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公開番号2025058958
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2024162296
出願日2024-09-19
発明の名称均一変色の電気化学的変色素子
出願人一榮緑能科技股ふぇん有限公司
代理人個人,個人,個人
主分類G02F 1/155 20060101AFI20250401BHJP(光学)
要約【課題】本発明は、均一に変色する電気化学的変色素子に関する。
【解決手段】この変色素子は、第1導電基板および第2導電基板を含み、第1導電層は第1導電膜と少なくとも1本の第1金属線を備え、第2導電層は第2導電膜と少なくとも1本の第2金属線を備える。また、第1電気化学的変色膜、第2電気化学的変色膜、及びそれらの間に配置された電解質層を含む。各金属線は互いに重ならないように間隔を空けて配置されており、この構造により、着色および脱色速度が向上するとともに、金属電極線の垂直投影が重なることで生じる電場および電流異常が防止される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
均一変色の電気化学的変色素子であり、以下を含む：
第1導電基板（1）、この第1導電基板（1）は第1基材（11）を有し、この第1基材（11）の一方の表面には第1導電層（12）が設けられている。第1導電層（12）は、第1導電膜（121）およびこの第1導電膜（121）に電気的に接続された1本または複数本の第1金属線（122）を含み、各第1金属線（122）は三次元直交座標系のX軸方向に沿って延びている；
第2導電基板（2）、この第2導電基板（2）は第2基材（21）を有し、この第2基材（21）の一方の表面には第2導電層（22）が設けられている。第2導電層（22）は、第2導電膜（221）およびこの第2導電膜（221）に電気的に接続された1本または複数本の第2金属線（222）を含み、各第2金属線（222）はY軸方向に沿って延びている；
第1電気化学的変色膜（3）、この第1電気化学的変色膜（3）は第1導電層（12）の表面に設けられている；
第2電気化学的変色膜（4）、この第2電気化学的変色膜（4）は第2導電層（22）の表面に設けられている；
電解質層（5）、この電解質層（5）は第1電気化学的変色膜（3）と第2電気化学的変色膜（4）の間に設けられている；
ここで、対向する各第1金属線（122）および各第2金属線（222）のZ軸方向の投影は、それぞれY軸方向に沿って交互に間隔を置いて配置されており、重ならない。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項1に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、各第1金属線（122）および各第2金属線（222）はI字型を呈している。
【請求項３】
請求項1に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、各第1金属線（122）はI字型であり、そのI字型の一側にはY軸方向に沿って延びる複数の櫛状の歯（123）を有し、各第2金属線（222）もI字型であり、そのI字型は櫛状の歯（123）の開口側に面し、Y軸方向に沿って延びる複数の櫛状の歯（223）を有している。対向する各櫛状の歯（123）および各櫛状の歯（223）のZ軸方向の投影は、それぞれX軸方向に沿って交互に間隔を置いて配置されており、重ならない。
【請求項４】
請求項1に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、各第1金属線（122）は第1基材（11）と第1導電膜（121）の間に第1基材（11）の表面に設けられており、各第2金属線（222）は第2基材（21）と第2導電膜（221）の間に第2基材（21）の表面に設けられている。
【請求項５】
請求項4に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、各第1金属線（122）のZ軸方向の投影が第1基材（11）の表面における投影面積と分布範囲面積の比率は50％以下であり、各第2金属線（222）のZ軸方向の投影が第2基材（21）の表面における投影面積と分布範囲面積の比率も50％以下である。
【請求項６】
請求項1に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、各第1金属線（122）は第1導電膜（121）と第1電気化学的変色膜（3）の間に第1導電膜（121）の表面に設けられており、各第2金属線（222）は第2導電膜（221）と第2電気化学的変色膜（4）の間に第2導電膜（221）の表面に設けられている。
【請求項７】
請求項6に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、各第1金属線（122）のZ軸方向の投影が第1導電膜（121）の表面における投影面積と分布範囲面積の比率は50％以下であり、各第2金属線（222）のZ軸方向の投影が第2導電膜（221）の表面における投影面積と分布範囲面積の比率も50％以下である。
【請求項８】
請求項1に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、供電部品（7）をさらに含んでおり、この供電部品（7）は第1電気接続ポート（71）および第2電気接続ポート（72）を備えており、第1電気接続ポート（71）は第1導電層（12）に電気的に接続され、第2電気接続ポート（72）は第2導電層（22）に電気的に接続されている。
【請求項９】
請求項1、4および6に記載のいずれかの均一変色の電気化学的変色素子において、封止体（6）をさらに含んでおり、この封止体（6）は第1導電膜（121）から第2導電膜（221）の間に設けられ、第1電気化学的変色膜（3）、第2電気化学的変色膜（4）および電解質層（5）の側面を取り囲んでいる。
【請求項１０】
