JP7216864B1 - エレクトロクロミックシート、積層体、眼鏡用レンズ及び眼鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】発色及び消色を遅滞なく行うことが可能なエレクトロクロミックシートを提供する。【解決手段】第１基板と第２基板とエレクトロクロミック素子と封止部と、を備え、エレクトロクロミック素子は、第１基板側に設けられた第１透明電極と、着色領域の周囲に配置され第１透明電極と電気的に接続された第１補助電極と、第２基板側に設けられた第２透明電極と、着色領域の周囲に配置され第２透明電極と電気的に接続された第２補助電極と、第１透明電極と第２透明電極とに挟持され、着色領域に配置され、電圧の印加により着色するエレクトロクロミック層と、を有し、第１補助電極は、エレクトロクロミック層の一部を囲む帯状の第１枠体と、第１枠体から着色領域の外側に突出する第１取出部と、を有し、第１枠体と第１取出部との接続箇所の輪郭線は、着色領域側が凸となる曲線であり、曲線の曲率半径は４０ｍｍ以上であるエレクトロクロミックシート。【選択図】図４
Description
本発明は、エレクトロクロミックシート、積層体、眼鏡用レンズ及び眼鏡に関する。
エレクトロクロミズムは、電圧を印加することで酸化還元反応が起こり、可逆的に色が変化する現象である。このような現象を利用した素子として、エレクトロクロミズムを示す材料を用い電圧印加により色を制御するエレクトロクロミック素子が知られている。
エレクトロクロミック素子は、例えば、電圧の印加により発色及び消色するエレクトロクロミック層と、透明電極とを備える。透明電極は、エレクトロクロミック層を挟持し、エレクトロクロミック層に電気的に接続されている。（例えば、特許文献１参照）。
エレクトロクロミック素子を備えるエレクトロクロミックシートは、例えば、サングラスなどのアイウエアの材料として用いられる。
上記特許文献１の構成で用いる透明電極は、高い電気伝導性と高い可視光透過率とを有する材料を用いて形成される。透明電極の材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの酸化物が知られている。
一方、上記材料は、金属材料と比べると電気抵抗が高い。そのため、ＩＴＯ製の透明電極に挟持されたエレクトロクロミック層では、電流が伝わりやすい領域と伝わりにくい領域とが生じ、エレクトロクロミック層の変色（発色、消色）に色ムラが生じ易い。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発色及び消色を遅滞なく行うことが可能なエレクトロクロミックシートを提供することを目的とする。また、このようなエレクトロクロミックシートを有する積層体、眼鏡用レンズ及び眼鏡用レンズを有する眼鏡を提供することをあわせて目的とする。
上記課題の解決のため、透明電極の導電性を補う補助電極を併用する構成について検討を行った。一般に、補助電極は、透明電極の材料よりも電気抵抗が低い金属材料を用いて形成される。補助電極を用いた構成とすることで、上記変色の遅延の課題については解決可能である。
一方、エレクトロクロミックシートを材料として用いた眼鏡用レンズでは、通常の眼鏡用レンズと異なり、電極に対応する部分が突出して設けられることが多い。そのため、眼鏡用レンズを研削加工する際には、電極が設けられた突出部分の周辺の加工が煩雑になり、作業効率が低下してしまう。
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の態様を包含する。
［１］第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とに挟持されたエレクトロクロミック素子と、前記第１基板と前記第２基板とに挟持され、前記第１基板と前記第２基板との間に設定される着色領域を区画する封止部と、を備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記第１基板側に設けられた第１透明電極と、前記着色領域の周囲に配置され前記第１透明電極と電気的に接続された第１補助電極と、前記第２基板側に設けられた第２透明電極と、前記着色領域の周囲に配置され前記第２透明電極と電気的に接続された第２補助電極と、前記第１透明電極と前記第２透明電極とに挟持され、前記着色領域に配置され、電圧の印加により着色するエレクトロクロミック層と、を有し、前記第１補助電極は、前記エレクトロクロミック層の一部を囲む帯状の第１枠体と、前記第１枠体から前記着色領域の外側に突出する第１取出部と、を有し、前記第１枠体と前記第１取出部との接続箇所の輪郭線は、前記着色領域側が凸となる曲線であり、前記曲線の曲率半径は４０ｍｍ以上であるエレクトロクロミックシート。
［２］前記第１枠体から前記外側に向けた前記第１取出部の幅は、１０ｍｍ以下である［１］に記載のエレクトロクロミックシート。
［３］前記第２補助電極は、前記エレクトロクロミック層の一部を囲む帯状の第２枠体と、前記第２枠体から前記着色領域の外側に突出する第２取出部と、を有し、前記第２枠体と前記第２取出部との接続箇所の輪郭線は、前記着色領域側が凸となる曲線であり、前記曲線の曲率半径は４０ｍｍ以上である［１］又は［２］に記載のエレクトロクロミックシート。
［４］前記第２枠体から前記外側に向けた前記第２取出部の幅は、１０ｍｍ以下である［３］に記載のエレクトロクロミックシート。
