JP7060338B2

JP7060338B2 - エレクトロクロミック素子

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Publication number: JP7060338B2
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Inventors: 紳平岡本; 淳一中村
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Description

本発明は、エレクトロクロミック現象を利用したエレクトロクロミック素子に関するものである。

エレクトロクロミック（ＥＣ）素子は、化学物質にキャリアを注入することにより生じる酸化・還元反応により、化学物質の光学物性が変化するエレクトロクロミック現象を利用した光学素子である。そして、ＥＣ素子の光透過率は電流により任意に制御できるため、省エネルギーや意匠性が求められる光学分野において注目されている。上記ＥＣ素子は、酸化・還元等の化学反応によって物質の色調が変化するために色が変わるが、これは電圧駆動で液晶の配向を変化させる液晶素子とは根本的に異なる。

ＥＣ素子は様々な色調を発現することができ、駆動電力、消費電力等の点でも大きなメリットがあるが、変色の際に化学反応を伴わない液晶素子と比較すると、光透過状態と遮光状態との間の変化時、即ち、スイッチング時の応答速度では大きく劣るという問題がある。

また、一般にＥＣ素子は、サイズを大きくするにつれて電極抵抗の増加の影響が大きく表れるようになり、応答速度の低下や、変色時の色ムラが生じる問題がある。これらの問題を解決する方法の一つとして、バスバー電極、フィンガー電極等の補助電極を透明電極に接続させることにより、電極抵抗を下げる方法がある。例えば、特許文献１及び２では、上部導電体の上に複数のバスバー電極を設けたＥＣ素子が提案されている。

特表２０１５－５０８１８９号公報特表２０１６－５０９２６７号公報

しかし、特許文献１及び２に記載のＥＣ素子では、補助電極であるバスバー電極が全て電気的に独立し、更に、バスバー電極が全て上部導電体の上に形成され、下部導電体にはバスバー電極が形成されていないため、外部電源との接続配線が複雑になるとともに、上下導電体間の電位差を精密に制御することができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決したもので、高い応答性と、均一な変色性とを両立できるとともに、外部電源との接続が容易で、対向電極間の電位制御を精密に行うことができるＥＣ素子を提供するものである。

本発明のエレクトロクロミック素子は、第１の電極部と、第２の電極部と、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に配置された調光部と、を含むエレクトロクロミック素子であって、前記調光部は、エレクトロクロミック層と、電解質層とを含み、前記第１の電極部は、第１の面状電極と、前記第１の面状電極に接続し一方向に並列する複数の第１の線状電極を含む第１の非面状電極とを備え、前記第２の電極部は、第２の面状電極と、前記第２の面状電極に接続し一方向に並列する複数の第２の線状電極を含む第２の非面状電極とを備え、前記第１の面状電極を投影面とし、前記投影面に前記第１の線状電極及び前記第２の線状電極を投影した場合、前記投影面において、投影された前記第１の線状電極と前記第２の線状電極とが交互に配列することを特徴とする。

本発明によれば、高い応答性と、均一な変色性とを両立できるとともに、外部電源との接続が容易で、対向電極間の電位制御を精密に行うことができるＥＣ素子を提供することができる。

図１は、従来のＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図２は、補助電極を設けたＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図３は、図２の第１の面状電極１１ａ側からの平面図である。図４は、ＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図５は、図４の第１の面状電極１１ａ側からの平面図である。図６は、ＥＣ素子の一例を示す平面図である。図７は、ＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図８は、実施例１の第１の電極部の平面図である。図９は、実施例１の第２の電極部の平面図である。図１０は、実施例１のＥＣ素子の平面図である。図１１は、実施例２のＥＣ素子の平面図である。図１２は、実施例３のＥＣ素子の平面図である。図１３は、実施例４のＥＣ素子の平面図である。図１４は、比較例１のＥＣ素子の平面図である。

以下、本発明のエレクトロクロミック素子（以下、ＥＣ素子とも言う。）の一実施形態について説明する。

上記ＥＣ素子は、第１の電極部と、第２の電極部と、上記第１の電極部と上記第２の電極部との間に配置された調光部とを備え、上記調光部は、エレクトロクロミック層と、電解質層とを備え、上記第１の電極部は、第１の面状電極と、上記第１の面状電極に接続し一方向に並列する複数の第１の線状電極を含む第１の非面状電極とを備え、上記第２の電極部は、第２の面状電極と、上記第２の面状電極に接続し一方向に並列する複数の第２の線状電極を含む第２の非面状電極とを備え、上記第１の面状電極を投影面とし、上記投影面に上記第１の線状電極及び上記第２の線状電極を投影した場合、上記投影面において、投影された上記第１の線状電極と上記第２の線状電極とが交互に配列している。

