特開 2024-52601 エレクトロクロミックフィルム及びその製造方法

(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】P2024052601

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】エレクトロクロミックフィルム及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B32B 37/14 20060101AFI20240404BHJP

   C09J 4/02 20060101ALI20240404BHJP

   C09J 9/02 20060101ALI20240404BHJP

   C09K 9/00 20060101ALI20240404BHJP

   B32B 7/025 20190101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

B32B37/14 Z

C09J4/02

C09J9/02

C09K9/00 A

B32B7/025

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023167607

(22)【出願日】2023-09-28

(31)【優先権主張番号】111137388

(32)【優先日】2022-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】523371414

【氏名又は名称】昶曜科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＭＡＲＴＩＮＴ， ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】３Ｆ．， Ｎｏ．５４２－１６， Ｚｈｏｎｇｚｈｅｎｇ Ｒｄ．， Ｘｉｎｚｈｕａｎｇ Ｄｉｓｔ．， Ｎｅｗ Ｔａｉｐｅｉ Ｃｉｔｙ， Ｔａｉｗａｎ，

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(74)【代理人】

【識別番号】100215142

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 徹

(72)【発明者】

【氏名】邱達成

【テーマコード（参考）】

4F100

4J040

【Ｆターム（参考）】

4F100AA18C

4F100AK25

4F100AK25C

4F100AK45

4F100AK45C

4F100AR00B

4F100AR00C

4F100AT00A

4F100AT00D

4F100BA05

4F100BA07

4F100CB04

4F100CB04C

4F100EJ08C

4F100EJ12

4F100EJ12E

4F100EJ17A

4F100EJ17B

4F100EJ17C

4F100EJ17D

4F100EJ17E

4F100EJ19

4F100EJ19A

4F100EJ19B

4F100EJ19C

4F100EJ19D

4F100EJ19E

4F100EJ54

4F100EJ54C

4F100GB48

4F100JB14

4F100JB14C

4F100JG01

4F100JG01A

4F100JG01D

4F100JM01

4F100JM01C

4F100JN28

4F100JN28B

4F100JN28D

4F100YY00C

4J040EL021

4J040EL022

4J040FA261

4J040FA291

4J040HA096

4J040JB08

4J040JB10

4J040LA09

4J040NA19

(57)【要約】

【課題】エレクトロクロミックフィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】第１導電フィルム材上に変色還元層を形成するステップと、第２導電フィルム材上に変色酸化層を形成するステップと、変色還元層を連続的に供給して変色還元層上にイオン伝導コロイドを形成するステップと、変色酸化層が第２導電フィルム材とイオン伝導コロイドとの間に位置するように、変色酸化層が設けられた第２導電フィルム材を連続的に供給されるイオン伝導コロイド上に圧着するステップと、イオン伝導コロイドを硬化させて固体電解質層を形成するステップと、を含むエレクトロクロミックフィルムの製造方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電フィルム材上に変色還元層を形成するステップと、
第２導電フィルム材上に変色酸化層を形成するステップと、
前記変色還元層を連続的に供給して前記変色還元層上にイオン伝導コロイドを形成するステップと、
前記変色酸化層が前記第２導電フィルム材と前記イオン伝導コロイドとの間に位置するように、前記変色酸化層が設けられた前記第２導電フィルム材を連続的に供給される前記イオン伝導コロイドに圧着するステップと、
前記イオン伝導コロイドを硬化させて固体電解質層を形成するステップと、
を含むエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項2】

前記イオン伝導コロイドの製造方法は、
ポリカーボネート及び過塩素酸リチウムを混合して電解質混合物を形成するステップと、
前記電解質混合物と、アクリル系樹脂を含む紫外光硬化接着剤とを均一に混合して、前記イオン伝導コロイドを形成するステップと、
を含む請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項3】

前記電解質混合物の含有量は３０重量部～４０重量部の間であり、前記紫外光硬化接着剤の含有量は６０重量部～７０重量部の間であり、前記過塩素酸リチウムの含有量は前記電解質混合物の総重量に対して１ｗｔ％～１５ｗｔ％の間である請求項２に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項4】

温度が１５℃～７０℃の間である場合、前記イオン伝導コロイドの粘度は２００ｃｐｓ～１００００ｃｐｓの間である請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項5】

前記イオン伝導コロイドの厚さは１０μｍ～１００μｍの間である請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項6】

前記変色酸化層が設けられた前記第２導電フィルム材を連続的に供給される前記イオン伝導コロイド上に圧着するステップは、
第１圧着ホイールと第２圧着ホイールの回転によって、前記変色酸化層が設けられた前記第２導電フィルム材を連続的に供給される前記イオン伝導コロイドに圧着するステップを含み、
前記第１圧着ホイールと前記第２圧着ホイールの間の間隔は１００μｍ～５００μｍである請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項7】

前記変色還元層を連続的に供給して前記変色還元層上に前記イオン伝導コロイドを形成するステップは、
前記イオン伝導コロイドを連続的に供給される前記変色還元層上に１メートル／分～２０メートル／分の速度で塗布するステップを含む請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項8】

前記イオン伝導コロイドを硬化させて前記固体電解質層を形成するステップは、
波長が３６５ｎｍ～３９５ｎｍの間の紫外光を前記イオン伝導コロイドに照射するステップを含む請求項１に記載のエレクトロクロミックフィルムの製造方法。

【請求項9】

第１導電フィルム材と、
前記第１導電フィルム材上に配置される変色還元層と、
前記変色還元層上に配置される固体電解質層と、
前記固体電解質層上に配置される変色酸化層と、
前記変色酸化層上に配置される第２導電フィルム材と、
を備え、
前記第１導電フィルム材、前記変色還元層、前記固体電解質層、前記変色酸化層、及び前記第２導電フィルム材のそれぞれの少なくとも一方の側に設けられるフレーム素子を有さないエレクトロクロミックフィルム。