［５］前記エレクトロクロミック層は、前記第１透明電極に積層する第１エレクトロクロミック層と、前記第２透明電極に積層する第２エレクトロクロミック層と、前記第１エレクトロクロミック層と前記第２エレクトロクロミック層との間に充填された電解質層と、を有し、前記第１エレクトロクロミック層は、酸化反応によって着色を呈する材料を含み、前記第２エレクトロクロミック層は、還元反応によって着色を呈する材料を含む［１］から［４］のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックシート。
［６］［１］から［５］のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックシートと、前記エレクトロクロミックシートが積層されたレンズ材と、を備えた積層体。
［７］［１］から［５］のいずれか１項に記載のエレクトロクロミックシートを、前記第１補助電極及び前記第２補助電極の外周に沿って切削して得られたエレクトロクロミック部と、前記エレクトロクロミック部が積層されたレンズ本体と、を備え、前記レンズ本体は、前記第１取出部と平面視同型状の突出部を有する眼鏡用レンズ。
［８］［７］に記載の眼鏡用レンズと、前記眼鏡用レンズを保持するフレームと、を備え、前記第１取出部は、前記フレームと電気的に接続する眼鏡。
本発明によれば、発色及び消色を遅滞なく行うことが可能なエレクトロクロミックシートを提供することができる。また、このようなエレクトロクロミックシートを有する積層体、眼鏡用レンズ及び眼鏡用レンズを有する眼鏡を提供することができる。
以下、図１～図８を参照しながら、本実施形態に係るエレクトロクロミックシート、積層体、眼鏡用レンズ及び眼鏡について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明においては、用語「エレクトロクロミック」を「ＥＣ」と略記することがある。
≪眼鏡≫
図１は、本実施形態のエレクトロクロミックシート（ＥＣシート）を材料に用いたサングラス（眼鏡）を示す斜視図である。サングラスは眼鏡の一例である。
図１は、本実施形態のエレクトロクロミックシート（ＥＣシート）を材料に用いたサングラス（眼鏡）を示す斜視図である。サングラスは眼鏡の一例である。
図１に示すように、サングラス１００は、一対のレンズ１１０（眼鏡用レンズ）と、フレーム１２０と、を備えている。
［レンズ］
レンズ１１０は、可視光透過性を有し、電圧の印加の切り替えにより、発色及び消色を可逆的に行うことができる。なお、本明細書中において、「レンズ（眼鏡用レンズ）」は、集光機能を有するものと、集光機能を有していないものとの双方を含む。
レンズ１１０は、可視光透過性を有し、電圧の印加の切り替えにより、発色及び消色を可逆的に行うことができる。なお、本明細書中において、「レンズ（眼鏡用レンズ）」は、集光機能を有するものと、集光機能を有していないものとの双方を含む。
レンズ１１０は、後述するＥＣシートから形成されるエレクトロクロミック部１１１（ＥＣ部１１１）と、ＥＣ部１１１が積層されたレンズ本体１１５とを有する。使用者がサングラス１００を装着した際、レンズ本体１１５は使用者側に位置し、ＥＣ部１１１はレンズ本体１１５の使用者とは反対側の面に位置する。
［フレーム］
フレーム１２０は、一対のリム部１２１と、ブリッジ部１２２と、一対のテンプル部１２３と、一対のノーズパッド部１２４とを備える。フレーム１２０は、使用者の頭部に装着される。フレーム１２０は、レンズ１１０を使用者の目の前方に配置する。
フレーム１２０は、一対のリム部１２１と、ブリッジ部１２２と、一対のテンプル部１２３と、一対のノーズパッド部１２４とを備える。フレーム１２０は、使用者の頭部に装着される。フレーム１２０は、レンズ１１０を使用者の目の前方に配置する。
リム部１２１は、閉環状に形成されている。一対のリム部１２１は、使用者の右目及び左目にそれぞれ対応する。リム部１２１は、開環状であってもよい。また、フレーム１２０は、リム部１２１を有さない構成であってもよい。
ブリッジ部１２２は、一対のリム部１２１を互いに連結する。ブリッジ部１２２は、使用者の頭部に装着された際に、使用者の鼻の上部の前方に位置する。
一対のテンプル部１２３は、リム部１２１において、ブリッジ部１２２が連結されている位置とは反対側の位置にそれぞれ連結されている。テンプル部１２３は、使用者の頭部に装着する際に、使用者の耳に掛けられる。
テンプル部１２３は、スイッチ１２５と、電池１２６とを有している。スイッチ１２５は、テンプル部１２３の外表面に露出している。スイッチ１２５は、配線を介してレンズ１１０に電気的に接続されている。スイッチ１２５は、レンズ１１０に対して、例えば、プラス電圧の印加、マイナス電圧の印加、及び電圧の非印加の切り替えを行うことができる。
電池１２６は、テンプル部１２３に内蔵されている。電池１２６は、配線を介してレンズ１１０に電気的に接続されている。
ノーズパッド部１２４は、各リム部１２１における使用者の鼻に対応する位置に形成される。ノーズパッド部１２４は、使用者の鼻に当接する。ノーズパッド部１２４は、サングラス１００の装着状態を安定させる。
フレーム１２０の構成材料としては、例えば、金属材料、樹脂材料等を用いることができる。なお、フレーム１２０の形状は、使用者の頭部に装着し得る形状であれば、図示の例に限定されない。
≪エレクトロクロミックシート≫
図２は、エレクトロクロミックシート１５０（ＥＣシート１５０）の分解斜視図、図３は、図２の線分ＩＩＩ－ＩＩＩにおける部分断面図である。ＥＣシート１５０は、後述する眼鏡用レンズの材料として用いられる。
図２は、エレクトロクロミックシート１５０（ＥＣシート１５０）の分解斜視図、図３は、図２の線分ＩＩＩ－ＩＩＩにおける部分断面図である。ＥＣシート１５０は、後述する眼鏡用レンズの材料として用いられる。
図２，３に示すように、ＥＣシート１５０は、第１基板１１と、第２基板１２と、エレクトロクロミック素子３０（ＥＣ素子３０）と、封止部４０と、を有する。図２においては、封止部４０を省略している。
