JPS61261787A - エレクトロクロミツク素子の駆動方法 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野］ 本発明は電気化学的発消色現象すなわち工し／クトロク
ロミンク現象を利用したエレクトロクロミック素子に関
する。

このようなエレクＩ・ロクロミック素子は、例えば、数
字表示素−ｆ、Ｘ−Ｙマトリクスディスプレイ、光学シ
ャッタ、絞り機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か、本発明は特に
全固体型のエレクトロクロミック素子の駆動力法に関す
るものである。

［従来技術］ 第３図および第４図は、各々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ンク素子の一般的
な構成図である。

第３図に示すエレクトロクロミー、り素子は、透明な基
板ｌの］二に、透明導電体膜より成る第１電極２、陽極
側発色層であるエレクトロクロミック層３、誘電体膜か
ら成る絶縁層４、導電体膜より成る第２電極５を順次積
層してなるものである。

また、第４図に示すエレクトロクロミック素子５間、第
３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、陰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。

上記の構造にお１７′）て、基板１は−・般的にカラス
板によって形成されるが、これはカラス板に限らず、プ
ラスチック板またはアクリル板等の無色透明な板ならば
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−Ｌにあってもよいし、「１的に応
して（例えば、保護カバーとするなどの［１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り、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にすれば、
透明型のエレクトロクロミック素子を形成できる。

また、絶縁層４は誘電体だけでなく、固体電解質等でも
よい。

透明導電膜としては、ＩＴＯ膜（酸化インジウムＩｎ２
　０３中に酸化鉛Ｓｎ　０２をドープしたもの）やネサ
膜等が用いられる。

陽極側発色層であるエレクトロクロミック層３は、従来
、五酸化クロム（Ｃｒ２０３）　、水酸化イリジウム　
（Ｉｒ（ＯＨ）２）　、水酸化ニンケル（Ｎｉ（ＯＨ）
２　）等によって形成されている。

絶縁層４は、二酸化ジルコン（Ｚｒ０２）　、　　Ｉｉ
酸化タンタル（Ｔａ　２０５）　、酸化ケイ素（ＳｉＯ
、５ｉ０２）等に代表される酸化物、あるいはフッ化リ
チウム（ＬｉＦ）　、　フン化マグネシウＪ、（ＭｇＦ
２）等に代表されるフッ化物を用いて形成する。

また、陰極側発色層であるエレクトロクロミンク層６は
、酸化タングステンｃｗｏ　２　、　ｗｏ３　）　、醇
化モリブデ７（Ｍ２Ｏ３、Ｎｏｎ　３　）　、　　ｆｉ
酸化バナジウム（Ｖ２０’ｓ　）等を用いて形成する。

このような構造をもつ全固体甲エレ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
とにより電気化学的反応が起き。

着色、消色をする。この着色機構は、例えば、エレクト
ロクロミンク層６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、ｗｏ
３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。

ＷＯ３＋ｘ）Ｉ”　＋ｗｅ−Ｍ　　■ｘＷＯ３ＩＩ　＠
　１１　＋１１１　（１）１−記（１）式に従って、タ
ングステンブロンズＨｘＷ０３が形成され着色するが、
ここで印加電圧１劃 を逆転すれば消色状態となる。（１）式のこの骨な反応
は、全固体型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。

第５図は、発色部がパターン化されたエレクトロクロミ
ック素子の構成を示す部分断面図である。同図において
、基板１−にに、ＳｉＯ２等の絶縁膜７か形成されパタ
ーニングされている。さらに、第１電極２が基板１−１
−で引回され、この第１電極２−１−に前記絶縁層７で
挟まれた所望ノくターンの陽極側発色層であるエレクト
ロクロミ・ンク層３が形成されている。以下第４図の場
合と同様に、絶縁層４、陰極側発色層であるエレクトロ
クロミック層６および第２電極５が積層されている。

なお、発色・消色機構は前述した通りである。ただし、
第３図〜第５図に示す素子の絶縁層４は第１電極２およ
び第２電極５の電気的接触を防ぐために設けられ、これ
によって印加電圧を取り去っても発色状態が保持される
メモリ機能が付榮される。

