JP7062685B2 - 電気変色素子 - Google Patents

Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０１７年４月２７日に出願された大韓民国特許出願第１０－２０１７－００５４３１５号及び２０１８年４月１９日に出願された大韓民国特許出願第１０－２０１８－００４５４１９号に基づく優先権の利益を主張し、該当大韓民国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み込まれる。

技術分野
本出願は、電気変色素子に関する。

電気変色とは、電気化学的に酸化又は還元反応によって電気変色物質の光学的性質が変わる現象をいい、上記現象を用いた素子を電気変色素子という。一般に、電気変色素子は、作用電極、対極、及び電解質を含み、電気化学的反応によって各電極の光学的性質が可逆的に変化することができる。例えば、作用電極又は対極は、透明導電性物質と電気変色物質をそれぞれフィルム形態で含むことができ、素子に電位が印加される場合、電解質イオンが電気変色物質含有フィルムに挿入されたりそれから脱離され、同時に外部回路を通じて電子が移動する方式で電気変色物質の光学的性質が変化する。

このような電気変色素子は、低コストでも広い面積の素子を製造することができ、消費電力が低いので、スマートウィンドウ、スマートミラー、その他次世代建築建具素材として注目されている。しかし、変色層の全面積の光学的特性変化のための電解質イオンの挿入及び／又は脱離には相当時間が必要となるので、変色速度が遅いという短所がある。また、電気変色層の同一の平面上でもその位置によって変色速度が相異なるので、変色程度が不均一であるという短所がある。

本出願の一つの目的は、変色速度が改善された電気変色素子を提供することである。

本出願の他の目的は、変色程度が均一である電気変色素子を提供することである。

本出願の前記目的及びその他の目的は、下記で詳しく説明する本出願によって全て解決できる。

本出願に係る一例で、本出願は、電気変色素子に関する。本出願の電気変色素子は、電極層及び前記電極層上に位置する電気変色層外に、前記電極層上に位置する導電バンド（ｂａｎｄ）を含んでいてもよい。本出願で構成間の位置と関連して用いられる用語「～上」は、「上」又は「上部」に対応する意味で用いられ、特に異ならせて記載しない限り、該当位置を有する構成が他の構成に直接接しながらその上に存在する場合を意味してもよく、それらの間に他の構成が存在する場合を意味してもよい。

前記電極層は、透光性を有する透明電極であってもよい。本出願で「透光性」とは、可視光に対する透過率が６０％以上である場合を意味することができる。また、「可視光」は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長範囲の光、具体的には、５５０ｎｍ波長の光を意味することができる。透過率の上限は特に制限されないが、例えば、９５％以下であってもよい。前記透光性は、公知されたヘーズメーターにより測定できる。

前記電極層は、１０ｎｍ～４５０ｎｍ範囲の厚さを有することができる。本出願で「厚さ」とは、地面から素子表面に向かって仮想の法線を引いた場合、測定対象層の一面（下面）とそれに対向する該当層の他の一面（上面）の間の平均法線距離を意味することができる。

前記電極層、透光性透明電極材料として透明導電性酸化物やＯＭＯ（ｏｘｉｄｅ／ｍｅｔａｌ／ｏｘｉｄｅ）を含んでいてもよい。

一つの例示で、透明導電性酸化物としては、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ_２Ｏ_３（インジウム酸化物：ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＯ（インジウムガリウム酸化物：ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ：Ｆｌｕｏｒ ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛：Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛：Ｇａｌｌｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ：Ａｎｔｉｍｏｎｙ ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（インジウムドープ酸化亜鉛：Ｉｎｄｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＮＴＯ（ニオブドープ酸化チタン：Ｎｉｏｂｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛：Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）又はＣＴＯ（セシウムタングステン酸化物：Ｃｅｓｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｏｘｉｄｅ）などが用いられてもよい。しかし、前記羅列された物質に透明導電性酸化物の材料が制限されるものではない。

ＯＭＯ（ｏｘｉｄｅ／ｍｅｔａｌ／ｏｘｉｄｅ）は、上部金属酸化物層、下部金属酸化物層、及び前記２層の間に設けられる金属層を含んでいてもよい。上部金属酸化物層は、ＯＭＯを構成する層のうち電気変色層から相対的により遠く位置する層を意味することができる。前記構成のＯＭＯは、ＩＴＯに代表される透明導電性酸化物に比べて多少低い面抵抗を有するので、電気変色素子の変色速度を改善することができる。

