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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-46658(P2020-46658A)
(43)【公開日】2020年3月26日
(54)【発明の名称】調光素子及び調光素子システム
(51)【国際特許分類】
   G02F 1/1506 20190101AFI20200303BHJP
【FI】
   G02F1/1506
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2019-144391(P2019-144391)
(22)【出願日】2019年8月6日
(31)【優先権主張番号】特願2018-173624(P2018-173624)
(32)【優先日】2018年9月18日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】304021277
【氏名又は名称】国立大学法人 名古屋工業大学
(71)【出願人】
【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000497
【氏名又は名称】特許業務法人グランダム特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】青木 純
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 暉
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】酒向 慎貴
【テーマコード(参考)】
2K101
【Fターム(参考)】
2K101AA23
2K101DA12
2K101DB03
2K101DC04
2K101DC06
2K101DC63
2K101EG27
2K101EG37
2K101EG52
2K101EG54
2K101EK05
(57)【要約】      (修正有)
【課題】新規な調光素子を提供する。
【解決手段】調光素子1は、調光極3と、基板5と、電解質7と、対向極9と、を備えている。電解質7には、イオン液体、有機溶媒、銀イオン、及びクエン酸が含まれる。対向極9のうち電解質7に接触する部分は、銀であることが好ましい。電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行うことで、可視光の反射率を変化させる構成である。調光素子1は、±1V以下の低電圧であっても、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行うことができる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
調光素子であって、
調光極と、
基板と、
前記調光極と、前記基板との間に配された電解質と、
前記電解質内に少なくとも一部が配された対向極と、
を備え、
前記電解質には、イオン液体、有機溶媒、銀イオン、及びクエン酸が含まれることを特徴とする調光素子。
【請求項2】
前記対向極のうち前記電解質に接触する部分は、銀であることを特徴とする請求項1に記載の調光素子。
【請求項3】
電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による前記銀被膜の溶出とを可逆的に行うことで、可視光の反射率を変化させる構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の調光素子。
【請求項4】
前記銀被膜は、鏡面を有していることを特徴とする請求項3に記載の調光素子。
【請求項5】
前記イオン液体のカチオン部が下記一般式(1)で表されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の調光素子。
【化1】

〔式(1)中、R、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜20の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数7〜31のアリールアルキル基、又は
炭素数1〜20のアルコキシ基であり、
前記アルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、又はホスホノ基で置換されており、
前記アリール基又は前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、又はホスホノ基で置換されている。〕
【請求項6】
前記有機溶媒が極性溶媒であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の調光素子。
【請求項7】
前記イオン液体と、前記有機溶媒との体積比率が90:10〜10:90であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の調光素子。
【請求項8】
調光スマートウィンドウ、調光ミラー、又は意匠部品として用いられることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の調光素子。
【請求項9】
前記基板の前記調光極と対向する面上に、網目状の銀が配されて前記対向極として機能することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の調光素子。
【請求項10】
請求項1又は2に記載の前記調光素子と、
前記調光素子を駆動する電源装置と、
を備え、
前記電源装置にて前記調光素子における銀被膜の形成と前記銀被膜の溶出をコントロールして、前記調光素子の可視光の反射率を変化させることを特徴とする調光素子システム。
【請求項11】
前記電源装置は、前記調光素子を、定電流駆動、定電圧駆動、定電流駆動と定電圧駆動の組合せのいずれかによって作動させることを特徴とする請求項10に記載の調光素子システム。
【請求項12】
前記電源装置は、
前記銀被膜を形成する電解メッキ時には、定電流で前記調光素子を作動させ、
前記銀被膜を溶出する電解溶出時には、
(1)電解溶出開始の際、定電流で前記調光素子を作動させ、そのまま定電流で前記調光素子を所定時間継続して作動させ、