上記ＥＣ素子は、対向する第１の面状電極及び第２の面状電極に、それぞれ複数の線状電極を接続した電極部を採用するため、面状電極のみで形成される電極部に比べて、電極抵抗を低減させられ、これにより、応答速度の高速化が可能となり、変色時の色ムラを抑制できる。その上、このＥＣ素子では、投影面において投影された上記第１の線状電極と上記第２の線状電極とが交互に配置されているため、例えば、投影面において投影された上記第１の線状電極と上記第２の線状電極とを重畳配置しているＥＣ素子に比べて、第１の線状電極と第２の線状電極との間における電流パスの長さに差異が生じにくい。即ち、対向する第１の電極部及び第２の電極部との間の電位差が均一になりやすい。そのため、ＥＣ素子の変色時の色ムラを効果的に低減できる。また、上記ＥＣ素子では、外部電源との接続が容易で、対向する第１の電極部及び第２の電極部との間の電位差を精密に制御できる。

また、上記投影面において、投影された隣接する上記第１の線状電極と上記第２の線状電極とが形成する３本の線状電極において、同種の線状電極の間を３等分する仮想線を２本引いた場合、上記仮想線の間に異種の線状電極が配置されることが好ましい。これにより、第１の線状電極と第２の線状電極との間の電流パスの長さがほぼ一定となるため、ＥＣ素子の変色時の色ムラをより効果的に低減できる。

上記ＥＣ素子において、上記第１の非面状電極は、複数の上記第１の線状電極に接続する第１の接続電極を更に備え、上記第２の非面状電極は、複数の上記第２の線状電極に接続する第２の接続電極を更に備え、上記投影面において、投影された隣接する上記第１の線状電極と上記第２の線状電極とが形成する３本の線状電極において、同種の線状電極の間を３等分する仮想線を２本引いた場合、上記仮想線の間に異種の線状電極が配置され、上記投影面において、上記仮想線の間隔の２分の１の長さを半径とする仮想円を描き、上記仮想円を、２本の上記仮想線、及び、上記同種の線状電極が接続する接続電極に接するように配置した場合、上記仮想円の内部に上記異種の線状電極の自由端が配置されることが好ましい。これにより、対向する第１の電極部及び第２の電極部との間により均一に線状電極を配置できるため、電極抵抗をより低減することができ、応答速度のより高速化が可能となり、変色時の色ムラをより抑制でき、更に、対向する第１の電極部及び第２の電極部との間の電位差をより精密に制御できる。

上記ＥＣ素子において、上記第１の非面状電極が、複数の上記第１の線状電極に接続する第１の接続電極を更に備え、上記第２の非面状電極が、複数の上記第２の線状電極に接続する第２の接続電極を更に備えている場合、上記第１の接続電極と上記第１の面状電極との間の電気抵抗をＲＣ１、上記第１の線状電極と上記第１の面状電極との間の電気抵抗をＲＬ１とすると、ＲＬ１≦ＲＣ１の関係が成立し、上記第２の接続電極と上記第２の面状電極との間の電気抵抗をＲＣ２、上記第２の線状電極と上記第２の面状電極との間の電気抵抗をＲＬ２とすると、ＲＬ２≦ＲＣ２の関係が成立することが好ましい。これにより、電極抵抗をより低減することができ、応答速度のより高速化が可能となり、変色時の色ムラをより抑制でき、更に、対向する第１の電極部及び第２の電極部との間の電位差をより精密に制御できる。なお、上記関係を達成する一例としては、線状電極の材料を接続電極の材料に比べて低抵抗（高導電性）のものにすること、又は、同じ材料の線状電極及び接続電極であっても、線状電極の厚みを接続電極の厚みに比べて厚くすること等が挙げられる。

上記ＥＣ素子において、上記第１の非面状電極は、複数の上記第１の線状電極に接続する第１の接続電極を更に備え、上記第２の非面状電極は、複数の上記第２の線状電極に接続する第２の接続電極を更に備え、上記投影面において、投影された隣接する上記第１の線状電極と上記第２の線状電極とが形成する３本の線状電極において、同種の線状電極の間を３等分する仮想線を２本引いた場合、上記仮想線の間に異種の線状電極が配置され、上記投影面に上記第１の接続電極及び上記第２の接続電極を投影した場合、上記投影面において、投影された上記第１の接続電極と上記第２の接続電極とは、少なくとも一部が重なるように形成することもできる。

上記投影面において、投影された上記第１の接続電極と上記第２の接続電極とが、その少なくとも一部で重なるように形成されている場合、上記第１の接続電極と上記第１の面状電極との間の電気抵抗をＲＣ１、上記第１の線状電極と上記第１の面状電極との間の電気抵抗をＲＬ１とすると、ＲＬ１≦ＲＣ１の関係が成立し、上記第２の接続電極と上記第２の面状電極との間の電気抵抗をＲＣ２、上記第２の線状電極と上記第２の面状電極との間の電気抵抗をＲＬ２とすると、ＲＬ２≦ＲＣ２の関係が成立することが好ましい。これにより、電極抵抗をより低減することができ、応答速度のより高速化が可能となり、変色時の色ムラをより抑制でき、更に、対向する第１の電極部及び第２の電極部との間の電位差をより精密に制御できる。

