特許 7538701 エレクトロクロミック装置および該装置を制御する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-14

(45)【発行日】2024-08-22

(54)【発明の名称】エレクトロクロミック装置および該装置を制御する方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/15 20190101AFI20240815BHJP

   G02F 1/1524 20190101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

G02F1/15

G02F1/15 502

G02F1/15 503

G02F1/1524

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020193818

(22)【出願日】2020-11-20

(65)【公開番号】P2022082325

(43)【公開日】2022-06-01

【審査請求日】2023-09-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000251060

【氏名又は名称】林テレンプ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】福井 理晃

(72)【発明者】

【氏名】牧野 泰憲

【審査官】山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２１８４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－０３１１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０６３２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１１６８０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０９３７５４４６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１５－１／１９

Ｇ０９Ｇ ３／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基材と、該第１の基材に隣接する第１の電極と、
第２の基材と、該第２の基材に隣接する第２の電極と、
前記第１の電極に隣接しメモリー性を有する第１のエレクトロクロミック層と、前記第２の電極に隣接しメモリー性を有する第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に存在し、前記第１のエレクトロクロミック層と前記第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と隣接する電解質層と、
前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御する制御部と、
を備えたエレクトロクロミック装置であって、
前記制御部は、
前記第１または第２のエレクトロクロミック層における光透過率に対応した電圧であるレベル電圧の目標値である目標レベル電圧値と、前記第１および第２の電極間に生じる素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値より大きい場合に、所定の直流電圧を前記第１および第２の電極に印加する直流モードと、
前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、前記レベル電圧に対応する、前記第１および第２の電極に印加する連続パルス電圧の電圧値とパルス幅との少なくとも一方により、前記第１および第２の電極に電圧を印加する複数のパルスモードと、
を切り替えて、前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御する、
エレクトロクロミック装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエレクトロクロミック装置であって、
前記制御部は、
前記直流モードへの移行の後に、
前記素子電圧の現在値と前記目標レベル電圧値とを比較して、前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、前記複数のパルスモードに移行して前記第１および第２の電極への電圧印加を行い、
前記複数のパルスモードに移行した後に、前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第２の閾値よりも大きい場合には、
前記複数のパルスモードを解除して前記直流モードに移行する、
エレクトロクロミック装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のエレクトロクロミック装置であって、
前記制御部は、
前記パルスモードに移行したのち、前記素子電圧の現在値と前記目標レベル電圧値との差を算出して、当該差の絶対値が所定の第３の閾値以下の場合に前記パルスモードを解除して前記第１および第２の電極への電圧の印加を停止するオフモードに移行する、
エレクトロクロミック装置。

【請求項4】

請求項３に記載のエレクトロクロミック装置であって、
前記制御部は、
前記オフモードに移行した後に、上記差の絶対値が所定の第４の閾値を超えた場合にパルスモードもしくは直流モードへと移行する、
エレクトロクロミック装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置であって、
１つの前記光透過率に対して前記レベル電圧を複数設定している、
エレクトロクロミック装置。

【請求項6】

第１の基材と、該第１の基材に隣接する第１の電極と、
第２の基材と、該第２の基材に隣接する第２の電極と、
前記第１の電極に隣接しメモリー性を有する第１のエレクトロクロミック層と、前記第２の電極に隣接しメモリー性を有する第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に存在し、前記第１のエレクトロクロミック層と前記第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と隣接する電解質層と、
を備えたエレクトロクロミック装置を制御する方法であって、
前記第１または第２のエレクトロクロミック層における光透過率に対応した電圧であるレベル電圧の目標値である目標レベル電圧値と、前記第１および第２の電極間に生じる素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値より大きい場合に、所定の直流電圧を前記第１および第２の電極に印加する直流モードと、
前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、前記レベル電圧に対応する、前記第１および第２の電極に印加する連続パルス電圧の電圧値とパルス幅との少なくとも一方により、前記第１および第２の電極に電圧を印加する複数のパルスモードと、
を切り替えて、前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御する機能を有し、
前記素子電圧の現在値を測定する第１ステップと、
前記素子電圧の現在値と前記目標レベル電圧値とを比較して、前記透過率を減少させる着色動作か、前記透過率を増加させる消色動作かを判定する第２ステップと、
前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値に応じて、前記直流モードまたは前記パルスモードで前記第１および第２の電極に電圧を印加する第３ステップと、
を含む、
エレクトロクロミック装置を制御する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光の透過率が変更可能でメモリー性を有するエレクトロクロミック材料を使用したエレクトロクロミック装置および該装置を制御する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、エレクトロクロミック（以下、ＥＣ［Electro-Chromic］）材料を使用したＥＣ素子を有する例えばＥＣガラスからなり、該ＥＣ素子に電圧等による電気信号を印加することで、その光の透過率（以下、光透過率、または、単に透過率とも呼ぶ）を変化させることができる表示装置等のＥＣ装置が知られている。ＥＣ装置の用途は、例えば、カムフラージュ目的、日よけ目的等の、建築物の窓、乗り物のミラー、ルーフおよび窓、眼鏡類やゴーグル、光伝送における光フィルタおよび変調器などが挙げられ、また広告用途等の情報ディスプレイなどが挙げられる。