前記ＯＭＯに用いられる上部及び下部金属酸化物層は、Ｓｂ、Ｂａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｙ、Ｚｎ、Ｚｒ又はそれら合金の金属酸化物を含んでいてもよい。前記上部及び下部金属酸化物層が含む各金属酸化物の種類は同一であるか又は異なっていてもよい。

一つの例示で、前記上部金属酸化物層の厚さは、１０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲、又は２０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよい。また、前記上部金属酸化物層の可視光屈折率は、１．０～３．０の範囲又は１．２～２．８の範囲であってもよい。前記範囲の屈折率及び厚さを有する場合、適切なレベルの光学特性が素子に付与できる。

一つの例示で、前記下部金属酸化物層の厚さは、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲又は２０ｎｍ～８０ｎｍの範囲であってもよい。また、前記下部金属酸化物層の可視光屈折率は、１．３～２．７の範囲又は１．５～２．５の範囲であってもよい。前記範囲の屈折率及び厚さを有する場合、適切なレベルの光学特性が素子に付与できる。

前記ＯＭＯに含まれる金属層は、低い抵抗の金属材料を含んでいてもよい。例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｄ、及びそれらの合金のうち選択される一つ以上の金属が低い抵抗の金属材料として金属層に用いられてもよい。

一つの例示で、前記ＯＭＯの金属層は、３ｎｍ～３０ｎｍの範囲又は５ｎｍ～２０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。また、前記金属層は、１以下又は０．５以下の可視光屈折率を有することができる。前記範囲の屈折率及び厚さを有する場合、適切なレベルの光学特性が素子に付与できる。

電極層を形成する方法は特に制限されない。例えば、前記電極材料を用いる公知の湿式又は乾式コーティング法や、公知のラミネーション方式を用いて電極層を形成することができる。

電気変色層は、可逆的な酸化・還元反応によって変色可能な電気変色物質を含む層である。電気変色物質としては、公知された有機物又は無機物が用いられてもよい。

一つの例示で、電気変色層は、還元性変色物質、すなわち、還元するときに色が変化（着色）する物質を含んでいてもよい。より具体的に、電気変色層は、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５又はＴｉＯ_２などのように、Ｔｉ，Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ又はＷの酸化物を含んでいてもよい。

一つの例示で、電気変色層は、酸化性変色物質、すなわち、酸化するときに色が変化（着色）する物質を含んでいてもよい。より具体的に、電気変色層は、ＬｉＮｉＯｘ、ＩｒＯ_２、ＮｉＯ、Ｖ_２Ｏ_５、ＬｉｘＣｏＯ_２、Ｒｈ_２Ｏ_３又はＣｒＯ_３などのように、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ又はＩｒの酸化物、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ又はＩｒの水酸化物、及びプルシアンブルー（ｐｒｕｓｓｉａｎ ｂｌｕｅ）のうち一つ以上を含んでいてもよい。

特に制限されないが、電気変色層は、４００ｎｍ以下の厚さを有することができる。より具体的に、電気変色層は、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上又は１５０ｎｍ以上の厚さを有することができ、そして、３５０ｎｍ以下又は３００ｎｍ以下の厚さを有することができる。

電気変色層を形成する方法も特に制限されない。例えば、電極層又は電極層を含む基材上に、上記で言及した変色物質を含むコーティング組成物を塗布した後に焼結して電気変色層を形成することができる。又は、蒸着方式を通じて、上記で言及した材料を含む電気変色層を電極層又は電極層を含む基材上に形成することができる。その外に、電極層とは別に電気変色層を形成した後、電極層と電気変色層を互いにラミネーションする方式を用いてもよい。

本出願で、導電バンド（ｂａｎｄ）は、長さ又は幅で表現される所定の大きさと所定の厚さを有する。前記導電バンドは、導電性材料を含み、閉環状、すなわち、両端が当接する形態を有する。閉環の具体的な形状は特に制限されない。例えば、素子表面に対する法線方向と平行である上部又は下部で視認される環状（ｓｈａｐｅ）は、円、楕円、又は多辺形であってもよい。一つの例示で、素子表面に対する法線方向と平行である上部又は下部で視認される電気変色層の形状（ｓｈａｐｅ）と、同一方向で視認される導電バンドの閉環状が同一であってもよい。