(2)電解溶出の終了前の所定時間は、定電圧で前記調光素子を作動させることを特徴とする請求項11に記載の調光素子システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、調光素子及び調光素子システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、調光素子としては、例えば、次のものが知られている。すなわち、エレクトロクロミック型の調光ガラス(樹脂ガラス)である(特許文献1参照)。この調光ガラスは、2枚のガラス板(樹脂ガラス板)のそれぞれ片側面に調光機能を有する材料及び/又は透明導電体が付着されている。そして、ガラス板の付着面が内側に向かい合わされ、その間に調光用電解質が配され、通電することによって調光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2003−344878号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、近年、調光素子を用いた商品開発が幅広くなされており、既存の調光素子では所望の効果が得られない場合もある。そこで、新規な構成の調光素子の開発が切望されている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、新規な調光素子及び調光素子システムを提供することを目的とする。本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
〔1〕調光素子であって、
調光極と、
基板と、
前記調光極と、前記基板との間に配された電解質と、
前記電解質内に少なくとも一部が配された対向極と、
を備え、
前記電解質には、イオン液体、有機溶媒、銀イオン、及びクエン酸が含まれることを特徴とする調光素子。
【0006】
〔2〕前記対向極のうち前記電解質に接触する部分は、銀であることを特徴とする〔1〕に記載の調光素子。
【0007】
〔3〕電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による前記銀被膜の溶出とを可逆的に行うことで、可視光の反射率を変化させる構成であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の調光素子。
【0008】
〔4〕前記銀被膜は、鏡面を有していることを特徴とする〔3〕に記載の調光素子。
【0009】
〔5〕 前記イオン液体のカチオン部が下記一般式(1)で表されることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の調光素子。
【化1】

〔式(1)中、R、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜20の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数7〜31のアリールアルキル基、又は
炭素数1〜20のアルコキシ基であり、
前記アルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、又はホスホノ基で置換されており、
前記アリール基又は前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、又はホスホノ基で置換されている。〕
【0010】
〔6〕前記有機溶媒が極性溶媒であることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の調光素子。
【0011】
〔7〕前記イオン液体と、前記有機溶媒との体積比率が90:10〜10:90であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の調光素子。
【0012】
〔8〕調光スマートウィンドウ、調光ミラー、又は意匠部品として用いられることを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の調光素子。
【0013】
〔9〕
前記基板の前記調光極と対向する面上に、網目状の銀が配されて前記対向極として機能することを特徴とする〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の調光素子。
【0014】
〔10〕〔1〕又は〔2〕に記載の前記調光素子と、
前記調光素子を駆動する電源装置と、
を備え、
前記電源装置にて前記調光素子における銀被膜の形成と前記銀被膜の溶出をコントロールして、前記調光素子の可視光の反射率を変化させることを特徴とする調光素子システム。
【0015】
〔11〕前記電源装置は、前記調光素子を、定電流駆動、定電圧駆動、定電流駆動と定電圧駆動の組合せのいずれかによって作動させることを特徴とする〔10〕に記載の調光素子システム。
【0016】
〔12〕前記電源装置は、
前記銀被膜を形成する電解メッキ時には、定電流で前記調光素子を作動させ、
前記銀被膜を溶出する電解溶出時には、
(1)電解溶出開始の際、定電流で前記調光素子を作動させ、そのまま定電流で前記調光素子を所定時間継続して作動させ、
(2)電解溶出の終了前の所定時間は、定電圧で前記調光素子を作動させることを特徴とする〔11〕に記載の調光素子システム。
【発明の効果】
【0017】
本発明の調光素子は、イオン液体、有機溶媒、銀イオン、及びクエン酸を含む電解質を用いた新規な調光素子であるため、調光素子の応用範囲が広がる。
対向極のうち電解質に接触する部分が、銀である場合には、低電圧で駆動できる。
電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行うことで、可視光の反射率を変化させる構成では、調光素子は調光ミラーとして有効に利用できる。なお、調光素子は、銀被膜が形成されている状態において、電圧(電源)をOFFにしても、銀被膜はそのまま維持されるため、省電力である。すなわち、調光素子は、いわゆるメモリー効果を有する。
銀被膜が鏡面を有している場合には、可視光の反射率が向上する。なお、本明細書における可視光とは、波長が400nm〜800nmの光を意味する。
特定のカチオンを有するイオン液体を用いると、電解メッキによる銀被膜の形成、及び電解溶出による銀被膜の溶出を円滑に行うことができる。
有機溶媒が極性溶媒であると、クエン酸が電解質によく溶解され、電解メッキによる銀被膜の形成、及び電解溶出による銀被膜の溶出を円滑に行うことができる。
イオン液体と、有機溶媒との体積比率が90:10〜10:90である場合には、電解メッキによる銀被膜の形成、及び電解溶出による銀被膜の溶出を円滑に行うことができる。
本発明の調光素子は、調光スマートウィンドウ、調光ミラー、又は意匠部品として用いられると実用上、非常に有効である。
基板の調光極と対向する面上に、網目状の銀が配されて対向極として機能する場合には、調光素子の構造が簡略化されて、コストが安くなる。
本発明の調光素子システムは、電源装置にて調光素子における銀被膜の形成と銀被膜の溶出をコントロールして、調光素子の可視光の反射率を変化させている。この構成の調光素子システムは、調光ミラーシステムとして有効に利用できる。
本発明の調光素子システムにおいて、調光素子を、定電流駆動、定電圧駆動、定電流駆動と定電圧駆動の組合せのいずれかによって作動させても、低電圧で調光素子を駆動できる。
本発明の調光素子システムにおいて、電源装置は、電解メッキ時には、定電流で調光素子を作動させ、電解溶出時には、定電流で調光素子を作動させることを基本とするとともに、電解溶出の終了間際の所定時間は、定電圧で調光素子を作動させる場合には、より低電圧で調光素子を駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】調光素子、及び調光素子システムの構成を模式的に示す断面図である。