【0003】

ＥＣ素子（ＥＣ材料）には、電圧印加を停止しても現状の透過率が維持される、所謂メモリー性を有するものが知られている。こうしたＥＣ装置のＥＣ素子の従来の制御方法として、連続したパルス電圧のみを使用して、その印加時間、電圧値を制御するものが知られている（例えば、特許文献１ 参照） 。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０１０－５２９４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

こうしたＥＣ装置では、高速で所定の透過率に達することが要求される。しかし、高速性を追求するために高い電圧をＥＣ素子に印加すると、ＥＣ素子が劣化または素子破壊されうる。そこで、ＥＣ素子を保護しつつ高速性を求めて、上記従来の制御方法のような、パルス電圧を印加する等の制御法が提案されている。しかし、メモリー性を有するＥＣ素子であっても、素子によって、電圧印加を停止した当初はその透過率が維持されても、時間と共に自己放電により電圧が変動し、その透過率が変化する場合がある。例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御で制御を行った場合には、所定の透過率に到達しても、その後、時間と共に電圧が変動して透過率が変化し、透過率の安定性に課題があることが知られている。上記従来の制御方法では、高速性に寄与する可能性はあっても、安定性については何ら検討されていない。

【0006】

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、高速で所定の透過率に達することができ、かつ安定的に透過率を維持しうる、エレクトロクロミック装置および該装置を制御する方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。

【0008】

すなわち、本発明にかかるエレクトロクロミック装置は、
第１の基材と、該第１の基材に隣接する第１の電極と、
第２の基材と、該第２の基材に隣接する第２の電極と、
前記第１の電極に隣接しメモリー性を有する第１のエレクトロクロミック層と、前記第２の電極に隣接しメモリー性を有する第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に存在し、前記第１のエレクトロクロミック層と前記第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と隣接する電解質層と、
前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御する制御部と、
を備えたエレクトロクロミック装置であって、
前記制御部は、
前記第１または第２のエレクトロクロミック層における光透過率に対応した電圧であるレベル電圧の目標値である目標レベル電圧値と、前記第１および第２の電極間に生じる素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値より大きい場合に、所定の直流電圧を前記第１および第２の電極に印加する直流モードと、
前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、前記レベル電圧に対応する、前記第１および第２の電極に印加する連続パルス電圧の電圧値とパルス幅との少なくとも一方により、前記第１および第２の電極に電圧を印加する複数のパルスモードと、
を切り替えて、前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御する。

【0009】

この構成によれば、上記構成の第１のエレクトロクロミック層または前記第２のエレクトロクロミック層を有し、前記制御部が、前記直流モードと前記複数のパルスモードとを切り替えて、前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御するので、例えばＰＩＤ制御のように所定の透過率に到達してもその後時間と共に電圧が変動して透過率が変化して安定性に課題が生じるということがなく、高速で所定の透過率に達することができ、かつ安定的に透過率を維持しうる。

【0010】

上記構成において、
前記制御部は、
前記直流モード移行の後に、
前記素子電圧の現在値と前記目標レベル電圧値とを比較して、前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、前記複数のパルスモードに移行して前記第１および第２の電極への電圧印加を行い、
前記複数のパルスモードに移行した後に、前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第２の閾値よりも大きい場合には、
前記複数のパルスモードを解除して前記直流モードに移行してもよい。
これにより、前記複数のパルスモードに移行した後に、素子電圧が所望のレベル電圧に対して差が大きい場合に、パルスモードを解除して前記直流モードへ戻ることができる。

【0011】

上記構成において、前記制御部は、前記パルスモードに移行したのち、前記素子電圧の現在値と前記目標電圧値との差を算出して、当該差の絶対値が所定の第３の閾値以下の場合に前記パルスモードを解除して前記第１および第２の電極への電圧の印加を停止するオフモードに移行してもよい。これにより、第１のエレクトロクロミック層および／または第２のエレクトロクロミック層が、前記第１および第２の電極への電圧の印加を停止しても、メモリー性によってその透過率を維持するオフモードに移行できる。加えて、前記制御部は、前記オフモードに移行した後に、上記差の絶対値が所定の第４の閾値を超えた場合にパルスモードもしくは直流モードへと移行してもよい。これにより、上記差の絶対値が大きい場合に、前記パルスモードもしくは直流モードへと移行して、素子電圧が所定の透過率に応じたレベル電圧になるように制御を再開できる。

