JP2018151432A - 電子デバイス、機器及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることができる電子デバイスを提供する。【解決手段】エレクトロクロミック装置１０は、長手方向を有し延伸加工された熱可塑性樹脂からなる第１の基板１１と、該第１の基板１１上に配置された素子部とを含み、湾曲形状を有するように熱成形された積層体を備える電子デバイスにおいて、第１の基板１１の主延伸方向と第１の基板１１の長手方向とが成す角度θが４５°未満であることを特徴とする電子デバイスである。この場合、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることが可能な電子デバイスを提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイス、機器及び電子デバイスの製造方法に関する。

従来、樹脂からなる基板上に素子部が配置され任意の形状に熱成形された積層体を備える電子デバイスが知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１等に開示されている従来の電子デバイスでは、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることに関して改善の余地があった。

本発明は、長手方向を有し延伸加工された熱可塑性樹脂からなる基板と、該基板上に配置された素子部とを含み、湾曲形状を有するように熱成形された積層体を備える電子デバイスにおいて、前記基板の主延伸方向と前記長手方向とが成す角度θが４５°未満であることを特徴とする電子デバイスである。

本発明によれば、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることができる。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、それぞれ一実施形態のエレクトロクロミック装置（熱成形前）の断面図、平面図である。 変形例のエレクトロクロミック装置（熱成形前）の平面図である。 実施例１のエレクトロクロミック装置の断面図（熱成形前）である。 実施例１のエレクトロクロミック装置（熱成形後）の断面図である。 実施例１のエレクトロクロミック装置の製造フローを示すフローチャートである。 一実施形態のエレクトロクロミック装置を有する調光眼鏡について説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。

＜エレクトロクロミック装置の基本構成＞
図１には、一実施形態の電子デバイスとしてのエレクトロクロミック装置１０（熱成形前）の構成が概略的に示されている。図１（Ａ）はエレクトロクロミック装置１０（熱成形前）の断面図であり、図１（Ｂ）はエレクトロクロミック装置１０（熱成形前）の平面図である。

エレクトロクロミック装置１０は、図１（Ａ）に示されるように、第１の基板１１と、該第１の基板１１上に配置された第１の電極層１２と、該第１の電極層１２上に配置されたエレクトロクロミック層１３と、該エレクトロクロミック層１３上に配置された第２の電極層１４と、該第２の電極層１４上に配置された第２の基板１５とを含む積層体を備えている。

エレクトロクロミック装置１０は、図１に示される長手方向を有するフラット形状の積層体が所望の湾曲形状（曲面形状）を有するように熱成形されたものであり、例えば調光レンズや調光ミラーとして用いられる。
ここで「湾曲形状」とは、曲率を持つ形状であり、例えば、球状、円筒状、円錐状、各種三次元（３Ｄ）形状などが挙げられる。なお、「湾曲形状」は、積層体の全体形状であっても良いし、積層体の部分形状であっても良い。

具体的には、エレクトロクロミック装置１０は、第１及び第２の電極１２、１４間に印加される電圧（以下では「印加電圧」とも呼ぶ）や第１及び第２の電極１２、１４間を流れる電流（エレクトロクロミック層１３を流れる電流）を制御することにより、光の透過率（以下では単に「透過率」とも呼ぶ）を制御できるため、例えば調光眼鏡のレンズ（調光レンズ）として用いることができる。

この際、少なくとも印加電圧の極性を可変（切り替え可能）にすることでエレクトロクロミック層１３の発消色を制御でき、ひいてはエレクトロクロミック装置１０の透過率を制御できる（例えば周囲が明るいときは透過率を低めに、周囲が暗いときは透過率を高めに制御できる）。

例えば、エレクトロクロミック装置１０がレンズとして組み込まれる眼鏡フレームに、印加電圧を調整するためのダイヤル式、スライド式もしくはプッシュ式のスイッチ（調整部）を設けることにより透過率を手動で調整することが可能となる。

