JP2000075326A - 溶液相エレクトロクロミック素子 - Google Patents

溶液相エレクトロクロミック素子

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JP2000075326A
JP2000075326A JP10255997A JP25599798A JP2000075326A JP 2000075326 A JP2000075326 A JP 2000075326A JP 10255997 A JP10255997 A JP 10255997A JP 25599798 A JP25599798 A JP 25599798A JP 2000075326 A JP2000075326 A JP 2000075326A
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JP
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transparent electrode
reflective metal
metal film
solution
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English (en)
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Takuo Mochizuka
多久男 持塚
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Murakami Corp
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Murakami Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性を高めた溶液相EC素子を提供する。 【解決手段】 【化1】 (ただし、R1 、R2 は同じかまたは異なり、それぞれ
1から10個の炭素原子を有するアルキル基またはフェ
ニル基からなり、X1 - 、X2 - は同じかまたは異な
り、それぞれBF4 - またはClO4 - からなる。)の
構造を有するカソード化合物と、メタロセン(M(C5
5 2 )の構造にブチル基を置換した誘導体からなる
アノード化合物とを非水溶媒で溶解した電解液をEC溶
液として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、防眩ミラーを構
成する溶液相エレクトロクロミック(以下EC)素子に
関し、耐熱性を高めたものである。
【0002】
【従来の技術】溶液相EC素子は、アノード化合物およ
びカソード化合物をともに溶媒中に溶解させた電解液を
用いるEC素子である。従来の溶液相EC素子として、
特開平9−120088号公報、特開平8−24452
7号公報、特開平8−253077号公報、米国特許明
細書第5,336,448号、米国特許明細書第5,2
94,376号、米国特許明細書第5,290,930
号、米国特許明細書第5,128,799号に記載され
たものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の各溶液相E
C素子によれば、高温放置テスト(100℃放置テスト
等)を行うと、いずれも消色透過率あるいは消色反射率
が著しく低下していた。例えば初期に消色反射率が73
%あったものが、100℃で360時間高温放置したと
ころ、消色反射率が53%と大幅に低下した。
【0004】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、耐熱性を高めた溶液相EC素子を提供し
ようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、裏面に透明
電極膜を成膜した第1のガラス基板と、おもて面に透明
電極膜を成膜した第2のガラス基板とを、該第1のガラ
ス基板の裏面と該第2のガラス基板のおもて面どうしを
対面させて、300μm以下の幅の空隙を介して対向配
置し、該空隙内に
【0006】
【化3】 (ただし、R1 、R2 は同じかまたは異なり、それぞれ
1から10個の炭素原子を有するアルキル基またはフェ
ニル基からなり、X1 - 、X2 - は同じかまたは異な
り、それぞれBF4 - またはClO4 - からなる。)の
構造を有するカソード化合物と、メタロセン(M(C5
5 2 )の構造にブチル基を置換した誘導体からなる
アノード化合物とを非水溶媒で溶解した電解液を封入し
てなるものである。この場合、第1、第2のガラス基板
の透明電極膜は、例えば透過率80%以上、抵抗率30
