JP6896400B2 - エレクトロクロミック装置、それを用いた光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材及びエレクトロクロミック素子の駆動方法 - Google Patents
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Description
本実施形態のエレクトロクロミック装置(EC装置)100の構成について、図1を参照して説明する。図1は、EC装置100の構成を説明する断面模式図である。
EC素子110は、アノード電極(第一の電極)2aが形成されている基板1aと、カソード電極(第二の電極)2bが形成されている基板1bと、第一の電極2aと第二の電極2bとの間に挟まれているエレクトロクロミック層(EC層)4を有する。また、EC素子110は、複数の低抵抗配線5a、5bと、第一のアノード端子(アノード電極取出部)A1と、第二のアノード端子A2と、第一のカソード端子(カソード電極取出部)C1と、第二のカソード端子C2と、を有する。なお、以降の説明では、第一のアノード端子A1を「A1端子」、第二のアノード端子A2を「A2端子」、第一のカソード端子C1を「C1端子」、第二のカソード端子C2を「C2端子」と呼ぶ。なお、EC素子110は、電極2a、2bと電極2a、2bの間に配置されているEC層4とを少なくとも有していればよく、基板1a、1bを有していなくてもよい。
駆動手段120は、端子A1、A2、C1、C2を介して第一の電極2a及び第二の電極2bと接続されており、EC素子110を駆動する制御手段である。駆動手段120は、端子A1、A2、C1、C2及び低抵抗配線5a、5bを介して、EC素子110を駆動するための駆動電圧を電極2a、2bに印加する。このとき、EC素子の電極2a、2bには、駆動電圧を印加される印加期間と、駆動電圧が印加されない休止期間とを含む駆動パルスが印加される。駆動手段120は、駆動電圧を出力する駆動電源126と、第一の端子ペアA1−C1への駆動パルスP1の印加と第二の端子ペアA2−C2への駆動パルスP2の印加とを切り替える切替手段127としてのスイッチ回路を有することが好ましい。また、駆動手段120は、不図示の電源及びレギュレーター等の周辺装置、及び電気化学反応で生じる電流又は電荷を測定するための回路機構等を含んでいてもよい。
本実施形態の駆動手段120を用いたEC素子110の駆動について説明する。EC素子110を目標の吸光度に変更する又は目標の吸光度を維持する場合、駆動手段120は、チャンネル1とチャンネル2とに交互に駆動パルスを印加することにより、EC素子110を駆動する。
本実施形態のEC装置について説明する。本実施形態では、EC素子110を駆動する際の駆動パルスの印加方法が第一の実施形態と異なる。その他の構成は第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
上述の各実施形態に係るEC素子及びEC装置は、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材等に用いることができる。
上述の各実施形態のEC装置は、窓材に用いることができる。本実施形態の窓材は、一対の基板と、一対の基板の間に配置されているEC素子110と、EC素子110に接続されている能動素子(駆動手段)120と、を有する。一対の基板を透過する光の光量をEC素子110により調整することができる。この窓材を、窓枠などと組み合わせれば窓になる。窓材は例えば、自動車の窓、飛行機の窓、建材の窓等に用いることができる。
以下、本発明のエレクトロクロミック素子の実施例について説明する。
本実施例では、第一の実施形態のEC装置100を作成し、その特性評価を行った。
本実施例のEC素子を加熱装置上に水平に設置して駆動し、EC装置100の電気化学的及び光学的な特性評価と外観観察を行った。
比較例1では、実施例1のEC素子110が有する2つのチャンネルのうち1つのチャンネルのみに駆動パルスを印加する従来の駆動方法を行った。
本実施例のEC装置は、EC素子の構成が実施例1と異なる。本実施例のEC素子は、基板1a、1b及び電極2a、2bとして実施例1と同じITO透明電極を用いたが、一対の低抵抗配線をEC素子110の長辺に沿ってスパッタリングによって形成した。形成された低抵抗配線は、シート抵抗16mΩ/□(膜厚1.2μm)の銀薄膜である。なお、本実施例のEC素子は、低抵抗配線である銀薄膜の密着性を向上するために、膜厚50nmのチタン薄膜が銀薄膜と電極2a、2bとの間に形成されている。銀薄膜とITO電極のシート抵抗比は、1/625であった。
実施例2のEC素子を加熱装置上に水平に設置して、EC装置の電気化学的及び光学的な特性評価と外観観察を行った。
実施例2のEC素子で銀(/チタン)薄膜の銀膜厚を(A)800nm、(B)200nm、(C)0として素子を作製し、実施例2と全く同じ駆動を行った。このとき各素子水準に対する消色応答時間の結果を表1に示した。
上述の各実施例では、2つのチャンネルに交互に駆動パルスを印加して、第一の印加期間t1と第二の印加期間t2とが重ならないようにしていた。それに対し、本比較例では、チャンネル1とチャンネル2に同一形状の駆動パルスを同位相で印加し、2つのチャンネルに同時に駆動電圧を印加する。このとき、2つのチャンネルのうち一方のチャンネルに印加される駆動パルスの駆動電圧と、他方のチャンネルに印加される駆動パルスの駆動電圧とは、等しいものとする。