例えば、エレクトロクロミック装置１０がレンズとして組み込まれる眼鏡フレームに、周囲の明るさを検知する照度センサと、該照度センサの検知結果に応じて印加電圧を制御するマイコンとを設けることにより透過率を自動で調整することが可能となる。

［基板］
第１及び第２の基板１１、１５は、いずれも熱可塑性樹脂からなる長手方向を有する透明な基板である。各基板の厚さは、熱成形を容易に行える点から、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。

なお、第１及び第２の基板は１１、１５の少なくとも一方は、エレクトロクロミック装置１０の用途によっては、半透明もしくは不透明な基板であっても良い。また、エレクトロクロミック装置１０の用途によっては、第１及び第２の基板１１、１５の一方を省略することもできる。

各基板の材料としては、例えばポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂全般を用いることができる。

ここでは、第１及び第２の基板１１、１５は、実質的に同一である。そこで、第１の基板１１についての以下の説明は、第２の基板１５についても当てはまる。

第１の基板１１は、１軸延伸加工もしくは２軸延伸加工され、主延伸方向１１ｃと長手方向１１ａとの成す角度θが略０°となっている（図１（Ｂ）参照）。図１（Ｂ）において、符号１１ｂは、基板面内で長手方向１１ａに直交する方向（短手方向）を示している。

ここで「主延伸方向」とは、１軸延伸加工の場合は当該１軸方向（唯一の延伸方向）を意味し、２軸延伸加工の場合は互いに直交する２つの延伸方向のうち、延伸率（延伸度）が低くない方の延伸方向を意味する。２軸延伸加工の場合であって２つの延伸方向の延伸率が等しい場合は、いずれの延伸方向を主延伸方向としても良い。

各基板の製造方法としては、１軸延伸加工もしくは２軸延伸加工された熱可塑性樹脂からなる母材から、主延伸方向と長手方向が略平行となるように該長手方向を有する基板を切り出さしても良いし、長手方向を有する熱可塑性樹脂からなる母材を主延伸方向が該長手方向に略平行となるように１軸延伸加工もしくは２軸延伸加工しても良い。

なお、各基板の主延伸方向と長手方向との成す角度θは略０°に限らず、要は、角度θが４５°未満であることが好ましい（図２参照）。熱成形プロセスにおいて、基板の延伸による伸縮のしやすい方向と基板の形状による伸縮のしやすい方向があり、これらの方向を任意に組み合わせること（例えば基板の主延伸方向と長手方向との成す角度θを所定角度よりも小さくすること）で、ある程度基板の変形（熱伸縮）や残留応力をコントロールでき、後述するように低複屈折の湾曲形状を有するエレクトロクロミック装置を得ることができるからである。

［電極層］
第１及び第２の電極層１２、１４の材料としては、透明導電性酸化物材料が好適であり、例えば、スズをドープした酸化インジウム（以下、「ＩＴＯ」と称する）、フッ素をドープした酸化スズ（以下、「ＦＴＯ」と称する）、アンチモンをドープした酸化スズ（以下、「ＡＴＯ」と称する）などが挙げられる。これらの中でも、真空成膜により形成されたインジウム酸化物（以下、「Ｉｎ酸化物」と称する）、スズ酸化物（以下、「Ｓｎ酸化物」と称する）、及び亜鉛酸化物（以下、「Ｚｎ酸化物」と称する）のいずれか１つを含む無機材料が好ましい。

Ｉｎ酸化物、Ｓｎ酸化物、及びＺｎ酸化物は、スパッタ法により、容易に成膜が可能な材料であると共に、良好な透明性と電気伝導度が得られる材料である。これらの中でも、ＩｎＳｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＳｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＩｎＺｎＯが特に好ましい。更に、電極層は結晶性が低いほど好ましい。結晶性が高いと熱成形により電極層が分断されやすいためである。この点から、アモルファス膜で高い導電性を示すＩＺＯ、ＡＺＯが好ましい。これらの電極層材料を用いる場合は、熱成形後における積層体の曲面での基板の長手方向の長さが、熱成形前における積層体の平面での基板の長手方向の長さに対して１２０％以下になるように熱成形することが好ましく、１０３％以下になるように熱成形することがより好ましい。

