WO1999032928A1

WO1999032928A1 - Element electrochromique

Info

Publication number: WO1999032928A1
Application number: PCT/JP1998/005739
Authority: WO
Inventors: Masaaki Kobayashi; Izuru Sugiura; Yoshinori Nishikitani
Original assignee: Nippon Mitsubishi Oil Corporation
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 1999-07-01
Also published as: JPH11183943A; US6538792B1; EP1048973A4; EP1048973A1

Description

明細エレクト口クロミック素子

〔技術分野〕

本発明は、建物、自動車、旅客車両等の乗り物の調光窓として、あるいは屋内での装飾又は間仕切り等の目的で使用される調光ガラス等の調光素子として、さらには表示素子として、また、自動車等の乗り物の防眩ミラ —として使用可能なエレクトロクロミック素子に関するものである。

〔従来技術〕

従来の調光ガラスなどに使用されるエレクトロクロミック素子は、例えば、酸化タングステン（w o ₃) のような無機酸化物を、透明導電膜上に真空蒸着法またはスパッ夕リング法により成膜し、これを発色剤として用いているものが知られている（特開昭 6 3— 1 8 3 3 6号公報）。

しかし、これらの方法による膜形成は真空下で行わなければならないので、その実施にコストがかかり、大面積のエレクトロクロミツク素子を得るためには大型の真空装置が必要となる。また、スパッタリング法では基板温度が高くなるため、ガラス製以外の基板、例えば、合成樹脂製の基板などを使用する場合には、一定の条件を選ばなければならず、エレクト口クロミック素子の軽量化が難しい。

また、酸化タングステンを用いる場合には青色の発色しか得られないという問題がある。

本発明の目的は、安価な発色剤をしょうし、簡便な工程で製造することができ、しかも、色調が可変なエレクト口クロミック素子を提供することにめ。

〔発明の詳述〕

本発明が提案するエレクト口クロミック素子は、特定のエレクトロク口ミック物質をイオン伝動性物質層に含有させることより、上記の従来技術の問題点を解決させている。すなわち、本発明のエレクト口クロミック素子は、少なくとも一方が透明である 2枚の導電基板の間に、下記の一般式（ 1 ) で表されるエレクト口クロミック物質を含有するイオン伝導性物質層が設けられている。

^R— N+ ~~ K N-R² (1)

X" Y

(式中、 Χ—、 Υ は同一であっても異なってもよく、それそれ個別にハロゲンァニオン、 C I O4—ヽ BF4—、 P F4—、 C H3C 00", C Η3 ( C6H 4) S 03—から選ばれる対ァニオンを示し、 R R²はそれそれ個別に炭素数 1〜 2 0の炭化水素基を示し、それそれ同一でも異なってもよい。）本発明のエレクトロクロミツク素子では、少なくとも一方が透明である 2枚の導電基板が使用される。ここで導電基板とは、電極としての機能を果たす基板を意味する。従って、本発明で言う導電基板には、基板自体を導電性材料で構成させたものと、導電性を持たない基板の少なくとも一方の表面に電極層を積層させた積層板などが包含される。導電性を備えているか否かに拘らず、基板自体は常温において平滑な面を有していることが必要であるが、その面は平面であっても、曲面であっても差し支えなく、応力で変形するものであっても差し支えない。

本発明で使用される導電基板の少なくとも一方は透明導電基板であり、他方は透明であっても、不透明であっても、光を反射できる反射性導電基板であってもよい。

なお、 2枚の導電基板をいずれも透明導電基板としたものは、表示素子や調光ガラスに好適であり、 1枚を透明導電基板、もう 1枚を不透明導電基板としたものは表示素子に好適であり、そして 1枚を透明導電基板、もう 1枚を反射性導電基板としたものはエレクトロクロミツクミラー好適である。透明導電基板は、通常、透明基板上に透明電極層を積層させた形態にある。ここで、透明とは可視光領域において 1 0〜 1 00%の光透過率を有することを意味する。

また、不透明導電基板としては、（ 1) 金属板、（ 2 ) 導電性を持たない不透明基板（透明でない各種のプラスチック、ガラス、木材、石材等が使用可能）の一方の面に電極層を積層させた積層体などが例示できる。反射性導電基板としては、（ 1 ) 導電性を持たない透明又は不透明な基板上に反射性電極層を積層させた積層体、（2 ) 導電性を持たない透明基板の一方の面に透明電極層を、他方の面に反射層を積層させた積層体、

(3) 導電性を持たない透明基板上に反射層を、その反射層上に透明電極層を積層させた積層体、（4) 反射板を基板とし、これに透明電極層を積層させた積層体、および（ 5) 基板自体が光反射層と電極層の両方の機能を備えた板状体などが例示できる。

上記透明基板としては、特に限定されず、例えば、無色あるいは有色ガラス、強化ガラス等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性樹脂が用いられる。具体的には、ポリエチレンテレフ夕レート、ポリエチレンナフ夕レート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエ一テルケトン、ポリフエ二レンサルフアイド、ポリカーボネ一ト、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等が挙げられる。

なお、本発明における基板は常温において平滑な面を有するものである ( 上記透明電極層としては、本発明の目的を果たすものである限り特に限定されないが、例えば、金、銀、クロム、銅、タングステン等の金属薄膜、金属酸化物からなる導電膜などが挙げられる。上記金属酸化物としては、例えば、 I TO ( I Π203- S η0₂) 、酸化錫、酸化銀、酸化亜鉛、酸化バナジウム等が挙げられる。

電極の膜厚は、通常 1 00〜5， 000オングストローム、好ましくは 500〜3 , 000オングストロームの範囲が望ましい。また、表面抵抗 (抵抗率）は、通常 0. 5〜 5 0 0 Q/c m2、好ましくは 1〜 5 0 Ω/ c m²の範囲が望ましい。

