JPS5955417A - 全固体型エレクトロクロミツク素子 - Google Patents

全固体型エレクトロクロミツク素子

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JPS5955417A
JPS5955417A JP57166088A JP16608882A JPS5955417A JP S5955417 A JPS5955417 A JP S5955417A JP 57166088 A JP57166088 A JP 57166088A JP 16608882 A JP16608882 A JP 16608882A JP S5955417 A JPS5955417 A JP S5955417A
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JP
Japan
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electrochromic
electrode
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Pending
Application number
JP57166088A
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English (en)
Inventor
Kazuya Ishiwatari
和也 石渡
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS5955417A publication Critical patent/JPS5955417A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153Constructional details
    • G02F1/1533Constructional details structural features not otherwise provided for

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気化学的発消色現象すなわちエレクトロクロ
ミック現象を利用したエレクトロクロミック素子に関す
るものである。
エレクトロクロミック現象とは、電圧を加えた時に酸化
還元反応により物質に色が付く現象を指す。このような
エレクトロクロミック世象を利用する電気化学的発消色
素子すなわちエレクトロクロミック素子は、例えば、敬
字表示素子、X−Yマトリクスディスプレイ、光学シャ
ッタ、絞り機措等に応用できるもので、その材料で分類
すると液体型と固体型に分けられるが、本発明は特に全
円+−のエレクトロクロミック素子に閂するものである
エレクトロクロミック現象を利用した全固体型エレクト
ロクロミック素子の2つの従来例を第1図および第2図
に示す。
第1図に示すエレクトロクロミック素子よ、透明な基板
1の土に、透明導電体膜よりなる第1電上2、陰極側発
色層であるエレクトロクロミック層3、誘電体膜からな
る絶縁層4、導電体験より成る第2電極5を順次積層し
てなるものである。
脣た、第2図に示すエレクトロクロミック素子は、第1
図に示す構造における絶縁層4と第2電極5との間に、
さらに、陽極側発色層である第2の工レフトロクロミッ
ク層6を積層したものである。
上記の+迄においで、基板1に一般的にガラス板=よっ
て形成されるが、これはがラス仮に限らず、プラスブッ
ク板またはアクリル反等の透明な板ならばよく、また、
その位置に関しても、第1電極2の下ではなく、第2電
極5の上二あってもよいし、目的に応して(例えば、保
護カバーとするなどの目的で)両則に設けてもよい。た
とし、これらの場合に応じて、第2山俸5を透明導電膜
にしこり、両側の電極とも透明導電膜にする必要がある
ぴて上記の全固体型エレクトロクロミツク素子に−般的
に用いられている腔の材料の代表例を列挙する。第1電