また、透明性を有する銀、金、銅、アルミニウムを含有する導電性金属薄膜、カーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン膜、更に、導電性金属、導電性カーボン、導電性酸化物等のネットワーク電極、又はこれらの複合層も有用である。ネットワーク電極とは、カーボンナノチューブや他の高導電性の非透過性材料等を微細なネットワーク状に形成して透過率を持たせた電極である。ネットワーク電極は熱成形時に分断されにくい点から、好ましい。

更に、電極層をネットワーク電極と導電性酸化物の積層構成又は導電性金属薄膜と導電性酸化物との積層構成とすることがより好ましい。積層構成にすることにより、エレクトロクロミック層をムラなく発消色させることができる。なお、導電性酸化物層はナノ粒子インクとして塗布形成することもできる。導電性金属薄膜と導電性酸化物の積層構成とは、具体的には、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯなどの薄膜積層構成にて導電性と透明性を両立させた電極である。

各電極層の厚みは、エレクトロクロミック層１３の酸化還元反応に必要な電気抵抗値が得られるように調整される。
各電極層の材料としてＩＴＯ真空製膜を用いた場合、各電極層の厚みは、２０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましい。
導電性酸化物層はナノ粒子インクとして塗布形成する場合の厚みは、０．２μｍ〜５μｍが好ましい。また、ネットワーク電極の場合の厚みは、０．２μｍ〜５μｍが好ましい。

更に、エレクトロクロミック装置１０を調光ミラーとして利用する場合には、第１の電極層１２及び第２の電極層１４のいずれかが反射機能を有する構造であってもよい。その場合には、第１の電極層１２及び第２の電極層１４の材料として金属材料を含むことができる。金属材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ａｌ又はこれらの合金、あるいはこれらの積層構成などが挙げられる。

各電極層の作製方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などが挙げられる。また、第１の電極層１２及び第２の電極層１４の各々の材料が塗布形成できるものであれば、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。

［エレクトロクロミック層］
エレクトロクロミック層１３は、エレクトロクロミック材料を含む層である。
このエレクトロクロミック材料としては、無機エレクトロクロミック化合物及び有機エレクトロクロミック化合物のいずれであっても構わない。また、エレクトロクロミズムを示すことで知られる導電性ポリマーを用いてもよい。
無機エレクトロクロミック化合物としては、例えば、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。
有機エレクトロクロミック化合物としては、例えば、ビオロゲン、希土類フタロシアニン、スチリルなどが挙げられる。
導電性ポリマーとしては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、又はそれらの誘導体などが挙げられる。

エレクトロクロミック層１３としては、導電性又は半導体性微粒子に有機エレクトロクロミック化合物を担持した構造を用いることが好ましい。具体的には、電極表面に粒径５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の微粒子を結着し、微粒子の表面にホスホン酸やカルボキシル基、シラノール基等の極性基を有する有機エレクトロクロミック化合物を吸着した構造である。 上記構造は、微粒子の大きな表面効果を利用して、効率よく有機エレクトロクロミック化合物に電子が注入されるため、従来のエレクトロクロミック表示素子と比較して高速応答が可能となる。更に、微粒子を用いることで表示層として透明な膜を形成することができるため、エレクトロクロミック化合物の高い発色濃度を得ることができる。また、複数種類の有機エレクトロクロミック化合物を導電性又は半導体性微粒子に担持することもできる。更に導電性粒子は電極層としての導電性を兼ねることができる。

