JPS60154236A - 光学変調素子の駆動法 - Google Patents
光学変調素子の駆動法Info
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- JPS60154236A JPS60154236A JP59010547A JP1054784A JPS60154236A JP S60154236 A JPS60154236 A JP S60154236A JP 59010547 A JP59010547 A JP 59010547A JP 1054784 A JP1054784 A JP 1054784A JP S60154236 A JPS60154236 A JP S60154236A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- application period
- signal application
- optical modulation
- driving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/15—Devices 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
- G02F1/163—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学変調素子、特に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
ロミック素子の駆動方法に関するものである。 このようなエレクトロクロミック現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構等に応用できるも
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、本発明は特に全固体型のエレクトロクロミック素
子に関するものである。 一般に、エレクトロクロミック素子は他の光学変調素子
、例えば液晶素子などと比較して安定に作動できる寿命
が短かく、実用上その寿命を長くすることが強く望まれ
ている。 本発明者らは、前述の点について鋭意検討を重ねたとこ
ろ、エレクトロクロミック素子を駆動する駆動波形がそ
の寿命に大きく影響を与え(3) ることを見い出し、本発明に至らしめた。 従って、本発明の目的は光学変調素子、特にエレクトロ
クロミック素子の寿命を改善した駆動法を提供すること
にある。 本発明のかかる目的は、一対の電極間に光学変調物質を
挾持した構造を有する光学変調素子の駆動法において、
オン信号印加期間で印加する電圧のパルス幅がオフ信号
印加期間で印加する電圧のパルス幅より大きい幅を有し
ておυ、咳オフ信号印加期間で印加する電圧の極性がオ
ン信号印加期間で印加する電圧の極性と反対の極性とな
っている光学変調素子の駆動法にょって達成される。 以下、本発明を図面に従って説明する。 本発明の好ましい具体例では、第1図および第2図に示
すエレクトロクロミック素子を用いることかで断る。
( 第1図に示すエレクトロクロミック素子は、透明な基板
1の上に、透明導電体膜よシなる第1電極2、酸化発色
性エレクトロクロミック層(4) 3、誘電体膜からなる絶縁層4、導電体膜よ9成る第2
電極5を順次積層してなるものである。 また、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1還元発色性のエレクトロクロミック層6を積
層したものである。 上記の構造において、基板・1は一般的にガラス板によ
って形成されるが、こ゛れはガラス板に限うず、プラス
チック板(アクリル板等)の無色透明な板ならばよく、
また1、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の上にあってもよいし、目的に応じて(例
えば、保膜カバーとするなどの目的で)両側に設けても
よい。ただし、これらの場合に応じて、第2電極5を透
明導電膜にしたシ、両側の電極とも透明導電膜にする必
要がある。両方の電極を透明電極とすれば、透明型の素
子ができる。絶縁層4は誘電体のみではなく、固体電解
質等のようなものでもよい。 透明導電膜としては、■To膜(酸化インジウ(5) ムエn205中に酸化・錫8n02をドープした亀の)
やネサ膜等が用いられる。酸化発色性エレク)。 クロミック層3は、従来、三酸化クロム(Cち03)、
水酸化イリジウム(・工r(OH)′2)、水酸化ニッ
ケル(Ni(OH)2) 、酸化・イリジウムや酸化ニ
ッケルなどの薄膜によって形成されでいる。 誘電体からなる絶縁層4は、五酸化タンタル(Taps
) 、酸化ケイ素(810,810□)ヤニ酸化ジルコ
ン(’Z r02− )などに代表されている酸化物、