上記電極の形成方法としては特に限定されず、電極を構成する上記金属および金属酸化物等の種類により、適宜公知の方法が選択できる。通常、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、あるいはゾルゲル法等が採用される。この際、膜厚は電極面の透明性が損なわれない範囲で選択されることは勿論である。また、上記透明電極には、酸化還元能の付与、導電性の付与、電気二重層容量の付与の目的で、部分的に不透明な電極活性物質を付与することもできる。この際、その付与量は電極面全体の透明性が損なわれない範囲で選択されることは勿論である。不透明な電極活性物質としては、例えば、銅、銀、金、白金、鉄、タングステン、チタン、リチウム等の金属、ポリア二リン、ポリチォフェン、ポリピロ一ル、フタロシアニンなどの酸化還元能を有する有機物、活性炭、グラファイトなどの炭素材、 V₂0₅、 Mn0₂、 N i O、 I r2〇3などの金属酸化物またはこれらの混合物を用いることができる。また、これらを電極に結着させるために、さらに各種樹脂を用いてもよい。この不透明な電極活性物質等を電極に付与するには、例えば、 I TO透明電極上に、活性炭素繊維、グラフアイト、アクリル樹脂等からなる組成物をストライプ状またはドット状等の微細パターンに形成したり、金（ Au) 薄膜状に、 V₂〇5、アセチレンブラック、ブチルゴム等からなる組成物をメヅシュ状に形成したりすることができる。

本発明の反射性電極層は、鏡面を有し、しかも電極として電気化学的に安定な機能を発揮する薄膜を意味し、そのような薄膜としては、例えば、金、白金、タングステン、タンタル、レニウム、オスミウム、イリジウム、銀、ニッケル、パラジウム等の金属膜や、白金一パラジウム、白金一口ジゥム、ステンレス等の合金膜が挙げられる。このような鏡面を備えた薄膜の形成には、任意の方法を採用可能であって、例えば、真空蒸着法、ィォンプレーティング法、スパッ夕リング法などを適宜採用することができる, 反射性電極層を設ける基板は透明であるか、不透明であるかを問わない従って、反射性電極層を設ける基板としては、先に例示した透明基板の他、透明でない各種のプラスチック、ガラス、木材、石材等が使用可能である本発明で言う反射板または反射層は、鏡面を有する基板又は薄膜を意味し、例えば、銀、クロム、アルミニウム、ステンレス等の板状体又はその薄膜を意味する。

基板自体が反射層と電極機能を兼ね備える板状体としては、上記反射性電極層として例示したもののうち、自己支持性があるものが挙げられる。

2枚の導電基板の間に挿設されるイオン伝導性物質層を次に説明する。本発明のイオン伝導性物質層は、後述する特定なエレクトロクロミック物質を含有するイオン伝導性物質で構成される。

本発明において、イオン伝導性物質とは、室温でのイオン伝導度が、 1 X 1 0—⁷ S / c m以上であって、エレクトロクロミヅク物質を着色、消色、色変化させる役割を果たす物質を意味する。本発明では液系イオン伝導性物質、ゲル化液系イオン伝導性物質あるいは固体系イオン伝導性物質を用いることができるが、特に、固体系イオン伝導性物質を使用することが望ましく、これにより、本発明のエレクト口クロミック素子を種々の実用性能に優れた全固体型ェレクトロクロミック素子とすることができる。

液系イオン導電性物質

液系イオン導電性物質は、塩類、酸類、アルカリ類等の支持電解質を溶媒に溶解して調製される。

溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、特に極性溶媒が好ましい。使用可能な溶媒を例示すると、水を初めとして、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシェタン、ァセトニトリル、ァープチロラクトン、ァーバレロラクトン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシェタン、テトラヒドロフラン、ァセトニトリル、プロピオンニトリル、グル夕ロニトリル、アジポニトリル、メトキシァセトニトリル、ジメチルァセトアミド、メチルピロリジノン、ジメチルスルホキシド、ジォキソラン、スルホラン、トリメチルホスフェイト、ポリエチレングリコール等の有機極性溶媒が挙げられる。なかでも、プロピレン力一ボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシェタン、ァセトニトリル、ァーブチロラクトン、スルホラン、ジォキソラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシェ夕ン、テトラヒドロフラン、アジポ二トリル、メトキシァセトニトリル、ジメチルァセトアミド、メチルビ口リジノン、ジメチルスルホキシド、ジォキソラン、スルホラン、トリメチルホスフェイト、ポリエチレングリコールなどの有機極性溶媒が望ましい。これらは、単独もしくは混合物として支持電解質の溶媒として使用できる。支持電解質としての塩類は、特に限定されず、各種のアルカリ金属塩、アル力リ土類金属塩などの無機イオン塩や 4級アンモニゥム塩ゃ環状 4級アンモニゥム塩などが使用できる。具体的には、 L i C 104 、 L i S CN、 L i BF L i As F6 、 L i C F3 S O3 , L i P Fg 、 L i l、 Na l、 Na S CN、 NaC I O NaBF N aAs F KS CN、 KC 1等の L i、 Na、 Kのアルカリ金属塩等や、（CH3 ) 4 B F ( C2 H5 ) 4 B F4 ( n - C 4 H g ) 4 N B F 4 、 (C₂ H5 ) 4 NB r_s ( C₂ H₅ ) 4 C 1 O4 s (n- C₄ Hg ) 4 N C 1 O4 等の 4級アンモニゥム塩および環状 4級アンモニゥム塩もしくはこれらの混合物が好適なものとして挙げられる。

支持電解質としての酸類は、特に限定されず、無機酸、有機酸のいずれもが使用可能であって、一般的には、硫酸、塩酸、リン酸類、スルホン酸類、カルボン酸類などが使用される。

支持電解質としてのアルカリ類も、特に限定されず、水酸化ナトリウム、水酸化力リゥム、水酸化リチウムなどが使用可能である。

ゲル化液系イオン伝導性物質

ゲル化液系イオン伝導性物質は、上記した液系イオン伝導性物質を増粘又はゲル化させた物質を意味し、このものは液系イオン伝導性物質にさらにポリマ一又はゲル化剤を配合して調製される。