具体的には、ポリマー系及び色素系のエレクトロクロミック化合物としては、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、ベンジジン系、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、メタロセン系等の低分子系有機エレクトロクロミック化合物、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性高分子化合物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 これらの中でも、発消色電位が低く良好な色値を示す点から、ビオロゲン系化合物、ジピリジン系化合物が好ましい。

また、金属錯体系及び金属酸化物系のエレクトロクロミック化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、プルシアンブルー等の無機系エレクトロクロミック化合物を用いることができる。
エレクトロクロミック化合物を担持する導電性又は半導体性微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、金属酸化物を用いることが好ましい。

金属酸化物の材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化カルシウム、フェライト、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、アルミノケイ酸、リン酸カルシウム、アルミノシリケート等を主成分とする金属酸化物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、電気伝導性等の電気的特性や光学的性質等の物理的特性の点から、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化インジウム、及び酸化タングステンから選択される少なくとも１種が好ましく、より発消色の応答速度に優れた色表示が可能である点から、酸化チタン又は酸化スズが特に好ましい。

また、導電性又は半導体性微粒子の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、エレクトロクロミック化合物を効率よく担持するために、単位体積当たりの表面積（以下では「比表面積」と呼ぶ）が大きい形状が用いられる。例えば、微粒子が、ナノ粒子の集合体であるときは、大きな比表面積を有するため、より効率的にエレクトロクロミック化合物が担持され、発消色の表示コントラスト比が優れる。

エレクトロクロミック層１３及び導電性又は半導体性微粒子層は真空製膜により形成することも可能であるが、生産性の点で粒子分散ペーストとして塗布形成することが好ましい。
エレクトロクロミック層１３の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．２μｍ〜５．０μｍが好ましい。厚みが、０．２μｍ未満であると、発色濃度が得られにくくなることがあり、５．０μｍを超えると、製造コストが増大すると共に、着色によって視認性が低下しやすくなることがある。

以下に、本実施形態のエレクトロクロミック装置１０の一実施例である実施例１のエレクトロクロミック装置１０Ａについて説明する。図３には、エレクトロクロミック装置１０Ａ（熱成形前）の断面図が示されている。

［実施例１］
＜実施例１のエレクトロクロミック装置の構成＞
エレクトロクロミック装置１０Ａは、図３に示されるように、図１の構成に追加して、エレクトロクロミック層１３と第２の電極層１４との間に電解質層１６が配置され、第１の電極層１２、エレクトロクロミック層１３、電解質層１６及び第２の電極層１４の側面を被覆する保護層１７が第１及び第２の基板１１、１５間に設けられている。

＜実施例１のエレクトロクロミック装置の製造方法＞
次に、エレクトロクロミック装置１０Ａの製造方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。
最初のステップＳ１では、第１及び第２の基板１１、１５を作製する。具体的には、各基板として、長軸の長さ８０ｍｍ、短軸の長さ５５ｍｍ、厚み０．５ｍｍの楕円型のポリカーボネイト基板を作製する。
このポリカーボネイト基板は、１軸延伸加工されたものであり、長軸方向（長手方向）と主延伸方向との成す角度θが略０°となっている。

次のステップＳ２では、第１の基板１１上に第１の電極層１２を形成する。具体的には、第１の基板１１上に、ＩＴＯ膜をスパッタ法により厚み約１００ｎｍに製膜して、第１の電極層１２を形成する。

次のステップＳ３では、第１の電極層１２上にエレクトロクロミック層１３を形成し、第１の積層構造体を作製する。
具体的には、ＩＴＯ膜の表面に酸化チタンナノ粒子分散液（商品名：ＳＰ２１０、昭和タイタニウム株式会社製、平均粒子径：２０ｎｍ）をスピンコート法により塗布し、１２０℃で１５分間アニール処理を行うことによって、厚み約１．０μｍの酸化チタン粒子膜からなるナノ構造半導体材料を形成する。
続いて、下記の構造式Ａで表されるエレクトロクロミック化合物を１．５質量％含む２，２，３，３−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコート法により塗布した後、１２０℃で１０分間アニール処理を行うことにより、酸化チタン粒子膜に担持（吸着）させて、エレクトロクロミック層１３を第１の電極層１２上に形成する。
続いて、エレクトロクロミック層１３上に、平均一次粒径２０ｎｍのＳｉＯ_２微粒子分散液（シリカ固形分濃度２４．８質量％、ポリビニルアルコール１．２質量％、及び水７４質量％）をスピンコートし、厚み２μｍの絶縁性無機微粒子層を形成し、第１の積層構造体を得る。
［構造式Ａ］

