WO2022244719A1 - エレクトロクロミック素子、及び、眼鏡用レンズ - Google Patents

エレクトロクロミック素子、及び、眼鏡用レンズ Download PDF

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滋樹 宮崎
宏典 川上
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ホヤ レンズ タイランド リミテッド
滋樹 宮崎
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    • G02C2202/16—Laminated or compound lenses

Definitions

  • the present invention relates to an electrochromic element capable of reversibly controlling coloring by electricity, and a spectacle lens using the same.
  • Electrochromic elements that use the electrochromic phenomenon of reversibly changing color by causing a reversible oxidation-reduction reaction when voltage is applied are used, for example, as eyeglass lenses.
  • An electrochromic element is formed in a laminated structure having an electrode layer and an electrochromic layer on the surface of a substrate.
  • a transparent electrode layer made of ITO or the like is generally used as the electrode layer.
  • an electrochromic (EC) element is incorporated into a spectacle lens, it is necessary to arrange the shape of the element so that the convex surface and the concave surface form a substantially spherical surface in order to produce a prescription lens with a predetermined power. Since it is difficult to produce a spherical element from the beginning, a planar EC element is generally produced and then processed into a spherical shape.
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an electrochromic element having an electrode layer capable of suppressing the occurrence of cracks, and a spectacle lens using the same.
  • the electrochromic element of the present invention is an electrochromic element having an electrode layer and an electrochromic layer, wherein the electrode layer is a transparent electrode layer made of amorphous material.
  • the electrode layer is preferably a transparent electrode layer containing IZO.
  • the electrode layer is preferably a transparent electrode layer containing a conductive polymer material.
  • the electrochromic element of the present invention is an electrochromic element having an electrode layer and an electrochromic layer, wherein the electrode layer contains conductive fibers.
  • the conductive fibers are preferably carbon nanotubes or metal nanowires.
  • the electrode layer can have a structure in which the conductive fiber is included in the transparent electrode layer.
  • the electrochromic element can be formed in a curved shape.
  • a spectacle lens according to the present invention is characterized by having any of the electrochromic elements described above.
  • the occurrence of cracks can be suppressed by improving the material of the electrode layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrochromic device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the electrochromic device according to the embodiment of the present invention is processed into a spherical shape.
  • FIG. 3 is a perspective view showing cracks in eyeglasses using conventional electrochromic elements.
  • 4A is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrode layer in an embodiment of the present invention
  • FIG. 4B is a schematic plan view of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a perspective view of spectacles using electrochromic elements according to an embodiment of the present invention.
  • the present embodiment the form for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as "the present embodiment") will be described in detail.
  • the overall structure of the electrochromic device 10 will be described.
  • An electrochromic (EC) device is a device that utilizes the electrochromism phenomenon in which a reversible oxidation-reduction reaction is caused by applying a voltage to both electrodes to reversibly change color.
  • electrochromic elements can be used as spectacle lenses, functioning as sunglasses in bright light and as clear lenses in low light. It is possible to adjust to the optimum brightness by switch operation or automatically.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the electrochromic device 10.
  • the electrochromic device 10 includes a pair of first substrate 1 and second substrate 2, a first electrode layer 4 and a second electrode layer 5 arranged inside each substrate 1 and 2, and each electrode layer an electrochromic layer 6 provided between 4 and 5; Furthermore, the electrochromic layer 6 comprises a reduced layer 7 arranged on the first electrode layer 4 side, an oxidized layer 8 arranged on the second electrode layer 5 side, and a layer between the reduced layer 7 and the oxidized layer 8 . and an electrolyte layer 9 provided.
  • both ends of the first substrate 1 and the second substrate 2 extend beyond the electrochromic layer 6 , and between the substrates 1 and 2 , the electrochromic layer A sealing layer 14 is provided around 6 .
  • the sealing layer 14 is an existing insulating resin material, and the substrates 1 and 2 are adhered by the sealing layer 14 .
  • the electrochromic element 10 is in the form of a film, and can constitute, for example, a spectacle lens in which the electrochromic film of FIG. 1 is adhered to the surface of a lens base material (not shown).
  • a spectacle lens can be configured with the electrochromic element 10 shown in FIG. 1 using the first substrate 1 and the second substrate 2 as lens base materials.
  • the substrates 1 and 2 constituting the electrochromic device 10 are, for example, film or sheet-like, and are required to be transparent and have high transmittance.
