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No.R02V0865

エレクトロクロミックデバイスの開発最前線

出版日 2019年6月
価格
印刷タイプ 70,200円(税込)
ページ数 B5判 216ページ
発行<調査・編集> (株)シーエムシー出版

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レポート内容

■ポイント■
 ・進化し続けるエレクトロクロミック材料の開発と応用展開をまとめた専門技術書!!
 ・無機材料、有機材料、有機金属化合物、金属錯体、金属ナノ粒子といった各種材料研究を詳述!!
 ・電子カーテン、スマートウインドウ、調光ガラス、電子ペーパー、ウェアラブルディスプレイなど様々な応用事例を解説!!

■概要■
 エレクトロクロミックデバイスは、電気化学的酸化還元により色が変わる材料(エレクトロクロミック材料)を用いた電気化学デバイスであり、材料の特性を生かして調光ガラスや表示素子として実用化が期待される。
 エレクトロクロミック材料としては、酸化タングステンなどの無機物質とビオロゲンなどの有機物質に大別されるが、最近では、メタロ超分子ポリマーなどの金属錯体や有機金属化合物、金属ナノ粒子など無機と有機の複合材料も多く報告されている。その結果、可視領域全体の吸収を制御する黒色エレクトロクロミズムや、遮熱を可能にする近赤外や赤外領域の吸収の制御、可逆的な鏡面形成による光の透過と反射の制御など、従来材料に比べ材料の機能性は大きく拡張している。
 エレクトロクロミックデバイスに関しては、二次電池やコンデンサとの構造の類似性から、それらで開発された技術をエレクトロクロミックデバイスに適用することで大幅な性能の改良や耐久性の向上が実現しつつある。また、デバイス製造の面でも、液晶デバイス製造施設の利用や、roll-to-rollプロセスへの展開など、蒸着以外の製膜・デバイス化の手法が広がっている。
 低消費電力の観点からも、エレクトロクロミックデバイスは注目されている。常時通電が必要な液晶や有機ELディスプレイと異なり、メモリ性のあるエレクトロクロミックデバイスは、表示のために電力を必要としない。ウエアラブルデバイスやセンサーデバイスに使用する超低消費電力駆動の表示素子として期待される。
 現在、エレクトロクロミズムに関わる原理・材料・デバイスに関する研究と、その応用・実用化に向けた開発は世界的なブームになっている。一方、エレクトロクロミックデバイス全体を理解するためには、材料化学、電気化学、駆動回路設計といった知識を広く必要とする。
 そのような背景の元、本書は、エレクトロクロミック材料とデバイスの研究を世界の第一線で行っている国内の研究者に執筆を依頼して、基礎と最新動向、及び研究成果を広くまとめたものである。

■キーワード■
酸化タングステン/ビオロゲン/プルシアンブルー/ポリビチオフェン/ポリ3-メチルチオフェン/PEDOT/高分子ナノシート/ポルフィセン金属錯体/アントラキノン誘導体/メタロ超分子ポリマー/銀微粒子/イオン液体/電子カーテン/光学シャッター/防眩ミラー/スマートウインドウ/電子ペーパー/調光ガラス/ウェアラブルディスプレイ

-CONTENTS-

【第1編 エレクトロクロミック材料の開発】
<1>エレクトロクロミック材料の基礎と最新動向
1.はじめに
2.エレクトロクロミズムの素子構造と材料
 ・EC素子の構造
 ・金属酸化物系EC材料
 ・有機系EC材料
 ・金属電着系EC材料
3.エレクトロクロミズムの応用展開
 ・調光素子、スマートウィンドウとしての応用
 ・反射型ディスプレイ(電子ペーパー)、ファッションとしての応用
4.おわりに

<2>メタロ超分子ポリマー
1.メタロ超分子ポリマーの設計
2.メタロ超分子ポリマーの色
3.メタロ超分子ポリマーの電気化学特性とエレクトロクロミズム
4.エレクトロクロミック特性の評価
5.ハイパーブランチ化とエレクトロクロミック特性の向上
6.メタロ超分子ポリマーのナノシート化
7.黒色エレクトロクロミズム
8.マルチカラーエレクトロクロミズム
9.まとめ