これに使用されるポリマ一は、特に限定されず、例えば、ポリアクリロ二トリル、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンオキサイド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリエステル、ポリプロビレンオキサイド、ナフイオンなどが使用できる。

ゲル化剤も特には限定されず、ォキシエチレンメタクリレート、ォキシエチレンァクリレート、ウレタンァクリレート、アクリルアミド、寒天、などが使用できる。

固体系イオン伝導性物質

固体系イオン伝導性物質は、室温で固体であり、かつイオン導電性を有する物質を指し、これには、ポリエチレンオキサイド、ォキシエチレンメ夕クリレートのポリマー、ナフイオン、ポリスチレンスルホン酸、 L i g N、 N a - β - A 1 2 O 3 、 S n ( H P O 4 ) 2 - H 2 0等のほか、ォキシアルキレンメタクリレート系化合物、ォキシアルキレンァクリレート系化合物またはウレタンァクリレート系化合物を重合することによって得られる高分子化合物に電解質を分散させた高分子固体電解質が使用可能である。

本発明が推奨する高分子固体電解質の第 1の例は、下記の一般式（ 3 ) で表されるウレ夕ンァクリレートと、上記した有機極性溶媒及び支持電解質を含有する組成物（以下、組成物 Aという）を、固化させて得られる高分子固体電解質である。

なお、高分子固体電解質に関していう固化とは、後述する組成物 Bの場合も含めて、重合性または架橋性成分が重合（重縮合）反応又は架橋反応によって硬化し、組成物全体が常温で実質的に流動しない状態になることを指す。組成物は固化によってネットワーク上の基本構造を形成する。

(式中、 R⁶ および R⁷ は同一または異なる基であって、一般式（3) 〜（5 ) から選ばれる基を示す。 R⁸ および R⁹ は同一または異なる基であって、炭素数 1〜20、好ましくは 2〜 1 2の 2価炭化水素残基を示す。 Yはポリエーテル単位、ポリエステル単位、ポリカーボネート単位またはこれらの混合単位を示す。また nは 1〜 1 00、好ましくは 1~50. さらに好ましくは 1〜20の範囲の整数を示す。）

CHフ :

一般式（ 3) 〜（ 5) に於いて、 R¹⁰ 〜： ¹² は同一または異なる基であって、水素原子または炭素数 1〜 3のアルキル基を示す。また Rl3 は炭素数 1 ~2 0の、好ましくは炭素数 2〜8の 2〜4価有機残基を示す。

この有機残基の具体例としては、アルキルトリル基、アルキルテトラリル基、下記一般式（6) で示されるアルキレン基等の炭化水素残基が挙げられる。

一般式（ 6 ) に於いて、 R¹⁴は炭素数 1〜 3のアルキル基または水素を示し、 P は 0〜 6の整数を示す。 pが 2以上の場合 R¹⁴ は同一でも異なっても良い。

また、上記の炭化水素残基は、水素原子の一部が炭素数 1〜 6、好ましくは 1〜 3のアルコキシ基、炭素 2 SSI数 6〜 1 2のァリールォキシ基などの含

3

酸素炭化水素基により置換されている基でもよい。一般式（ 3 ) 〜（ 5 ) に於ける R¹³ としては具体的には、

CH₂CH₂ -

等を好ましく挙げることができる。

一般式（ 2 ) の R⁸及び R⁹で示される 2価炭化水素残基としては、鎖状 2価炭化水素基、芳香族炭化水素残基、含脂環炭化水素残基などが挙げられるが、鎖状 2価炭化水素としては、先の一般式（ 6 ) で示されるアルキレン基等を挙げることができる。

また、上記芳香族炭化水素基および含脂璟炭化水素基としては、下記一般式（ 7 ) 〜（ 9 ) で示される炭化水素基等が挙げられる。

一 _RHCH₂— R¹⁶ (⁷)

一般式（7) 〜（ 9 ) に於いて、 R¹⁵および R¹⁶は同一または異なる基であって、フエ二レン基、置換フエ二レン基（アルキル置換フエ二レン基等）、シクロアルキレン基、置換シクロアルキレン基（アルキル置換シクロアルキレン基等）を示す。 R¹⁷〜R20は同一または異なる基であつて、水素原子または炭素数 1〜 3のアルキル基を示す。また、 qは 1〜5 の整数を示す。

一般式（2) に於ける R⁸および R⁹の具体例は、下記の一般式（ 1

0) 〜（ 1 6) で例示できる。

— CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂- (10)

一般式（2) に於ける Yはポリエーテル単位、ポリエステル単位およびポリカーボネ一ト単位またはこれらの混合単位を示すが、このポリェ一テル単位、ポリエステル単位、ポリカーボネート単位及びこれらの混合単位としては、それそれ下記の一般式（a) 〜（d) で示される単位を挙げることができる。

一般式（a) 〜（d) に於いて、 R²¹〜R²⁶は同一または異なる基であって、炭素数 1〜20、好ましくは 2〜 1 2の 2価の炭化水素残基を示す。特に R²⁴は炭素数 2〜6程度が好ましい。上記 R21〜R26としては、直鎖または分岐のアルキレン基などが好ましく、具体的には、 R²³としてはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、へキサメチレン基、プロピレン基等が好ましい。また、 R ²¹〜R²2および R24〜R26 としてはエチレン基、プロピレン基などが好ましい。また、 eは 2〜300、好ましくは 1 0〜 2 00の整数を示す。また、 f は 1〜300、好ましくは 2〜2 00の整数、 gは 1〜200、好ましくは 2〜： L 00の整数、 hは 1〜2 00、好ましくは 2〜 1 00の整数、 iは 1〜 300、好ましくは 1 0〜 200の整数を示す。

また、一般式（a) 〜（d) に於いて、各単位は同一でも、異なる単位の共重合でも良い。即ち、複数の R²¹〜R²⁶が存在する場合、 R²¹同志、 R²²同志、 R¹⁸同志、： ¹⁹同志、 R²⁰同志および R²¹同志は同一でも異なっても良い。上記共重合体の例としてはエチレンォキサイドとプロピレンォキサイドの共重合単位などが特に好適な例として挙げられる。