次のステップＳ４では、第２の基板１５上に第２の電極層１４を形成し、第２の積層構造体を作製する。
具体的には、第２の基板１５上に、ＩＴＯ膜をスパッタ法により厚み約１００ｎｍに製膜して、第２の電極層１４を形成する。
続いて、ＩＴＯ膜の表面にＡＴＯ粒子分散液［ＡＴＯ平均粒子径：２０ｎｍ、２，２，３，３−テトラフロロプロパノールの６質量％溶液にウレタン系結着剤（ＨＷ１４０ＳＦ、ＤＩＣ社製）を６質量％添加した分散液］をスピンコート法により塗布し、１２０℃で１５分間アニール処理を行うことによって、厚み約１．０μｍのＡＴＯ粒子膜からなる劣化防止層を第２の電極層１４上に形成し、第２の積層構造体を得る。

次のステップＳ５では、第１及び第２の積層構造体を接合して積層体を作製する。
具体的には、第１の積層構造体の絶縁性無機微粒子層表面に、ポリエチレンジアクリレート（ＰＥＧ４００ＤＡ 日本化薬社製）と、光重合開始剤（ＩＲＧ１８４、ＢＡＳＦ社製）と、電解質（１−エチル−３−メチルイミダゾリウム塩）とを質量比（１００：５：４０）で混合した溶液を塗布し、第２の積層構造体上の劣化防止層面と貼り合わせ、紫外線（ＵＶ）硬化させて電解質層１６を形成し、積層体を得る。

次のステップＳ６では、積層体に保護層を形成する。
具体的には、積層体の側面部に、紫外線硬化接着剤（商品名：ＫＡＲＡＹＡＤ Ｒ６０４、日本化薬株式会社製）を滴下し、紫外光照射により硬化させることで保護層１７を３μｍの厚みに形成する。
以上の工程により、図３に示される熱成形前のエレクトロクロミック装置１０Ａ（保護層１７が形成された積層体）が作製される。

最後のステップＳ７では、保護層１７が形成された積層体を、湾曲形状を有するように熱成形する。
具体的には、保護層１７が形成された積層体を曲率半径約１３０ｍｍの凸金型と凹金型に１３５℃で加熱しながら挟み込むことで３Ｄ球面形状を有するエレクトロクロミック装置１０Ａ（熱成形後）を作製する（図４参照）。図４は、熱成形後のエレクトロクロミック装置１０Ａの断面図である。図４において「素子部」は、第１の電極層１２、エレクトロクロミック層１３、電解質層１６及び第２の電極層１４を含んで構成される。

以下に、本実施形態のエレクトロクロミック装置１０の他の実施例、比較例について、簡単に説明する。

［実施例２］
実施例２では、各基板の形状を長辺８０ｍｍ、短辺５５ｍｍの長方形とした以外は、実施例１と同じである。

［実施例３］
実施例３では、各基板の主延伸方向と長軸方向（長手方向）との成す角度θを４０°とした以外は、実施例１と同じである。

［比較例１］
比較例１では、各基板の主延伸方向と長軸方向（長手方向）との成す角度θを９０°とした以外は、実施例１と同じである。すなわち、比較例１では、各基板の延伸方向と短軸方向（短手方向）との成す角度が０°である。

［比較例２］
比較例２では、各基板の形状を直径８０ｍｍの円形とした以外は、実施例１と同じである。すなわち、比較例２では、実施例１〜３に対して、各基板の形状が等方的である。

