JP7367363B2 - エレクトロクロミック組成物及びエレクトロクロミック素子 - Google Patents

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Description

本発明は、エレクトロクロミック化合物、エレクトロクロミック組成物及びエレクトロクロミック素子に関する。
エレクトロクロミズムを引き起こすエレクトロクロミック材料（エレクトロクロミック化合物）の発色／消色（以下、発消色ということがある）を用いたエレクトロクロミック素子は、電子ペーパーや遮光手段等の表示装置の有力な候補として、研究開発が行われている。
エレクトロクロミック素子は、一対の電極間に電解質層とエレクトロクロミック層と含んでいる。エレクトロクロミック素子では、順電圧又は逆電圧を印加することにより、エレクトロクロミック化合物の発消色が行われる。
エレクトロクロミック素子は、原理的に無色の状態と、カラー発色状態とを可逆的に変化させることができる。エレクトロクロミック素子は、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）等多層の発色層を積層させることによって様々な色を発色できるため、多色カラー表示が可能な素子として期待されている。そこで、エレクトロクロミック素子を透明な表示デバイスや多色カラー表示が可能なデバイスに用いるためには、エレクトロクロミック化合物は、消色状態において無色透明の状態を有する材料により構成されていることが必要である。
中性状態が透明であり、酸化状態で発色するエレクトロクロミック材料としては、例えば、トリアリールアミンを含むエレクトロクロミック組成物を重合した重合物を用いたエレクトロクロミック素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１のエレクトロクロミック素子では、光の透過率の低下を抑える光耐久性の改善について記載されているが、発消色を繰り返し行っても発色の低下を抑える繰返し耐久性を向上させることについては記載されていない。
本発明の一態様は、優れた繰返し耐久性及び光耐久性を有するエレクトロクロミック化合物を提供することを目的とする。
本発明に係るエレクトロクロミック化合物の一態様は、
下記一般式（１）：
Figure 0007367363000001
 （ただし、一般式（１）中、Ｘ１～Ｘ３は、それぞれ独立して、炭素原子又はケイ素原子であり、Ｒ1～Ｒ15は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基及び重合性官能基からなる群より選択される。）
で表される構造を有する
本発明の一態様によるエレクトロクロミック化合物は、優れた繰返し耐久性及び光耐久性を有することができる。
第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の構成の一例を示す概略図である。 実施例１－１のエレクトロクロミック素子の発色時における紫外可視吸収スペクトルを示す図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、実施形態は以下の記述によって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において適宜変更可能である。なお、本明細書において数値範囲を示すチルダ「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
＜エレクトロクロミック化合物＞
一実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、トリアリールアミン骨格を有する。
一実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、トリアリールアミン骨格を構成する窒素原子が、３つのフェニル基により置換された、トリフェニルアミン骨格を有するものを指す。
本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、下記一般式（１）で表され、トリアリールアミン骨格を有するラジカル重合性化合物であることが好ましい。
Figure 0007367363000002
ただし、一般式（１）中、Ｘ１～Ｘ３は、それぞれ独立して、炭素原子又はケイ素原子であり、Ｒ1～Ｒ15は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基及び重合性官能基からなる群より選択される。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素が挙げられる。
一価の有機基としては、例えば、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、カルボニル基、アミド基、アミノカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、スルホンアミド基、アミノスルホニル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリール基又はシリル基が挙げられる。これらは、置換基を有していてもよい。
置換基を有する一価の有機基としては、例えば、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、モノアリールアミノカルボニル基又はジアリールアミノカルボニル基等の置換カルボニル基；アルコキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホンアミド基、モノアルキルアミノスルホニル基、ジアルキルアミノスルホニル基、モノアリールアミノスルホニル基又はジアリールアミノスルホニル基等の置換スルホニル基；モノアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基等の置換アルキルアミノ基が挙げられる。
置換基の例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基及びヘテロアリール基等が挙げられる。
これらの置換基の中でも、炭素数１以上のアルキル基、炭素数２以上のアルケニル基、炭素数２以上のアルキニル基、炭素数６以上のアリール基、炭素数２以上のヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びヘテロアリールオキシ基が好ましい。
炭素数１以上のアルキル基としては、例えば、原料の入手性の点から、直鎖、分岐鎖又は環状の炭素数１～３０のアルキル基が好ましい。環状の炭素数１～３０のアルキル基の中でも、環状の炭素数１～１８のアルキル基がより好ましい。
炭素数１以上のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、エチルヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、２－ブチルオクチル基、オクタデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基又はアダマンチル基が挙げられる。
炭素数２以上のアルケニル基としては、例えば、直鎖、分岐鎖又は環状の炭素数２～３０のアルケニル基が好ましい。環状の炭素数２～３０のアルケニル基の中でも、環状の炭素数２～１８のアルケニル基がより好ましい。
炭素数２以上のアルケニル基は、炭素数１以上のアルキル基の任意の水素を２つ取り去った置換基である。炭素数２以上のアルケニル基としては、例えば、ビニル基（エテニル基）、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプタニル基、オクテニル基、デセニル基、ドデセニル基、オクタデセニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基又はシクロヘキセニル基が挙げられる。
炭素数２以上のアルキニル基としては、例えば、直鎖、分岐鎖又は環状の炭素数２～３０のアルキニル基が好ましい。環状の炭素数２～３０のアルキニル基の中でも、環状の炭素数２～１８のアルキニル基がより好ましい。
炭素数２以上のアルキニル基は、炭素数１以上のアルキル基の任意の水素を４つ取り去った置換基である。炭素数２以上のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、デシニル基、ドデシニル基又はオクタデシニル基が挙げられる。
炭素数６以上のアリール基としては、例えば、フェニル基、ｏ－トリル基、ｍ－トリル基、ｐ－トリル基、ｐ－クロロフェニル基、ｐ－フルオロフェニル基、ｐ－トリフルオロフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、ベンゾピレニル基又はクリセニル基が挙げられる。
炭素数２以上のヘテロアリール基としては、例えば、炭素数２～１２のヘテロアリールが好ましい。
炭素数２以上のヘテロアリール基の構成元素としては、例えば、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、ケイ素原子又はセレン原子が挙げられる。これらの中でも、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選択されるいずれか１種を含んでいることが好ましい。
炭素数２以上のヘテロアリール基としては、例えば、単環系ヘテロアリール基又は多環系ヘテロアリール基が挙げられる。
単環系ヘテロアリール基としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、テトラジン、チオフェン環、フラン環、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、チアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール、オキサジアゾール環、トリアジン環、テトラゾール環又はトリアゾール環が挙げられる。
多環系ヘテロアリール基としては、例えば、キノリン基、イソキノリン基、キナリゾン基、フタラジン基、インドール基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラン基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチオジアゾール基、アクリジン基、フェノキサジン基、フェノチアジン基、カルバゾール基、ベンゾジチオフェン基、ベンゾジフラン基、ジベンゾフラン基又はジベンゾチオフェン基が挙げられる。
多環系ヘテロアリール基は、アリール基及びヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基か、アリール基及びヘテロアリール基が互いに縮環している基でもよい。アリール基及びヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基か、アリール基及びヘテロアリール基が互いに縮環している基としては、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、１－フェニルナフタレン基又は２－フェニルナフタレン基が挙げられる。
上記一般式（１）中の、重合性官能基は、炭素－炭素２重結合を有し、重合可能な基であればいずれでもよい。重合性官能基としては、例えば、下記に示す、１－置換エチレン官能基、１，１－置換エチレン官能基等が挙げられる。
（１）１－置換エチレン官能基としては、例えば、下記一般式（i）で表される官能基が挙げられる。
Figure 0007367363000003
ただし、一般式（i）中、Ｘ１は、アリーレン基、アルケニレン基、－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＣＯＮ（Ｒ１００）－基（Ｒ１００は、水素、アルキル基、アラルキル基、アリール基を表す。）又はＳ－基を表す。アリーレン基又はアルケニレン基は、置換基を有してもよい。
アリーレン基としては、例えば、フェニレン基又はナフチレン基が挙げられる。なお、フェニレン基は、置換基を有してもよい。
アルケニレン基としては、例えば、エテニレン基、プロペニレン基又はブテニレン基が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基又はエチル基が挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ナフチルメチル基又はフェネチル基が挙げられる。
アリール基としては、例えば、フェニル基又はナフチル基が挙げられる。
一般式（i）で表される官能基の具体例としては、ビニル基、スチリル基、２－メチル－１，３－ブタジエニル基、ビニルカルボニル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミド基又はビニルチオエーテル基が挙げられる。
（２）１，１－置換エチレン官能基としては、例えば、下記一般式（ii）で表される官能基が挙げられる。
Figure 0007367363000004
ただし、一般式（ii）中、Ｙは、アルキル基、アラルキル基、アリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基又は－ＣＯＯＲ１０１基（Ｒ１０１は、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基又はＣＯＮＲ１０２Ｒ１０３（Ｒ１０２又はＲ１０３は、水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表し、互いに同一又は異なっていてもよい。））を表す。これらの基は、いずれも置換基を有していてもよい。また、Ｘ２は、一般式（i）のＸ1と同一の置換基又はアルキレン基を表す。ただし、Ｙ及びＸ２の少なくともいずれか一方が、オキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基又は芳香族環である。
アルキル基としては、例えば、メチル基又はエチル基が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ナフチルメチル基又はフェネチル基が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基又はナフチル基が挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基又はエトキシ基に加えて、エチレングリコール単位やプロピレングリコールが縮合した、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、テトラプロピレングリコール、ポリエチレングリコール又はポリプロピレングリコール等も挙げられる。
一般式（ii）で表される重合性官能基の具体例としては、α－塩化アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、α－シアノエチレン基、α－シアノアクリロイルオキシ基、α－シアノフェニレン基又はメタクリロイルアミノ基が挙げられる。
なお、これらＸ１、Ｘ２及びＹについての置換基に更に置換される置換基としては、例えば、ハロゲン原子；ニトロ基、シアノ基、メチル基又はエチル基等のアルキル基；メトキシ基又はエトキシ基等のアルコキシ基；フェノキシ基等のアリールオキシ基；フェニル基又はナフチル基等のアリール基；ベンジル基又はフェネチル基等のアラルキル基が挙げられる。
上記一般式（i）又は一般式（ii）で表される官能基の中でも、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基が特に好ましい。
上記一般式（１）中の、重合性官能基としては、酸化還元に対する耐性が高い点から、例えば、炭素数１以上のアルキル基；炭素数６以上のアリール基；構成炭素数７以上の、アルキル基で置換されたアリール基等の末端に置換されていることが好ましく、アルキル基の末端に置換されていることがより好ましい。