一般式（ 2 ) で示されるウレタンァクリレートは、公知の方法により容易に製造することができ、その製法は特に限定されるものではないが、その重量平均分子量は、 2 , 5 00〜 30 , 000、好ましくは 3 , 000 〜20， 000であることが望ましく、 1分子中の重合官能基数は、 2〜 6、好ましくは 2〜4であることが望ましい。

組成物 Aは上記のウレ夕ンァクリレートに有機極性溶媒と支持電解質を混合して調製されるが、有機極性溶媒（有機非水溶媒）の添加量は、ウレタンァクリレート 100重量部に対して通常 1 00〜 1 200重量部、好ましくは 200〜 900重量部の範囲で選ばれる。有機極性溶媒の添加量が少なすぎると、最終的に得られる高分子固定電解質のイオン伝導度が不足し、多すぎると固定電解質の機械強度が低下してしまう場合がある。支持電解質には、塩、酸又はアルカリが用いられ、その添加量は有機極性溶媒の添加量の 0. 1 ~ 30重量％、好ましくは 1〜 20重量％の範囲で選ばれる。

組成物 Aは、基本的には、上記ウレタンァクリレート、有機極性溶媒、および支持電解質からなるが、必要に応じて組成物 Aには架橋剤や重合開始剤を添加することができる。本発明が推奨する高分子固体電解質の第 2の例は、ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドと、有機極性溶媒と、支持電解質を含有する組成物 (以下、組成物 Bという）を、硬化させて得られる高分子固体電解質である o

組成物 Bの調製に使用可能なァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドの一つは、一般式（ 17) で表される単官能ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドである。

(式中、 R27、 R28 R29および R30は、各々水素または 1〜 5の炭素原子を有するアルキル基であり、 jは 1以上の整数を表す。）

一般式（ 17) に於いて、 R²⁷、 R²⁸、 R²⁹および R³⁰は、各々水素または 1〜 5の炭素原子を有するアルキル基であるが、そのアルキル基としては、メチル基、ェチル基、 i-プロビル基、 n-プロピル基、 n-ブチル基、 t-ブチル基、 n-ペンチル基等が挙げられ、互いに同一でも異なってもよく、特に R22は水素、メチル基、 R23は水素、メチル基、 R24は水素、メチル基、 R²⁵は水素、メチル基、ェチル基であることが好ましい。

また、一般式（ 17 ) の j は、 1以上の整数、通常 1≤ j 100、好ましくは 2 ^ j ≤ 5 0、さらに好ましくは 2≤ j ≤ 3 0の範囲の整数を示す。

一般式（ 17) で示される化合物の具体例としては、ォキシアルキレンユニットを 1〜 100、好ましくは 2〜50、さらに好ましくは 1〜20 の範囲で持つメトキシポリェチレングリコールメ夕クリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート、エトキシポリエチレングリコールメタクリレート、ェトキシポリプロピレングリコールメ夕クリレート、メトキシポリエチレングリコールァクリレート、メトキシポリプロピレングリコ一ルァクリレート、エトキシポリエチレングリコールァクリレート. エトキシポリプロピレングリコ一ルァクリレート、またはこれらの混合物等を挙げることができる。一般式（ 17) の jが 2以上の場合、ォキシアルキレンュニットが互いに異なるいわゆる共重合ォキシアルキレンュニヅトを持つものでもよく、例えば、ォキシエチレンユニットを 1 50、好ましくは 1 20の範囲で持ち、かつォキシプロピレンュニットを 1 50、好ましくは 1 20 の範囲で持つところの、メトキシポリ（ェチレン · プロピレン）グリコ一ルメ夕クリレート、エトキシポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールメ夕クリレート、メトキシポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールァクリレート、エトキシポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールァクリレート、またはこれらの混合物などが挙げられる。

組成物 Bの調製に使用可能なァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドの他の例には、一般式（ 1 8 ) で示される 2官能ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドと、一般式（ 1 9 ) で表される多官能ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドがある。

(式中、 R³1 R³2 R33および R34は、各々水素または、 1 5の炭素原子を有するアルキル基であり、 kは 1以上の整数を示す。）

(式中、 R³5 R36、および R37は、各々水素または 1 5の炭素原子を有するアルキル基であり、 1は 1以上の整数を示し、 mは 2 4の整数であり、 Lは m価の連結基を示す。）

上記一般式（ 1 8) において、 R³¹ R³²s R³³および R³⁴は、各々水素または 1 5の炭素原子を有するアルキル基であるが、このアルキル基としては、メチル基、ェチル基、 i-プロピル基、 n-プロピル基、 n -プチル基、 t-プチル基、 n-ペンチル基等が挙げられる。特に R³¹は水素、メチル基、 R32は水素、メチル基、 R33は水素、メチル基、 R34は水素、メチル基であることが好ましい。

また、一般式（ 1 8) 中の kは、 1以上の整数、通常 1≤ k≤ 1 00、好ましくは 2≤k≤ 50、さらに好ましくは 2≤k≤ 30の範囲の整数を示すが、そうした化合物の具体例は、ォキシアルキレンユニットを 1〜 1 00、好ましくは 2〜 50、さらに好ましくは 1〜 20の範囲で持つポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメ夕クリレート、ポリエチレングリコールジァクリレート、ポリプロピレングリコールジメ夕クリレート、またはこれらの混合物等を挙げることができる

また、 kが 2以上の場合、ォキシアルキレンユニットが互いに異なるいわゆる共重合ォキシアルキレンユニットを持つものでもよく、例えば、ォキシエチレンユニットを 1〜50、好ましくは 1〜2 0の範囲で持ち、かつォキシプロピレンュニットを 1〜 50、好ましくは 1〜 2 0の範囲で持つところの、ポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールジメ夕クリレート、ポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールジァクリレート、またはこれらの混合物などが挙げられる。