ところで、［−記エレクトロクロミック素子を駆動する
際の印加電圧には望ましい範囲がある。

まず、エレクトロクロミック層を発色させる時の印加電
圧Ｖａｎが２．５ｖを超えると、素子の寿命が著しく短
くなる。その主な理由は、印加電圧Ｖａｎによって素子
中に含まれているＨ２０が電気分解されるが、Ｖａｎ　
＞２．５Ｖになると電気分解によって生じるＨ＋および
ＯＨ−が必要以りに発生し、その結果ガスとなって素子
を劣化させるものと考えられる。逆に、印加電圧Ｖｏｎ
　＜０．７Ｖであると、エレクトロクロミック素子に要
求される応答速度が低の範囲内であることが望ましい。

エレクｉ・ロクロミック素子を消色状逆）にするには、
印加電圧の極性を発色時とは逆転させた電圧−Ｖｏｎを
印加すればよい。

［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、このような従来の駆動方法では、第３図
〜第５図に示す絶縁層を有するエレクトロクロミック素
−ｒ、４キに第５図の絶縁層７を有する素子を応答性良
く消色することができなかった。なぜならば、エレクト
ロクロミック素子に電圧Ｖｏｎが印加されると、絶縁層
４又は／および絶縁膜７に電荷が蓄積され、消色時には
この蓄積電荷を余分に除去する必要があるからである。

すなわち、従来のように発色時の印加電圧Ｖｏｎと同じ
電ハフ値の逆開加電ｆ’に−Ｖａｎで消色動作を行わせ
ようとすると、Ｉ−記蓄桔電荷の除去とともにエレクト
ロクロミック層の消色を行うために、完全な消色状態に
至るまでに余分な時間を必要とし、応答性を悪化させて
いる。

また、消色動作を応答速度を改善するために、消色時の
逆印加電圧の電圧値を高くすると、応答性は良どなる反
面、素子の寿命を縮める結果となる。

［問題点を解決するためのｆ段］ 本発明によるエレクトロクロミンク素子の駆動力Ｖ、は
、引回し電極」〕に絶縁層および一層以−にのエレクト
ロクロミック層を積層し、さらに対向電極を設けたエレ
クトロクロミック素子の駆動力Ｕ、において、 該エレクトロクロミック素子を消色させる際、該エレク
トロクロミック素子を発色させる発色印加電圧の１．２
倍以−にの電圧（ｉの逆印加電圧を瞬間的に印加し、そ
の後、前記発色印加電圧の電圧値以下の逆印加電圧を印
加し、かつ前記逆印加電圧の合計印加時間は前記発色印
加電圧の印加時間より短いことを特徴とする ［作用］ このような駆動方法によって、エレクトロクロミンク素
子の寿命を縮めることなく、絶縁層等に蓄積された電荷
を速やかに除去Ｉ７、消色時の応答性を白子させること
ができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説１す１す
る。

第１図は、本発明によるエレク）・ロクロミック素子の
駆動力Ｄ、の一実施例を示す電圧波形図である。ただし
、ここではエレクトロクロミック素子として第５図に示
すものを用いる。

第１図において、エレクトロクロミック素ｆを発色させ
る印加電圧Ｖｏｎは、すでに述べたように０．７〜２．
５Ｖｔ７）ｆｌｉｌｊ囲であり、望ましくは１．０〜１
．５Ｖである。また、消色させるために瞬間的に印加さ
レル逆印加電圧Ｖｏｆｆｌは、Ｖｏｎノ１．２倍以に−
，（好ましくは１．２〜１．４倍）に設定され、その後
の逆印加電圧Ｖｏｆｆ２は、Ｖｏｎの０，８倍程度に設
定されている。

さらに、逆印加電圧Ｖｏｆｆ１およびＶａｎ２の合計印
加時間Ｔｂは印加電圧Ｖｏｎの印加時間Ｔａより短く設
定され、特に０．４７ａ＜　Ｔｂ、＜　０．８７ａの範
囲内で設定されることが望ましい。ただし、具体的な設
定時間は、逆印加電圧の電圧値等を考慮して決定する必
要がある。

第２図は、本発明を実施するための駆動装置の概略的ブ
ロック図である。

同図において、正パルス発生回路ｌＯはトリガパルスＰ
１に従って印加電圧Ｖｏｎを時間Ｔａだけ発生する回路
である。

負パルス発生回路１１は、トリガパルスＰ２に従ッテ、
逆印加電圧（Ｖｏｆｆｔ　−Ｖｏｆｆ２　）を瞬間的に
発生する回路と、逆印加電圧Ｖｏｆｆ２を時間Ｔｂだけ
発生する回路と、両逆印加電圧を加算する合成回路とか
ら構成されている。両回路１０および１１共に、単安定
マルチバイブレークを用いて容易に構成できる。