図2】調光素子の構造を模式的に示す分解斜視図である。但し、図2では、電解質は省略されている。
図3】定電圧駆動における電流変化を示す図である。
図4】定電流駆動における電圧変化を示す図である。
図5】定電流駆動における電圧変化を示す図である。図4の1サイクル目を拡大した図である。
図6】定電流駆動と定電圧駆動の組み合わせにおける電圧変化を示す図である。
図7】定電流駆動と定電圧駆動の組み合わせにおける電圧変化を示す図である。図6の1サイクル目を拡大した図である。
図8】透過状態の調光素子を示す写真である。
図9】ミラー状態の調光素子を示す写真である。
図10】調光素子における可視光の透過率を示すグラフである。
図11】他の形態の調光素子の構造を模式的に示す分解斜視図である。但し、図11では、電解質は省略されている。
【発明を実施するための形態】
【0019】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【0020】
以下、本発明を詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「〜」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「10〜20」という記載では、下限値である「10」、上限値である「20」のいずれも含むものとする。すなわち、「10〜20」は、「10以上20以下」と同じ意味である。
【0021】
1.第1実施形態の調光素子1
本発明の調光素子1は、図1,2に示すように、調光極3と、基板5と、電解質7と、対向極9と、を備えている。なお、符号11は、任意の構成要件であるシール材を意味する。
【0022】
(1)調光極3
調光極3には、調光極3として使用される公知の透明電極が適宜用いられる。透明電極には、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)等の透明導電膜が好適に採用できる。透明導電膜の基板には、無機ガラス、樹脂ガラス、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル樹脂等が好適に採用できる。
透明電極の表面に貴金属ナノ微粒子が付着していてもよい。貴金属ナノ微粒子が付着した透明電極を用いると、透明電極上に形成される銀被膜が、美しい鏡面光沢を呈する傾向がある。すなわち、透明電極上に形成される銀被膜の可視光の反射率が高くなる傾向にある。「貴金属」としては、例えば、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、Au(金)等の1種以上が挙げられる。
透明電極表面への貴金属ナノ微粒子の付着方法は、特に限定されない。付着方法としてPd2+等をストライクメッキして貴金属ナノ微粒子を付着する方法が好適に採用される。
貴金属ナノ微粒子のサイズは特に限定されない。貴金属ナノ微粒子の平均粒子径は、5nm〜70nmであることが好ましく、10nm〜60nmであることがより好ましく、30nm〜50nmであることが特に好ましい。この範囲の平均粒子径とすると、透明電極上での貴金属ナノ微粒子の分散性が高くなり、電解メッキによって極めて均一性の高い銀被膜が形成される。
なお、貴金属ナノ微粒子の平均粒子径は、任意の200個以上のPdナノ微粒子の粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)により測定し、その測定値を平均化することにより求める。
また、貴金属を担持させる場合の平均貴金属表面密度は、特に限定されない。平均貴金属表面密度は、好ましくは1.0×10−6g/cm〜9.0×10−6g/cmであり、より好ましくは2.0×10−6g/cm〜8.0×10−6g/cmであり、更に好ましくは3.0×10−6g/cm〜7.0×10−6g/cmである。この範囲内であると、銀被膜形成前の調光極3の、可視光に対する透過率が十分に確保される。
【0023】
(2)基板5
基板5の材質は、特に限定されない。基板5の材料には、例えば、公知の透明材料が採用される。具体的には、無機ガラス、樹脂ガラス、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル樹脂等が好適に採用できる。
【0024】
(3)電解質7
電解質7には、イオン液体、有機溶媒、銀イオン、及びクエン酸が含まれる。この「電解質7」は「Agメッキ浴」と称される場合がある。
ここで、本発明がなされた経緯を説明する。
従来のAgメッキ浴は、猛毒のシアンが配位子として用いられている。また、従来のAgメッキ浴は水溶液系のメッキ浴であり、調光部材(デバイス)に使用する場合は、溶媒の揮発や電解質塩の析出という問題もある。また、電解メッキと、電解溶出とを可逆的に行うことができるAgメッキ浴は現状存在していない。
このような背景の下、本発明の電解質7が開発されたのである。本発明の電解質7は、シアンの代わりに安全なクエン酸を用いている。また、本発明の電解質7は、水系ではなく、イオン液体と有機溶媒の混合系を用いている。そして、本発明者らは、イオン液体、有機溶媒、銀イオン、及びクエン酸を含む電解質7を用いることにより、電解メッキと、電解溶出とが可逆的に行えるという予想外の事実を見いだし、この知見に基づいて本発明はなされた。
次に、各成分について詳細に説明する。
【0025】
(3.1)イオン液体
上述のイオン液体とは、常温(25℃)において溶融状態にあり、カチオン部とアニオン部からなるイオン性物質のことを示す。
イオン液体のカチオン部としては、通常のイオン液体に用いられるカチオンを用いることができる。例えば、窒素数1〜3個の5〜6員環化合物のオニウムカチオン、第四級アンモニウムカチオン、及び第四級ホスホニウムカチオンからなる群より選択されるカチオン部が挙げられる。
【0026】
窒素数1〜3個の5〜6員環化合物のオニウムカチオンとしては、例えば、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン等の5員環化合物のオニウムカチオンや、ピリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン等の6員環化合物のオニウムカチオンを挙げることができる。これらの中でも、イミダゾリウムカチオンが、融点が低く液状になりやすい点で好ましい。
【0027】
イミダゾリウムカチオンは、特に限定されるものではない。例えば、下記一般式(1)の構造を有するものが挙げられる。
【化2】

〔式(1)中、R、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、
水素原子、
置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜20の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、