第１基板１１及び第２基板１２は、ＥＣ素子３０及び封止部４０を挟持している。また、封止部４０は、第１基板１１及び第２基板１２の間においてＥＣ素子３０の周囲に配置され、第１基板１１及び第２基板１２の間を区画する。封止部４０により区画された領域は、電圧印加により色が変化する着色領域ＡＲである。
［第１基板，第２基板］
第１基板１１及び第２基板１２は、ＥＣシート１５０の最外層である。第１基板１１と第２基板１２とは、互いに対向して配置され、ＥＣ素子３０等を保護する保護層としての機能を有している。
第１基板１１及び第２基板１２は、ＥＣシート１５０の最外層である。第１基板１１と第２基板１２とは、互いに対向して配置され、ＥＣ素子３０等を保護する保護層としての機能を有している。
第１基板１１及び第２基板１２は、可視光透過性を有する。本明細書においては、可視光透過性を有することを「透明」と称することがある。また、可視光透過性を「透明性」と称することがある。透明性を有するならば、第１基板及び第２基板１２は、無色であってもよく、着色されていてもよい。
第１基板１１及び第２基板１２は、透明性を有する熱可塑性樹脂を主材料として含有する。このような樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等）、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等が挙げられる。
第１基板１１及び第２基板１２の材料としては、上記樹脂のうち１つを用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。第１基板１１及び第２基板１２の材料としては、ポリカーボネート系樹脂またはポリアミド系樹脂が好ましい。
また、透明性を有するならば、第１基板１１及び第２基板１２の材料には、公知のフィラーや添加剤を含んでもよい。また、第１基板１１及び第２基板１２は単層であってもよく、積層体であってもよい。
第１基板１１及び第２基板１２の波長５８９ｎｍでの屈折率は、１．３以上１．８以下が好ましく、１．４以上１．６５以下がより好ましい。第１基板１１及び第２基板１２の屈折率をこの範囲とすることにより、エレクトロクロミック素子３０の機能を高めることができる。
第１基板１１及び第２基板１２の平均厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。
［エレクトロクロミック素子］
ＥＣ素子３０は、電圧印加により生じるエレクトロクロミズムにより変色（着色、消色）を生じる。ＥＣ素子３０は、第１透明電極３１と、第２透明電極３２と、第１補助電極３３と、第２補助電極３４と、エレクトロクロミック層３５（ＥＣ層３５）とを有する。
ＥＣ素子３０は、電圧印加により生じるエレクトロクロミズムにより変色（着色、消色）を生じる。ＥＣ素子３０は、第１透明電極３１と、第２透明電極３２と、第１補助電極３３と、第２補助電極３４と、エレクトロクロミック層３５（ＥＣ層３５）とを有する。
（第１透明電極、第２透明電極）
第１透明電極３１は、ＥＣ素子３０の第１基板１１側に設けられ、第１基板１１において第２基板１２側の面に形成されている。また、第２透明電極３２は、ＥＣ素子３０の第２基板１２側に設けられ、第２基板１２において第１基板１１側の面に形成されている。
第１透明電極３１は、ＥＣ素子３０の第１基板１１側に設けられ、第１基板１１において第２基板１２側の面に形成されている。また、第２透明電極３２は、ＥＣ素子３０の第２基板１２側に設けられ、第２基板１２において第１基板１１側の面に形成されている。
図２では、第１透明電極３１において、後述する第１取出部３３２と重なる位置には、第１取出部３３２と同様に突出する部分３１ａを有することとしているが、この部分３１ａは無くてもよい。第２透明電極３２においても同様に、後述する第２取出部３４２と重なる位置には、第２取出部３４２と同様に突出する部分３２ａを有することとしているが、この部分３２ａは無くてもよい。
第１透明電極３１及び第２透明電極３２は、透明性を有する。第１透明電極３１及び第２透明電極３２の材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯ（F-doped Tin Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等が挙げられる。第１透明電極３１及び第２透明電極３２の材料としては、これらのうち１つを用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。
第１透明電極３１及び第２透明電極３２の厚さは、必要な透明性を確保すると共に、ＥＣ層３５に適切に電圧を印加可能な電気抵抗値が得られるように調整される。第１透明電極３１及び第２透明電極３２の材料としてＩＴＯを用いた場合、第１透明電極３１及び第２透明電極３２の平均厚さは、例えば、それぞれ独立して、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、より好ましくは６０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下とされる。
（第１補助電極、第２補助電極）
第１補助電極３３は、第１透明電極３１の周縁部において着色領域ＡＲの周囲に配置され、第１透明電極３１と電気的に接続している。第１補助電極３３は、帯状の第１枠体３３１と、第１枠体３３１から着色領域ＡＲの外側に突出する第１取出部３３２と、を有する。
