としては、具体的には、シアノ基、水酸基、エステル、エーテル、アミド、アミノ基、カルボン酸基、スルホン酸基等を挙げることができる。 Further, the solvent may contain a polymer or a gelling agent to form a highly viscous solvent or a gel. Such polymers are not particularly limited, but are, for example, polyacrylonitrile, carboxymethyl cellulose, polyvinyl chloride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyurethane, polyacrylate, polymethacrylate, polyamide, polyacrylamide, polyester, naphthion (). Trade name), saccharide compounds and the like can be mentioned. It is preferable to impart a functional group to the polymer or gelling agent in order to improve its properties. Specific examples of the functional group include a cyano group, a hydroxyl group, an ester, an ether, an amide, an amino group, a carboxylic acid group, and a sulfonic acid group.

この電解質に用いられる塩化合物としては、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、エレクトロクロミック素子の動作電位において安定な物質あれば特に限定されない。各種陽イオン、陰イオンから好適なものを組み合わせて使用することができる。陽イオンの例としては、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等の金属イオン、4級アンモニウムイオン等の有機イオン等が挙げられる。具体的には、Li,Na,K,Ca,Ba,テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等の各イオンを挙げることができる。陰イオンの例としては、各種のフッ素化合物の陰イオン、ハロゲン化物イオン等が挙げられる。具体的にはClO4 -、SCN-、BF4 -、AsF6 -、CF3SO3 -、CF3SO2NSO2CF3 -、PF6 -、I-、Br-、Cl-等が挙げられる。また、塩化合物でもあるEC材料を使用することで、EC材料の溶液と電解質溶液とを兼ねることも可能である。塩化合物でもあるEC材料の例としては、ビオロゲン誘導体塩等を挙げることができる。 The salt compound used for this electrolyte is an ion-dissociable salt, has good solubility in a solvent, and has high compatibility with a solid electrolyte, and is a stable substance at the operating potential of an electrochromic element. If there is, there is no particular limitation. A suitable combination of various cations and anions can be used. Examples of cations include metal ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions, and organic ions such as quaternary ammonium ions. Specific examples thereof include ions such as Li, Na, K, Ca, Ba, tetramethylammonium, tetraethylammonium, and tetrabutylammonium. Examples of anions include anions of various fluorine compounds, halide ions and the like. ClO 4 specifically -, SCN -, BF 4 - , AsF 6 -, CF 3 SO 3 -, CF 3 SO 2 NSO 2 CF 3 -, PF 6 -, I -, Br -, Cl - , etc. can be mentioned Be done. Further, by using the EC material which is also a salt compound, it is possible to combine the solution of the EC material and the solution of the electrolyte. Examples of EC materials that are also salt compounds include viologen derivative salts and the like.

本発明のEC素子を作製する際に、EC素子内に電解質4を導入する際には、例えば、対向している電極(1,2)又はシール材5の一部に開口部を形成しながら基板(7,8)を接合して形成したセルに電解質4を注入するという方法がある。尚、この方法は電解質4に後述するEC材料が溶解している場合でも適用できる。また電解質4をセルに導入する具体的な方法としては、真空注入法、大気注入法、メニスカス法等が挙げられる。ところで、上記セルに電解質4等を注入した後は、開口部を封止する。また注入口を持たない滴下貼り合わせ法も好ましく用いられる。 When introducing the electrolyte 4 into the EC element when manufacturing the EC element of the present invention, for example, while forming an opening in a part of the facing electrodes (1, 2) or the sealing material 5. There is a method of injecting the electrolyte 4 into a cell formed by joining the substrates (7, 8). This method can be applied even when the EC material described later is dissolved in the electrolyte 4. Specific methods for introducing the electrolyte 4 into the cell include a vacuum injection method, an atmospheric injection method, a meniscus method, and the like. By the way, after injecting the electrolyte 4 or the like into the cell, the opening is sealed. Further, a drop-bonding method having no injection port is also preferably used.

(5)EC材料
本発明のEC素子に使用されるEC材料は、有機化合物である。この有機化合物には低分子有機化合物も高分子有機化合物も含まれるが、いずれの材料も、外部から電気的な刺激を与えることによって着色するタイプの材料である。このタイプの高分子有機化合物としては、ピリジニウム塩を含む高分子化合物が挙げられるが、その具体例としては、ビオロゲン系の高分子化合物が挙げられる。本発明において、EC材料として、好ましくは、分子量が2000以下の低分子有機化合物であり、電極における酸化反応又は還元反応により、消色体から着色体に変化する化合物である。本発明のEC素子においては、アノード性のEC材料又はカソード性のEC材料のいずれかは必ず用いられる。
(5) EC material The EC material used in the EC element of the present invention is an organic compound. This organic compound includes both a low molecular weight organic compound and a high molecular weight organic compound, and all of the materials are of a type that are colored by applying an electrical stimulus from the outside. Examples of this type of polymer organic compound include polymer compounds containing a pyridinium salt, and specific examples thereof include viologen-based polymer compounds. In the present invention, the EC material is preferably a low molecular weight organic compound having a molecular weight of 2000 or less, and is a compound that changes from a decolorized body to a colored body by an oxidation reaction or a reduction reaction at an electrode. In the EC device of the present invention, either an anodic EC material or a cathodic EC material is always used.

ここで、アノード性のEC材料とは、材料から電子が取り去られる酸化反応によって着色する材料のことである。一方、カソード性EC材料とは、これとは逆に、材料に電子が与えられる還元反応によって着色する材料のことである。 Here, the anodic EC material is a material that is colored by an oxidation reaction in which electrons are removed from the material. On the other hand, the cathodic EC material, on the contrary, is a material that is colored by a reduction reaction in which electrons are given to the material.

アノード性のEC材料として、例えば、チオフェン誘導体、芳香環を有するアミン類(例えば、フェナジン誘導体、トリアリルアミン誘導体)、ピロール誘導体、チアジン誘導体、トリアリルメタン誘導体、ビスフェニルメタン誘導体、キサンテン誘導体、フルオラン誘導体、スピロピラン誘導体が挙げられる。これらの中でも、アノード性エレクトロクロミック分子としては、低分子チオフェン誘導体(例えば、モノチオフェン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、チエノアセン誘導体)、低分子の芳香環を有するアミン類(例えばフェナジン誘導体、トリアリルアミン誘導体)であることが好ましい。 As anodic EC materials, for example, thiophene derivatives, amines having an aromatic ring (for example, phenazine derivatives, triallylamine derivatives), pyrrole derivatives, thiadin derivatives, triallylmethane derivatives, bisphenylmethane derivatives, xanthene derivatives, fluorane derivatives , Spiropyran derivatives. Among these, as the anode electrochromic molecule, low molecular weight thiophene derivatives (for example, monothiophene derivatives, oligothiophene derivatives, thienoacene derivatives) and amines having a low molecular weight aromatic ring (for example, phenazine derivatives and triallylamine derivatives) It is preferable to have.

これは、これらの分子をエレクトロクロミック層に用いることにより、所望の吸収波長プロファイルを持つエレクトロクロミック素子を提供しやすいからである。これらの分子は、中性状態で紫外領域に吸収ピークを有し、可視光領域には吸収を有さず、可視光領域の透過率が高い消色状態を取る。そして、酸化反応によりこれらの分子がラジカルカチオンとなり、可視光領域に吸収がシフトすることで着色状態となる。これらの分子は、そのπ共役長を拡大縮小させること、また置換基を変更してπ共役系に変化を加えることで、その吸収波長、酸化還元反応が進行する電位を設計することができる。 This is because by using these molecules in the electrochromic layer, it is easy to provide an electrochromic device having a desired absorption wavelength profile. These molecules have an absorption peak in the ultraviolet region in the neutral state, have no absorption in the visible light region, and take a decolorized state with high transmittance in the visible light region. Then, these molecules become radical cations due to the oxidation reaction, and the absorption shifts to the visible light region, resulting in a colored state. By expanding or contracting the π-conjugated length of these molecules and changing the substituents to change the π-conjugated system, the absorption wavelength and the potential at which the redox reaction proceeds can be designed.

ここで低分子とは、分子量で2000以下、好ましくは1000以下である。カソード性エレクトロクロミック分子の例としては、ビオロゲン誘導体等のピリジン系化合物、キノン化合物等が挙げられる。これらの分子も、そのπ共役長を拡大縮小させること、また置換基を変更してπ共役系に変化を加えることで、その吸収波長、酸化還元反応が進行する電位を設計することができる。 Here, the small molecule has a molecular weight of 2000 or less, preferably 1000 or less. Examples of the cathodic electrochromic molecule include pyridine compounds such as viologen derivatives and quinone compounds. By expanding or contracting the π-conjugated length of these molecules and changing the substituents to change the π-conjugated system, the absorption wavelength and the potential at which the redox reaction proceeds can be designed.

本発明においては、EC材料として、それぞれ複数種類のアノード性EC材料、カソード性EC材料が含まれていてもよい。 In the present invention, the EC material may include a plurality of types of anodic EC material and cathodic EC material, respectively.

またEC材料は、第一の電極1かつ/又は第二の電極2に固定化されている形で用いられていてもよい。これは、本発明のEC素子においては、電荷のインバランスを調整する際に、電極間の電荷の授受があればよく、EC材料が電解質4を介して拡散して第三の電極3に到達させる必要がないためである。ただし、必要がないだけで、拡散して第三の電極に到達させてもよい。また上述したように、EC材料が電解質4を介して自由に拡散可能である場合は、第三の電極3に到達させることによって、着色体が消色体に転換されることが起こる可能性があり、これを抑制するために隔壁6等の物質輸送を低減する工夫が用いられることがある。これに対して、EC材料が第一の電極1かつ/又は第二の電極2に固定化されている場合には、着色体が消色体に転換される可能性がほとんどないという点で好ましい。 Further, the EC material may be used in a form of being immobilized on the first electrode 1 and / or the second electrode 2. This is because, in the EC element of the present invention, when adjusting the charge imbalance, it is sufficient that the charge is transferred between the electrodes, and the EC material diffuses through the electrolyte 4 and reaches the third electrode 3. This is because there is no need to let them. However, it may be diffused to reach the third electrode only if it is not necessary. Further, as described above, when the EC material is freely diffusible through the electrolyte 4, there is a possibility that the colored body is converted into a decolorized body by reaching the third electrode 3. In order to suppress this, a device for reducing the transport of substances such as the partition wall 6 may be used. On the other hand, when the EC material is immobilized on the first electrode 1 and / or the second electrode 2, it is preferable in that there is almost no possibility that the colored body is converted into a decolorized body. ..

EC材料を固定化させる具体的な方法としては、EC材料分子に含まれる官能基を介して電極材料に結合させる方法、EC材料を静電相互作用などの力を利用して包括的、(例えば、膜状態)に保持させる方法、EC材料を物理的に電極に吸着させる場合等がある。中でも、EC素子の速い応答を実現する観点から、EC材料である低分子有機化合物が官能基を通して多孔質電極に化学結合させる方法、EC材料である高分子化合物を電極上に形成させる方法が好ましい。前者の具体的な例としては、酸基(例えば、リン酸基、カルボン酸基)等の官能基を通して、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の酸化物微粒子電極上にEC材料である低分子有機化合物を固定化させる方法が挙げられる。後者の例としては、ビオロゲンポリマーを透明電極上に重合形成させる方法が挙げられる。ビオロゲンポリマーの透明電極上に重合形成方法としては、電解重合を挙げることができる。 Specific methods for immobilizing the EC material include a method of binding the EC material to the electrode material via a functional group contained in the EC material molecule, and a comprehensive method of bonding the EC material using a force such as electrostatic interaction (for example,). , Membrane state), EC material may be physically adsorbed on the electrode, etc. Among them, from the viewpoint of realizing a quick response of the EC element, a method in which a low molecular weight organic compound as an EC material is chemically bonded to a porous electrode through a functional group and a method in which a polymer compound as an EC material is formed on the electrode are preferable. .. As a specific example of the former, a small molecule which is an EC material is passed through a functional group such as an acid group (for example, a phosphoric acid group or a carboxylic acid group) on an oxide fine particle electrode such as titanium oxide, zinc oxide or tin oxide. Examples thereof include a method of immobilizing an organic compound. An example of the latter is a method of polymerizing a viologen polymer on a transparent electrode. As a method for forming a polymerization on a transparent electrode of a viologen polymer, electrolytic polymerization can be mentioned.

尚、以上説明したEC材料を固定化させる方法は、第三の電極3が有する酸化還元物質の固定化の際に採用することができる。 The method for immobilizing the EC material described above can be adopted when immobilizing the redox substance contained in the third electrode 3.

8.EC素子の駆動方法
本発明のEC素子は、第三の電極3を用いることでEC素子の電荷のバランスの調整を行う。本発明のEC素子は、第三の電極3が酸化還元物質を有し、EC材料との間で、酸化又は還元のされやすさが規定されているため、その酸化又は還元のされやすさを利用して電荷のリバランスを行うことができる。
8. EC element driving method The EC element of the present invention adjusts the charge balance of the EC element by using the third electrode 3. In the EC element of the present invention, since the third electrode 3 has a redox substance and the ease of oxidation or reduction is defined with the EC material, the ease of oxidation or reduction is defined. It can be used to rebalance the charge.

以下、本発明のEC素子の駆動方法の具体例を記述する。EC素子を消色させるために、第一の電極1と第二の電極2を、例えば、短絡させた状態において、EC素子10に含まれるアノード性のEC材料が酸化体として着色したまま残存する状態を考える。即ち、アノード性の電荷のインバランスが生じている場合を考える。このときに、酸化体のアノード性のEC材料と、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体が直接あるいは電極反応を通じて電荷の授受ができる場合には以下のようになる。酸化・還元のされやすさから、第三の電極3が有する酸化還元物質の還元体から酸化体のアノード性のEC材料へと電子は供給されるため、アノード性の電荷のインバランスは解消される。反対に、EC素子10に含まれるカソード性のEC材料が還元体として着色したまま残存する状態を考える。即ち、カソード性の電荷のインバランスが生じている場合を考える。このときに、還元体のカソード性のEC材料と、第三の電極3が有する酸化還元物質の酸化体が直接あるいは電極反応を通じて電荷の授受ができる場合には以下のようになる。酸化・還元のされやすさから、還元体のカソード性のEC材料から第三の電極3が有する酸化還元物質へ電子が供給されるため、カソード性の電荷のインバランスは解消される。同様の理由でアノード性のEC材料及びカソード性のEC材料の双方が含まれるEC素子の場合においても第三の電極3が有する酸化還元物質を用いることで効果的に電荷のインバランスを解消することができる。 Hereinafter, specific examples of the method for driving the EC element of the present invention will be described. In order to decolorize the EC element, for example, in a state where the first electrode 1 and the second electrode 2 are short-circuited, the anodic EC material contained in the EC element 10 remains colored as an oxide. Think about the state. That is, consider the case where an anodic charge imbalance occurs. At this time, if the anodic EC material of the oxidant and the redox of the redox substance possessed by the third electrode 3 can transfer and receive electric charges directly or through an electrode reaction, the charge is as follows. Due to the ease of oxidation and reduction, electrons are supplied from the redox of the redox substance of the third electrode 3 to the anodic EC material of the oxidant, so that the anodic charge imbalance is eliminated. To. On the contrary, consider a state in which the cathodic EC material contained in the EC element 10 remains colored as a reducing body. That is, consider the case where the cathodic charge is imbalanced. At this time, if the cathodic EC material of the reducing body and the oxidizing body of the redox substance possessed by the third electrode 3 can transfer and receive charges directly or through an electrode reaction, the charge is as follows. Due to the ease of oxidation / reduction, electrons are supplied from the cathodic EC material of the reducing body to the redox substance possessed by the third electrode 3, so that the imbalance of the cathodic charge is eliminated. For the same reason, even in the case of an EC element containing both an anodic EC material and a cathodic EC material, the charge imbalance is effectively eliminated by using the redox substance possessed by the third electrode 3. be able to.

このように、本発明のEC素子は、酸化又は還元のされやすさによって電荷のリバランスを行うことができるために、特段電荷のバランスを検知する機構を設けなくてもその効果を発揮することができる。 As described above, since the EC element of the present invention can rebalance the electric charge depending on the ease of oxidation or reduction, the effect can be exhibited without providing a mechanism for detecting the electric charge balance. Can be done.