正パルス発生回路ｌＯから出力された印加電圧Ｖａｎの
パルスは、合成回路１２を介してエレクトロクロミンク
素子Ｉ３の第１電極２および第２１ｔ！、極５間に印加
され、素子を発色させる。エレクトロクロミック素子１
３はメモリ機ｔ’ｓをイ〕しているために、パルス印加
後も発色状態は維持される。

続いて、トリ力パルスＰ２が負パルス発生回路１１に入
力することで、逆印加電圧Ｖｏｆｆｌのパルス、続いて
逆印加電圧Ｖｏｆ　ｈのパルスが出力之れる。このよう
な瞬間的に高い電圧値Ｖｏｆｆｌを含む消色パルスが合
成回路１２を介してエレクトロクロミック素子１３に発
色時とは逆極性で印加され、素子１３を速やかに消色さ
せる。また、進中加電圧Ｖｏｆｆ２は、印加電圧Ｖｏｎ
より電圧値が低いために、素子の寿命を延ばすことがで
きる。

（具体例） 第５図に示すエレクトロクロミック素子において、厚さ
０，８１ｍのガラス基板ｌ」−に、引回し電極ＩＴＯよ
り成る第１電極２と、その上に反応性高周波イオンブレ
ーティング法により所望パターンで厚さ１０００人のＩ
ｒＯ２のエレクトロクロミック層３と、厚さ２０００人
の５ｉ０２より成る絶縁膜７とが形成される。

次に、エレクトロクロミック層３および絶縁層７の上に
、真空蒸着法により絶縁層４として厚さ３０００へのＴ
ａ２０５層を形成する。続いて、絶縁層４−１−にエレ
クトロクロミック層６として厚さ４０００人のｗｏ３層
を真空蒸着法により形成し、さらに第２電極５として半
透明Ａｕを厚さ３００人蒸着する。

このようにして形成されたエレクトロクロミック素子の
第１電極２および第２電極５間に印加電圧Ｖｏｎ　＝　
１．５Ｖを２００ｍ５ｅｃ印加して発色させ、次に進中
加電圧Ｖｏｆｆｌ　＝　２．（ＩＶを８ｏｐ、　ｓｅｃ
　、Ｖｏｆｆ２　＝１．３Ｖを１８０ｍ５ｅｃだけ印加
することで、完全に消色することがでｙた。また、この
発色消色動作は５Ｘ１０６回繰返すことができ、これは
従来の２×１０５回に比べて寿命の改善を示している。

［発りｊの効果］ 以」二詳細に説明したように、本発明によるエレクトロ
クロミック素子の駆動方法は、素子の寿命を縮めること
なく、絶縁層等に蓄積された電荷を速やかに除去し消色
時の応答性を向−１ニさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるエレクトロクロミック素子の駆
動方法の一実施例を示す電圧波形図、第２図は、本発明
を実施するための駆動装置の概略的ブロック図、 第３図および第４図は、各々一般的なエレクト０クロミ
ンク素子の例を示す概略的構成図、第５図は、発色部が
パターン化されたエレクトロクロミンク素子の構成を示
す部分断面図である。 ｌ・・・基板　　　　２・・・第１電極３１１ＩＩφエ
レクトロクロミツク層（陽極側）４・・・絶縁層　　　
５・・・第２電極６・・・エレクトロクロミンク層（陰
極側）７・・・絶縁層 １３・・番エレクトロクロミック素了 代理人　　弁理士　山　下　積　子 箱１図 第２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）引回し電極上に絶縁層および一層以上のエレクト
   ロクロミック層を積層し、さらに対向電極を設けたエレ
   クトロクロミック素子の駆動方法において、 該エレクトロクロミック素子を消色させ る際、該エレクトロクロミック素子を発色させる発色印
   加電圧の１．２倍以上の電圧値の逆印加電圧を瞬間的に
   印加し、その後、前記発色印加電圧の電圧値以下の逆印
   加電圧を印加し、かつ前記逆印加電圧の合計印加時間は
   前記発色印加電圧の印加時間より短いことを特徴とする
   エレクトロクロミック素子の駆動方法。