第１補助電極３３は、第１透明電極３１の周縁部において着色領域ＡＲの周囲に配置され、第１透明電極３１と電気的に接続している。第１補助電極３３は、帯状の第１枠体３３１と、第１枠体３３１から着色領域ＡＲの外側に突出する第１取出部３３２と、を有する。
第１枠体３３１は、ＥＣ層３５の一部、すなわち着色領域ＡＲの一部を囲む。第１枠体３３１は、平面視で湾曲しているが、これに限らない。第１枠体３３１は、レンズ１１０としたときに、レンズ１１０の周囲を囲む位置に設けられている。第１枠体３３１の幅は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
第１取出部３３２は、平面視で第１枠体３３１の中央よりは第１枠体３３１の一端側に偏った位置に設けられている。第１取出部３３２は、レンズ１１０としたときに、フレーム１２０においてブリッジ部１２２又はテンプル部１２３の近傍となる位置に設けられている。
後述する様に、ＥＣシート１５０をレンズ１１０へ加工する際、封止部４０において第１取出部３３２と平面的に重なる位置には第１取出部３３２が露出する貫通孔４０ａが形成され、貫通孔４０ａ内に導通部５１が形成される。第１取出部３３２は、導通部５１との接続箇所として用いられる。形成される導通部５１は、第１取出部３３２（第１補助電極３３）と電気的に接続する。
第２補助電極３４は、第２透明電極３２の周縁部の表面において着色領域ＡＲの周囲に配置され、第２透明電極３２と電気的に接続している。第２補助電極３４は、帯状の第２枠体３４１と、第２枠体３４１から着色領域ＡＲの外側に突出する第２取出部３４２と、を有する。
第２枠体３４１は、ＥＣ層３５の一部、すなわち着色領域ＡＲの一部を囲む。第２枠体３４１は、平面視で湾曲しているが、これに限らない。第２枠体３４１は、レンズ１１０としたときに、レンズ１１０の周囲を囲む位置に設けられている。第２枠体３４１の幅は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
第２取出部３４２は、平面視で第２枠体３４１の中央よりは第２枠体３４１の一端側に偏った位置に設けられている。第２取出部３４２は、レンズ１１０としたときに、フレーム１２０においてブリッジ部１２２又はテンプル部１２３の近傍となる位置に設けられている。
封止部４０において第２取出部３４２と平面的に重なる位置にも同様に、第２取出部３４２が露出する貫通孔が形成され、貫通孔内に導通部が形成される。第２取出部３４２は、導通部との接続箇所として用いられる。形成される導通部は、第２取出部３４２（第２補助電極３４）と電気的に接続する。
第１補助電極３３と第２補助電極３４とは、平面視で互いに重ならず、且つ平面視において着色領域ＡＲを挟んで反対側に位置している。また、第１取出部３３２は第２透明電極３２と重ならず、且つ第２取出部３４２は第１透明電極３１と重なっていない。
平面視で第１透明電極３１に外接する矩形のうち最小の矩形を想定したとき、本実施形態のＥＣシートの第１補助電極３３は、当該矩形の一辺の方向の一端側の領域に設けられ、第２補助電極３４は一辺の方向の一端側の領域に設けられている。
上記矩形の一辺の方向と直交する辺方向において、第１補助電極３３（第１枠体３３１）の長さは、当該直交する方向における第１透明電極３１の長さの５０％以上１００％以下である。
また、上記直交する方向における第２補助電極３４（第２枠体３４１）の長さは、当該直交する方向における第２透明電極３２の長さの５０％以上１００％以下である。
上記矩形の一辺の方向と直交する辺方向において、第１補助電極３３（第１枠体３３１）の長さは、当該直交する方向における第１透明電極３１の長さの５０％以上１００％以下である。
また、上記直交する方向における第２補助電極３４（第２枠体３４１）の長さは、当該直交する方向における第２透明電極３２の長さの５０％以上１００％以下である。
第１補助電極３３の電気抵抗値は、第１透明電極３１の電気抵抗値よりも低い。同様に、第２補助電極３４の電気抵抗値は、第２透明電極３２の電気抵抗値よりも低い。第１補助電極３３及び第２補助電極３４の構成材料としては、例えば、銀、アルミニウム、銅、クロム及びモリブデン等が挙げられる。第１補助電極３３及び第２補助電極３４の構成材料としては、導電性インクを用いることもできる。第１補助電極３３及び第２補助電極３４の構成材料としては、これらのうち１つを用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。第１補助電極３３及び第２補助電極３４は、例えば、スパッタ、蒸着などにより形成することができる。第１補助電極３３及び第２補助電極３４は、導電性インクを用いた印刷により形成することもできる。
第１補助電極３３及び第２補助電極３４の平均厚さは、それぞれ独立して、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。第１補助電極３３及び第２補助電極３４の平均厚さは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。
図４は、第１補助電極３３の部分拡大図である。図４に示すように、第１補助電極３３において、第１枠体３３１と第１取出部３３２との接続箇所（図４において符号Ａ１，Ａ２で表す）の輪郭線は、着色領域ＡＲ側が凸となる曲線である。この曲線の曲率半径は、４０ｍｍ以上に設定されている。曲率半径は、公知の方法により測定し、算出することができる。
また、第１枠体３３１から外側に向けた第１取出部３３２の幅は、１０ｍｍ以下に設定されていると好ましい。