ところで、EC材料と、第三の電極3が有する酸化還元物質との間の電荷の授受は、同材料−物質間の直接の電荷の授受でもよいが、電極を通じての授受を利用することでその効果を大きくすることができる。その理由を以下に説明する。同材料−物質間の電荷の授受が直接進行するためには、同材料−物質間の距離を十分に接近させる必要がある。これは、EC材料が第一電極1かつ/又は第二の電極2に固定されている場合にはほぼ不可能であるし、電解質4中に溶解している場合においても物質が輸送される過程を経る必要があるために比較的に時間がかかる。これに対し、例えば、第三の電極3を第一の電極1(第二の電極2も同様、以下同じ。)と短絡させた場合は、第三の電極3と第一の電極1の電位がそろうため、第一の電極1においても、EC材料と、第三の電極3が有する酸化還元物質の間の電荷の授受を進行させることができる。このように、第三の電極3と、第一の電極1又は第二の電極2を利用したEC材料と、第三の電極3が有する酸化還元物質の間の電荷の授受を、電極反応を通じた電荷の授受という。通常の動作において、EC材料は、第一の電極1又は第二の電極2において着色/消色の反応をするため、EC材料の着色体は、第一の電極1又は第二の電極2の近傍に存在することが多い。尚、EC材料が第一の電極1かつ/又は第二の電極2に固定されている場合は、常に該当する電極の近傍に存在している状態になる。このため、電極を通じての授受をより効果的に利用することで、比較的に短時間で、EC材料が第一の電極1かつ/又は第二の電極2に固定されている場合においても効果的に電荷のリバランスを行うことができる。 By the way, the electric charge transfer between the EC material and the redox substance possessed by the third electrode 3 may be a direct charge transfer between the material and the substance, but by using the transfer through the electrode, the electric charge can be transferred. The effect can be increased. The reason will be explained below. In order for the transfer of electric charge between the material and the substance to proceed directly, it is necessary to make the distance between the material and the substance sufficiently close. This is almost impossible when the EC material is fixed to the first electrode 1 and / or the second electrode 2, and the process of transporting the substance even when it is dissolved in the electrolyte 4. It takes a relatively long time because it needs to go through. On the other hand, for example, when the third electrode 3 is short-circuited with the first electrode 1 (the same applies hereinafter to the second electrode 2), the potentials of the third electrode 3 and the first electrode 1 are the same. Therefore, even in the first electrode 1, the transfer of electric charge between the EC material and the redox substance possessed by the third electrode 3 can proceed. In this way, the transfer of electric charge between the third electrode 3, the EC material using the first electrode 1 or the second electrode 2, and the redox substance possessed by the third electrode 3 is transferred through the electrode reaction. It is called the transfer of electric charge. In normal operation, the EC material undergoes a coloring / decoloring reaction at the first electrode 1 or the second electrode 2, so that the colored body of the EC material is the first electrode 1 or the second electrode 2. Often present in the vicinity. When the EC material is fixed to the first electrode 1 and / or the second electrode 2, it is always present in the vicinity of the corresponding electrode. Therefore, by more effectively utilizing the transfer through the electrodes, it is effective even when the EC material is fixed to the first electrode 1 and / or the second electrode 2 in a relatively short time. The charge can be rebalanced.

以上説明した電極反応を通じた電荷の授受を利用する場合、第三の電極3と第一の電極1かつ/又は第二の電極2との電位差を適宜制御する必要がある。具体例を挙げながら、以下に説明する。電荷のリバランスを行わない時、通常、第三の電極3と第一の電極1との間及び第三の電極3と第二の電極2との間は、いずれも開回路状態となっている。これは、電荷のリバランスを行う意図のない時に、電極反応を通じて電荷の授受が行われ不必要な電荷のリバランスが進行するのを防ぐためである。そして、例えば、消色時に電荷のリバランスを行う際には、第三の電極3と第一の電極1、かつ/又は第三の電極3と第二の電極2との間を接続状態とし、対象となる電極間の電位差(電圧)を適宜制御する。本発明において、電荷のリバランスを行うタイミングは、特に限定されないが、EC素子が消色動作時として十分な時間を経過した時点で残存する着色状態のEC材料は、基本的に電荷のインバランスによって生じるものである。このため、残存する着色状態のEC材料をリバランスによって消色する消色動作時が典型的な例として挙げられる。また、このときに制御する電位差は、その絶対値が大きすぎるとEC材料、電解質の劣化反応を引き起こす可能性がある。そのため、その値は、素子の構成要素に、使用上悪影響の出ない範囲で設定することになる。例えば、電位差Vを、0V≦V≦5V程度の範囲にすることができる。尚、電荷のリバランスを行う際に、大きな電圧(の絶対値)を印加すると、電荷のリバランスに必要な電極反応を促進する点で有利である。一方、電荷のリバランスを行う際に、小さな電圧(の絶対値)を印加すると、EC素子に対する悪影響、EC素子の消費電力の増大を抑制できる点で有利である。電荷のリバランスを行う際に印加する電圧(の絶対値)の範囲は、素子の特性、使用環境に合わせて適宜設定することが好ましい。もっとも電荷のリバランスを行う際に印加する電圧は、典型的には0V(短絡状態)であるが、電荷の保持、電荷のリバランスの加速を目的として、着色動作と比較して小さな電圧(例えば、1V以下)を第一の電極1、第二の電極2、第三の電極の各電極間に適宜印加してもよい。 When the transfer of electric charge through the electrode reaction described above is used, it is necessary to appropriately control the potential difference between the third electrode 3 and the first electrode 1 and / or the second electrode 2. A specific example will be given below. When the charge is not rebalanced, the circuit is usually open between the third electrode 3 and the first electrode 1 and between the third electrode 3 and the second electrode 2. There is. This is to prevent unnecessary charge rebalancing from progressing due to charge transfer through the electrode reaction when there is no intention of performing charge rebalancing. Then, for example, when rebalancing the electric charge at the time of decoloring, the third electrode 3 and the first electrode 1 and / or the third electrode 3 and the second electrode 2 are connected. , The potential difference (voltage) between the target electrodes is appropriately controlled. In the present invention, the timing of rebalancing the electric charge is not particularly limited, but the EC material in the colored state remaining after a sufficient time has passed for the EC element to perform the decoloring operation is basically an imbalance of the electric charge. It is caused by. Therefore, a typical example is a decoloring operation in which the remaining colored EC material is decolorized by rebalancing. Further, if the absolute value of the potential difference controlled at this time is too large, it may cause a deterioration reaction of the EC material and the electrolyte. Therefore, the value is set in a range that does not adversely affect the components of the element in use. For example, the potential difference V can be in the range of about 0V ≦ V ≦ 5V. It should be noted that applying a large voltage (absolute value) when performing charge rebalancing is advantageous in that it promotes the electrode reaction required for charge rebalancing. On the other hand, applying a small voltage (absolute value) when rebalancing the electric charge is advantageous in that it can suppress an adverse effect on the EC element and an increase in power consumption of the EC element. It is preferable that the range of the voltage (absolute value) applied when rebalancing the electric charge is appropriately set according to the characteristics of the device and the usage environment. The voltage applied when rebalancing the electric charge is typically 0V (short-circuited state), but the voltage is smaller than that of the coloring operation for the purpose of retaining the electric charge and accelerating the rebalancing of the electric charge. For example, 1 V or less) may be appropriately applied between the first electrode 1, the second electrode 2, and the third electrode.

また電圧を印加する際に、電圧を印加する時間は、印加する電圧の値によって大きく異なるが、基本的な考え方としては、電極の表面で電気二重層が形成されてファラデー電流が流れ始める時間よりも長い時間とし、かつ電荷のバランスが正常点となるまでの時間とするのが好ましい。具体的には、1ms以上である。尚、外部から積極的に電圧を印加しない場合、電圧を印加する時間としては特に上限はなく、使用休止期間に常に短絡状態にして電荷のリバランスを行うことも好ましい。外部から積極的に電圧を印加して電荷のリバランスを行う場合は、電極表面で電気二重層が形成されてファラデー電流が流れ始める時間よりも長い時間で、かつ電荷のバランスが正常点を超えて反対極性のEC材料の着色体の残存色が発生する期間よりも短い時間が好ましい。具体的には、EC素子の応答速度に大きく依存するが、例としては、1ms以上10s以下とすることができる。短い時間電圧を印加し、その結果に基づいて次の印加時間、印加電圧を選択することも好ましく行われる。またこれらの電圧の印加パターンとしては、連続印加に加えて、パルス状等、あるパターンをもって印加することを行ってもよい。 When applying a voltage, the time for applying the voltage varies greatly depending on the value of the applied voltage, but the basic idea is that it is more than the time when the electric double layer is formed on the surface of the electrode and the Faraday current starts to flow. It is preferable that the time is long and the time until the charge balance reaches the normal point. Specifically, it is 1 ms or more. When the voltage is not positively applied from the outside, there is no particular upper limit to the time for applying the voltage, and it is preferable to always short-circuit the voltage during the suspension period to rebalance the charge. When voltage is positively applied from the outside to rebalance the charge, the time is longer than the time when the electric double layer is formed on the electrode surface and the Faraday current starts to flow, and the charge balance exceeds the normal point. It is preferable that the time is shorter than the period during which the residual color of the colored body of the EC material having the opposite polarity is generated. Specifically, it largely depends on the response speed of the EC element, but as an example, it can be 1 ms or more and 10 s or less. It is also preferable to apply a voltage for a short time and select the next application time and application voltage based on the result. Further, as the application pattern of these voltages, in addition to continuous application, application may be performed with a certain pattern such as a pulse shape.

また積極的に電圧を印加する場合には、EC素子の電荷のバランス状態を検知した上で、印加する電圧の極性、大きさを決定することが好ましい。具体的には、検知されたEC素子の電荷バランス状態に基づき、第一の電極1と第二の電極2の少なくとも一方と、第三の電極3との間の電位差を制御するステップを有することが好ましい。また、電位差を制御するステップに基づいた電位差の制御後、さらに検知されたEC素子の電荷バランス状態に基づき、追加の電位差制御の実施を判断することが好ましい。この電荷のバランス状態の検知と電圧の印加については、以下に説明する。 When the voltage is positively applied, it is preferable to determine the polarity and magnitude of the applied voltage after detecting the charge balance state of the EC element. Specifically, it has a step of controlling the potential difference between at least one of the first electrode 1 and the second electrode 2 and the third electrode 3 based on the detected charge balance state of the EC element. Is preferable. Further, it is preferable to determine the execution of the additional potential difference control based on the detected charge balance state of the EC element after the potential difference is controlled based on the step of controlling the potential difference. The detection of the charge balance state and the application of the voltage will be described below.

本発明のEC素子では、必要に応じて電荷のバランス状態を検知し、その情報に基づき、第三の電極3と第一の電極1かつ/又は第二の電極2との間の電圧を制御してもよい。例えば、アノード性のEC材料と、カソード性のEC材料とを両方とも用いた場合には、アノード性のEC材料の着色が残る場合とカソード性のEC材料の着色が残る場合とがある。着色が残ったEC材料を有効に消色させるためには、電荷のバランスの極性に応じた電圧を第三の電極3と第一の電極1かつ/又は第二の電極2とに印加する必要がある。この際に逆極性の電圧を印加すると、電荷インバランスが拡大し、色残りしている材料の着色体が増大し、消色不良が悪化することになるので、電荷バランスの極性検知は重要である。また、極性は適合していても、電荷インバランスの程度を越えた電荷量を投入した場合には、逆極性の電荷インバランスを発生させる可能性がある。そのため、検知された電荷のバランス状態に基づく電圧と電荷量の制御は重要である。 The EC device of the present invention detects the charge balance state as necessary, and controls the voltage between the third electrode 3 and the first electrode 1 and / or the second electrode 2 based on the information. You may. For example, when both the anodic EC material and the cathodic EC material are used, the anodic EC material may remain colored or the cathodic EC material may remain colored. In order to effectively decolorize the remaining colored EC material, it is necessary to apply a voltage corresponding to the polarity of the charge balance to the third electrode 3 and the first electrode 1 and / or the second electrode 2. There is. If a voltage of opposite polarity is applied at this time, the charge imbalance expands, the amount of colored material remaining in the color increases, and the decolorization failure worsens, so it is important to detect the polarity of the charge balance. is there. Further, even if the polarities are suitable, if an amount of charge exceeding the degree of charge imbalance is applied, charge imbalance of opposite polarity may occur. Therefore, it is important to control the voltage and charge amount based on the detected charge balance state.

EC素子の電荷のバランスを検知する手段として、例えば、EC材料の光吸収を利用する手法、電極電位測定を利用する手法等がある。EC材料の光吸収を利用する場合、具体的な手法としては、EC素子中に含まれているアノード性材料、カソード性材料のそれぞれに特徴的な吸収波長における光の吸収量を比較することによって行うことができる。より具体的には以下のような例が挙げられる。例えば、アノード材料、カソード材料のそれぞれに特徴的な吸収波長の光源を準備してEC素子に入射させ、出射された光を受光素子で検知することによって行うことができる。そして、各吸収波長における吸光度の初期消色状態からの変化量を求め、この変化量に差がある場合、電荷バランスは、変化量が大きい方のEC材料が、吸光度の変化量に比例する程度で色残りしていると判断することができる。この検知の際に使用される光源、検出器としては、検出に必要な光強度、感度があり、EC素子の用途としての特性に悪影響を及ぼさないものでああれば、制限なく使用することができる。光源として、例えば、LED等が挙げられる。受光素子として、例えば、フォトダイオード等が挙げられる。これら光源、検出器、また検出器からの信号に基づく検知、設定条件から続く工程を選択すること等を行う回路等は、EC素子を備えるEC装置に付帯させてもよい。EC装置に付帯させることによって、EC装置を交換した場合等においても、そのEC素子に特有の特性を確実に反映させた動作を実現できる。一方で、必要に応じてEC装置以外の部材に持たせてもよい。例えば、EC装置が窓に使用される場合であれば、窓枠等に付帯させてもよい。また、カメラに使用される場合であれば、カメラ本体等に付帯させてもよい。このことは、体積制限の緩和や、回路の共通利用可能性が向上させる点で好ましい。また、検知の手法については、部品点数の制限等の理由から、使用者が目視で判断して情報を入力(例えば、ボタンを押す)等の方法を選択することもできる。 As a means for detecting the charge balance of the EC element, for example, there are a method using light absorption of an EC material, a method using electrode potential measurement, and the like. When using the light absorption of an EC material, as a specific method, by comparing the amount of light absorbed at the absorption wavelength characteristic of each of the anodic material and the cathodic material contained in the EC element. It can be carried out. More specifically, the following examples can be given. For example, it can be performed by preparing a light source having an absorption wavelength characteristic of each of the anode material and the cathode material, incidenting the light source on the EC element, and detecting the emitted light with the light receiving element. Then, the amount of change in the absorbance at each absorption wavelength from the initial decolorized state is obtained, and when there is a difference in the amount of change, the charge balance is such that the EC material having the larger amount of change is proportional to the amount of change in absorbance. It can be judged that the color remains with. The light source and detector used for this detection can be used without limitation as long as they have the light intensity and sensitivity required for detection and do not adversely affect the characteristics of the EC element as an application. it can. Examples of the light source include LEDs and the like. Examples of the light receiving element include a photodiode and the like. The light source, the detector, the circuit based on the signal from the detector, the circuit for selecting the subsequent process from the setting conditions, and the like may be attached to the EC device including the EC element. By attaching it to the EC device, it is possible to realize an operation that surely reflects the characteristics peculiar to the EC element even when the EC device is replaced. On the other hand, if necessary, it may be provided to a member other than the EC device. For example, if the EC device is used for a window, it may be attached to a window frame or the like. If it is used for a camera, it may be attached to the camera body or the like. This is preferable in that the volume limitation is relaxed and the common availability of the circuit is improved. Further, as for the detection method, a method such as a user visually determining and inputting information (for example, pressing a button) can be selected for reasons such as a limitation on the number of parts.