置換されているかもしくは非置換の炭素数7〜31のアリールアルキル基、又は
炭素数1〜20のアルコキシ基であり、
前記アルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、又はホスホノ基で置換されており、
前記アリール基又は前記アリールアルキル基が置換されている場合は、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、又はホスホノ基で置換されている。〕
【0028】
前記化学式(1)中のR、R、R、R、Rとして用いられる置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜20の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基の例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソアミル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、3−メチルペンタン−2−イル基、3−メチルペンタン−3−イル基、4−メチルペンチル基、4−メチルペンタン−2−イル基、1,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブタン−2−イル基、n−ヘプチル基、1−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、1−エチルペンチル基、1−(n−プロピル)ブチル基、1,1−ジメチルペンチル基、1,4−ジメチルペンチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1,3,3−トリメチルブチル基、1−エチル−2,2−ジメチルプロピル基、n−オクチル基、2−メチルヘキサン−2−イル基、2,4−ジメチルペンタン−3−イル基、1,1−ジメチルペンタン−1−イル基、2,2−ジメチルヘキサン−3−イル基、2,3−ジメチルヘキサン−2−イル基、2,5−ジメチルヘキサン−2−イル基、2,5−ジメチルヘキサン−3−イル基、3,4−ジメチルヘキサン−3−イル基、3,5−ジメチルヘキサン−3−イル基、1−メチルヘプチル基、2−メチルヘプチル基、5−メチルヘプチル基、2−メチルヘプタン−2−イル基、3−メチルヘプタン−3−イル基、4−メチルヘプタン−3−イル基、4−メチルヘプタン−4−イル基、1−エチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、1−プロピルペンチル基、2−プロピルペンチル基、1,1−ジメチルヘキシル基、1,4−ジメチルヘキシル基、1,5−ジメチルヘキシル基、1−エチル−1−メチルペンチル基、1−エチル−4−メチルペンチル基、1,1,4−トリメチルペンチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、1−イソプロピル−1,2−ジメチルプロピル基、1,1,3,3−テトラメチルブチル基、n−ノニル基、1−メチルオクチル基、6−メチルオクチル基、1−エチルヘプチル基、1−(n−ブチル)ペンチル基、4−メチル−1−(n−プロピル)ペンチル基、1,5,5−トリメチルヘキシル基、1,1,5−トリメチルヘキシル基、2−メチルオクタン−3−イル基、n−デシル基、1−メチルノニル基、1−エチルオクチル基、1−(n−ブチル)ヘキシル基、1,1−ジメチルオクチル基、3,7−ジメチルオクチル基、n−ウンデシル基、1−メチルデシル基、1−エチルノニル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、1−メチルトリデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などが挙げられる。入手容易性の観点から、置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜8の飽和もしくは不飽和の直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
【0029】
前記化学式(1)中のR、R、R、R、Rとして用いられる置換されているかもしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基の例としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アンスリル基、9−フェナントリル基、1−ピレニル基、5−ナフタセニル基、1−インデニル基、2−アズレニル基、9−フルオレニル基、ターフェニル基、クオーターフェニル基、メシチル基、ペンタレニル基、ビナフタレニル基、ターナフタレニル基、クオーターナフタレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、インダセニル基、フルオランテニル基、アセナフチレニル基、アセアントリレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントリル基、ビアントラセニル基、ターアントラセニル基、クオーターアントラセニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、プレイアデニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基などが挙げられる。
【0030】
前記化学式(1)中のR、R、R、R、Rとして用いられる置換されているかもしくは非置換の炭素数7〜31のアリールアルキル基の例としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、2−(1−ナフチル)エチル基、2−(2−ナフチル)エチル基、3−(1−ナフチル)プロピル基、又は3−(2−ナフチル)プロピル基などが挙げられる。
【0031】
前記化学式(1)中のR、R、R、R、Rとして用いられる炭素数1〜20のアルコキシ基の例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、2−メチルプロポキシ基、1−メチルプロポキシ基、t−ブトキシ基等を挙げることができる。これらのなかでも、炭素数1〜4のものが好ましい。
【0032】
前述した炭素数1〜20の飽和もしくは不飽和の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。