重合性官能基は、本願の主骨格に少なくとも炭素数２以上のアルキル基を介して結合することが好ましい。
Ｒ1～Ｒ3は、ハロゲン原子、一価の有機基及び重合性官能基からなる群より選択されることが好ましい。トリフェニルアミン骨格の窒素原子のパラ位は電子密度が高く、反応活性であるため、この部位を水素原子以外である、ハロゲン原子、一価の有機基又は重合性官能基で置換していることが好ましいからである。
Ｒ1～Ｒ9のいずれか一つ以上が、重合性官能基であることが好ましい。これは、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物が重合膜として利用される場合、エレクトロクロミック化合物に重合性を付与できると共に、置換基の導入を容易にできるためである。
Ｒ1～Ｒ3のいずれか一つ以上が、重合性官能基であることがより好ましい。
また、Ｒ1～Ｒ9は、色彩の変化が生じず、発色時に分子間で副反応が生じることを抑制する点から、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子又は重合性官能基のいずれかであることが好ましい。アルキル基の中でも、特にｔｅｒｔ－ブチル基が好ましい。
Ｒ1～Ｒ9が、一価の有機基である場合、一価の有機基は、炭素数１以上のアルキル基、炭素数２以上のアルケニル基、炭素数２以上のアルキニル基、炭素数６以上のアリール基、炭素数２以上のヘテロアリール基、炭素数１以上のアルコキシ基、アリールオキシ基又はヘテロアリールオキシ基であることがより好ましい。
Ｒ1～Ｒ9は、一つ以上のアリール基若しくはヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基又は一つ以上のアリール基若しくはヘテロアリール基が互いに縮環している基でもよい。一つ以上のアリール基若しくはヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基又は一つ以上のアリール基若しくはヘテロアリール基が互いに縮環している基は、合計炭素数が１～１００であり、ヘテロ原子を含んでもよい基である。合計炭素数の上限値は５０であることが好ましく、３６であることがより好ましい。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子又は窒素原子が挙げられる。
エレクトロクロミック化合物としての消色時の透明性を考慮すると、一つ以上のアリール基及びヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基か、一つ以上のアリール基及びヘテロアリール基が互いに縮環している基の単体での吸収端は、４００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは３８０ｎｍ以下である。
アリール基及びヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基か、アリール基及びヘテロアリール基が互いに縮環している基の数は、１～６の間で選択することができるが、１～３が好ましく、より好ましくは１～２である。発色団に属するトリフェニルアミンに対して、発色に寄与しない、アリール基及びヘテロアリール基が共有結合を介して結合されている基や、アリール基及びヘテロアリール基が互いに縮環している基の著しい増大は、発色効率や材料コストの観点から好ましくない。
Ｒ10～Ｒ15についても、ハロゲン原子、一価の有機基及び重合性官能基からなる群より選択されることが好ましい。ベンジル位の水素は酸性度が高く、反応活性であるため、この部位は水素原子以外である、ハロゲン原子、一価の有機基又は重合性官能基で置換されていることが好ましいからである。Ｒ10～Ｒ15は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子又は重合性官能基のいずれかであることがより好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は重合性官能基のいずれかであることが最も好ましい。重合性官能基は、アルキル基又はアリール基の一部、特に末端に存在することが好ましい。
一般式（１）で表される化合物としては、例えば、以下に示す例示化合物が挙げられる。なお、以下に示す例示化合物において、ＭｅＯ－は、メトキシ基を表わす。また、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、これらに限定されるものではない。
＜例示化合物１＞
Figure 0007367363000005
＜例示化合物２＞
Figure 0007367363000006
＜例示化合物３＞
Figure 0007367363000007
＜例示化合物４＞
Figure 0007367363000008
＜例示化合物５＞
Figure 0007367363000009
＜例示化合物６＞
Figure 0007367363000010
＜例示化合物７＞
Figure 0007367363000011
＜例示化合物８＞
Figure 0007367363000012
＜例示化合物９＞
Figure 0007367363000013
＜例示化合物１０＞
Figure 0007367363000014
＜例示化合物１１＞
Figure 0007367363000015
＜例示化合物１２＞
Figure 0007367363000016
＜例示化合物１３＞
Figure 0007367363000017
＜例示化合物１４＞
Figure 0007367363000018
＜例示化合物１５＞
Figure 0007367363000019
＜例示化合物１６＞
Figure 0007367363000020
＜例示化合物１７＞
Figure 0007367363000021
＜例示化合物１８＞
Figure 0007367363000022
＜例示化合物１９＞
Figure 0007367363000023
＜例示化合物２０＞
Figure 0007367363000024
＜例示化合物２１＞
Figure 0007367363000025
＜例示化合物２２＞
Figure 0007367363000026
＜例示化合物２３＞
Figure 0007367363000027
＜例示化合物Ｍ１＞
Figure 0007367363000028
＜例示化合物Ｍ２＞
Figure 0007367363000029
＜例示化合物Ｍ３＞
Figure 0007367363000030
＜例示化合物Ｍ４＞
Figure 0007367363000031
＜例示化合物Ｍ５＞
Figure 0007367363000032
＜例示化合物Ｍ６＞
Figure 0007367363000033
＜例示化合物Ｍ７＞
Figure 0007367363000034
＜例示化合物Ｍ８＞
Figure 0007367363000035
＜例示化合物Ｍ９＞
Figure 0007367363000036
＜例示化合物Ｍ１０＞
Figure 0007367363000037
＜例示化合物Ｍ１１＞
Figure 0007367363000038
＜例示化合物Ｍ１２＞
Figure 0007367363000039
このように、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、上記一般式（１）で表される、トリアリールアミン骨格を有するラジカル重合性化合物とし、Ｘ１～Ｘ３、及びＲ1～Ｒ15を所定の元素又は基とすることができる。これにより、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、酸化還元プロセスに類似する静電的帯電除電の繰返し耐久性、及び光耐久性を向上させることができる。
エレクトロクロミック化合物をエレクトロクロミック素子に適用するに当たり、エレクトロクロミック化合物はエレクトロクロミック素子の要求物性に適応する必要がある。エレクトロクロミック素子の要求物性としては、例えば、エレクトロクロミック組成物が中性状態で透明であること、エレクトロクロミック組成物が溶解性を有すること、エレクトロクロミック層が積層可能であること等がある。本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、こうしたエレクトロクロミック素子の要求物性に適応することができる。
＜エレクトロクロミック化合物の合成＞
本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、以下の、合成スキーム例１及び合成スキーム例２のいずれかの手法で効率的に合成することができる。本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、J. Mater. Chem., 22, 2017, 15397-15404.やOrg. Lett., Vol. 11, No. 7, 2009に記載の方法を応用して合成することができる。
合成スキーム例１
Figure 0007367363000040
オルト位にエステル基を有する芳香族アミン化合物（I）に対して、同じくオルト位にエステル基を有するハロゲン又はトリフラート化合物（I-I）を反応させる。対称型のトリフェニルアミンを得る場合は、２当量前後でよい。この際の反応には、例えば有機金属触媒と塩基を用いた炭素-窒素カップリング反応を用いることができ、Ullman縮合やBuchwald-Hartwigカップリング等の人名反応を用いることができる。非対称のトリフェニルアミンを得る場合は、続けて、（I-II）を（I-I）と同様の条件で反応させ、トリフェニルアミン誘導体（III）を得る。
なお、上記スキーム中、Ｒ1～Ｒ15は、水素原子、ハロゲン原子又は一価の有機基である。Ｘ1及びＸ2は、ハロゲン原子及びトリフラート基である。
合成スキーム例２
Figure 0007367363000041
続けて、トリフェニルアミン誘導体(III)を（III-I）で示される有機金属化合物と反応させる。例えば、有機リチウム化合物、Grignard試薬や有機亜鉛化合物等を好適に用いることができる。これにより、エステルを３級アルコールへと変換し、（IV）で示される誘導体を得る。
続けて、トリフェニルアミン誘導体（IV）を（IV-I）で示される試薬を加えて、分子内フリーデルクラフツ反応を行うことで、脱水環化した、（V）で示される本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物を得ることができる。ここで、（IV-I）で示される試薬としては、８５％リン酸、塩酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、フッ化水素酸、ポリリン酸、五酸化二リン等の酸又は脱水剤を好適に用いることができる。塩化アルミニウム(III)や酸フッ化ホウ素等のルイス酸も用いることができる。
さらに、トリフェニルアミン骨格のパラ位(上記スキーム中、式（V）におけるＲ1～Ｒ3)が水素原子の場合、従来より公知の方法を用いて、高効率にハロゲン化を行うことができる。例えば、クロロホルム中、Ｎ－ブロモスクシンイミドを当量反応させることにより、臭素原子を導入することができる。Ｎ－ヨードスクシンイミドなどに置き換えることで同様にヨウ素化も可能である。これらのハロゲン誘導体は、従来公知のカップリング反応（例えば、ホウ素誘導体との鈴木－宮浦カップリング反応や、有機錫化合物とのＳｔｉｌｌｅ－右田－小杉カップリング、アルケンやアルキン化合物とのＨｅｃｋ反応や薗頭カップリングなど）を行うことで、さらなる誘導体化が可能である。
＜エレクトロクロミック組成物＞
本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物を含む。
本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、トリアリールアミン骨格を有するラジカル重合性化合物である。そのため、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、後述する本実施形態に係るエレクトロクロミック素子の第１の電極の表面において酸化還元反応を有するエレクトロクロミック機能を付与するために重要である。
本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物以外に、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物以外の他のラジカル重合性化合物を含むことが好ましい。
(ベンジジン化合物)
本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、他のラジカル重合性化合物として、ベンジジン化合物を含むことができる。ベンジジン化合物としては、テトラフェニルベンジジン骨格を有する化合物（テトラフェニルベンジジン化合物）等を用いることができる。本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、ベンジジン化合物としてテトラフェニルベンジジン化合物を含むことで、後述のように、中性状態で透明となり、一電子酸化状態において安定した光学特性を発揮できる。
テトラフェニルベンジジン化合物は、ベンジジン骨格のアミノ基に置換した４つのフェニル基のパラ位が水素以外の置換基、例えばアルキル基、アルコキシ基又はラジカル重合性置換基等で置換されていることが好ましい。末端が水素のベンジジン化合物は、一電子酸化状態において反応して多量化する可能性がある。多量化すると、末端が水素のベンジジン化合物は、酸化電位が変化等することで、発色時の色彩が変化する可能性がある。テトラフェニルベンジジン化合物は、ベンジジン骨格のアミノ基に置換した４つのフェニル基のパラ位が水素以外の置換基で置換されると、電気化学的な安定性を向上させることができる。これにより、テトラフェニルベンジジン化合物は、一電子酸化状態において多量化するのを抑えることができるので、発色時の色彩の変化を抑制する等、安定した光学特性を発揮できる。
テトラフェニルベンジジン化合物は、そのまま用いることができるし、共重合して用いることができる。そのため、テトラフェニルベンジジン化合物は、ラジカル重合性置換基を有していてもよい。ラジカル重合性置換基については、一実施形態に係るエレクトロクロミック化合物と同様の範囲で適宜変更することができ、前記、パラ位のアルキル基やアルコキシ基の末端など、テトラフェニルベンジジン化合物の一部に存在していても良い。特に好ましくはアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基である。
テトラフェニルベンジジン化合物は、中性状態では可視域において、透明、すなわち紫外可視吸収スペクトルの吸収端が４３０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４２０ｎｍ以下であり、最も好ましくは４１０ｎｍ以下である。加えて、テトラフェニルベンジジン化合物は、一電子酸化時に、黄色や橙色に発色することが好ましく、可視域（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）におけるピーク波長は４５０ｎｍ～５５０ｎｍ付近にあることが好ましく、吸収端は５５０ｎｍ～６５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。テトラフェニルベンジジン化合物を青色に発色する一実施形態に係るエレクトロクロミック化合物と組み合わせた際、相補的に可視域の吸収を有することで黒色発色が可能になるためである。
上記光学物性を満たしうるテトラフェニルベンジジン化合物の具体的な例示化合物としては、以下に示すものが挙げられるが、テトラフェニルベンジジン化合物はこれらに限定されるものではない。
＜例示化合物Ｂ１＞
Figure 0007367363000042
＜例示化合物Ｂ２＞
Figure 0007367363000043