上記ＥＣ素子において、上記第１の非面状電極は、複数の上記第１の線状電極に接続する第１の接続電極を更に備え、上記第２の非面状電極は、複数の上記第２の線状電極に接続する第２の接続電極を更に備え、上記第１の非面状電極は、上記第１の面状電極と接する第１の接続部と、上記第１の面状電極と接しない第１の非接続部とを備え、上記第２の非面状電極は、上記第２の面状電極と接する第２の接続部と、上記第２の面状電極と接しない第２の非接続部とを備え、上記第１の非接続部の少なくとも一部は、第１の被覆層で覆われ、上記第２の非接続部の少なくとも一部は、第２の被覆層で覆われているように形成することもできる。

上記第１の非接続部が第１の被覆層で覆われ、上記第２の非接続部が第２の被覆層で覆われ、更に、上記第１の非面状電極及び上記第２の非面状電極が、上記調光部に接するように配置されている場合、上記第１の被覆層は、上記第１の非接続部の全面を覆い、上記第２の被覆層は、上記第２の非接続部の全面を覆うことが好ましい。この場合、上記第１の被覆層及び上記第２の被覆層が、電気的絶縁機能を有していれば、仮に対向する第１の電極部と第２の電極部とが接触した場合でも短絡を防止できる。また、上記第１の被覆層及び上記第２の被覆層が、光沢抑制機能を有していれば、第１の非面状電極及び第２の非面状電極からの反射光による骨見えを防止できる。

上記ＥＣ素子において、上記第１の非面状電極は、複数の上記第１の線状電極に接続する第１の接続電極を更に備え、上記第２の非面状電極は、複数の上記第２の線状電極に接続する第２の接続電極を更に備えている場合、上記第１の接続電極の幅は、上記第１の線状電極の幅より大きく、上記第２の接続電極の幅は、上記第２の線状電極の幅より大きいことが好ましい。上記第１の接続電極は、複数の上記第１の線状電極に接続されているため、ＥＣ素子の駆動時に大きな電流が流れるが、上記第１の接続電極を幅広にしておくことで、上記第１の接続電極の抵抗が低下し、スムーズに第１の線状電極から集電することができる。上記第２の接続電極と上記第２の線状電極との関係も同様である。

次に、上記ＥＣ素子の各構成部材について説明する。

＜第１の電極部、第２の電極部＞
前述のとおり、上記第１の電極部は、第１の面状電極と第１の非面状電極とを備え、上記第２の電極部は、第２の面状電極と第２の非面状電極とを備えている。

上記第１の面状電極及び上記第２の面状電極は、透明導電性酸化物を主成分とする材料により形成されることが好ましい。上記透明導電性酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫等を単独又は混合して用いることができる。導電性、透明性、及び長期信頼性の観点から、酸化インジウムを主成分として含んだインジウム系酸化物が好ましい。ここで「主成分」とは、その含有割合が５０質量％より多いことを意味し、７０質量％以上が好ましく、８５質量％以上がより好ましい。また、上記透明導電性酸化物は、利用状況に応じて、Ｓｎ、Ｗ、Ａｓ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃ等の少なくとも一種の元素をドーパントとして含むことが好ましい。中でも酸化インジウムにドーパントとしてＳｎを用いた酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が特に好ましく用いられる。

また、上記第１の非面状電極及び上記第２の非面状電極は、金、銀、銅、アルミニウム、又はカーボン等からなる導電性パターン部の一部として形成することができ、また、上記第１の面状電極及び上記第２の面状電極に用いた材料と同じ材料で形成することもできる。

＜調光部＞
上記調光部は、ＥＣ層と、電解質層とを少なくとも備えており、例えば、第１型のＥＣ層と、電解質層と、第２型のＥＣ層とをこの順で積層させることが好ましい。但し、この３層構造に限定されるものではなく、例えば、第１型のＥＣ層と電解質層との２層のみを積層させた調光部であってもよい。

［ＥＣ層］
上記ＥＣ層としては、酸化着色型ＥＣ層、又は、還元着色型ＥＣ層が用いられる。上記ＥＣ層として、上記第１型のＥＣ層と上記第２型のＥＣ層とを用いる場合には、それぞれ異なる種類の着色型ＥＣ層が用いられる。

上記酸化着色型ＥＣ層を構成する材料は、キャリアの移動により酸化反応が生じて着色化する材料であり、また、上記還元着色型ＥＣ層を構成する材料は、キャリアの移動により還元反応が生じて着色化する材料であり、それぞれ無機材料、有機材料のいずれであってもよい。酸化着色型ＥＣ無機材料としては、例えば、プルシアンブルー、ルテニウムパープル、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化イリジウム等が挙げられ、酸化着色型ＥＣ有機材料としては、例えば、ポリアニリン等が挙げられる。また、還元着色型ＥＣ無機材料としては、例えば、ＷＯ₃、ＭｏＯ₃、Ｖ₂Ｏ₅等が挙げられ、還元着色型ＥＣ有機材料としては、例えば、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、へブチルピオロゲン、ポリビオロゲン、テトラチオフルバレン、ポリチオール、ポリチオフェン等が挙げられる。