前記導電バンドは、電気変色層と物理的に直接接することができる。下記で説明する本出願のいくつかの態様のように電気変色層と接する導電バンドは、電気変色層に等電位区間を形成するので、電気変色速度を改善するだけでなく電気変色層の均一な変色にも寄与する。

一つの例示で、導電バンドは、電気変色層の側面を取り囲みつつ電気変色層と接することができる。本出願で「層の側面」とは、上記で説明した層の厚さ方向で、互いに対向する上面と下面以外の面を意味することができる。具体的に、導電バンドは、電気変色層の側面と物理的に接触した状態で電気変色層の側面に沿って延在し、両端が互いに接した閉環状を有することができる。すなわち、前記導電バンドは、電気変色層の側面を取り囲む状態で存在することができる。素子に電圧が印加される場合、上記のような形態で電気変色層と物理的に接触する導電バンドは、電気変色層の等電位区間を広げるのに寄与する。例えば、素子表面に対する法線方向の上部で視認された電気変色層が直四角形である場合、導電バンドは、電気変色層の側面縁の４面と接触しながら電気変色層を取り囲むので、導電バンドによる等電位区間が電気変色層の中央部まで均一に形成されることができる。一方、導電バンドが形成されない場合や、又は導電バンドが電気変色層の側面の一部にのみ形成された場合には、等電位区間の拡大及びそれによる変色程度の均一化、そして変色速度の改善を期待しにくい。

上述のように、導電バンドが電気変色層の側面を取り囲む閉環状を有する場合、前記電極層は、導電バンドの面積と電気変色層の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。本出願で「面積」は、特に異に定義しない限り、素子をその表面の法線方向と平行な方向の上部又は下部で観察するとき、該当構成が視認される面積、例えば、正射影面積を意味することができる。したがって、面積比較の対象になる構成が有する凹凸などによる実際面積の増減は考慮されない。図１は、本出願の一例による電極層と電気変色層及び導電バンドの間の面積関係を概略的に示す。図１に示したように、電極層の面積Ｓ１は、電気変色層の面積Ｓ２と導電バンドの面積Ｓ３を合わせた面積と同一の大きさであってもよい。この場合、素子表面の法線方向と平行な方向の上部又は下部で観察された導電バンドと電気変色層の形状は、四角形で同一であってもよい。

一つの例示で、導電バンドが電気変色層の側面を取り囲む閉環状を有する場合、電気変色層と導電バンドは、それぞれ電極層の同一の一面と直接接することができる。

一つの例示で、導電バンドは、電気変色層以上の厚さを有することができる。具体的に、導電バンドと電気変色層が電極層の同一の一面とそれぞれ直接接しつつ電極層上に位置する場合、導電バンドの下面から上面までの法線の長さは、電気変色層の長さと同一であるかそれより大きいことができる。

電気変色層の側面を取り囲みつつ、上記図１で説明した面積関係を満足するように導電バンドを形成する方法は特に制限されない。例えば、電極層上に電気変色層を形成した後、電気変色層が有する面積が電極層の面積より小さいように電気変色層の縁をエッチングし、電気変色層の側面を取り囲むように電気変色層がエッチングされた部位に導電バンドを形成してもよい。又は、エッチングを行わなくても、電極層上に、電極層より大きさが小さい電気変色層を形成し、電気変色層の側面を取り囲むように導電バンドを形成してもよい。その外にも前記導電バンドは、粘着面を有するテープ形態として所定部位に付着してもよく、又は、導電性組成物を所定部位に塗布した後に焼結又は乾燥して形成してもよい。

また一つの例示で、導電バンドは、電気変色層の上面又は下面に位置してもよい。より具体的に、導電バンドは、電極層と電気変色層との間に位置しつつ電極層及び電気変色層と直接接することができ、又は電極層と対向する電気変色層の一面の反対の一面上に位置しつつ電気変色層と直接接することができる。