＜例示化合物Ｂ３＞
Figure 0007367363000044
＜例示化合物Ｂ４＞
Figure 0007367363000045
＜例示化合物Ｂ５＞
Figure 0007367363000046
＜例示化合物Ｂ６＞
Figure 0007367363000047
＜例示化合物Ｂ７＞
Figure 0007367363000048
＜例示化合物Ｂ８＞
Figure 0007367363000049
＜例示化合物Ｂ９＞
Figure 0007367363000050
＜例示化合物Ｂ１０＞
Figure 0007367363000051
＜例示化合物Ｂ１１＞
Figure 0007367363000052
＜例示化合物Ｂ１２＞
Figure 0007367363000053
＜例示化合物Ｂ１３＞
Figure 0007367363000054
＜例示化合物Ｂ１４＞
Figure 0007367363000055
＜例示化合物Ｂ１５＞
Figure 0007367363000056
（他のラジカル重合性化合物）
他のラジカル重合性化合物は、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物とは異なり、少なくとも１つのラジカル重合性官能基を有する化合物である。トリフェニルアミン骨格やベンジジン骨格を有する化合物を複数用いることもできる。
他のラジカル重合性化合物としては、例えば、１官能のラジカル重合性化合物、２官能のラジカル重合性化合物、３官能以上のラジカル重合性化合物、機能性モノマー又はラジカル重合性オリゴマーが挙げられる。これらの中でも、２官能以上のラジカル重合性化合物が特に好ましい。他のラジカル重合性化合物におけるラジカル重合性官能基としては、実施形態に係るエレクトロクロミック化合物におけるラジカル重合性官能基と同様であり、これらの中でも、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基が特に好ましい。
１官能のラジカル重合性化合物としては、例えば、２－（２－エトキシエトキシ）エチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、２－アクリロイルオキシエチルサクシネート、２－エチルヘキシルアクリレート、２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２－エチルヘキシルカルビトールアクリレート、３－メトキシブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソブチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、セチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ステアリルアクリレート又はスチレンモノマーが挙げられる。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。
２官能のラジカル重合性化合物としては、例えば、１，３－ブタンジオールジアクリレート、１，４－ブタンジオールジアクリレート、１，４－ブタンジオールジメタクリレート、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート、１，６－ヘキサンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＦジアクリレート又はネオペンチルグリコールジアクリレートが挙げられる。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。
３官能以上のラジカル重合性化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＰＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＨＰＡ変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＴＴＡ）、グリセロールトリアクリレート、ＥＣＨ変性グリセロールトリアクリレート、ＥＯ変性グリセロールトリアクリレート、ＰＯ変性グリセロールトリアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート（ＤＴＭＰＴＡ）、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ＥＯ変性リン酸トリアクリレート又は２，２，５，５－テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートが挙げられる。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。なお、上記において、ＥＯ変性はエチレンオキシ変性を指し、ＰＯ変性はプロピレンオキシ変性を指す。
機能性モノマーとしては、例えば、オクタフルオロペンチルアクリレート、２－パーフルオロオクチルエチルアクリレート、２－パーフルオロオクチルエチルメタクリレート又は２－パーフルオロイソノニルエチルアクリレート等のフッ素原子を置換したもの；特公平５－６０５０３号公報、特公平６－４５７７０号公報に記載のシロキサン繰り返し単位が２０～７０のアクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、メタクリロイルポリジメチルシロキサンエチル、アクリロイルポリジメチルシロキサンプロピル、アクリロイルポリジメチルシロキサンブチル又はジアクリロイルポリジメチルシロキサンジエチル等のポリシロキサン基を有するビニルモノマー；アクリレート又はメタクリレートが挙げられる。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。
ラジカル重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート系オリゴマー、ウレタンアクリレート系オリゴマー又はポリエステルアクリレート系オリゴマーが挙げられる。
本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物及び他のラジカル重合性化合物は重合反応により共重合することができる。少なくともいずれか一方がラジカル重合性官能基を２つ以上有していることが、重合物又は架橋物を形成する点から好ましい。重合物又は架橋物は、その機械的強度に加えて、各種有機溶媒や電解質等に溶解することがなく、多層構造を形成する上で層間のマイグレーションが少ないという点で好ましい。
本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物の含有量は、エレクトロクロミック組成物の全量に対して、１０質量％～１００質量％が好ましく、３０質量％～９０質量％がより好ましい。含有量が１０質量％以上であると、後述するエレクトロクロモック素子における第１のエレクトロクロミック層のエレクトロクロミック機能が充分に発現でき、加電圧による繰り返しの使用で耐久性が良好であり、発色感度が良好である。含有量が１００質量％以下であれば、第１のエレクトロクロミック層のエレクトロクロミック機能は発現でき、厚みに対する発色感度も十分高い。なお、含有量が１００質量％であると、エレクトロクロミック化合物と電荷の授受に必要であるイオン性液体との相溶性が低くなる場合があるため、加電圧による繰り返しの使用で耐久性の低下等による電気特性が劣化する可能性がある。エレクトロクロミック化合物が使用されるプロセスによって要求される電気特性が異なるが、発色感度と繰返し耐久性の両特性のバランスを考慮すると、含有量は、３０質量％～９０質量％であることがより好ましい。
また、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物は、フィラーや重合開始剤を含有することが好ましい。
（フィラー）
フィラーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機フィラー、有機フィラー等が挙げられる。
無機フィラーとしては、例えば、銅、スズ、アルミニウム、インジウム等の金属粉末；酸化ケイ素（シリカ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫（ＡＴＯ）又は錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物；フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物が挙げられる。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、透明性、安定性及び表面処理の容易性等の点から、金属酸化物が好ましく、シリカ、アルミナ及びアンチモンをドープした酸化錫（ＡＴＯ）が特に好ましい。
有機フィラーとしては、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスルフィド、ポリオレフィン、シリコーン若しくはポリテトラフルオロエチレン等の樹脂、脂肪酸等の低分子化合物又はフタロシアニン等の顔料が挙げられる。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、透明性及び不溶性の点から、樹脂が好ましい。フィラーの平均一次粒子径は、１μｍ以下が好ましく、１０ｎｍ～１μｍがより好ましい。フィラーの平均一次粒子径が、１μｍ以下であると、粗大粒子が存在せず、得られる膜の表面状態が良好であり、表面平滑性に優れている。
フィラーの含有量は、ラジカル重合性化合物の全量１００質量部に対して、固形分濃度で、０．３質量部～１．５質量部が好ましく、０．６質量部～０．９質量部がより好ましい。含有量が、０．３質量部以上であると、フィラー添加効果が充分に得られ、製膜性が良好であり、１．５質量部以下であると、トリアリールアミン化合物の割合が適切であり、作製したエレクトロクロミック素子の良好な電気化学特性が得られる。
（重合開始剤）
本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、一実施形態に係るエレクトロクロミック化合物と他のラジカル重合性化合物との架橋反応を効率よく進行させるため、必要に応じて重合開始剤を含有することが好ましい。重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤等が挙げられるが、重合効率の観点から光重合開始剤が好ましい。
熱重合開始剤は、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。熱重合開始剤としては、例えば、２，５－ジメチルヘキサン－２，５－ジヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド、２，５－ジメチル－２，５－ジ（パーオキシベンゾイル）ヘキシン－３、ジ－ｔ－ブチルベルオキサイド、ｔ－ブチルヒドロベルオキサイド、クメンヒドロベルオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系開始剤；アゾビスイソブチルニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、４，４'－アゾビス－４－シアノ吉草酸等のアゾ系開始剤が挙げられる。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。
光重合開始剤は、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。光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、２，２－ジメトキシ－１，２－ジフェニルエタン－１－オン、１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン、４－（２－ヒドロキシエトキシ）フェニル－（２－ヒドロキシ－２－プロピル）ケトン、２－ベンジル－２－ジメチルアミノ－１－（４－モルフォリノフェニル）ブタノン－１、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、２－メチル－２－モルフォリノ（４－メチルチオフェニル）プロパン－１－オン、１－フェニル－１，２－プロパンジオン－２－（ｏ－エトキシカルボニル）オキシム等のアセトフェノン系又はケタール系光重合開始剤；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインエーテル系光重合開始剤；ベンゾフェノン、４－ヒドロキシベンゾフェノン、ｏ－ベンゾイル安息香酸メチル、２－ベンゾイルナフタレン、４－ベンゾイルビフェニル、４－ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、１，４－ベンゾイルベンゼン等のベンゾフェノン系光重合開始剤；２－イソプロピルチオキサントン、２－クロロチオキサントン、２，４－ジメチルチオキサントン、２，４－ジエチルチオキサントン、２，４－ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤が挙げられる。
その他の光重合開始剤としては、例えば、エチルアントラキノン、２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，４，６－トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス（２，４，６－トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、ビス（２，４－ジメトキシベンゾイル）－２，４，４－トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、９，１０－フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物又はイミダゾール系化合物が挙げられる。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。
なお、光重合促進効果を有するものを単独又は光重合開始剤と併用して用いることもできる。例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、４－ジメチルアミノ安息香酸エチル、４－ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸（２－ジメチルアミノ）エチル又は４，４'－ジメチルアミノベンゾフェノンが挙げられる。
重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性化合物の全量１００質量部に対して、０．５質量部～４０質量部が好ましく、１質量部～２０質量部がより好ましい。
（その他の成分）
さらに、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶媒、可塑剤、レベリング剤、増感剤、分散剤、界面活性剤又は酸化防止剤が挙げられる。
また、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、架橋剤を含み、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物を重合した共重合物（例えば、線状（linear）構造の線状共重合体等）でもよい。また、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物を架橋して、分岐構造又は三次元の網状構造を有する架橋物でもよい。架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イソシアネート類、アミノ樹脂、フェノール樹脂、アミン類、エポキシ化合物、単官能（メタ）アクリレート、１分子中に２個以上のエチレン性不飽和結合を有する多官能（メタ）アクリレート、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル等が挙げられる。中でも、イソシアネート類が好ましく、イソシアネート基を複数有するポリイソシアネートが特に好ましい。