EC素子の電荷のバランスを検知する手法として電極電位測定を利用する場合、具体的な方法としては、参照電極等を用いて、第一の電極1かつ/又は第二の電極2の電位を測定することが挙げられる。以下に具体例を挙げて説明する。尚、以下の説明は、極性が逆であればカソード性のEC材料の着色が残る場合も当てはまるため、両方の場合を代表してアノード性のEC材料の色残りについて説明する。ここで、EC素子の透過率を最大化させる動作、例えば、第一の電極1と第二の電極2との短絡を行ってもなお電荷のインバランスによってアノード性のEC材料の着色が残る場合、即ち、アノード性のEC材料の一部が酸化体のままとなっている場合を考える。このとき、EC素子中のカソード性のEC材料は、ほぼ還元状態(消色状態)であるために、第一の電極1かつ/又は第二の電極2の電位は、アノード性のEC材料の酸化体と還元体との比によって規定されると考えられる。EC材料として用いられる材料は、一般的に高い可逆性を持つ酸化還元特性を示す。これは、逆に示さないとその応答性、耐久性が低下したり、消費電力が増大したりするためである。従って、第一の電極1かつ/又は第二の電極2の電位は、ネルンストの式に従い、アノード性のEC材料の標準電極電位から、その酸化体と還元体との濃度比(正確には活量比)の自然対数に比例して、わずかにずれた値を示すことになる。このことを利用して、電荷のバランスの状態を検知することができる。例えば、アノード性のEC材料及びカソード性のEC材料が電解質中に溶解し、かつ自由に動ける場合では、第一の電極1かつ/又は第二の電極2の電位は、アノード性のEC材料又はカソード性のEC材料のいずれの酸化還元電位に近いかによって判断できる。例えば、電極電位が、カソード性のEC材料の酸化還元電位に近ければ、電荷のバランスは、カソード性のEC材料が色残りする方向であると判断でき、その差の大小が電荷インバランスの程度を反映する。また、アノード性のEC材料とカソード性のEC材料とが第一の電極1、第二の電極2のそれぞれに固定化されている場合は、EC材料を固定化した電極の電位が、対応する固定化材料の酸化還元電位からどちらの方向にどの程度ずれているかを測定する。このずれから、電荷インバランスの極性と程度を判断することができる。以下に例を記述する。カソード性のEC材料を固定化した電極の電位が、カソード性EC材料がほぼ酸化体であると考えられる(酸化還元電位に比して十分に正な)電位にあるとする。それと同時に、アノード性のEC材料を固定化した電極の電位がアノード性EC材料の酸化体と還元体とが共存していると考えられる程度に酸化還元電位に近い場合を想定する。この場合、電荷のバランスは、アノード性のEC材料が色残りする方向で、その程度が電荷インバランスの程度であると判断することができる。上述の光検知と同様、これらの検知、設定条件から続く工程の選択等を行う回路等は、EC装置に付帯させてもよいし、EC装置以外の部材に持たせてもよい。 When electrode potential measurement is used as a method for detecting the charge balance of an EC element, as a specific method, the potential of the first electrode 1 and / or the second electrode 2 is measured using a reference electrode or the like. To do. A specific example will be described below. Since the following description also applies to the case where the coloring of the cathodic EC material remains if the polarities are opposite, the color remaining of the anodic EC material will be described as a representative of both cases. Here, when the operation of maximizing the transmittance of the EC element, for example, when the first electrode 1 and the second electrode 2 are short-circuited, the anodic EC material remains colored due to the charge imbalance. That is, consider the case where a part of the anodic EC material remains as an oxide. At this time, since the cathodic EC material in the EC element is in a substantially reduced state (decolorized state), the potential of the first electrode 1 and / or the second electrode 2 is that of the anodic EC material. It is considered to be defined by the ratio of the oxidant to the reductant. Materials used as EC materials generally exhibit highly reversible redox properties. This is because, on the contrary, if it is not shown, its responsiveness and durability will decrease, and its power consumption will increase. Therefore, the potential of the first electrode 1 and / or the second electrode 2 follows the Nernst equation from the standard electrode potential of the anodic EC material, and the concentration ratio of the oxidized body to the reduced body (to be exact, active). The value is slightly deviated in proportion to the natural logarithmic value of (quantity ratio). By utilizing this, the state of charge balance can be detected. For example, when the anodic EC material and the cathodic EC material are dissolved in the electrolyte and can move freely, the potential of the first electrode 1 and / or the second electrode 2 is the anodic EC material or It can be determined by which oxidation-reduction potential of the cathodic EC material is close to. For example, if the electrode potential is close to the oxidation-reduction potential of the cathodic EC material, it can be determined that the charge balance is in the direction in which the cathodic EC material remains in color, and the magnitude of the difference is the degree of charge imbalance. To reflect. Further, when the anodic EC material and the cathodic EC material are immobilized on each of the first electrode 1 and the second electrode 2, the potentials of the electrodes on which the EC material is immobilized correspond to each other. The direction and degree of deviation from the redox potential of the immobilized material are measured. From this deviation, the polarity and degree of charge imbalance can be determined. An example is described below. It is assumed that the potential of the electrode on which the cathodic EC material is immobilized is at a potential at which the cathodic EC material is considered to be substantially an oxidant (sufficiently positive compared to the redox potential). At the same time, it is assumed that the potential of the electrode on which the anodic EC material is immobilized is close to the redox potential to the extent that the oxidant and the reducer of the anodic EC material coexist. In this case, the charge balance can be determined to be the degree of charge imbalance in the direction in which the anodic EC material remains in color. Similar to the above-mentioned light detection, a circuit or the like that performs these detections, selection of a process following from the setting conditions, and the like may be attached to the EC device or may be provided to a member other than the EC device.

図4は、本発明のEC素子の制御回路の例を示す模式図である。図4の制御回路には、可変電圧源24と、可変電圧源24と各電極(1,2,3)との間に設けられるスイッチ25,26,27を有する。通常の駆動時にはスイッチ25,27をオン状態、スイッチ26をオフ状態にして、第一の電極1と第二の電極2との間に電圧を印加する。一方、電荷のリバランスを行う際は、以下のいずれかを選択する。
(a)スイッチ25,26をオン状態、スイッチ27をオフ状態にして、第一の電極1と第三の電極3との間に電圧を印加する。
(b)スイッチ26,27をオン状態、スイッチ25をオフ状態にして、第二の電極2と第三の電極3との間に電圧を印加する。
(c)スイッチ25,26,27を全てオン状態にして、第一の電極1と第2の電極と第三の電極3との間に電圧を印加する。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of the control circuit of the EC element of the present invention. The control circuit of FIG. 4 has a variable voltage source 24 and switches 25, 26, 27 provided between the variable voltage source 24 and the electrodes (1, 2, 3). During normal driving, switches 25 and 27 are turned on and switches 26 are turned off, and a voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2. On the other hand, when rebalancing the charge, one of the following is selected.
(A) The switches 25 and 26 are turned on and the switches 27 are turned off, and a voltage is applied between the first electrode 1 and the third electrode 3.
(B) With the switches 26 and 27 turned on and the switch 25 turned off, a voltage is applied between the second electrode 2 and the third electrode 3.
(C) With the switches 25, 26, and 27 all turned on, a voltage is applied between the first electrode 1, the second electrode, and the third electrode 3.

9.効果
本発明では、第三の電極3を用いることで、EC素子の電荷のインバランスによる消色不良を解消することができる。代表的な例としては、EC素子の透過率を最大化させる動作をした際にも残存するEC材料の着色体を、消色体に変換することで、透過率を向上させることができる。この電荷のインバランスによる消色不良に対する対策としては、例えば、特許文献1に示されるレドックスバッファーを用いる方法がある。
9. Effect In the present invention, by using the third electrode 3, it is possible to eliminate the decolorization defect due to the charge imbalance of the EC element. As a typical example, the transmittance can be improved by converting the colored body of the EC material that remains even when the operation of maximizing the transmittance of the EC element is performed into a decolorizing body. As a countermeasure against decolorization failure due to this charge imbalance, for example, there is a method using a redox buffer shown in Patent Document 1.

しかし、「発明が解決しようとする課題」にて説明したように、レドックスバッファーを用いる方法では、表示電極間における電荷のインバランスが解消されるわけがない。そのため、このEC素子の着色時のスペクトルにおける、アノード性EC材料の着色体の寄与分とカソード性EC材料の着色体の寄与分との比を修正することができない。 However, as explained in "Problems to be Solved by the Invention", the method using the redox buffer cannot eliminate the charge imbalance between the display electrodes. Therefore, it is not possible to modify the ratio of the contribution of the colorant of the anodic EC material to the contribution of the colorant of the cathode EC material in the spectrum of the EC element at the time of coloring.

これに対し、本発明の手法、即ち、第三の電極3を用いる手法は、酸化還元物質を有する第三の電極3を電荷の調整に用いることで、表示電極間における崩れた電荷のバランスをリバランスするものである。別の言い方をすると、EC素子全体としては、電荷のバランスは変化しないが、表示電極間における電荷のインバランスは、酸化還元物質を有する第三の電極3が引き取るということになる。この場合、EC材料を着色させるときは第三の電極3を使わずに第一の電極1、第二の電極2だけを駆動させるため、電荷のインバランスにより着色時のスペクトルにおけるアノード材の寄与分と、カソード材の寄与分との比が変化した状態が再現することはない。そのため、本発明の手法を用いることで前述のEC素子の着色時のスペクトルを修正することができる。 On the other hand, the method of the present invention, that is, the method using the third electrode 3, uses the third electrode 3 having a redox substance for charge adjustment to balance the broken charges between the display electrodes. It is to rebalance. In other words, the charge balance of the EC element as a whole does not change, but the charge imbalance between the display electrodes is taken over by the third electrode 3 having the redox substance. In this case, when coloring the EC material, only the first electrode 1 and the second electrode 2 are driven without using the third electrode 3, so that the contribution of the anode material to the spectrum at the time of coloring due to the charge imbalance. The state in which the ratio of the minute to the contribution of the cathode material is changed cannot be reproduced. Therefore, by using the method of the present invention, it is possible to correct the spectrum of the above-mentioned EC element at the time of coloring.

以下、図面を参照しながら説明する。図5(a)は、本発明に該当しないEC素子の吸収スペクトルを示す図であり、図5(b)は、本発明のEC素子の吸収スペクトルを示す図である。尚、図5(a)及び(b)は、アノード性のEC材料及びカソード性のEC材料を用いた時のEC素子の吸収スペクトル(縦軸:吸光度、横軸:波長)の計算例を示している。ここでアノード性のEC材料は、455nm及び500nmに、カソード性のEC材料は、605nmにそれぞれ特徴的な吸収ピークを有している。このEC素子の電荷のバランスが正常な場合、このEC素子の吸収スペクトルは、図5(a)中のスペクトルaで表される。ここで、このEC素子の電荷のバランスがカソード性のEC材料の着色体が残存する方向に変化した場合の吸収スペクトルは、図5(a)及び(b)中のスペクトルbで表される。このときのEC素子の着色時の吸収スペクトルは、図5(a)及び(b)中のスペクトルcとなり、電荷のバランスが正常な状態のスペクトルaより、アノード性のEC材料の吸収(455nm、500nm)が低下することになる。この電荷のバランスの変化によるスペクトルの変化はレドックスバッファーを使用しても解消できない。 Hereinafter, description will be made with reference to the drawings. FIG. 5A is a diagram showing an absorption spectrum of an EC element that does not correspond to the present invention, and FIG. 5B is a diagram showing an absorption spectrum of an EC element of the present invention. 5 (a) and 5 (b) show a calculation example of the absorption spectrum (vertical axis: absorbance, horizontal axis: wavelength) of the EC element when the anodic EC material and the cathodic EC material are used. ing. Here, the anodic EC material has a characteristic absorption peak at 455 nm and 500 nm, and the cathodic EC material has a characteristic absorption peak at 605 nm. When the charge balance of the EC element is normal, the absorption spectrum of the EC element is represented by the spectrum a in FIG. 5A. Here, the absorption spectrum when the charge balance of the EC element changes in the direction in which the colored body of the cathodic EC material remains is represented by the spectra b in FIGS. 5A and 5B. The absorption spectrum of the EC element at the time of coloring at this time is the spectrum c in FIGS. 5 (a) and 5 (b), and the absorption of the anodic EC material (455 nm, from the spectrum a in the state where the charge balance is normal). 500 nm) will be reduced. This change in spectrum due to the change in charge balance cannot be eliminated by using a redox buffer.

しかし、本発明の手法では、崩れた電荷のバランスをリバランスできるために、図5(b)中のスペクトルdのように、電荷のバランスが正常な状態のスペクトルを保持することができる。尚、図5(b)中のスペクトルdは、図5(a)中のスペクトルaとよく一致しているので、本発明のEC素子では正常な状態のスペクトルを保持されることが図5で示されている。 However, in the method of the present invention, since the collapsed charge balance can be rebalanced, it is possible to maintain a spectrum in which the charge balance is normal as shown in the spectrum d in FIG. 5 (b). Since the spectrum d in FIG. 5B is in good agreement with the spectrum a in FIG. 5A, it can be seen in FIG. 5 that the EC element of the present invention maintains the spectrum in a normal state. It is shown.

このため、本発明の手法(酸化還元物質を有する第三の電極を用いる手法)では、特許文献1の様にレドックスバッファーを用いた場合の課題を解決することができる。即ち、通常のEC素子の着色動作における消費電力の増大、応答速度の低下や、アノード性のEC材料の着色体とカソード性のEC材料の着色体との比の変化を解決することができる。 Therefore, the method of the present invention (a method using a third electrode having a redox substance) can solve the problem when a redox buffer is used as in Patent Document 1. That is, it is possible to solve an increase in power consumption, a decrease in response speed, and a change in the ratio of a colored body of an anodic EC material to a colored body of a cathodic EC material in a normal coloring operation of an EC element.

10.用途等
本発明のEC素子は、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材等の構成部材として用いることができる。
10. Applications The EC element of the present invention can be used as a constituent member of an optical filter, a lens unit, an image pickup device, a window material, or the like.

(光学フィルタ)
本発明の光学フィルタは、本発明のEC素子と、このEC素子に電気接続される能動素子とを有している。EC素子に電気接続される能動素子として、具体的には、EC素子の透過率を制御するためのトランジスタ等が挙げられる。トランジスタとして、例えば、TFTやMIM素子が挙げられる。ここでTFTは、薄膜トランジスタとも呼ばれ、その構成材料としては、半導体や酸化物半導体が用いられる。
(Optical filter)
The optical filter of the present invention has an EC element of the present invention and an active element electrically connected to the EC element. Specific examples of the active element electrically connected to the EC element include a transistor for controlling the transmittance of the EC element. Examples of the transistor include a TFT and a MIM element. Here, the TFT is also called a thin film transistor, and a semiconductor or an oxide semiconductor is used as a constituent material thereof.

(レンズユニット)
本発明のレンズユニットは、複数のレンズを有する撮像光学系と、本発明のEC素子を有する光学フィルタとを有している。レンズユニットを構成する光学フィルタは、複数あるレンズとレンズとの間に設けてもよいし、レンズの外側に設けてもよい。本発明のレンズユニットは、光学フィルタにより、撮像光学系を通過する光又は通過した光の光量を調整することができる。
(Lens unit)
The lens unit of the present invention includes an imaging optical system having a plurality of lenses and an optical filter having the EC element of the present invention. The optical filter constituting the lens unit may be provided between a plurality of lenses and the lens, or may be provided outside the lens. In the lens unit of the present invention, the amount of light passing through the imaging optical system or the amount of light passing through can be adjusted by an optical filter.

(撮像装置)
本発明の撮像装置は、光学フィルタと、この光学フィルタを通過した光を受光する撮像素子とを有する。撮像装置を構成する撮像素子は、光学フィルタを透過した光を受光する素子であり受光素子とも呼ばれる素子である。
(Imaging device)
The image pickup device of the present invention includes an optical filter and an image pickup element that receives light that has passed through the optical filter. The image pickup device constituting the image pickup device is an element that receives light transmitted through an optical filter and is also called a light receiving element.

撮像装置として、具体的には、カメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等が挙げられる。撮像装置は、撮像光学系が着脱可能であること、即ち、撮像素子を有する本体と、レンズを有するレンズユニットとが分離できる形態であってもよい。 Specific examples of the imaging device include a camera, a video camera, a camera-equipped mobile phone, and the like. The image pickup apparatus may have a form in which the image pickup optical system is removable, that is, the main body having the image pickup element and the lens unit having the lens can be separated.

ここで撮像装置が、本体と、レンズユニットとで分離できる場合は、撮像時に撮像装置とは別体の光学フィルタを用いる形態も本発明に含まれる。尚、係る場合、光学フィルタの配置位置としては、レンズユニットの外側、レンズユニットと受光素子との間、複数あるレンズの間(レンズユニットが複数のレンズを有する場合)等が挙げられる。 Here, when the image pickup apparatus can be separated into the main body and the lens unit, the present invention also includes a form in which an optical filter separate from the image pickup apparatus is used at the time of imaging. In such a case, the arrangement position of the optical filter includes the outside of the lens unit, between the lens unit and the light receiving element, between a plurality of lenses (when the lens unit has a plurality of lenses), and the like.

本発明のEC素子を撮像装置の構成部材として用いる場合、EC素子の配置位置は特に限定されない。例えば、撮像光学系の前であってもよいし、撮像素子の直前であってもよい。例えば、本発明のEC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。またこの撮像光学系は、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。 When the EC element of the present invention is used as a constituent member of the image pickup apparatus, the arrangement position of the EC element is not particularly limited. For example, it may be in front of the image pickup optical system or just before the image pickup element. For example, by providing the EC element of the present invention in the optical path of the image pickup optical system connected to the image pickup element, the amount of light received by the image pickup element or the wavelength distribution characteristic of the incident light can be controlled. Further, this imaging optical system can also be called a lens system. Examples of the imaging optical system include a lens unit having a plurality of lenses.