【請求項10】

前記エレクトロクロミックフィルムは、少なくとも前記側に接触する前記フレーム素子を有さず、前記フレーム素子の材料は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、又はそれらの組み合わせを含む請求項９に記載のエレクトロクロミックフィルム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エレクトロクロミックフィルム及びエレクトロクロミックフィルムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、市販されているエレクトロクロミック素子のほとんどは、ベース層板としてガラス基板等の硬質材を使用しているため、エレクトロクロミック素子が生産過程において収納されることができず、独立したシート状構造でしか実装することができない。独立したシート状のエレクトロクロミック素子は量産に適しておらず、生産能力は比較的に限られている。シート状構造のエレクトロクロミック素子は、材料のサイズ、形状及び湾曲状況（曲面）によって用途が制限されやすいため、広く使用されることができず、また使用の際に物品のサイズに応じて、裁断後に廃棄物が発生しやすい。また、エレクトロクロミック素子は、プロセスにおいて電解質溶液を充填できる追加のフレーム接着剤を作る必要がある。そうしないと、電解質がエレクトロクロミック素子の外部に染み出しやすくなる。したがって、上記問題をどのように解決するかは、当業者が積極的に研究する課題となる。

【発明の概要】

【0003】

本開示の幾つかの実施形態によれば、本開示は、第１導電フィルム材上に変色還元層を形成するステップと、第２導電フィルム材上に変色酸化層を形成するステップと、変色還元層を連続的に供給して変色還元層上にイオン伝導コロイドを形成するステップと、変色酸化層が第２導電フィルム材とイオン伝導コロイドとの間に位置するように、変色酸化層が設けられた第２導電フィルム材を連続的に供給されるイオン伝導コロイド上に圧着するステップと、イオン伝導コロイドを硬化させて固体電解質層を形成するステップと、を含むエレクトロクロミックフィルムの製造方法を提供する。

【0004】

本開示の幾つかの実施形態において、イオン伝導コロイドの製造方法は、ポリカーボネート及び過塩素酸リチウムを均一に混合して、電解質混合物を形成するステップと、電解質混合物と、アクリル系樹脂を含む紫外光硬化接着剤とを均一に混合して、イオン伝導コロイドを形成するステップと、を含む。

【0005】

本開示の幾つかの実施形態において、電解質混合物の含有量は３０重量部～４０重量部の間であり、紫外光硬化接着剤の含有量は６０重量部～７０重量部の間であり、過塩素酸リチウムの含有量は電解質混合物の総重量に対して１ｗｔ％～１５ｗｔ％の間である。

【0006】

本開示の幾つかの実施形態において、温度が１５℃～７０℃の間である場合、イオン伝導コロイドの粘度は２００ｃｐｓ～１００００ｃｐｓの間である。

【0007】

本開示の幾つかの実施形態において、イオン伝導コロイドの厚さは１０μｍ～１００μｍの間である。

【0008】

本開示の幾つかの実施形態において、変色酸化層が設けられた第２導電フィルム材を連続的に供給されるイオン伝導コロイドに圧着するステップは、第１圧着ホイールと第２圧着ホイールの回転によって、変色酸化層が設けられた第２導電フィルム材を連続的に供給されるイオン伝導コロイド上に圧着するステップを含み、第１圧着ホイールと第２圧着ホイールとの間の間隔は１００μｍ～５００μｍの間である。

【0009】

本開示の幾つかの実施形態において、変色還元層を連続的に供給して変色還元層上にイオン伝導コロイドを形成するステップは、イオン伝導コロイドを連続的に供給される変色還元層上に１メートル／分～２０メートル／分の速度で塗布するステップを含む。

【0010】

本開示の幾つかの実施形態において、イオン伝導コロイドを硬化させて固体電解質層を形成するステップは、波長が３６５ｎｍ～３９５ｎｍの間の紫外光をイオン伝導コロイドに照射するステップを含む。

【0011】

本開示の他の実施形態によれば、エレクトロクロミックフィルムは、第１導電フィルム材と、第１導電フィルム材上に配置される変色還元層と、変色還元層上に配置される固体電解質層と、固体電解質層上に配置される変色酸化層と、変色酸化層上に配置される第２導電フィルム材と、を含む。エレクトロクロミックフィルムは、第１導電フィルム材、変色還元層、固体電解質層、変色酸化層、及び第２導電フィルム材のそれぞれの少なくとも一方の側に設けられるフレーム素子を有さない。

【0012】

本開示の幾つかの実施形態において、エレクトロクロミックフィルムは、少なくとも前記側に接触するフレーム素子を有さず、フレーム素子の材料は、アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌｉｃ Ｒｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）、又はそれらの組み合わせを含む。