そのような置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、フェニル基、p−トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基などのアリール基、メトキシ基、エトキシ基、tert−ブトキシ基などのアルコキシ基、フェノキシ基、p−トリルオキシ基などのアリールオキシ基、メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニルなど等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メトキサリル基などのアシル基、メチルスルファニル基、tert−ブチルスルファニル基などのアルキルスルファニル基、フェニルスルファニル基、p−トリルスルファニル基などのアリールスルファニル基、メチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基などのアルキルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、モルホリノ基、ピペリジノ基などのジアルキルアミノ基、フェニルアミノ基、p−トリルアミノ基等のアリールアミノ基などの他、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、ホスホノ基などが挙げられる。
【0033】
前述した炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜31のアリールアルキル基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。
そのような置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、tert−ブトキシ基などのアルコキシ基、フェノキシ基、p−トリルオキシ基などのアリールオキシ基、メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニルなど等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メトキサリル基などのアシル基、メチルスルファニル基、tert−ブチルスルファニル基などのアルキルスルファニル基、フェニルスルファニル基、p−トリルスルファニル基などのアリールスルファニル基、メチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基などのアルキルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、モルホリノ基、ピペリジノ基などのジアルキルアミノ基、フェニルアミノ基、p−トリルアミノ基等のアリールアミノ基などの他、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p−トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、ホスホノ基などが挙げられる。
【0034】
上記式(1)で示されるイミダゾリウムカチオンとしては、合成の容易さの点から、1,3−二置換イミダゾリウムカチオン、1,2,3−三置換イミダゾリウムカチオンが好ましく用いられ、特には1,3−二置換イミダゾリウムカチオンが好ましく用いられる。
具体的にイミダゾリウムカチオンとしては、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、1,3−ジメチルイミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムカチオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−ペンチルイミダゾリウムカチオン、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、1−ヘプチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−オクチルイミダゾリウムカチオン、1−デシル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、1−ドデシル−3−メチルイミダゾリウムカチオン、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムカチオン、1−ブチル−3−エチルイミダゾリウムカチオンなどのジアルキルイミダゾリウムカチオン;3−エチル−1,2−ジメチル−イミダゾリウムカチオン、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムカチオン、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムカチオン、1,2−ジメチル−3−ヘキシルイミダゾリウムカチオン、1,2−ジメチル−3−オクチルイミダゾリウムカチオン、1−エチル−3,4−ジメチルイミダゾリウムカチオン、1−イソプロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムカチオンなどのトリアルキルイミダゾリウムカチオンなどを挙げることができる。
【0035】
ピロリジニウムカチオンとしては、例えば、N,N−ジメチルピロリジニウムカチオン、N−エチル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−メチル−N−プロピルピロリジニウムカチオン、N−ブチル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−メチル−N−ペンチルピロリジニウムカチオン、N−ヘキシル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−メチル−N−オクチルピロリジニウムカチオン、N−デシル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−ドデシル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−(2−メトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−(2−エトキシエチル)−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−(2−プロポキシエチル)−N−メチルピロリジニウムカチオン、N−(2−イソプロポキシエチル)−N−メチルピロリジニウムカチオンなどを挙げることができる。
【0036】
ピリジニウムカチオンとしては、例えば、N−メチルピリジニウムカチオン、N−エチルピリジニウムカチオン、N−ブチルピリジニウムカチオン、N−プロピルピリジニウムカチオンなどの炭素数1〜16のアルキル基により置換されたピリジニウムカチオンなどを挙げることができる。
【0037】
