JP2000089258A

JP2000089258A - エレクトロクロミック素子の製造方法

Info

Publication number: JP2000089258A
Application number: JP10256226A
Authority: JP
Inventors: Toru Nakamura; 徹中村; Akiko Miyagawa; 晶子宮川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＣ素子の消色時における可視光透過率、非
表示部の可視光透過率、着消色の応答速度について従来
よりも優れた特性のＥＣ素子が得られるＥＣ素子の製造
方法を提供すること。【解決手段】基板２０上または基板間に少なくとも、
エレクトロクロミック層２３と、該エレクトロクロミッ
ク層２３を挟む一対の電極層２１，２２とを設けること
によりエレクトロクロミック素子を製造する方法におい
て、前記各層のうちの少なくとも１層は、成膜後に酸素
含有雰囲気下で熱処理されることを特徴とするエレクト
ロクロミック素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、応答性や外観性に
優れたエレクトロクロミック素子の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電圧を印加すると可逆的に電解酸化反応
または電解還元反応が起こり、可逆的に着消色する現象
をエレクトロクロミズムという。この様な現象を示すエ
レクトロクロミック（ＥＣ）物質を用いて、電圧操作に
より着消色するエレクトロクロミック素子（ＥＣ素子）
を作製し、このＥＣ素子を光量制御素子（例えば、調光
ガラス、防眩ミラーなど）や７セグメントを利用した数
字表示素子に利用しようとする試みは、２０年以上前か
ら行われている。

【０００３】ＥＣ素子は基本的には、基板と基板上の一
対の電極層に挟持されたＥＣ層及び絶縁層により構成さ
れ、ＥＣ素子は素子を構成する各層の材料形態により、
溶液型、ゲル型、全固体型等に大別され、そのうち全固
体型ＥＣ素子は各層が全て薄膜状に積層して形成されて
いる。そのため、全固体型ＥＣ素子では、溶液型やゲル
型のＥＣ素子を作製するときのような、各層を別々の基
板に形成して両基板を貼り合せる工程や液状材料または
ゲル状材料の密封工程が不要であり（生産性に優れ
る）、大型化も容易である。

【０００４】例えば、ガラス基板の上に、透明電極層
（陰極）、三酸化タングステン薄膜層（ＥＣ層）、二酸
化ケイ素薄膜層（絶縁層）、電極層（陽極）を順次積層
してなるＥＣ素子（特公昭５２−４６０９８参照）が全
固体型ＥＣ素子として知られている。このＥＣ素子は三
酸化タングステン薄膜層と二酸化ケイ素薄膜層の内部に
水を含有し、かかるＥＣ素子に電圧（着色電圧）を印加
すると、三酸化タングステン（WO₃）薄膜層が青色に着
色する。その後、このＥＣ素子に逆極性の電圧（消色電
圧）を印加すると、WO₃薄膜層の青色が消えて無色に戻
る。

【０００５】この着消色する機構は詳しく解明されては
いないが、WO₃薄膜層及び絶縁層（イオン導電層）中に
含まれる少量の水分がWO₃の着消色を支配していると理
解されている。着色の反応式は、以下のように推定され
ている。 H₂O→H⁺＋OH^- 陰極側（WO３層）： WO₃＋nH⁺＋ne^-→HnWO₃ 無色透明青着色陽極側（絶縁層）： OH^-→(1/2)H₂O＋(1/4)O₂↑＋e^- 前記反応式から判るように、このタイプのＥＣ素子（特
公昭５２−４６０９８号公報）は以下の欠点を有する。（１）着色反応の際に酸素ガス発生という副反応を起こ
し、この酸素ガスが膜の内部から離脱するので、この副
反応により含有水分が消費される。（２）逆の消色反応においては、材料となる酸素が膜の
内部に存在しないので水が生成されない。そのため、着
消色の繰り返しには大気中からの水の補給が必要であ
る。

【０００６】特に後者（２）に記載した理由により、こ
のタイプの素子には、着色の再現性が大気中の水分の影
響を受けるという欠点がある。そこで、着色反応により
消費される水と同量の水が消色反応により生成され、そ
のため外界からの水補給なしに着消色を繰り返すことが
可能であり、しかも繰り返し着色濃度が外界の影響を受
けない全固体型ＥＣ素子が提案された（特開昭５２−７
３７４９号公報）。

【０００７】この素子は基本的には、透明電極層、電解
還元発色性薄膜層（ＥＣ層、例えばWO₃層）、電解酸化
性薄膜層（ＥＣ層、例えばCr₂O₃層）及び対向電極層を
順次積層してなるものである。また、前記公報によれ
ば、電圧印加による着色後に電圧を解除すると、着色が
自然放電により次第に消色する現象が見られるので、電
圧解除後も着色が保存される性質（メモリー性）をＥＣ
素子に与えるためには、透明電極層と対向電極層との間
の任意位置に絶縁層（例えば、二酸化ケイ素、フッ化マ
グネシウムなどの薄膜）を設ける必要があるとされてい
る。

【０００８】そして、特公昭６２−５２８４５号公報に
よれば、前記絶縁層は電子の良導体ではないが、プロト
ン及びヒドロキシイオンの移動は自由にできる物質（即
ちイオン導電性物質）であると推定されている。さらに
前記公報によれば、前記絶縁層（イオン導電層）は電解
還元発色性薄膜層と電解酸化性薄膜層との間に配置する
のが最も望ましく、また電解還元発色性薄膜層と電解酸
化性薄膜層の両方とも発色性である必要はなく、いずれ
か一方が外部より変化が識別できるように、変色すれば
足りる（発色性を有すればよい）ことを見い出したとさ
れている。