あるいはフッ化すチグム(LLF)、フッ化マグネシウ
ム(MfIF2)等に代表されるフッ化物を用いて形成
する。また、還元発色性エレクトロクロミック層6は、
酸化タングステン(wo2. wo、 )、酸化モリブ
デン(M0021M005)、五酸化バナジウム(v2
05)等の薄膜を用いて形成する。 この膜構成は逆になってもかまわない。 この様な構造をもつ全固体型エレクトロクロミック素子
は、第1電極2と第2電極5め間に電圧を印加すること
によシミ気化学的反応(可逆的な酸化還元反応)が起き
、着色、消色をす(6) る。この着色機構は、例えば、エレクトロクロミック層
6へのカチオンと電子のダブルインジエクシジンによる
ブロンズ形成にあると一般的に言われている。例えば、
還元発色性エレクトロクロミック物質として、WO5を
用いる場合には、次の(1)式で表わされる酸化還元反
応が起き着色する。 WO,+XH++Xe−: HXWO,(1)(1)式
に従って、タングステンブロンズHXWO。 が形成され着色するが、ここで印加電圧を逆転すれば消
色状態となる。(1)式のこの様な反応は、全固体盤エ
レクトロクロミック素子においては、素子内部の絶縁層
によってプロトンH+ が供給され着色する。又、酸化
発色性エレクトロクロミック物質の場合では前述の発消
色現象が逆転する。 上述のエレクトロクロミック素子においては、駆動する
際のオン信号印加期間における印加電圧を2.5vを超
えて印加すると、素子の寿命が著しく悪くなる。この原
因の1つとして、2.5(7) ■を超えて印加すると、素子中に含まれているH2Oが
電気分解され、その量がエレクトロクロミック素子とし
て必要な量以上のH+やOH−が発生し、その結果ガス
となって、素子を劣化させる。また、印加電圧が0.7
v未満であるとエレクトロクロミック素子に要求される
応答速度を満足で色ない。 オフ信号印加期間における印加電圧(オフ信号)は、オ
ン信号印加期間における印加電圧(オン信号)と逆極性
となっておシ、オフ信号がオン信号の電圧波高値の80
%を超える電圧0時には、素子の寿命が悪化してしまう
。この寿命を悪化させる原因として、オフ信号を印加し
た時に過分な反応が進行し、エレクトロクロミック物質
が不可逆反応性物質に変化してしましことが挙げられる
・ ( 特に、本発明ではオフ信号のパルス幅をオン信号のパル
ス幅よ)小さいパルス幅の電圧とし、好ましくはオフ信
号のパルス幅をオン信号のパルス幅に対して90%以下
、好ましくは40%(8) 〜80%のパルス幅とすることによって、エレクトロク
ロミック物質の駆動時における不可逆反応性物質の発生
を十分に抑制することがで断る。この際に用いるオン信
号のパルス幅は、一般に10〜20BM、が適当である
。 次に、本発明の好ましい具体例を第3図に示す、第3図
に示す駆動波形は、オン信号印加期間taニ:Thける
印加電圧は、0.7 ’V 〜2.5 V 、好ましく
は1.0v〜1.5vの範囲に設定されておシ、オフ信
号印加期間tbにおけるパルス幅はオン信号のパルス幅
よシ小さい幅に設定され、好ましくはオン信号のパルス
幅の90%以下、特に好ましく紘40%〜80%の幅に
設定されている。 さらに、オフ信号の電圧波高値(VOPIF )はオン
信号の電圧波形値(VoII)の80%以下、好ましく
は40%〜70%に設定されている。この際オン信号の
電圧(Voii)は0.7 V 〜2.5 V 、好ま
しくは1.0v〜1.5vの値に設定されている。 又、図中のtoはメモリー期間を表わし、その期(9) 間は任意に設定するととができる。 第3図に示す電圧波形は、GMOB又はTTLロジック
によシ容易に得ることがで籾る。 以下、本発明を実施例に従って説明する。 実施例1 厚み0.8−のガラス(Oorning 7059 )
の基板1上にITO膜よ構成る電極を形成した。 蒸着材料にIrO□を用い、これを電極上に反応性高周
波イオンプレーティング方法によし、酸化イリジウム薄
膜を設は酸化発色性エレクトロクロミック層を形成した
。このときの膜厚は、1000Aであった。 この様にして、電極上に酸化発色性エレクトロクロミッ
ク層が形成された。 この膜の上に、真空蒸着法によシ絶縁体層としてT!L
205の層をgoooX付けた。さらに、これらの膜の
上に還元発色性エレクトロクロミック層として%WO,
層を真空蒸着方法にょシ4000X付け、次に電極とし
て半透明AU膜を3001付けた。 00) この様にして作成したエレクトロクロミック素子の第1
電極と第2電極の間に200m5ec(パルス幅)で1
.5’V(波高値)のオン信号を印加し、ひき続いて1
60m5ec(パルス幅)で−0,9V(波高値)のオ
フ信号を印加するサイクルを1サイクルとし、このサイ
クルを5×106サイクル行なったところ、曳好な発消
色現象が維持されていた。 又、比較実験としてオン信号の印加電圧(波高値)を−
1,5vとして、オフ信号印加期間(パルス幅)を20