【0013】

本開示の上記実施形態によれば、本開示は、従来のガラス基板等の硬質材をベース層板とする板材状のエレクトロクロミック素子を改良してエレクトロクロミックフィルムを形成するだけでなく、具体的なプロセスの改良により、エレクトロクロミックフィルムの製造ステップをロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）プロセスに統合する。このようにして、従来のガラス基板等の硬質材をベース層板とする板材（シート）状のエレクトロクロミック素子ではなく、ロール状で且つ膜状のエレクトロクロミックフィルムを得ることができる。したがって、エレクトロクロミックフィルムは、バックエンドの設計に応じて適切な形状やサイズに直接裁断することができ、エレクトロクロミックフィルムの製造方法全体は、エレクトロクロミックフィルムの使用時の最終形状、サイズ及び曲率に制限されない。一方、ロールツーロールプロセスでエレクトロクロミックフィルムを形成することにより、生産効率や歩留まりが向上し、排気ガス又は廃液の排出を回避し、貯蔵及び輸送の利便性が向上するだけでなく、従来のガラスプロセスに比べて、小さい生産拠点で生産することができ、プロセスの利便性が大幅に向上し、生産能力が制限されない。また、本開示の製造方法で製造されたエレクトロクロミックフィルムは、フレーム接着剤（フレーム）の配置を省略してよい。つまり、エレクトロクロミックフィルムにおける電解液の漏れを回避するために追加のフレーム接着剤を導入する必要がないため、エレクトロクロミックフィルムの適用性及び実装利便性が大幅に向上し、エレクトロクロミックフィルムが様々な分野に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本開示の上記及び他の目的、特徴、利点及び実施例をより明確且つ理解しやすくするために、添付図面を以下に説明する。

【図1】本開示の幾つかの実施形態によるエレクトロクロミックフィルムの製造方法を示すフローチャートである。

【図2】本開示の幾つかの実施形態によるエレクトロクロミックフィルムのプロセスを示す概略図である。

【図3A】本開示の幾つかの実施形態によるエレクトロクロミックフィルムを示す斜視概略図である。

【図3B】図３Ａのエレクトロクロミックフィルムの線分Ａ～Ａ’に沿って切った断面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の複数の実施形態を開示し、説明を明確にするために、数多くの実務上の細部を下記の叙述で合わせて説明する。しかしながら、これらの実務上の細部が本開示を限定するためのものではないことを理解されたい。即ち、本開示の一部の実施形態において、これらの実務上の細部は、必要ではないため、本開示を限定するために用いられない。

【0016】

「下」又は「底部」、「上」又は「頂部」等の相対的な用語は、図面に示されるように、本明細書において１つの素子と別の素子との間の関係を説明するために用いられてよいことを理解されたい。相対的な用語は、図面に示される方向以外に、装置の異なる方向を含むことを理解されたい。例を挙げると、図面における装置が反転されると、他の素子の「下」側にあると記述される素子が他の素子の「上」側に方向付けられる。したがって、例示的な用語「下」は、図面における特定の方向によって、「下」及び「上」の方向を含んでよい。同様に、図面における装置が反転されると、他の素子の「下」又は「下方」にあると記述される素子は、他の素子「上方」に方向付けられる。したがって、例示的な用語「下」又は「下面」は、上方及び下方の方向を含んでよい。

【0017】

本開示は、特殊なプロセスの改良によって、エレクトロクロミックフィルムの製造ステップをロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）プロセスに統合するエレクトロクロミックフィルムの製造方法を提供する。このように、生産効率及び歩留まりを向上させ、排気ガスや廃液の排出を回避し、貯蔵及び輸送の利便性を向上させるだけでなく、従来の板材（シート）状のエレクトロクロミック素子に代えて、ロール状のエレクトロクロミックフィルムを形成することができる。これにより、ロール状のエレクトロクロミックフィルムは、バックエンドの設計に応じて適切な形状やサイズに直接裁断することができ、エレクトロクロミックフィルムの製造方法全体は、エレクトロクロミックフィルムの使用時の最終形状、サイズ及び湾曲弧度に制限されない。また、本開示の製造方法で製造されたエレクトロクロミックフィルムは、フレーム接着剤（フレーム）の配置を省略してよい。つまり、エレクトロクロミックフィルムにおける電解液の漏れを回避するために追加のフレーム接着剤を導入する必要がないため、エレクトロクロミックフィルムの適用性及び実装利便性が大幅に向上し、エレクトロクロミックフィルムが様々な分野に適用することができる。本開示のエレクトロクロミックフィルムは、建築用カーテンガラス、採光窓、スマート窓、室内の間仕切り壁、自動車バックミラー又はエクステリアミラー、自動車のサンルーフ、サイドウィンドウ及びフロントガラス（自動車、大型陸上輸送車、地下鉄、路面電車、高速鉄道、航空機、船舶等に適用される）、ヘルメットレンズ、個人用ウェアレンズ（色変更メガネ、スノーゴーグル、又は安全ゴーグル）、３Ｃバーチャルリアリティレンズ等の様々な分野に適用することができる。

【0018】

図１を参照されたい。それは本開示の幾つかの実施形態によるエレクトロクロミックフィルムの製造方法を示すフローチャートである。エレクトロクロミックフィルムの製造方法は、ステップＳ１０～ステップＳ５０を含み、ステップＳ１０～ステップＳ５０を順次行ってよい。ステップＳ１０では、第１導電フィルム材上に変色還元層を形成する。ステップＳ２０では、第２導電フィルム材上に変色酸化層を形成する。ステップＳ３０では、変色還元層を連続的に供給して、変色還元層上にイオン伝導コロイドを形成する。ステップＳ４０では、変色酸化層が設けられた第２導電フィルム材を連続的に供給されるイオン伝導コロイド上に圧着する。ステップＳ５０では、イオン伝導コロイドを硬化させて固体電解質層を形成する。以下の記述において、図２、図３Ａ及び図３Ｂで上記各ステップを詳しく説明する。図２は、本開示の幾つかの実施形態によるエレクトロクロミックフィルムのプロセスの概略図を示し、図３Ａは、本開示の幾つかの実施形態によるエレクトロクロミックフィルム１００を示す斜視概略図であり、図３Ｂは、図３Ａのエレクトロクロミックフィルム１００の線分Ａ～Ａ’に沿って切った断面概略図である。