一般式（ 19) に於ける R³⁵、 R³⁶および R³⁷は、各々水素または 1 〜 5の炭素原子を有するアルキル基であるが、このアルキル基としては、メチル基、ェチル基、 i-プロビル基、 n-プロピル基、 n-ブチル基、 t-ブチル基、 n-ペンチル基等が挙げられる。特に R³0、 R31および R32は水素、メチル基が好ましい。また、一般式（ 20 ) 中の 1は、 1以上の整数、通常 1≤ 1≤ 100、好ましくは 2≤ 1≤ 50さらに好ましくは 2≤ 1≤ 3 0の範囲の整数を示すものである。

mは連結基 Lの連結数であり、 2≤m≤ 4の整数を示す。

連結基 Lは、通常、炭素数 1〜30、好ましくは 1〜 20の 2価、 3価または 4価の炭化水素基である。 2価炭化水素基としては、アルキレン基、ァリ一レン基、ァリールアルキレン基、アルキルァリ一レン基、またはこれらを基本骨格として有する炭化水素基などが挙げられ、具体的には、

などが挙げられる。また、 3価の炭化水素基としては、アルキルトリル基、ァリールトリル基、ァリールアルキルトリル基、アルキルァリールトリル基、またはこれらを基本骨格として有する炭化水素基などが挙げられ、具体的には

― C

などが挙げられる。また、 4価の炭化水素基としては、アルキルテトラリル基、ァリールテトラリル基、ァリールアルキルテトラリル基、アルキルァリールテトラリル基、またはこれらを基本骨格として有する炭化水素基などが挙げられ、具体的には

— H₂

― CH₂— CH₂— ，

CH「

CH₂CHつ—— 等が挙げられる。

こうした化合物の具体例としては、ォキシアルキレンュニットを 1〜 1 0 0、好ましくは 2〜 5 0、さらに好ましくは 1 〜 2 0の範囲で持つトリメチロールプロパントリ（ポリエチレングリコ一ルァクリレート）、トリメチロールプロパントリ（ポリェチレングリコールメ夕クリレート）、トリメチロールプロパントリ（ポリプロピレングリコールァクリレート）、トリメチロールプロパントリ（ポリプロピレングリコールメ夕クリレ一ト）、テトラメチロールメタンテトラ（ポリエチレングリコ一ルァクリレ —ト）、テトラメチロールメタンテトラ（ポリエチレングリコールメ夕クリレート）、テトラメチロールメタンテトラ（ポリプロピレングリコールァクリレート）、テトラメチロールメタンテトラ（ポリプロピレングリコ

—ルメ夕クリレート）、 2 , 2—ビス [4一（ァクリロキシポリエトキシ）フエニル] プロパン、 2， 2—ビス [ 4— (メタクリロキシポリエトキシ）フエニル] プロパン、 2， 2—ビス [4一（ァクリロキシポリイソプロボキシ）フエニル] プロパン、 2 , 2—ビス [4一（メタクリロキシポリイソプロボキシ）フエニル] プロパン、またはこれらの混合物等を挙げることができる。

また、 1が 2以上の場合、ォキシアルキレンユニットが互いに異なるいわゆる共重合ォキシアルキレンユニットを持つものでもよく、例えば、ォキシエチレンユニットを 1〜 5 0、好ましくは 1〜 2 0の範囲で持ち、かつォキシプロピレンュニットを 1〜 5 0、好ましくは 1〜 2 0の範囲で持つところの、トリメチロールプロパントリ（ポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールァクリレート）、トリメチロールプロパントリ（ポリ（ェチレン ' プロピレン）グリコールメタクリレート）、テトラメチロールメ夕ンテトラ（ポリ（エチレン ' プロピレン）グリコールァクリレート）、テトラメチロールメタンテトラ（ポリ（エチレン ' プロピレン）グリコ一ルメ夕クリレート）、またはこれらの混合物などが挙げられる。

一般式（ 1 8 ) で示される 2官能ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドと、一般式（ 1 8 ) で表される多官能ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドとは併用することができる。併用する場合、前者対後者の重量比は通常 0. 0 1/9 9. 9〜 9 9. 9/0. 0 1、好ましくは 1 /9 9 〜 9 9/ 1、さらに好ましくは 2 0/8 0〜 8 0/2 0の範囲で選ばれる < 組成物 Bは一般式（ 1 7 ) 〜（ 1 9 ) で示されるァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドに有機極性溶媒と支持電解質を混合して調製されるが、有機極性溶媒の配合量は、ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドの全量の 5 0〜 8 0 0重量％、好ましくは 1 0 0〜 5 0 0重量％の範囲で選ばれる。また、支持電解質の配合量は、ァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドと極性有機溶媒の合計量の 1〜 3 0重量％、好ましくは 3〜 2 0重量％の範囲で選ばれる。

組成物 Bには、組成物 Aと同様、必要に応じて架橋剤や重合開始剤を添加することができ、その添加量は、一般式（ 1 ) で示される化合物およびァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドの合計量に対して 0. 0 0 5〜 5重量％、好ましくは 0. 0 1〜 3重量％の範囲にある。イオン伝導性物質に液系、ゲル化液系又は固体系のいずれを使用する場合であっても、本発明ではこれらイオン伝導性物質に、特定なエレクト口クロミック物質を分散させ、この分散液を使用してエレク卜ロクロミック素子のイオン伝導性物質層を形成させる。

本発明において、イオン伝導性物質、典型的には、上記した組成物 A又は Bに分散させる必須のエレクトロクロミヅク物質は、一般式（ 1 ) で表される。

(式中、 Χ—、 Υ は同一であっても異なってもよく、それそれ個別にハロゲンァニオン、 C 104—、 BF4—、 P F4—、 CH3C O O-ヽ C H3 ( C6H 4) S O3—から選ばれる対ァニオンを示し、 R²はそれそれ個別に炭素数 1〜 2 0の炭化水素基を示し、それそれ同一でも異なってもよい。）一般式（ 1 ) におけるハロゲンァニオンとしては、 F―、 C 1—、 B r -、 I一等が挙げられる。