0 m secとして同様のテストを行なつ九ところ、
1×105サイクルで消色現象が得られなかった。 実施例2 実施例1のエレクトロクロミック素子の第1電極と第2
電極の間に下表に示す電圧波形の交番電圧を印加したと
ころ、何れも実施例1と同様の結果が得られた。 (11) 2 2.5V 200m5ec −1,5V 160m
5ec5 2.5V 200m5ec −1,5V 1
00加eθC42、OV ![0m5ec −L4 V
240 m 5ec5 2、ロ V 10m5ec
−1,4V 150 m 5ec6 1、OV 500
m5ec −0,8V 400 m 5ec71、OV
50Omsec −0,8V 350 m 5ea
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
ロミック素子の駆動方法に関するものである。 このようなエレクトロクロミック現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構等に応用できるも
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、本発明は特に全固体型のエレクトロクロミック素
子に関するものである。 一般に、エレクトロクロミック素子は他の光学変調素子
、例えば液晶素子などと比較して安定に作動できる寿命
が短かく、実用上その寿命を長くすることが強く望まれ
ている。 本発明者らは、前述の点について鋭意検討を重ねたとこ
ろ、エレクトロクロミック素子を駆動する駆動波形がそ
の寿命に大きく影響を与え(3) ることを見い出し、本発明に至らしめた。 従って、本発明の目的は光学変調素子、特にエレクトロ
クロミック素子の寿命を改善した駆動法を提供すること
にある。 本発明のかかる目的は、一対の電極間に光学変調物質を
挾持した構造を有する光学変調素子の駆動法において、
オン信号印加期間で印加する電圧のパルス幅がオフ信号
印加期間で印加する電圧のパルス幅より大きい幅を有し
ておυ、咳オフ信号印加期間で印加する電圧の極性がオ
ン信号印加期間で印加する電圧の極性と反対の極性とな
っている光学変調素子の駆動法にょって達成される。 以下、本発明を図面に従って説明する。 本発明の好ましい具体例では、第1図および第2図に示
すエレクトロクロミック素子を用いることかで断る。
( 第1図に示すエレクトロクロミック素子は、透明な基板
1の上に、透明導電体膜よシなる第1電極2、酸化発色
性エレクトロクロミック層(4) 3、誘電体膜からなる絶縁層4、導電体膜よ9成る第2
電極5を順次積層してなるものである。 また、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1還元発色性のエレクトロクロミック層6を積
層したものである。 上記の構造において、基板・1は一般的にガラス板によ
って形成されるが、こ゛れはガラス板に限うず、プラス
チック板(アクリル板等)の無色透明な板ならばよく、
また1、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の上にあってもよいし、目的に応じて(例
えば、保膜カバーとするなどの目的で)両側に設けても
よい。ただし、これらの場合に応じて、第2電極5を透
明導電膜にしたシ、両側の電極とも透明導電膜にする必
要がある。両方の電極を透明電極とすれば、透明型の素
子ができる。絶縁層4は誘電体のみではなく、固体電解
質等のようなものでもよい。 透明導電膜としては、■To膜(酸化インジウ(5) ムエn205中に酸化・錫8n02をドープした亀の)
やネサ膜等が用いられる。酸化発色性エレク)。 クロミック層3は、従来、三酸化クロム(Cち03)、
水酸化イリジウム(・工r(OH)′2)、水酸化ニッ
ケル(Ni(OH)2) 、酸化・イリジウムや酸化ニ
ッケルなどの薄膜によって形成されでいる。 誘電体からなる絶縁層4は、五酸化タンタル(Taps
) 、酸化ケイ素(810,810□)ヤニ酸化ジルコ
ン(’Z r02− )などに代表されている酸化物、
あるいはフッ化すチグム(LLF)、フッ化マグネシウ
ム(MfIF2)等に代表されるフッ化物を用いて形成
する。また、還元発色性エレクトロクロミック層6は、
酸化タングステン(wo2. wo、 )、酸化モリブ
デン(M0021M005)、五酸化バナジウム(v2
05)等の薄膜を用いて形成する。 この膜構成は逆になってもかまわない。 この様な構造をもつ全固体型エレクトロクロミック素子
は、第1電極2と第2電極5め間に電圧を印加すること
によシミ気化学的反応(可逆的な酸化還元反応)が起き
、着色、消色をす(6) る。この着色機構は、例えば、エレクトロクロミック層
6へのカチオンと電子のダブルインジエクシジンによる
ブロンズ形成にあると一般的に言われている。例えば、