【0019】

まず、ステップＳ１０において、第１導電フィルム材１１０上に変色還元層１２０を形成する。幾つかの実施形態において、ロールツーロールプロセスによって変色還元層１２０を連続的に供給される第１導電フィルム材１１０の表面１１１に形成してよい。幾つかの実施形態において、第１導電フィルム材１１０は、基材１１５、及び基材１１５の表面１１６に配置される酸化インジウムスズ導電フィルム１１７を含んでよく、基材１１５の材料は、ポリエチレンテレフタレートを含んでよい。基材１１５の厚さＨ１は、３８μｍ～１８８μｍの間、好ましくは７５μｍ～１２５μｍの間、より好ましくは１００μｍ～１２５μｍの間であってよい。それにより第１導電フィルム材１１０は、一定の支持力及び良好な可撓性を兼ね備え、ロールツーロールプロセスへの統合に有利である。幾つかの実施形態において、酸化インジウムスズ導電フィルム１１７の表面抵抗値は、５Ω／□～５０Ω／□の間であってよく、それによりエレクトロクロミックフィルム１００は適切な電気的仕様を有する。

【0020】

幾つかの実施形態において、変色還元層１２０が酸化インジウムスズ導電フィルム１１７の基材１１５と反対側の表面１１８に配置されるように、変色還元層１２０を蒸着又はスパッタリングによって形成してよい。蒸着又はスパッタリングによって形成された変色還元層１２０は、良好な材料密度及び材料分布の均一性を有し、脱落や亀裂しにくく、電場が変化しても安定してイオンを供給することができる。スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、メッキ、ウェットコーティング等を用いたプロセスに比べて、蒸着又はスパッタリングによって変色還元層１２０を形成することに利点があることを補足説明する。詳しくは、スピンコーティング、メッキ、ウェットコーティング等のプロセスを用いる場合には、スラリーの付着性が悪く、変色還元層１２０が脱落しやすくなり、変色ができなくなったり、耐用年数が短くなったりする状況が発生する。幾つかの実施形態において、変色還元層１２０の材料は、酸化タングステンを含んでよい。幾つかの実施形態において、変色還元層１２０の厚さＨ２は、５０ｎｍ～８００ｎｍの間、好ましくは１００ｎｍ～６００ｎｍの間、より好ましくは１００ｎｍ～４００ｎｍの間であってよい。それにより変色還元層１２０は、電場が変化しても安定してイオンを供給することができ（安定した色変化が発生する）、良好な可撓性を有し、厚過ぎないため、ロールツーロールプロセスへの統合に有利である。

【0021】

次に、ステップＳ２０では、第２導電フィルム材１３０上に変色酸化層１４０を形成する。幾つかの実施形態において、ロールツーロールプロセスによって変色酸化層１４０を連続的に供給される第２導電フィルム材１３０の表面１３１に形成してよい。幾つかの実施形態において、第２導電フィルム材１３０は、基材１３５、及び基材１３５の表面１３６に配置される酸化インジウムスズ導電フィルム１３７を含んでよい。基材１３５の材料は、ポリエチレンテレフタレートを含んでよく、基材１３５の厚さＨ３は、３８μｍ～１８８μｍの間、好ましくは７５μｍ～１２５μｍの間、より好ましくは１００μｍ～１２５μｍの間であってよい。それにより、第２導電フィルム材１３０は、一定の支持力及び良好な可撓性を兼ね備え、ロールツーロールプロセスへの統合に有利である。幾つかの実施形態において、酸化インジウムスズ導電フィルム１３７の表面抵抗値は、５Ω／□～５０Ω／□の間であり、それによりエレクトロクロミックフィルム１００は適切な電気的仕様を有する。第１導電フィルム材１１０及び第２導電フィルム材１３０を同じ材料、厚さ及び仕様で形成することにより、エレクトロクロミックフィルム１００は、構造の安定性及び電気的安定性の両方において優れた性能を有することができることを説明すべきである。

【0022】

幾つかの実施形態において、変色酸化層１４０が酸化インジウムスズ導電フィルム１３７の基材１３５と反対側の表面１３８に配置されるように、変色酸化層１４０を蒸着又はスパッタリングによって形成してよい。蒸着又はスパッタリングによって形成された変色酸化層１４０は、良好な材料密度及び材料分布の均一性を有し、脱落や亀裂が生じにくく、電場が変化しても安定してイオンを供給することができる。スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、メッキ、ウェットコーティング等を用いたプロセスに比べて、蒸着又はスパッタリングによって変色酸化層１４０を形成する方は利点があることを補足説明する。詳しくは、スピンコーティング、メッキ、ウェットコーティング等のプロセスを用いる場合には、スラリーの付着性が悪く、変色還元層１２０が脱落しやすくなり、変色ができなくなったり、耐用年数が短くなったりする状況が発生する。幾つかの実施形態において、変色酸化層１４０の材料は、酸化ニッケルを含んでよい。幾つかの実施形態において、変色酸化層１４０の厚さＨ４は、１００ｎｍ～８００ｎｍの間、好ましくは２００ｎｍ～７００ｎｍの間、より好ましくは４００ｎｍ～６００ｎｍの間であってよい。それにより変色酸化層１４０は、電場が変化しても安定してイオンを受けることができ（安定した色変化が発生する）、良好な可撓性を有し、厚過ぎないため、ロールツーロールプロセスへの統合に有利である。幾つかの実施形態において、変色還元層１２０と変色酸化層１４０との反応速度が異なるため、変色酸化層１４０の厚さＨ４を変色還元層１２０の厚さＨ２よりも少なくとも１００ｎｍ大きくなるように調整してよい。それにより変色酸化層１４０と変色還元層１２０との組み合わせは好ましいエレクトロクロミック性能をもたらす。