オーム/スクエア以下に構成することができる。
【0007】また、この発明は、裏面に透明電極膜を成
膜した第1のガラス基板と、おもて面に電極兼用反射金
属膜または反射金属膜と透明電極膜の積層体を成膜した
第2のガラス基板とを、該第1のガラス基板の裏面と該
第2のガラス基板のおもて面どうしを対面させて、30
0μm以下の幅の空隙を介して対向配置し、該空隙内に
【0008】
【化4】 (ただし、R1 、R2 は同じかまたは異なり、それぞれ
1から10個の炭素原子を有するアルキル基またはフェ
ニル基からなり、X1 - 、X2 - は同じかまたは異な
り、それぞれBF4 - またはClO4 - からなる。)の
構造を有するカソード化合物と、メタロセン(M(C5
5 2 )の構造にブチル基を置換した誘導体からなる
アノード化合物とを非水溶媒で溶解した電解液を封入し
てなるものである。この場合、第1のガラス基板の透明
電極膜は、例えば透過率80%以上、抵抗値30オーム
/スクエア以下に構成し、第2のガラス基板の電極兼用
反射金属膜または反射金属膜と透明電極膜の積層膜は、
例えば反射率50%以上、抵抗値10オーム/スクエア
以下に構成することができる。
【0009】この発明によれば、高温放置しても透過率
が低下しない溶液相EC素子が得られる。
【0010】なお、アノード化合物を構成するメタロセ
ン(M(C5 5 2 )のMは、例えばV、Cr、F
e、Co、Ni、Ru、Osのいずれかで構成すること
ができる。また、非水溶媒は、例えば炭酸プロピレン、
γ−ブチロラクトン、スルホランの中から選択された単
一の溶媒またはこれらの中から選択されたいずれか2つ
以上の溶媒の混合溶媒で構成することができる。非水溶
媒には、必要に応じてアクリル樹脂を添加して増粘する
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)この発明の実施
の形態を以下説明する。図1はこの発明の溶液相EC素
子を用いて構成した自動車用防眩インナーミラーで、E
C素子の断面構造の模式図および電気配線図である。E
C素子10は、無色透明の前面側のガラス基板12(第
1のガラス基板)の裏面12b(光の入射方向から見て
裏側の面)にITO,SnO2 等の透明電極膜14を蒸
着、スパッタリング等で成膜している。また、無色透明
の背面側のガラス基板20(第2のガラス基板)のおも
て面20a(光の入射方向から見ておもて側の面)にI
TO,SnO2 等の透明電極膜22を蒸着、スパッタリ
ング等で成膜している。ガラス基板20の裏面20b
(光の入射方向から見て裏側の面)にはAl,Cr,N
i,Ag等の金属が蒸着、スパッタリング等で成膜され
て、反射金属膜40が形成されている。反射金属膜40
の裏面は保護コート層42で被覆されている。透明電極
膜14,22は、例えば透過率が80%以上、抵抗値が
30オーム/スクエア以下にそれぞれ構成されている。
【0012】2枚のガラス基板12,20は、透明電極
膜14,22どうしを対面させて、300μm以下の幅
の空隙26を介して対向配置されている。空隙26はエ
ポキシ接着剤等のシール材28によって周囲が封止され
て、外部から遮断されている。
【0013】空隙26内には電解液30(EC溶液)が
封入されている。電解液30は、炭酸プロピレン、γ‐
ブチロラクトン、スルホラン等の非水溶媒に、カソード
化合物およびアノード化合物を溶質として溶解して構成
されている。カソード化合物は、
【0014】
【化5】 (ただし、R1 、R2 は同じかまたは異なり、それぞれ
1から10個の炭素原子を有するアルキル基またはフェ
ニル基からなり、X1 - 、X2 - は同じかまたは異な
り、それぞれBF4 - またはClO4 - からなる。)の
構造を有する。また、アノード化合物は、メタロセン
(M(C5 5 2 )の構造にブチル基を置換した誘導
体からなる。メタロセン(M(C5 5 2 )のMに
は、例えばV、Cr、Fe、Co、Ni、Ru、Osを
用いることができる。電解液30にアクリル樹脂を添加
して増粘することもできる。
【0015】電源32(車両のバッテリーを供給源とす
る電源等)からは、スイッチ34(アナログスイッチ
等)が接点aに接続されている時、配線36を介して透
明電極膜22に正極性の電位が与えられ、配線38を介
して透明電極膜14に負極性の電位が与えられる。電源
32の電圧(着色時駆動電圧)は例えば1.0〜1.6
V程度である。スイッチ34が接点aに接続されている
状態では、透明電極膜22と電解液30の界面では、
【0016】
【化6】 の酸化の反応により着色し、透明電極膜14と電界液3
0の界面では、
【0017】
【化7】 の還元の反応により着色する。着色状態からスイッチ3
4を接点b側に切り換えると、両電極膜14,22間が