  • the substrates 1 and 2 are, for example, moldable resin substrates such as polycarbonate resins, acrylic resins, epoxy resins, and phenolic resins, glass substrates, and the like.
  • Substrates 1 and 2 made of polycarbonate resin are advantageous in terms of manufacturing cost, as well as obtaining transparency and high transmittance.
  • the reduction layer 7 that constitutes the electrochromic layer 6 is a layer that develops color with a reduction reaction.
  • An existing reduced electrochromic compound can be used for the reduced layer 7 .
  • it is not limited, but for example, azobenzene, anthraquinone, diarylethene, dihydroprene, dipyridine, styryl, styrylspiropyran, spirooxazine, spirothiopyran, thioindigo system, tetrathiafulvalene system, terephthalic acid system, triphenylmethane system, triphenylamine system, naphthopyran system, viologen system, pyrazoline system, phenazine system, phenylenediamine system, phenoxazine system, phenothiazine system, phthalocyanine system, fluoran system, Fulgides, benzopyrans, metallocene
  • the oxide layer 8 that constitutes the electrochromic layer 6 is a layer that develops color with an oxidation reaction.
  • An existing oxidized electrochromic compound can be used for the oxide layer 8 . It can be selected from, for example, a composition containing a radically polymerizable compound having a triarylamine, a Prussian blue-type complex, nickel oxide, iridium oxide, and the like, regardless of whether it is an organic substance or an inorganic substance. .
  • the electrolyte layer 9 that constitutes the electrochromic layer 6 has electronic insulation and ionic conductivity, and is preferably transparent.
  • the electrolyte layer 9 may be solid electrolyte, gel, liquid, or the like. A gel state is preferred in order to maintain high ionic conductivity.
  • existing electrolyte materials such as inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, and acids can be used.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electrochromic element molded into a spherical shape.
  • the electrochromic device 10 of this embodiment can be applied to spectacle lenses, for example.
  • the electrochromic element must be processed into a spherical element, but since it is difficult to fabricate a spherical element from the beginning, the planar electrochromic element shown in FIG.
  • the electrochromic element 10 is formed into a spherical shape by performing a process such as pressing against a predetermined mold while heating.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • ITO films are crystalline, so cracks are likely to occur when the electrochromic element 10 is processed into a three-dimensional curved surface.
  • the electrochromic element 10 can be applied to, for example, a spectacle lens, and the electrochromic element 10 is bent into a three-dimensional curved surface. sometimes occurred. That is, as shown in FIG. 3, when an electrochromic device in which the electrode layers 4 and 5 are made of ITO is applied to the lens 101 of the spectacles 100, the inner surface of the lens 101 may be damaged by the cracks 102.
  • FIG. Cracks 102 have various symptoms, from large ones that can be seen with the naked eye to microcracks that can only be seen with a microscope.
  • the electrode layer of this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 1, the electrode layers 4 and 5 are in contact with the substrates 1 and 2, respectively, or arranged on the surface of the substrate via a functional layer such as an antireflection layer.
  • Electrodes layers 4 and 5 Properties required for the electrode layers 4 and 5 include transparency, high transmittance, and excellent conductivity. As described above, since cracks may occur in the ITO film, it is desirable to use, instead of ITO, an electrode material that does not cause cracks even when formed from a planar shape to a spherical shape.
  • the present inventors have found that the electrode layers 4 and 5 are made of a conductive amorphous (amorphous) material, and the electrode layers 4 and 5 are formed of transparent electrode layers made of amorphous material. came to.
  • the conductive amorphous material may be either an inorganic material or an organic material, or may be a hybrid material.
  • IZO Indium Zinc Oxide
  • the organic material although the material is not limited, poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonic acid (PEDOT/PSS) system, polyacetylene system, polypyrrole system, polyaniline system, polythiophene system, Poly(p-phenylene)-based, polyfluorene-based, poly(p-phenylenevinylene)-based, polythienylenevinylene-based, polyacene-based, and graphene-based conductive polymer materials are preferably used.
  • the electrode materials described above have a certain degree of flexibility and can be distributed in random layers, making it possible to provide redundancy against local disconnection. Therefore, by using these materials for the electrode layers 4 and 5 of the electrochromic device 10, cracks in the electrode layers 4 and 5 can be suppressed when the electrochromic device 10 is formed into a three-dimensional curved surface. .