実施例1で第一の端子ペアA1−C1とチャンネル1、第二の端子ペアA2−C2をチャンネル2として交互に駆動電圧を印加していた。それに対し、本比較例では、A1端子とC2端子との間(チャンネル3)及びA2端子とC1端子との間(チャンネル4)に交互に駆動電圧を印加する。
110 エレクトロクロミック素子
2a アノード電極(第一の電極)
2b カソード電極(第二の電極)
4 エレクトロクロミック層
6 有効光線領域
120 駆動手段
A1 第一のアノード端子
A2 第二のアノード端子
C1 第一のカソード端子
C2 第二のカソード端子
Claims (22)
- アノード電極、
カソード電極、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟まれ、少なくとも一部に有効光線領域を有するエレクトロクロミック層、
前記アノード電極の互いに対向する端部にそれぞれ接続されている第一のアノード端子と第二のアノード端子、及び、
前記カソード電極の互いに対向する端部にそれぞれ接続されている第一のカソード端子と第二のカソード端子、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、低い光透過率及び高い光透過率に変化する、透過型のエレクトロクロミック装置であって、
前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されている前記第一のアノード端子と前記第一のカソード端子とが第一の端子ペアを構成し、前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されている前記第二のアノード端子と前記第二のカソード端子とが第二の端子ペアを構成しているエレクトロクロミック素子と、
前記第一の端子ペア及び前記第二の端子ペアに電圧を印加することにより、前記有効光線領域を通過する光を調光する駆動手段と、を有し、
前記駆動手段は、前記第一の端子ペアに電圧を印加する第一の印加期間の少なくとも一部と、前記第二の端子ペアに電圧を印加する第二の印加期間の少なくとも一部とが重ならないようにする
ことを特徴とするエレクトロクロミック装置。 - 前記駆動手段は、前記第一の印加期間と前記第二の印加期間とが重ならないように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記第一の印加期間において前記第二の端子ペアは開放状態であり、前記第二の印加期間において前記第一の端子ペアは開放状態である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のエレクトロクロミック装置。 - 1つ又は複数の端子ペアを更に有し、
前記1つ又は複数の端子ペアは、前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されているアノード端子とカソード端子とをする
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - Nを2以上の整数とすると、前記エレクトロクロミック素子は、前記第一の端子ペアと前記第二の端子ペアとを含むN個の端子ペアを有し、
前記駆動手段は、前記N個の端子ペアのそれぞれに、位相が2π/Nラジアンの整数倍異なる同一形状の駆動パルスを印加する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記駆動手段は、前記第一の端子ペアへの複数回の電圧の印加と、前記第二の端子ペアへの複数回の電圧の印加とを交互に行うように制御する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記駆動手段は、前記第一の印加期間と前記第二の印加期間とが、交互になるように制御する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記駆動手段は、前記第一の端子ペアに印加される駆動パルス及び前記第二の端子ペアに印加される駆動パルスのそれぞれのパルス幅の変調を行い、
前記駆動パルスは、電圧の印加期間と休止期間とを含む
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記駆動手段は、前記エレクトロクロミック層の着色状態における吸光度を下げる場合は、前記第一の端子ペア及び前記第二の端子ペアを短絡接地する
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記アノード電極は、前記第一のアノード端子及び前記第二のアノード端子のそれぞれと接する前記アノード電極の抵抗より低い抵抗を有する2つの低抵抗配線を有し、
前記カソード電極は、前記第一のカソード端子及び前記第二のカソード端子のそれぞれと接する前記カソード電極の抵抗より低い抵抗を有する2つの低抵抗配線を有する
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記アノード電極及び前記カソード電極のそれぞれは、長方形であり、
前記アノード電極の前記2つの低抵抗配線のそれぞれは、前記アノード電極の長辺に沿って配置されており、
前記カソード電極の前記2つの低抵抗配線のそれぞれは、前記カソード電極の長辺に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項10に記載のエレクトロクロミック装置。 - 前記アノード電極及び前記カソード電極のそれぞれは、円形又は楕円形であり、
前記アノード電極の前記2つの低抵抗配線のそれぞれは、前記アノード電極の外周に沿って配置されており、