【0023】

次に、ステップＳ３０において、変色還元層１２０を連続的に供給して、変色還元層１２０上にイオン伝導コロイドＧを形成する。より詳しくは、変色還元層１２０が配置された第１導電フィルム材１１０は、第１搬送ホイールＲ１の回転によってロールツーロールプロセスにおいて搬送されることができ、それにより変色還元層１２０が配置された第１導電フィルム材１１０を継続的に、且つ途切れることなく供給することができる。それと同時にイオン伝導コロイドＧを第１搬送ホイールＲ１に供給し、それにより変色還元層１２０の第１導電フィルム材１１０と反対側の表面１２１はスプレーコーターＭから供給されたイオン伝導コロイドＧを受けることができる。幾つかの実施形態において、スプレーコーターＭの塗布速度は１メートル／分～２０メートル／分の間であってよく、つまり、イオン伝導コロイドＧを連続的に供給される変色還元層１２０の表面１２１に１メートル／分～２０メートル／分の速度で塗布することにより、イオン伝導コロイドＧを適切な量及び適切な密度で変色還元層１２０の表面１２１に配置することができる。詳しくは、スプレーコーターＭの塗布速度が２０メートル／分を超えると、変色還元層１２０の表面１２１が単位面積当たりに担持するイオン伝導コロイドＧの含有量が低過ぎる可能性がある。即ち、変色還元層１２０の表面１２１におけるイオン伝導コロイドＧの分布が疎らすぎて、変色還元層１２０及び変色酸化層１４０をその後に緊密に接着することができない。スプレーコーターＭの塗布速度が１メートル／分未満であると、変色還元層１２０の表面１２１が単位面積当たりに担持するイオン伝導コロイドＧの含有量が多過ぎる可能性があり、その後の圧着間に接着剤溢れが発生する状況を引き起こしやすいだけでなく、材料の無駄にもなる。好ましい実施形態において、スプレーコーターＭの塗布速度は、好ましい接着効果を達成するように、２メートル／分～６メートル／分の間であってよい。

【0024】

一方、スプレーコーターＭの塗布速度を上記範囲に制御することは、変色還元層１２０の表面１２１に形成されるイオン伝導性コロイドＧの厚さＨ５を制御することにも寄与し、イオン伝導性コロイドＧの厚さＨ５を１０μｍ～１００μｍの間に制御することができる。このように、フィルム材（例えば、イオン伝導コロイドＧ及び変色還元層１２０が配置された第１導電フィルム材１１０）を搬送するときの安定性を向上させるだけでなく、後の圧着の間の接着剤溢れの発生を回避することもでき、更に、イオン伝導コロイドＧをその後に硬化した後に形成される固体電解質層１５０が良好なイオン伝導性を有するように確保することもできる。詳しくは、イオン伝導コロイドＧの厚さＨ５が１０μｍ未満であると、後の圧着の際に破断点が形成される可能性があり、形成された固体電解質層１５０の分布が不連続となり、良好なイオン伝導性を提供することができない。イオン伝導コロイドＧの厚さＨ５が１００μｍを超えると、その後の圧着が困難となる可能性があり、イオン伝導コロイドＧの厚さＨ５が厚ければ厚いほど、電子伝導効率が低くなり、変色速度が遅くなり、本開示に強調される「フィルム状」のエレクトロクロミックフィルム１００の形成に不利である。好ましい実施形態において、イオン伝導コロイドＧの厚さＨ５を、上記の好ましい効果を達成するように、２０μｍ～５０μｍの間に更に制御してよい。幾つかの実施形態において、変色還元層１２０の表面１２１に形成されたイオン伝導コロイドＧの厚さＨ５が、硬化後の固体電解質層１５０の厚さＨ５である。

【0025】

本開示では、イオン伝導コロイドＧの塗布をロールツーロールプロセスに統合するために、特殊な改良を経たイオン伝導コロイドＧを更に使用することを説明すべきである。イオン伝導コロイドＧは、最終的に固体電解質層１５０に硬化することができ、それにより最終的に形成されたエレクトロクロミックフィルム１００に、フレーム接着剤の配置を省略してよい（この部分は、以下でより詳細に説明する）。それにより、エレクトロクロミックフィルム１００を異なる形状や弧度の物体に応じて配置することができ、エレクトロクロミックフィルム１００の適用性及び実装利便性が大幅に向上し、エレクトロクロミックフィルム１００は様々な分野に適用することができる。

【0026】

具体的には、イオン伝導コロイドＧの製造方法は、以下のステップを含んでよい。まず、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）をポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）に加えて、均一に分散し混合するように８時間～１２時間撹拌して、電解質混合物を形成する。次に、電解質混合物を紫外光硬化接着剤に加え、均一に分散し混合するようにホモジナイザーで８時間～１２時間撹拌した後、光開始剤を加えて０．５時間～２時間撹拌して、イオン伝導コロイドＧを形成する。幾つかの実施形態において、電解質混合物の含有量は３０重量部～４０重量部の間であってよく、紫外光硬化接着剤の含有量は６０重量部～７０重量部の間であってよく、過塩素酸リチウムの含有量は電解質混合物の総重量に対して１ｗｔ％～１５ｗｔ％の間であってよい。詳しくは、電解質混合物の含有量が４０重量部を超え（又は紫外光硬化接着剤の含有量が６０重量部未満）、且つ過塩素酸リチウムの含有量が１５ｗｔ％を超えると、イオン伝導コロイドＧ中のリチウム塩（過塩素酸リチウム）が多すぎて、均一に分散しにくく、塊（ダマ、沈殿）に凝集しやすくなる。また紫外光硬化接着剤の含有量が少なすぎるため、イオン伝導コロイドＧ中の局所的なブロックが完全に硬化できず、接着剤溢れ（又は接着剤漏れ）のリスクがある。電解質混合物の含有量が３０重量部未満（又は紫外光硬化接着剤の含有量が７０重量部を超える）、且つ過塩素酸リチウムの含有量が１ｗｔ％未満であると、イオン伝導コロイドＧ中のリチウム塩（過塩素酸リチウム）が少なすぎて、十分なイオン伝導性を提供できない可能性がある。また紫外光硬化接着剤の含有量が多すぎるため、動的なロールツーロールプロセスにおいて迅速に且つ完全に硬化することに間に合わない可能性があり、同様に接着剤溢れ（又は接着剤漏れ）のリスクがある。好ましい実施形態において、電解質混合物の総重量に対して、過塩素酸リチウムの含有量は、上記の好ましい効果を達成するように、１ｗｔ％～１５ｗｔ％の間であってよく、より好ましくは４ｗｔ％～１０ｗｔ％の間であってよい。