なお、上記第１取出部３３２の幅は、第１取出部３３２が設けられた位置における第１補助電極３３全体の幅Ｗ１を測定し、得られた第１補助電極３３の幅Ｗ１から、第１枠体３３１の幅Ｗ２を除いた値とする。第１枠体３３１の幅Ｗ２は、設計値が既知であれば設計値を用いることができる。第１枠体３３１の幅が未知である場合、等間隔に複数箇所（例えば等間隔に５箇所）の幅を測定し、測定値の算術平均値を第１枠体３３１の幅Ｗ２とすることができる。
第１枠体３３１の少なくとも先端（一端）を含む部分（先端部分）の幅は、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってよい。先端部分の幅が０．１ｍｍ以上であるため、電気抵抗を低くできる。そのため、着色領域ＡＲにおける発色および消色を遅滞なく行うことができる。先端部分の幅は、１．０ｍｍ以下であるため、外部から視認しにくい。そのため、第１枠体３３１は目立ちにくい。よって、サングラス１００の美観を高めることができる。先端部分の幅は、０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってもよい。
図５は、第２補助電極３４の部分拡大図である。第１補助電極３３と同様に、第２補助電極３４において、第２枠体３４１と第２取出部３４２との接続箇所（図５において符号Ａ３，Ａ４で表す）の輪郭線は、着色領域ＡＲ側が凸となる曲線である。この曲線の曲率半径は、４０ｍｍ以上に設定されていると好ましい。
また、第２枠体３４１から外側に向けた第２取出部３４２の幅は、１０ｍｍ以下に設定されていると好ましい。
幅Ｗ２は、上記幅Ｗ１と同様の方法により、第２取出部３４２が設けられた位置における第２補助電極３４全体の幅Ｗ３を測定し、得られた第２補助電極３４の幅Ｗ３から、第２枠体３４１の幅Ｗ４を除いた値として求めることができる。
第２枠体３４１の少なくとも先端（一端）を含む部分（先端部分）の幅は、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってよい。先端部分の幅が０．１ｍｍ以上であるため、電気抵抗を低くできる。そのため、着色領域ＡＲにおける発色および消色を遅滞なく行うことができる。先端部分の幅は、１．０ｍｍ以下であるため、外部から視認しにくい。そのため、第２枠体３４１は目立ちにくい。よって、サングラス１００の美観を高めることができる。先端部分の幅は、０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってもよい。
（エレクトロクロミック層）
図２，３に示すように、ＥＣ層３５は、第１透明電極３１に積層する第１エレクトロクロミック層３５１（第１ＥＣ層３５１）と、第２透明電極３２に積層する第２エレクトロクロミック層３５２（第２ＥＣ層３５２）と、第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２との間に充填された電解質層３５３と、を有する。
図２，３に示すように、ＥＣ層３５は、第１透明電極３１に積層する第１エレクトロクロミック層３５１（第１ＥＣ層３５１）と、第２透明電極３２に積層する第２エレクトロクロミック層３５２（第２ＥＣ層３５２）と、第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２との間に充填された電解質層３５３と、を有する。
（第１エレクトロクロミック層）
第１ＥＣ層３５１は、色が変化する層であり、酸化反応によって着色する材料を主材料として含有する。酸化反応によって着色する材料としては、例えば、トリアリールアミン構造を有するラジカル重合性化合物の重合物、ビスアクリダン化合物、トリフェニルアミン、ベンジジン、プルシアンブルー型錯体、及び酸化ニッケル等、エレクトロクロミズムを示し、ＥＣ素子に用いられる公知の材料が挙げられる。
第１ＥＣ層３５１は、色が変化する層であり、酸化反応によって着色する材料を主材料として含有する。酸化反応によって着色する材料としては、例えば、トリアリールアミン構造を有するラジカル重合性化合物の重合物、ビスアクリダン化合物、トリフェニルアミン、ベンジジン、プルシアンブルー型錯体、及び酸化ニッケル等、エレクトロクロミズムを示し、ＥＣ素子に用いられる公知の材料が挙げられる。
トリアリールアミン構造を有するラジカル重合性化合物の重合物としては、例えば、特開２０１６－４５４６４号公報、特開２０２０－１３８９２５号公報等に記載のものが挙げられる。
酸化反応によって着色する材料としては、これらのうちの１つを用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。
第１ＥＣ層３５１の平均厚さは、０．１μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。第１ＥＣ層３５１の平均厚さは、０．４μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。
（第２エレクトロクロミック層）
第２ＥＣ層３５２は、色が変化する層であり、還元反応によって着色する材料を主材料として含有する。還元反応によって着色する材料としては、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化チタン等の無機エレクトロクロミック化合物、ビオロゲン系化合物及びジピリジン系化合物等の有機エレクトロクロミック化合物等、エレクトロクロミズムを示し、ＥＣ素子に用いられる公知の材料が挙げられる。
第２ＥＣ層３５２は、色が変化する層であり、還元反応によって着色する材料を主材料として含有する。還元反応によって着色する材料としては、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化チタン等の無機エレクトロクロミック化合物、ビオロゲン系化合物及びジピリジン系化合物等の有機エレクトロクロミック化合物等、エレクトロクロミズムを示し、ＥＣ素子に用いられる公知の材料が挙げられる。