［電解質層］
上記電解質層としては、液体電解質層、固体電解質層又は半固体電解質層の何れであってよい。上記液体電解質層としては、有機溶媒に電解質塩を溶解させたものが使用でき、上記有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、γ－ブチロラクトン等が挙げられ、上記電解質塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄等が挙げられる。上記固体電解質としては、例えば、β－Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂等が挙げられる。上記半固体電解質層としては、例えば、上記液体電解質にゲル化剤を添加してゲル状にしたものが使用できる。上記ゲル化剤としては、光硬化性樹脂等が使用できる。

＜他の構成部材＞
上記ＥＣ層は、上記第１の電極部及び上記第２の電極部の外面に、それぞれ基板を配置することもできる。これにより、ＥＣ素子の内部を保護することができる。上記基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板等の透明基板を用いることができる。また、上記ＥＣ素子における電極部同士の間の電位差制御に多大な影響を与えない範囲で、電極部同士の間に、上述以外の別の層からなる構成部材が介在してもよい。

次に、本実施形態のＥＣ素子を、従来のＥＣ素子と比較しながら図面に基づき説明する。

図１は、従来のＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図１において、ＥＣ素子１０は、第１型ＥＣ層１２ａと、電解質層１３と、第２型ＥＣ層１２ｂとが積層された調光部１００を備え、これらの積層体の積層方向における一方側の外面に第１の面状電極１１aが配置され、他方側の外面に第２の面状電極１１ｂが配置されている。

従来のＥＣ素子１０は、上記第１の面状電極１１ａ及び上記第２の面状電極１１ｂを備えているが、ＥＣ素子のサイズを大きくするにつれて電極抵抗の増加の影響が大きく表れるようになり、応答速度の低下や、変色時の色ムラが生じる問題がある。

これらの問題を解決する方法の一つとして、バスバー電極、フィンガー電極等の補助電極を面状電極に接続させることにより、電極抵抗を下げる方法がある。図２は、補助電極を設けたＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図２では、図１のＥＣ素子と同一部分には、同一の符号を付している。また、図３は、図２の第１の面状電極１１ａ側からの平面図である。

図２において、ＥＣ素子２０は、第１型ＥＣ層１２ａと、電解質層１３と、第２型ＥＣ層１２ｂとが積層された調光部１００を備え、これらの積層体の積層方向における一方側の外面に第１の面状電極１１ａが配置され、他方側の外面に第２の面状電極１１ｂが配置され、更に、第１の面状電極１１ａ及び第２の面状電極１１ｂの調光部１００側には、それぞれ補助電極として第１の線状電極１４ａ及び第２の線状電極１４ｂが設けられている。また、図３に示すように、第１の線状電極１４ａは、それぞれ第１の接続電極１５ａに接続され、第２の線状電極１４ｂ（図３では、図示されず。）は、それぞれ第２の接続電極１５ｂに接続されている。図２及び図３において、第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとは、一方向へ並列して配置され、第１の線状電極１４ａと第１の接続電極１５ａにより第１の非面状電極を形成し、第２の線状電極１４ｂと第２の接続電極１５ｂにより第２の非面状電極を形成する。

図２及び図３に示したＥＣ素子では、面状電極に補助電極を接続させているため、ＥＣ素子のサイズを大きくしても、電極抵抗の増加の影響をある程度低下させることができる。しかし、上記ＥＣ素子では、第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとが、それぞれ対向する位置に配置されているため、対向電極間の電流パスとして、短い電流パスＰ１と、長い電流パスＰ２とが生じるため、電流パスの長さがＥＣ素子内で不均一となり、変色時の色ムラが生じる原因となる問題がある。

図４は、本発明の一実施形態のＥＣ素子の一例を示す模式断面図である。図４では、図１のＥＣ素子と同一部分には、同一の符号を付している。また、図５は、図４の第１の面状電極１１ａ側からの平面図である。

図４において、ＥＣ素子３０は、第１型ＥＣ層１２ａと、電解質層１３と、第２型ＥＣ層１２ｂとが積層された調光部１００を備え、これらの積層体の積層方向における一方側の外面に第１の面状電極１１ａが配置され、他方側の外面に第２の面状電極１１ｂが配置され、更に、第１の面状電極１１ａ及び第２の面状電極１１ｂの調光部１００側には、それぞれ補助電極として第１の線状電極１４ａ及び第２の線状電極１４ｂが設けられている。また、図５に示すように、第１の線状電極１４ａは、それぞれ第１の接続電極１５ａに接続され、第２の線状電極１４ｂは、それぞれ第２の接続電極１５ｂに接続されている。図４及び図５において、第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとは、一方向へ並列して配置され、第１の線状電極１４ａと第１の接続電極１５ａにより第１の非面状電極を形成し、第２の線状電極１４ｂと第２の接続電極１５ｂにより第２の非面状電極を形成する。

図４及び図５では、上記第１の非面状電極及び上記第２の非面状電極は、調光部１００に接するように配置されているが、上記第１の非面状電極及び上記第２の非面状電極を、それぞれ第１の面状電極１１ａ及び第２の面状電極１１ｂの外面に配置してもよい。