上記のように、導電バンドが電気変色層の上面又は下面に位置する場合、電気変色層は、導電バンドの面積と導電バンドの閉環内部の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。例えば、図２に示したように、電気変色層の面積Ｓ４は、導電バンドの面積Ｓ５と環内部の面積Ｓ６を合わせた面積と同一であるかそれより大きいことができる。一つの例示で、素子表面の法線方向と平行な方向の上部又は下部で観察された導電バンドと電気変色層の形状は、四角形で同一であってもよい。また、特に制限されるものではないが、上記のような場合、電気変色層は、電極層以下の面積を有することができる。

上記のように、電気変色層の上面又は下面に導電バンドを形成する方法は特に制限されない。例えば、公知されたコーティング方式を用いて電気変色層の上面又は下面に導電層を形成し、前記導電層が閉環状を有するようにエッチングして導電バンドを形成することができる。又はテープ状の導電バンドを用い、電気変色層の上面又は下面に導電バンドを形成することができる。

上記のように、導電バンドが電気変色層の上面又は下面に位置し、特定面積関係を満足する場合、前記電気変色素子は、導電バンドと電気的に連結された配線部（図示せず）をさらに含んでいてもよい。前記配線部は、電極層と導電バンドを連結するために用いられてもよい。

一つの例示で、前記導電バンドは、導電性材料として金属を含んでいてもよい。金属の種類は特に制限されず、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）又はそれらの合金が導電バンドに用いられてもよい。

一つの例示で、導電バンドの抵抗値は、電極層抵抗値の１０％以下であってもよい。前記のような関係を満足する場合、素子の変色速度を一層改善することができる。

特に制限されないが、前記導電バンドは、１００ｎｍ以下の幅を有することができる。具体的に、導電バンドは、７０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は１５ｎｍ以下の幅を有することができ、そして、１ｎｍ以上、３ｎｍ以上又は５ｎｍ以上の幅を有することができる。

特に制限されないが、前記導電バンドは、１，２００ｎｍ以下の厚さを有することができる。より具体的に、１，１００ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、又は５００ｎｍ以下の厚さを有することができ、そして、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上又は５００ｎｍ以上の厚さを有することができる。

前記電気変色素子は、電極層と対向する電気変色層の一面の反対の一面上に電解質層を含んでいてもよい。それと関連した一例で、電気変色素子は、電極層、導電バンド、電気変色層及び電解質層を順に含むか、電極層、電気変色層、導電バンド及び電解質層を順に含んでいてもよい。また他の一例では、電極層、電気変色層及び電解質層を順に含むが、電気変色層の側面を取り囲む導電バンドが電気変色層と同様に電極層と電解質層との間に位置するように電気変色素子が構成されてもよい。

前記電解質層は、電気変色反応に関与する電解質イオンを提供する構成であってもよい。電解質イオンは、導電性積層体に挿入される１価陽イオンであって、例えば、Ｈ^＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｒｂ^＋又はＣｓ^＋であってもよい。

一つの例示で、前記電解質層は、ゲルポリマー電解質を含んでいてもよい。ゲルポリマー電解質は、イオン伝導性を有するが電気伝導性を有さない。したがって、後述のように、対極層の一面上に第２導電バンドがさらに存在する場合、２個の導電バンドの間に存在するゲルポリマーは素子のショートを防止することができる。また、前記ゲルポリマー電解質は、電気変色層と導電バンドの間に存在し得る段差、すなわち、厚さの差に対するバッファーの役割も行うことができる。

一つの例示で、ゲルポリマー電解質は、高分子を含んでいてもよい。使用可能な高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ、ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリエチレンオキサイド（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ、ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキサイド（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ、ＰＰＯ）、ポリ（フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン）（Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ－ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＶｄＦ－ＨＦＰ）、ポリ酢酸ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ、ＰＶＡｃ）、ポリオキシエチレン（Ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＯＥ）、ポリアミドイミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｉｍｉｄｅ、ＰＡＩ）などが挙げられる。

一つの例示で、電解質層は、電気変色層又は下記で説明するイオン貯蔵層に１価陽イオンを提供することができる金属塩化合物を含んでいてもよい。例えば、電解質層は、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２、ＬｉＡｌＯ_４、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＣｏ_０．２Ｎｉ_０．５６Ｍｎ_０．２７Ｏ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＳＯ_３ＣＦ_３又はＬｉＣｌＯ_４のようなリチウム塩化合物や、ＮａＣｌＯ_４などのようなナトリウム塩化合物を含んでいてもよい。