［比較例３］
比較例３では、各基板の形状を正方形（１辺８０ｍｍ）とした以外は、実施例１と同じである。すなわち、比較例３では、実施例１〜３に対して、各基板の形状が等方的である。

［比較例４］
比較例４では、各基板の主延伸方向と長軸方向（長手方向）との成す角度θを４５°とした以外は、実施例１と同じである。

［比較例５］
比較例５では、各基板の主延伸方向と長軸方向（長手方向）との成す角度θを５０°とした以外は、実施例１と同じである。

上記各実施例、各比較例において、回転検光子法を用いて、複屈折によるリタデーション（位相差）を測定した。具体的には、熱成形後のエレクトロクロミック装置の中心から４０ｍｍφの１０点測定における最大値、最小値、平均値と、その外側１０点測定における最大値、最小値、平均値を求めた。
なお、どの実施例、比較例のエレクトロクロミック装置も、熱成形前のフラットな状態では、リタデーションが１００ｎｍで、面内でほぼ均一であった。

次の表１には、実施例１〜３、比較例１〜５のリタデーションの測定結果が示されている。

実施例１〜３の測定結果から、長手方向を有し、角度θ＜４５°を満たす基板を用いると、もとよりあるリタデーション（熱成形前のフラットな状態でのリタデーション）が大きく低減され、低複屈折の湾曲形状を有するエレクトロクロミック装置が製造できることが分かった。

比較例１の測定結果から、角度θが４５°を大きく上回ると、リタデーションの平均が増加することが分かった。

比較例２の測定結果から、基板の形状が円形ではリタデーションの平均が熱成形前後で変化しないことが分かった。

また、比較例３、比較例４の測定結果から、基板の形状が正方形の場合や、角度θが４５°の場合は、リタデーションの平均が僅かに低減されるが、低複屈折といえるほどではないことが分かった。

また、比較例５の測定結果から、角度θが４５°を僅かに上回ると、リタデーションの平均が熱変形前後でほとんど変化しないことが分かった。

以上の説明から分かるように、低複屈折の湾曲形状を有するエレクトロクロミック装置を製造するためには、長手方向を有し、角度θ＜４５°を満たす基板を用いることが好ましい。

また、基板の外周に歪みを寄せることで、基板の中心から広範囲に低複屈折部が得られていることが分かった。

[実施例５]
実施例５では、実施例１で作製したエレクトロクロミック装置１０Ａを中心から４０ｍｍφでトリミングし、端に残る複屈折部分を排除し、複屈折の無い調光レンズを作製した。

作製した調光レンズの発消色を確認した。具体的には、第１の基板１１の端部及び第２の基板１５の端部の一部を剥離し、第１の電極層１２のコンタクト部及び第２の電極層１４のコンタクト部を形成し、第１の電極層１２と第２の電極層１４との間に、第１の電極層１２がマイナス極となるように−３．５Ｖの電圧を３秒間印加させたところ、この調光レンズが上記構造式Ａのエレクトロクロミック化合物に由来するマゼンタ色に発色することが確認できた。また、作製した調光レンズは、低複屈折のため、角度に依存した色味の変化が無く、光学用調光レンズとして使用できることが確認できた。

＜エレクトロクロミック装置の応用例＞
本実施形態のエレクトロクロミック装置１０は、例えば、調光眼鏡、防眩ミラー、調光ガラスなどに好適に用いられる。これらの中でも、調光眼鏡が好ましい。

ここで、図６は、エレクトロクロミック装置１０を有する機器の一例としての調光眼鏡１００を示す斜視図である。調光眼鏡１００は、図６に示されるように、調光レンズとしての２つのエレクトロクロミック装置１０と、眼鏡フレーム５２と、スイッチ５３と、電源５４とを有する。各エレクトロクロミック装置１０は、調光眼鏡の調光レンズとして機能するよう所望の形状に加工されている。