本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物を含んでいるため、エレクトロクロミック素子の要求物性に適応することができる。エレクトロクロミック素子の要求物性としては、上記の通り、例えば、エレクトロクロミック組成物が中性状態で透明であること、溶解性を有すること、エレクトロクロミック層が積層可能であること等である。
＜エレクトロクロミック素子＞
本実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられる電解質層とを有してなり、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。本実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、第１の電極上に、上述の本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を含むエレクトロクロミック層を有するか、電解質層に、上述の本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を含んでいる。
本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、優れた光耐久性および繰返し耐久性を有し、エレクトロクロミック素子の要求物性を満たすことができる。そこで、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、上述の本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物をエレクトロクロミック素子の最適な構成条件、構成位置で適用する。これにより、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、従来のエレクトロクロミック素子技術をよりも優れた効果、特に、優れた繰返し耐久性及び光耐久性を有することができる。
以下、本実施形態では、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子が、上述の本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を含むエレクトロクロミック層を第１の電極上に有する場合を、第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子と称する。本実施形態に係るエレクトロクロミック素子が、上述の本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を電解質層に含んでいる場合を、第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子と称する。以下、それぞれの実施形態に係るエレクトロクロミック素子について説明する。
［第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子］
第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子について説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。また、層構造等の説明の便宜上、下記に示す例においては第１の支持体を下に配置した図と共に説明がなされるが、実施形態は、必ずしもこの配置で、製造又は使用等がなされるわけではない。また、以下の説明において、第１の支持体の厚み方向の一方を上又は上方といい、支持体の厚み方向の他方を下又は下方という場合がある。
図１は、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａは、第１の支持体１１と、表示電極（第１の電極）１２と、第１のエレクトロクロミック層１３と、電解質層１４Ａと、第２のエレクトロクロミック層１５と、対向電極（第２の電極）１６と、第２の支持体１７とを有する。これらの部材は、第１の支持体１１側からこの順に積層して構成される。
第１の支持体１１はその上面に表示電極１２を設け、第１のエレクトロクロミック層１３は表示電極１２上に設けられている。一方、第２の支持体１７は、その下面に対向電極１６を設け、第２のエレクトロクロミック層１５は、対向電極１６の下面に設けられている。表示電極１２と対向電極１６とは、所定の間隔を有するように対向して設けられており、電解質層１４Ａは、両電極（表示電極１２と対向電極１６）間に設けられている。
本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａでは、第１のエレクトロクロミック層１３が表示電極１２の表面で酸化還元反応により発消色し、第２のエレクトロクロミック層１５が対向電極１６の表面で酸化還元反応により発消色する。
以下、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａを構成するそれぞれの部材について説明する。
［第１のエレクトロクロミック層］
第１のエレクトロクロミック層は、上述の本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を含んでいる。なお、本実施形態においては、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物は、後述する第２のエレクトロクロミック組成物と区別するため、第１のエレクトロクロミック化合物と称する。
本実施形態では、第１のエレクトロクロミック組成物は、上述の通り、本実施形態に係るエレクトロクロミック化合物と、他のラジカル重合性化合物とを含むことが、第１のエレクトロクロミック組成物の重合体の溶解性及び耐久性の点から好ましい。
第１のエレクトロクロミック層は、第１の電極上に一層積層されているが、これに限定されず、複数積層されていてもよい。
第１のエレクトロクロミック層は第１の電極上の全面に積層されているが、これに限定されず、第１の電極上の一部に積層されていてもよい。
第１のエレクトロクロミック層は、後述するエレクトロクロミック素子の製造方法により形成することができる。第１のエレクトロクロミック層の平均厚みは、０．１μｍ～３０μｍが好ましく、０．４μｍ～１０μｍがより好ましい。
［第１の電極及び第２の電極］
第１の電極及び第２の電極の材料としては、導電性を有する透明材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。第１の電極及び第２の電極の材料としては、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）又は酸化亜鉛等の無機材料が挙げられる。これらの中でも、ＩｎＳｎＯ、ＧａＺｎＯ、ＳｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３及びＺｎＯが好ましい。
更に、透明性を有するカーボンナノチューブや、他のＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ又はＣｕ等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、透明度を保持したまま、導電性を改善した電極を用いてもよい。
第１の電極及び第２の電極の各々の厚みは、第１のエレクトロクロミック層又は第２のエレクトロクロミック層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。第１の電極及び第２の電極の材料としてＩＴＯを用いた場合、第１の電極及び第２の電極の各々の厚みは、例えば、５０ｎｍ～５００ｎｍが好ましい。
第１の電極及び第２の電極の各々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等を用いることができる。第１の電極及び第２の電極の各々の材料が塗布形成できるものであれば特に制限はなく、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、反転印刷法又はインクジェットプリント法等の各種印刷法を用いることができる。
［電解質層］
電解質層は、第１の電極と第２の電極との間に充填された電解質により形成される。電解質は、例えば、第１の電極と第２の電極との間に設けられた複数の注入孔を有する封止材から挿入され、第１の電極と第２の電極との間に充填される。
電解質としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩、４級アンモニウム塩や酸類又はアルカリ類の支持塩を用いることができる。具体的には、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯＯ、ＫＣｌ、ＮａＣｌＯ３、ＮａＣｌ、ＮａＢＦ４、ＮａＳＣＮ、ＫＢＦ４、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２又はＭｇ（ＢＦ４）２等が挙げられる。
電解質の材料としては、イオン性液体を用いることもできる。これらの中でも、有機のイオン性液体は、室温を含む幅広い温度領域で液体を示す分子構造を有しているため、好ましい。有機のイオン性液体の分子構造として、カチオン成分としては、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルイミダゾール塩、Ｎ，Ｎ－メチルエチルイミダゾール塩、Ｎ，Ｎ－メチルプロピルイミダゾール塩等のイミダゾール誘導体；Ｎ，Ｎ－ジメチルピリジニウム塩、Ｎ，Ｎ－メチルプロピルピリジニウム塩等のピリジニウム誘導体；トリメチルプロピルアンモニウム塩、トリメチルヘキシルアンモニウム塩、トリエチルヘキシルアンモニウム塩等の脂肪族４級アンモニウム塩が挙げられる。また、アニオン成分としては、大気中での安定性を考慮して、フッ素を含んだ化合物を用いることが好ましく、例えば、ＢＦ４ －、ＣＦ３ＳＯ３ －、ＰＦ４ －、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－又はテトラシアノボロンアニオン（Ｂ（ＣＮ）4 －）が挙げられる。
電解質の材料としては、カチオン成分とアニオン成分とを任意に組み合わせたイオン性液体を用いることが好ましい。イオン性液体は、光重合性モノマー、オリゴマー及び液晶材料のいずれかに直接溶解させてもよい。なお、溶解性が悪い場合は、少量の溶媒に溶解させて、該溶液を光重合性モノマー、オリゴマー及び液晶材料のいずれかと混合して用いればよい。溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、γ－ブチロラクトン、エチレンカーボネート、スルホラン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，２－ジメトキシエタン、１，２－エトキシメトキシエタン、ポリエチレングリコール、アルコール類又はこれらの混合溶媒が挙げられる。
電解質は低粘性の液体である必要はなく、ゲル状や高分子架橋型、液晶分散型等の様々な形態をとることが可能である。電解質はゲル状、固体状に形成することで、素子強度向上、信頼性向上等の利点が得られる。固体化手法としては、電解質と溶媒をポリマー樹脂中に保持することが好ましい。これにより、高いイオン伝導度と固体強度が得られるためである。更に、ポリマー樹脂としては光硬化可能な樹脂が好ましい。熱重合や溶剤を蒸発させることにより薄膜化する方法に比べて、低温かつ短時間でエレクトロクロミック素子を製造できるためである。電解質からなる電解質層の平均厚みは、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、１００ｎｍ～１０μｍが好ましい。
［第２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は、第２の電極の下面に一層積層されているが、これに限定されず、複数層積層されていてもよい。また、第２のエレクトロクロミック層は第２の電極の下面の全面に積層されているが、これに限定されず、第２の電極の下面の一部に積層されていてもよい。
第２のエレクトロクロミック層は、下記一般式（Ｉ）で表される化合物（ビオロゲン化合物）で表わされる第２のエレクトロクロミック化合物を含むことができる。第２のエレクトロクロミック層は、下記一般式（Ｉ）で表されるビオロゲン化合物を導電性ナノ構造体又は半導体性ナノ構造体（導電性乃至半導体性ナノ構造体）に含むエレクトロクロミック複合体を含む。下記一般式（Ｉ）で表されるビオロゲン化合物は、導電性乃至半導体性ナノ構造体に結合又は吸着可能である。エレクトロクロミック複合体は、エレクトロクロミック素子に用いられたとき、主に青色を発光し、更に画像のメモリー性、即ち、発色画像保持性に優れるものとなる。
Figure 0007367363000057
また、第２のエレクトロクロミック層は、上記一般式（I）で表されるビオロゲン化合物以外に、特開２０１７－１１１４３４号公報に記載の下記一般式（II）で示されるようなホスホン酸化合物又は直鎖アルキルホスホン酸等を単独若しくはビオロゲン化合物と共吸着させて用いてもよい。
Figure 0007367363000058
（ビオロゲン化合物）
上記一般式（Ｉ）で表されるビオロゲン化合物について説明する。
上記一般式（Ｉ）中、Ｒ1、Ｒ2は、各々水素原子、炭素原子数１４までのアリール基、ヘテロアリール基、炭素原子数１０までの分岐アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基又は水酸基に対して結合することができる官能基を表す。ｎ、ｍは、それぞれ０又は１～１０の整数を表す。Ｘ-は、荷電を中和するイオンを表す。
より好ましい形態としては、Ｒ1又はＲ2のいずれかが、水酸基に対して結合することができる官能基である。これにより、透明電極（例えば、ＩＴＯ）等への吸着、固定化が可能となる。また、透明電極上に金属酸化物による担持粒子を設けた場合にも、同様に、透明電極への吸着、固定化が可能となるため、有利である。更に好ましい形態としては、Ｒ1及びＲ2の両方が、水酸基に対して結合することができる官能基である。
水酸基に対して結合することができる官能基としては、例えば、ホスホン酸基、リン酸基、カルボン酸基、スルホニル基、シリル基又はシラノール基が挙げられる。これらの中でも、合成の簡便さ、透明電極上に金属酸化物による担持粒子を設けた場合の担持粒子への吸着性及び化合物の安定性の点から、ホスホン酸基、リン酸基及びカルボキシル基が好ましく、ホスホン酸基がより好ましい。
ホスホン酸基としては、例えば、メチルホスホン酸基、エチルホスホン酸基、プロピルホスホン酸基、ヘキシルホスホン酸基、オクチルホスホン酸基、デシルホスホン酸基、ドデシルホスホン酸基、オクタデシルホスホン酸基、ベンジルホスホン酸基、フェニルエチルホスホン酸基、フェニルプロピルホスホン酸基又はビフェニルホスホン酸基が挙げられる。
リン酸基としては、例えば、メチルリン酸基、エチルリン酸基、プロピルリン酸基、ヘキシルリン酸基、オクチルリン酸基、デシルリン酸基、ドデシルリン酸基、オクタデシルリン酸基、ベンジルリン酸基、フェニルエチルリン酸基、フェニルプロピルリン酸基又はビフェニルリン酸基が挙げられる。
カルボキシル基としては、例えば、メチルカルボン酸基、エチルカルボン酸基、プロピルカルボン酸基、ヘキシルカルボン酸基、オクチルカルボン酸基、デシルカルボン酸基、ドデシルカルボン酸基、オクタデシルカルボン酸基、ベンジルカルボン酸基、フェニルエチルカルボン酸基、フェニルプロピルカルボン酸基、ビフェニルカルボン酸基、４－プロピルフェニルカルボン酸基又は４－プロピルビフェニルカルボン酸基が挙げられる。