前記カソード電極の前記2つの低抵抗配線のそれぞれは、前記カソード電極の外周に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項10に記載のエレクトロクロミック装置。 - アノード電極、
カソード電極、
前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟まれ、少なくとも一部に有効光線領域を有するエレクトロクロミック層、
前記アノード電極の互いに対向する端部にそれぞれ接続されている第一のアノード端子と第二のアノード端子、及び、
前記カソード電極の互いに対向する端部にそれぞれ接続されている第一のカソード端子と第二のカソード端子、を有し、
前記エレクトロクロミック層が、低い光透過率及び高い光透過率に変化する、透過型のエレクトロクロミック装置であって、
前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されている前記第一のアノード端子と前記第一のカソード端子とが第一の端子ペアを構成し、前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されている前記第二のアノード端子と前記第二のカソード端子とが第二の端子ペアを構成しているエレクトロクロミック素子と、
前記第一の端子ペアへの電圧の印加と前記第二の端子ペアへの電圧の印加とを切り替える切替手段と、を有する
ことを特徴とするエレクトロクロミック装置。 - 前記エレクトロクロミック層と前記アノード電極及び前記エレクトロクロミック層と前記カソード電極との間に配された反射防止層を有することを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。
- 前記エレクトロクロミック層が、フェナジン誘導体、トリアリルアミン誘導体、チオフェン誘導体、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、ピリジン系化合物、及びキノン化合物の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。
- 前記エレクトロクロミック層が、チオフェン類化合物、フェナジン類化合物、ビピリジニウム塩類化合物の少なくもといずれかを有することを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。
- 金属の析出及び溶解を伴わずに、光透過率を変化させることを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置。
- 請求項1から17のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置を有する光学フィルタと、
複数のレンズを有する撮像光学系と、を有することを特徴とするレンズユニット。 - 複数のレンズを有する撮像光学系と、
請求項1から17のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置を有する光学フィルタと、
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。 - 複数のレンズを有する撮像光学系を取り付け可能な撮像装置であって、
請求項1から17のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置を有する光学フィルタと、
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。 - 一対の基板と、
請求項1から17のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置と、を有し、
前記エレクトロクロミック装置の前記エレクトロクロミック素子は、前記一対の基板の間に配置されており、
前記エレクトロクロミック装置により前記一対の基板を透過する光の光量を調整することを特徴とする窓材。 - エレクトロクロミック素子の駆動方法であって、
前記エレクトロクロミック素子は、アノード電極、カソード電極、前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟まれ、少なくとも一部に有効光線領域を有するエレクトロクロミック層、前記アノード電極の互いに対向する端部にそれぞれ接続されている第一のアノード端子と第二のアノード端子、及び前記カソード電極の互いに対向する端部にそれぞれ接続されている第一のカソード端子と第二のカソード端子、を有し、前記エレクトロクロミック層が、低い光透過率及び高い光透過率に変化する、透過型のエレクトロクロミック装置であって、
前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されている前記第一のアノード端子と前記第一のカソード端子とが第一の端子ペアを構成し、前記有効光線領域を挟んで互いに対向して配置されている前記第二のアノード端子と前記第二のカソード端子とが第二の端子ペアを構成しており、
前記第一の端子ペアに第一の電圧を印加する第一のステップと、
前記第二の端子ペアに第二の電圧を印加する第一のステップと、を有し、
前記エレクトロクロミック層の吸光度を変更又は維持する場合、前記第一のステップで電圧を印加する第一の印加期間の少なくとも一部と前記第二のステップで電圧を印加する第二の印加期間の少なくとも一部とが重ならないことを特徴とする駆動方法。
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