極2を構成する透明導電膜は、ITO膜(In2O3中
に5%のSn02を含むもの)やネリ膜でまる。陰極側
発色層であるエレクトロクロミック!3に、二酸化タン
グスデン(WO2)、三酸化タングステン(WO3)、
二酸化モリブチン(+o02)、三酸化モリブデン(R
oOs)、五物化パヲノウム(V2O5)@を用いて形
成する。誘電体腔である絶縁層4は、二酸化プルコン(
Zr02)、酸化ケイ素(SiO)、二酸化ゲイ素(5
i02)、五酸化タンタル(Ta205)等に代表され
る!化勿、あるい−フッ化リチウム(LiF)、フッ化
マグネシウム(MgF2)等に代衣されるフッ化物より
戊る。
第2電極5には、例えばΔuの半透明導電膜が使用され
る。弓だ、第2図に示すものにおいて、陽極則発色層で
ある第2のエレクトロクロミック層6は、酸化クロノ(
Cr2O3)、水酸化イリジウム(Ir(On)2)、
水酸化ニツクル(N1(OT)2)等を用いて形成する
この電な構造をもつ全国本型工しクトロクロミック素子
は、第1電極2と第2電極5の間に電圧を印加すること
にまり電気化学的反応が起き、発色、消色をする。この
発色構造は、例えば、第1のエレクトロクロミック層3
へのカチオンと電子のダブルインジェクションによるブ
ロンズ形成にあると一般的に言われている。例えば、エ
レクトロクロミック物質として、Wo3を用いる場合に
は、次の(1)式で表わされる酸化還元反応が起き発色
する。
WO3+xH++xe−■HxWO3(1)(1)式に
Kって、タングステンブロンズHxW03が形成され発
色するが、ここで印加電圧を逆転すれば消色状態どなる
。しかし、この様な構造の全固体型エレクトロクロミッ
ク素子は、発色時に所望の応答速度や着色濃度が得られ
ないなどの欠点を持っている。
本発明の目的は、上記のような従来のエレクトロクロミ
ック素子における欠点を改善し、所望の応答速度および
着色濃度の発色が得られる全固体型エレクトロクロミッ
ク素子を得ることにある。
本発明による全固体型エレクトロクロミック暑子の特徴
とするところは、第1図に示すように導電体膜より成る
第1電極と、陰極側発色層であるエレクトロクロミック
層と、誘電体膜からなる絶縁層と、導電体膜よりなる第
2電極を順次積層した全固体型エレクトロクロミック素
子、あるいは、第2図に示すように、上記の絶縁層と第
2電極の間にさらに陽極側発色層である第2のエレクト
ロクロミック層を積層してなる全固体型エレクトロクロ
ミツク累イにおいて、上記の2つのエレクトロクロミッ
ク層の一方または両刀を、肪厚のすい司重のエレクトロ
クロミック勿質の層とそれらの間に配置された絶縁層の
積層体によっで構成したCとにある。
第1図および第2図に示す従来の全固体+エレクトロク
ロミツク素イにおりる着色反応は絶+層との界面て生ず
るものである。従って、エレクトロクロミック物質と絶
縁勿質を交互に稈層すれば、着色濃度の向上オよひ応老
全艮の白土を図ることができる。しかし、この際に問題
になるのは絶縁層が■極間に余り多く入ると、分権がう
まくいかず、発消色不勇能となる。ゴだ、逆に余り辻く
すると、電子を辺蔽することができず、発消色不可甫と
なる。こりらの欠点をう寸くカバーし、エレクトロクロ
ミック物質の性−の向−を図ったのが本発明で、すなわ
ち、小1図および第2図に示すエレクトロクロミック素
子における囲枠側発光層であるエレクトロクロミック層
寸たは陽極側発光層であるエレクトロクロミック層また
はその両者を、同付のエレクトロクロミック物門の層の
間に甫子遮+層(絶縁層)として非常に薄い膜厚の絶縁
勿力を積層することによって形成されだ通常のエレクト
ロクロミック層と回じかほぼ同程度の膜斤の復合構造の
ものとしたのである。
以下、本発明の実施態様につへて出明する。第3図は、
本発明を上己の第1図に示す構造のエレクトロクロミッ
クズ素子に滴几した木発明の第1の実施態様を示す。こ
のエレクトロクロミック層素子は、第1図に示すものと
同様に、透明な基板1の十に、乏明導電体膜よりなる第
1電極2,陰極側発色層であるエレクトロクロミック層
