JP7274122B2 - 電子デバイス及びその製造方法、並びに、調光レンズユニット - Google Patents
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例えば、特許文献1,2には、この種の電子デバイスであって、電子機能層としてエレクトロクロミック層を有するエレクトロクロミック素子と光学レンズとを組み合わせたエレクトロクロミック技術が開示されている。特に、特許文献1には、エレクトロクロミック装置の、電源及び駆動回路との電気的接続を安定させるために、エレクトロクロミック装置の電極の一部に取り出し電極を用いて電源及び駆動回路との接続を低抵抗にしたものが開示されている。
本発明を電子機能層がエレクトロクロミック層である電子デバイス、つまり、エレクトロクロミック装置に適用した実施形態について説明する。エレクトロクロミック層は電子機能層の一例であり、他の電子機能層を備えた電子デバイスにも適用可能である。
図1は、第1実施形態に係る調光レンズユニット1(エレクトロクロミック装置)の構成図である。図1に示すように、調光レンズユニット1は、調光レンズ本体2と、一対の電極取出部(第1電極取出部3、第2電極取出部4)と、を有している。電極取出部とは、後述する取り出し電極部の外表面での露出部である。調光レンズ本体2は、電極取出部3,4の相互間に設けられ、光の透過率を変化させることが可能に構成されている。
「中間部5のエレクトロクロミック層5a」
エレクトロクロミック層5aは、エレクトロクロミック材料を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでいる。エレクトロクロミック材料としては、無機エレクトロクロミック化合物及び有機エレクトロクロミック化合物のいずれも適用可能である。また、エレクトロクロミック材料として、上記したエレクトロクロミズムを示すことで知られる導電性高分子を用いてもよい。
電解質層5bは、固体電解質層であることが好ましいが、これに限られず、半固体状や液体状であってもよい。固体電解質層である場合、例えば、光又は熱硬化樹脂中に電解質を保持した膜として形成される。
劣化防止層5cの役割としては、エレクトロクロミック層5aと逆反応をし、電荷のバランスをとって、第2電極部8が不可逆的な酸化還元反応により腐食や劣化することを抑制する。結果として、上記した調光レンズユニット1(エレクトロクロミック装置)の繰り返し安定性が向上する。なお、逆反応とは、劣化防止層5cが酸化還元する場合に加え、キャパシタとして作用することも含む。
接着層6は、エレクトロクロミック層5aの側面部を物理的及び化学的に保護するように形成されている。接着層6は、例えば、紫外線硬化性や熱硬化性の絶縁性樹脂等を、側面及び/又は上面を覆うように塗布し、その後硬化させることにより形成できる。又は、紫外線硬化性や熱硬化性の絶縁性樹脂等をシート状に形成したものをあらかじめパターニングしておき、これを貼り付け、その後硬化させることにより形成できる。或いは、感圧型接着剤をシート状に形成したものをあらかじめパターニングしておき、これを貼り付けることにより形成できる。
第1電極部7は、第1電極層7a上に第1コンタクト層7bを積層させて構成されている。第1電極層7aは、第1支持体9の内面9bに隣接し、第1コンタクト層7bは、第2支持体10の内面10bに隣接している。一方、第2電極部8は、第2電極層8a上に第2コンタクト層8bを積層させて構成されている。第2電極層8aは、第2支持体10の内面10bに隣接し、第2コンタクト層8bは、第1支持体9の内面9bに隣接している。この場合、双方のコンタクト層7b,8bは、上記した中間部5(エレクトロクロミック層5a、電解質層5b、劣化防止層5c)を回避した位置に配置されている。
第1支持体9及び第2支持体10は、上記した中間部5(エレクトロクロミック層5a、電解質層5b、劣化防止層5c)と、第1電極部7(第1電極層7a、第1コンタクト層7b)、第2電極部8(第2電極層8a、第2コンタクト層8b)を支持する機能を有する。
図4は他の変形例に係るエレクトロクロミック装置の図1のF2-F2線に沿う断面図である。この変形に係るエレクトロクロミック装置では、第1貫通構造H1が、第1コンタクト層7bを貫通して第1支持体9にまで達し、また、第2貫通構造H2が第2コンタクト層8bを貫通して第1支持体9にまで達している。具体的には第1支持体9の外表面9aに達している。この他の点は図2のエレクトロクロミック装置と同じである。
光学レンズ12の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アリルジグリコールカーボネート樹脂、ジアリルカーボネート樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ウレタン系樹脂、チオウレタン系樹脂、エピスルフィド系樹脂、メタクリレート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂材料などの透明材料が好適に用いられるが、これらに限定されるものではない。