２つのエレクトロクロミック装置１０は、眼鏡フレーム５２に組み込まれている。眼鏡フレーム５２には、スイッチ５３及び電源５４が設けられている。電源５４は、スイッチ５３を介して配線により、第１の電極層及び第２の電極層と電気的に接続されている。
スイッチ５３を切り替えることにより、例えば、第１の電極層と第２の電極層との間にプラス電圧を印加する状態、マイナス電圧を印加する状態、電圧を印加しない状態の中から１つの状態を選択可能である。
スイッチ５３としては、例えばスライドスイッチ、プッシュスイッチ、ロータリースイッチ等の任意のスイッチを用いることができる。ただし、少なくとも上記３つの状態を切り替え可能なスイッチに限る。

電源５４としては、例えば、ボタン電池、太陽電池等の任意の直流電源を用いることができる。電源５４は、第１の電極層と第２の電極層との間にプラスマイナス数Ｖ程度の電圧を印加可能である。
例えば、第１の電極層と第２の電極層との間にプラス電圧を印加することにより、２つのエレクトロクロミック装置１０が所定の色に発色する。また、第１の電極層と第２の電極層との間にマイナス電圧を印加することにより、２つのエレクトロクロミック装置１０が消色し透明となる。
ただし、エレクトロクロミック層に使用する材料の特性により、第１の電極層と第２の電極層との間にマイナス電圧を印加することにより発色し、プラス電圧を印加することにより消色し透明となる場合もある。なお、一度発色した後は、第１の電極層と第２の電極層との間に電圧を印加しなくても発色は継続する。

以上説明した本実施形態のエレクトロクロミック装置１０は、長手方向を有し延伸加工された熱可塑性樹脂からなる第１の基板１１（基板）と、該第１の基板１１上に配置された素子部とを含み、湾曲形状を有するように熱成形された積層体を備える電子デバイスにおいて、第１の基板１１の主延伸方向と第１の基板１１の長手方向とが成す角度θが４５°未満であることを特徴とする電子デバイスである。
この場合、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることができる。
また、上記角度θは、４０°以下であることが好ましい。
また、上記角度θは、略０°であることが更に好ましい。

また、上記湾曲形状は、曲率半径が２０ｍｍ以上かつ２００ｍｍ以下であることが好ましい。このような湾曲形状としては、例えばエレクトロクロミック装置１０が調光レンズや調光ミラーとして用いられる場合のレンズ面やミラー面の球面形状や非球面形状が挙げられる。
また、素子部は、第１の基板１１上に配置された第１の電極層１２と、第１の電極層１２に対向して配置された第２の電極層１４と、第１及び第２の電極層１２、１４間に配置されたエレクトロクロミック層１３（機能層）と、を含むことが好ましい。
また、エレクトロクロミック装置１０は、例えば調光レンズ、調光ミラー等の調光用光学素子として用いられることが好ましい。
また、エレクトロクロミック装置１０は、トリミング加工によって得られることが好ましい。
また、素子部は、第１及び第２の基板１１、１５間に配置されていることが好ましい。
また、エレクトロクロミック装置１０を調光レンズとして備える調光眼鏡（機器）によれば、周囲の明るさに応じた所望の調光が可能な調光眼鏡を実現できる。

また、本実施形態のエレクトロクロミック装置１０の製造方法は、長手方向を有し延伸加工された熱可塑性樹脂からなり、主延伸方向と前記長手方向とが成す角度が４５°未満である基板上に素子部を配置して積層体を作製する工程と、積層体を、湾曲形状を有するように熱成形する工程と、を含む電子デバイスの製造方法である。
この場合、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることができる。