上記ＥＣ素子では、図５に示すように、第１の面状電極１１ａを投影面とし、上記投影面に第１の線状電極１４ａ及び第２の線状電極１４ｂを投影した場合、上記投影面において、投影された第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとが交互に配列し、また、上記投影面において、投影された隣接する第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとが形成する３本の線状電極において、同種の線状電極（例えば、第１の線状電極１４ａ）の間を３等分する仮想線１６を２本引いた場合、仮想線１６の間に異種の線状電極（第２の線状電極１４ｂ）が配置されているため、図４に示すように、対向電極間の電流パスとして、ほぼ同じ長さの電流パスＰ３のみが生じるため、電流パスの長さがＥＣ素子内で均一となり、変色時の色ムラが生じる原因が解消する。

更に、上記ＥＣ素子では、図５に示すように、上記投影面において、仮想線１６の間隔の２分の１の長さを半径とする仮想円１７を描き、仮想円１７を、２本の仮想線１６、及び、同種の線状電極が接続する接続電極１５ａに接するように配置した場合、仮想円１７の内部に異種の線状電極の自由端１８が配置されているため、電流パスの長さをより均一にすることができ、ＥＣ素子の変色時の色ムラをより効果的に防止できる。

また、上記ＥＣ素子では、図５に示すように、第１の接続電極１５ａの幅は、第１の線状電極１４ａの幅より大きく形成され、第２の接続電極１５ｂの幅は、第２の線状電極１４ｂの幅より大きく形成されているため、第１の接続電極１５ａ及び第２の接続電極１５ｂの抵抗が、第１の線状電極１４ａ及び第２の線状電極１４ｂより低下し、スムーズに集電することができ、第１の接続電極１５ａ及び第２の接続電極１５ｂが集電上の制限部材（律速部材）になることを防止できる。

図６は、本発明の一実施形態のＥＣ素子の一例を示す平面図であり、図４及び図５に示すＥＣ素子の第１の線状電極１４ａと第１の接続電極１５ａを、逆方向へ配置した状態を示す。図６において、ＥＣ素子４０は、前述の投影面（第１の面状電極１１ａ）に第１の接続電極１５ａ及び第２の接続電極１５ｂを投影した場合、上記投影面において、投影された第１の接続電極１５ａと第２の接続電極１５ｂとは、全体が重なっている。図６に示すＥＣ素子４０においても、図４及び図５に示したＥＣ素子３０と同様の効果を発揮できる。

図７は、本発明の一実施形態のＥＣ素子の一例を示す模式断面図であり、図４及び図５に示すＥＣ素子において、更に、第１の線状電極１４ａ及び第１の接続電極１５ａの調光部１００に接する全面に第１の被覆部１９ａを形成し、第２の線状電極１４ｂ及び第２の接続電極１５ｂの調光部１００に接する全面に第２の被覆部１９ｂを形成した状態を示す。図７に示すＥＣ素子５０では、第１の被覆層１９ａ及び第２の被覆層１９ａを、電気的絶縁機能を有する電気絶縁材料で形成することにより、仮に対向する第１の電極部と第２の電極部とが接触した場合でも短絡を防止できる。また、第１の被覆層１９ａ及び第２の被覆層１９ｂを、光沢抑制機能を有する材料で形成することにより、第１の非面状電極及び第２の非面状電極からの反射光による骨見えを防止できる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。但し、下記実施例は、本発明を制限するものではない。

（実施例１）
第１の基板／第１の電極部〔第１の非面状電極（第１の線状電極＋第１の接続電極）／第１の面状電極〕／第１型ＥＣ層／電解質層／第２型ＥＣ層／第２の電極部〔第２の面状電極／第２の非面状電極（第２の線状電極＋第２の接続電極）〕／第２の基板からなる構成部材をこの順に積層させたＥＣ素子を下記のように作製した。

（１）第１の電極部の作製
先ず、２５ｃｍ×１５ｃｍのＰＥＴフィルム（第１の基板）の上に、銅をスパッタリングすることにより、厚さ６００ｎｍの銅薄膜を形成した。

次に、フォトリソグラフィー法により上記銅薄膜のパターニングを行った。具体的には、先ず、上記銅薄膜の表面上に、レジスト（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製の商品名“ＡＺ－６１１２”）を、乾燥後の厚さが１μｍになるように塗布して、乾燥した。次に、フォトマスクを用いて、積算光量５０ｍJ／ｃｍ²で露光を行い、現像液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製の商品名“ＡＺ４００Ｋ”の２５％希釈液）に浸漬することにより現像を行った。続いて、純水で洗浄を行った後、酸化第二鉄水溶液を用いて、マスクパターンの開口下に露出した銅薄膜のエッチングを行った後、純水で洗浄を行った。その後、剥離液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製の商品名“ＡＺ４００Ｋ”）でマスクパターンの剥離を行い、純水で洗浄した後、乾燥した。これにより、長さ２５ｃｍ、幅３００μｍの第１の接続電極と、その第１の接続電極から垂直に延びる３本の長さ１４ｃｍ、幅１５０μｍの第１の線状電極とを形成し、第１の接続電極と第１の線状電極とを合わせて第１の非面状電極とした。