【0027】

幾つかの実施形態において、紫外光硬化接着剤は、アクリル系樹脂（又はアクリル系感圧樹脂）を含んでよい。例えば、アクリル系（感圧）樹脂は、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタンアクリレート、又はエポキシアクリレートであってよい。上記アクリル系樹脂の紫外光硬化接着剤は、特定の紫外光波長範囲内で迅速に硬化することができるため、硬化プロセスをロールツーロールプロセスに統合することに寄与し、硬化によって提供されるエネルギーが高すぎたり、硬化時間が長すぎたりすることによるエレクトロクロミックフィルム１００における他の層（例えば、変色還元層１２０及び変色酸化層１４０）の損傷を回避することができ、これについては以下に説明する。前述のように、イオン伝導コロイドＧは、紫外光に照射された後に迅速に反応して硬化するように、適量の光開始剤を含んでよい。具体的には、本開示で選択可能な光開始剤は、アシルホスフィンオキシド系材料（型番：Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）ＴＰＯ、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）８１９）を含み、電解質混合物の総重量に対して、光開始剤の含有量は、０．５ｗｔ％～２．５ｗｔ％の間であってよく、それにより最適な硬化効果を達成し、硬化した固体電解質層１５０において残存した光開始剤が他の成分を更に分解して他の成分の分解を引き起こすことを回避し、固体電解質層１５０のイオン伝導性が時間の経過とともに急速に低下することを回避することができる。詳しくは、光開始剤の含有量が０．５ｗｔ％未満であると、イオン伝導コロイドＧが完全に硬化できない可能性がある。光開始剤の含有量が２．５ｗｔ％を超えると、光開始剤の不完全な消耗で固体電解質層１５０に残存する可能性がある。

【0028】

一方、イオン伝導コロイドＧの粘度は、固体電解質層１５０がロールツーロールプロセスによってエレクトロクロミックフィルム１００に確実に配置されるか否かにとって重要であり、固体電解質層１５０において良好なイオン伝導性を達成するように電解質が均一に分散できるか否かにとっても重要である。詳しくは、イオン伝導コロイドＧの粘度は、その流動性、粘性、及びその中のリチウム塩の分散性に影響を与える可能性がある。イオン伝導コロイドＧの粘度が高すぎると、イオン伝導コロイドＧの流動性が低過ぎて粘性が高過ぎるため、スプレーコーターＭのノズルに塊として堆積しやすくなり、また担持面（例えば、変色還元層１２０の表面１２１）において広がりにくくなり、動的なロールツーロールプロセスにおける圧着ステップの前に均一に分散することに間に合わない。それにより、最終的に形成された固体電解質層１５０が均一な厚さを有さず、固体電解質層１５０のイオン伝導性に影響を与え、また、イオン伝導コロイドＧ中のリチウム塩の不均一な分散によって塊に凝集したり、堆積したりしやすくなることを引き起こす。イオン伝導コロイドＧの粘度が低すぎると、イオン伝導コロイドＧの流動性が高過ぎて粘性が低過ぎるため、動的なロールツーロールプロセスにおいて担持面（例えば、変色還元層１２０の表面１２１）に安定して配置することに不利であり、一定の粘性を有するコロイドとしても適さない。以上より、本開示は、ロールツーロールプロセスの加工温度範囲内（１５℃～７０℃の間）において、ロールツーロールプロセスにおけるイオン伝導コロイドＧ全体の塗布性に有利であるように、イオン伝導コロイドＧの粘度を２００ｃｐｓ～１００００ｃｐｓの範囲内に制御してよい。好ましい実施形態において、２５℃～４０℃の加工範囲において、イオン伝導コロイドＧの粘度を更に２５０ｃｐｓ～５００ｃｐｓの範囲に制御してよく、それにより上記の好ましい効果を達成し、ロール状のエレクトロクロミックフィルム１００全体の安定した品質を維持することができる。イオン伝導コロイドＧの粘度は、ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ（型番：ＤＶ－Ｅ）の粘度計を用いて測定したものであることを補足説明する。幾つかの実施形態において、イオン伝導コロイドＧが塗布の間で適切な粘度を維持するのを確保するために、恒温槽（図示せず）を用いて塗布対象のイオン伝導コロイドＧを収容してよい。言い換えれば、恒温槽の温度を１５℃～７０℃の間、好ましくは２５℃～４０℃の間に制御してよい。

【0029】

幾つかの実施形態において、ステップＳ３０において、イオン伝導コロイドＧを連続的に供給される変色酸化層１４０の第２導電フィルム材１３０と反対側の表面１４１に形成してもよい。言い換えれば、イオン伝導コロイドＧを、実際のプロセス条件によって、連続的に供給される変色還元層１２０の表面１２１又は連続的に供給される変色酸化層１４０の表面１４１に選択的に形成してよい。