<3>有機・無機ハイブリッド薄膜
1.はじめに
2.ポテンシャル勾配制御によるエレクトロクロミズムの安定化
3.Bilayer electrodeを応用した一電極における色の足し合わせ

<4>ポルフィセン金属錯体を色素とするエレクトロクロミック薄膜材料
1.はじめに
2.ポルフィセンおよびポルフィリン錯体の分子デザイン
3.電解重合法による薄膜作製
4.薄膜のエレクトロクロミック特性の評価
5.おわりに

<5>銀析出型マルチカラーエレクトロクロミック素子
1.エレクトロクロミック反応による調光技術
2.透明・鏡・黒を発現する銀析出型EC素子
3.LSPR制御に基づくCMY三原色の表示可能な銀析出型EC素子の構築
4.おわりに

<6>液晶性エレクトロクロミック材料
1.緒言
2.これまでの液晶性エレクトロクロミック材料の試み
3.電解質部位を導入した液晶性エレクトロクロミック材料の試み
4.3色以上の液晶性エレクトロクロミック材料の試み
5.液晶性電解質について
6.おわりに

<7>金属反射エレクトロクロミック材―電気をかけると金銀銅
1.電解重合による導電性高分子エレクトロクロミック材料の作成
2.液晶中での電解重合
3.光学活性エレクトロクロミズム
4.構造色を示す昆虫
5.生物の光信号の利用
6.導電性ポリマーのエレクトロクロミズム
7.相転移連続重合法
8.金属反射エレクトロクロミズム現象
9.まとめ

<8>エレクトロクロミック素子の多色化に向けた導電性高分子材料
1.はじめに
2.単一モノマーからなる導電性高分子
 ・ポリアニリン(PAn)
 ・ポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)
 ・ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)
3.ドナー-アクセプター(DA)型導電性高分子
 ・DA交互共重合体
 ・D:A比の異なる共重合体
 ・電解重合による導電性高分子共重合体の調製
 ・フルカラーのためのDA型導電性高分子
4.おわりに

<9>吸着誘起型エレクトロクロミック材料
1.はじめに-吸着誘起型エレクトロクロミック(AiEC)現象とは
2.AiECのメカニズム
3.AiECを示す材料
 ・窒化物系AiEC材料
 ・酸化物系AiEC材料
 ・微細構造の導入
4.色変化の応答性と耐久性
 ・応答性
 ・耐久性
5.おわりに-将来の応用展開

<10>ナノ相分離型液晶性混合伝導体のエレクトロクロミズム
1.はじめに
2.電気化学機能材料に要請される性質
3.イミダゾリウム部位を導入した液晶性オリゴチオフェンのエレクトロクロミズム
4.シクロテトラシロキサン環を導入した重合性ペリレンビスイミド
5.極性側鎖を導入した重合性ペリレンビスイミド
6.エレクトロクロミズムと異方的伝導性
7.結論

【第2編 エレクトロクロミック材料の応用】
<11>酸化物エレクトロクロミック材料を用いたメモリデバイスの開発
1.はじめに
2.電子情報と視覚情報を記憶するエレクトロクロミックトランジスタの現状と課題
3.エレクトロクロミックトランジスタの課題解決に向けたアイデア
4.高速動作可能なエレクトロクロミックトランジスタの試作と動作特性
5.まとめと今後への期待

<12>エレクトロクロミックレンズ
1.はじめに
 ・調光レンズ
 ・ウェアラブルデバイスへの応用
2.ECレンズ
 ・ECデバイス
 ・エレクトロクロミック材料
  -還元エレクトロクロミック層
  -酸化エレクトロクロミック層
 ・ボンディング法
 ・駆動、評価
3.おわりに

<13>透明/白色(白濁)間での調光が可能なエレクトロクロミック方式のスマートウィンドウ
1.はじめに
2.ビオロゲン化合物を用いた白色エレクトロクロミズム
3.4級アンモニウム塩および4級ホスホニウム塩を用いた白色エレクトロクロミズム
4.おわりに