【0012】

上記構成において、１つの前記光透過率に対して前記レベル電圧を複数設定してもよい。これにより、第１のエレクトロクロミック層および／または第２のエレクトロクロミック層が、素子電圧上昇時（着色時）と、下降時（消色時）とで、透過率の変化に速度差がある場合に、着色時であっても消色時であっても透過率を同程度に変化させるまでの時間を短縮することが可能となる。

【0013】

本発明にかかるエレクトロクロミック装置を制御する方法は、
第１の基材と、該第１の基材に隣接する第１の電極と、
第２の基材と、該第２の基材に隣接する第２の電極と、
前記第１の電極に隣接しメモリー性を有する第１のエレクトロクロミック層と、前記第２の電極に隣接しメモリー性を有する第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に存在し、前記第１のエレクトロクロミック層と前記第２のエレクトロクロミック層とのうちの少なくとも一方と隣接する電解質層と、
を備えたエレクトロクロミック装置を制御する方法であって、
前記第１または第２のエレクトロクロミック層における光透過率に対応した電圧であるレベル電圧の目標値である目標レベル電圧値と、前記第１および第２の電極間に生じる素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値より大きい場合に、所定の直流電圧を前記第１および第２の電極に印加する直流モードと、
前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、前記レベル電圧に対応する、前記第１および第２の電極に印加する連続パルス電圧の電圧値とパルス幅との少なくとも一方により、前記第１および第２の電極に電圧を印加する複数のパルスモードと、
を切り替えて、前記第１および第２の電極に印加する電圧を制御する機能を有し、
前記素子電圧の現在値を測定する第１ステップと、
前記素子電圧の現在値と前記目標レベル電圧値とを比較して、前記透過率を減少させる着色動作か、前記透過率を増加させる消色動作かを判定する第２ステップと、
前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値に応じて、前記直流モードまたは前記パルスモードで前記第１および第２の電極に電圧を印加する第３ステップと、
を含む。

【0014】

この構成によれば、上記の特徴および作用効果を有するいずれかのエレクトロクロミック装置を制御することができるので、例えばＰＩＤ制御のように、所定の透過率に到達しても、その後、時間と共に電圧が変動して透過率が変化し、安定性に課題が生じることなく、高速で所定の透過率に達することができ、かつ安定的に透過率を維持しうる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係るエレクトロクロミック装置および該装置を制御する方法は、高速で所定の透過率に達することができ、かつ安定的に透過率を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係るＥＣ素子の概略横断面図および制御部の概略説明図である。

【図2】同ＥＣ装置で使用されるＥＣ素子の素子特性を説明する図である。

【図3】同ＥＣ装置を制御する際に使用する制御量を説明する図である。

【図4】同ＥＣ装置の制御方法を説明する図である。

【図5】同ＥＣ装置を制御するフロー図である（メイン）。

【図6】同ＥＣ装置を制御するフロー図である（着色時等）。

【図7】同ＥＣ装置を制御するフロー図である（消色時）。

【図8】同ＥＣ装置のパルスモードを説明する際に使用する図である（着色時）。

【図9】同ＥＣ装置のパルスモードを説明する際に使用する図である（消色時）。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号は、同一または相当部分を示し、特段変更等の説明がない限り、適宜その説明を省略する。

【0018】

図１に、一実施形態に係るエレクトロクロミック（ＥＣ［Electro-Chromic］）装置９００を示す。ＥＣ装置９００は、メモリー性を有するＥＣ材料を使用したＥＣ素子１００および該ＥＣ素子の光の透過率を変化させる制御部３００とからなる。ＥＣ素子１００は、ガラス板等の第１の基材１１０と、該第１の基材１１０に隣接するＩＴＯ（英: Indium Tin Oxide）等からなる第１の電極１２０（カソード側）と、ガラス板等の第２の基材１５０と、該第２の基材１５０に隣接するＩＴＯ等からなる第２の電極１４０（アノード側）とを備える。