また一つの例示で、前記電解質層は、溶媒としてカーボネート系化合物をさらに含んでいてもよい。カーボネート系化合物は誘電率が高いので、イオン伝導度を高めることができる。非限定的な一例として、ＰＣ（プロピレンカーボネート：ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＥＣ（エチレンカーボネート：ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート：ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＤＥＣ（ジエチルカーボネート：ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）又はＥＭＣ（エチルメチルカーボネート：ｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）のような溶媒がカーボネート系化合物で用いられてもよい。

一つの例示で、導電バンドが電気変色層の側面を取り囲みながら存在する場合、前記電解質層の面積は、導電バンドの面積と電気変色層の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。前記構成を通じてショートを防止することができる。

また一つの例示で、導電バンドが電気変色層の上面又は下面に位置する場合、前記電解質層の面積は、導電バンドの面積と導電バンドの環内部の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。前記構成を通じてショートを防止することができる。

また一つの例示で、前記電解質層の面積は、上記で説明した電極層の面積と相異なるか同一であってもよい。また、前記電解質層の面積は、下記で説明する対極層の面積と相異なるか同一であってもよい。

特に制限されないが、前記電解質層の光透過率は、６０％～９５％の範囲であってもよく、厚さは、１０μｍ～３００μｍの範囲であってもよい。

前記電気変色素子は、電気変色層と対向する電解質層の一面の反対の一面上に、対極層をさらに含んでいてもよい。対極層の構成やその外の特性は、電極層と関連して説明した内容と同一である。

本出願の電気変色素子は、イオン貯蔵層をさらに含んでいてもよい。イオン貯蔵層は、電気変色物質の変色のための可逆的酸化・還元反応を行うとき、前記電気変色層との電荷均衡（ｃｈａｒｇｅ ｂａｌａｎｃｅ）をとるために形成された層を意味する。前記イオン貯蔵層は、対極層の一面上に位置することができる。より具体的に、前記イオン貯蔵層は、対極層と電解質層との間に位置することができる。

前記イオン貯蔵層は、前記電気変色層に用いられる電気変色物質とは発色特性の異なる電気変色物質を含んでいてもよい。例えば、電気変色層が還元性電気変色物質を含む場合、イオン貯蔵層は酸化性電気変色物質を含んでいてもよく、その反対の場合も可能である。

特に制限されないが、前記イオン貯蔵層は、４００ｎｍ以下の厚さを有することができる。より具体的に、イオン貯蔵層は、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上又は１５０ｎｍ以上の厚さを有することができ、そして、３５０ｎｍ以下又は３００ｎｍ以下の厚さを有することができる。

一つの例示で、本出願の電気変色素子は、第２導電バンドをさらに含んでいてもよい。この場合、本出願の電気変色素子に含まれる２個の導電バンドは、それぞれ第１導電バンドと第２導電バンドと呼ばれることができる。第２導電バンド自体の構成や特性、又は接する層との関係は、上記で説明した導電バンドの内容と同一であってもよい。この場合、電気変色層に関する説明は、イオン貯蔵層に適用でき、電極層に関する説明は、対極層に適用できる。

一つの例示で、前記第２導電バンドは、イオン貯蔵層と物理的に直接接することができる。

また一つの例示で、第２導電バンドは、イオン貯蔵層の側面を取り囲みつつイオン貯蔵層と接することができる。この場合、対極層は、第２導電バンドの面積とイオン貯蔵層の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。このとき、イオン貯蔵層と第２導電バンドは、それぞれ対極層の同一の一面と直接接することができる。また、第２導電バンドは、イオン貯蔵層以上の厚さを有することができる。

また一つの例示で、第２導電バンドは、イオン貯蔵層の上面又は下面に位置することができる。より具体的に、第２導電バンドは、対極層とイオン貯蔵層との間に位置しつつ対極層及びイオン貯蔵層と直接接することができる。又は対極層と対向するイオン貯蔵層の一面の反対の一面上に位置しつつ、すなわち、電解質層とイオン貯蔵層の間に位置しつつイオン貯蔵層と直接接することができる。上記のように、第２導電バンドがイオン貯蔵層の上面又は下面に位置する場合、イオン貯蔵層は、第２導電バンドの面積と第２導電バンドの閉環内部の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。また、特に制限されないが、上記のような場合、イオン貯蔵層は、対極層以下の面積を有することができる。