本実施形態によれば、エレクトロクロミック素子11と光学レンズ12とから成るエレクトロクロミック装置1(調光レンズユニット)において、電源や駆動回路に電気的に接続させる部位(即ち、電極取出部3,4)を、面状に延在させつつ外部に露出させる。これにより、電源や駆動回路に対するエレクトロクロミック装置1(エレクトロクロミック素子11、調光レンズユニット1)の電気的接続についての安定化を図ることができる。
図7は、電極取出部3,4の他の配置構成図である。電極取出部3,4の配置は、上記した調光レンズ本体2(図1参照)の上部両端の突出部分に限定されることはなく、当該電極取出部3,4を面状に延在させることが可能な部分であればよい。図7では一例として、電極取出部3,4は、調光レンズ本体となるべき部分の上部側に並んで配置されている。
なお、本発明は、上記した第1及び第2実施形態に限定されることはなく、以下の各変形例に係る発明内容も、本発明の技術範囲に含まれ、同様の作用効果を奏する。
図8は、第1変形例に係るエレクトロクロミック装置1(図1参照)の主要構成となるエレクトロクロミック素子11の断面図である。本変形例において、一対の電極取出部3,4は、共に、他方の支持体(即ち、第1支持体9)を介して外部に露出されている。なお、本変形例において、下記以外の他の構成、並びに、作用効果については、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
図9は、第4変形例に係るエレクトロクロミック装置1(図1参照)の主要構成となるエレクトロクロミック素子11の断面図である。本変形例において、一対の電極取出部3,4は、双方の支持体(即ち、第1支持体9、第2支持体10)を介して外部に露出されている。
以下に、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例では、図1、図2、図5及び図6に示す調光レンズユニット1(エレクトロクロミック装置)を製造する場合を想定する。
まず、第1支持体9として、最大長軸長さ75.5mm×最大短軸長さ54mm、厚み0.3mmの楕円ポリカーボネート基板を準備した。そして、第1支持体9上に、ITO膜をスパッタ法により厚み約100nmに製膜して、第1電極層7aを形成した。
第2支持体10として、第1支持体9と同一形状で同一厚みのポリカーボネート基板を準備した。第2支持体10には、予め、貫通構造H1,H2(図5参照)を設ける。そして、第2支持体10上に、ITO膜をスパッタ法により厚み約100nmに製膜して、第2電極層8aを形成した。
次に、光学透明粘着シート(商品名:LA-50、日東電工社製)を、図5に示す形状に加工した後、第1電極層7a及びエレクトロクロミック層5aを形成した第1支持体9上に、ラミネート装置を用いて貼りつけた。
次に、導電性ペースト(ドータイトXA-910,藤倉化成社製)を、第1電極層7a及びエレクトロクロミック層5a並びに接着層6を形成した第1支持体9上の図5に示す位置に、ディスペンス装置を用いて塗布した。
続いて、第1支持体9上の絶縁性無機微粒子層表面に、ポリエチレングリコールジアクリレート(PEG400DA 日本化薬社製)と、光重合開始剤(IRG184、BASF社製)と、電解質(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム塩)とを、質量比(100:5:40)で混合した溶液をディスペンス装置を用いて塗布し、第2支持体10と真空貼り合せ装置を用いて貼り合わせ、紫外線(UV)硬化させて電解質層5bを形成した。加えて、形成した電解質層5b上に劣化防止層5cを形成する。
以上により、図2及び図5に示す熱成型前のエレクトロクロミック素子11を製造した。
作製したエレクトロクロミック素子11を、曲率半径約130mmの凸金型と凹金型に146℃で加熱しながら挟み込むことで、3D球面形状を有する実施例1のエレクトロクロミック素子11を成形した(図6(b)参照)。
熱成型後のエレクトロクロミック素子11に接着する光学レンズ12の材料として、ポリカーボネート樹脂のユーピロンCLS3400(三菱エンジニアリングプラスチックス社製)を用い、エレクトロクロミック素子11をモールド内にインサートし、射出成形によりレンズ形状に一体成形した(図6(c)参照)。かくして、エレクトロクロミック素子11と光学レンズ12とから成るエレクトロクロミック装置1が、シートインサートインジェクション成形された。