スルホニル基としては、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、ヘキシルスルホニル基、オクチルスルホニル基、デシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基、オクタデシルスルホニル基、ベンジルスルホニル基、フェニルエチルスルホニル基、フェニルプロピルスルホニル基又はビフェニルスルホニル基が挙げられる。
シリル基としては、例えば、メチルシリル基、エチルシリル基、プロピルシリル基、ヘキシルシリル基、オクチルシリル基、デシルシリル基、ドデシルシリル基、オクタデシルシリル基、ベンジルシリル基、フェニルエチルシリル基、フェニルプロピルシリル基又はビフェニルシリル基が挙げられる。
シラノール基としては、例えば、メチルシラノール基、エチルシラノール基、プロピルシラノール基、ヘキシルシラノール基、オクチルシラノール基、デシルシラノール基、ドデシルシラノール基、オクタデシルシラノール基、ベンジルシラノール基、フェニルエチルシラノール基、フェニルプロピルシラノール基又はビフェニルシラノール基が挙げられる。
上記一般式（Ｉ）中の、荷電を中和するイオンＸ-は、それぞれ１価のアニオンを表し、カチオン部と安定に対を成すものであれば、特に限定されるものではない。荷電を中和するイオンＸ-としては、例えば、Ｂｒイオン（Ｂｒ－）、Ｃｌイオン（Ｃｌ－）、Ｉイオン（Ｉ－）、ＯＴｆ（トリフラート）イオン（ＯＴｆ－）、ＣｌＯ４イオン（ＣｌＯ４ －）、ＰＦ６イオン（ＰＦ６ －）又はＢＦ４イオン（ＢＦ４ －）が好ましい。
ビオロゲン化合物は、一定長のアルキル鎖を有した対称系であることが好ましい。このとき、一般式（Ｉ）において、ｍ及びｎは、いずれも４～１０であることが好ましく、ｍとｎが等しい整数であることが好ましい。
ビオロゲン化合物の具体的な例示化合物としては、以下に示すものが挙げられるが、ビオロゲン化合物はこれらに限定されるものではない。
＜例示化合物Ａ＞
Figure 0007367363000059
＜例示化合物Ｂ＞
Figure 0007367363000060
＜例示化合物Ｃ＞
Figure 0007367363000061
＜例示化合物Ｄ＞
Figure 0007367363000062
＜例示化合物Ｅ＞
Figure 0007367363000063
＜例示化合物Ｆ＞
Figure 0007367363000064
＜例示化合物Ｇ＞
Figure 0007367363000065
＜例示化合物Ｈ＞
Figure 0007367363000066
＜例示化合物Ｉ＞
Figure 0007367363000067
＜例示化合物Ｊ＞
Figure 0007367363000068
＜例示化合物Ｋ＞
Figure 0007367363000069
（導電性乃至半導体性ナノ構造体）
導電性乃至半導体性ナノ構造体について説明する。
導電性乃至半導体性ナノ構造体は、透明が望ましい。
上記の、一般式（Ｉ）中のＲ１～Ｒ２で選択される少なくとも一つが水酸基に対して結合することができる官能基であり、ビオロゲン化合物の導電性乃至半導体性ナノ構造体への結合又は吸着構造には、ホスホン酸基、スルホン酸基、リン酸基又はカルボキシル基等が用いられる。この場合、第２のエレクトロクロミック化合物は、容易にナノ構造体と複合化し、発色画像保持性に優れるエレクトロクロミック複合体となる。
ホスホン酸基、スルホン酸基、リン酸基及びカルボキシル基としては、ビオロゲン化合物中に複数有していてもよい。また、ビオロゲン化合物が、シリル基、シラノール基等を有するとき、シロキサン結合を介してナノ構造体と結合されてその結合は強固なものとなり、安定なエレクトロクロミック複合体を得ることができる。なお、シロキサン結合とは、ケイ素原子及び酸素原子を介した化学結合をいう。
また、エレクトロクロミック複合体は、ビオロゲン化合物とナノ構造体がシロキサン結合を介して結合した構造をしていればよく、その結合方法及び形態については特に制限されない。
導電性乃至半導体性ナノ構造体とは、ナノ粒子又はナノポーラス構造体等のナノスケールの凹凸を有する構造体をいう。導電性乃至半導体性ナノ構造体を構成する材料としては、透明性及び導電性の点から、金属酸化物が好適に挙げられる。
金属酸化物としては、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、酸化インジウム、アルミノケイ酸、リン酸カルシウム又はアルミノシリケートを主成分とするものが挙げられる。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、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が好ましく、酸化チタンがより好ましい。金属酸化物又は金属酸化物の混合物が用いられたとき、発消色の応答速度に優れる。
金属酸化物の形状としては、平均一次粒子径が３０ｎｍ以下の金属酸化物微粒子であることが好ましい。平均一次粒子径が小さいほど、金属酸化物に対する光の透過率が向上し、エレクトロクロミック複合体における単位体積当たりの表面積（以下、「比表面積」という。）を大きくすることができる。大きな比表面積を有することで、より効率的に、第２のエレクトロクロミック化合物が導電性乃至半導体性ナノ構造体に担持され、発消色の表示コントラスト比に優れた多色カラー表示することができる。エレクトロクロミック複合体の比表面積は、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、例えば、１００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
なお、金属酸化物微粒子の平均一次粒子径は、金属酸化物微粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて任意に１００個観察し、その投影面積を求め、得られた面積の円相当径を計算して粒径を求め、その平均値を平均一次粒子径とする。
第２のエレクトロクロミック層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等を用いることができる。また、第２のエレクトロクロミック層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、反転印刷法又はインクジェットプリント法等の各種印刷法を用いることができる。
第２のエレクトロクロミック層の平均厚みは、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。平均厚みが、０．２μｍ以上であると、発色濃度が得られ、５．０μｍ以下であれば、製造コストの増大が抑えられると共に、着色による視認性の低下を抑制することができる。第２のエレクトロクロミック層は、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。
［第１の支持体及び第２の支持体］
第１の支持体及び第２の支持体（支持体）は、第１の電極、第１のエレクトロクロミック層、第２の電極、第２のエレクトロクロミック層等を支持する機能を有する。支持体としては、各層を支持できる透明材料であれば、周知の有機材料や無機材料をそのまま用いることができる。
支持体としては、例えば、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、フロートガラス又はソーダ石灰ガラス等のガラス基板を用いることができる。また、支持体としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン系樹脂又はポリイミド系樹脂等の樹脂基板を用いてもよい。また、支持体の表面に、水蒸気バリア性、ガスバリア性、紫外線耐性及び視認性を高めるために、透明絶縁層、ＵＶカット層又は反射防止層等がコーティングされていてもよい。
支持体の平面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、長方形であっても円形であってもよい。支持体は、複数の重ね合わせでもよく、例えば、２枚のガラス基板でエレクトロクロミック素子を挟持する構造にすることで、水蒸気バリア性及びガスバリア性を高めることが可能である。
［その他の部材］
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、絶縁性多孔質層、劣化防止層、保護層等が挙げられる。
（絶縁性多孔質層）
絶縁性多孔質層は、第１の電極と第２の電極とが電気的に絶縁されるように隔離すると共に、電解質を保持する機能を有する。絶縁性多孔質層の材料としては、多孔質であれば特に制限はなく、絶縁性及び耐久性が高く成膜性に優れた有機材料や無機材料及びそれらの複合体を用いることが好ましい。
絶縁性多孔質層の形成方法としては、例えば、焼結法（高分子微粒子や無機粒子を、バインダ等を添加して部分的に融着させ粒子間に生じた孔を利用する）、抽出法（溶剤に可溶な有機物又は無機物類と溶剤に溶解しないバインダ等で構成層を形成した後に、溶剤で有機物又は無機物類を溶解させ細孔を得る）、発泡させる発泡法、良溶媒と貧溶媒を操作して高分子類の混合物を相分離させる相転換法、各種放射線を輻射して細孔を形成させる放射線照射法等が挙げられる。
（劣化防止層）
劣化防止層の役割は、第１のエレクトロクロミック層及び第２のエレクトロクロミック層と逆の化学反応をし、電荷のバランスをとって第１の電極や第２の電極が不可逆的な酸化還元反応により腐食や劣化することを抑制することである。なお、逆反応とは、劣化防止層が酸化還元する場合に加え、キャパシタとして作用することも含む。
劣化防止層の材料としては、第１の電極及び第２の電極の不可逆的な酸化還元反応による腐食を防止する役割を担う材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。劣化防止層の材料としては、例えば、酸化アンチモン錫や酸化ニッケル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫又はそれらを複数含む導電性若しくは半導体性金属酸化物を用いることができる。劣化防止層は、電解質の注入を阻害しない程度の多孔質薄膜から構成することができる。例えば、酸化アンチモン錫や酸化ニッケル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫等の導電性又は半導体性金属酸化物微粒子を、例えば、アクリル系、アルキド系、イソシアネート系、ウレタン系、エポキシ系、フェノール系等のバインダにより第２の電極に固定化することで、電解質の浸透性と、劣化防止層としての機能を満たす、好適な多孔質薄膜を得ることができる。
（保護層）
保護層は、外的応力や洗浄工程の薬品からエレクトロクロミック素子を守ること、電解質の漏洩を防ぐこと、大気中の水分や酸素等のエレクトロクロミック素子が安定的に動作するために不要なものの侵入を防ぐため等に用いられる。
保護層の材料としては、例えば、紫外線硬化型や熱硬化型の樹脂を用いることができ、具体的には、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系樹脂等が挙げられる。
保護層の平均厚みとしては、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、１μｍ～２００μｍが好ましい。
［第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の製造方法］
第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の製造方法の一例について説明する。
まず、第１の支持体１１上に表示電極１２を形成する。その後、実施形態に係るエレクトロクロミック化合物及び他のラジカル重合性化合物を含む第１のエレクトロクロミック組成物を含有する塗布液（電解質液）を表示電極１２上に塗布する。これにより、第１の支持体１１上に、順次、表示電極１２、第１のエレクトロクロミック層１３が形成された第１の積層体を作製する。
実施形態に係るエレクトロクロミック化合物及び他のラジカル重合性化合物については、第１実施形態のエレクトロクロミック素子で説明したものと同様のものを用いることができる。
塗布液は、必要に応じて溶媒により希釈して塗布する。溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピルエーテル等のエーテル系溶媒；ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ系溶媒が挙げられる。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。
なお、溶媒による希釈率は、第１のエレクトロクロミック組成物の溶解性、塗工法又は第１エレクトロクロミック層の厚み等により変わり、適宜選択することができる。
塗布は、例えば、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法又はリングコート法等により行うことができる。
また、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子の製造方法では、塗布した第１のエレクトロクロミック組成物に対し、外部からエネルギーを与えて重合・架橋する工程（重合・架橋工程）を含んでもよい。
重合・架橋工程では、第１の電極上に第１のエレクトロクロミック組成物を塗布後、外部からエネルギーを与え、硬化させて、第１のエレクトロクロミック層を形成する。外部エネルギーとしては、例えば、熱、光、放射線等が挙げられる。熱のエネルギーを加える方法としては、空気、窒素等の気体、蒸気又は各種熱媒体、赤外線、電磁波を用い、塗工表面側、又は支持体側から加熱することによって行われる。
加熱温度は、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、６０℃～１７０℃が好ましい。光のエネルギーとしては、主に紫外光（ＵＶ）に発光波長をもつ高圧水銀灯やメタルハライドランプ等のＵＶ照射光源が利用できるが、ラジカル重合性含有物や光重合開始剤の吸収波長に合わせ可視光光源の選択も可能である。ＵＶの照射光量は、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、５ｍＷ／ｃｍ2～１５，０００ｍＷ／ｃｍ2が好ましい。
次に、第２の支持体１７上に対向電極１６を形成する。その後、第２のエレクトロクロミック組成物及び導電性乃至半導体性ナノ構造体を含むエレクトロクロミック複合体を含有する塗布液を対向電極１６上に塗布する。これにより、第２の支持体１７上に、順次、対向電極１６、第２のエレクトロクロミック層１５が形成された第２の積層体を作製する。
エレクトロクロミック複合体に含まれる第２のエレクトロクロミック組成物及び導電性乃至半導体性ナノ構造体は、第１実施形態のエレクトロクロミック素子で説明したものと同様のものを用いることができる。
次に、第１の積層体と第２の積層体との間に電解質液を塗布し、第１の積層体と第２の積層体とを電解質層１４Ａを介して設ける。これにより、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａが製造される。電解質層１４Ａを構成する電解質が光や熱によって硬化可能である場合、第１の積層体と第２の積層体とを電解質を介して貼り合せた後に硬化させる。
なお、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子の製造方法では、更に必要に応じて、その他の工程を含んでもよい。
その他の工程として、例えば、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａが絶縁性多孔質層を含む場合、絶縁性多孔質層を第１のエレクトロクロミック層１３上に形成する工程が含まれていてもよい。また、絶縁性多孔質層は、第２のエレクトロクロミック層１５の下面上に形成されてもよいし、電解質層１４Ａを構成する電解質と混合されてもよい。