3、誘電体願からなる絶##4、An等の漕電体膜より
なろ第2電極5を順次に積層してなるものであるが、エ
レクトロクロミック層3は、膜厚の湧い同種のニレクト
ロクロミック物+の層3nおよび3cとそれらの間に配
置された絶縁層3bの積層体にヨッて構成されている。
Fりえ、第1電極2はITO、層3aはwo3、層3b
はTa2O5、層3cはV05、絶縁層4はTa205
、第2電極5は半透明導電膜であるAu膜より成る。
第4図は本発明を上記の第2図に示す構造のエレクトロ
クロミック素子こ適用シた木発明の第2の実施態様を示
す。このエレクトロクロミックオ子は第3図に示すエレ
クトロクロミック素子によける絶縁層4と第2電極5と
の間に、さらに陽極側発色層である第2のエレクトロク
ロミック層6を積層したものであるか、第4図の実施例
において幻、エレクトロクロミック層3および第2のエ
レクトロクロミック層6のいずシも、それぞれ、膜厚の
薄い同稗のエレクトロクロミック物質の層とそれらの間
に画面された絶#層の積層体によって構成芒れていて、
エレクトロクロミック層3はエレクトロクロミック勿質
の+3a、3cとその間の絶縁層3bより成り、エレク
トロクロミック層6はエレクトロクロミック吻質の層6
a、6cとその間の絶縁層6bより成る。この構造にお
いて、例えば、第1電極はITO、層3aはWOg、層
3bはTa205、層3CはWO3、絶縁層4はTa2
05、層6aはIr(OH)2、層6bはTR205、
層6cはIr(0H)2より成り、第2電極は半透明A
u膜より成る。
第5シは木発明の第3の実楕什様を示す。この!施例は
、第3図に示すものと同様に、透明な井板1の上に、透
明導電本膜より彦る第1電極2と、陰極側発色層である
エレクトロクロミック層3と、誘電体腔よりなる絶縁層
4と、勇重体クリよりなる第2電極5とを順次に積層し
たものであるが、エレクトロクコミック層3ば、膜厚の
蔑い同租のエレクトロクロミック物質の層3a、3c、
3eと絶縁層3b、3dを交互に積層することによって
構成されでいる。例えげ、第1電極2、絶縁層4、第2
電極5は第3図に示すものと同村のものによって構成さ
れるが、エレクトロクロミック層3けWO3の層3a、
Ta205の層3b、WO3の層3c、ZrO2の層3
d、WO3の層3eを積層しこものによって構成される
次に本発明に上る全固体型エレクトロクコミック素子の
実!+について説明する。
実施例1 千3図に示ず繁造の全固体型エレクトロクロミック素子
に赴いて、厚さ0.7mmの硼珪酸ガラスの基板1上に
、適当ん引出し電極部およびリード部を備えたITO嘆
よりなる第1電極2を形成し、その上に、真空蒸着法に
よって、WO5の層3a、Ta205の層3b、WO5
の層3c、Ta205の層4を積/し、エレクトロクロ
ミック吻質と絶縁吻門の層が交互に配代ざれた積層体を
構成シ、その一にAuの半透明導電膜より成る第2電極
5を形人した。
これらの膜厚は、層3aカ2000A、層3bカ500
A、層3cカ800A、層4カ3000Aで、第2電極
5が3ooAであった。蒸着灸件よ、真空度2.0X1
.0−5Torrで、蒸着速度は10A/secてあっ
た。
この−にして得られた、全円本型エレクトロクロミック
素子を第1、第2電極の間に22Vを印加して駆動じた
ところ、着色渡度がΔODで0.4、応答速度が700
msec!得ることかできた。
ちなみに、第1図に示すエレクトロクロミック素了は、
ΔOD0.3のを色濃度を得ルのに900msecかか
る。
実施例2 第3図に示す構造の全固体型エ+クトロクロミック素子
において.厚さ0.7mmの硼硅酸ガラスの+板1土に
、適当な引き出し電極部及びソード部を備えたITO膜
よりなる第1電極2を形成し、その+に真?蒸着法によ
ってv205の層3n、ZrO2の+3h、V2O5の
層3C、Ta205の層4を積層し、エレクトロクロミ
ック吻質と絶縁物質の層カ交互に配置された積層体を構
成し、その上にAuの半透明導電膜より成る第2電極5
肴形成した。
これらの膜厚に、層3nが2000A、層3bが300