【0019】

ＥＣ素子１００は、さらに、第１の電極１２０に隣接しメモリー性を有するＥＣ材料を含む第１のエレクトロクロミック層ＥＣ１と、第２の電極１４０に隣接しメモリー性を有するＥＣ材料を含む第２のエレクトロクロミック層ＥＣ２とのうちの少なくとも一方と、前記第１の電極１２０と第２の電極１４０との間に存在し第１のエレクトロクロミック（ＥＣ）層ＥＣ１と第２のエレクトロクロミック（ＥＣ）層ＥＣ２とのうちの少なくとも一方と隣接する電解質層１３０とを備える。なお、本実施形態では、ＥＣ素子１００が、異なるＥＣ材料からなる第１のＥＣ層ＥＣ１と第２のＥＣ層ＥＣ２の両方のＥＣ層を備えた例で説明をおこなう。よって、本実施形態では、電解質層１３０は、第１のＥＣ層ＥＣ１と第２のＥＣ層ＥＣ２の両方に隣接して挟まれている。本実施形態のＥＣ素子１００では、第１の基材１１０、第１の電極１２０、（第１の）ＥＣ層ＥＣ１、電解質層１３０、（第２の）ＥＣ層ＥＣ２、第２の電極１４０、および第２の基材１５０が、図１の左方から右方に向けて、この順に、互いに隣接して、並んでいる。第１のＥＣ層ＥＣ１および第２のＥＣ層ＥＣ２のＥＣ材料の材質は、プルシアンブルー型錯体や水和酸化ニッケルなどのアノーディック材料および酸化モリブデンや酸化チタンなど金属酸化物によるカソーディック材料が用いられ、例えば、フェロシアン化鉄や酸化タングステン等が使用しうる。

【0020】

本実施形態のＥＣ素子１００では、例えば、図２に示すように、透明状態に対する５つの異なる光の透過率（以下、光透過率、または、単に透過率とも呼ぶ）である透過レベルＬ１～Ｌ５を設定可能である。透過レベルＬ１～Ｌ５には、それぞれ透過率Ｔ１～Ｔ５が対応し、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５である。また、ＥＣ素子１００が透過レベルＬ１を達成するためのレベル電圧は、Ｖ１ｕ，Ｖ１ｄであり、透過レベルＬ２は、Ｖ２ｕ，Ｖ２ｄであり、透過レベルＬ３は、Ｖ３ｕ，Ｖ３ｄであり、透過レベルＬ４は、Ｖ４ｕ，Ｖ４ｄであり、透過レベルＬ５は、Ｖ５ｕ，Ｖ５ｄである。ここで、本実施形態のＥＣ素子１００では、素子電圧上昇時（着色制御時）と下降時（消色制御時）とで色の変化速度が異なるため、レベル電圧を異ならせる所謂ヒステリシス特性にて制御しており、素子電圧上昇時のレベル電圧をＶｎｕ（ｎ＝１～５）と表し、素子電圧下降時のレベル電圧をＶｎｄ（ｎ＝１～５）と表している。レベルＬ１に到達する場合とは消色時のみであるため、Ｖ１ｕは設定されなくてもよい。また、レベルＬ５に到達する場合とは着色時のみであるため、Ｖ５ｄは設定されなくてもよい。なお、本実施形態では、Ｖ１ｕ＝Ｖ１ｄ、Ｖ５ｕ＝Ｖ５ｄである。これにより、着色時と、消色時とで、透過率の変化に速度差がある場合に、着色時であっても消色時であっても透過率を同程度に変化させるまでの時間を短縮することが可能となる。

【0021】

図１を再度参照して、制御部３００は、第１および第２の電極１２０，１４０に印加する電圧（以下、「印加電圧」とも称する）を制御する。制御部３００は、ユーザからの入力を受け付けかつ透過率／透明度等の諸情報を出力するＵＩ（User Interface）３１０と、制御部３００における演算および制御を司る演算部３２０、第１および第２の電極１２０，１４０間に生じる素子電圧の現在値を測定する電圧測定部３３１、電圧測定部３３１への電圧入力のオンオフを切り替えるスイッチング素子３３３、後述のＤＣ（直流）電圧および連続パルス電圧を変化させるための可変電圧出力である第１の電源３５１、第１の電源３５１からの電圧出力のオンオフ切り替えや連続パルスを発生させるためのスイッチング素子３５３、印加電圧を定めるための固定電圧出力である第２の電源３７１とを少なくとも含む。

【0022】

本実施形態の制御部３００は、例えば演算部３２０において、第１および第２のＥＣ層ＥＣ１，ＥＣ２における光透過率に対応した電圧であるレベル電圧の目標値である目標レベル電圧値（後述）をセットする。なお、透過率すなわちレベル電圧が複数存在する場合は、それらの中からユーザが選択する。本実施形態の制御部３００は、高速で所定の透過率に達するためにかつ安定的に透過率を維持するために、まず、この目標レベル電圧値と、第１および第２の電極１２０，１４０の間に生じる上記素子電圧の現在値との差を算出し、当該差の絶対値が所定の第１の閾値より大きい場合に、所定の直流電圧を第１および第２の電極１２０，１４０に印加する直流モードを有する（以下、第１および第２の電極１２０，１４０への電圧印加を、単に「電圧印加」とも称する）。加えて、本実施形態の制御部３００は、目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値以下の場合に、レベル電圧に対応する、第１および第２の電極に印加する連続パルス電圧の電圧値とパルス幅との少なくとも一方により（本実施形態では、両方とにより）、第１および第２の電極１２０，１４０に電圧を印加する複数のパルスモードを有する。制御部３００は、直流モードと複数のパルスモードとを切り替えて、印加電圧を制御する。なお、上記の第１の閾値や、後述の第２の閾値～第４の閾値は、実験結果やシミュレーション結果等から決定される。これらのレベル電圧、連続パルス電圧の電圧値とパルス幅、および各閾値等は、例えば演算部３２０に記憶されている。