またこの本発明のEC素子が撮像装置に用いられる場合、EC素子が消色状態では高透明性を発揮できるので、入射光に対して充分な透過光量が得られ、また着色状態では入射光を確実に遮光及び変調した光学的特性が得られる。 Further, when the EC element of the present invention is used in an image pickup apparatus, since the EC element can exhibit high transparency in the decolorized state, a sufficient amount of transmitted light can be obtained with respect to the incident light, and the incident light can be emitted in the colored state. Optical characteristics that are reliably shaded and modulated can be obtained.

レンズユニットを着脱可能な、撮像装置が光学フィルタを有する場合、レンズユニットを取り付けた際に、レンズユニットと、撮像素子との間に配置されるよう設けられてよい。 When the image pickup device to which the lens unit can be attached and detached has an optical filter, it may be provided so as to be arranged between the lens unit and the image pickup element when the lens unit is attached.

撮像装置が撮像光学系を有する場合、光学フィルタはレンズとレンズとの間に配置されても、レンズと撮像素子との間に配置されてもよく、光学フィルタと撮像素子との間に撮像光学系が配置されるように光学フィルタを配置されてもよい。 When the imaging device has an imaging optical system, the optical filter may be arranged between the lenses or between the lenses and the imaging element, and the imaging optics may be arranged between the optical filter and the imaging element. The optical filter may be arranged so that the system is arranged.

本発明のEC素子をカメラ等の撮像装置に用いた場合、撮像素子のゲインを下げることなく、光量を低減することができる。 When the EC element of the present invention is used in an image pickup device such as a camera, the amount of light can be reduced without lowering the gain of the image pickup device.

図6は、本発明の撮像装置における実施形態の例を示す模式図である。図6の撮像装置100は、レンズユニット102と、撮像ユニット103と、を有し、レンズユニット102は、マウント部材(不図示)を介して撮像ユニット103に着脱可能に接続されている。また撮像ユニット103内、具体的には、レンズユニット102内に光学フィルタ101が配置されている。 FIG. 6 is a schematic view showing an example of an embodiment in the image pickup apparatus of the present invention. The image pickup device 100 of FIG. 6 includes a lens unit 102 and an image pickup unit 103, and the lens unit 102 is detachably connected to the image pickup unit 103 via a mount member (not shown). Further, the optical filter 101 is arranged in the image pickup unit 103, specifically, in the lens unit 102.

図6において、レンズユニット102は、複数のレンズあるいはレンズ群を有するユニットであり、絞りより撮像素子110側でフォーカシングを行うリアフォーカス式のズームレンズである。 In FIG. 6, the lens unit 102 is a unit having a plurality of lenses or lens groups, and is a rear focus type zoom lens that focuses on the image sensor 110 side from the aperture.

図6において、レンズユニット102は、物体側より順に正の屈折力の第1のレンズ群104、負の屈折力の第2のレンズ群105、正の屈折力の第3のレンズ群106、正の屈折力の第4のレンズ群107の4つのレンズ群を有する。図6においては、第2のレンズ群105と第3のレンズ群106と、の間に開口絞り108を有する。図6の撮像装置100は、第2のレンズ群105と第3群のレンズ群106との間隔を変化させて変倍を行い、第4のレンズ群107の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行う。図6において、レンズユニット102は、第2のレンズ群105と第3のレンズ群106との間に開口絞り108を有する。レンズユニット102を通過する光は、各レンズ群(104乃至107)、開口絞り108及び光学フィルタ101を通過して撮像素子110に受光されるように各部材が配置されている。撮像素子110が受光する光の光量は開口絞り108及び光学フィルタ101を用いて調整を行うことができる。図6において、撮像ユニット103は、ガラスブロック109と撮像素子110とを有する。またガラスブロック109と撮像素子110との間には光学フィルタ101が配置されている。 In FIG. 6, the lens unit 102 has a first lens group 104 having a positive refractive power, a second lens group 105 having a negative refractive power, and a third lens group 106 having a positive refractive power in order from the object side. It has four lens groups of the fourth lens group 107 of the refractive power of. In FIG. 6, an aperture diaphragm 108 is provided between the second lens group 105 and the third lens group 106. The image pickup apparatus 100 of FIG. 6 changes the distance between the second lens group 105 and the lens group 106 of the third group to perform magnification change, and moves a part of the lens groups of the fourth lens group 107. Focus. In FIG. 6, the lens unit 102 has an aperture diaphragm 108 between the second lens group 105 and the third lens group 106. Each member is arranged so that the light passing through the lens unit 102 passes through each lens group ( 104 to 107), the aperture diaphragm 108, and the optical filter 101 and is received by the image sensor 110. The amount of light received by the image sensor 110 can be adjusted by using the aperture diaphragm 108 and the optical filter 101. In FIG. 6, the image pickup unit 103 has a glass block 109 and an image pickup element 110. An optical filter 101 is arranged between the glass block 109 and the image sensor 110.

ガラスブロック109は、具体的には、ローパスフィルタやフェースプレートや色フィルタ等のガラスブロックである。 Specifically, the glass block 109 is a glass block such as a low-pass filter, a face plate, or a color filter.

撮像素子110は、レンズユニット102を通過した光を受光するセンサ部であって、CCDやCMOS等の撮像素子を使用することができる。また、フォトダイオードのような光センサであってもよく、光の強度あるいは波長の情報を取得し出力するものを適宜利用可能である。 The image sensor 110 is a sensor unit that receives light that has passed through the lens unit 102, and an image sensor such as a CCD or CMOS can be used. Further, an optical sensor such as a photodiode may be used, and a sensor that acquires and outputs information on the intensity or wavelength of light can be appropriately used.

図6において、撮像ユニット103には、光学フィルタ101が、撮像ユニット103内のガラスブロック109と、撮像素子110と、の間に配置されている。本発明の撮像装置において、光学フィルタ101の配置位置は特に限定されるものではなく、例えば、第3のレンズ群106と第4のレンズ群107との間に配置されてもよいし、レンズユニット102の外側に配置されていてもよい。 In FIG. 6, in the image pickup unit 103, an optical filter 101 is arranged between the glass block 109 in the image pickup unit 103 and the image pickup element 110. In the image pickup apparatus of the present invention, the arrangement position of the optical filter 101 is not particularly limited, and may be, for example, arranged between the third lens group 106 and the fourth lens group 107, or the lens unit. It may be arranged outside the 102.

尚、光の収束する位置に光学フィルタ101を配置と、光学フィルタ101の面積を小さくできる等の利点がある。また本発明の撮像装置では、レンズユニット102の形態も適宜選択可能であり、リアフォーカス式の他、絞りより前でフォーカシングを行うインナーフォーカス式であってもよく、その他方式であってもよい。また、ズームレンズ以外にも魚眼レンズやマクロレンズなどの特殊レンズも適宜選択可能である。 By arranging the optical filter 101 at a position where the light converges, there is an advantage that the area of the optical filter 101 can be reduced. Further, in the image pickup apparatus of the present invention, the form of the lens unit 102 can be appropriately selected, and in addition to the rear focus type, an inner focus type in which focusing is performed before the aperture may be used, or another type may be used. In addition to the zoom lens, a special lens such as a fisheye lens or a macro lens can be appropriately selected.

このような撮像装置は、光量調整と撮像素子の組合せを有する製品等が挙げられ、例えば、カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話やスマートフォン、PC、タブレットなどの撮像部位であってもよい。 Examples of such an image pickup device include products having a combination of light amount adjustment and an image pickup element, and are, for example, image pickup parts such as cameras, digital cameras, video cameras, digital video cameras, mobile phones, smartphones, PCs, and tablets. You may.

(窓材)
本発明の窓材は、一対の透明基板と、これら透明基板の間に設けられるEC素子と、このEC素子の透過率を制御するための能動素子とを有している。この能動素子は、EC素子に接続されているが、EC素子への接続形態については、直接に接続された形態でもよいし、間接に接続された形態でもよい。本発明の窓材は、透明基板を透過する光の光量をEC素子により調整することができる。またこの窓材に、窓枠等の部材を加えることで窓として使用することができる。本発明の窓材は、航空機、自動車、住宅等の窓に用いることができる。またEC素子を有する窓材は、電子カーテンを有する窓材と呼ぶこともできる。
(Window material)
The window material of the present invention has a pair of transparent substrates, an EC element provided between the transparent substrates, and an active element for controlling the transmittance of the EC element. This active element is connected to the EC element, but the connection form to the EC element may be a directly connected form or an indirectly connected form. In the window material of the present invention, the amount of light transmitted through the transparent substrate can be adjusted by the EC element. Further, by adding a member such as a window frame to this window material, it can be used as a window. The window material of the present invention can be used for windows of aircraft, automobiles, houses and the like. Further, the window material having an EC element can also be called a window material having an electronic curtain.

図7は、本発明の窓材における実施形態の例を示す模式図であり、図7(a)は斜視図、図7(b)は、図7(a)のX−X’断面図である。 7A and 7B are schematic views showing an example of an embodiment of the window material of the present invention, FIG. 7A is a perspective view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line XX'of FIG. 7A. is there.

図7の窓材111は、調光窓であり、EC素子114(ただし、第三の電極3は不図示)と、EC素子114を挟持する透明板113と、全体を囲繞して一体化するフレーム112と、からなる。尚、図7の窓材111の駆動手段は、フレーム112内に一体化されていてもよいし、フレーム112の外部に配置された配線を通してEC素子114と接続されていてもよい。 The window material 111 of FIG. 7 is a dimming window, and is integrated with the EC element 114 (however, the third electrode 3 is not shown) and the transparent plate 113 sandwiching the EC element 114 by surrounding the whole. It consists of a frame 112. The driving means of the window material 111 of FIG. 7 may be integrated in the frame 112, or may be connected to the EC element 114 through wiring arranged outside the frame 112.

図7の窓材111において、透明板113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。図7において、EC素子114は透明板113とは独立した構成部材であるが、例えば、EC素子114を構成する基板(7,8)を透明板113と見立てても構わない。 In the window material 111 of FIG. 7, the transparent plate 113 is not particularly limited as long as it is a material having a high light transmittance, and is preferably a glass material in consideration of its use as a window. In FIG. 7, the EC element 114 is a constituent member independent of the transparent plate 113, but for example, the substrate (7, 8) constituting the EC element 114 may be regarded as the transparent plate 113.

図7の窓材111において、フレーム112の材質は特に問われないが、EC素子114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112とみなしても構わない。 In the window material 111 of FIG. 7, the material of the frame 112 is not particularly limited, but a frame 112 may be regarded as a whole having a form in which at least a part of the EC element 114 is covered and integrated.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[合成例1]化合物1の合成
アノード性のEC材料である化合物1を、以下に示す合成スキームに従って合成した。
[Synthesis Example 1] Synthesis of Compound 1 Compound 1, which is an anodic EC material, was synthesized according to the synthesis scheme shown below.

Figure 0006808363
Figure 0006808363

50mlの反応容器に、下記に示す試薬、溶媒を投入した。
XX−1(2,5−ジブロモエチレンジオキシチオフェン):500mg(1.67mmol)
2−イソプロポキシ−6−メトキシフェニルボロン酸:1.05g(5.0mmol)
トルエン:10ml
テトラヒドロフラン:5ml)
The reagents and solvents shown below were placed in a 50 ml reaction vessel.
XX-1 (2,5-dibromoethylenedioxythiophene): 500 mg (1.67 mmol)
2-Isopropoxy-6-methoxyphenylboronic acid: 1.05 g (5.0 mmol)
Toluene: 10 ml
Tetrahydrofuran: 5 ml)

次に、窒素を用いて、溶液中に存在する酸素(溶存酸素)を除去した。 Next, nitrogen was used to remove oxygen (dissolved oxygen) present in the solution.

次に、窒素雰囲気下にて下記に示される試薬を添加した。
Pd(OAc)2:19mg(0.083mmol)
2−ジシクロヘキシルフォスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(S−Phos):89mg(0.22mmol)
りん酸三カリウム:1.92g(8.35mmol)
Next, the reagents shown below were added under a nitrogen atmosphere.
Pd (OAc) 2 : 19 mg (0.083 mmol)
2-Dicyclohexylphosphino-2', 6'-dimethoxybiphenyl (S-Phos): 89 mg (0.22 mmol)
Tripotassium Phosphate: 1.92 g (8.35 mmol)

次に、反応溶液を110℃にて加熱還流しながら7時間反応を行った。 Next, the reaction was carried out for 7 hours while heating and refluxing the reaction solution at 110 ° C.

次に、反応溶液を室温まで冷却した後、減圧濃縮することで粗生成物を得た。次に、得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(移動相:ヘキサン/酢酸エチル=4/3)を用いて分離精製することにより、化合物1を白色固体粉末として420mg(収率54%)得た。 Next, the reaction solution was cooled to room temperature and then concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. Next, the obtained crude product was separated and purified using silica gel chromatography (mobile phase: hexane / ethyl acetate = 4/3) to obtain 420 mg (yield 54%) of compound 1 as a white solid powder. Obtained.

MALDI−MS測定により、得られた化合物のM+である470を確認した。また得られた化合物のNMRスペクトルの測定結果を以下に示す。
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).
By MALDI-MS measurement, 470, which is M + of the obtained compound, was confirmed. The measurement results of the NMR spectrum of the obtained compound are shown below.
1 1 H-NMR (CDCl 3 ) 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).

[合成例2]化合物2の合成
カソード性のEC材料である化合物2は、Cinnsealach等の文献(Solar Energy Materials and Solar Cells 57巻(1999年)107−125頁に基づいて合成した。
[Synthesis Example 2] Synthesis of Compound 2 Compound 2, which is a cathodic EC material, was synthesized based on the literature of Cinnseaarch et al. (Solar Energy Materials and Solar Cells Vol. 57 (1999), pp. 107-125).

Figure 0006808363
Figure 0006808363

[合成例3]化合物3の合成
カソード性の酸化還元物質である化合物3は、Cinnsealach等の文献(Solar Energy Materials and Solar Cells 57巻(1999年)107−125頁に基づいて合成した。尚、化合物3は、EC性を有する化合物である。
[Synthesis Example 3] Synthesis of Compound 3 Compound 3, which is a cathodic redox substance, was synthesized based on the literature of Cinnseaarch et al. (Solar Energy Materials and Solar Cells Vol. 57 (1999), pp. 107-125). Compound 3 is a compound having EC properties.

Figure 0006808363
Figure 0006808363

[合成例4]化合物4の合成
アノード性のEC材料である下記化合物4は、Cummins等の文献(Journal of Physical Chemistry B 104巻 (2000年) 11449−11459項に基づいて合成した。
[Synthesis Example 4] Synthesis of Compound 4 The following compound 4, which is an anodic EC material, was synthesized based on the literature of Cummins et al. (Journal of Physical Chemistry B Vol. 104 (2000), 11449-11459).

Figure 0006808363
Figure 0006808363

[実施例1]
(素子の作製)
図8に示されるEC素子30aを、以下の工程により作製した。
[Example 1]
(Manufacturing of element)
The EC element 30a shown in FIG. 8 was manufactured by the following steps.

(1)透明導電性ガラスの準備
まずフッ素ドープ酸化スズ(FTO)膜が成膜されている透明導電性ガラス(TEC15、日本板硝子製)を二枚用意した。
(1) Preparation of Transparent Conductive Glass First, two transparent conductive glasses (TEC15, manufactured by Nippon Sheet Glass) on which a fluorine-doped tin oxide (FTO) film was formed were prepared.

(2)基板の作製
次に、ダイヤモンド工具を用いて、透明導電性ガラスが有するFTO膜の一部を除去して、FTO膜を三つに分割した。具体的には、第一の電極31又は第二の電極32となる中央の領域に設けられるFTO膜42と、第一の電極31又は第二の電極32とは電気的に独立している第三の電極の形成領域となる両端の領域に設けられるFTO膜33aとに分割した。
(2) Preparation of Substrate Next, using a diamond tool, a part of the FTO film contained in the transparent conductive glass was removed, and the FTO film was divided into three parts. Specifically, the FTO film 42 provided in the central region serving as the first electrode 31 or the second electrode 32 and the first electrode 31 or the second electrode 32 are electrically independent. It was divided into FTO films 33a provided in the regions at both ends, which are the regions where the three electrodes are formed.