  • IZO for the first electrode layer 4 and the second electrode layer 5 .
  • IZO has low resistance and high transmittance in film formation at room temperature, excellent surface smoothness with amorphous stability, bending resistance, and excellent etching properties.
  • IZO since IZO generates few nodules and is extremely resistant to arcing, particles can be suppressed.
  • an electrode using IZO is superior in basic properties as a transparent electrode as compared with a conventional electrode using ITO.
  • IZO has higher conductive properties than ITO.
  • specific resistance m ⁇ cm
  • IZO can maintain a lower resistivity than ITO in an annealing temperature range of about 0 to 200.degree.
  • the specific resistance of IZO is 0.5 (m ⁇ cm) or less, preferably 0.4 (m ⁇ cm) or less.
  • IZO has lower specific resistance and better conductive properties than ITO when deposited at room temperature or annealed at low temperature.
  • IZO has superior optical properties compared to ITO.
  • the transmittance of IZO is higher than that of ITO in the visible light region with a wavelength range of 400 nm to 780 nm.
  • the transmittance of IZO is about 80% or more, preferably 83% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably at an annealing temperature in the range of 0° C. to 180° C. is 87% or more, most preferably 90% or more.
  • IZO has higher transparency than ITO during room temperature deposition or low temperature annealing.
  • IZO has superior folding resistance compared to ITO.
  • an IZO film and an ITO film are placed on a table whose tilt angle can be changed, and while changing the tilt angle (10 to 90 degrees) of the table in the direction in which both ends of each film approach. , folding each film.
  • IZO has a lower rate of change in resistance ( ⁇ R/R 0 ) with respect to the number of times of bending than ITO, and has excellent bending resistance. That is, it is known that ITO is more prone to cracking when bent than IZO.
  • the rate of resistance change ( ⁇ R/R 0 ) can be expressed as the ratio of the amount of resistance change ⁇ R to the resistance value R 0 when the number of times of bending is zero.
  • the rate of change in resistance ( ⁇ R/R 0 ) of IZO (without annealing) is 0.03% or less, preferably 0.02% or less, more preferably 0.01 within 30000 times of bending. % or less.
  • IZO has higher bending resistance than ITO.
  • IZO has low resistance, excellent conductive properties, and high transmittance. Furthermore, it has excellent bending resistance, has good amorphous stability, and is less prone to cracking than ITO. Therefore, when IZO is used as the electrode layers 4 and 5 of the electrochromic element 10, cracks are suppressed when the electrochromic element 10 is formed from the planar structure shown in FIG. 1 to the spherical structure shown in FIG. 2, and defects are less likely to occur. .
  • the pair of first electrode layer 4 and second electrode layer 5 are made of a large number of conductive fibers. That is, the transparent electrode layer in the second embodiment is formed with a single-layer structure of conductive fibers.
  • the conductive fibers are, but not limited to, submicron fibers (tubes or wires), preferably using carbon nanotubes (CNT) or metal nanowire materials.
  • CNT carbon nanotubes
  • the metal nanowire material is not limited, it is preferable to use silver (Ag) nanowires. Moreover, it is preferable to use these materials in combination, and it is particularly preferable to use carbon nanotubes (CNT) and silver (Ag) nanowires in combination.
  • the transparency of the electrode layers 4 and 5 can be ensured, and the stability of the conductive paths can be ensured.
  • the electrode layer of the third embodiment has a structure in which conductive fibers are included in the transparent electrode layer.
  • the electrode layers 4 and 5 are configured by laminating a large number of conductive fibers 13 on the surface of a transparent electrode layer 15 formed on the surfaces (inner surfaces) of the substrates 1 and 2. is.
  • the conductive fibers 13 uniformly form a mesh-like matrix over the entire surface of the transparent electrode layer 15 .
  • the conductive fibers 13 may be mixed in the transparent electrode layer 15 .
  • the transparent electrode layer 15 shown in FIGS. 4A and 4B may be ITO, or may be a transparent electrode layer made of a conductive amorphous material in the first embodiment.
  • the transparent electrode layer 15 is made of ITO, and the conductive fibers 13 are preferably made of carbon nanotubes (CNT) and silver (Ag) nanowires in combination.
  • the transparent electrode layer 15 is ITO
  • the conductive fibers Redundancy develops, and uniform power supply is maintained over the entire surface of the device by making that portion conductive.