その後、エレクトロクロミック装置1に接着して形成された光学レンズ12の表面を、切削加工により加工することで、曲率を持たせることができた。更に、エレクトロクロミック装置1(エレクトロクロミック素子11、光学レンズ12)に切削加工を施し、メガネフレームに収まる大きさに玉型加工する(眼鏡レンズ状に加工する)。
製造された調光レンズユニット1(エレクトロクロミック装置)の発消色を確認した。具体的には、玉型加工で第2支持体10の外面10aに面状に露出させた電極取出部3,4を介して、第1電極部7(第1電極層7a)と第2電極部8(第2電極層8a)との間に電圧を印加する。このとき、第1電極層7aがマイナス極となるように、-3.5Vの電圧を3秒間印加する。そうすると、調光レンズユニット1(エレクトロクロミック装置)が、上記構造式(A)のエレクトロクロミック化合物に由来するマゼンタ色に安定的に発色することが確認できた。
2…調光レンズ本体
3…第1電極取出部
4…第2電極取出部
5…中間部
5a…エレクトロクロミック層
5b…電解質層
5c…劣化防止層
6…接着層
7…第1電極部
7a…第1電極層
7b…第1コンタクト層
8…第2電極部
8a…第2電極層
8b…第2コンタクト層
9…第1支持体
10…第2支持体
20…第1取り出し電極部
21…第2取り出し電極部
11…エレクトロクロミック素子
H1…第1貫通構造
H2…第2貫通構造
Claims (4)
- 電子機能層を含んだ中間部と、
前記中間部の厚み方向の両側に隣接させて配置された一対の電極層と、
一対の前記電極層の厚み方向両側に配置され、かつ、その内面が前記電極層に隣接された一対の支持体と、
前記一対の電極層にそれぞれ電気的に接続された一対のコンタクト層と、
双方の或いはいずれかの前記支持体を介して外部に面状に露出された電極取出部を備え、かつ、一対の前記電極層に対して1つずつ電気的に接続された一対の取り出し電極部と、を有し、
前記一対のコンタクト層は、電気的に接続されている電極層の支持体の内面との隣接面とは反対側の面に積層され、かつ、前記電子機能層の幅方向外側の位置に前記電子機能層の厚さと同等以上の厚さを有する導電性材料からなり、
一方の前記取り出し電極部は、前記支持体の外面から少なくとも前記内面を貫通させて延在され、かつ、他方の電極層及び前記取り出し電極部を回避しつつ、一方の前記電極層に達している貫通構造を備えて構成され、
他方の前記取り出し電極部は、前記支持体の前記外面から前記内面を貫通させて延在され、かつ、一方の前記電極層及び前記取り出し電極部を回避しつつ、他方の電極層に達している貫通構造を備えて構成されており、
前記貫通構造は、前記支持体を貫通させて構成された貫通孔であり、
前記電極取出部は、前記貫通孔に充填した導電性材料を前記支持体の前記外面に沿って面状に延在させて構成されている電子デバイス。 - 前記電子機能層がエレクトロクロミック層である請求項1に記載の電子デバイス。
- 請求項1又は2に記載の電子デバイスを製造する方法であって、
一方の前記支持体の前記内面に一方の前記電極層を設ける工程と、
他方の前記支持体の前記内面に他方の前記電極層を設ける工程と、
双方の前記電極層の相互間に介在させて前記中間部を設ける工程と、
各電極層に前記コンタクト層を設ける工程と、
前記中間部を挟んで双方の前記支持体を貼り合わせる工程と、
双方の或いはいずれかの前記支持体を介して外部に露出された電極取出部を備え、かつ、一対の前記電極層に対して1つずつ電気的に接続された一対の取り出し電極部を設ける工程と、を有し、
一方の前記取り出し電極部は、前記支持体の外面から前記内面を貫通させて延在され、かつ、他方の前記電極層及び前記取り出し電極部を回避しつつ、一方の前記電極取出部に達している貫通構造を備えて構成され、
他方の前記取り出し電極部は、前記支持体の前記外面から前記内面を貫通させて延在され、かつ、一方の前記電極層及び前記取り出し電極部を回避しつつ、他方の電極取出部に達している貫通構造を備えて構成され、
前記貫通構造は、少なくとも前記支持体を貫通させて構成された貫通孔であり、
前記電極取出部は、前記貫通孔に充填した導電性材料を前記支持体の前記外面に沿って面状に延在させて構成されている電子デバイスの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の電子機能層がエレクトロクロミック層である電子デバイスを眼鏡レンズ状に加工した調光レンズユニットであって、
一対の前記電極取出部の相互間には、光の透過率を変化させることが可能な調光レンズ本体が設けられ、
前記調光レンズ本体は、前記中間部と、一対の前記電極層と、一対の前記支持体と、を有し、一対の前記電極取出部を介して一対の前記電極層の相互間に電圧を印加することで、可逆的に酸化還元反応が起こり、可逆的に色が変化する調光レンズユニット。
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