また一つの例示で、上記のように、第２導電バンドがイオン貯蔵層の上面又は下面に位置し、特定面積関係を満足する場合、前記電気変色素子は、第２導電バンドと電気的に連結された配線部をさらに含んでいてもよい。前記配線部は、対極層と第２導電バンドを連結するために用いられてもよい。

また一つの例示で、第２導電バンドがイオン貯蔵層の側面を取り囲みながら存在する場合、電解質層の面積は、第２導電バンドの面積とイオン貯蔵層の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。

また一つの例示で、第２導電バンドがイオン貯蔵層の上面又は下面に位置する場合、前記電解質層の面積は、第２導電バンドの面積と第２導電バンドの環内部の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することができる。

一つの例示で、前記電気変色素子は、透光性基材をさらに含んでいてもよい。透光性基材は、素子の外側面、具体的には、電極層及び／又は対極層の外側面に位置することができる。

前記透光性基材は、例えば、可視光透過率が約６０％～９５％である基材であってもよい。前記範囲の透過率を満足する限り、用いられる基材の種類は特に制限されない。例えば、ガラス又は高分子樹脂が用いられる。より具体的に、ＰＣ（ポリカーボネート：Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート：ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ））又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））のようなポリエステルフィルム、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート：ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））のようなアクリルフィルム、又はＰＥ（ポリエチレン：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）又はＰＰ（ポリプロピレン：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）のようなポリオレフィンフィルムなどが用いられるが、これらに制限されるものではない。

前記電気変色素子は、電源をさらに含んでいてもよい。電源を素子に電気的に連結する方式は特に制限されず、当業者によって適切に行われることができる。前記電気変色素子は、電気変色に必要な所定の電圧を印加することができる。

本出願の一例によると、電気変色速度と変色の均一な程度が改善された電気変色素子が提供されることができる。

本出願の一例によって、電極層、電気変色層及び導電バンドの面積関係を概略的に示した図である。 本出願の一例によって、電気変色層と導電バンドの面積関係を概略的に示した図である。 本出願の一例による実施例の素子の駆動特性に関するグラフである。 比較例の素子の駆動特性に関するグラフである。

以下、実施例通じて本出願を詳しく説明する。しかし、本出願の保護範囲が下記説明する実施例によって制限されるものではない。

＜電気変色時間の測定方法＞
＊透過率：ｏｃｅａｎｏｐｔｉｃｓを用いて測定した。具体的に、下記で製造された素子の横長さ（１０ｃｍ）を大略３等分した３地点（脱色時のＢ１、Ｂ２、Ｂ３地点；着色時のＣ１、Ｃ２、Ｃ３地点）で、時間による透過率の変化をそれぞれ測定した。

＜実施例＞
第１積層体の製造：蒸着方式を用い、１５０ｎｍ厚さのＰＥＴ基材上にＩＴＯ（厚さ：１００ｎｍ）層、及びＷＯ_３層（厚さ：３５０ｎｍ）を順に形成した。ＩＴＯ層とＷＯ_３層の平面広さは、同一の大きさ（横×縦：１０ｃｍ×７ｃｍ）の四角形になるようにした。

ＬｉＣｌＯ_４（１Ｍ）およびプロピレンカーボネート（ＰＣ）含有電解液１００ｐｐｍとポテンショスタット（ｐｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔ）装置を準備し、－１Ｖの電圧を５０秒間印加して、ＷＯ_３層にＬｉ^＋を挿入し、ＷＯ_３層を着色した。

以後、ＷＯ_３層の４個の縁部を全てエッチングした。エッチングにより除去された各縁部の幅は、１０ｎｍであった。以後、１０ｎｍ幅のニッケルテープをＷＯ_３がエッチングされた４個の縁部に全て付着した。用いられたニッケルテープの厚さは、１，０００ｎｍであった。

第２積層体の製造：蒸着方式を用い、１５０ｎｍ厚さのＰＥＴ基材上にＩＴＯ（厚さ：１００ｎｍ）層、及びプルシアンブルー（ＰＢ）層（厚さ：３５０ｎｍ）を順に形成した。ＩＴＯ層とＰＢ層の平面広さは、同一の大きさ（横×縦：１０ｃｍ×７ｃｍ）の四角形になるようにした。