  • the conductive fibers 13 in the third embodiment are applied to the first interface 11 between the first electrode layer 4 and the reduction layer 7 and the second electrode layer 5 shown in FIGS. and the oxide layer 8 at a second interface 12 . Since the electrode layers 4 and 5 are in contact with the electrochromic layer 6, a stable electrochromic phenomenon can be obtained and excellent responsiveness can be maintained.
  • a spectacle lens uses an electrochromic element 10 processed into a three-dimensional curved surface as shown in FIG.
  • the electrochromic element 10 is, for example, an electrochromic film, and a spectacle lens in which a lens base material is molded on the second substrate 2 side can be used.
  • FIG. 5 is a perspective view of spectacles 200 using electrochromic elements according to the embodiment of the present invention.
  • spectacles 200 free from cracks can be manufactured by forming the electrochromic element into a three-dimensional spherical or curved shape and using it as the spectacle lens 201 .
  • the electrochromic device of this embodiment may be applied to lenses other than spectacle lenses. Examples include electrochromic dimmers and anti-glare mirrors.
  • the electrochromic element of the present invention and the spectacle lens using the same, it is possible to provide redundancy against local disconnection, suppress the occurrence of cracks, and uniform the entire surface of the EC element. Power supply can be maintained.

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Abstract

クラックが発生しない電極層を有するエレクトロクロミック素子、及び、それを用いた眼鏡用レンズを提供することを目的とする。本発明のエレクトロクロミック素子（１０）は、電極層（４，５）と、エレクトロクロミック層（６）と、を有するエレクトロクロミック素子であって、前記電極層は、アモルファスからなる透明電極層であることが好ましい。

Description

エレクトロクロミック素子、及び、眼鏡用レンズ
　本発明は、電気により発消色を可逆的に制御可能なエレクトロクロミック素子、及び、それを用いた眼鏡用レンズに関する。
　電圧の印加により可逆的に酸化還元反応を起こして、可逆的に色を変化させるエレクトロクロミズム現象を利用したエレクトロクロミック素子は、例えば、眼鏡用レンズとして用いられる。エレクトロクロミック素子は、基板の表面に、電極層やエレクトロクロミック層を有する積層構造で形成される。
特開２０２１－９３６８号公報
　特許文献１に記載するように、電極層には、ＩＴＯ等からなる透明電極層が一般的に使用される。エレクトロクロミック（ＥＣ）素子を眼鏡レンズに組込む場合、所定の度数を付与した処方レンズを作製するためには、凸面と凹面が概略球面を成すように素子の形状を整える必要がある。最初から球面形状の素子を作製するのは困難であるため、通常は平面状のＥＣ素子を作製した後に、球面形状に加工する。
　しかしながら、球面加工の際、ＩＴＯからなる透明電極にクラックが発生する問題が生じた。クラックは、素子の機能を阻害するか、長期信頼性を低下させる要因となる。
　本発明は、以上の課題を解決するためのものであり、クラックの発生を抑制可能な電極層を有するエレクトロクロミック素子、及び、それを用いた眼鏡用レンズを提供することを目的とする。
　本発明におけるエレクトロクロミック素子は電極層と、エレクトロクロミック層と、を有するエレクトロクロミック素子であって、前記電極層は、アモルファスからなる透明電極層であることを特徴とする。