その他、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａは、劣化防止層や保護層を含む場合、これらの層を本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａ内に形成する工程が含まれていてもよい。
［第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子］
第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子について説明する。本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂは、上述の図１に示す第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａの第１のエレクトロクロミック層１３及び第２のエレクトロクロミック層１５を設けていないものである。そして、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂは、第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａの電解質層１４Ａに代えて、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を含んだ電解質層を用いたものである。
図２は、第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の構成の一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂは、第１の支持体１１と、表示電極１２と、電解質層１４Ｂと、対向電極１６と、第２の支持体１７とを有する。これらの部材は、第１の支持体１１側からこの順に積層して構成される。電解質層１４Ｂは、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物と電解質と含んで構成されている。本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂを構成するそれぞれの部材は、第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａと同様であるため、詳細な説明は省略する。
［第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の製造方法］
第２の実施形態に係るエレクトロクロミック素子の製造方法の一例について説明する。本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂの製造方法は、上述の図１に示す第１の実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ａの第１のエレクトロクロミック層１３及び第２のエレクトロクロミック層１５を設ける工程を含んでいない。そして、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂの製造方法は、電解質層１４Ａに代えて、本実施形態に係るエレクトロクロミック組成物を含んだ電解質層１４Ｂを形成する工程を含む。
すなわち、第１の支持体１１上に表示電極１２を形成する。第２の支持体１７上に対向電極１６を形成する。
次に、実施形態に係るエレクトロクロミック組成物及び電解質を含む電解質液を準備する。その後、表示電極１２と対向電極１６との間に電解質液を塗布し、表示電極１２と対向電極１６とを電解質層１４Ｂを介して設ける。これにより、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子１０Ｂが製造される。
上記各実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、光耐久性及び繰返し耐久性に優れている。そのため、上記各実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、例えば、エレクトロクロミックディスプレイ、株価の表示板等の大型表示板、防眩ミラー又は調光ガラス等の調光素子に好適に使用することができる。また、上記各実施形態に係るエレクトロクロミック素子は、タッチパネル式キースイッチ等の低電圧駆動素子、光スイッチ、光メモリー、電子ペーパー又は電子アルバム等に好適に使用することができる。
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本実施形態の実施例を説明するが、本実施形態は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
（合成例１）エレクトロクロミック化合物１の合成
以下の合成スキーム（１）に従い、エレクトロクロミック化合物１を合成した。
合成スキーム（１）
Figure 0007367363000070
（化合物１－１の合成）
Zhen Fang, et. al., J. Mater. Chem., 22, 2017, 15397-15404.に記載の方法に従って、下記化合物１－１を合成した。
Figure 0007367363000071
（化合物１－２の合成）
４つ口フラスコに、化合物１－１（２．７８ｇ、５．０ｍｍｏｌ）、２－プロピン－１－オール（０．３４g、６．０ｍｍｏｌ）、ジイソプロピルエチルアミン(１０ｍＬ)、テトラヒドロフラン（以下ＴＨＦ、３０ｍＬ）を入れ、アルゴンガスで１５分間脱気した後、ヨウ化銅（I）（５ｍｏｌ％、４７ｍｇ)、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン)パラジウム（II）（５ｍｏｌ％、１７５ｍｇ）を加え、アルゴン雰囲気下、内温７０℃で１２時間加熱撹拌を行った。溶液を室温まで冷却し、シリカゲルを用いて濾過を行った。シリカゲルを酢酸エチルで洗浄し、合わせたろ液を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘキサン／酢酸エチル＝７／３、体積比）で精製した。その後、精製した残渣を減圧濃縮することで、淡黄色のアモルファスとして、目的物である化合物１－２を得た（収量１．８６ｇ、収率７０％)。
（化合物１－３の合成）
フラスコに、化合物１－２(１．８５g、３．４８ｍｍｏｌ）、エタノール（２０ｍＬ）、 ＴＨＦ（３０ｍL）を入れ、容器内を窒素ガスで置換した後、パラジウム炭素（１０％Ｐｄ含有、和光純薬工業製、１８５ｍｇ）を徐々に加えた。容器内を水素ガスで置換した後、水素圧(１気圧)で１６時間撹拌した。溶液をセライトでろ過し、セライトをＴＨＦで洗浄した。合わせたろ液を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘキサン／酢酸エチル＝７／３、体積比)で精製した。その後、精製した残渣を減圧濃縮することで、淡黄色のアモルファスとして、目的物である化合物１－３を得た（収量１．７７ｇ、収率９５％）。
（エレクトロクロミック化合物１の合成）
アルゴンガスで置換した４つ口フラスコに、化合物１－３（１．７５g、３．３ｍｍｏｌ）、ジメチルアミノピリジン（１０ｍｇ）、ＴＨＦ（３０ｍＬ）、ピリジン（１０ｍL）を入れ、０℃まで冷却した。アクリル酸クロライド（３５８ｍｇ、４．０ｍｍｏｌ）を滴下し、そのままの温度で３０分撹拌した後、室温に戻し、さらに３時間撹拌を行った。酢酸エチルと水を加えて、有機層を分離した後、水層を酢酸エチルで３回抽出し、合わせた有機層を水で２回、飽和食塩水で１回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥させ、乾燥剤を濾別し、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘキサン/酢酸エチル=９/１、 体積比)で精製した。溶液に２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（以下ＢＨＴ、１．６ｍｇ）を加えて、濃縮し、無色の固体として、エレクトロクロミック化合物１を得た（収量１．６５g、収率８５％）。
得られたエレクトロクロミック化合物1の同定は、1Ｈ－ＮＭＲ（ＪＥＯＬ社製、５００ＭＨｚ）及びＭＳ（Ｗａｔｅｒｓ社製、ＬＣＴ－Ｐｒｅｍｉｅｒ、ＡＳＡＰプローブ）を用いて行った。その結果、得られた構造及び分子量に矛盾はなく、下記のような結果が得られ、得られたエレクトロクロミック化合物が目的とするエレクトロクロミック化合物１であることを確認した。
（合成例２）エレクトロクロミック化合物２の合成
以下の合成スキーム（２）に従い、エレクトロクロミック化合物２を合成した。
合成スキーム（２）
Figure 0007367363000072
（化合物２－１の合成）
Zhen Fang, et. al., J. Mater. Chem., 22, 2017, 15397-15404.に記載の方法に準じて、下記化合物２－１を合成した。
Figure 0007367363000073
エレクトロクロミック化合物１の合成方法(上記スキーム（１）)と同様の合成方法により、化合物（２－２）及び（２－３）を合成した。その後、化合物（２－３）をカラムクロマトグラフィーで精製したカラム精製後の溶液に、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（ＢＨＴ、１．５ｍｇ）を加えて濃縮し、無色の粘稠性液体とした。これにより、エレクトロクロミック化合物２を得た（収量１．５０ｇ、収率８７％）。
得られたエレクトロクロミック化合物２の同定は、1Ｈ－ＮＭＲ（ＪＥＯＬ社製、５００ＭＨｚ）及びＭＳ（Ｗａｔｅｒｓ社製、ＬＣＴ－Ｐｒｅｍｉｅｒ、ＡＳＡＰプローブ）を用いて行った。その結果、得られた構造及び分子量に矛盾はなく、下記のような結果が得られ、得られた化合物が目的とするエレクトロクロミック化合物２であることを確認した。
（合成例３）エレクトロクロミック化合物３の合成
以下の合成スキーム（３）に従い、エレクトロクロミック化合物３を合成した。
合成スキーム（３）
Figure 0007367363000074
（化合物３－１の合成）
Zhen Fang, et. al., J. Mater. Chem., 22, 2017, 15397-15404.に記載の方法に準じて、下記化合物３－１を合成した。
Figure 0007367363000075
エレクトロクロミック化合物１の合成方法(上記スキーム（１）)と同様の合成方法により、化合物（３－２）及び（３－３）を合成した。その後、化合物（３－３）をカラムクロマトグラフィーで精製したカラム精製後の溶液に、カラム精製後の溶液に２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（ＢＨＴ、１．３ｍｇ）を加えて濃縮し、淡黄色の粘稠性液体とした。これにより、エレクトロクロミック化合物３を得た（収量１．３０g、収率７５％）。
得られたエレクトロクロミック化合物３の同定は、1Ｈ－ＮＭＲ（ＪＥＯＬ社製、５００ＭＨｚ）及びＭＳ（Ｗａｔｅｒｓ社製、ＬＣＴ－Ｐｒｅｍｉｅｒ、ＡＳＡＰプローブ）を用いて行った。その結果、得られた構造及び分子量に矛盾はなく、下記のような結果が得られ、得られたエレクトロクロミック化合物が目的とするエレクトロクロミック化合物３であることを確認した。
（合成例４）エレクトロクロミック化合物４の合成
以下の合成スキーム（４）に従い、エレクトロクロミック化合物４を合成した。
合成スキーム（４）
Figure 0007367363000076
（化合物４－１の合成）
Zhen Fang, et. al., J. Mater. Chem., 22, 2017, 15397-15404.に記載の方法に準じて、下記化合物４－１を合成した。
Figure 0007367363000077
（エレクトロクロミック化合物４の合成）
３つ口フラスコに、化合物３－１（１．４６ｇ、４．０ｍｍｏｌ）、ｔｅｒｔ－ブチルクロライド（１００ｍＬ）を入れ、60℃に加熱した。撹拌しながら、無水塩化アルミニウム（５３３ｍｇ、４．０ｍｍｏｌ）を徐々に加えて、そのままの温度で６時間加熱撹拌を行った。溶液を室温まで冷却し、溶媒を減圧留去し、残渣にクロロホルムと水を加えて、有機層を分離した。水層をクロロホルムで３回抽出し、合わせた有機層を水で２回、飽和食塩水で１回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥させ、乾燥剤を濾別し、濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘキサン／トルエン＝９／１、体積比)で精製した。濃縮して得られた固体をトルエン/エタノールから再結晶し、無色の板状結晶として、エレクトロクロミック化合物４を得た（収量１．７１g、収率８０％）。
得られたエレクトロクロミック化合物４の同定は、1Ｈ－ＮＭＲ（ＪＥＯＬ社製、５００ＭＨｚ）及びＭＳ（Ｗａｔｅｒｓ社製、ＬＣＴ－Ｐｒｅｍｉｅｒ、ＡＳＡＰプローブ）を用いて行った。その結果、得られた構造及び分子量に矛盾はなく、得られたエレクトロクロミック化合物が目的とするエレクトロクロミック化合物４であることを確認した。
（合成例５）エレクトロクロミック化合物５の合成
以下の合成スキーム（５）に従い、エレクトロクロミック化合物５を合成した。
合成スキーム（５）
Figure 0007367363000078
（エレクトロクロミック化合物５の合成）
化合物５－１、及び５－２の合成は、Chemical Communications 2014, 50(99), 15760-15763.に従って合成した。
化合物５－１の合成
アルゴン雰囲気下、３つ口フラスコに、トリス(２－ブロモフェニル)アミン(４．８２ｇ,１０ｍｍｏｌ)、脱水ＴＨＦ（８０ｍＬ）を入れ、－７８℃に冷却し、ｎ－ブチルリチウム(１．６Ｍ、ヘキサン溶液、３１．５ｍｍｏｌ、１９．７ｍＬ)を滴下し、そのままの温度で１．５時間撹拌した。続けて、クロロジメチルシラン（３．９ｍＬ、３６ｍｍｏｌ）を加え、室温まで戻し、１６時間撹拌を行った。水を加えてクエンチし、さらにクロロホルムを加えて有機層を分離した。水層をクロロホルムで２回抽出し、合わせた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。濾液を濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘキサン／トルエン＝９／１、体積比)で精製した。濃縮して得られた固体をトルエン/エタノールから再結晶し、無色の固体として、化合物５－１を得た（収量２．９５ｇ、収率７０％）。
化合物５－２の合成
アルゴン雰囲気下、３つ口フラスコに、化合物５－１（２．９５ｇ、７ｍｍｏｌ）、３，３－ジメチル－１－ブテン（４．５ｍＬ、３５ｍｍｏｌ）、ＲｈＣｌ（ＰＰｈ3）3（３２ｍｇ、０．０３５ｍｍｏｌ）、１，４－ジオキサン（７０ｍＬ）を入れ１３５°Ｃで４８時間撹拌した。室温まで冷却し、残渣をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘキサン／トルエン＝９／１、体積比)で精製した。濃縮して得られた固体をトルエン/エタノールから再結晶し、無色の固体として、化合物５－２を得た（収量１．７３g、収率６０％）。
エレクトロクロミック化合物５の合成
エレクトロクロミック化合物４の合成において、化合物４－１の代わりに化合物５－１を用いた以外は同様にして反応を行い、無色の板状結晶として、エレクトロクロミック化合物５を得た（収量１．９５ｇ、収率８０％）。
＜第１のエレクトロクロミック素子の作製＞
［実施例１－１］
実施例１－１のエレクトロクロミック素子の作製例を、以下に示す。
（第１の電極上への第１のエレクトロクロミック層の形成）
第１の電極上に第１のエレクトロクロミック層を形成するために、以下に示す組成の第１のエレクトロクロミック組成物を調製した。
（組成）