<14>調光ミラー技術
1.はじめに
2.調光ミラー材料
3.エレクトロクロミック調光ミラーの作製と調光原理
4.エレクトロクロミック調光ミラーの調光性能
5.エレクトロクロミック調光ミラーの低コストプロセス化
6.エレクトロクロミック調光ミラーの医療機器応用
7.おわりに

<15>紙でつくる電子ペーパー
1.はじめに
2.セルロースナノファイバー由来の透明な紙
3.ペーパーエレクトロニクス
4.透明な紙を用いた透明導電膜の開発
5.白い紙を用いた電解質の開発
 ・イオン液体と紙の複合化
 ・光で色が変化するフォトクロミックペーパー
6.紙でつくるエレクトロクロミックディスプレイ
7.おわりに

<16>金属ナノ構造電極を用いたエレクトロクロミック表示の高速化
1.エレクトロクロミズムの課題(バック・フロントライトなしでの電子表示の実現)
2.21世紀にはいってからの進歩(微細化・立体化による高機能化)
3.ナノ構造電極を利用した著者らの取り組み
 ・EC材料と電極の立体化
 ・金ナノロッドの最適化
 ・島状金ナノ粒子固定電極の利用
4.結言

<17>グラデーション変化する調光ガラス
1.メタロ超分子ポリマーを用いたエレクトロクロミックデバイスの特徴
2.エレクトロクロミックデバイスの設計と調光ガラスへの応用
3.エレクトロクロミックデバイスによる図柄の表示
4.グラデーション変化するエレクトロクロミックデバイス
5.XYマトリクス表示
6.ハサミで好きな形に切れるフレキシブルなシート状デバイス
7.まとめ

<18>スマートウィンドウ用電極材料のスパッタ成膜技術
1.無機エレクトロクロミック材料の成膜技術
2.スパッタ法によるEC電極材料の作製
 ・基本的なスパッタ成膜プロセス
 ・種々の反応ガスを用いた反応性スパッタ法
  -酸素ガスを使った反応性スパッタ法
  -水素ガスを使った反応性スパッタ法
  -水蒸気を使った反応性スパッタ法
 ・いろいろなスパッタ成膜方法
  -化学スパッタ法
  -メタモードスパッタ法
  -ガスフロースパッタ法
  -低温スパッタ法
3.まとめ

<19>銀イオンを用いた透明エレクトロクロミック素子の窓への応用と遮熱効果
1.はじめに
2.透明EC素子
 ・熱遮蔽効果の評価・検討
 ・モデルハウス内部の温度測定結果
 ・透明EC素子を用いた窓をモデルハウスに取り付けたときの光透過率変化
3.熱貫流率と日射熱取得係数
 ・熱貫流率
 ・日射熱取得係数
4.まとめ

<20>ビオロゲン型イオン液体
1.はじめに
2.ビオロゲン型イオン液体の分子設計
3.ビオロゲン型イオン液体を用いたエレクトロクロミックデバイス
 ・熱物性
 ・ECセルの着色と速度論
 ・着色効率
 ・ECILを用いたセルの耐久性
4.まとめ

■監修■
樋口 昌芳
物質・材料研究機構

■著者一覧■
樋口 昌芳
物質・材料研究機構
小林 範久
千葉大学
松井 淳
山形大学
阿部 正明
兵庫県立大学
二川 裕紀
九州大学 (現所属)(株)DIC
久枝 良雄
九州大学
中村 一希
千葉大学
安武 幹雄
埼玉大学
後藤 博正
筑波大学
青木 純
名古屋工業大学
井上 泰志
千葉工業大学
舟橋 正浩
香川大学;産業技術総合研究所
太田 裕道
北海道大学
小野里 尚記
北海道大学
金 碩燦
(株)リコー
星野 勝義
千葉大学
田嶌 一樹
産業技術総合研究所
古賀 大尚
大阪大学
山田 勝実
東京工芸大学
阿部 良夫
北見工業大学
内田 孝幸
東京工芸大学
田原 弘宣
長崎大学
村上 裕人
長崎大学
相樂 隆正
長崎大学

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