短絡されて、アノード化合物およびカソード化合物はゼ
ロ電位平衡となり、瞬時に消色する。
【0018】両電極膜14,22間にはスイッチ34と
並列に抵抗体44が接続されている。着色状態の時に素
子の駆動回路が故障すれば、スイッチ34が開放状態と
なるが、両電極膜14,22は抵抗体44を介して緩や
かにゼロ電位平衡となり消色する。
【0019】自動車用防眩インナーミラーは消色反射率
が70±5%程度、着色反射率が8±3%程度であるこ
とが望まれている。図1のEC素子10において、反射
金属膜40および保護コート層42を除いた透過率を8
0%前後とし、反射金属膜40をAg、Alで構成する
ことにより、この望ましい消色反射率、着色反射率を実
現することができる。また、自動車用防眩アウターミラ
ーは消色反射率が50±5%程度、着色反射率が10±
2%程度であることが望まれている。図1のEC素子1
0において、反射金属膜40および保護コート層42を
除いた透過率を80%前後とし、反射金属膜40をCr
で構成することにより、この望ましい消色反射率、着色
反射率を実現することができる。
【0020】また、自動車用防眩ミラーは、EC素子を
駆動する回路が故障した場合、フェイルセーフの要求に
より自己消色することが必要とされる。図1のEC素子
10を用いた防眩ミラーによれば、この要求を満足し、
また自動車用部品としての過酷な使用環境に対する耐久
性を持っている。
【0021】(実施の形態2)この発明の他の実施の形
態を図2に示す。このEC素子10′(自動車用防眩ミ
ラー)は、ガラス基板20のおもて面20aにAl,C
r,Ni,Ag等の金属を蒸着、スパッタリング等で成
膜して電極兼用反射金属膜として構成したもの、あるい
はAl,Cr,Ni,Ag等の金属を蒸着、スパッタリ
ング等で成膜して反射金属膜を形成し、その上にIT
O,SnO2 等の透明電極膜を積層したものである。こ
の電極兼用反射金属膜または反射金属膜と透明電極膜の
積層体46は、例えば反射率が50%以上、抵抗値が1
0オーム/スクエア以下に構成されている。このEC素
子10′の他の構成は、電解液の組成を含め前記実施の
形態1(図1)と同じである。
【0022】図2のEC素子10′の構造によれば、入
射光がガラス基板20を通過しないで反射されるので、
図1のEC素子10に比べて消色反射率が数%高く得ら
れる。そして、電極兼用反射金属膜または反射金属膜と
透明電極膜の積層体46の反射金属膜をAgまたはAl
で構成すれば、自動車用防眩インナーミラーの反射率と
して望ましい、消色反射率70±5%程度〜着色反射率
8±3%程度の反射率レンジが得られる。また、反射金
属膜をCrで構成すれば、自動車用防眩アウターミラー
の反射率として望ましい、消色反射率50±5%程度〜
着色反射率10±2%程度の反射率レンジが得られる。
【0023】
【実施例】図1のEC素子10による自動車用防眩イン
ナーミラーの実施例を説明する。ガラス基板12,20
を自動車用インナーミラーの寸法(横260mm×縦6
5mm)に形成し、それぞれ片面にITO透明電極膜1
4,22を成膜した。このときのITO透明電極膜1
4,22の光透過率は550nmの波長の光に対して8
7%、抵抗値は12オーム/スクエアであった。そし
て、ガラス基板12,20を140μmのギャップで対
向配置し、エポキシ樹脂等のシール材28で接着した。
反射金属膜40はAlで構成した。
【0024】PMMA(ポリメタクリル酸メチル)を5
%添加して増粘したγ‐ブチロラクトンを溶媒として用
い、カソード化合物として、1,1′‐ジヘプチル‐
4,4′‐ジビリジンジパークロレートを0.036モ
ル/リットルおよびアノード化合物としてtert‐ブ
チルフェロセン((CH3 3 CC5 4 FeC
5 4)を0.036モル/リットルを溶解して電解液
30を作製し、この電解液30をガラス基板12,20
間の空隙26に充填し、封止してEC素子10を作製し
た。
【0025】作製されたEC素子10の初期の反射率レ
ンジは76.6%(消色:スイッチ34を接点bに接続
して短絡時)〜6.9%(着色:スイッチ34を接点a
に接続して1.4V印加時)であった。このEC素子1
0を100℃の高温環境に360時間放置したところ、
反射率レンジは74.9%(消色:短絡時)〜7.8%
(着色:1.4V印加時)を示し、特性劣化は極めて少
ないものであった。
【0026】なお、前記実施の形態では、この発明を自
動車用防眩インナーミラーに適用した場合について示し
たが、自動車用防眩アウターミラーに適用することもで
きる。また、図1の構造において反射金属膜40をなく
して光透過性とすれば、自動車用や建造物用の窓ガラス
等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の溶液相EC素子を用いて構成した