【0023】

制御部３００は、図１のスイッチング素子３５３をオンして、第１および第２の電極１２０，１４０に印加する各電圧を出力するが、現在の素子電圧に対して第１の電極の電圧を上げるとＥＣ素子１００の着色動作を行い、現在の素子電圧に対して第１の電極の電圧を下げるとＥＣ素子１００の消色動作を行いうる。ここで、ＥＣ素子１００の着色動作とは、ＥＣ素子１００の光の透過率を低下させ、ＥＣ素子１００を例えば曇らせる動作のことを言う。また、ＥＣ素子１００の消色動作とは、ＥＣ素子１００の光の透過率を上昇させ、ＥＣ素子１００の透明度を高める動作のことを言う。第２の電源３７１がＤＣ電圧を出力し、第１の電源３５１がＤＣ電圧を出力して印加電圧を所定のＤＣ電圧とでき、また、第１の電源３５１がＤＣ電圧を出力しつつスイッチング素子３５３が連続してオンオフされることで、所定の電圧値、パルス幅、およびデューティー比からなる上記連続パルス電圧を印加しうる。

【0024】

本実施形態では、例えば、所定のＤＣ電圧は、着色制御時はＶｄｕ［ｖ］（本実施形態では１．５［ｖ］）であり、消色制御時はＶｄｄ［ｖ］（本実施形態では－１．８［ｖ］）である。ここで所定のＤＣ電圧は、ＥＣ素子１００が高速で所定の透過率に達するべく、その絶対値を大きくとることが考えられるが、大きすぎると、素子の劣化や素子破壊の可能性が高まるため、本実施形態では上記のような値としている。なお、着色制御時のＶｄｕに対し消色制御時のＶｄｄの絶対値が大きいのは、消色時の方が素子の反応が遅く、素子の反応を促進するためであり、ＶｄｕをＶｄｄの絶対値と同じにしないのは、高い電圧印加による劣化や素子破壊の可能性を少しでも低減させるためである。

【0025】

図３に示す本実施形態のパルスモードは、例えば、モード１（Ｍ１）～モード５（Ｍ５）の５つからなる。モード１（Ｍ１）～モード５（Ｍ５）の各モードでは、例えば所定の電圧値Ｖｐｎとパルス幅Ｔｎｘｙ（ｎ＝１～５、ｘｙ＝１１，１２，１３，２１，２２，２３）とが事前に設定されている。電圧値Ｖｐｎ、パルス幅Ｔｎｘｙについては後述する。本実施形態では、透過レベル１つにつき、パルスモードが複数設定される。

【0026】

上記のような制御部３００の制御では、ＰＩＤ制御とは異なり直流モードと複数のパルスモードとを切り替えて印加電圧を制御し、本実施形態のＥＣ素子１００が高速で所定の透過率に達しつつかつ安定的に透過率を維持されうるが、具体的には、図４の電圧特性図に示すような電圧印加の制御を行う。例えば、透過率を低下させる場合において（着色）、所望するＥＣ素子１００の光の透過具合（すなわち透過率）または曇り具合を複数ある中からユーザが選択することで、対応するレベル電圧が後述の目標レベル電圧値として設定される。目標レベル電圧値と現在の素子電圧との比較により、直流モードかパルスモードかが決定されるが、ＥＣ素子１００の制御開始当初は、目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値より大きいため、モードは直流モードとなり、図４の時刻ｔ１に素子への電圧印加が開始され、所定のＤＣ電圧Ｖｄｕ［ｖ］が印加される。