更に、上記第１の非面状電極の上に、ＩＴＯをスパッタリングすることにより、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ薄膜からなる第１の面状電極を形成し、第１の非面状電極と第１の面状電極とを合わせて第１の電極部とした。

図８に、第１の電極部の平面図を示す。図８において、上記第１の電極部は、ＰＥＴフィルム（第１の基板）の上に形成された第１の線状電極１４ａと第１の接続電極１５ａとからなる第１の非面状電極と、上記第１の非面状電極の上に形成された第１の面状電極１１ａとを備える。

（２）第２の電極部の作製
上記第１の電極部と同様にして、図９に示す第２の電極部を作製した。図９において、上記第２の電極部は、ＰＥＴフィルム（第２の基板）の上に形成された第２の線状電極１４ｂと第２の接続電極１５ｂとからなる第２の非面状電極と、上記第２の非面状電極の上に形成された第２の面状電極１１ｂとを備える。

（３）調光部の作製
先ず、上記第１の電極部の第１の面状電極１１ａの上に、１質量％のプルシアンブルー（ＰＢ）水溶液を吐出量０．２ｍｌ／ｍｉｎでスプレーコートすることで、厚さ３００ｎｍの第１型ＥＣ層を形成した。

次に、プロピレンカーボネート：６６．９０７ｇに、カリウムビス（トリフルオロメタンスルホニルイミド）：２．２０６ｇと、ウレタンアクリレート：１０．３６７ｇと、光重合開始剤（ＢＡＳＦ社製の商品名"ＩＲＧＡＣＵＲＥ１１７３"と商品名"ＩＲＧＡＣＵＲＥＴＰＯ"とを質量比２：１で混合したもの）：０．５１８ｇとを溶解して電解液を作製した。続いて、この電解液を上記第１型ＥＣ層の上に、バーコーターでギャップを制御しながら塗布した後、５００ｍＪ／ｃｍ²の光を照射することで半硬化させ、半硬化後の厚さが１５０μｍの電解質層を形成した。

更に、上記電解質層の上に、１質量％のポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）エタノール溶液を吐出量１．０ｍｌ／ｍｉｎでスプレーコートすることで、厚さ４５０ｎｍの第２型ＥＣ層を形成した。

（４）ＥＣ素子の作製
最後に、上記第１の電極部の上記記調光部の上に、上記第２の電極部の第２の面状電極側を、気泡が入らないように貼り合わせ、５００ｍＪ／ｃｍ²の光を照射することで、上記電解質層を完全に硬化することにより、第１の電極部、調光部、第２の電極部を貼りあわせて、実施例１のＥＣ素子を得た。図１０に、作製したＥＣ素子の第１の基板側からの平面図を示す。

（実施例２）
図１１に示す平面構造を有する以外は、実施例１と同様にして、第１の基板／第１の電極部〔第１の非面状電極（第１の線状電極＋第１の接続電極）／第１の面状電極〕／第１型ＥＣ層／電解質層／第２型ＥＣ層／第２の電極部〔第２の面状電極／第２の非面状電極（第２の線状電極＋第２の接続電極）〕／第２の基板からなる構成部材をこの順に積層させた実施例２のＥＣ素子を作製した。図１１は、作製したＥＣ素子の第１の基板側からの平面図である。

図１１において、第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとを含む隣接する３本の線状電極に対し、同種の線状電極（例えば、第１の線状電極１４ａ）の間を３等分する仮想線１６を２本引いた場合、仮想線１６の間に異種の線状電極（第２の線状電極１４ｂ）が配置されている。また、図１１において、仮想線１６の間隔の２分の１の長さを半径とする仮想円１７を描き、仮想円１７を、２本の仮想線１６、及び、同種の線状電極（第１の線状電極１４ａ）が接続する第１の接続電極１５ａに接するように配置した場合、仮想円１７の外部に異種の線状電極（第２の線状電極１４ｂ）の自由端１８が配置されている。

（実施例３）
図１２に示す平面構造を有する以外は、実施例１と同様にして、第１の基板／第１の電極部〔第１の非面状電極（第１の線状電極＋第１の接続電極）／第１の面状電極〕／第１型ＥＣ層／電解質層／第２型ＥＣ層／第２の電極部〔第２の面状電極／第２の非面状電極（第２の線状電極＋第２の接続電極）〕／第２の基板からなる構成部材をこの順に積層させた実施例３のＥＣ素子を作製した。図１２は、作製したＥＣ素子の第１の基板側からの平面図である。