ピペリジニウムカチオンとしては、例えば、N,N−ジメチルピペリジニウムカチオン、N−エチル−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−メチル−N−プロピルピペリジニウムカチオン、N−ブチル−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−メチル−N−ペンチルピペリジニウムカチオン、N−ヘキシル−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−メチル−N−オクチルピペリジニウムカチオン、N−デシル−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−ドデシル−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−(2−メトキシエチル)−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−(2−メトキシエチル)−N−エチルピペリジニウムカチオン、N−(2−エトキシエチル)−N−メチルピペリジニウムカチオン、N−メチル−N−(2−メトキシフェニル)ピペリジニウムカチオン、N−メチル−N−(4−メトキシフェニル)ピペリジニウムカチオン、N−エチル−N−(2−メトキシフェニル)ピペリジニウムカチオン、N−エチル−N−(4−メトキシフェニル)ピペリジニウムカチオンなどを挙げることができる。
【0038】
イオン液体(1)のアニオン部に関しては、特に限定されず、一般的なイオン液体で使用されるアニオンを用いることが可能である。例えば、アニオン部として、Cl、Br、AlCl、AlCl、BF、PF、ClO、NO、CHCOO、CFCOO、CHSO、CFSO、(CFSO、(CFSO、AsF、SbF、NbF、TaF、F(HF)n、(CN)、SCN、CSO、(CSO、CCOO、(CFSO)(CFCO)Nなどの一般的なイオン液体で使用されるアニオンを用いることが可能である。
これらの中でも、ハロゲン原子を有するアニオンが好ましく、特にはフッ素原子含有アニオンが好ましく、更には、下記一般式(2)で示されるフッ素含有イミドアニオンを用いることが好ましい。
【0039】
(C2n+1SO ・・・(2)
(式中、nは、0〜15の整数)
【0040】
一般式(2)で示されるフッ素含有イミドアニオンとして、具体的には、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンを用いることが好ましい。なお、上記nは、通常0〜15、好ましくは0〜8、特に好ましくは0〜4である。
【0041】
イオン液体の製造方法は、特に限定されない。例えば、製造方法として、アニオン交換法又は酸エステル法などの公知の方法を適用することができる。より詳細には、例えば、用いる有機カチオンのハロゲン化塩とパーフルオロアルキルスルホネートアニオンのアルカリ金属塩とを用いてアニオン交換反応により得ることができる。ハロゲン化塩のハロゲンとしては、塩素又は臭素があげられる。アルカリ金属塩のアルカリ金属としては、ナトリウム、カリウムなどが挙げられる。
【0042】
(3.2)有機溶媒
電解質7に含まれる有機溶媒は、特に限定されない。有機溶媒は、クエン酸を溶解しやすいという観点から、極性溶媒であることが好ましい。極性溶媒としては、例えば、アセトニトリル、エタノール、イソプロパノール、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン(THF)、コハク酸メチルトリグリコールジエステル、アセトン、酢酸等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0043】
(3.3)イオン液体と、有機溶媒との体積比率
イオン液体と、有機溶媒との体積比率は、特に限定されない。イオン液体と、有機溶媒との体積比率は、好ましくは、90:10〜10:90であり、より好ましくは60:40〜40:60であり、更に好ましくは55:45〜45:55である。この範囲内であると、クエン酸が電解質7に十分に溶解される。
【0044】
(3.4)銀イオン
銀イオン源としては特に限定されないが、一般的に入手しやすいものとして、硝酸銀、硫酸銀などが挙げられる。これらを用いることが汎用性、コストの面でも望ましい。
電解質中の銀イオンの濃度は、特に限定されない。銀イオンの濃度は、好ましくは0.01M〜2.0Mであり、より好ましくは0.02M〜0.8Mであり、更に好ましくは0.1M〜0.3Mである。銀イオンの濃度を、この範囲にすると、可逆反応のために電解質7に流すことができる電流量を十分に確保できる。
【0045】
(3.5)クエン酸
本発明では、電解質7にクエン酸が含まれることで、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行うことができる。
電解質中のクエン酸の濃度は、特に限定されない。クエン酸の濃度は、クエン酸一水和物として、好ましくは0.5mM〜1000mMであり、より好ましくは5mM〜250mMであり、更に好ましくは20mM〜100mMである。クエン酸の濃度を、この範囲にすると、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを十分に行うことができ、調光部材の特性が良好となる。
【0046】
(3.6)他の成分
電解質7には、本発明の効果を阻害しない限り、他の成分が含まれていてもよい。
【0047】
(4)対向極9
対向極9は、少なくともその一部が電解質7内に配されている。
対向極9には、対向極9として使用される公知の電極が適宜用いられる。対向極9としては、例えば、Ag電極、ITO電極、FTO電極等が好適に採用される。
対向極9のうち電解質7に接触する部分は、銀であることが好ましい。電解質7に接触する部分を銀とすることで、低電圧駆動が可能となる。また、このようにすることで開放電圧、すなわち、電圧をかけなくても、調光素子1のミラー状態又は透明状態が安定的に保持される。また、対向極9に銀を用いることで、対向極9を銀イオンの供給源として機能させることができる。更に、対向極9に銀を用いることで、後述するように、対向極9を参照電極としても機能させることができる。
なお、国際公開第2012/118188号には、調光素子が開示されている。この文献の調光素子は、Cuイオン、Brイオン、DMSOが用いられている点で、本願発明の調光素子1とは相違する。また、この文献の調光素子は、駆動電圧が±2.5Vと高く、実用上不利である。ちなみに、対向極9のうち電解質7に接触する部分に銀を用いた場合、本願発明の調光素子1の駆動電圧は、±1V以内である。
対向極9としては、金属線(金属からなる繊維)を用いた電極が例示される。電極の形態としては、例えば、金属線を用いたメッシュ、金属線を用いた不織布、金属線が略平行に並べられた構造体を好適に挙げることができる。これらの形態の中で、対向極9の全面にわたる抵抗値が略均一になるとの観点から、メッシュが好ましい。メッシュとすることで、調光素子1の駆動電圧を低減することができる。
金属線には、銀からなる線、銀以外の金属線の表面に銀を配した金属線等を用いることができる。