(3)第三の電極の作製
アンチモンドープ酸化スズナノ粒子(石原産業社製)12gと、濃硝酸2mLと、水200mLと、を混合し、80℃で8時間攪拌後、真空乾燥1日行うことで、酸化スズナノ粒子のケーキを得た。次に、このケーキ4gに、水20mLと、ポリエチレングリコール1.2gと、ヒドロキシプロピルセルロース0.4gと、を加えた後、15日間撹拌を行うことでスラリーを調製した。次に、このスラリーを、第三の電極33の形成領域に設けられるFTO膜33aの上に塗布形成した後、500℃、30分の条件で焼成することで、アンチモンドープ酸化スズナノ粒子膜(以下、「ナノ粒子膜」ということがある。)を得た。このとき、形成したナノ粒子膜の比表面積は450cm2/cm2であった。
(3) Preparation of third electrode Mix 12 g of antimony-doped tin oxide nanoparticles (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), 2 mL of concentrated nitric acid, and 200 mL of water, stir at 80 ° C. for 8 hours, and vacuum dry for 1 day. So, I got a cake of tin oxide nanoparticles. Next, 20 mL of water, 1.2 g of polyethylene glycol, and 0.4 g of hydroxypropyl cellulose were added to 4 g of this cake, and the mixture was stirred for 15 days to prepare a slurry. Next, this slurry is applied and formed on the FTO film 33a provided in the formation region of the third electrode 33, and then fired at 500 ° C. for 30 minutes to obtain an antimony-doped tin oxide nanoparticle film (hereinafter referred to as “)”. , Sometimes referred to as "nanoparticle film"). At this time, the specific surface area of the formed nanoparticle film was 450 cm 2 / cm 2 .

次に、当該ナノ粒子膜に、5mMの1,1’−フェロセンジカルボン酸(Fc(COOH)2)のエタノール溶液を塗布し、終夜静置した後、当該ナノ粒子膜をエタノールにより洗浄、乾燥させた。これにより、当該ナノ粒子膜に1,1’−フェロセンジカルボン酸(Fc(COOH)2)を固定化させた。次に、テトラフルオロホウ酸ニトロシルを用いて、当該ナノ粒子膜に固定化されたフェロセンジカルボン酸の半分に相当する量を酸化させた。これにより、当該ナノ粒子膜に固定化された酸化還元物質(フェロセンジカルボン酸)の酸化体と還元体との比をおよそ1:1とした。以上により、当該ナノ粒子膜に非EC性の酸化還元物質(フェロセンジカルボン酸)が固定化された第三の電極33を作製した。 Next, an ethanol solution of 5 mM 1,1'-ferrocene dicarboxylic acid (Fc (COOH) 2 ) was applied to the nanoparticle film, allowed to stand overnight, and then the nanoparticle film was washed with ethanol and dried. It was. As a result, 1,1'-ferrocene dicarboxylic acid (Fc (COOH) 2 ) was immobilized on the nanoparticle film. Next, nitrosyl tetrafluoroborate was used to oxidize an amount corresponding to half of the ferrocene dicarboxylic acid immobilized on the nanoparticle film. As a result, the ratio of the redox substance (ferrocenedicarboxylic acid) immobilized on the nanoparticle film to the reduced substance was set to about 1: 1. As described above, a third electrode 33 in which a non-EC redox substance (ferrocene dicarboxylic acid) was immobilized on the nanoparticle film was prepared.

(4)基板の接着
第三の電極33を形成した二枚の透明導電性ガラスに、シール材35として、100μmのスペーサービーズを混合したUV硬化性の接着剤(TB3035B、スリーボンド社製)を、注入口40を残した外周に塗布した。またビーズを含まない同接着剤を、40μm高となるように、第一の電極31又は第二の電極32と第三の電極33との間に塗布して隔壁36を形成した。その後、第一の電極31と第二の電極32とが対向するように、また第三の電極33同士が対向するように、電極取出部位39が露出するように、二枚の透明導電性ガラスを重ね合わせた。次に、第三の電極33にUV光が当たらないようにマスクをした状態でUV光を照射することで、接着剤を硬化させた。これにより、基板37と基板38とを接着させた。
(4) Adhesion of Substrate A UV curable adhesive (TB3035B, manufactured by ThreeBond Co., Ltd.), which is a mixture of 100 μm spacer beads as a sealing material 35, is applied to two transparent conductive glasses on which the third electrode 33 is formed. It was applied to the outer periphery where the injection port 40 was left. Further, the same adhesive containing no beads was applied between the first electrode 31 or the second electrode 32 and the third electrode 33 so as to have a height of 40 μm to form a partition wall 36. After that, two transparent conductive glasses so that the electrode extraction portion 39 is exposed so that the first electrode 31 and the second electrode 32 face each other and the third electrodes 33 face each other. Was superposed. Next, the adhesive was cured by irradiating the third electrode 33 with UV light in a masked state so as not to hit the third electrode 33 with UV light. As a result, the substrate 37 and the substrate 38 were adhered to each other.

(5)電解質溶液の注入
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液に、アノード性のEC材料である化合物1と、カソード性のEC材料であるエチルビオロゲンヘキサフルオロリン酸塩と、を溶解させて電解質溶液を調製した。このとき電解質溶液に含まれる化合物1の濃度は20mMであり、エチルビオロゲンヘキサフルオロリン酸塩の濃度は20mMであった。次に、この電解質溶液(電解質34)を注入口40から注入した後、前述のUV硬化性接着剤で封止41をすることで、EC素子30aを得た。
(5) Injection of electrolyte solution Compound 1 which is an anodic EC material and ethylviologen hexafluorophosphate which is a cathode EC material are added to a solution of 0.1M tetrabutylammonium hexafluorophosphate in propylene carbonate (PC). The salt and the solution were dissolved to prepare an electrolyte solution. At this time, the concentration of compound 1 contained in the electrolyte solution was 20 mM, and the concentration of ethyl viologen hexafluorophosphate was 20 mM. Next, after injecting this electrolyte solution (electrolyte 34) from the injection port 40, the EC element 30a was obtained by sealing 41 with the above-mentioned UV curable adhesive.

(酸化還元電位の測定)
本実施例で使用したEC材料及び酸化還元物質について、酸化還元電位を測定した。以下に、その具体的な方法を説明する。
(Measurement of redox potential)
The redox potentials of the EC materials and redox substances used in this example were measured. The specific method will be described below.

0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液に、EC材料(化合物1、エチルビオロゲンヘキサフルオロリン酸塩)及び酸化還元物質(フェロセンジカルボン酸)をそれぞれ1mMで溶解させた溶液を調製した。次に、FTOを作用電極、白金を対電極、Ag/Ag+(PF6,PC)を参照電極として用いてCV測定を行った。その結果、化合物の半波電位(酸化還元電位)は、それぞれ下記表1の通りであった。 A solution in which an EC material (Compound 1, ethylviologen hexafluorophosphate) and a redox substance (ferrocenedicarboxylic acid) are dissolved in a propylene carbonate (PC) solution of 0.1 M tetrabutylammonium hexafluorophosphate at 1 mM each. Was prepared. Next, CV measurement was performed using FTO as a working electrode, platinum as a counter electrode, and Ag / Ag + (PF 6 , PC) as a reference electrode. As a result, the half-wave potentials (oxidation-reduction potentials) of the compounds were as shown in Table 1 below.

Figure 0006808363
Figure 0006808363

この結果から、本実施例において、第三の電極が有する酸化還元物質の還元体は、アノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいことが確認された。また、第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体は、カソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいことが確認された。 From this result, it was confirmed that in this example, the redox substance of the redox substance contained in the third electrode is more easily oxidized than the redox substance of the anodic EC material. Further, it was confirmed that the redox substance oxidant possessed by the third electrode is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material.

(EC素子の耐久駆動)
得られたEC素子について、耐久駆動の実験を行った。まず第三の電極33と、第一の電極31及び第二の電極32との間を非接続状態とした上で、第一の電極31と第二の電極32との間における1.62Vの電圧の印加と、第一の電極31と第二の電極32との間の短絡と、からなるEC素子の駆動動作を繰り返し行った。尚、このEC素子の繰り返し駆動の際に、両電極(31、32)間の電圧の印加によりEC素子に含まれる電解質溶液は着色状態になり、両電極(31、32)間の短絡によりEC素子に含まれる電解質溶液は消色状態になる。また、このEC素子の繰り返し駆動の際に、両電極(31、32)間の電圧の印加を5秒行い、両電極(31、32)間の短絡を10秒行った。一方、両電極(31、32)間の短絡を行う際に、後半8秒について、第三の電極33と第一の電極31及び第二の電極32と間の電圧を0V(短絡状態)に制御した。
(Durable drive of EC element)
An endurance drive experiment was conducted on the obtained EC element. First, the third electrode 33 is disconnected from the first electrode 31 and the second electrode 32, and then 1.62 V is applied between the first electrode 31 and the second electrode 32. The application of the voltage, the short circuit between the first electrode 31 and the second electrode 32, and the driving operation of the EC element including the short circuit were repeated. When the EC element is repeatedly driven, the electrolyte solution contained in the EC element becomes colored by applying a voltage between both electrodes (31, 32), and EC is caused by a short circuit between both electrodes (31, 32). The electrolyte solution contained in the element is in a decolorized state. Further, during the repeated driving of the EC element, the voltage was applied between the two electrodes (31, 32) for 5 seconds, and the short circuit between the two electrodes (31, 32) was performed for 10 seconds. On the other hand, when short-circuiting between both electrodes (31, 32), the voltage between the third electrode 33 and the first electrode 31 and the second electrode 32 is set to 0V (short-circuited state) for the latter 8 seconds. Controlled.

電荷のインバランスによる消色不良は、目視及び分光器を用いて確認した。分光器を用いた消色の確認は以下の要領で行った。具体的には、光源(オーシャンオプティクス製DH−2000S)から光ファイバを通じて第一の電極31及び第二の電極32を透過した光を、分光器(同社製、USB4000)を用いて検出した。このとき透過光の光路が第一の電極31及び第二の電極32を透過し、第三の電極33が光路から外れるようEC素子30aを配置した。 Decolorization defects due to charge imbalance were confirmed visually and using a spectroscope. The decolorization was confirmed using a spectroscope as follows. Specifically, light transmitted from a light source (DH-2000S manufactured by Ocean Optics) through an optical fiber through the first electrode 31 and the second electrode 32 was detected using a spectroscope (USB4000 manufactured by the same company). At this time, the EC element 30a is arranged so that the optical path of the transmitted light passes through the first electrode 31 and the second electrode 32, and the third electrode 33 deviates from the optical path.

[比較例1]
実施例1において、EC素子を作製する際に、工程(2)及び(3)を省略したこと以外は、実施例1と同様の方法によりEC素子を作製した。尚、本比較例においては、透明導電性ガラスに形成されているFTO膜は、図8中の第一の電極31又は第二の電極32に相当する。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the EC element was produced by the same method as in Example 1 except that steps (2) and (3) were omitted when the EC element was produced. In this comparative example, the FTO film formed on the transparent conductive glass corresponds to the first electrode 31 or the second electrode 32 in FIG.

また得られたEC素子において、第一の電極と第二の電極との間における1.62Vの電圧の印加と、第一の電極と第二の電極との間の短絡と、からなるEC素子の駆動を繰り返し行った。 Further, in the obtained EC element, an EC element composed of an application of a voltage of 1.62 V between the first electrode and the second electrode and a short circuit between the first electrode and the second electrode. Was repeatedly driven.

(EC素子の耐久駆動の結果)
実施例1及び比較例1について、EC素子の耐久駆動の結果を下記表2にまとめた。
(Result of durable drive of EC element)
For Example 1 and Comparative Example 1, the results of endurance driving of EC elements are summarized in Table 2 below.

両電極(31、32)間の電圧の印加と、両電極(31、32)間の短絡とからなる駆動動作のサイクルを繰り返し行うと、第三の電極33を持たない比較例1のEC素子では消色不良が発生した。具体的には、短期的に見ると、ピークトップが445nmである薄黄色のアノード性の電荷のインバランスによる消色不良が発生した。この消色不良は、化合物1のラジカルカチオンに起因している。一方、長期的に見ると、ピークトップが605nmである青色のカソード性の電荷のインバランスによる消色不良が発生した。この消色不良は、エチルビオロゲンのラジカルカチオンに起因している。 When the drive operation cycle consisting of applying a voltage between both electrodes (31, 32) and short-circuiting between both electrodes (31, 32) is repeated, the EC element of Comparative Example 1 having no third electrode 33 Then, decolorization failure occurred. Specifically, in the short term, decolorization failure occurred due to the imbalance of the pale yellow anodic charge having a peak top of 445 nm. This decolorization failure is due to the radical cation of Compound 1. On the other hand, in the long term, decolorization failure occurred due to the imbalance of the blue cathodic charge having a peak top of 605 nm. This decolorization failure is due to the radical cation of ethyl viologen.

これに対し、酸化還元物質を有する第三の電極33が備わっている実施例1のEC素子では、電荷のインバランスに起因する消色不良が観測されず、効果的に電荷のリバランスが行われていることが確認された。 On the other hand, in the EC element of Example 1 provided with the third electrode 33 having a redox substance, no decolorization failure due to charge imbalance was observed, and the charge was effectively rebalanced. It was confirmed that it was damaged.

Figure 0006808363
Figure 0006808363

以上より、アノード性のEC材料及びカソード性のEC材料を有するEC素子において、以下の条件を満たすことにより、EC素子30aが有する第三の電極33によって効果的に電荷のインバランスの調整が行われ、消色不良が抑制されることが確認された。
(1a)第三の電極33が有する酸化還元物質よりも酸化還元電位が正のアノード性のEC材料を有すること(第三の電極33が有する酸化還元物質の還元体が、アノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいこと。)。
(1b)第三の電極33が有する酸化還元物質よりも酸化還元電位が負のカソード性のEC材料を有すること(第三の電極33が有する酸化還元物質の酸化体が、カソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいこと。)。
(1c)第三の電極33が、第一の電極31又は第二の電極32の周囲の少なくとも一部に配置されることで消色不良が均一に低減されること。
(1d)初期状態において、第三の電極33が、酸化還元物質の酸化体及び還元体を有していること。
(1e)第三の電極33と、第一の電極31又は第二の電極32との間の電位差を制御する手段を有すること。
(1f)消色動作時に第三の電極と、第一の電極31又は第二の電極32と間を短絡する手段を有すること。
From the above, in the EC element having the anodic EC material and the cathodic EC material, the charge imbalance can be effectively adjusted by the third electrode 33 included in the EC element 30a by satisfying the following conditions. It was confirmed that the decolorization failure was suppressed.
(1a) Having an anodic EC material having a more positive redox potential than the redox substance possessed by the third electrode 33 (the redox substance of the redox substance possessed by the third electrode 33 is an anodic EC material. It is easier to oxidize than the reductant of.).
(1b) Having a cathodic EC material having a negative redox potential than the redox substance possessed by the third electrode 33 (the oxidant of the redox substance possessed by the third electrode 33 is a cathodic EC material. It is easier to reduce than the oxide of.).
(1c) Decolorization defects are uniformly reduced by arranging the third electrode 33 at least in a part around the first electrode 31 or the second electrode 32.
(1d) In the initial state, the third electrode 33 has an oxidized body and a reduced body of a redox substance.
(1e) Having a means for controlling the potential difference between the third electrode 33 and the first electrode 31 or the second electrode 32.
(1f) Having a means for short-circuiting between the third electrode and the first electrode 31 or the second electrode 32 during the decoloring operation.

[実施例2]
(素子の作製)
図9に示されるEC素子30bを、以下の工程により作製した。
[Example 2]
(Manufacturing of element)
The EC element 30b shown in FIG. 9 was manufactured by the following steps.

(1)透明導電性ガラスの準備
実施例1で使用したフッ素ドープ酸化スズ膜(FTO膜)付透明導電性ガラスを二枚用意した。
(1) Preparation of Transparent Conductive Glass Two transparent conductive glasses with a fluorine-doped tin oxide film (FTO film) used in Example 1 were prepared.

(2)基板の作製
実施例1(2)と同様の方法により、用意した透明導電性ガラスを加工して電極付基板を作製した。
(2) Preparation of Substrate A substrate with electrodes was prepared by processing the prepared transparent conductive glass by the same method as in Example 1 (2).