還元反応によって着色する材料としては、これらのうちの１つを用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。
第１ＥＣ層３５１が酸化反応によって着色する色（色１）と、第２ＥＣ層３５２が還元反応によって着色する色（色２）とは、同じ色調であってもよく、異なる色調であってもよい。色１と色２とが同じ色調である場合、最大発色濃度を高め、コントラストを向上させることできる。色１と色２とが異なる色調である場合、ＥＣ素子３０の発色としては、色１と色２との混色後の色となる。
第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２との両方を着色させることによって、第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２の酸化還元色素を同時に発色させることができる。そのため、発色スピードを向上させることができる。
第２ＥＣ層３５２の平均厚さは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下が好ましい。第２ＥＣ層３５２の平均厚さは、１．０μｍ以上４．０μｍ以下がより好ましい。第２ＥＣ層３５２の平均厚さは、０．２μｍ以上であると、発色濃度を高めることができる。第２ＥＣ層３５２の平均厚さは、５．０μｍ以下であると、製造コストを抑えることができる。第２ＥＣ層３５２の平均厚さは、５．０μｍ以下であると、着色による視認性の低下が起こりにくい。
（電解質層）
電解質層３５３は、第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２との間に充填されている。電解質層３５３は、イオン伝導性を有する電解質を含有する。
電解質層３５３は、第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２との間に充填されている。電解質層３５３は、イオン伝導性を有する電解質を含有する。
電解質としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩；４級アンモニウム塩、酸類、アルカリ類等の支持塩などが挙げられる。電解質の対イオン（陰イオン）は、ハロゲン、チオシアン酸イオン（ＳＣＮ－）、塩素酸イオン（ＣｌＯ３
－）、過塩素酸イオン（ＣｌＯ４
－）、テトラフルオロホウ酸イオン（ＢＦ４
－）、ヘキサフルオロリン酸イオン（ＰＦ６
－）、トリフルオロメタンスルホン酸イオン（ＣＦ３ＳＯ３
－）、トリフルオロ酢酸イオン（ＣＦ３ＣＯＯ－）、ビスフルオロスルフォニウムイミド（Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２
－）を挙げることができる。
このような電解質として、具体的には、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯＯ、ＫＣｌ、ＮａＣｌＯ３、ＮａＣｌ、ＮａＢＦ４、ＮａＳＣＮ、ＫＢＦ４、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２、Ｍｇ（ＢＦ４）２等が挙げられる。電解質としては、これらのうちの１つを用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。
電解質の材料としては、イオン性液体を用いることもできる。イオン性液体の中でも、有機のイオン性液体は、室温を含む幅広い温度領域で液体を示す分子構造を有しているため、取り扱いが容易である。
電解質層３５３の平均厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。電解質層３５３の平均厚さは、３０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以上７０μｍ以下がさらに好ましい。
［封止部］
封止部４０は、第１基板１１と第２基板１２との間に配置され、着色領域ＡＲを区画する。封止部４０の材料は、透明性を有する絶縁性材料であれば特に限定されない。封止部４０の材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂材料；シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）等の無機酸化物等が挙げられる。
封止部４０は、第１基板１１と第２基板１２との間に配置され、着色領域ＡＲを区画する。封止部４０の材料は、透明性を有する絶縁性材料であれば特に限定されない。封止部４０の材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂材料；シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）等の無機酸化物等が挙げられる。
封止部４０の平均厚さは、ＥＣ素子３０の平均厚さに応じて調整される。封止部４０の平均厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以上６０μｍ以下がさらに好ましい。
≪積層体、眼鏡用レンズ≫
図６は、ＥＣシート１５０を用いたレンズの製造方法を説明する説明図である。
図６は、ＥＣシート１５０を用いたレンズの製造方法を説明する説明図である。
まず、図６（ａ）に示すように、ＥＣシート１５０に加熱下で曲げ加工を施すことで、ＥＣシート１５０を目的とするレンズの曲率に合わせて湾曲させる。曲げ加工は、例えば、プレス成形または真空成形により行う。