【0027】

素子電圧が上昇して、目標レベル電圧値と現在の素子電圧との差が所定の第１の閾値以下となった時刻ｔ２に、モードがパルスモードへと遷移する。本願の発明者らは、このとき、素子電圧は安定的にそのままの値を維持せず変動することを見出した。そこで、素子電圧すなわち透過率が安定化するように、その素子電圧の変動量に対応したパルスモードにおける所定の電圧値、パルス幅、およびデューティー比からなる連続パルス電圧を、時刻ｔ３、ｔ４…ｔｋにおいて１パルスずつ印加する（ｋは自然数）。これにより、図４に示すように、素子電圧が、所望のレベル電圧に漸近して同値近傍に落ち着く。以上により、ユーザが所望するＥＣ素子１００の曇り具合／光の透過具合（すなわち透過率）が達成される。なお、透過率を上昇させる（透明度が増す）場合、すなわち消色制御の場合は、上記の図４を用いた着色制御の説明と同様であるが、所定のＤＣ電圧の印加はＶｄｄ［ｖ］であり、パルスモードにおける所定の電圧値、パルス幅、およびデューティー比も、素子電圧の変動量に対応した値となる。

【0028】

以下において、図５～図７のフロー図を用いて、さらに具体的なＥＣ素子１００の制御について説明する。ここで、制御の当初は、目標レベル電圧値は、光透過率に対応したレベル電圧の目標値がセットされるが（「当初値」と称する）、本実施形態では、ＥＣ素子１００の透過率を、着色時でも消色時でもより早く同じ目標レベルに到達させるため、具体的には当初値にオフセット値で補正した目標レベル電圧値（表２）を使用し、目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との差の絶対値の算出を行い、その差が所定の第１の閾値以下の場合に、直流モードから所定のパルスモードへ移行する。さらに、パルスモードへ移行した後は、後述する表１の境界値に基づいて区間が設定され、素子電圧が例えば区間（ａ）～区間（ｆ）または区間（ｇ）～区間（ｌ）のいずれにあるかに従って、直流モード、他のパルスモードまたはオフモードへと移行する（図８、図９）。なお、各パルスモードでは、素子電圧がどの区間にあるかに従って、異なるパルス（表３）が使用される。

【0029】

ＥＣ装置９００の電源投入後に（ＳＴＡＲＴ）、図５のステップＳ１００において、ユーザが所望のＥＣ素子１００の透過率を選択することで、透過率変更動作が開始され、ステップＳ２００に移行する。この際、ユーザ選択の透過率に対応した電圧であるレベル電圧を目標レベル電圧値（当初値）としてセットする。ステップＳ２００で現在の素子電圧が測定され（本発明の制御方法の第１ステップ）、ステップＳ３００で目標レベル電圧値の当初値と測定された素子電圧とが比較される。素子電圧が目標レベル電圧値の当初値よりも小さい場合には着色制御が確定して、各種パラメータがセットされ（ステップＳ３１０）、素子電圧が目標レベル電圧値の当初値以上の場合には消色制御が確定して、各種パラメータがセットされ（ステップＳ３３０）（以上、本発明の制御方法の第２ステップ）、ステップＳ４００へ移行する。ここで、素子電圧が目標レベル電圧値の当初値にほぼ等しい場合には、後述のように出力オフと判定され、後段（ステップＳ６００）で出力を停止する。

【0030】

ステップＳ４００で現在の素子電圧が測定され、ステップＳ５００で現在の素子電圧により各モードへの移行判定が行われ、移行するモードが決定する。ステップＳ６００では、ステップＳ５００で決定されたモードに従って、所定のＤＣ電圧の印加（直流モード）または所定の連続パルス電圧の印加（パルスモード）、または後述のように素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第３の閾値以下の場合にパルスモードを解除して第１および第２の電極への電圧の印加を停止する出力停止（オフモード）が実行される（以上、本発明の制御方法の第３ステップ）。ステップＳ７００では、ユーザが出力停止を操作した場合、上記電圧出力の終了となり、一連の制御を停止してステップＳ８００へ移行し、ステップＳ７００で出力停止とされなかった場合には、ステップＳ４００へ移行し、上記フローがループとなり繰り返される。ステップＳ８００でユーザが電源オフを選択していない場合、ステップＳ１００へ移行し、ユーザの透過率の選択待ちとなる。ステップＳ８００で電源オフを選択した場合、制御部の電源オフとなる（ＥＮＤ）。当該ループは、本実施形態では５００ｍｓｅｃのループ時間毎に実行される。ループ時間がこれよりも長いと、制御が遅くなりＥＣ素子１００に色のちらつきが発生し易くなり、これよりも短いと、セル電圧を正確に測定できない傾向となる。

【0031】

ここで、ステップＳ５００により出力停止（オフモード）と判定され、ステップＳ６００で出力停止が実行されても、上記ループを抜けることなく、ループ時間毎に素子電圧を測定し、素子電圧が後述の区間（ａ）、区間（ｂ）、区間（ｅ）、もしくは区間（ｆ）、または、区間（ｇ）、区間（ｈ）、区間（ｋ）、もしくは区間（ｌ）に至った場合、すなわち、素子電圧の現在値と目標電圧値との絶対値が、所定の第４の閾値を超えた場合にパルスモードもしくは直流モードへと移行する。