(3)第二の電極(多孔質電極)の作製
第二の電極32を設ける電極付基板(基板38)において、市販の酸化チタンナノペースト(Nanoxide−HT、ソーラロニクス製)を、第二の電極32を設ける領域に沿ってFTO膜32a上に塗布した後、500℃30分の条件で酸化チタンナノペーストを焼成して第二の電極32を形成した。次に、形成した第二の電極32に、カソード性のEC材料である化合物2の5mM水溶液を一晩浸漬し、水洗、乾燥することで、カソード性のEC材料が固定化された第二の電極32を形成した。
(3) Preparation of Second Electrode (Porosity Electrode) In a substrate with an electrode (Substrate 38) provided with the second electrode 32, a commercially available titanium oxide nanopaste (Nanoxide-HT, manufactured by Solaronics) is used as the second electrode. After coating on the FTO film 32a along the region where 32 is provided, the titanium oxide nanopaste was fired at 500 ° C. for 30 minutes to form the second electrode 32. Next, a 5 mM aqueous solution of compound 2, which is a cathodic EC material, was immersed in the formed second electrode 32 overnight, washed with water, and dried to immobilize the cathodic EC material. The electrode 32 was formed.

(4)第一の電極(多孔質電極)、第三の電極の作製
実施例1(3)と同様の方法により、アンチモンドープ酸化スズナノ粒子のスラリーを調製した。次に、第一の電極31及び第三の電極33を設ける電極付基板(基板37)において、先程調製したスラリーを、第一の電極31を設ける領域及び第三の電極33を設ける領域に沿ってFTO膜(31a、33a)上に塗布した後、500℃30分の条件で塗布物を焼成した。これにより、第一の電極31及び第三の電極33を設ける領域に、アンチモンドープ酸化スズナノ粒子膜(ナノ粒子膜)を形成した。
(4) Preparation of First Electrode (Porous Electrode) and Third Electrode A slurry of antimony-doped tin oxide nanoparticles was prepared by the same method as in Example 1 (3). Next, in the electrode-attached substrate (substrate 37) provided with the first electrode 31 and the third electrode 33, the slurry prepared earlier is applied along the region where the first electrode 31 is provided and the region where the third electrode 33 is provided. After coating on the FTO film (31a, 33a), the coated material was fired under the condition of 500 ° C. for 30 minutes. As a result, an antimony-doped tin oxide nanoparticle film (nanoparticle film) was formed in the region where the first electrode 31 and the third electrode 33 were provided.

次に、第三の電極33を設ける領域に形成されているナノ粒子膜に、カソード性の酸化還元物質(EC性化合物)である化合物3の1mM水溶液を塗布し、終夜静置した。次に、ナノ粒子膜を洗浄、乾燥することで、酸化還元物質である化合物3を固定化させた第三の電極33を形成した。この後、第一の電極31を設ける領域に形成されているナノ粒子膜に、アノード性の酸化還元物質(非EC性化合物)である1,1’−フェロセンジカルボン酸の5mMエタノール溶液を塗布し、終夜静置した。次に、ナノ粒子膜をエタノール洗浄、乾燥することで、酸化還元物質を有する第一の電極31を形成した。 Next, a 1 mM aqueous solution of compound 3, which is a cathodic redox substance (EC compound), was applied to the nanoparticle film formed in the region where the third electrode 33 was provided, and the mixture was allowed to stand overnight. Next, the nanoparticle film was washed and dried to form a third electrode 33 on which compound 3, which is a redox substance, was immobilized. After that, a 5 mM ethanol solution of 1,1'-ferrocendicarboxylic acid, which is an anodic redox substance (non-EC compound), is applied to the nanoparticle film formed in the region where the first electrode 31 is provided. , I left it all night. Next, the nanoparticle film was washed with ethanol and dried to form a first electrode 31 having a redox substance.

(酸化・還元のしやすさの評価)
第三の電極33に固定化された酸化還元物質(化合物3)と、カソード性のEC材料(化合物2)とのどちらが酸化されやすいか、については、以下に説明する方法で行った。まず化合物2のメタノール溶液に還元材であるアミンを含むエポキシ接着剤の硬化剤(ボンドクイック5B剤)を添加し、化合物2を還元状態(青色)にした。次に、窒素雰囲気下、酸化還元物質(化合物3)を固定したアンチモンドープ酸化スズナノ粒子膜(ナノ粒子膜)上に、還元状態の化合物2を有する溶液を滴下した。すると、化合物2由来の青色が消失し、代わってナノ粒子膜が薄黄緑色に変化した。このようにナノ粒子膜が薄黄緑色に変化したのは、化合物3が還元されたことを意味する。
(Evaluation of ease of oxidation / reduction)
Which of the redox substance (Compound 3) immobilized on the third electrode 33 and the cathodic EC material (Compound 2) is more likely to be oxidized was determined by the method described below. First, a curing agent (Bond Quick 5B agent) of an epoxy adhesive containing an amine as a reducing material was added to a methanol solution of Compound 2 to bring Compound 2 into a reduced state (blue). Next, a solution having the reduced compound 2 was dropped onto the antimony-doped tin oxide nanoparticle film (nanoparticle film) on which the redox substance (compound 3) was fixed under a nitrogen atmosphere. Then, the blue color derived from Compound 2 disappeared, and the nanoparticle film changed to light yellowish green instead. The change of the nanoparticle film to light yellowish green in this way means that the compound 3 has been reduced.

これにより、化合物2(カソード性のEC材料)の還元体から化合物3(酸化還元物質(EC性化合物))の酸化体への電子移動が確認されたため、このカソード性のEC材料は、第三の電極33が有する酸化還元物質よりも酸化されやすいことが確認できた。一方で、フェロセンジカルボン酸の5mMエタノール溶液を、化合物3が固定されているナノ粒子膜上に滴下してもこのナノ粒子膜は薄黄緑色には着色しなかった。以上より、第三の電極33が有する酸化還元物質の還元体は、この第一の電極31が有するアノード性の酸化還元物質の還元体よりも酸化されやすいということがわかった。 As a result, electron transfer from the reduced product of compound 2 (cathodic EC material) to the oxidized product of compound 3 (oxidation-reducing substance (EC-based compound)) was confirmed. Therefore, this cathodic EC material is the third. It was confirmed that the electrode 33 of the above electrode 33 is more easily oxidized than the redox substance. On the other hand, even when a 5 mM ethanol solution of ferrocene dicarboxylic acid was dropped onto the nanoparticle film on which Compound 3 was immobilized, the nanoparticle film was not colored light yellowish green. From the above, it was found that the redox substance of the third electrode 33 is more easily oxidized than the redox substance of the anodic redox substance of the first electrode 31.

(5)基板の接着
第二の電極32となる多孔質電極が形成されている透明導電性ガラスに、シール材35として、UV硬化性の接着剤(TB3035B、スリーボンド社製)を、注入口40を残した外周に塗布した。次に、二枚の透明導電性ガラスを、その後、第三の電極33と第二の電極32を有する透明導電性ガラスに設けられるFTO膜とが対向するように、二枚の透明導電性ガラス(基板37,38)を重ね合わせた。尚、透明導電性ガラスを重ね合せる際に、第一の電極31と第二の電極32とが重なり、電極取り出し部位39が露出するようにした。次に、三種類の多孔質電極(31、32、33)のいずれにもUV光が当たらないようにマスクをした状態でUV光を照射することで、接着剤を硬化させた。これにより、基板37と基板38とを接着させた。
(5) Adhesion of Substrate A UV-curable adhesive (TB3035B, manufactured by ThreeBond Co., Ltd.) is applied as a sealing material 35 to the transparent conductive glass on which the porous electrode serving as the second electrode 32 is formed. Was applied to the outer circumference where Next, the two transparent conductive glasses are placed so that the FTO film provided on the transparent conductive glass having the third electrode 33 and the second electrode 32 faces each other. (Substrate 37, 38) were overlapped. When the transparent conductive glass was overlapped, the first electrode 31 and the second electrode 32 overlapped with each other so that the electrode extraction portion 39 was exposed. Next, the adhesive was cured by irradiating UV light with a mask so that UV light would not hit any of the three types of porous electrodes (31, 32, 33). As a result, the substrate 37 and the substrate 38 were adhered to each other.

(6)電解質溶液の注入
電解質溶液である0.1M過塩素酸リチウムの炭酸プロピレン溶液(電解質34)を注入口40から注入した後、前述のUV硬化性接着剤で封止41をすることで、EC素子30bを得た。
(6) Injection of Electrolyte Solution After injecting a propylene carbonate solution (electrolyte 34) of 0.1 M lithium perchlorate, which is an electrolyte solution, from the injection port 40, the seal 41 is sealed with the above-mentioned UV curable adhesive. , EC element 30b was obtained.

(EC素子の耐久駆動)
得られたEC素子について、耐久駆動の実験を行った。まず第三の電極33と、第一の電極31及び第二の電極32との間を非接続状態とした上で、第一の電極31と第二の電極32との間における1.8Vの電圧の印加と、第一の電極31と第二の電極32との間の短絡と、からなるEC素子の駆動動作を繰り返し行った。尚、このEC素子の繰り返し駆動の際に、両電極(31、32)間の電圧の印加によりEC素子に含まれる電解質溶液は着色状態になり、両電極(31、32)間の短絡によりEC素子に含まれる電解質溶液は消色状態になる。また、このEC素子の繰り返し駆動の際に、両電極(31、32)間の電圧の印加を3秒行い、両電極(31、32)間の短絡を5秒行った。一方、両電極(31、32)間の短絡を行う際に、後半3秒について、第三の電極33と第一の電極31及び第二の電極32と間の電圧を0V(短絡状態)に制御した。
(Durable drive of EC element)
An endurance drive experiment was conducted on the obtained EC element. First, the third electrode 33 and the first electrode 31 and the second electrode 32 are disconnected from each other, and then 1.8 V between the first electrode 31 and the second electrode 32 is applied. The application of the voltage, the short circuit between the first electrode 31 and the second electrode 32, and the driving operation of the EC element including the short circuit were repeated. When the EC element is repeatedly driven, the electrolyte solution contained in the EC element becomes colored by applying a voltage between both electrodes (31, 32), and EC is caused by a short circuit between both electrodes (31, 32). The electrolyte solution contained in the element is in a decolorized state. Further, during the repeated driving of the EC element, the voltage was applied between the two electrodes (31, 32) for 3 seconds, and the short circuit between the two electrodes (31, 32) was performed for 5 seconds. On the other hand, when short-circuiting between both electrodes (31, 32), the voltage between the third electrode 33 and the first electrode 31 and the second electrode 32 is set to 0V (short-circuited state) for the latter three seconds. Controlled.

電荷のインバランスによる消色不良は、実施例1と同様の方法により確認した。尚、分光器を用いた消色不良の確認の際は、透過光の光路が第一の電極31及び第二の電極32を透過し、第三の電極33が光路から外れるようEC素子30bを配置した。 Decolorization failure due to charge imbalance was confirmed by the same method as in Example 1. When confirming the decolorization defect using a spectroscope, the EC element 30b is set so that the optical path of the transmitted light passes through the first electrode 31 and the second electrode 32 and the third electrode 33 deviates from the optical path. Placed.

[比較例2]
実施例2において、EC素子を作製する際に、工程(2)を省略し、工程(4)において第三の電極の作製を省略したこと以外は、実施例2と同様の方法によりEC素子を作製した。尚、本比較例においては、透明導電性ガラスに形成されているFTO膜の上に、図9の第一の電極31又は第二の電極32に相当する多孔質膜が形成されている。
[Comparative Example 2]
In the second embodiment, the EC element is manufactured by the same method as in the second embodiment except that the step (2) is omitted and the third electrode is omitted in the step (4). Made. In this comparative example, a porous film corresponding to the first electrode 31 or the second electrode 32 in FIG. 9 is formed on the FTO film formed on the transparent conductive glass.

また得られたEC素子において、第一の電極と第二の電極との間における1.8Vの電圧の印加と、第一の電極と第二の電極との間の短絡と、からなるEC素子の駆動を繰り返し行った。 Further, in the obtained EC element, an EC element composed of an application of a voltage of 1.8 V between the first electrode and the second electrode and a short circuit between the first electrode and the second electrode. Was repeatedly driven.

(EC素子の耐久駆動の結果)
実施例2及び比較例2について、EC素子の耐久駆動の結果を下記表3にまとめた。
(Result of durable drive of EC element)
The results of endurance driving of EC elements for Example 2 and Comparative Example 2 are summarized in Table 3 below.

両電極(31、32)間の電圧の印加と、両電極(31、32)間の短絡とからなる駆動動作のサイクルを繰り返し行うと、第三の電極を持たない比較例2のEC素子では消色不良が発生した。具体的には、短期から長期にかけて、ピークトップが535nmである青紫色のカソード性の電荷のインバランスによる消色不良が発生した。この消色不良は、化合物2のラジカルカチオンに起因している。 When the drive operation cycle consisting of the application of the voltage between the two electrodes (31, 32) and the short circuit between the two electrodes (31, 32) is repeated, the EC element of Comparative Example 2 having no third electrode Decolorization failure occurred. Specifically, from a short period to a long period of time, poor decolorization occurred due to imbalance of the blue-purple cathode charge having a peak top of 535 nm. This decolorization failure is due to the radical cation of Compound 2.

これに対し、酸化還元物質を有する第三の電極33が備わっている実施例2のEC素子では、電荷のインバランスに起因する消色不良が観測されず、効果的に電荷のリバランスが行われていることが確認された。尚、実施例2のEC素子では、耐久駆動を行う際に、第三の電極33が薄黄緑色に着色した。この着色によって、酸化還元物質を有する第三の電極33を用いることで効果的に電荷のリバランスが行われていることがより明確に確認された。 On the other hand, in the EC element of Example 2 provided with the third electrode 33 having a redox substance, no decolorization failure due to charge imbalance was observed, and the charge was effectively rebalanced. It was confirmed that it was damaged. In the EC element of Example 2, the third electrode 33 was colored light yellow-green during the endurance drive. By this coloring, it was more clearly confirmed that the charge was effectively rebalanced by using the third electrode 33 having the redox substance.

Figure 0006808363
Figure 0006808363

以上より、以下の事項が確認できた。
(2a)第一の電極31が有するアノード性の酸化還元物質と、第二の電極32が有するカソード性のEC材料を有するEC素子において、以下の条件を満たせば、第三の電極33によって効果的に電荷のインバランスの調整が行われ、消色不良が抑制されること。
(2a−1)第三の電極33が有する酸化還元物質の酸化体が、カソード性の有EC材料の酸化体よりも還元されやすいこと。
(2a−2)第三の電極33が有する酸化還元物質の還元体が、第一の電極31が有するアノード性の酸化還元物質の還元体よりも酸化されやすいこと。
(2a−3)第三の電極33を、第一の電極31又は第二の電極32の周囲の少なくとも一部に配置することによって消色不良が均一に低減されること。
(2a−4)第三の電極33と、第二の電極32との間の電位差を制御する手段を有すること。
(2a−5)消色動作時に第三の電極33と第二の電極32との間を短絡する手段を有すること。
(2b)酸化還元物質やEC材料を、第一の電極31や第二の電極32に固定化させた場合でも電荷のインバランスの調整が効果的に実施できること。
(2c)第三の電極33が有する酸化還元物質がEC性を有することで、電荷のリバランス状況を容易に確認できること。
From the above, the following items could be confirmed.
(2a) In an EC element having an anodic redox substance possessed by the first electrode 31 and a cathodic EC material possessed by the second electrode 32, the effect of the third electrode 33 is obtained if the following conditions are satisfied. The imbalance of electric charge is adjusted, and poor decolorization is suppressed.
(2a-1) The oxidant of the redox substance possessed by the third electrode 33 is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material.
(2a-2) The redox substance of the third electrode 33 is more easily oxidized than the redox substance of the anodic redox substance of the first electrode 31.
(2a-3) By arranging the third electrode 33 in at least a part around the first electrode 31 or the second electrode 32, the decolorization defect is uniformly reduced.
(2a-4) Having a means for controlling the potential difference between the third electrode 33 and the second electrode 32.
(2a-5) Having a means for short-circuiting between the third electrode 33 and the second electrode 32 during the decoloring operation.
(2b) Even when the redox substance or EC material is immobilized on the first electrode 31 or the second electrode 32, the charge imbalance can be effectively adjusted.
(2c) Since the redox substance possessed by the third electrode 33 has EC property, the charge rebalancing status can be easily confirmed.

[実施例3]
(素子の作製)
図10に示されるEC素子30cを、以下の工程により作製した。
[Example 3]
(Manufacturing of element)
The EC element 30c shown in FIG. 10 was manufactured by the following steps.

(1)透明導電性ガラスの準備
まず実施例1で用いた透明導電性ガラス(TEC15、日本板硝子製)を二枚用意した。
(1) Preparation of Transparent Conductive Glass First, two transparent conductive glasses (TEC15, manufactured by Nippon Sheet Glass) used in Example 1 were prepared.