【0030】

次に、ステップＳ４０において、変色酸化層１４０が第２導電フィルム材１３０とイオン伝導コロイドＧとの間に位置するように、変色酸化層１４０が設けられた第２導電フィルム材１３０を、連続的に供給され、且つ変色還元層１２０の表面１２１に配置されたイオン伝導コロイドＧに圧着する。詳しくは、変色酸化層１４０が設けられた第２導電フィルム材１３０が第２搬送ホイールＲ２の回転によってロールツーロールプロセスにおいて搬送されることができ、それにより変色酸化層１４０が設けられた第２導電フィルム材１３０は、第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との間に搬送される。それと同時に、イオン伝導コロイドＧ及び変色還元層１２０が設けられた第１導電フィルム材１１０は、第１搬送ホイールＲ１の回転によって第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との間に搬送されることができる。ここで、第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２は、変色酸化層１４０が設けられた第２導電フィルム材１３０を連続的に供給されるイオン伝導コロイドＧに圧着するように配置され、そして第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との回転方向が反対である（例えば、第１圧着ホイールＰ１は時計回り方向に回転し、第２圧着ホイールＰ２は反時計回り方向に回転する）。

【0031】

幾つかの実施形態において、第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との間の間隔ｄは、１００μｍ～５００μｍの間であってよく、即ち、間隔ｄは、良好な圧着強度を提供するように、本開示で予想されるエレクトロクロミックフィルム１００全体の厚さの８５％～１０５％であってよい。詳しくは、第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との間の間隔ｄが１００μｍより小さい（即ち、エレクトロクロミックフィルム１００全体の厚さの８５％より小さい）と、接着剤の滲みが発生し、イオン伝導コロイドＧの配置状態に影響を与える可能性がある。第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との間の間隔ｄが５００μｍより大きい（即ち、エレクトロクロミックフィルム１００全体の厚さの１０５％より大きい）と、各層の間が緊密に接着できず、エレクトロクロミックフィルム１００の構造安定性に影響を与える可能性がある。幾つかの実施形態において、各層の張力を制御することで最終的に形成されるエレクトロクロミックフィルム１００が良好な平坦性を有するように、第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２との回転速度比は、１．５：１．０～１．０：１．５（例えば、１：１）であってよい。幾つかの実施形態において、イオン伝導コロイドＧが搬送過程においても良好なレベリング性を有するのを確保するために、第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２のそれぞれのホイール温度は、１５℃～７０℃の間であってよく、好ましくは２５℃～４０℃の間であってよい。幾つかの実施形態において、第１圧着ホイールＰ１及び第２圧着ホイールＰ２はそれぞれ、独立して動作する異なるモータによって駆動されてよい。

【0032】

次に、ステップＳ５０において、イオン伝導コロイドＧを硬化させて固体電解質層１５０を形成する。詳しくは、各層（第１導電フィルム材１１０、変色還元層１２０、イオン伝導コロイドＧ、変色酸化層１４０、及び第２導電フィルム材１３０）が第１圧着ホイールＰ１と第２圧着ホイールＰ２に圧着された後、各層は紫外光源Ｕによって、ロールツーロールプロセスの搬送の間で紫外光に照射される。言い換えれば、変色還元層１２０及び変色酸化層１４０の間に挟まれたイオン伝導コロイドＧに紫外光を照射してよく、それによりイオン伝導コロイドＧを硬化させて固体電解質層１５０を形成し、変色還元層１２０と変色酸化層１４０を緊密で且つ確実に接着する。前述のように、本開示は、特定の紫外光波長範囲内で迅速に硬化できるアクリル系樹脂を紫外光硬化接着剤として選択し、当該特定の紫外光波長範囲は、エレクトロクロミックフィルム１００中の他の層への損傷を回避することができる。具体的には、紫外光の波長は、３６５ｎｍ～３９５ｎｍであってよい。この波長範囲が小さいため、比較的集中的なエネルギーを提供することができ、それによりイオン伝導コロイドＧは、ロールツーロールプロセスにおいて紫外光源Ｕを速く通過する必要があっても（例えば、１メートル／分～２０メートル／分の搬送速度で紫外光源Ｕを通過する）、徹底的に硬化することができる。幾つかの実施形態において、紫外光照射範囲の長さ（搬送方向に平行な長さ）は、１メートル～３メートルの間であってよく、紫外光照射範囲の幅（搬送方向に垂直な長さ、幅）は、３００ｍｍ～１６００ｍｍの間であってよく、それにより全てのイオン伝導コロイドＧが紫外光の照射を確実に受けて硬化して固体電解質層１５０を形成するのを確保する。

【0033】

少なくとも上記ステップＳ１０～Ｓ５０を行った後、エレクトロクロミックフィルム１００を形成するために巻き取ってよい。幾つかの実施形態において、実際の応用ニーズに応じて所望のサイズや形状のエレクトロクロミックフィルム１００を形成するように、ロール状のエレクトロクロミックフィルム１００に切断プロセスを更に行ってよい。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本開示のエレクトロクロミックフィルム１００は、第１導電フィルム材１１０、変色還元層１２０、固体電解質層１５０、変色酸化層１４０、及び第２導電フィルム材１３０を含む。変色還元層１２０は第１導電フィルム材１１０上に配置され、固体電解質層１５０は変色還元層１２０上に配置され、変色酸化層１４０は固体電解質層１５０上に配置され、第２導電フィルム材１３０は変色酸化層１４０上に配置される。エレクトロクロミックフィルム１００において、変色還元層１２０は、エレクトロクロミックフィルム１００が電界変化されると、変色酸化層１４０と酸化還元反応を起こし、変色還元層１２０中のイオンが変色酸化層１４０に移動すると変色還元層１２０が色変化を起こし、変色酸化層１４０が変色還元層１２０中のイオンを受けて酸化反応を起こし、同様に色変化を起こすように設定される。例えば、変色酸化層１４０に酸化タングステンが含まれ、エレクトロクロミックフィルム１００の電界が変化しない場合、変色酸化層１４０は透明となり、エレクトロクロミックフィルム１００の電界が変化した場合、変色酸化層１４０は青色となり、それによりエレクトロクロミックフィルム１００の透光性が変化する。