【0032】

ステップＳ５００での詳細動作を、図６および図７を用いて説明する。図６のステップＴ１００において、目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第１の閾値より大きいか比較されてモードが判断され、大きい場合には直流モードとされ（ステップＴ２００）、第１の閾値以下の場合にはパルスモードとされる（ステップＴ３００）。ここで、目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との比較（減算動作）において、直ちにステップＴ３００に移行することをせず、当該差が第１の閾値以下の状態が所定の複数回または所定の時間継続してはじめてステップＴ３００に移行してもよい。なお、本実施形態では、素子電圧を５００ｍｓｅｃ毎に測定するため、所定の複数回を３回、所定の時間を１秒としている。これは、実際のＥＣ素子内部の電圧は測定した素子電圧と比較して不均一であることに起因して直流モードからパルスモードへ移行した際に素子電圧が戻る現象を見越したもので、これにより、パルスモードへ移行した直後に、素子電圧を目標レベル電圧値により近づけることができる（図４）。直流モードの場合（ステップＴ２００）、次に、上記の目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との比較結果に基づき、着色制御か消色制御か判断される（ステップＴ２３０）、着色制御時はステップＴ２５０で印加電圧がＶｄｕ［ｖ］とされ、消色制御時はステップＴ２７０で印加電圧がＶｄｄ［ｖ］とされる。

【0033】

パルスモードの場合（ステップＴ３００）、次に、上記の目標レベル電圧値と素子電圧の現在値との比較結果に基づき、着色制御か消色制御か判断される（ステップＴ３３０）、着色制御時はステップＴ４００へ移行し、消色制御時はステップＵ４００（図７）へ移行する。ステップＴ４００で、着色制御において、現在の素子電圧が、次の区間（ａ）～区間（ｆ）のどこに含まれるか判断される。

【0034】

区間（ａ）～区間（ｆ）は、目標レベル電圧値に所定の複数の値を加算したそれぞれの電圧値（境界値）によって区分された区間である。境界値は、例えば、下記表に記載されているような値である。境界値Ｈ１１～Ｈ１４は、着色制御で使用され、境界値Ｈ２１～Ｈ２４は、消色制御で使用される。着色制御では、境界値Ｈ１１未満の区間（ａ）と、境界値Ｈ１１、境界値Ｈ１２、目標レベル電圧値、境界値Ｈ１３、および境界値Ｈ１４で区切られた各区間（ｂ）～（ｅ）と、境界値Ｈ１４以上の区間（ｆ）との６つに区分される（図８）。消色制御では、境界値Ｈ２１以上の区間（ｇ）と、境界値Ｈ２１、境界値Ｈ２２、目標レベル電圧値、境界値Ｈ２３、および境界値Ｈ２４で区切られた各区間（ｈ）～（ｋ）と、境界値Ｈ２４未満の区間（ｌ）との６つに区分される（図９）。

【表1】

【0035】

ステップＴ４００で、現在の素子電圧が、区間（ａ）に含まれると判断された場合、前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第２の閾値（上記境界値Ｈ１１に相当）よりも大きいと判断され、ステップＴ４１０に移行し、パルスモードが解除されて直流モードに変更され、ステップＳ６００へ移行する。ステップＴ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｂ），（ｅ），（ｆ）に含まれると判断された場合、各々、ステップＴ４２０、ステップＴ４５０、ステップＴ４６０に移行し、対応するパルスＰ１１、パルスＰ１２、パルスＰ１３を出力するよう設定され、ステップＳ６００へ移行する。ここで、パルスＰ１１、パルスＰ１２、パルスＰ１３は、着色制御で用いられる連続パルス電圧の種類の例であり、例えば後述の表３のような所定の電圧値とパルス幅が割り当てられている。なお、消色制御で用いられる連続パルス電圧の種類の例として、パルスＰ２１、パルスＰ２２、パルスＰ２３があり、例えば表３のような所定の電圧値とパルス幅が割り当てられている。

【0036】

ステップＴ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｃ）に含まれると判断され、かつパルスＰ１１が出力中の場合（ステップＴ４３０）、現在の出力状態を維持し、ステップＳ６００へ移行する。そして次の素子電圧の判定において、区間（ｄ）に含まれると判断された場合、パルスＰ１１が出力中であるためパルスＰ１２は出力中ではないと判断され（ステップＴ４４０）、出力オフ（オフモード）への移行が確定となり（ステップＴ４４３）、ステップＳ６００へ移行する。また、素子電圧が、区間（ｃ）に含まれると判断され、かつパルスＰ１１が出力中ではない場合、つまり現在の出力状態が、直流またはパルスＰ１２またはパルスＰ１３またはオフの場合（ステップＴ４３０）、出力オフ（オフモード）への移行または出力オフの継続が確定となり（ステップＴ４３３）、ステップＳ６００へ移行する。