還元発色性エレクトロクロミック物質として、WO5を
用いる場合には、次の(1)式で表わされる酸化還元反
応が起き着色する。 WO,+XH++Xe−: HXWO,(1)(1)式
に従って、タングステンブロンズHXWO。 が形成され着色するが、ここで印加電圧を逆転すれば消
色状態となる。(1)式のこの様な反応は、全固体盤エ
レクトロクロミック素子においては、素子内部の絶縁層
によってプロトンH+ が供給され着色する。又、酸化
発色性エレクトロクロミック物質の場合では前述の発消
色現象が逆転する。 上述のエレクトロクロミック素子においては、駆動する
際のオン信号印加期間における印加電圧を2.5vを超
えて印加すると、素子の寿命が著しく悪くなる。この原
因の1つとして、2.5(7) ■を超えて印加すると、素子中に含まれているH2Oが
電気分解され、その量がエレクトロクロミック素子とし
て必要な量以上のH+やOH−が発生し、その結果ガス
となって、素子を劣化させる。また、印加電圧が0.7
v未満であるとエレクトロクロミック素子に要求される
応答速度を満足で色ない。 オフ信号印加期間における印加電圧(オフ信号)は、オ
ン信号印加期間における印加電圧(オン信号)と逆極性
となっておシ、オフ信号がオン信号の電圧波高値の80
%を超える電圧0時には、素子の寿命が悪化してしまう
。この寿命を悪化させる原因として、オフ信号を印加し
た時に過分な反応が進行し、エレクトロクロミック物質
が不可逆反応性物質に変化してしましことが挙げられる
・ ( 特に、本発明ではオフ信号のパルス幅をオン信号のパル
ス幅よ)小さいパルス幅の電圧とし、好ましくはオフ信
号のパルス幅をオン信号のパルス幅に対して90%以下
、好ましくは40%(8) 〜80%のパルス幅とすることによって、エレクトロク
ロミック物質の駆動時における不可逆反応性物質の発生
を十分に抑制することがで断る。この際に用いるオン信
号のパルス幅は、一般に10〜20BM、が適当である
。 次に、本発明の好ましい具体例を第3図に示す、第3図
に示す駆動波形は、オン信号印加期間taニ:Thける
印加電圧は、0.7 ’V 〜2.5 V 、好ましく
は1.0v〜1.5vの範囲に設定されておシ、オフ信
号印加期間tbにおけるパルス幅はオン信号のパルス幅
よシ小さい幅に設定され、好ましくはオン信号のパルス
幅の90%以下、特に好ましく紘40%〜80%の幅に
設定されている。 さらに、オフ信号の電圧波高値(VOPIF )はオン
信号の電圧波形値(VoII)の80%以下、好ましく
は40%〜70%に設定されている。この際オン信号の
電圧(Voii)は0.7 V 〜2.5 V 、好ま
しくは1.0v〜1.5vの値に設定されている。 又、図中のtoはメモリー期間を表わし、その期(9) 間は任意に設定するととができる。 第3図に示す電圧波形は、GMOB又はTTLロジック
によシ容易に得ることがで籾る。 以下、本発明を実施例に従って説明する。 実施例1 厚み0.8−のガラス(Oorning 7059 )
の基板1上にITO膜よ構成る電極を形成した。 蒸着材料にIrO□を用い、これを電極上に反応性高周
波イオンプレーティング方法によし、酸化イリジウム薄
膜を設は酸化発色性エレクトロクロミック層を形成した
。このときの膜厚は、1000Aであった。 この様にして、電極上に酸化発色性エレクトロクロミッ
ク層が形成された。 この膜の上に、真空蒸着法によシ絶縁体層としてT!L
205の層をgoooX付けた。さらに、これらの膜の
上に還元発色性エレクトロクロミック層として%WO,
層を真空蒸着方法にょシ4000X付け、次に電極とし
て半透明AU膜を3001付けた。 00) この様にして作成したエレクトロクロミック素子の第1
電極と第2電極の間に200m5ec(パルス幅)で1
.5’V(波高値)のオン信号を印加し、ひき続いて1
60m5ec(パルス幅)で−0,9V(波高値)のオ
フ信号を印加するサイクルを1サイクルとし、このサイ
クルを5×106サイクル行なったところ、曳好な発消
色現象が維持されていた。 又、比較実験としてオン信号の印加電圧(波高値)を−
1,5vとして、オフ信号印加期間(パルス幅)を20
0 m secとして同様のテストを行なつ九ところ、
1×105サイクルで消色現象が得られなかった。 実施例2 実施例1のエレクトロクロミック素子の第1電極と第2
電極の間に下表に示す電圧波形の交番電圧を印加したと
ころ、何れも実施例1と同様の結果が得られた。 (11) 2 2.5V 200m5ec −1,5V 160m
5ec5 2.5V 200m5ec −1,5V 1
00加eθC42、OV ![0m5ec −L4 V
240 m 5ec5 2、ロ V 10m5ec
−1,4V 150 m 5ec6 1、OV 500
m5ec −0,8V 400 m 5ec71、OV
50Omsec −0,8V 350 m 5ea