自動車用防眩インナーミラーの実施の形態を示す図で、
EC素子の断面構造を示す模式図および電気配線図であ
る。
【図2】 この発明の溶液相EC素子を用いて構成した
自動車用防眩インナーミラーの他の実施の形態を示す図
で、EC素子の断面構造を示す模式図および電気配線図
である。
【符号の説明】
10,10′ EC素子 12 第1のガラス基板 14,22 透明電極膜 20 第2のガラス基板 26 空隙 30 電解液 32 電源 34 スイッチ 40 反射金属膜 44 抵抗体 46 電極兼用反射金属膜または反射金属膜と透明電極
膜の積層体

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】裏面に透明電極膜を成膜した第1のガラス
    基板と、おもて面に透明電極膜を成膜した第2のガラス
    基板とを、該第1のガラス基板の裏面と該第2のガラス
    基板のおもて面どうしを対面させて、300μm以下の
    幅の空隙を介して対向配置し、該空隙内に 【化1】 (ただし、R1 、R2 は同じかまたは異なり、それぞれ
    1から10個の炭素原子を有するアルキル基またはフェ
    ニル基からなり、X1 - 、X2 - は同じかまたは異な
    り、それぞれBF4 - またはClO4 - からなる。)の
    構造を有するカソード化合物と、メタロセン(M(C5
    5 2 )の構造にブチル基を置換した誘導体からなる
    アノード化合物とを非水溶媒で溶解した電解液を封入し
    てなる溶液相エレクトロクロミック素子。
  2. 【請求項2】前記第2のガラス基板の裏面に反射金属膜
    を成膜してなる請求項1記載のエレクトロクロミック素
    子。
  3. 【請求項3】前記第1、第2のガラス基板の透明電極膜
    が、透過率80%以上、抵抗値30オーム/スクエア以
    下にそれぞれ構成されている請求項1または2記載の溶
    液相エレクトロクロミック素子。
  4. 【請求項4】裏面に透明電極膜を成膜した第1のガラス
    基板と、おもて面に電極兼用反射金属膜または反射金属
    膜と透明電極膜の積層体を成膜した第2のガラス基板と
    を、該第1のガラス基板の裏面と該第2のガラス基板の
    おもて面どうしを対面させて、300μm以下の幅の空
    隙を介して対向配置し、該空隙内に 【化2】 (ただし、R1 、R2 は同じかまたは異なり、それぞれ
    1から10個の炭素原子を有するアルキル基またはフェ
    ニル基からなり、X1 - 、X2 - は同じかまたは異な
    り、それぞれBF4 - またはClO4 - からなる。)の
    構造を有するカソード化合物と、メタロセン(M(C5
    5 2 )の構造にブチル基を置換した誘導体からなる
    アノード化合物とを非水溶媒で溶解した電解液を封入し
    てなる溶液相エレクトロクロミック素子。
  5. 【請求項5】前記第1のガラス基板の透明電極膜が、透
    過率80%以上、抵抗値30オーム/スクエア以下に構
    成され、前記第2のガラス基板の電極兼用反射金属膜ま
    たは反射金属膜と透明電極膜の積層膜が、反射率50%
    以上、抵抗値10オーム/スクエア以下に構成されてい
    る請求項4記載の溶液相エレクトロクロミック素子。
  6. 【請求項6】前記アノード化合物を構成するメタロセン
    (M(C5 5 2 )のMがV、Cr、Fe、Co、N
    i、Ru、Osのいずれかである請求項1から5のいず
    れかに記載の溶液相エレクトロクロミック素子。
  7. 【請求項7】前記非水溶媒が、炭酸プロピレン、γ−ブ
    チロラクトン、スルホランの中から選択された単一の溶
    媒またはこれらの中から選択されたいずれか2つ以上の
    溶媒の混合溶媒で構成されている請求項1から6のいず
    れかに記載の溶液相エレクトロクロミック素子。
  8. 【請求項8】前記非水溶媒がアクリル樹脂を添加して増
    粘されている請求項1〜7のいずれかに記載の溶液相エ
    レクトロクロミック素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10539852B2 (en) 2016-04-07 2020-01-21 Canon Kabushiki Kaisha Electrochromic element, optical filter, lens unit, imaging device, and window component

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