次いで、図６（ｂ）に示すように、湾曲させたＥＣシート１５０をインサート品としてインサート成型し、ＥＣシート１５０の凹面にレンズ材１１９を形成して積層体１６０を得る。積層体１６０は、本発明における「積層体」に該当する。レンズ材１１９は、後述する加工を施すことによりレンズ本体１１５となる。
レンズ材１１９は、可視光透過性を有する。レンズ材１１９の材料は、光学部材の材料として公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。
レンズ材１１９の材料が、ＥＣシート１５０においてレンズ材１１９と接する基板（第１基板１１又は第２基板１２）の主材料と同種又は同一であると、ＥＣシート１５０とレンズ材１１９とを密着させやすく好ましい。また、基板の材料とレンズ材１１９の材料とが同種もしくは同一であると、基板とレンズ材１１９との屈折率差を小さくすることができ、ＥＣシート１５０とレンズ材１１９との界面における光の散乱や反射を抑制できる。基板とレンズ材１１９との屈折率差は、０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。
レンズ材１１９の厚さは、例えば、１．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が好ましい。レンズ材１１９の厚さを前記範囲とすることにより、得られるレンズの高い強度と軽量化との両立を図ることができる。
次いで、レンズ材１１９の表面研磨、ＥＣシート１５０及びレンズ材１１９の表面のハードコート処理、及び反射防止処理を行う。その後、第１取出部３３２及び第２取出部３４２と重なる位置の封止部４０に貫通孔を形成し、貫通孔内に導通部を形成する。
導通部は、貫通孔の内部に充填された導電ペースト、貫通孔の内部に挿入された導電性の筒状部材により形成することができる。その他、貫通孔内に形成され、第１補助電極３３（第１取出部３３２）及び第２補助電極３４（第２取出部３４２）と電気的に接続可能であれば、公知の材料を適宜適用することができる。
次いで、図６（ｃ）に示すように、積層体１６０をトリミング加工し、上述のサングラス１００が有するリム部１２１に対応した形状とする。このとき、第１取出部３３２及び第２取出部３４２の周辺のトリミングは、例えば回転する円筒状の砥石Ｇを用いて行う。トリミングに用いる砥石Ｇのうち最小のものの曲率半径は、概ね４０ｍｍである。
このような加工により、ＥＣシート１５０を第１補助電極３３及び第２補助電極３４の外周に沿って切削して得られたＥＣ部１１１と、ＥＣ部１１１が積層されたレンズ本体１１５とを備えるレンズ１１０が得られる（図１参照）。得られるレンズ１１０は、本発明における「眼鏡用レンズ」に該当する。
積層体１６０が有するレンズ材１１９は、第１補助電極３３及び第２補助電極３４の外周に沿ったトリミング加工により、レンズ本体１１５に加工される。レンズ本体１１５は、第１取出部３３２及び第２取出部３４２と平面視同型状の突出部１１５ａを有する。
得られたレンズ１１０は、図１に示すフレーム１２０と組み合わされる。その際、ＥＣ部１１１の第１取出部３３２と第２取出部３４２は、それぞれに設けられる導通部を介して、フレーム１２０と電気的に接続する。本実施形態においては、第１取出部３３２及び第２取出部３４２は、フレーム１２０のテンプル部１２３又はブリッジ部１２２に設けられた不図示の外部端子と電気的に接続し、電池１２６と接続する。
これにより、サングラス１００が得られる。
これにより、サングラス１００が得られる。
以上のような構成のＥＣシート１５０によれば、以下のような効果が得られる。
図７，８は、補助電極（第１補助電極、第２補助電極）の効果を示す説明図である。図７は、補助電極を有さないＥＣシートを用い上記方法で製造した眼鏡用レンズのＥＣ部である。図８は、上記ＥＣシート１５０を用い上記方法で製造した眼鏡用レンズのＥＣ部（ＥＣ部１１１）を示す。
まず、図７に示すＥＣ部１１１Ｘでは、透明電極（第１透明電極、第２透明電極）に電気的に接続する第１導通部５１及び第２導通部５２に電池を接続し電圧を印加すると、第１導通部５１及び第２導通部５２から透明電極に直接電流が流れることとなる。
このとき、第１導通部５１及び第２導通部５２を最短距離で結ぶ経路（符号Ｄ１で示す）では、経路が短く電気抵抗が小さいため電流が流れやすく、第１導通部５１及び第２導通部５２を迂回してつなぐ経路（符号Ｄ２で示す）は、経路Ｄ１より相対的に電流が流れにくい。その結果、着色領域ＡＲのうち、経路Ｄ２と重なるような第１導通部５１及び第２導通部５２から遠い領域では、経路Ｄ１と重なる領域と比べ変色の遅延が生じ易い。
対して、図８に示すＥＣ部１１１のように、材料であるＥＣシートが補助電極（第１補助電極３３，第２補助電極３４）を有する場合、以下のように動作する。
第１補助電極３３では、導通部５１を介して第１取出部３３２に電圧が印加されると、まず、第１取出部３３２から第１枠体３３１に向けて通電し、次いで、第１補助電極３３から第１透明電極３１に通電する。このような電流を符号Ｃ１で示す。
同様に、第２補助電極３４では、第２導通部５２を介して外部電源から第２取出部３４２に電圧が印加されると、まず、第２取出部３４２から第２枠体３４１に向けて通電し、次いで、第２補助電極３４から第２透明電極３２に通電する。このような電流を符号Ｃ２で示す。
このとき、第１補助電極３３は、第１透明電極３１の一端側において短手方向の大半を覆い、第２補助電極３４は、第２透明電極３２の他端側において短手方向の大半を覆っている。そのため、ＥＣ部１１１では、電圧が印加されると、補助電極を介して着色領域ＡＲの全体において通電のタイミングが揃いやすく、変色の遅延を抑制できる。