・アクリロキシ基を有するエレクトロクロミック化合物１－１（例示化合物１）：５０質量部
・ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４（ＢＡＳＦジャパン株式会社製）：５質量部
・ジアクリロキシ基を有するポリエチレングリコール（「ＰＥＧ４００ＤＡ」、日本化薬株式会社製）：５０質量部
・メチルエチルケトン：９００質量部
次に、得られた第１のエレクトロクロミック組成物を、第１の電極としてのＩＴＯガラス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、ＩＴＯ膜厚：約１００ｎｍ）上にスピンコート法により塗布した。得られた塗布膜をＵＶ照射装置（ウシオ電機株式会社製、ＳＰＯＴ ＣＵＲＥ）により１０ｍＷで６０秒間照射した後、６０℃で１０分間アニール処理を行うことにより、平均厚み４００μｍの架橋した第１のエレクトロクロミック層を形成した。
（第２の電極上への劣化防止層の形成）
次に、第２の電極としてのＩＴＯガラス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、ＩＴＯ膜厚：約１００ｎｍ）上に、劣化防止層として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：約２０ｎｍ）をスピンコート法により塗布した。その後、１２０℃で１５分間アニール処理を行うことによって、厚み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した。
（第２の電極上への第２のエレクトロクロミック層の形成）
第２の電極上に第２のエレクトロクロミック層を形成するために、以下に示す組成の第２のエレクトロクロミック組成物を調製した。
（組成）
・水酸基と結合可能な官能基を有するエレクトロクロミック化合物１－２（例示化合物Ａ）：２０質量部
・テトラフルオロプロパノール：９８０質量部
得られた第２のエレクトロクロミック組成物を、第２の電極に形成された酸化チタン粒子膜からなるナノ構造半導体材料上に、スピンコート法により塗布して吸着させた。その後、さらに未吸着の化合物をメタノールで洗浄することにより、第２のエレクトロクロミック層を形成した。
（電解質液の充填）
以下に示す組成の電解質液を調製した。
（組成）
・ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４（ＢＡＳＦジャパン株式会社製）：５質量部
・ＰＥＧ４００ＤＡ（日本化薬株式会社製）：１００質量部
・１―エチル―３―メチルイミダゾリウムテトラシアノボレート（メルク社製）：５０質量部
得られた電解質液をマイクロピペットで３０ｍｇ測り取り、劣化防止層及び第２のエレクトロクロミック層を有する第２電極としてのＩＴＯガラス基板に対して滴下した。その上に、電極の引き出し部分があるように、架橋した第１のエレクトロクロミック層を有する第１の電極としてのＩＴＯガラス基板を貼り合せ、貼り合せ素子を作製した。得られた貼り合せ素子をＵＶ照射装置（ウシオ電機株式会社製、ＳＰＯＴ ＣＵＲＥ）により、１０ｍＷで６０秒間、ＵＶ（波長２５０ｎｍ）を照射した。以上により、実施例１－１のエレクトロクロミック素子を作製した。
（発消色駆動）
作製した実施例１－１のエレクトロクロミック素子の発消色を確認した。第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた。その結果、第１の電極層と第２の電極層の重なった部分に、第１のエレクトロクロミック層のエレクトロクロミック化合物１に由来する発色が確認された。また、第２のエレクトロクロミック層のエレクトロクロミック化合物２に由来する発色が確認された。次いで、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させたところ、第１の電極層と第２の電極層の重なった部分が消色し、透明になったことが確認できた。
本実施例のエレクトロクロミック素子の発色時における紫外可視吸収スペクトルを図３に示す。図３の吸収スペクトルは、本実施例のエレクトロクロミック素子のエレクトロクロミック化合物１及びエレクトロクロミック化合物２の発色時の紫外可視吸収スペクトルからエレクトロクロミック化合物２の発色時の紫外可視吸収スペクトル及びエレクトロクロミック化合物１及びエレクトロクロミック化合物２の消色時のスペクトルを減じた紫外可視吸収スペクトルである。すなわち、図３の吸収スペクトルは、エレクトロクロミック化合物１の発色時の紫外可視吸収スペクトルのみを示す。なお、図３では、波長が３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の吸収スペクトルを示す。図３に示すように、エレクトロクロミック化合物１及びエレクトロクロミック化合物２のいずれも目視で青色に発色していることを確認した。
［実施例１－２～１－２０］
実施例１－１において、エレクトロクロミック化合物１－１として用いた、上記の例示化合物１を、上記の例示化合物２～２０に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。なお、実施例１－２～１－２０のエレクトロクロミック素子も、実施例１－１のエレクトロクロミック素子と同様の紫外可視吸収スペクトルが得られることが確認された。
［比較例１－１～１－５］
実施例１－１において、エレクトロクロミック化合物１－１として用いた例示化合物１を、以下に示す比較化合物１～５に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。なお、比較例１－１～１－５のエレクトロクロミック素子も、実施例１－１のエレクトロクロミック素子と同様の紫外可視吸収スペクトルが得られることが確認された。
＜比較化合物１＞
Figure 0007367363000079
＜比較化合物２＞
Figure 0007367363000080
＜比較化合物３＞
Figure 0007367363000081
＜比較化合物４＞
Figure 0007367363000082
＜比較化合物５＞
Figure 0007367363000083
＜比較化合物６＞
Figure 0007367363000084
それぞれの実施例及び比較例で用いたエレクトロクロミック化合物の種類と適用位置について表１に示す。
＜評価＞
作製したそれぞれのエレクトロクロミック素子を用いて、繰返し試験、連続発色試験、光耐久性試験及び色彩試験を行った。
［試験１－１：繰返し耐久性試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた後、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させる発消色駆動操作を１回とした。この発消色駆動操作を１００００回繰り返した。そのときの可視領域（４００～８００ｎｍ）の吸収極大をλｍａｘ（実施例１の場合、７００ｎｍ）とした。その時の吸光度変化をＵＳＢ４０００で測定し、下記基準で評価した。評価結果を表１に示す。
（評価基準）
◎：λｍａｘの吸光度が初期状態に比べて９０％以上である場合
○：λｍａｘの吸光度が初期状態に比べて８０％以上である場合
△：λｍａｘの吸光度が初期状態に比べて５０％以上である場合
×：λｍａｘの吸光度が初期状態に比べて５０％未満である場合
［試験１－２：連続発色試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極、第２の電極間に１．６Ｖの電圧を印加し、発色状態を４８時間連続で維持した。印加前後の可視領域（３８０～８００ｎｍ）の吸光度をＵＳＢ４０００で測定し、イエローインデックス（ＹＩ）を算出し、前後のＹＩの差分をΔＹＩとし、下記基準で評価した。評価結果を表１に示す。
（評価基準）
◎：ΔＹＩが１未満である場合
○：ΔＹＩが１以上５未満である場合
△：ΔＹＩが５以上１０未満である場合
×：ΔＹＩが１０以上である場合
［試験１－３：光耐久性試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極、第２の電極間に１．６Ｖの電圧を印加した。エレクトロクロミック素子の発色状態を保持しながら、紫外線カットフィルター（商品名：ルミクール１５０１ＵＨ、リンテック社製）を通して、人工太陽照明（商品名：ＳＯＬＡＸ ＸＣ－１００Ｗ、セリック社製、照度１５万ｌｕｘ）を用いて光照射し、４８時間連続で維持した。そして、エレクトロクロミック素子に重水素タングステンハロゲン光（商品名：ＤＨ－２０００、オーシャンオプティクス株式会社製）を照射し、透過した光をＵＳＢ４０００で検出し、透過スペクトルを測定した。そのときの可視領域（４００ｎｍ～８００ｎｍ）の透過率が最小となる波長をλｍａｘとした。その時の透過率を、下記基準で評価した。評価結果を表１に示す。
（評価基準）
◎：λｍａｘの透過率が１０％未満である場合
○：λｍａｘの透過率が１０％以上３０％未満である場合
△：λｍａｘの透過率が３０％以上である場合
×：λｍａｘの透過率が５０％以上である場合
Figure 0007367363000085
表１に示されるように、実施例１－１～１－２３のエレクトロクロミック素子は、繰返し耐久性、連続発色及び光耐久性のいずれも満たし、連続駆動安定性及び光耐久性に優れていたことが確認された。これに対して、比較例１－１～１－５のエレクトロクロミック素子は、繰り返し耐久性、連続発色及び光耐久性のいずれかが不十分であったことが確認された。よって、第１の形態に係るエレクトロクロミック組成物は、エレクトロクロミック素子の連続駆動安定性かつ光耐久性の向上に寄与しているといえる。
＜実施例２＞
＜第２のエレクトロクロミック素子の作製＞
［実施例２－１］
実施例２－１のエレクトロクロミック素子の作製例を、以下に示す。
（第一の電極上へのスペーサーの形成）
第１の電極としてのＩＴＯガラス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、ＩＴＯ膜厚：約１００ｎｍ）上にギャップ制御粒子(粒径８０μｍ、商品名ミクロパールＧＳ、積水化学社製）のイソプロパノール溶液を塗布し、８０℃で３分間乾燥させた。
（第２の電極上への劣化防止層の形成）
次に、第２の電極としてのＩＴＯガラス基板（４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、ＩＴＯ膜厚：約１００ｎｍ）上に、劣化防止層として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：約２０ｎｍ）をスピンコート法により塗布した。その後、１２０℃で１５分間アニール処理を行うことによって、厚み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した。
（基板貼り合わせ）
第１の電極としてのＩＴＯ基板と第２の電極としてのＩＴＯ基板を電極取り出し部位として５ｍｍずらして電極面を対向させて貼りあわせた。その後、二箇所の注入孔を除いて端面に封止材（ＴＢ３０５０Ｂ、スリーボンド社製）を塗布し、得られた貼り合せ素子をＵＶ照射装置（ウシオ電機株式会社製、ＳＰＯＴ ＣＵＲＥ）により１０ｍＷで６０秒間、ＵＶ（波長２５０ｎｍ）を照射した。
（電解質液の充填）
以下に示す組成の電解質液を調製した。
（組成）
・エレクトロクロミック化合物２（例示化合物Ｍ１）：５０質量部
・１―エチル―３―メチルイミダゾリウムビスフルオロスルフォニルイミド（ＥＭＩＭ－ＦＳＩ）（メルク社製）：１００質量部
・N-メチルピロリドン(ＮＭＰ)：６００質量部
得られた電解質液をマイクロピペットで３０ｍｇ測り取り、セルの注入孔より注入した。注入孔を封止材で塞ぎ、同様にＵＶ照射装置（ウシオ電機株式会社製、ＳＰＯＴ ＣＵＲＥ）により１０ｍＷで６０秒間、ＵＶ（波長２５０ｎｍ）を照射した。以上により、図２に示される実施例２－１のエレクトロクロミック素子を作製した。
（発消色駆動）
作製した実施例２－１のエレクトロクロミック素子の発消色を、実施例１－１のエレクトロクロミック素子と同様にして確認した。その結果、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた時は、第１の電極と第２の電極との重なった部分に、エレクトロクロミック層のエレクトロクロミック化合物２に由来する発色が確認された。また、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させた時は、第１の電極と第２の電極との重なった部分が消色し、透明になったことが確認できた。
［実施例２－２～２－６］
実施例２－１において、エレクトロクロミック化合物２として用いた例示化合物Ｍ１を、例示化合物Ｍ２～Ｍ６のいずれかに変更したこと以外は、実施例２－１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。
［比較例２－１～２－５］
実施例２－１において、エレクトロクロミック化合物１として用いた例示化合物Ｍ１を、以下に示す比較化合物ｍ１～ｍ５に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。なお、比較例２－１～２－６のエレクトロクロミック素子も、実施例２－１のエレクトロクロミック素子と同様、エレクトロクロミック化合物２に由来する発色が得られることが確認された。
＜比較化合物ｍ１＞
Figure 0007367363000086
＜比較化合物ｍ２＞
Figure 0007367363000087
＜比較化合物ｍ３＞
Figure 0007367363000088
＜比較化合物ｍ４＞
Figure 0007367363000089
＜比較化合物ｍ５＞
Figure 0007367363000090
＜比較化合物ｍ６＞
Figure 0007367363000091
＜評価＞
作製したそれぞれのエレクトロクロミック素子を用いて、連続発色試験、光耐久性試験、色彩試験及び劣化物分析を行った。
［試験２－１：連続発色試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極と第２の電極との間に１．６Ｖの電圧を印加し、発色状態を４８時間連続で維持した。印加前後の可視領域（３８０～８００ｎｍ）の吸光度をＵＳＢ４０００で測定し、イエローインデックス（ＹＩ）を算出し、前後のＹＩの差分をΔＹＩとし、下記基準で評価した。評価結果を表２に示す。
（評価基準）
◎：ΔＹＩが１未満である場合
○：ΔＹＩが１以上５未満である場合
△：ΔＹＩが５以上１０未満である場合
×：ΔＹＩが１０以上である場合
［試験２－２：光耐久性試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、上記の試験１－２と同様にして光耐久性試験を行い、評価した。評価結果を表２に示す。
［試験２－３：劣化物分析］
試験２－２を行った後のエレクトロクロミック素子の封止材を切除し、内部の電解液を取り出した。取り出した電解液をアセトニトリルに溶解させ、ＬＣ／ＭＳ（商品名ＨＰＬＣ Ａｌｌｉａｎｃｅ／ ＴＯＦ－ＭＳ ＬＣＴ－Ｐｒｅｍｉｅｒ、ｗａｔｅｒｓ社製）で分析を行った。光化学反応により水素1分子が取り去られた分子量に相当する環化体の定量は、フォトダイオード検出器（２００ｎｍ～８００ｎｍ）及びＭＳ（ＡＰＣＩモード）による検出を行い、２８０ｎｍにおける吸光度の主成分との面積比より算出した。分析結果を下記評価基準で評価した。評価結果を表２に示す。
（分析条件）
カラム：Ｓｕｐｅｒ ＯＤＳ （内径４．６ｍｍ× １００ｍｍ、東ソー社製)
溶媒：(アセトニトリル：水＝５０：５０→１００：０、リニアグラジエント ０～１０分、１０～１５分の間、アセトニトリル１００％で保持)
（評価基準）
○：水素１分子が取り去られた環化体の発生が１％未満の場合
×：水素１分子が取り去られた環化体の発生が１％以上の場合
Figure 0007367363000092