　本発明では、前記電極層は、ＩＺＯを含む透明電極層であることが好ましい。
　本発明では、前記電極層は、導電性高分子材料を含む透明電極層であることが好ましい。
　本発明におけるエレクトロクロミック素子は、電極層と、エレクトロクロミック層と、を有するエレクトロクロミック素子であって、前記電極層は、導電性繊維を含むことを特徴とする。
　本発明では、前記導電性繊維は、カーボンナノチューブ、或いは金属ナノワイヤであることが好ましい。
　本発明では、前記電極層は、透明電極層に前記導電性繊維を含む構成にできる。
　本発明では、前記エレクトロクロミック素子を、曲面形状で形成できる。
　本発明における眼鏡用レンズは、上記のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子を有することを特徴とする。
　本発明のエレクトロクロミック素子、及びそれを用いた眼鏡用レンズによれば、電極層の材質を改良したことで、クラックの発生を抑制できる。
図１は、本発明の実施の形態におけるエレクトロクロミック素子の断面模式図である。 図２は、本発明の実施の形態におけるエレクトロクロミック素子を球面形状に加工した状態を示す断面模式図である。 図３は、従来のエレクトロクロミック素子を用いた眼鏡にクラックが生じたことを示す斜視図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態における、電極層の一例を示す断面模式図であり、図４Ｂは、図４Ａの平面模式図である。 図５は、本発明の実施の形態におけるエレクトロクロミック素子を用いた眼鏡の斜視図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施の形態」という。）について詳細に説明する。まずは、エレクトロクロミック素子１０の全体構造について説明する。
＜エレクトロクロミック素子の全体構造＞
　エレクトロクロミック（ＥＣ）素子は、両極に電圧を印加することにより可逆的に酸化還元反応を起こして、可逆的に色を変化させるエレクトロクロミズム現象を利用した素子である。例えば、エレクトロクロミック素子は、眼鏡用レンズとして用いることができ、明るい場所では、サングラスとして、暗い場所では、クリアレンズとして機能させることができる。スイッチ操作や、自動で、最適な明るさに調整することを可能とする。
　図１は、エレクトロクロミック素子１０の断面模式図である。エレクトロクロミック素子１０は、一対の第１の基板１及び第２の基板２と、各基板１、２の内側に配置された第１の電極層４及び第２の電極層５と、各電極層４、５の間に設けられたエレクトロクロミック層６と、を有する。更に、エレクトロクロミック層６は、第１の電極層４側に配置された還元層７と、第２の電極層５側に配置された酸化層８と、還元層７と酸化層８の間に設けられた電解質層９と、を有して構成される。
　図１に示すように、第１の基板１及び第２の基板２の両端部は、エレクトロクロミック層６よりも外側に延出しており、各基板１、２の間であって、エレクトロクロミック層６の周囲にシール層１４が設けられている。シール層１４は、既存の絶縁樹脂材であり、シール層１４により、基板１、２の間が接着される。
　エレクトロクロミック素子１０は、フィルム状であり、例えば、図示しないレンズ基材の表面に、図１のエレクトロクロミックフィルムが接着された眼鏡用レンズを構成できる。或いは、第１の基板１及び第２の基板２をレンズ基材として、図１に示すエレクトロクロミック素子１０にて眼鏡用レンズを構成することもできる。
　エレクトロクロミック素子１０を構成する基板１、２は、例えば、フィルム或いはシート状であり、透明であること、透過率が高いことが求められる。基板１、２は、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の成形可能な樹脂基板やガラス基板などである。基板１、２は、ポリカーボネート樹脂で形成されることが、透明性且つ高透過率を得ることができ且つ、製造コストの面で有利である。
　エレクトロクロミック層６を構成する還元層７は、還元反応に伴って発色する層である。還元層７には、既存の還元型エレクトロクロミック化合物を用いることができる。有機物、無機物の別を問わず、限定されるものではないが、例えば、アゾベンゼン系、アントラキノン系、ジアリールエテン系、ジヒドロプレン系、ジピリジン系、スチリル系、スチリルスピロピラン系、スピロオキサジン系、スピロチオピラン系、チオインジゴ系、テトラチアフルバレン系、テレフタル酸系、トリフェニルメタン系、トリフェニルアミン系、ナフトピラン系、ビオロゲン系、ピラゾリン系、フェナジン系、フェニレンジアミン系、フェノキサジン系、フェノチアジン系、フタロシアニン系、フルオラン系、フルギド系、ベンゾピラン系、メタロセン系、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化チタンなどが挙げられる。
　エレクトロクロミック層６を構成する酸化層８は、酸化反応に伴って発色する層である。酸化層８には、既存の酸化型エレクトロクロミック化合物を用いることができる。有機物、無機物の別を問わず、限定されるものではないが、例えば、トリアリールアミンを有するラジカル重合性化合物を含む組成物、プルシアンブルー型錯体、酸化ニッケル、酸化イリジウムなどから選択することができる。