同様に、ＰＢ層の４個の縁部を全てエッチングした。エッチングにより除去された各縁部の幅は、１０ｎｍであった。以後、１０ｎｍ幅のニッケルテープをＰＢがエッチングされた４個の縁部に全て付着した。用いられたニッケルテープの厚さは、１，０００ｎｍであった。

素子の製造：面積の大きさが１０ｃｍ×７ｃｍであり、厚さが５０μｍであるＧＰＥ（ゲルポリマー電解質：ｇｅｌ ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）層を介して、第１積層体のＷＯ_３層と第２積層体のＰＢ層が対向するように各積層体を合着し、素子（ＩＴＯ／ＷＯ_３／ＧＰＥ／ＰＢ／ＩＴＯ）を製造した。

上記から製造された素子に、脱色（ｂｌｅａｃｈｉｎｇ）電圧と着色（ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ）電圧を一定周期に繰り返し印加しながら、時間による素子の電荷量変化を観察した。１周期（ｃｙｃｌｅ）当たり脱色及び着色電圧は、それぞれ±１．２Ｖであって、それぞれ５０秒の間印加された。安定化のために所定サイクルを駆動し、電圧の印加による着脱色時間の変化を観察した。その結果は図３の通りである。

＜比較例＞
第１及び第２積層体を製造するとき、ＷＯ_３層とＰＢ層のそれぞれ１個の縁のみをエッチングし、エッチングされた１個の縁のみに対してニッケルテープを付着したこと以外は、同一の方法で素子を製造した。変色時間の測定結果は図４の通りである。

Ｓ１ 電極層
Ｓ２ 電気変色層
Ｓ３ 導電バンド
Ｓ４ 電気変色層
Ｓ５ 導電バンド
Ｓ６ 環内部

Claims (15)

1. 電極層と、
   前記電極層上に位置する電気変色層と、
   前記電極層上に位置し、閉環状を有する導電バンド（ｂａｎｄ）と、
   前記電極層と対向する前記電気変色層の一面の反対の一面上に位置する電解質層と、
   前記電気変色層と対向する前記電解質層の一面の反対の一面上に位置する対極層と、
   前記対極層上に位置し、閉環状を有する第２導電バンドと、を含み、
   前記導電バンドは、前記電気変色層の外側面を取り囲むことを特徴とする、電気変色素子。
2. 前記導電バンドは、前記電気変色層と接することを特徴とする、請求項１に記載の電気変色素子。
3. 前記電極層は、前記導電バンドの面積と前記電気変色層の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することを特徴とする、請求項２に記載の電気変色素子。
4. 前記電気変色層と前記導電バンドは、それぞれ前記電極層の同一の一面と接することを特徴とする、請求項３に記載の電気変色素子。
5. 前記導電バンドは、前記電気変色層の厚さ以上の厚さを有することを特徴とする、請求項４に記載の電気変色素子。
6. 前記電解質層は、ゲルポリマー電解質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気変色素子。
7. 前記対極層と前記電解質層との間にイオン貯蔵層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気変色素子。
8. 前記第２導電バンドは、前記イオン貯蔵層と接することを特徴とする、請求項７に記載の電気変色素子。
9. 前記第２導電バンドは、前記イオン貯蔵層の側面を取り囲むことを特徴とする、請求項８に記載の電気変色素子。
10. 前記対極層は、前記第２導電バンドの面積と前記イオン貯蔵層の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することを特徴とする、請求項９に記載の電気変色素子。
11. 前記イオン貯蔵層と前記第２導電バンドは、それぞれ前記対極層の同一の一面と接することを特徴とする、請求項１０に記載の電気変色素子。
12. 前記第２導電バンドは、前記イオン貯蔵層の厚さ以上の厚さを有することを特徴とする、請求項１１に記載の電気変色素子。
13. 前記第２導電バンドは、前記対極層と前記イオン貯蔵層との間に位置するか、又は前記対極層と対向する前記イオン貯蔵層の一面の反対の一面上に位置することを特徴とする、請求項８に記載の電気変色素子。
14. 前記イオン貯蔵層は、前記第２導電バンドの面積と前記第２導電バンドの閉環内部の面積を合わせた面積と同一であるかそれより大きい面積を有することを特徴とする、請求項１３に記載の電気変色素子。
15. 前記導電バンド及び第２導電バンドは、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）又はそれらの合金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気変色素子。

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