図１２において、第１の線状電極１４ａと第２の線状電極１４ｂとを含む隣接する３本の線状電極に対し、同種の線状電極（例えば、第１の線状電極１４ａ）の間を３等分する仮想線１６を２本引いた場合、仮想線１６の間に異種の線状電極（第２の線状電極１４ｂ）が配置されている。また、図１２において、仮想線１６の間隔の２分の１の長さを半径とする仮想円１７を描き、仮想円１７を、２本の仮想線１６、及び、同種の線状電極（第１の線状電極１４ａ）が接続する第１の接続電極１５ａに接するように配置した場合、仮想円１７の内部に異種の線状電極（第２の線状電極１４ｂ）の自由端１８が配置されている。

（実施例４）
図１３に示す平面構造を有する以外は、実施例１と同様にして、第１の基板／第１の電極部〔第１の非面状電極（第１の線状電極＋第１の接続電極）／第１の面状電極〕／第１型ＥＣ層／電解質層／第２型ＥＣ層／第２の電極部〔第２の面状電極／第２の非面状電極（第２の線状電極＋第２の接続電極）〕／第２の基板からなる構成部材をこの順に積層させた実施例４のＥＣ素子を作製した。図１３は、作製したＥＣ素子の第１の基板側からの平面図である。

図１３において、第１の線状電極１４ａ及び第２の線状電極１４ｂの長さを１５ｃｍとし、且つ、第１の接続電極１５ａと第２の接続電極１５ｂとを完全に重なるように形成した以外は、本実施例のＥＣ素子は、実施例２のＥＣ素子と同様の構造を有する。

（実施例５）
第１の基板／第１の電極部〔第１の面状電極／第１の非面状電極（第１の線状電極＋第１の接続電極）／第１の被覆層〕／第１型ＥＣ層／電解質層／第２型ＥＣ層／第２の電極部〔第２の被覆層／第２の非面状電極（第２の線状電極＋第２の接続電極）／第２の面状電極〕／第２の基板からなる構成部材をこの順に積層させたＥＣ素子を下記のように作製した。

（１）第１の電極部の作製
先ず、２５ｃｍ×１５ｃｍのＰＥＴフィルム（第１の基板）の上に、ＩＴＯをスパッタリングすることにより、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ薄膜（第１の面状電極）を形成した。次に、上記第１の面状電極の上に、銅をスパッタリングすることにより、厚さ６００ｎｍの銅薄膜を形成した。続いて、実施例１と同様にして、フォトリソグラフィー法により上記銅薄膜のパターニングを行い、長さ２５ｃｍ、幅３００μｍの第１の接続電極と、その第１の接続電極から垂直に延びる３本の長さ１０ｃｍ、幅１５０μｍの第１の線状電極とを形成し、第１の接続電極と第１の線状電極とを合わせて第１の非面状電極とした。また、第１の面状電極と第１の非面状電極とを合わせて第１の電極部とした。

更に、第１の非面状電極（銅薄膜パターン）の上に無電解メッキを行って、第１の非面状電極の上に厚さ２００ｎｍのニッケル層を形成した。上記無電解メッキは、上記第１の電極部を塩化パラジウム系表面処理剤（奥野製薬社製の商品名“ＩＣＰアクセラ”）に２５℃で１分間浸漬し、上記第１の非面状電極の上にＰｄ触媒を付着させた後、無電解ニッケルメッキ液（奥野製薬社製の商品名“トップピエナ６６０”）と２５％アンモニア水とを３:１の体積比で混合した液に、４０℃で１０分間浸漬し、上記第１の非面状電極の上に厚さ２００ｎｍのニッケル層を形成した後、純水で洗浄した。

その後、上記第１の電極部を、無電解パラジウムメッキ液（奥野製薬社製の商品名“パラトップ”）に６０℃で３分間浸漬し、上記ニッケル層の上に厚さ２００ｎｍのパラジウム層を第１の被覆層として形成した。上記第１の被覆層であるパラジウム層は、光沢抑制層として機能する。

（２）第２の電極部の作製
上記第１の電極部と同様にして、第２の電極部を作製した。上記第２の電極部は、ＰＥＴフィルム（第２の基板）の上に形成された第２の面状電極と、上記第２の面状電極の上に形成された第２の線状電極と第２の接続電極とからなる第２の非面状電極とを備える。また、上記第２の非面状電極の上には、ニッケル層とパラジウム層とがこの順で形成されている。

（３）ＥＣ素子の作製
上記第１の電極部及び上記第２の電極部を用いた以外は、実施例１と同様にして実施例５のＥＣ素子を作製した。本実施例のＥＣ素子は、面状電極と非面状電極との上下関係が実施例２のＥＣ素子とは逆になっているが、図１１に示す構成と同様の平面構成を有する。

（比較例１）
図１４に示す平面構造を有する以外は、実施例１と同様にして、第１の基板／第１の電極部〔第１の非面状電極（第１の線状電極＋第１の接続電極）／第１の面状電極〕／第１型ＥＣ層／電解質層／第２型ＥＣ層／第２の電極部〔第２の面状電極／第２の非面状電極（第２の線状電極＋第２の接続電極）〕／第２の基板からなる構成部材をこの順に積層させた比較例１のＥＣ素子を作製した。図１４は、作製したＥＣ素子の第１の基板側からの平面図である。