金属線の線径は、特に限定されない。金属線の線径は、透過性と抵抗値の観点から、100nm〜0.5mmであることが好ましく、1000nm〜0.2mmであることがより好ましく、10000nm〜0.1mmであることが更に好ましい。
また、対向極9の形態がメッシュである場合には、透過性と抵抗値の観点から、メッシュ数が2メッシュ〜200メッシュであることが好ましく、10メッシュ〜100メッシュであることがより好ましく、20メッシュ〜80メッシュであることが更に好ましい。
【0048】
(5)参照電極
調光素子1は、参照電極を備えていてもよい。参照電極としては、例えば、Ag/Ag+電極、Ag/AgCl電極、SCE電極等が好適に採用できる。
対向極9として、電解質7に接触する部分が銀である電極を使用した場合には、対向極9は、参照電極としても機能する。
【0049】
2.第1実施形態の調光素子1の効果
本実施形態の調光素子1は、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行うことができる。そして、この可逆反応によって、可視光の反射率を変化することができる。本実施形態の調光素子1は、新規な調光素子1であるため、調光素子1の適用範囲が広がる。
【0050】
3.第2実施形態の調光素子1
第2実施形態の調光素子1は、図11に示されるように、基板5の調光極3と対向する面上に、網目状の銀が配されて対向極9として機能する点が、図2の第1実施形態の調光素子1と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同様であるので、同一構成部分に同一符号を付して説明を省略する。
網目状の銀を構成する各銀線の線幅は、透過性と抵抗値の観点から、100nm〜0.5mmであることが好ましく、1000nm〜0.2mmであることがより好ましく、10000nm〜0.1mmであることが更に好ましい。網目状の銀(銀メッシュ)は、メッシュ数が2メッシュ〜200メッシュであることが好ましく、10メッシュ〜100メッシュであることがより好ましく、20メッシュ〜80メッシュであることが更に好ましい。
網目状の銀の形成方法は、特に限定されず、公知の方法を幅広く採用できる。例えば、印刷、メッキ、蒸着、箔ラミネート、スパッタ等の公知の方法を幅広く採用できる。
【0051】
4.第2実施形態の調光素子1の効果
第2実施形態の調光素子1では、第1実施形態の調光素子1と比較して、片方(図2では下側)のシール材11を省略できるため、調光素子1の構造が簡略化されて、コストが安くなる。
また、第2実施形態の調光素子1では、対向極9たる網目状の銀が、基板5で支持されているため、網目状の銀の位置がずれにくい。特に対向極9たる網目状の銀が、例えば、印刷、メッキ、蒸着、スパッタで形成されており、基板5に密着している場合には、特に網目状の銀の位置がずれにくい。
ところで、網目状の銀を構成する各銀線の線幅は、細い方が好ましい。なぜならば、調光素子1が透明になった場合に、銀線が目立たなくなるからである。ここで、第2実施形態の調光素子1について検討すると、この調光素子1では、対向極9たる網目状の銀が、基板5で支持されており、各銀線の線幅が細くなっても、位置ずれしにくいため、線幅を細くすることができ、その結果、各銀線を目立たなくすることができる。
また、網目状の銀(銀メッシュ)とすることで、調光素子1の駆動電圧を低減することができる。
【0052】
5.調光素子システム13
本発明の調光素子システム13は、図1に示すように、調光素子1と、電源装置15と、を備える。そして、調光素子システム13は、電源装置15にて調光素子1における銀被膜の形成と銀被膜の溶出をコントロールして、調光素子1の可視光の反射率を変化させる。なお、電源装置15としては、例えば、定電流電源、定電圧電源として使用可能な公知の電源装置を用いることができる。
調光素子1の電解メッキ時の電圧は、特に限定されない。電解メッキ時の電圧は、好ましくは−1.5V〜−0.1Vであり、より好ましくは−0.8V〜−0.2Vであり、更に好ましくは−0.5V〜−0.4Vである。
調光素子1の電解溶出時の電圧は、特に限定されない。電解溶出時の電圧は、好ましくは0.1V〜1.5Vであり、より好ましくは0.2V〜0.8Vであり、更に好ましくは0.4V〜0.5Vである。
電解メッキ時の電流密度は、特に限定されない。電解メッキ時の電流密度は、好ましくは0.5mA/cm〜20mA/cmであり、より好ましくは1mA/cm〜10mA/cmであり、更に好ましくは2mA/cm〜5mA/cmである。
電解溶出時の電流密度は、特に限定されない。電解溶出時の電流密度は、好ましくは0.5mA/cm〜20mA/cmであり、より好ましくは1mA/cm〜10mA/cmであり、更に好ましくは2mA/cm〜5mA/cmである。
【0053】
調光素子1は、定電流駆動、定電圧駆動、定電流駆動と定電圧駆動の組合せのいずれによって作動させてもよい。
例えば、調光素子1は、電解メッキ時、及び電解溶出時に定電流で作動させることができる。
また、調光素子1は、電解メッキ時、及び電解溶出時に定電圧で作動させることができる。
更に、定電流駆動と定電圧駆動の組合せの場合は、調光素子1は、例えば次のように作動させることが好ましい。電源装置15は、銀被膜を形成する電解メッキ時には、定電流で調光素子1を作動させる。電源装置15は、銀被膜を溶出する電解溶出時には、電解溶出開始の際、定電流で調光素子1を作動させ、そのまま定電流で調光素子1を所定時間継続して作動させる。そして、電源装置15は、電解溶出の終了前の所定時間は、定電圧で調光素子1を作動させる。すなわち、電解溶出時には、定電流での作動を基本とし、電解溶出の終了間際の所定時間は、定電圧での作動とする。定電圧駆動させる電解溶出の終了前の所定時間は、特に限定されないが、1秒〜100秒が好ましく、2秒〜50秒がより好ましく、5秒〜20秒が更に好ましい。定電圧駆動させる電解溶出の終了前の所定時間の電圧は、特に限定されない。定電圧駆動させる電解溶出の終了前の所定時間の電圧は、好ましくは0.1V〜0.9Vであり、より好ましくは0.2V〜0.8Vであり、更に好ましくは0.4V〜0.6Vである。電源装置15が、電解溶出開始の際、定電流で調光素子1を作動させ、途中でモードを切り替えて定電圧で調光素子1を作動させると、定電流のまま作動させた場合と比べて、駆動電圧が高くなることを抑制できる。すなわち、電解溶出時に、調光素子1を定電流のみで作動させると、電解溶出の終了前に駆動電圧が上昇する場合がある。これに対して、途中で定電圧での作動に切り替えると、駆動電圧の上昇が抑制されるから、調光素子1をより低電圧で駆動できる。
【0054】
6.本実施形態の調光素子システム13の効果
本実施形態の調光素子システム13は、電源装置15にて調光素子1における銀被膜の形成と銀被膜の溶出をコントロールして、調光素子1の可視光の反射率を変化させている。この構成では、調光素子システム13は、調光ミラーシステムとして有効に利用できる。
【実施例】
【0055】
以下、実施例により更に具体的に説明する。
【0056】