　エレクトロクロミック層６を構成する電解質層９は、電子的な絶縁性とイオン導電性を備えており、また、透明であることが好ましい。電解質層９は固体電解質や、ゲル状、液体状などであってもよい。高いイオン導電性を維持するためにはゲル状であることが好ましい。限定するものではないが、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級アンモニウム塩や酸類等の既存の電解質材料を用いることができる。
　図２は、球面形状に成型されたエレクトロクロミック素子の断面模式図である。本実施の形態のエレクトロクロミック素子１０は、例えば、眼鏡レンズに適用することができる。このとき、エレクトロクロミック素子を球面形状の素子に加工しなければいけないが、最初から球面形状の素子を作製するのは困難であるため、一般的には、図１に示す平面状のエレクトロクロミック素子１０を作製した後に、加熱しながら所定の金型に押しつける等の処理を行って、エレクトロクロミック素子１０を球面形状に成型するなどの方法がとられる。
＜エレクトロクロミック素子における従来の課題について＞
　ところで、エレクトロクロミック素子１０の電極層４、５には、透明性や導電性等の観点から、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ；Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）が一般的に使用される。
　従来より、一般的に適用されるＩＴＯ膜は、結晶性であるがゆえ、エレクトロクロミック素子１０を三次元曲面に加工した際にクラックが生じやすい。
　エレクトロクロミック素子１０は、上記したように、例えば、眼鏡レンズに適用でき、エレクトロクロミック素子１０は三次元曲面に折り曲げられるが、このとき、エレクトロクロミック素子１０の略全面に形成されたＩＴＯ膜にクラックが生じることがあった。すなわち、図３に示すように、電極層４、５がＩＴＯからなるエレクトロクロミック素子を眼鏡１００のレンズ１０１に適用したとき、レンズ１０１の内面にクラック１０２による損傷が発現する場合があった。クラック１０２は目視可能な大きなものから、顕微鏡で観察しないと分からない微小なマイクロクラックまで様々な症状があるが、いずれも素子の機能を阻害するか、長期信頼性を低下させる要因となった。
＜第１の実施の形態の電極層について＞
　本実施の形態の電極層について説明する。まず、図１に示すように、各電極層４、５は、夫々、各基板１、２に接しており、或いは反射抑制層などの機能層を介して基板表面に配置される。
　電極層４、５に求められる特性としては、透明であること、透過率が高いこと、及び伝導性に優れていることを挙げることができる。上記のように、ＩＴＯ膜では、クラックが生じることがあるため、ＩＴＯに代えて、平面形状から球状形状にフォーミングしてもクラックが生じない電極材料を使用することが望ましい。
　そこで、本発明者らは、鋭意研究した結果、電極層４、５の材料として、導電性のアモルファス（非晶質）材料を用い、電極層４、５を、アモルファスからなる透明電極層で形成するに至った。
　導電性のアモルファス材料は、無機材料及び有機材料のどちらであってもよく、或いはハイブリッド材であってもよい。無機材料としては、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛；Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）が好ましく適用できる。また、有機材料としては、材質を限定するものではないが、ポリ（３,４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）系、ポリアセチレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系、ポリ（ｐ－フェニレン）系、ポリフルオレン系、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）系、ポリチエニレンビニレン系、ポリアセン系、グラフェン系の導電性高分子材料などを用いるのが好ましい。上記の電極材料は、ある程度の柔軟性を有し、ランダムな積層分布とすることも可能であり、局所的な断線に対して冗長性を持たせることが可能となる。従って、これら材料を、エレクトロクロミック素子１０の各電極層４、５に用いることで、エレクトロクロミック素子１０を三次元曲面にフォーミングした際に、各電極層４、５にクラックを抑制することができる。
　第１の実施の形態において、第１の電極層４及び第２の電極層５は、特に、ＩＺＯを用いるのが好ましい。ＩＺＯは、透明電極膜用材料として、常温成膜での低抵抗性、高透過率性、アモルファス安定で優れた表面平滑性、耐折り曲げ性、優れたエッチング特性を有している。また、ＩＺＯは、ノジュールの発生が少なくアーキングが極めて生じにくいため、パーティクルを抑制することができる。以下、ＩＺＯを用いた電極について、従来のＩＴＯを用いた電極と比較し、透明電極としての基本特性に優れていることを説明する。
［ＩＴＯとＩＺＯとの特性比較］
　ＩＺＯは、ＩＴＯと比較し、高い導電特性を有している。例えば、ＩＴＯ及びＩＺＯのアニーリング温度（℃）に対して、比抵抗（ｍΩ・ｃｍ）を比較した場合で説明する。この場合、比抵抗において、ＩＺＯは、アニーリング温度が約０～２００℃の範囲において、ＩＴＯと比較して低い比抵抗を維持することができる。具体的には、ＩＺＯの比抵抗は、０．５（ｍΩ・ｃｍ）以下であり、好ましくは、０．４（ｍΩ・ｃｍ）以下である。このように、ＩＺＯは、室温成膜時または低温アニーリング時において、ＩＴＯと比較して比抵抗が低く、優れた導電特性を有している。