本比較例のＥＣ素子は、図２及び図３に示すように、第１の線状電極と第２の線状電極とが調光部を介して対向する構造を有している。

次に、作製した実施例１～５及び比較例１のＥＣ素子を外部電源に接続して、下記のようにＥＣ素子の変色時の色ムラを観察し、均一な変色性を評価した。

先ず、ＥＣ素子の透明時における波長７００ｎｍの光の透過率と、遮光時における波長７００ｎｍの光の透過率を、それぞれＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製の分光計“Ｌａｍｂｄａ７５０”を用いて測定したところ、透明時は７０％、遮光時は２９％であった。この際に、ＥＣ素子の色ムラを目視で観察し、下記基準で均一な変色性を評価した。具体的には、変色時にＥＣ素子を平面視して、線状電極及び接続電極の近傍部と非近傍部とに色ムラが発生してから消滅するまでの時間が１秒未満の場合を均一な変色性が「優良」と判断し、上記時間が１～３秒の場合を均一な変色性が「良」と判断し、上記時間が３秒を超える場合を均一な変色性が「不良」と判断した。その結果を表１に示す。

表１から、実施例１～５のＥＣ素子は、比較例１のＥＣ素子に比べて、ＥＣ素子の変色時の色ムラが抑制されており、均一な変色性に優れていることが分かる。これは、実施例１～５のＥＣ素子では、対向する面状電極に形成された線状電極が、それぞれ平面視で交互に配列しているため、比較例１のＥＣ素子に比べて、電極間の電流パスの長さが均一になったからと考えられる。特に、実施例３のＥＣ素子では、前述の仮想円の内部に異種の線状電極の自由端が配置されているため、電極間の電流パスの長さがより均一になり、実施例１～５の中で均一な変色性が最も優れた結果となったと考えられる。

１０従来のＥＣ素子
２０対向する補助電極を設けたＥＣ素子
３０、４０、５０実施形態のＥＣ素子
１１ａ第１の面状電極
１１ｂ第２の面状電極
１２ａ第１型ＥＣ層
１２ｂ第２型ＥＣ層
１３電解質層
１４ａ第１の線状電極
１４ｂ第２の線状電極
１５ａ第１の接続電極
１５ｂ第２の接続電極
１６仮想線
１７仮想円
１８自由端
１００調光部

Claims

第１の電極部と、第２の電極部と、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に配置された調光部と、を含むエレクトロクロミック素子であって、
前記調光部は、エレクトロクロミック層と、電解質層とを含み、
前記第１の電極部は、第１の面状電極と、前記第１の面状電極に接続し一方向に並列する複数の第１の線状電極を含む第１の非面状電極とを備え、
前記第２の電極部は、第２の面状電極と、前記第２の面状電極に接続し一方向に並列する複数の第２の線状電極を含む第２の非面状電極とを備え、
前記第１の面状電極を投影面とし、前記投影面に前記第１の線状電極及び前記第２の線状電極を投影した場合、前記投影面において、投影された前記第１の線状電極と前記第２の線状電極とが交互に配列し、
前記第１の非面状電極は、複数の前記第１の線状電極に接続する第１の接続電極を更に含み、
前記第２の非面状電極は、複数の前記第２の線状電極に接続する第２の接続電極を更に含み、
前記投影面において、投影された隣接する前記第１の線状電極と前記第２の線状電極とが形成する３本の線状電極において、同種の線状電極の間を３等分する仮想線を２本引いた場合、前記仮想線の間に異種の線状電極が配置され、
前記投影面において、前記仮想線の間隔の２分の１の長さを半径とする仮想円を描き、前記仮想円を、２本の前記仮想線、及び、前記同種の線状電極が接続する接続電極に接するように配置した場合、前記仮想円の内部に前記異種の線状電極の自由端が配置されることを特徴とするエレクトロクロミック素子。
前記第１の非面状電極は、前記第１の面状電極と接する第１の接続部と、前記第１の面状電極と接しない第１の非接続部とを備え、
前記第２の非面状電極は、前記第２の面状電極と接する第２の接続部と、前記第２の面状電極と接しない第２の非接続部とを備え、
前記第１の非接続部の少なくとも一部は、第１の被覆層で覆われ、
前記第２の非接続部の少なくとも一部は、第２の被覆層で覆われている請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の非面状電極及び前記第２の非面状電極は、前記調光部に接するように配置され、
前記第１の被覆層は、前記第１の非接続部の全面を覆い、
前記第２の被覆層は、前記第２の非接続部の全面を覆う請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の被覆層は、電気的絶縁機能及び光沢抑制機能から選ばれる少なくとも一方の機能を有し、
前記第２の被覆層は、電気的絶縁機能及び光沢抑制機能から選ばれる少なくとも一方の機能を有する請求項２又は３に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の接続電極の幅は、前記第１の線状電極の幅より大きく、
前記第２の接続電極の幅は、前記第２の線状電極の幅より大きい請求項１～４のいずれか１項に記載のエレクトロクロミック素子。