以上、本発明の電子デバイスとして、エレクトロクロミック装置を例にとって説明したが、本発明の電子デバイスは、エレクトロクロミック装置の他、有機エレクトロルミネセンス装置（有機ＥＬ装置）、太陽電池、半導体装置（例えば半導体レーザ）、電子ペーパー、液晶素子等の基板上に素子部が配置されるデバイス全般（単独で使用されるものや機器に組み込まれるものを含む）に適用可能である。特に、上記実施形態で説明した、基板上に素子部が配置され湾曲形状を有するように熱成形されるデバイスであれば、低複屈折を実現でき、ひいては所望の光学特性を得ることができる。

以下に、発明者らが、上記実施形態を発案するに至った思考プロセスについて説明する。

近年、電子デバイスの製造に際し、曲面形状をはじめとして、さまざまな形状の基板上へ素子を実装することが要求されている。
しかし、従来のガラス基板では、このような要求に応えるのが難しくなってきた。

そこで、このような要求に応えるために、加工性の良さに加え、軽量、安価、耐衝撃性を兼ね備えた樹脂性フィルム基板上に素子を実装する技術が既に開発されている。
しかし、汎用の樹脂フィルム基板を用いた際には、もともと複屈折が存在したり、新たに曲げによって光弾性による複屈折も発生する（フラット基板で光学的に等方でも曲げると複屈折の影響が出る）ため、光学用途には不向きである。

例えば、特許文献１（特開２０１５−２６４７２号公報）には、容易にかつ簡易な設備で曲面等の任意の形状に加工可能なフレキシブル電子デバイスの製造方法を提供する目的で、樹脂層を素子表面の両側に有し、前記素子が基板層上に配設されたフレキシブル電子デバイスの製造方法であって、基板層を構成する熱可塑性樹脂部分若しくは熱硬化性樹脂部分及び樹脂層の熱変形温度以上であり、かつ素子の耐熱温度以下に加熱して、素子の耐圧力限界値以下の圧力で前記基板層及び樹脂層を押圧することにより金型の形状に追従させた後または追従させると同時に、前記熱変形温度より低い温度になるまで冷却することで形状形成を行うことを特徴としていて、樹脂部がバリア層やバリア層基材となり得る材料を用いる構成が開示されている。
しかし、特許文献１では、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることに関して改善の余地があった。

そこで、樹脂からなる基板に特有の複屈折を低減させることを目的として、上記実施形態を発案するに至った。

１０、１０Ａ…エレクトロクロミック装置（電子デバイス）、１１…第１の基板（基板）、１１ａ…長手方向、１１ｃ…主延伸方向、１２…第１の電極、１３…エレクトロクロミック層（機能層）、１４…第２の電極、１５…第２の基板（基板）、１００…調光眼鏡（機器）。

特開２０１５−２６４７２号公報

Claims (11)

1. 長手方向を有し延伸加工された熱可塑性樹脂からなる基板と、該基板上に配置された素子部とを含み、湾曲形状を有するように熱成形された積層体を備える電子デバイスにおいて、
   前記基板の主延伸方向と前記長手方向とが成す角度が４５°未満であることを特徴とする電子デバイス。
2. 前記角度は、４０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記角度は、略０°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子デバイス。
4. 前記湾曲形状は、曲率半径が２０ｍｍ以上かつ２００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
5. 前記素子部は、
   前記基板上に配置された第１の電極層と、
   前記第１の電極層に対向して配置された第２の電極層と、
   前記第１及び第２の電極層間に配置された機能層と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
6. 前記機能層は、エレクトロクロミック層であることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス。
7. 当該電子デバイスは、調光用光学素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子デバイス。
8. 当該電子デバイスは、トリミング加工によって得られる請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子デバイス。
9. 前記基板は、２つあり、
   前記素子部は、前記２つの基板間に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子デバイス。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子デバイスを備える機器。
11. 長手方向を有し延伸加工された熱可塑性樹脂からなり、主延伸方向と前記長手方向とが成す角度が４５°未満である基板上に素子部を配置して積層体を作製する工程と、
    前記積層体を、湾曲形状を有するように熱成形する工程と、を含む電子デバイスの製造方法。

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