(2)基板の作製
次に、実施例1(2)と同様の方法により、透明導電性ガラスが有するFTO膜の一部を除去した。これにより、透明導電性ガラスが有するFTO膜は、第一の電極31又は第二の電極32となる中央の領域に設けられるFTO膜42と、第一の電極31又は第二の電極32とは電気的に独立している第三の電極の形成領域となる両端の領域の設けられるFTO膜33aとに分割された。
(2) Preparation of Substrate Next, a part of the FTO film contained in the transparent conductive glass was removed by the same method as in Example 1 (2). As a result, the FTO film contained in the transparent conductive glass is formed by the FTO film 42 provided in the central region serving as the first electrode 31 or the second electrode 32, and the first electrode 31 or the second electrode 32. It was divided into an FTO film 33a provided with regions at both ends, which are regions for forming an electrically independent third electrode.

(3)第三の電極の形成
実施例1(3)と同様の方法により、第三の電極の形成領域にあるFTO膜33a上にアンチモンドープ酸化スズナノ粒子膜(ナノ粒子膜)を形成した。
(3) Formation of Third Electrode An antimony-doped tin oxide nanoparticle film (nanoparticle film) was formed on the FTO film 33a in the formation region of the third electrode by the same method as in Example 1 (3).

次に、一枚目の透明導電性ガラス(基板37)が有するナノ粒子膜に、実施例1(3)と同様の方法により、1,1’−フェロセンジカルボン酸(Fc(COOH)2)を固定化させた。次に、二枚目の透明導電性ガラス(基板38)が有するナノ粒子膜に、実施例2(4)と同様の方法により、化合物3を固定化させた。これにより、酸化還元物質が固定化された第三の電極、具体的には、基板37が有する第三の電極33bと、基板38が有する第三の電極33cとを作製した。 Next, 1,1'-ferrocene dicarboxylic acid (Fc (COOH) 2 ) was applied to the nanoparticle film of the first transparent conductive glass (base 37) by the same method as in Example 1 (3). It was fixed. Next, the compound 3 was immobilized on the nanoparticle film of the second transparent conductive glass (substrate 38) by the same method as in Example 2 (4). As a result, a third electrode on which the redox substance was immobilized, specifically, the third electrode 33b of the substrate 37 and the third electrode 33c of the substrate 38 were produced.

(4)基板の接着
第三の電極(33b、33c)を形成した二枚の透明導電性ガラス(基板37,38)に、シール材35として、100μmのスペーサービーズを混合したUV硬化性の接着剤(TB3035B、スリーボンド社製)を、注入口40を残した外周に塗布した。また実施例1(4)と同様の方法により隔壁36を形成した。その後、第一の電極31と第二の電極32とが対向するように、また第三の電極(33b、33c)同士が対向するように、電極取り出し部位39が露出するように二枚の透明導電性ガラスを重ね合わせた。次に、第三の電極(33b、33c)にUV光が当たらないようにマスクをした状態でUV光を照射することで、接着剤を硬化させた。これにより、基板37と基板38とを接着させた。
(4) Adhesion of substrate UV curable adhesion in which 100 μm spacer beads are mixed as a sealing material 35 on two transparent conductive glasses (substrates 37, 38) on which the third electrodes (33b, 33c) are formed. An agent (TB3035B, manufactured by ThreeBond Co., Ltd.) was applied to the outer periphery of the injection port 40. Further, the partition wall 36 was formed by the same method as in Example 1 (4). After that, two transparent sheets are exposed so that the electrode extraction portion 39 is exposed so that the first electrode 31 and the second electrode 32 face each other and the third electrodes (33b, 33c) face each other. Conductive glass was laminated. Next, the adhesive was cured by irradiating the third electrodes (33b, 33c) with UV light in a masked state so as not to be exposed to UV light. As a result, the substrate 37 and the substrate 38 were adhered to each other.

(5)電解質溶液の注入
0.1Mテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェートの炭酸プロピレン(PC)溶液に、アノード性のEC材料である化合物1と、カソード性のEC材料であるエチルビオロゲンヘキサフルオロリン酸塩と、を溶解させて電解質溶液を調製した。このとき電解質溶液に含まれるアノード性のEC材料である化合物1の濃度は20mMであり、カソード性のEC材料であるエチルビオロゲンヘキサフルオロリン酸塩の濃度は20mMであった。次に、この溶液状の電解質34を注入口40から注入した後、前述のUV硬化性接着剤で封止41をすることで、EC素子30cを得た。
(5) Injection of electrolyte solution Compound 1 which is an anodic EC material and ethylviologen hexafluorophosphate which is a cathode EC material are added to a solution of 0.1M tetrabutylammonium hexafluorophosphate in propylene carbonate (PC). The salt and the solution were dissolved to prepare an electrolyte solution. At this time, the concentration of compound 1 which is an anodic EC material contained in the electrolyte solution was 20 mM, and the concentration of ethylviologen hexafluorophosphate which is a cathodic EC material was 20 mM. Next, after injecting this solution-like electrolyte 34 from the injection port 40, the EC element 30c was obtained by sealing 41 with the above-mentioned UV curable adhesive.

(EC素子の耐久駆動)
得られたEC素子について、耐久駆動の実験を行った。まず第三の電極(33b、33c)と、第一の電極31及び第二の電極32との間を非接続状態とした上で、第一の電極31と第二の電極32との間における1.62Vの電圧の印加と、第一の電極31と第二の電極32との間の短絡と、からなるEC素子の駆動動作を繰り返し行った。尚、このEC素子の繰り返し駆動の際に、両電極(31、32)間の電圧の印加によりEC素子に含まれる電解質溶液は着色状態になり、両電極(31、32)間の短絡によりEC素子に含まれる電解質溶液は消色状態になる。また、このEC素子の繰り返し駆動の際に、両電極(31、32)間の電圧の印加を5秒行い、両電極(31、32)間の短絡を10秒行った。一方、両電極(31、32)間の短絡を行う際に、後半8秒について、第三の電極(33b、33c)と第一の電極31及び第二の電極32と間の電圧を0V(短絡状態)に制御した。
(Durable drive of EC element)
An endurance drive experiment was conducted on the obtained EC element. First, the third electrode (33b, 33c) is disconnected from the first electrode 31 and the second electrode 32, and then between the first electrode 31 and the second electrode 32. The driving operation of the EC element including the application of a voltage of 1.62 V and the short circuit between the first electrode 31 and the second electrode 32 was repeatedly performed. When the EC element is repeatedly driven, the electrolyte solution contained in the EC element becomes colored by applying a voltage between both electrodes (31, 32), and EC is caused by a short circuit between both electrodes (31, 32). The electrolyte solution contained in the element is in a decolorized state. Further, during the repeated driving of the EC element, the voltage was applied between the two electrodes (31, 32) for 5 seconds, and the short circuit between the two electrodes (31, 32) was performed for 10 seconds. On the other hand, when short-circuiting between both electrodes (31, 32), the voltage between the third electrode (33b, 33c) and the first electrode 31 and the second electrode 32 is set to 0V (for 8 seconds in the latter half). It was controlled to a short-circuit state).

電荷のインバランスによる消色不良は、目視及び分光器を用いて確認した。分光器を用いた消色の確認は以下の要領で行った。具体的には、光源(オーシャンオプティクス製DH−2000S)から光ファイバを通じて第一の電極31及び第二の電極32を透過した光を、分光器(同社製、USB4000)を用いて検出した。このとき透過光の光路が第一の電極31及び第二の電極32を透過し、第三の電極(33b、33c)が光路から外れるようEC素子を配置した。 Decolorization defects due to charge imbalance were confirmed visually and using a spectroscope. The decolorization was confirmed using a spectroscope as follows. Specifically, light transmitted from a light source (DH-2000S manufactured by Ocean Optics) through an optical fiber through the first electrode 31 and the second electrode 32 was detected using a spectroscope (USB4000 manufactured by the same company). At this time, the EC element is arranged so that the optical path of the transmitted light passes through the first electrode 31 and the second electrode 32, and the third electrodes (33b, 33c) deviate from the optical path.

[比較例3]
実施例3において、EC素子を作製する際に、工程(2)及び(3)を省略したこと以外は、実施例3と同様の方法によりEC素子を作製した。尚、本比較例においては、透明導電性ガラスに形成されているFTO膜は、図10中の第一の電極31又は第二の電極32に相当する。
[Comparative Example 3]
In Example 3, the EC element was produced by the same method as in Example 3 except that steps (2) and (3) were omitted when the EC element was produced. In this comparative example, the FTO film formed on the transparent conductive glass corresponds to the first electrode 31 or the second electrode 32 in FIG.

また得られたEC素子において、第一の電極と第二の電極との間における1.62Vの電圧の印加と、第一の電極と第二の電極との間の短絡と、からなるEC素子の駆動を繰り返し行った。 Further, in the obtained EC element, an EC element composed of an application of a voltage of 1.62 V between the first electrode and the second electrode and a short circuit between the first electrode and the second electrode. Was repeatedly driven.

(EC素子の耐久駆動の結果)
実施例3及び比較例3について、EC素子の耐久駆動の結果を下記表4にまとめた。
(Result of durable drive of EC element)
For Example 3 and Comparative Example 3, the results of endurance driving of EC elements are summarized in Table 4 below.

両電極(31、32)間の電圧の印加と、両電極(31、32)間の短絡とからなる駆動動作のサイクルを繰り返し行うと、第三の電極を持たない比較例3のEC素子では比較例1と同様の消色不良が発生した。 When the drive operation cycle consisting of the application of the voltage between the two electrodes (31, 32) and the short circuit between the two electrodes (31, 32) is repeated, the EC element of Comparative Example 3 having no third electrode The same decoloring defect as in Comparative Example 1 occurred.

これに対し、酸化還元物質を有する第三の電極(33b、33c)が備わっている実施例3のEC素子では、電荷のインバランスに起因する消色不良が観測されなかった。また実施例3のEC素子では、耐久駆動を長期(1000サイクル以下)で行うと第三の電極(33b、33c)が薄黄緑色に着色した。この着色から、酸化還元物質が固定化された第三の電極(33b、33c)を有する実施例3のEC素子は、効果的に電荷のリバランスが行われていることが明確に確認された。 On the other hand, in the EC device of Example 3 provided with the third electrodes (33b, 33c) having a redox substance, no decolorization failure due to charge imbalance was observed. Further, in the EC element of Example 3, when the endurance drive was performed for a long period of time (1000 cycles or less), the third electrodes (33b, 33c) were colored light yellowish green. From this coloring, it was clearly confirmed that the EC element of Example 3 having the third electrode (33b, 33c) on which the redox substance was immobilized was effectively rebalanced in charge. ..

Figure 0006808363
Figure 0006808363

以上より、アノード性のEC材料及びカソード性のEC材料を有するEC素子において、以下の条件を満たすことにより、EC素子10が有する第三の電極(33b、33c)によって効果的に電荷のインバランスの調整が行われ、消色不良が抑制されることが確認された。
(3a)第三の電極(33b、33c)が有する酸化還元物質の還元体が、アノード性のEC材料の還元体よりも酸化されやすいこと(第三の電極(33b、33c)が有する酸化還元物質が、アノード性のEC材料よりも負の酸化還元電位を持つこと。)。
(3b)第三の電極(33b、33c)が有する酸化還元物質の酸化体が、カソード性のEC材料の酸化体よりも還元されやすいこと(第三の電極(33b、33c)が有する酸化還元物質が、カソード性のEC材料よりも正の酸化還元電位を持つこと。)。
(3c)第三の電極(33b、33c)を、第一の電極31又は第二の電極32の周囲の少なくとも一部に配置することによって消色不良が均一に低減されること。
(3d)第三の電極(33b、33c)が複数の酸化還元物質を有すること。
(3e)第三の電極(33b、33c)と、第一の電極31又は第二の電極32との間の電位差を制御する手段を有すること。
(3f)消色動作時に第三の電極(33b、33c)と、第一の電極31又は第二の電極32との間を短絡する手段を有すること。
From the above, in the EC element having the anodic EC material and the cathodic EC material, the charge imbalance is effectively performed by the third electrodes (33b, 33c) of the EC element 10 by satisfying the following conditions. It was confirmed that the adjustment was performed and the decolorization failure was suppressed.
(3a) The redox of the redox substance contained in the third electrode (33b, 33c) is more easily oxidized than the redox of the anodic EC material (oxidation-reduction of the third electrode (33b, 33c)). The substance has a more negative redox potential than the anodic EC material.)
(3b) The redox substance of the third electrode (33b, 33c) is more easily reduced than the redox of the cathodic EC material (oxidation reduction of the third electrode (33b, 33c)). The substance has a more positive redox potential than the cathodic EC material.)
(3c) By arranging the third electrodes (33b, 33c) in at least a part around the first electrode 31 or the second electrode 32, the decolorization defect is uniformly reduced.
(3d) The third electrode (33b, 33c) has a plurality of redox substances.
(3e) Having a means for controlling the potential difference between the third electrode (33b, 33c) and the first electrode 31 or the second electrode 32.
(3f) Having a means for short-circuiting between the third electrode (33b, 33c) and the first electrode 31 or the second electrode 32 during the decoloring operation.

[実施例4]
(素子の作製)
実施例2と同様の手法を用い、アノード性の酸化還元物質(非EC性化合物)である1,1’−フェロセンジカルボン酸に換えて、化合物4(EC性化合物)を使用してEC素子を作製した。作製したEC素子には、以下の手法で電荷バランス状態の検知手段を設置した。EC素子の領域42上面に接して、発光波長495nmのLEDと、同595nmのLEDを設置した。それぞれの波長は、アノード性のEC材料、カソード性のEC材料の吸収波長に対応する。また、領域42下面に接してフォトダイオードを設置し、それぞれの波長における吸光度比を検出する手段とした。
[Example 4]
(Manufacturing of element)
Using the same method as in Example 2, the EC element was prepared using Compound 4 (EC compound) instead of 1,1'-ferrocene dicarboxylic acid, which is an anodic redox substance (non-EC compound). Made. A charge balance state detecting means was installed in the manufactured EC element by the following method. An LED having an emission wavelength of 495 nm and an LED having an emission wavelength of 595 nm were installed in contact with the upper surface of the region 42 of the EC element. Each wavelength corresponds to the absorption wavelength of the anodic EC material and the cathodic EC material. Further, a photodiode was installed in contact with the lower surface of the region 42, and used as a means for detecting the absorbance ratio at each wavelength.

(EC素子の耐久駆動)
得られたEC素子について、耐久駆動の実験を行った。EC素子の第一の電極31と第二の電極32の間に1.2Vを15秒、0Vを15秒の矩形波を印加するサイクル試験を3日間行った後、第一の電極1と第二の電極2を短絡し、消色させた。この時の495nm/595nmの吸光度の初期消色状態からの変化量は、それぞれ+0.002/+0.052であり、カソード性EC材料の着色体が残存する消色不良が発生していることが確認された。
(Durable drive of EC element)
An endurance drive experiment was conducted on the obtained EC element. After performing a cycle test in which a rectangular wave of 1.2V for 15 seconds and 0V for 15 seconds is applied between the first electrode 31 and the second electrode 32 of the EC element for 3 days, the first electrode 1 and the first electrode 32 The second electrode 2 was short-circuited and decolorized. At this time, the amount of change in the absorbance at 495 nm / 595 nm from the initial decolorized state was + 0.002 / + 0.052, respectively, and it was found that decolorization defects in which the colored body of the cathodic EC material remained occurred. confirmed.

(消色不良の低減)
EC素子の第一の電極31と第二の電極32の短絡を解除し、第二の電極32と第三の電極33間に電圧を印加する。印加時間は100msとし、以下のシーケンスを用いて動作させる。
(i)印加電圧は0V(短絡)から開始、電圧印加前と200ms後の吸光度の比較から、印加によって変化がない、または595nmの吸光度が増大する時に0.1V刻みで電圧を増大(第二の電極32が正、第三の電極33が負の極性)。
(ii)595nmの吸光度の初期消色状態からの変化量が0.005以下で電圧印加終了。
(Reduction of decolorization defects)
The short circuit between the first electrode 31 and the second electrode 32 of the EC element is released, and a voltage is applied between the second electrode 32 and the third electrode 33. The application time is 100 ms, and the operation is performed using the following sequence.
(I) The applied voltage starts from 0V (short circuit), and from the comparison of the absorbance before and after 200ms, the voltage is increased in 0.1V increments when there is no change due to the application or when the absorbance at 595 nm increases (second). Electrode 32 has a positive polarity, and the third electrode 33 has a negative polarity).
(Ii) When the amount of change in the absorbance at 595 nm from the initial decolorized state is 0.005 or less, the voltage application is completed.