RK R²は炭素数 1から 2 0、好ましくは 1 ~ 1 2の炭化水素基を表し、それそれ同一であっても異なってもよい。この種の炭化水素基には、アルキル基、ァラルキル基、ァリール基等がある。 R R2は、好ましくは、アルキル基またはァラルキル基である。アルキル基としては、メチル基、ェチル基、 i-プロピル基、 n-プロピル基、 n-プチル基、 t-ブチル基、 n-ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、ォクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基、シクロへキシル基、シク口へキシルメチル基等が挙げられる。

ァラルキル基としては、ベンジル基、フエネチル基、フエニルプロピル基、トリルメチル基、ェチルフエニルメチル基等が挙げられる。

一般式（ 1 ) で示される化合物の具体例を列挙すれば、 N , N， —ジへプチルビピリジニゥムジブロマイド、 N , N ' —ジへプチルビビリジニゥムジクロライド、 N， N ' —ジへプチルビピリジニゥムジパークロレ一ト、 N , N ' —ジへプチルビピリジニゥムジテトラフ口ロボレ一ト、 N， N， —ジへプチルビピリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N , N ' ージへキシルビピリジニゥムジブ口マイド、 N , N ' ージへキシルビピリジ二ゥムジクロライド、 N， N，一ジへキシルビビリジニゥムジパ一クロレ一ト、 N , N，一ジへキシルビビリジニゥムジテトラフ口ロボレ一ト、 N， N ' —ジへキシルビピリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N , N ⁵ —ジプロビルビビリジニゥムジブ口マイド、 N， N ' —ジプロピルビビリジニゥムジクロライド、 N , N ' —ジプロビルビビリジニゥムジパ一クロレート、 N， N，一ジプロビルビビリジニゥムジテトラフ口ロボレート、 N , N ' —ジプロビルビビリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N , N ' ージベンジルビピリジニゥムジブロマイド、 N， N，一ジベンジルビピリジニゥムジパ一クロレート、 N , N ' —ジベンジルビピリジニゥムジテトラフ口ロボレート、 N , N ⁵ —ジベンジルビピリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N —へプチルー N，一べンジルビピリジニゥムジパ一クロレート、 N —へプチルー N，一べンジルビピリジニゥムジテトラフ口ロボレ一ト、 N —ヘプチル一 N，一べンジルビピリジニゥムジブ口マイド、 N—へプチルー N，一ベンジルビピリジニゥムイジクロライド、 N —ヘプチルー N，一メチルビリジニゥムジブロマイド、 N—ヘプチル一 N ' —メチルビリジニゥムジクロライドなどが挙げられる。一般式（ 1 ) で示されるエレクト口クロミック物質のイオン伝導性物質層における濃度は、任意に選ぶことができるが、通常は 0 . 0 0 0 0 1〜 5 0重量％、好ましくは、 0 . 0 0 0 1〜 3 0重量％、さらに好ましくは 0 . 0 0 1 ~ 1 0重量％程度の範囲にある。

また、必要に応じて、一般式（ 1 ) のエレクトロクロミック物質に、発色を助長する化合物をド一プさせるたり、あるいは一般式（ 1 ) のエレクトロクロミック物質と共に電子供与性化合物を，イオン伝導性物質層に共存させることができる。本発明によれば、エレクト口クロミック素子のイオン伝導性物質層は、一般式（ 1 ) で表されるエレクトロクロミック物質が分散されているィォン伝導性物質で形成される。

イオン伝導性物質層の形成には任意の方法が採用可能である。例えば、使用するイオン伝導性物質が液系又はゲル化液系の場合、 2枚の導電基板 (これを対向導電基板と呼ぶ）を適当な間隔で対向させて周縁部をシールした対向導電基板の間に、エレクト口クロミック物質が分散されているィオン伝導性物質を、真空注入法、大気注入法、メニスカス法等によって注入する方法が採用できる。また、イオン伝導性物資の種類によっては、スパッ夕リング法、蒸着法、ゾルゲル法等によって一方の導電基板上に、ェレクトロクロミック物質含有イオン伝導性物質層を形成させた後、他方の導電基板を合わせる方法や、あるいはエレクトロクロミック物質含有ィォン伝導性物質を予めフィルム状に成形し、合わせ板ガラスを製造する要領で本発明のエレクトロクロミック素子を得ることもできる。

また、使用するイオン伝導性物質が固定系である場合、とりわけ、先に説明した組成物 A又は Bを使用する場合にあっては、エレクトロクロミック物質を含有する未固化状態の組成物 A又は Bを、周縁部をシールした対向導電基板の隙間に、真空注入法、大気注入法、メニスカス法等によって注入した後、適宜な方法で組成物を固化させる方法が採用できる。〔図面の簡単な説明〕

第 1図は本発明のエレクト口クロミック素子の断面図である。

第 2図は本発明に係るエレクトロクロミック素子の一つであるエレクト口クロミヅクミラーの断面図である。

以下、本発明に係るエレクト口クロミツク素子の構成を第 1図に沿って説明する。

第 1図に示されるエレクト口クロミック素子は、透明基板（1 )の一方の面に透明電極層（2 )が形成された 2枚の透明導電性基板を、透明電極層（2 ) が内側を向くよう対向させ、その間隙にエレクト口クロミック物質含有ィオン伝導性物質層（3 )を挟持させている。

このエレクトロクロミヅク素子は次の方法で作成することができる。 2 枚の透明基板（1 )の片面に、それそれ適宜の方法で透明電極層（2 )を形成して透明導電基板を得る。このようにして得られた 2枚の透明導電基板を、それそれの透明電極層（2 )が内側に位置する関係で、かつ 1〜 1 0 0 0 m程度の間隔で対向させ、注入口となる一部分を除いて全周をシール材 ( 6 )でシールし、注入口付きの空セルを作成する。次に、エレクト口クロミック物質が分散されているイオン伝導性物質を、注入口から注入してここを封止することで本発明のエレクトロクロミック素子を得ることができ ο