表２より、実施例２－１～２－１２のエレクトロクロミック素子は、連続発色及び光耐久性のいずれも満たし、連続駆動安定性及び光耐久性に優れていたことが確認された。これに対し、比較例２－１～２－６のエレクトロクロミック素子は、連続発色及び光耐久性のいずれかについて不十分であったことが確認された。また、実施例２－１～２－６のエレクトロクロミック素子で用いるエレクトロクロミック化合物については、光照射時に副生することで、エレクトロクロミック素子の特性を低下させていた環化体（カルバゾール誘導体）の発生がほとんど見られないことが確認された。これに対し、比較例２－４のように、比較化合物ｍ４のエレクトロクロミック化合物を用いた場合、環化体を形成する位置の水素原子を塞ぐことで環化体の発生を防ぐことはできるが、連続駆動安定性及び光耐久性を備えたエレクトロクロミック素子を得ることはできなかった。よって、第２の形態に係るエレクトロクロミック化合物は、エレクトロクロミック素子の連続駆動安定性かつ光耐久性の向上に寄与しているといえる。
＜実施例３＞
＜第３のエレクトロクロミック素子の作製＞
［実施例３－１］
実施例１－１において、第１のエレクトロクロミック組成物として、例示化合物１に例示化合物Ｂ８を等部量（５０質量部）混合した第１のエレクトロクロミック化合物を用いたこと以外は、実施例１－１と同様にしてエレクトロクロミック素子を同様に作製した。
（発消色駆動）
作製した実施例３のエレクトロクロミック素子の発消色を、実施例１、２のエレクトロクロミック素子と同様にして確認した。その結果、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた時は、第１の電極と第２の電極との重なった部分に、エレクトロクロミック層のエレクトロクロミック化合物に由来する青色と橙色が混合された黒色として確認された。また、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させた時は、発色部位が消色し、透明になったことが確認できた。
［比較例３－１～３－３］
実施例３－１において、第１のエレクトロクロミック化合物に用いた例示化合物１を比較化合物１、３、及び６に変更して生成した第１のエレクトロクロミック組成物を用いたこと以外は、実施例３－１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。なお、比較例３－１～３－３のエレクトロクロミック素子も、実施例３－１のエレクトロクロミック素子と同様、青色と橙色が合わさった黒色発色が得られることが確認された。
＜評価＞
作製したそれぞれのエレクトロクロミック素子を用いて、繰返し耐久性試験及び連続発色試験を行った。
［試験３－１：繰返し耐久性試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた後、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させる発消色駆動操作を１回とした。この発消色駆動操作を１００００回繰り返した。その後の発色時の可視領域（４００ｎｍ～８００ｎｍ）の視感透過率ｔmaxとした。その時の透過率変化をファイバマルチチャンネル分光器（ＵＳＢ４０００、Ocean photonics 社製）を用いて測定し、下記基準で評価した。評価結果を表３に示す。
（評価基準）
◎：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて９０％以上である場合
○：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて８０％以上である場合
△：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて５０％以上である場合
×：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて５０％未満である場合
［試験３－２：連続発色試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極、第２の電極間に１．６Ｖの電圧を印加し、発色状態を４８時間連続で維持した。印加前後の可視領域（３８０ｎｍ～８００ｎｍ）の吸光度をファイバマルチチャンネル分光器（ＵＳＢ４０００、Ocean photonics 社製）を用いて測定し、イエローインデックス（ＹＩ）を算出し、前後のＹＩの差分をΔＹＩとし、下記基準で評価した。評価結果を表３に示す。
（評価基準）
◎：ΔＹＩが１未満である場合
○：ΔＹＩが１以上５未満である場合
△：ΔＹＩが５以上１０未満である場合
×：ΔＹＩが１０以上である場合
Figure 0007367363000093
実施例３－１、及び比較例３－１～３－３のエレクトロクロミック素子は、いずれも、青色と橙色が合わさった黒色発色が得られたことから、第１のエレクトロクロミック組成物がベンジジン化合物を含むことにより、黒色発色が得られることが確認された。
表３より、実施例３－１のエレクトロクロミック素子は、繰返し耐久性、及び連続発色のいずれも満たし、連続駆動安定性及び光耐久性に優れていたことが確認された。これに対して、比較例３－１～３－３のエレクトロクロミック素子は、繰返し耐久性、及び連続発色のいずれかが不十分であり、やや劣った特性を有することが確認された。よって、第３の形態に係る第１のエレクトロクロミック組成物は、エレクトロクロミック素子の連続駆動安定性かつ光耐久性の向上に寄与しているといえる。
＜実施例４＞
＜第４のエレクトロクロミック素子の作製＞
［実施例４－１］
実施例２－１において、エレクトロクロミック化合物２として、例示化合物Ｍ１に例示化合物Ｂ２を等部量（５０質量部）混合したこと以外は、実施例２－１と同様にして、エレクトロクロミック素子を同様に作製した。
（発消色駆動）
作製した実施例４のエレクトロクロミック素子の発消色を、実施例１、２のエレクトロクロミック素子と同様にして確認した。その結果、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた時は、第１の電極と第２の電極との重なった部分に、エレクトロクロミック層のエレクトロクロミック化合物に由来する青色と橙色が混合された黒色として確認された。また、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させた時は、発色部位が消色し、透明になったことが確認できた。
［比較例４－１～４－３］
実施例４－１において、第１のエレクトロクロミック化合物に用いた例示化合物Ｍ１を比較化合物ｍ２、ｍ３、及びｍ６に変更して生成した第１のエレクトロクロミック組成物を用いたこと以外は、実施例４－１と同様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。なお、比較例４－１～４－３のエレクトロクロミック素子も、実施例４－１のエレクトロクロミック素子と同様、青色と橙色が合わさった黒色発色が得られることが確認された。
＜評価＞
作製したそれぞれのエレクトロクロミック素子を用いて、繰返し耐久性試験及び連続発色試験を行った。
［試験４－１：繰返し耐久性試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極の引き出し部分と第２の電極の引き出し部分との間に、－２Ｖの電圧を５秒間印加させた後、＋２Ｖの電圧を５秒間印加させる発消色駆動操作を１回とした。この発消色駆動操作を１００００回繰り返した。その後の発色時の可視領域（４００ｎｍ～８００ｎｍ）の視感透過率ｔmaxとした。その時の透過率変化をＵＳＢ４０００で測定し、下記基準で評価した。評価結果を表４に示す。
（評価基準）
◎：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて９０％以上である場合
○：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて８０％以上である場合
△：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて５０％以上である場合
×：ｔmaxの透過率変化量が初期状態に比べて５０％未満である場合
［試験４－２：連続発色試験］
作製したそれぞれの実施例及び比較例のエレクトロクロミック素子について、第１の電極、第２の電極間に１．６Ｖの電圧を印加し、発色状態を４８時間連続で維持した。印加前後の可視領域（３８０ｎｍ～８００ｎｍ）の吸光度をＵＳＢ４０００で測定し、イエローインデックス（ＹＩ）を算出し、前後のＹＩの差分をΔＹＩとし、下記基準で評価した。評価結果を表４に示す。
（評価基準）
◎：ΔＹＩが１未満である場合
○：ΔＹＩが１以上５未満である場合
△：ΔＹＩが５以上１０未満である場合
×：ΔＹＩが１０以上である場合
Figure 0007367363000094
実施例４－１、及び比較例４－１～４－３のエレクトロクロミック素子は、いずれも、青色と橙色が合わさった黒色発色が得られたことから、第１のエレクトロクロミック組成物がベンジジン化合物を含むことにより、黒色発色が得られることが確認された。
表４より、実施例４－１のエレクトロクロミック素子は、繰返し耐久性、及び連続発色のいずれも満たし、連続駆動安定性及び光耐久性に優れていたことが確認された。これに対して、比較例４－１～４－３のエレクトロクロミック素子は、繰返し耐久性、及び連続発色のいずれかが不十分であり、やや劣った特性を有することが確認された。よって、第４の形態に係るエレクトロクロミック化合物は、エレクトロクロミック素子の連続駆動安定性かつ光耐久性の向上に寄与しているといえる。
１０Ａ、１０Ｂ エレクトロクロミック素子
１１ 第１の支持体
１２ 表示電極（第１の電極）
１３ 第１のエレクトロクロミック層
１４Ａ、１４Ｂ 電解質層
１５ 第２のエレクトロクロミック層
１６ 対向電極（第２の電極）
１７ 第２の支持体
特開２０１６－３８５７２号公報

Claims (9)

  1. 下記一般式（１）：
    Figure 0007367363000095
    （ただし、前記一般式（１）中、Ｘ１～Ｘ３は、それぞれ独立して、炭素原子又はケイ素原子であり、Ｒ1～Ｒ15は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基及び重合性官能基からなる群より選択され、前記Ｒ 1 ～Ｒ 15 のいずれか一つ以上が、前記重合性官能基であり、前記重合性官能基は、下記一般式（ｉ）又は下記一般式（ｉｉ）で表される官能基であり、前記一価の有機基は、ヒドロキシル基、ニトロ基、若しくはシアノ基、又は置換基を有していてもよい、カルボキシル基、カルボニル基、アミド基、アミノカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、スルホンアミド基、アミノスルホニル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリール基、若しくはシリル基である。）
    で表される構造を有するエレクトロクロミック化合物を含むエレクトロクロミック組成物。
    Figure 0007367363000096
    （前記一般式（i）中、Ｘ １ は、置換基を有してもよい、アリーレン基、アルケニレン基、又は－ＣＯ－基、－ＣＯＯ－基、－ＣＯＮ（Ｒ １００ ）－基（Ｒ １００ は、水素、アルキル基、アラルキル基、アリール基を表す。）若しくはＳ－基を表す。）
    Figure 0007367363000097
    （前記一般式（ii）中、Ｘ ２ は、前記一般式（i）のＸ 1 と同一の置換基又はアルキレン基を表す。Ｙは、ハロゲン原子、シアノ基、若しくはニトロ基、又は置換基を有していてもよい、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基若しくは－ＣＯＯＲ １０１ 基（Ｒ １０１ は、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基又はＣＯＮＲ １０２ Ｒ １０３ （Ｒ １０２ 又はＲ １０３ は、水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表し、互いに同一又は異なっていてもよい。））を表す。ただし、Ｙ及びＸ ２ の少なくともいずれか一方が、オキシカルボニル基、シアノ基、アルケニレン基又は芳香族環である。）
  2. 他のラジカル重合性化合物をさらに含む請求項１に記載のエレクトロクロミック組成物。
  3. 下記式で表される、少なくとも１種の化合物をさらに含む請求項１又は２に記載のエレクトロクロミック組成物。
    Figure 0007367363000098
    Figure 0007367363000099
    Figure 0007367363000100
    Figure 0007367363000101
    Figure 0007367363000102
    Figure 0007367363000103
    Figure 0007367363000104
    Figure 0007367363000105
    Figure 0007367363000106
    Figure 0007367363000107
    Figure 0007367363000108
    Figure 0007367363000109
    Figure 0007367363000110
    Figure 0007367363000111
    Figure 0007367363000112
  4. 前記エレクトロクロミック組成物に含まれる前記重合性官能基が、重合又は架橋されている請求項１～３の何れか一項に記載のエレクトロクロミック組成物。
  5. 第１の電極と、
    前記第１の電極に対して間隔をおいて対向する第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられる電解質層と、
    を有するエレクトロクロミック素子であって、
    請求項１～４の何れか一項に記載のエレクトロクロミック組成物を含む層が、前記第１の電極上に設けられるエレクトロクロミック素子。
  6. 第１の電極と、
    前記第１の電極に対して間隔をおいて対向する第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられる電解質層と、
    を有するエレクトロクロミック素子であって、
    前記電解質層は、請求項１に記載のエレクトロクロミック化合物を含むエレクトロクロミック素子。
  7. 前記電解質層は、下記式で表される、少なくとも１種の化合物をさらに含む請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
    Figure 0007367363000113
    Figure 0007367363000114
    Figure 0007367363000115
    Figure 0007367363000116
    Figure 0007367363000117
    Figure 0007367363000118
    Figure 0007367363000119
    Figure 0007367363000120
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    Figure 0007367363000123
    Figure 0007367363000124
    Figure 0007367363000125
    Figure 0007367363000126
    Figure 0007367363000127
  8. フィラーをさらに含む請求項１～４の何れか一項に記載のエレクトロクロミック組成物。
  9. 前記一般式（１）で表されるエレクトロクロミック化合物の含有量が３０質量％～９０質量％である、請求項１～４の何れか一項に記載のエレクトロクロミック組成物。
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