その結果、駆動開始より約20秒で上記の(ii)によって電圧の印加が終了し、カソード性EC材料の着色体が残存する消色不良が、1/10以下に低減されることが確認される。また処理後のEC素子の目視より、消色不良は均一に低減されてほとんど見えなくなっていることが確認される。さらに、消色不良の低減工程後、第三の電極33が薄黄緑色に着色した。この着色によって、酸化還元物質を有する第三の電極33を用いることで効果的に電荷のリバランスが行われていることがより明確に確認された。 As a result, it was confirmed that the application of the voltage was completed by the above (ii) in about 20 seconds from the start of the drive, and the decolorization defect in which the colored body of the cathode EC material remained was reduced to 1/10 or less. To. Further, by visual inspection of the EC element after the treatment, it is confirmed that the decolorization defect is uniformly reduced and almost invisible. Further, after the step of reducing the decolorization defect, the third electrode 33 was colored light yellowish green. By this coloring, it was more clearly confirmed that the charge was effectively rebalanced by using the third electrode 33 having the redox substance.

これらの結果より、以下の事項が確認できた。
(4a)第一の電極31が有するアノード性の酸化還元物質と、第二の電極32が有するカソード性のEC材料を有するEC素子において、以下の条件を満たせば、第三の電極33によって効果的に電荷のインバランスの調整が行われ、消色不良が抑制されること。
(4b)第三の電極33が有する酸化還元物質の酸化体が、カソード性の有EC材料の酸化体よりも還元されやすいこと。
(4c)第三の電極33を、第一の電極31又は第二の電極32の周囲の少なくとも一部に配置することによって消色不良が均一に低減されること。
(4d)第三の電極33と、第二の電極32との間の電位差を制御する手段を有すること。
(4e)EC材料を、第一の電極31や第二の電極32に固定化させた場合でも電荷のインバランスの調整が効果的に実施できること。
(4f)第三の電極33が有する酸化還元物質がEC性を有することで、電荷のリバランス状況を容易に確認できること。
(4g)EC素子の検知された電荷バランス状態に基づき、第三の電極と第二の電極との間の電位差を制御することでEC素子の電荷インバランスにより残存した着色体を効果的に低減することができること。
(4h)電圧制御ステップに基づいた電圧の印加後、さらに検知されたエレクトロクロミック素子の電荷バランス状態に基づき、追加の電圧印加の実施を判断することでEC素子の電荷インバランスにより残存した着色体を効果的に低減することができること。
From these results, the following items could be confirmed.
(4a) In an EC element having an anodic redox substance possessed by the first electrode 31 and a cathodic EC material possessed by the second electrode 32, the effect of the third electrode 33 is obtained if the following conditions are satisfied. The imbalance of electric charge is adjusted, and poor decolorization is suppressed.
(4b) The oxidant of the redox substance possessed by the third electrode 33 is more easily reduced than the oxidant of the cathodic EC material.
(4c) By arranging the third electrode 33 in at least a part around the first electrode 31 or the second electrode 32, decolorization defects are uniformly reduced.
(4d) Having a means for controlling the potential difference between the third electrode 33 and the second electrode 32.
(4e) Even when the EC material is immobilized on the first electrode 31 and the second electrode 32, the charge imbalance can be effectively adjusted.
(4f) Since the redox substance possessed by the third electrode 33 has EC property, the charge rebalancing status can be easily confirmed.
(4g) Based on the detected charge balance state of the EC element, the potential difference between the third electrode and the second electrode is controlled to effectively reduce the remaining colored material due to the charge imbalance of the EC element. What you can do.
(4h) After applying the voltage based on the voltage control step, the colored body remaining due to the charge imbalance of the EC element is determined by determining the execution of the additional voltage application based on the detected charge balance state of the electrochromic element. Can be effectively reduced.

1:第一の電極、2:第二の電極、3:第三の電極、4:電解質、5:シール材、6:隔壁、7(8):基板、10:EC素子 1: 1st electrode, 2: 2nd electrode, 3: 3rd electrode, 4: electrolyte, 5: sealing material, 6: partition wall, 7 (8): substrate, 10: EC element

Claims (28)

第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であり、前記第一の電極と前記第二の電極との間に、電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、前記電解質が配され、
前記第三の電極が、さらに非エレクトロクロミック性の酸化還元物質を有し、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすいことを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
It has a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent, and the first electrode An electrochromic element having an electrolyte, an anodic organic electrochromic compound, and a cathodic oxidation-reducing substance between the second electrode.
The electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode further comprises a non-electrochromic redox material.
An electrochromic element, characterized in that the reduced form of the redox substance contained in the third electrode is more easily oxidized than the reduced form of the anodic organic electrochromic compound.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であり、前記第一の電極と前記第二の電極との間に、電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、前記電解質が配され、
前記第三の電極が、さらに非エレクトロクロミック性の酸化還元物質を有し、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすいことを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
It has a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent, and the first electrode An electrochromic element having an electrolyte, a cathodic organic electrochromic compound, and an anodic oxidation-reducing substance between the second electrode.
The electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode further comprises a non-electrochromic redox material.
An electrochromic element, characterized in that an oxidant of a redox substance contained in the third electrode is more easily reduced than an oxidant of the cathodic organic electrochromic compound.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であり、前記第一の電極と前記第二の電極との間に、電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、前記電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすく、
前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすいことを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
It has a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent, and the first electrode An electrochromic element having an electrolyte, an anodic organic electrochromic compound, and a cathodic organic electrochromic compound between the second electrode.
The electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The redox substance of the third electrode is more easily oxidized than the redox compound of the anodic organic electrochromic compound.
An electrochromic element, characterized in that an oxidant of a redox substance contained in the third electrode is more easily reduced than an oxidant of the cathodic organic electrochromic compound.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であるエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすく、
または、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすく、
前記第三の電極が、前記第一の電極又は前記第二の電極の少なくとも一方を透過する光の光路外に配置されていることを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
An electrochromic device having a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent.
An electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The electrolyte, the anodic organic electrochromic compound, and the cathodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The reduced form of the substance is more easily oxidized than the reduced form of the anodic organic electrochromic compound.
Or
The electrolyte, the cathodic organic electrochromic compound, and the anodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The oxidant of the substance is more easily reduced than the oxidant of the cathodic organic electrochromic compound.
Wherein a third electrode, characterized in that it is arranged outside the optical path of light transmitted through at least one of the first electrode or the second electrode, elect runner electrochromic device.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であるエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすく、
または、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすく、
前記第三の電極が、前記第一の電極又は前記第二の電極の周囲の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
An electrochromic device having a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent.
An electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The electrolyte, the anodic organic electrochromic compound, and the cathodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The reduced form of the substance is more easily oxidized than the reduced form of the anodic organic electrochromic compound.
Or
The electrolyte, the cathodic organic electrochromic compound, and the anodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The oxidant of the substance is more easily reduced than the oxidant of the cathodic organic electrochromic compound.
Wherein a third electrode, characterized in that it is arranged at least partly around the first electrode or the second electrode, elect runner electrochromic device.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であるエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすく、
または、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすく、
前記第三の電極が、二種類以上の酸化還元物質を有することを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
An electrochromic device having a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent.
An electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The electrolyte, the anodic organic electrochromic compound, and the cathodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The reduced form of the substance is more easily oxidized than the reduced form of the anodic organic electrochromic compound.
Or
The electrolyte, the cathodic organic electrochromic compound, and the anodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The oxidant of the substance is more easily reduced than the oxidant of the cathodic organic electrochromic compound.
Wherein a third electrode, characterized by having two or more redox agents, elect runner electrochromic device.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であるエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすく、
または、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすく、
エレクトロクロミック素子の電荷バランス状態を検知する手段をさらに備えたことを特徴とする、エレクトロクロミック素子。
An electrochromic device having a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent.
An electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The electrolyte, the anodic organic electrochromic compound, and the cathodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The reduced form of the substance is more easily oxidized than the reduced form of the anodic organic electrochromic compound.
Or
The electrolyte, the cathodic organic electrochromic compound, and the anodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The oxidant of the substance is more easily reduced than the oxidant of the cathodic organic electrochromic compound.
And further comprising a means for detecting the charge balance state of the electrochromic device, elect runner electrochromic device.
前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化還元電位EEC(A)と、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化還元電位EROとの間に、下記式(I)が満たされることを特徴とする、請求項1又は3に記載のエレクトロクロミック素子。
RO<EEC(A) (I)
The following formula (I) is satisfied between the redox potential E EC (A) of the anodic organic electrochromic compound and the redox potential E RO of the redox substance possessed by the third electrode. The electrochromic element according to claim 1 or 3, which is characterized.
E RO <E EC (A) (I)
前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化還元電位EEC(C)と、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化還元電位EROとの間に、下記式(II)が満たされることを特徴とする、請求項2又は3に記載のエレクトロクロミック素子。
RO>EEC(C) (II)
The following formula (II) is satisfied between the redox potential E EC (C) of the cathodic organic electrochromic compound and the redox potential E RO of the redox substance possessed by the third electrode. The electrochromic element according to claim 2 or 3, which is characterized.
E RO > E EC (C) (II)
前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化還元電位EEC(A)と、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化還元電位EEC(C)と、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化還元電位EROとの間に、下記式(III)が満たされることを特徴とする、請求項3に記載のエレクトロクロミック素子。
EC(C)<ERO<EEC(A) (III)
The redox potential E EC of the anode organic electrochromic compound of (A), redox potential E EC (C) of the cathodic organic electrochromic compounds of oxidation of the redox substance the third electrode has The electrochromic element according to claim 3, wherein the following formula (III) is satisfied between the reduction potential E RO and the reduction potential E RO .
E EC (C) <E RO <E EC (A) (III)
前記第三の電極が、前記第一の電極又は前記第二の電極の少なくとも一方を透過する光の光路外に配置されていることを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The third electrode is provided in any one of claims 1 to 10 , wherein the third electrode is arranged outside the optical path of light transmitted through at least one of the first electrode and the second electrode. The electrochromic element described. 前記第一の電極と第二の電極との間に含まれる有機エレクトロクロミック化合物の少なくとも一つが、前記第一の電極又は前記第二の電極に固定化されていることを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 A claim, wherein at least one of the organic electrochromic compounds contained between the first electrode and the second electrode is immobilized on the first electrode or the second electrode. The electrochromic element according to any one of 1 to 11 . 前記第三の電極が、前記第一の電極又は前記第二の電極の周囲の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic according to any one of claims 1 to 12 , wherein the third electrode is arranged at least around the first electrode or the second electrode. element. 前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化還元状態が、酸化体と還元体が混在した状態であることを特徴とする、請求項1乃至13のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic element according to any one of claims 1 to 13 , wherein the redox state of the redox substance possessed by the third electrode is a state in which an oxidant and a reduced substance are mixed. 前記第三の電極が、二種類以上の酸化還元物質を有することを特徴とする、請求項1乃至14のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic device according to any one of claims 1 to 14 , wherein the third electrode has two or more kinds of redox substances. 前記第一の電極又は前記第二の電極と、前記第三の電極と、の間の電位差を制御する手段をさらに有することを特徴とする、請求項1乃至15のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The invention according to any one of claims 1 to 15 , further comprising a means for controlling a potential difference between the first electrode or the second electrode and the third electrode. Electrochromic element. 前記エレクトロクロミック素子の消色動作時において、前記第一の電極又は前記第二の電極と、前記第三の電極と、の間を短絡する手段をさらに有することを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 1 to 1, wherein the electrochromic element further includes a means for short-circuiting between the first electrode or the second electrode and the third electrode during the decoloring operation of the electrochromic element. 16. The electrochromic device according to any one of 16 . エレクトロクロミック素子の電荷バランス状態を検知する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic device according to any one of claims 1 to 17 , further comprising a means for detecting a charge balance state of the electrochromic device. 前記第三の電極は、前記電解質を介して、前記第一の電極または前記第二の電極と電気的に接続可能であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The third electrode according to any one of claims 1 to 18 , wherein the third electrode can be electrically connected to the first electrode or the second electrode via the electrolyte. Electrochromic element. 請求項1乃至19のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子の駆動方法であって、検知されたエレクトロクロミック素子の電荷バランス状態に基づき、前記第一の電極と前記第二の電極の少なくとも一方と、前記第三の電極との間の電位差を制御するステップを有することを特徴とするエレクトロクロミック素子の駆動方法。 The method for driving an electrochromic element according to any one of claims 1 to 19 , wherein at least one of the first electrode and the second electrode is based on the detected charge balance state of the electrochromic element. A method for driving an electrochromic element, which comprises a step of controlling a potential difference between the electrode and the third electrode. 前記電位差を制御するステップに基づいた電位差の制御後、さらに検知されたエレクトロクロミック素子の電荷バランス状態に基づき、追加の電位差制御の実施を判断することを特徴とする請求項20に記載のエレクトロクロミック素子の駆動方法。 The electrochromic according to claim 20 , wherein after controlling the potential difference based on the step of controlling the potential difference, the execution of additional potential difference control is determined based on the detected charge balance state of the electrochromic element. How to drive the element. 請求項1乃至19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に接続される能動素子と、を有することを特徴とする、光学フィルタ。
The electrochromic device according to any one of claims 1 to 19 .
An optical filter comprising an active element connected to the electrochromic element.
複数のレンズを有する撮像光学系と、
請求項22に記載の光学フィルタと、を有することを特徴とする、レンズユニット。
An imaging optical system with multiple lenses and
A lens unit comprising the optical filter according to claim 22 .
複数のレンズを有する撮像光学系と、
請求項22に記載の光学フィルタと、
前記光学フィルタを透過した光を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする、撮像装置。
An imaging optical system with multiple lenses and
The optical filter according to claim 22 and
An image pickup apparatus comprising: an image pickup element that receives light transmitted through the optical filter.
前記撮像光学系が着脱可能であることを特徴とする、請求項24に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 24 , wherein the imaging optical system is removable. 一対の透明基板と、
前記一対の透明基板の間に配置される、請求項1乃至19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に接続される能動素子と、を有することを特徴とする、窓材。
A pair of transparent boards and
The electrochromic element according to any one of claims 1 to 19 , which is arranged between the pair of transparent substrates.
A window material comprising an active element connected to the electrochromic element.
第一の電極と、第二の電極と、第三の電極と、を有し、前記第一の電極と前記第二の電極との少なくともいずれか一方が透明であるエレクトロクロミック素子であって、
前記第一の電極と前記第三の電極との間と、前記第二の電極と前記第三の電極との間の少なくとも一方には、電解質が配され、
前記第三の電極が、酸化還元物質を有し、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、アノード性の有機エレクトロクロミック化合物と、カソード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の還元体が、前記アノード性の有機エレクトロクロミック化合物の還元体よりも酸化されやすい、
または、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に、前記電解質と、カソード性の有機エレクトロクロミック化合物と、アノード性の酸化還元物質と、を有し、前記第三の電極が有する酸化還元物質の酸化体が、前記カソード性の有機エレクトロクロミック化合物の酸化体よりも還元されやすいエレクトロクロミック素子の駆動方法であって、
検知されたエレクトロクロミック素子の電荷バランス状態に基づき、前記第一の電極と前記第二の電極の少なくとも一方と、前記第三の電極との間の電位差を制御するステップを有することを特徴とするエレクトロクロミック素子の駆動方法。
An electrochromic device having a first electrode, a second electrode, and a third electrode, and at least one of the first electrode and the second electrode is transparent.
An electrolyte is arranged between the first electrode and the third electrode, and at least one of the second electrode and the third electrode.
The third electrode has a redox substance and
The electrolyte, the anodic organic electrochromic compound, and the cathodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. The reduced form of the substance is more easily oxidized than the reduced form of the anodic organic electrochromic compound.
Or
The electrolyte, the cathodic organic electrochromic compound, and the anodic redox substance are provided between the first electrode and the second electrode, and the redox possessed by the third electrode. A method for driving an electrochromic element in which an oxidant of a substance is more easily reduced than an oxidant of the cathodic organic electrochromic compound .
It is characterized by having a step of controlling a potential difference between at least one of the first electrode and the second electrode and the third electrode based on the detected charge balance state of the electrochromic element. How to drive an electrochromic element.
前記電位差を制御するステップに基づいた電位差の制御後、さらに検知されたエレクトロクロミック素子の電荷バランス状態に基づき、追加の電位差制御の実施を判断することを特徴とする請求項27に記載のエレクトロクロミック素子の駆動方法。 27. The electrochromic according to claim 27 , wherein after controlling the potential difference based on the step of controlling the potential difference, it is determined to perform additional potential difference control based on the detected charge balance state of the electrochromic element. How to drive the element.
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