なお、エレクト口クロミック物質を分散させた組成物 A又は Bを使用してイオン伝導性物質層（3 )を形成する場合には、当該組成物を導電基板の間隙に注入した後、硬化させる方法が通常採用される。硬化方法としては. 特に限定されないが、光による方法、熱による方法、経時的に硬化する反応液を注入直前に組成物 A又は Bに混合した後、直ちにセル内に注入して硬化させる方法等が採用できる。注入口は適宜に封止される。

2枚の導電基板を対向させる際、両者の間隔を一定に確保するためにスぺ一サーを用いることができる。スぺーサ一としては、特に限定されないが、ガラス、ポリマ一等で作成されたビーズまたはシートを用いることができる。スぺーサ一は、対向する導電基板の間隙に挿入したり、導電基板の電極上に樹脂等の絶縁物で構成される突起状物を形成する方法等より設けることができる。

本発明のエレクトロクロミック素子の代表的な構成例は、第 1図に示すとおりであるが、本発明のエレクト口クロミック素子には、必要に応じて、紫外線反射層や紫外線吸収層などの紫外線力ット層、素子全体もしくは各膜層の表面保護を目的とするォ一バーコ一ト層、素子を防眩ミラーとして使用するための反射板などを付設することができる。紫外線カツト層は、透明基板（1 )の外界側もしくは透明電極層（2 )とイオン伝導性物質層（3 )との層間に、オーバーコート層は、透明基板（1 )の外界側に、反射板は一方の透明基板（1 )外界側に設けるのが一般的である。反射板が導電性を備えていれば、透明電極層（2 )を導電性反射板に置き換えることも可能である。ちなみに、第 2図に示すようなエレクト口クロミックミラ一は、第 1図に示すエレクトロクロミック素子において、透明電極層（2 )を形成した 2 枚の透明導電性基板の一方を、基板（5 )に反射性パラジウム電極層（4 )を設けた導電基板に置き換えた構成にある。本発明のエレクトロクロミツク素子は、特定のエレクトロクロミック化合物がイオン伝導性物質層に加えられているため、応答速度が速く、着色濃度、色調の調節が容易であり、しかも十分な耐久性を備えている。本発明のエレクトロクロミック素子は、比較的容易にかつ安価に製造することができる。また、イオン伝導性物質層の形成に固体電解質を用いることが容易であり、したがって、電解質溶液が飛び散ることがなく、大型で安全性が高いエレクトロクロミック素子を作ることができる。

以上のことから、本発明のエレクト口クロミック素子は、建物や自動車等の乗り物用に代表される調光窓や、装飾用、間仕切り用などの他、自動車用防眩ミラー等に好適に使用することができる。以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に制限されるものではない。実施例 1

( 1 ) エレクト口クロミック物質（ピオロゲン化合物）の合成

ビビリジル 3. 1 2 g ( 2 0 mm o 1 ) をフラスコ中で 1 00mlのァセトニトリルに溶解させ、ここに n-へプチルブロマイド 7. 1 6 g ( 4 0 mm o 1 ) を加えた。

ァセトニトリルの還流温度で 1 2時間反応させ、析出した固体を濾別、乾燥して N， N，ージへプチルビピリジニゥムジブロマイド 8. 74 g ( 1 7 mm o 1 ) を得た。

( 2 ) エレクト口クロミック素子の作製

透明電極として I T 0薄膜が片面に付いた基板の I T 0薄膜側周辺部に、一部分を残してエポキシ系接着剤を線状に塗布した。この基板の上に、 I T 0被覆された透明ガラス基板を、 I T 0面同士が向かい合うように重ね合わせ、加圧しながら接着剤を硬化させて注入口付き空セルを作製した。一方、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（新中村化学工業株式会社製 ME04) [ォキシエチレンユニット数 4 ] 1. 0 g、ポリエチレングリコールジメタクリレート（新中村化学工業株式会社製 9 G) [ォキシエチレンユニット数 9 ] 0. 02 g、ァ一プチロラクトン 4. 0 gの混合溶液に、過塩素酸リチウム 0. 4 gを添加し、均一溶液とした。暗室内で、上記均一溶液に光重合開始剤である 1— (4—ィソプロピルフエニル）一 2—ヒドロキシ一 2—メチルプロパン一 1一オン

(メルク社製、商品名「ダイキュア一 1 1 1 6」） 0. 02 gを添加し、均一溶液を得た。ここに上記（ 1 ) で合成した N， N， —ジへプチルビピリジニゥムジブロマイド 1. 00 g ( 1. 84 mm o 1 ) を加えて均一化させ、脱気後、上述のようにして作成したセルの注入口より電解質前駆体として注入した。

注入口をエポキシ系接着剤で封止した後、透明基板側から蛍光灯の光を当てて電解質前駆体を硬化させ、全固体型エレクトロクロミック素子を得た。

この素子は組み立てた時点では着色しておらず、透過率は約 90%であつた。また、電圧を印加すると応答性に優れ、良好なエレクトロクロミツク特性を示した。すなわち、 1. 5 Vの電圧を印加すると緑色に着色し、波長 633 nmの光の透過率は約 20%となった。実施例 2

ビビリジル 3. 1 2 g ( 20 mm o 1 ) をフラスコ中で 1 00mlのメ夕ノールに溶解させ、ここにべンジルブロマイド g (40 mm o 1 ) を加えた。

メタノール還流温度で 12時間反応させ、析出した固体を濾別、乾燥して N , N ' —ジペンジルビピリジニゥムジブロマイド 8. 00 g ( 1 6m m o 1 ) を得た。

( 2 ) エレクト口クロミツクミラーの作製

高反射性電極としてパラジウム薄膜が片面に付いた基板のパラジウム薄膜側周辺部に、一部分を残してエポキシ系接着剤を線状に塗布した。この基板の上に S n〇2被覆された透明ガラス基板を、 S n02 面とパラジゥム層とが向かい合うように重ね合わせ、加圧しながら接着剤を硬化させ、注入口付き空セルを作製した。

メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（新中村化学工業株式会社製 ME 04) [ォキシエチレンユニット数 4] 1. 0 g、ポリエチレングリコールジメ夕クリレート（新中村化学工業株式会社製 9 G) [ォキシエチレンユニット数 9] 0. 02 g、ァ一プチロラクトン 4. 0 gの混合溶液に、過塩素酸リチウム 0. 4 gを添加して均一溶液とした。暗室内で、上記均一溶液に光重合開始剤である 1 — ( 4 一イソプロピルフエニル）一 2—ヒドロキシ一 2—メチルプロパン一 1 一オン（メルク社製、商品名「ダイキュア— 1 1 1 6」） 0 . 0 2 gを添加し、さらに、 ( 1 ) で得られた N , N ' ージベンジルビピリジニゥムジブロマイド 2 g を加え得られた均一溶液を脱気後、上述のようにして作成したセルの注入口より電解質前駆体として注入した。

注入口をェポキシ系接着剤で封止した後、透明基板側から蛍光灯の光を当てて電解質前駆体を硬化させ、エレクト口クロミック性高分子固体電解質を得た。このようにして第 2図に示す構成の全固体型エレクトロクロミックミラ一を得た。

この素子（ミラー）は組み立てた時点では着色しておらず、反射率は約 8 5 %であった。また、電圧を印可すると応答性に優れ、良好なエレクト口クロミック特性を示した。すなわち、 1 . 5 Vの電圧を印可すると緑色に着色し、反射率は約 1 5 %となった

Claims

請求の範囲

1. 少なくとも一方が透明である 2枚の導電基板の間に、下記の一般式 ( 1 ) で表されるエレクトロクロミック物質を含有するイオン伝導性物質層を設けたエレクトロクロミック素子。

R— N+ ヽ) ~ (！ N- ² (1)

X" Y

(式中、 X—、 Y は同一であっても異なってもよく、それそれ個別にハロゲンァニオン、 C l〇4—、 BF4—、 P F4—、 CH3COO-ヽ C H3 ( C6H 4) S 0₃—から選ばれる対ァニオンを示し、 I ¹、 R²はそれそれ個別に炭素数 1〜 2 0の炭化水素基を示し、それそれ同一でも異なってもよい。）

2。一般式（ 1 ) で示されるエレクト口クロミック物質が、 N， N，一ジへプチルビピリジニゥムジブロマイド、 N， N' —ジへプチルビピリジ二ゥムジクロライド、 N， N ' —ジへプチルビピリジニゥムジパークロレ —ト、 N， N' —ジへプチルビピリジニゥムジテトラフ口ロボレ一ト、 N， N，一ジへプチルビピリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N, N，ージへキシルビピリジニゥムジブ口マイド、 N， N ' —ジへキシルビピリジニゥムジクロライド、 N, N ' ージへキシルビビリジニゥムジパ一クロレート、 N , N ⁵ —ジへキシルビピリジニゥムジテトラフ口ロボレ一ト、 N , N ' —ジへキシルビピリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N, N ' —ジプロピルビビリジニゥムジブ口マイド、 N， N ' —ジプロピルビピリジニゥムジクロライド、 N， N，一ジブ口ピルビビリジニゥムジパ一クロレート、 N， N，一ジプロピルビビリジニゥムジテトラフ口ロボレ一ト、 N， N ' ージプロビルビビリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N， N，ージベンジルビビリジニゥムジブ口マイド、 N , N ' —ジベンジルビピリジニゥムジパ一クロレート、 N , N，ージベンジルビピリジニゥムジテ卜ラフ口ロボレート、 N , N ' —ジベンジルビビリジニゥムジへキサフロロホスフェート、 N—へプチルー N，一べンジルビピリジニゥムジパークロレ一ト、 N—へプチル一 N，一べンジルビビリジニゥムジテトラフロロボレート、 N—へプチル一 N，一べンジルビピリジニゥムジブロマイド、 N—ヘプチル一 N，一ベンジルビピリジニゥムイジクロライド、 N 一へプチルー N ' —メチルピリジニゥムジブ口マイド及び N—ヘプチル— N ' —メチルピリジニゥムジクロライドからなる群から選ばれる請求項 1 記載のエレクトロクロミツク素子。

3. 前記のイオン伝導性物質層が、下記の一般式（2) で示されるウレタンァクリレートと、極性溶媒と、支持電解質を含有する組成物に、前記のエレクト口クロミック物質を分散させた混合物で構成される請求項 1記載のエレクトロクロミック素子。

(式中、 R⁶ および R⁷ は同一または異なる基であって、一般式（3) 〜（ 5) から選ばれる基を示し、 R⁸および R⁹は同一または異なる基であって、炭素数 1〜20、好ましくは 2〜 1 2の 2価炭化水素残基を示す, Yはポリエーテル単位、ポリエステル単位、ポリカーボネート単位またはこれらの混合単位を示す。また nは 1〜 1 00、好ましくは 1〜50、さらに好ましくは 1〜20の範囲の整数を示す。）

一般式（3) 〜（5) に於いて、 R¹⁰ 〜R¹² は同一または異なる基であって、水素原子または炭素数 1〜3のアルキル基を示す。または炭素数 1〜20の、好ましくは炭素数 2〜8の 2〜4価有機残基を示す,

4。前記のイオン伝導性物質層が、下記の一般式（ 1 7 ) 〜（ 1 9 ) の何れかで示されるァクリロイル変性ポリアルキレンォキシドと、極性溶媒と、支持電解質を含有する組成物に、前記のエレクト口クロミック物質を分散させた混合物で構成される請求項 1記載のエレクトロクロミック素子,

(式中、 R27、 R28、 R29および R30は、各々水素または 1〜 5の炭素原子を有するアルキル基であり、 jは 1以上の整数を表す。）

(18)

(式中、 R31、 R32、 R33および R34は、各々水素または、 1· 5の炭素原子を有するアルキル基であり、 kは 1以上の整数を示す。） (19)

(式中、 R³⁵、 R³⁶、および R³⁷は、各々水素または 1〜 5の炭素原子を有するアルキル基であり、 1は 1以上の整数を示し、 mは 2〜4の整数であり、 Lは q価の連結基を示す。）