第1図および第2図は、本発明で用いるエレクトロクロ
ミック素子の断面図である。第3図は、本発明の駆動法
で用いた電圧波形を示す説明図である。 特許出願人 キャノン株式会社 (12) 区 区 −〇ぐ 区 α) +ま 。
ミック素子の断面図である。第3図は、本発明の駆動法
で用いた電圧波形を示す説明図である。 特許出願人 キャノン株式会社 (12) 区 区 −〇ぐ 区 α) +ま 。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)一対の電極間に光学変調物質を挾持した構造を有
する光学変調素子の駆動法において、オン信号印加期間
で印加す・る電圧のパルス幅がオフ信号印加期間で印加
する電圧のパルス幅よシ大色い幅を有しており、該オフ
信号印加期間で印加する電圧の極性がオン信号印加期間
で印加する電圧の極性と反対の極性となっていることを
特徴とする光学変調素子の駆動法。 (2) 前記光学変調物質がエレクトロクロミック物質
である特許請求の範囲第1項記載の光学変調素子の駆動
法。 (5)前記エレクトロクロミック物質が還元発色性エレ
クトロクロミック物質の薄膜と酸化発色性エレクトロク
ロミック物質の薄膜を有する積層構造体である特許請求
の範囲第2項記載の光学変調素子の駆動法。 (1) (4)前記還元発色性エレクトロクロミック物質が三酸
化りpム、水酸化イリジウム、水酸化ニッケル、酸化イ
リジウムおよび酸化ニッケルからな゛る群から選択され
た少なくとも1種の化合物である特許請求の範囲第3項
記載の光学変調素子の駆動法。 (5)前記還元発色性エレクトロクロミック物質tD薄
Mと酸化発色性エレクトロクロミック物質の薄膜との間
に絶縁層が配置されている特許請求の範囲第3項記載の
光学変調素子の駆動法。 (6) 前記オン信号印加期間で印加する電圧が0・7
V〜2.5vの波高値を有する電圧である特許請求の範
囲第1項記載の光学変調素子の駆動法。 (7)前記オフ信号印加期間で印加する電圧がオン信号
印加期間で印加する電圧の波高値に対して80tX以下
の波高値を有する電圧である特許請求の範囲第1項記載
の光学変調素子の駆動法。 (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59010547A JPS60154236A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 光学変調素子の駆動法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59010547A JPS60154236A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 光学変調素子の駆動法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60154236A true JPS60154236A (ja) | 1985-08-13 |
Family
ID=11753283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59010547A Pending JPS60154236A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 光学変調素子の駆動法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60154236A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0363043A2 (en) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Ford Motor Company Limited | Method for maintaining the electrochromic activity of an electrochromic material |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP59010547A patent/JPS60154236A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0363043A2 (en) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Ford Motor Company Limited | Method for maintaining the electrochromic activity of an electrochromic material |
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