【0034】

説明すべきこととして、切断プロセスを経て形成されたエレクトロクロミックフィルム１００中の各層には、実質的に面一する側壁Ｓがあり、また固体電解質層１５０の設置により、本開示のエレクトロクロミックフィルム１００は、固体電解質層１５０におけるイオン伝導物質の流出を防止するために、エレクトロクロミックフィルム１００の側壁Ｓに追加のフレーム接着剤（フレーム）を設ける必要がなく、そして上記ロールツーロールプロセスの設計により、変色還元層１２０及び変色酸化層１４０が互いに密着することができるため、変色還元層１２０と変色酸化層１４０の剥離（剥がれ）を防止するために、エレクトロクロミックフィルム１００の側壁Ｓに追加のフレーム接着剤（フレーム）を設ける必要もない。言い換えれば、エレクトロクロミックフィルム１００は、第１導電フィルム材１１０、変色還元層１２０、固体電解質層１５０、変色酸化層１４０、及び第２導電フィルム材１３０のそれぞれの少なくとも一方の側に設けられ、且つ少なくとも該当側に接触するフレーム接着剤を有さないため、エレクトロクロミックフィルム１００の側壁Ｓが外部環境に露出する。具体的には、従来のエレクトロクロミック素子に使用されるフレーム接着剤の材料は通常、アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌｉｃ Ｒｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）又はそれらの組み合わせ（例えば、液晶ワン・ドロップ・フィル（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ；ＯＤＦ）プロセス用フレーム接着剤材料、Ｓｅａｌフレーム接着剤（メーカー：積水化学、三井化学、協立協立及び日本化薬））等を含んでよいが、本開示のエレクトロクロミックフィルム１００は、上記材料を含むフレーム接着剤を有さない。

【0035】

幾つかの実施形態において、エレクトロクロミックフィルム１００は、硬化層１６０を更に含んでよい。硬化層１６０は、各層を傷や摩耗から保護し、エレクトロクロミックフィルム１００の耐用年数を延ばすことができる。幾つかの実施形態において、エレクトロクロミックフィルム１００の可撓性及び軽量薄化性を確保するために、硬化層１６０の材料は樹脂混合物等を含んでよい。幾つかの実施形態において、プロセスの利便性と生産能力の向上に有利であるように、硬化層１６０の積層をロールツーロールプロセスに統合してもよい。

【0036】

本開示の上記実施形態によれば、本開示は、従来ではガラス基板等の硬質材をベース層板とする板材状のエレクトロクロミック素子を改良してエレクトロクロミックフィルムを形成するだけでなく、具体的なプロセスの改良により、エレクトロクロミックフィルムのプロセスをロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）プロセスに統合する。このようにして、従来のガラス基板等の硬質材をベース層板とする板材（シート）状のエレクトロクロミック素子ではなく、ロール状で且つ膜状のエレクトロクロミックフィルムを得ることができる。したがって、エレクトロクロミックフィルムは、バックエンドの設計に応じて適切な形状やサイズに直接裁断することができ、エレクトロクロミックフィルムの製造方法全体は、エレクトロクロミックフィルムの使用時の最終形状、サイズ及び湾曲弧度に制限されない。一方、ロールツーロールプロセスでエレクトロクロミックフィルムを形成することにより、生産効率や歩留まりが向上し、排気ガス又は廃液の排出を回避し、貯蔵及び輸送の利便性が向上するだけでなく、従来のガラスプロセスに比べて、小さい生産拠点で生産することができ、プロセスの利便性が大幅に向上し、生産能力が制限されない。また、本開示の製造方法で製造されたエレクトロクロミックフィルムは、フレーム接着剤（フレーム）の配置を省略してよい。つまり、エレクトロクロミックフィルムにおける電解液の漏れを回避するために追加のフレーム接着剤を導入する必要がないため、エレクトロクロミックフィルムの適用性及び実装利便性が大幅に向上し、エレクトロクロミックフィルムが様々な分野に適用することができる。

【0037】

本開示は、実施形態で以上のように開示されたが、それは本開示を限定するものではなく、当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更や修正を行うことができ、よって、本開示の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に定義される範囲を基準とする。

【符号の説明】

【0038】

１００ エレクトロクロミックフィルム
１１０ 第１導電フィルム材
１１１ 表面
１１５ 基材
１１６ 表面
１１７ 酸化インジウムスズ導電フィルム
１１８ 表面
１２０ 変色還元層
１２１ 表面
１３０ 第２導電フィルム材
１３１ 表面
１３５ 基材
１３６ 表面
１３７ 酸化インジウムスズ導電フィルム
１３８ 表面
１４０ 変色酸化層
１４１ 表面
１５０ 固体電解質層
１６０ 硬化層
Ｇ イオン伝導コロイド
Ｍ スプレーコーター
Ｐ１ 第１圧着ホイール
Ｐ２ 第２圧着ホイール
Ｒ１ 第１搬送ホイール
Ｒ２ 第２搬送ホイール
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５ 厚さ
ｄ 間隔
Ｓ 側壁
Ｕ 紫外光源
Ｓ１０～Ｓ５０ ステップ
Ａ－Ａ’ 線分

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【外国語明細書】