A、−3cが1000λ、層4が3000入で第2山不
5が300Aであった。然着条件は、−空度2.0X1
0−5Torrで、が着連度は10λ/secてCった
この様にしでNられた、全同陣型エレクトロクロミンク
素子全第1、第2電版間に2.2Vを印加して駆動した
ところ、着色象度がΔODで、0.36、旧名速度が8
00msecを得ることがてきこ。
実施例3 第4図に示す構造の全固体型エレクトロクロミソダ素子
において、厚さ0.7mmの硼珪酸ガラスの基板1上に
、適当な引き出し電極部及びリード部を備えた、ITO
膜よりなる第1電極2を形青し、その二に、真空蒸着法
によってWO5の層3a、Ta205の層3b、wo5
の層3C、Ta2O5の層4、Ir(ON)2の層6n
、Ta205の層6b、Ir(OM)2の層Gcを和層
L、エレク−+クロミック勿+と絶緑物質の層が交互に
配防された積層体を構成し、ぞの土にAuの半透明+電
膜より成る第2電極5を月成した。これらの膜厚は、層
3aが1500A層3bが300人、/3cが800A
、層4が2500X、層6aが800X、層6bが30
0X、層6cが1500人であった。
蒸着条件は真空度2.OX10−5Torrで蒸着速度
10X/secであった。−だし、1r(OH)2は反
応性スパッタで行なった。
この様にして待られだ、−固体型エレクトロクロミック
不予を第1電極曲に2.2Vを印加シてお<顛したとこ
ろ着色濃度がΔ0Dで0.5、応ネ速度が400mse
cを?ることができた。
−見例4 第5図に示す構造の全固体型エレク−−クロミンク素子
において、厚さ0.7mmの硼珪酸ガラスの基板1土に
、適当な引き−L電極部及びリード部を+備えたITO
膜上りなる第1電極2を形成し、卜の++真空蒸着法に
よってWO2の層3a、Ta2O5の層3n、WO5の
八3c、ZrO2σ/3d、WO3の層3e、Ts20
5の層1を桔層し、エレクトロクロツクツ物質と絶縁物
質の層が交互に配置された積層体を構成し、七の二にA
uの半透明導電模より戊る+2電極5を形成した。こし
らの膜圧は、層1aが2000X、層3bが300A、
層3cが1000A、層3dが300λ、/3eが10
00λ、層4が3000Aであった。蒸着条件は、真空
度2.0X10−5Torrで蒸着速度は10A/se
cであった。
この−にして告られた、全固体〜エレクトロクロミソク
素子を?1電極間に2.2Vを印力して駆動シたところ
、小色濃度がΔODで0.44、応答速ルが700+s
ecを得ることができた。
以上説明したように、木発明によれば着色濃度および応
答速度の優オた、全円本型エレクトロクロミック素子が
得られる。
4 図而の叡単奈疫明 第1図および第2図は従来の全固体型エレクトロクロミ
ック素子の2例を示す構造断面図、第3図、第4図およ
び第5図は、それぞれ、本発明による全固体型エレクト
ロクロミック!子の実施態様を示す構造断面図である。
1・・・基板、       2・・・第1+枠、3・
・・エレクトロクロミックM、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2、導電体膜上り成る第1電極と、陰極側発色層である
    エレクトロクロミック層と、秀電本からなる!縁層と、
    導電体膜よりなる第2市極を順次積層し、或いは上記の
    絶縁層と第2電極の間にさらに陽極側発色層である第2
    のエレクトロクロミック層を積層してなる全固体型エレ
    クトロクロミック素子において、上記の2つのエレクト
    ロクロミック層の一方または両方を、膜厚の薄い同極の
    エレクトロクロミック物質の層とそれらの間に配置され
    た絶縁層の積層体によって構成したことを特徴とする全
    敗体型エレクトロクロミック素子。
JP57166088A 1982-09-24 1982-09-24 全固体型エレクトロクロミツク素子 Pending JPS5955417A (ja)

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