また、第１補助電極３３，第２補助電極３４は、着色領域ＡＲの周縁部に設けられ、着色領域ＡＲの中央には存在していない。そのため、着色領域ＡＲの発色を妨げない。
さらに、ＥＣシート１５０においては、図４，５に示す符号Ａ１～Ａ４の位置の曲率半径が４０ｍｍ以上に設定に設定され、トリミングに用いる砥石Ｇの曲率半径と同等以上となっている。そのため、トリミングに用いる砥石Ｇにより第１補助電極３３、第２補助電極３４の輪郭をなぞることができ、ドリルでの切削を要することなく設計通りの加工を容易に行うことができる。
以上のような構成のエレクトロクロミックシートによれば、第１補助電極３３及び第２補助電極３４を有することにより、発色及び消色を遅滞なく行うことが可能となる。また、第１補助電極３３及び第２補助電極３４の取出部周辺の形状を、曲率半径４０ｍｍ以上の曲線とすることにより、所望のレンズ形状への加工が容易となる。
また、以上のような構成の積層体、眼鏡用レンズ、眼鏡によれば、上記エレクトロクロミックシートを有することにより、発色及び消色を遅滞なく行うことが可能となる。
なお、本実施形態においては、眼鏡の例としてサングラス１００を示したが、これに限らない。レンズ１１０の適用先は、例えば、風雨、塵芥、薬品等から眼を保護するゴーグル等であってもよい。
また、本実施形態においては、ＥＣ層３５には第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２とを有することとしたが、これに限らない。ＥＣ層３５が、第１ＥＣ層３５１と第２ＥＣ層３５２のいずれか一方のみを有する構成であっても、本発明の効果を奏することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計、仕様等に基づき種々変更可能である。
１１…第１基板、１２…第２基板、３０…エレクトロクロミック素子（ＥＣ素子）、３１…第１透明電極、３２…第２透明電極、３３…第１補助電極、３４…第２補助電極、３５…エレクトロクロミック層（ＥＣ層）、４０…封止部、１１０…レンズ、１１１…エレクトロクロミック部（ＥＣ部）、１１５…レンズ本体、１１９…レンズ材、１２０…フレーム、１２２…ブリッジ部、１２３…テンプル部、１５０…エレクトロクロミックシート（ＥＣシート）、１６０…積層体、３３１…第１枠体、３３２…第１取出部、３４１…第２枠体、３４２…第２取出部、３５１…第１エレクトロクロミック層（第１ＥＣ層）、３５２…第２エレクトロクロミック層（第２ＥＣ層）、３５３…電解質層、ＡＲ…着色領域
Claims (8)
- 第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持されたエレクトロクロミック素子と、
前記第１基板と前記第２基板とに挟持され、前記第１基板と前記第２基板との間に設定される着色領域を区画する封止部と、を備え、
前記エレクトロクロミック素子は、前記第１基板側に設けられた第１透明電極と、
前記着色領域の周囲に配置され前記第１透明電極と電気的に接続された第１補助電極と、
前記第２基板側に設けられた第２透明電極と、
前記着色領域の周囲に配置され前記第２透明電極と電気的に接続された第２補助電極と、
前記第１透明電極と前記第２透明電極とに挟持され、前記着色領域に配置され、電圧の印加により着色するエレクトロクロミック層と、を有し、
前記第１補助電極は、前記エレクトロクロミック層の一部を囲む帯状の第１枠体と、
前記第１枠体から前記着色領域の外側に突出する第１取出部と、を有し、
前記第１枠体と前記第１取出部との接続箇所の輪郭線は、前記着色領域側が凸となる曲線であり、
前記曲線の曲率半径は４０ｍｍ以上であるエレクトロクロミックシート。 - 前記第１枠体から前記外側に向けた前記第１取出部の幅は、１０ｍｍ以下である請求項１に記載のエレクトロクロミックシート。
- 前記第２補助電極は、前記エレクトロクロミック層の一部を囲む帯状の第２枠体と、
前記第２枠体から前記着色領域の外側に突出する第２取出部と、を有し、
前記第２枠体と前記第２取出部との接続箇所の輪郭線は、前記着色領域側が凸となる曲線であり、
前記曲線の曲率半径は４０ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のエレクトロクロミックシート。 - 前記第２枠体から前記外側に向けた前記第２取出部の幅は、１０ｍｍ以下である請求項３に記載のエレクトロクロミックシート。
- 前記エレクトロクロミック層は、前記第１透明電極に積層する第１エレクトロクロミック層と、
前記第２透明電極に積層する第２エレクトロクロミック層と、
前記第１エレクトロクロミック層と前記第２エレクトロクロミック層との間に充填された電解質層と、を有し、
前記第１エレクトロクロミック層は、酸化反応によって着色を呈する材料を含み、
前記第２エレクトロクロミック層は、還元反応によって着色を呈する材料を含む請求項１に記載のエレクトロクロミックシート。 - 請求項１に記載のエレクトロクロミックシートと、
前記エレクトロクロミックシートが積層されたレンズ材と、を備えた積層体。 - 請求項１に記載のエレクトロクロミックシートを、前記第１補助電極及び前記第２補助電極の外周に沿って切削して得られたエレクトロクロミック部と、
前記エレクトロクロミック部が積層されたレンズ本体と、を備え、
前記レンズ本体は、前記第１取出部と平面視同型状の突出部を有する眼鏡用レンズ。 - 請求項７に記載の眼鏡用レンズと、
前記眼鏡用レンズを保持するフレームと、を備え、
前記第１取出部は、前記フレームと電気的に接続する眼鏡。
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