請求項4または6に記載の均一変色の電気化学的変色素子において、供電部品（7）をさらに含んでおり、この供電部品（7）は第1電気接続ポート（71）および第2電気接続ポート（72）を備えており、第1電気接続ポート（71）は各第1金属線（122）に電気的に接続され、第2電気接続ポート（72）は各第2金属線（222）に電気的に接続されている。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的変色素子に関するものであり、特に均一に変色する電気化学的変色素子に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電気化学的変色素子は、電場を印加することで色を変える材料または素子である。電気化学的変色材料は、電場の作用下で酸化還元反応を起こし、材料の色が変化する。一般的な電気化学的変色素子は、電極、電気化学的変色材料、電解質、及びイオン蓄積層から構成される。多くの場合、電気化学的変色素子にはインジウムスズ酸化物(ITO)ガラスが基材として使用される。実際の動作時には、着色領域は電源の給電点に近い部分で最も濃く、そこから素子の中心に向かって色が徐々に広がる。この現象は、特に電気化学的変色素子の面積が大きくなるほど顕著になり、この問題は「瞳孔効果」と呼ばれる。この現象の主な原因は、電流が両端から供給される際、素子の面積が大きくなることでITOガラスの面抵抗が増加し、素子の端部では電場が強く、中央部では弱くなるためである。この結果、電解質中のイオンは主に素子の端部に集中し、端部が濃く着色され、中央部はイオンの拡散が遅いため、相対的に色が薄くなる。
【０００３】
図1は従来の電気化学的変色素子の構造を示す概略図である。図1を参照すると、従来の電気化学的変色素子は、第1透明導電基板91、第2透明導電基板92、第1電気化学的変色膜93、第2電気化学的変色膜94、および電解質層95を含む構造である。第1透明導電基板91の一方の表面には第1導電層911が設けられている。第2透明導電基板92の一方の表面には第2導電層921が設けられている。第1電気化学的変色膜93は第1導電層911の表面に形成されている。第2電気化学的変色膜94は第2導電層921の表面に形成されている。電解質層95は第1電気化学的変色膜93と第2電気化学的変色膜94の間に配置されている。供電部品96が第1導電層911および第2導電層921に電圧を印加することで、第1導電層911と第2導電層921の間に電圧差が生じ、第1電気化学的変色膜93、第2電気化学的変色膜94、及び電解質層95におけるイオンまたは電子の移動が促進され、それにより第1電気化学的変色膜93及び第2電気化学的変色膜94の色または透光度が変化する。
【０００４】
しかし、第1導電層911および第2導電層921に電圧が印加されると、第1電気化学的変色膜93および第2電気化学的変色膜94はすぐに完全に変色するわけではなく、第1導電層911と第2導電層921の間の電場の変化に従って、第1電気化学的変色膜93および電解質層95と第2電気化学的変色膜94および電解質層95の間でイオンまたは電子の移動がゆっくりと進行し、徐々に着色（Coloring）または脱色（Bleaching）の作業が行われる。上記の電気化学的変色構造では、第1導電層911、第2導電層921、第1電気化学的変色膜93、および第2電気化学的変色膜94が単一の構成要素であるため、これらの面積が大きくなると、第1導電層911および第2導電層921は面積の大きさにより電場の変化速度が低下し、第1電気化学的変色膜93および第2電気化学的変色膜94の着色および脱色に「瞳孔効果」が生じ、電気化学的変色構造の着色・脱色速度が低下する。
【０００５】
また、複数の小面積の第1導電層911、第2導電層921、第1電気化学的変色膜93および第2電気化学的変色膜94を組み合わせて大面積の構造を形成する場合には、供電部品96を用いて各第1導電層911および各第2導電層921にそれぞれ電圧を印加することで、単一構成要素の面積が大きすぎるために生じる着色・脱色速度の遅延を抑制することができる。しかし、このような設計は、供電部品96と複数の第1導電層911および複数の第2導電層921との電気的接続を複雑化し、小面積の複数の第1導電層911、第2導電層921、第1電気化学的変色膜93および第2電気化学的変色膜94を組み合わせて大面積の全体構造を形成する際には、製造工程がさらに複雑になり、製造コストが大幅に増加する。
【０００６】
他の解決策として、導電層の周囲の電極を電気化学的変色ガラスの内部に延ばし、透光性を考慮して、上下の電極を内側に延ばした際に格子状のパターンを採用する方法がある。これには、格子状、菱形、多角形などが含まれるが、これに限られない。しかし、実際に測定すると、格子状パターンの同一層の電極交差部や上下層の電極の垂直投影が重なった部分では、通電後に電流の急上昇および電場の集中が発生し、その結果、重なった部分の変色状態が他の部分と異なり、電気化学的変色ガラス全体の着色・脱色状態の均一性が失われ、色斑が発生する。また、重なった部分の変色膜および電解質層が劣化しやすく、寿命が短くなる。
【０００７】
このような背景から、大面積の電気化学的変色素子において、着色・脱色の均一性、安定性、着色記憶性、迅速な脱色、着色の深さ調整が可能な素子の改良が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、先行技術の欠点を改善するために、均一に変色する電気化学的変色素子を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、全体の着色および脱色速度を向上させるとともに、電気化学的変色素子の変色の均一性を改善する均一変色の電気化学的変色素子を提供することである。
【００１０】
さらに本発明の別の目的は、全体の着色および脱色速度を向上させ、均一性を改善するだけでなく、上下層の金属線が重なることで生じる電場および電流の異常を防止する均一変色の電気化学的変色素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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