【0037】

ステップＴ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｄ）に含まれると判断され、かつパルスＰ１２が出力中の場合（ステップＴ４４０）、現在の出力状態を維持し、ステップＳ６００へ移行する。そして次の素子電圧の判定において、区間（ｃ）に含まれると判断された場合、パルスＰ１２が出力中であるためパルスＰ１１は出力中ではないと判断され（ステップＴ４３０）、出力オフ（オフモード）への移行が確定となり（ステップＴ４３３）、ステップＳ６００へ移行する。また、素子電圧が、区間（ｄ）に含まれると判断され、かつパルスＰ１２が出力中ではない場合、つまり現在の出力状態が、直流またはパルスＰ１１またはパルスＰ１３またはオフの場合（ステップＴ４４０）、出力オフ（オフモード）への移行または出力オフの継続が確定となり（ステップＴ４４３）、ステップＳ６００へ移行する。

【0038】

図７のステップＵ４００で、消色制御において、現在の素子電圧が、次の区間（ｇ）～区間（ｌ）のどこに含まれるか判断される。

【0039】

ステップＵ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｇ）に含まれると判断された場合、前記目標レベル電圧値と前記素子電圧の現在値との差の絶対値が所定の第２の閾値（上記境界値Ｈ２１に相当）よりも大きいと判断され、ステップＵ４１０に移行し、パルスモードが解除され直流モードに変更され、ステップＳ６００へ移行する。ステップＵ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｈ），（ｋ），（ｌ）に含まれると判断された場合、各々、ステップＵ４２０、ステップＵ４５０、ステップＵ４６０に移行し、対応するパルスＰ２１、パルスＰ２２、パルスＰ２３を出力するよう設定され、ステップＳ６００へ移行する。

【0040】

ステップＵ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｉ）に含まれると判断され、かつパルスＰ２１が出力中の場合（ステップＵ４３０）、現在の出力状態を維持し、ステップＳ６００へ移行する。そして次の素子電圧の判定において、区間（ｊ）に含まれると判断された場合、パルスＰ２１が出力中であるためパルスＰ２２は出力中ではないと判断され（ステップＵ４４０）、出力オフ（オフモード）への移行が確定となり（ステップＵ４４３）、ステップＳ６００へ移行する。また、素子電圧が、区間（ｉ）に含まれると判断され、かつパルスＰ２１が出力中ではない場合、つまり現在の出力状態が、直流またはパルスＰ２２またはパルスＰ２３またはオフの場合（ステップＵ４３０）、出力オフ（オフモード）への移行または出力オフの継続が確定となり（ステップＵ４３３）、ステップＳ６００へ移行する。

【0041】

ステップＵ４００で、現在の素子電圧が、区間（ｊ）に含まれると判断され、かつパルスＰ２２が出力中の場合（ステップＵ４４０）、現在の出力状態を維持し、ステップＳ６００へ移行する。そして次の素子電圧の判定において、区間（ｉ）に含まれると判断された場合、パルスＰ２２が出力中であるためパルスＰ２１は出力中ではないと判断され（ステップＵ４３０）、出力オフ（オフモード）への移行が確定となり（ステップＵ４３３）、ステップＳ６００へ移行する。また、素子電圧が、区間（ｊ）に含まれると判断され、かつパルスＰ２２が出力中ではない場合、つまり現在の出力状態が、直流またはパルスＰ２１またはパルスＰ２３またはオフの場合（ステップＵ４４０）、出力オフ（オフモード）への移行または出力オフの継続が確定となり（ステップＵ４４３）、ステップＳ６００へ移行する。

【実施例】

【0042】

例えば、本実施形態において、以下のような特性値を使用して制御しうる。なお、図３の連続パルス電圧の電圧値Ｖｐｎ（ｎ＝１～５）は、表３の各パルスＰ１１～Ｐ２３の電圧値の値となっている。また、図３のＴｎ１１～Ｔｎ２３（ｎ＝１～５）は、各パルスＰ１１～Ｐ２３のパルス幅の値となっている。なお、パルス幅は、本実施例では、ｎ（＝１～５）に依存していない。ここで、連続パルスの周期は上述の５００ｍｓｅｃである。

【表2】

【表3】

【0043】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0044】

１００ エレクトロクロミック素子
１１０，１５０ 第１の基材、第２の基材
１２０、１４０ 第１の電極、第２の電極
１３０ 電解質層
３００ 制御部
ＥＣ１，ＥＣ２ 第１のエレクトロクロミック層、第２のエレクトロクロミック層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】