1.調光素子1の構成
(1)調光極3(作用電極)
調光極3は、Pdナノ微粒子が分散した状態で付着したITO電極とした。調光極3におけるPd表面密度は、5.5×10−6g/cmであった。
(2)基板5
基板5は、ガラス板(厚さ1mm)とした。
(3)電解質7
次の組成割合の電解質7を調製し、そのうちの約1mLを電解質7として用いた。使用したイオン液体は、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドである。

<電解質組成>
0.2M AgNO
0.08M クエン酸一水和物
アセトニトリル 2.9mL
イオン液体 3.1mL
(4)対向極9
対向極9は、銀メッシュとした。銀メッシュにおける金属線の線径は0.15mmであり、メッシュ数は40メッシュである。
(5)シール材11
シール材11は、シリコンゴムとした。
【0057】
2.調光素子1の駆動(定電圧駆動)
調光素子1を定電圧駆動した際の電流変化が図3に示されている。具体的には、調光素子1は、−0.6Vで15秒、0Vで5秒、+0.6Vで20秒の条件を順に繰り返して駆動された。その結果、±0.6Vという±1V以下の低電圧であっても、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行えることが確認された。すなわち、±1V以下の低電圧であっても、調光素子1を透過状態とミラー状態との間で可逆的に変化させることができた。
なお、図3において、「−30mAで電解メッキ」「+30mAで電解溶出」と注釈が記載されているが、電流値はいずれもおよその値である。また、「ル−プ±0.6V」との記載は、−0.6Vでの電解メッキと、+0.6Vでの電解溶出を繰り返したことを意味する。
【0058】
3.調光素子1の駆動(定電流駆動)
調光素子1を定電流駆動した際の電圧変化が図4,5に示されている。図5は、図4の1サイクル目を拡大した図である。
調光素子1は、−36mAで10秒、0Aで5秒、+36mAで10秒、0Aで5秒の条件を順に繰り返して駆動された。その結果、±1V以下の低電圧であっても、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行えることが確認された。すなわち、±1V以下の低電圧であっても、調光素子1を透過状態とミラー状態との間で可逆的に変化させることができた。図4,5において、電解溶出の終盤に+1.0Vに電圧がシフトしている。これは、電解溶出速度が遅い銀結晶によるものと推測される。この高い電圧へのシフトを考慮しても、調光素子1は±1V以下の低電圧で駆動されている。
なお、図5において、「−0.5Vで電解メッキ」「0Vでメッキ状態保持」「+0.5Vで電解溶出」と注釈が記載されているが、電圧値はいずれもおよその値である。また、図4,5における「ル−プ±36mA」との記載は、−36mAでの電解メッキと、+36mAでの電解溶出を繰り返したことを意味する。
【0059】
4.調光素子1の駆動(定電流駆動と定電圧駆動の組み合わせ)
調光素子1を駆動した際の電圧変化が図6,7に示されている。図7は、図6の1サイクル目を拡大した図である。具体的には、調光素子1は、−36mAで15秒、0Aで5秒、+36mAで7秒、+0.5Vで15秒の条件を順に繰り返して駆動された。その結果、±1V以下の低電圧であっても、電解メッキによる銀被膜の形成と、電解溶出による銀被膜の溶出とを可逆的に行えることが確認された。すなわち、±1V以下の低電圧であっても、調光素子1を透過状態とミラー状態との間で可逆的に変化させることができた。このように電解溶出の開始から所定時間は定電流駆動とし、電解溶出の終盤で、定電流駆動から定電圧駆動に切り替えることで、図4,5に観察される電解溶出の終盤の+1.0Vへの電圧シフトが抑制された。すなわち、電解溶出は、定電流駆動を基本としつつ、終盤は切り替えて定電圧駆動とすることで、調光素子1をより低電圧で駆動できることが確認された。調光素子1をより低電圧で駆動することで、副反応を抑制して、調光素子1の長寿命化が期待できる。
なお、図7において、「−0.6Vで電解メッキ」「0Vでメッキ状態保持」「+0.6Vで電解溶出」「+0.5Vで電解溶出」と注釈が記載されているが、電圧値はいずれもおよその値である。また、「ル−プ±36mA」との記載は、−36mAでの電解メッキと、+36mAでの電解溶出を繰り返したことを意味する。なお、電解溶出の終盤で、定電圧駆動が採用されているときには、必ずしも+36mAとなっていない。
【0060】
5.透過状態及びミラー状態の調光素子1の観察
50mm×50mmサイズの調光素子1を、透過状態とミラー状態にした際の写真が図8,9にそれぞれ示されている。調光素子1の背面には、マーク(大学校章)が印刷された板が配置されている。また、調光素子1の前面には、犬のフィギュアが配置されている。
図8に示されるように、透過状態の調光素子1の場合には、調光素子1が透けて背面のマークが観察された。
他方、図9に示されるように、ミラー状態の調光素子1の場合、前面の犬のフィギュアが調光素子1に映った。
【0061】
6.透過状態及びミラー状態の調光素子1の可視光の透過率
透過状態及びミラー状態の調光素子1の可視光の透過率を測定した。結果が図10に示されている。
透過状態及びミラー状態では、可視光の透過率が顕著に変化していることが確認された。具体的には、透過率は、波長400nm〜800nmの可視光領域において、透過状態では40%、ミラー状態では1%であった。よって、実施例の調光素子1は、十分な調光性能を有することが確認できた。
【0062】
7.まとめ
実施例の調光素子1は、低電圧で駆動できることが確認された。
また、実施例の調光素子1は、定電圧駆動、定電流駆動、定電流駆動と定電圧駆動の組合せのいずれによって作動することが確認された。
また、実施例の調光素子1は、透過状態及びミラー状態では、可視光の透過率が顕著に変化していることが確認された。
なお、定電流駆動と定電圧駆動とを比較した場合には、定電流駆動の方が電気量をコントロールしやすく、透過状態とミラー状態の切り替えの制御が容易である。従って、定電圧駆動を採用するよりも、定電流駆動、又は定電流駆動と定電圧駆動の組合せを採用することが好ましい。
【0063】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は本質から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【0064】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0065】
本発明の調光素子1は、調光スマートウィンドウ、調光ミラー、又は意匠部品として用いられる。
【符号の説明】
【0066】
1 …調光素子
3 …調光極
5 …基板
7 …電解質
9 …対向極
11…シール材
13…調光素子システム
15…電源装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11