　ＩＺＯは、ＩＴＯと比較し、優れた光学特性を有している。例えば、波長４００ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の可視光域において、ＩＺＯの透過率はＩＴＯよりも高いことがわかっている。具体的には、ＩＺＯの透過率は、アニール温度が０℃～１８０℃の範囲で、約８０％以上であり、好ましくは、８３％以上であり、より好ましくは８５％以上であり、更に好ましくは８７％以上であり、最も好ましくは９０％以上である。このように、ＩＺＯは、室温成膜時または低温アニーリング時において、ＩＴＯと比較して高い透過性を有している。
　ＩＺＯは、ＩＴＯと比較し、優れた耐折り曲げ特性を有している。例えば、ＩＺＯフィルム及びＩＴＯフィルム（基材は透明ポリイミド）を、傾き角度が変化可能な台上に設置し、各フィルムの両端が近づく方向に台の傾き角度（１０～９０度）を変化させながら、各フィルムを折り曲げる。ＩＺＯは、ＩＴＯよりも、曲げ回数に対する抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ０）は低く、優れた耐折り曲げ特性を有することがわかっている。すなわち、ＩＴＯは、ＩＺＯよりも折り曲げによりクラックが生じやすいことがわかっている。抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ０）は、曲げ回数がゼロのときの抵抗値Ｒ０に対する抵抗変化量ΔＲの率で示すことができる。ＩＺＯ（アニールなし）の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ０）は、折り曲げ回数が３００００回以内において、０．０３％以下であり、好ましくは、０．０２％以下であり、より好ましくは０．０１％以下である。このように、ＩＺＯは、ＩＴＯと比較して高い耐折り曲げ特性を有している。
　以上のことから、ＩＺＯは、ＩＴＯと比べて、低抵抗で優れた導電特性と高い透過率を有している。さらに、優れた耐折り曲げ特性を有しており、アモルファス安定性も良く、ＩＴＯと比較してクラックが発生しにくい。従って、ＩＺＯを、エレクトロクロミック素子１０の各電極層４、５として用いると、エレクトロクロミック素子１０を図１の平面構造から図２の球面構造に成形する際のクラックが抑制されて不良が生じにくい。
＜第２の実施の形態の電極層について＞
　第２の実施の形態において、一対の第１の電極層４及び第２の電極層５は、多数の導電性繊維からなる。すなわち、第２の実施の形態における透明電極層は、導電性繊維の単層構造で形成される。導電性繊維は、限定しないが、サブミクロン程度の繊維（チューブまたはワイヤ）であり、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ)、あるいは金属ナノワイヤ材料を用いることが好ましい。金属ナノワイヤ材料は、限定しないが、銀（Ａｇ）ナノワイヤを用いることが好ましい。また、これら材料を複合して用いることが好ましく、特にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ)と銀（Ａｇ）ナノワイヤを複合して用いることが好ましい。これら材料を電極層に用いることで、局所的な断線に対して冗長性を持たせることができ、素子の全面で均一な給電が保たれる。
　本実施の形態では、導電性繊維を網目状のマトリクスで形成することで、電極層４、５の透明性を確保することができるととともに、導電経路の安定性を確保できる。
＜第３の実施の形態の電極層について＞
　第３の実施の形態の電極層は、第２の実施の形態とは異なって、透明電極層に、導電性繊維を含む構成である。例えば、図４Ａ及び図４Ｂで示すように、電極層４、５は、基板１、２の表面（内面）に形成された透明電極層１５の表面に、多数の導電性繊維１３を積層した構成である。図４Ｂで示すように、導電性繊維１３が、透明電極層１５の表面において、全面に均一に網の目状のマトリクスを形成している。なお、導電性繊維１３は、透明電極層１５内に混在していてもよい。
　ここで、図４Ａ及び図４Ｂに示す透明電極層１５は、ＩＴＯであってもよく、或いは、第１の実施の形態における導電性のアモルファス材料からなる透明電極層であってもよい。例えば、第３の実施の形態において、透明電極層１５はＩＴＯであり、導電性繊維１３は、特にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ)と銀（Ａｇ）ナノワイヤを複合して用いることが好ましい。
　図４Ａ及び図４Ｂに示す電極構造とすることで、電極層４及び５に断線が発生しても、例えば、透明電極層１５がＩＴＯであり、ＩＴＯ膜にクラックが生じても導電性繊維よる冗長性が発現し、その部分を導通させることにより素子の全面で均一な給電が保たれる。
　なお、第３の実施の形態における導電性繊維１３を、図１、図２に示す第１の電極層４と還元層７との間の第１の界面１１、及び、第２の電極層５と酸化層８との間の第２の界面１２に介在させることが可能である。これにより、各電極層４、５とエレクトロクロミック層６とが接するため、安定したエレクトロクロミック現象を得ることができ、優れた応答性を維持することができる。
＜用途＞
　本実施の形態のエレクトロクロミック素子の用途を限定するものではないが、調光眼鏡レンズに好ましく適用することができる。眼鏡用レンズでは、図２に示す三次元曲面に加工したエレクトロクロミック素子１０を用いる。エレクトロクロミック素子１０は例えば、エレクトロクロミックフィルムであり、第２の基板２側にレンズ基材がモールドされた眼鏡レンズを用いることができる。
　図５は、本発明の実施形態におけるエレクトロクロミック素子を用いた眼鏡２００の斜視図である。本発明の実施形態における、エレクトロクロミック素子を３次元的に球面または曲面形状にフォーミングし、眼鏡用レンズ２０１として用いることで、クラックが発生しない眼鏡２００を製造することができる。
　本実施の形態のエレクトロクロミック素子を眼鏡用レンズ以外に適用してもよい。例えば、エレクトロクロミック調光装置や、防眩ミラーなどである。
　本発明のエレクトロクロミック素子、及びそれを用いた眼鏡用レンズによれば、局所的な断線に対して冗長性を持たせることが可能となり、クラックの発生を抑制し、ＥＣ素子の全面で均一な給電が保つことができる。
　本出願は、２０２１年５月１７日出願の特願２０２１－８２８６３に基づく。この内容は全てここに含めておく。

 

Claims (8)

  1. 　電極層と、エレクトロクロミック層と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
    　前記電極層は、アモルファスからなる透明電極層であることを特徴とするエレクトロクロミック素子。
  2. 　前記電極層は、ＩＺＯを含む透明電極層であ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素子。
  3. 　前記電極層は、導電性高分子材料を含む透明電極層であ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素子。
  4. 　電極層と、エレクトロクロミック層と、を有するエレクトロクロミック素子であって、
    　前記電極層は、導電性繊維を含むことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
  5. 　前記導電性繊維は、カーボンナノチューブ、或いは金属ナノワイヤであることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロクロミック素子。
  6. 　前記電極層は、透明電極層に前記導電性繊維を含むことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のエレクトロクロミック素子。
  7. 　前記エレクトロクロミック素子は、曲面形状で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のエレクトロクロミック素子。
  8. 　請求項７に記載のエレクトロクロミック素子を有することを特徴とする眼鏡用レンズ。

     
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017009843A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社リコー エレクトロクロミック装置及びその製造方法、エレクトロクロミック調光眼鏡
JP2018514799A (ja) * 2015-03-09 2018-06-07 ジェンテックス コーポレイション プラスチック基材を備えた電気化学デバイス
US20180180963A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Switch Materials Inc. Layered transparent conductive electrode structure for an optical filter
JP2020154175A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社リコー 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
JP2021009368A (ja) 2019-06-28 2021-01-28 株式会社リコー 光学素子及び眼鏡
JP2021082863A (ja) 2019-11-14 2021-05-27 矢崎総業株式会社 無線通信装置および無線通信システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018514799A (ja) * 2015-03-09 2018-06-07 ジェンテックス コーポレイション プラスチック基材を備えた電気化学デバイス
JP2017009843A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社リコー エレクトロクロミック装置及びその製造方法、エレクトロクロミック調光眼鏡
US20180180963A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Switch Materials Inc. Layered transparent conductive electrode structure for an optical filter
JP2020154175A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社リコー 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
JP2021009368A (ja) 2019-06-28 2021-01-28 株式会社リコー 光学素子及び眼鏡
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