【０００９】ＥＣ層を直接または間接的に挟む一対の電
極層は、着消色したＥＣ層に光を入射し、さらに出射し
た光を取り出すため（ＥＣ層の着消色を外部に見せるた
め）に、少なくとも一方の電極層は透明でなければなら
ない。特に、透過型ＥＣ素子の場合は両電極層とも透明
でなければならない。透明な電極層材料としては、現在
のところSnO₂、In₂O₃、ITO（In₂O₃とSnO₂の混合物）、Z
nO等が知られているが、これらの材料は透明度が比較的
悪い（光吸収率が比較的高い）ので、必要な透過率を得
るために膜厚を薄くする必要があり、そのためＥＣ素子
は透明基板（例えば、ガラス板やプラスチック板）の上
に薄膜として形成されるのが一般的である。

【００１０】一対の電極層には、外部電源から電圧を印
加するために、外部配線との接続部である取り出し電極
部を設ける。電極層として透明電極層を使用した場合
は、透明電極層が外部配線に対して高抵抗であるので、
透明電極層に重ねて（即ち、接触させて）低抵抗の取り
出し電極部を設けることが多い。

【００１１】通常は、基板表面の端部に位置する透明電
極層周辺に低抵抗電極部を帯状に設けて（例えば、金属
性クリップを装着したり、低抵抗金属材料をメッキす
る）、低抵抗の取り出し電極部としている。また、ＥＣ
素子は用途によって、素子を保護するための封止用の基
板をＥＣ素子を形成した基板と対向するように配置し、
例えばエポキシ樹脂等を用いて素子面を密封封止して用
いられる。

【００１２】封止樹脂としては従来より、エポキシ樹
脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニール樹脂、
ポリエン／ポリチオール型樹脂、シリコーン系樹脂など
が用いられてきた。これらの樹脂は、樹脂の種類と重合
開始剤の組み合わせによって、加熱または活性エネルギ
ー線照射により硬化させることができる

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述した様に、全固体
型ＥＣ素子は着消色の繰り返し特性に優れ、大型化も可
能である等の特徴を有する。しかしながら、ＥＣ素子の
消色時における可視光透過率や、着消色しない部分（非
表示部）の可視光透過率は、光学ガラスや光学用プラス
チックの可視光透過率と比較して一般に低いので、光学
系全体の透過率を低下させる大きな原因となるという問
題があった。

【００１４】かかるＥＣ素子の表示部における消色時透
過率の低下や非表示部の透過率低下は、ＥＣ素子を透過
型素子として用いる場合には、光学系全体の透過率低下
に繋がるので特に問題となる。また、図１の様に酸化発
色性薄膜層の面積と還元発色性薄膜層の面積が異なり、
ＥＣ素子に表示部Ａの他に非表示部Ｂが存在する場合に
は、非表示部の光透過率は可能な限り１００％に近いこ
とが要求される。

【００１５】また、ＥＣ素子を他の光量制御素子（例え
ば液晶素子）と比較した場合、着消色の応答速度が遅い
という問題があった。特に、ＥＣ素子を表示素子として
用いる場合には、液晶素子に比べて応答速度が遅い点は
少なからず問題であり、従来のＥＣ素子の応用範囲が制
限される理由の一つに数えられていた。

【００１６】本発明は、前記問題や要求に鑑みてなされ
たものであり、ＥＣ素子の消色時における可視光透過
率、非表示部の可視光透過率、着消色の応答速度につい
て従来よりも優れた特性のＥＣ素子が得られるＥＣ素子
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に、「基板上または基板間に少なくとも、エレクトロク
ロミック層と、該エレクトロクロミック層を挟む一対の
電極層とを設けることによりエレクトロクロミック素子
を製造する方法において、前記各層のうちの少なくとも
１層は、成膜後に酸素含有雰囲気下で熱処理されること
を特徴とするエレクトロクロミック素子の製造方法（請
求項１）」を提供する。

【００１８】また、本発明は第二に、「基板上または基
板間に少なくとも、下部電極層、電解酸化発色性薄膜
層、イオン導電層、電解還元発色性薄膜層及び上部電極
層を設けることによりエレクトロクロミック素子を製造
する方法において、前記各層のうちの少なくとも１層
は、成膜後に酸素含有雰囲気下で熱処理されることを特
徴とするエレクトロクロミック素子の製造方法（請求項
２）」を提供する。

【００１９】また、本発明は第三に、「前記酸素含有雰
囲気は水蒸気も含むことを特徴とする請求項１または２
記載の製造方法（請求項３）」を提供する。また、本発
明は第四に、「前記熱処理は、真空成膜装置により加熱
下において成膜した前記各層のうちの少なくとも１層に
ついて、成膜後の真空槽を槽内温度が室温よりも高温の
状態で大気圧にリークすることにより行われることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法（請
求項４）」を提供する。

【００２０】また、本発明は第五に、「前記熱処理は、
前記各層のうちの少なくとも１層について、成膜後に加
熱炉内、恒温槽内または恒温恒湿槽内にて行われること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法
（請求項５）」を提供する。また、本発明は第六に、
「前記電解酸化発色性薄膜層の領域（第１領域）と前記
電解還元発色性薄膜層の領域（第２領域）の面積が異な
り、前記第１領域及び前記第２領域の重なり領域である
表示部と、非重なり領域である非表示部とを有するエレ
クトロクロミック素子が製造されることを特徴とする請
求項１〜５のいずれかに記載の製造方法（請求項６）」
を提供する。

【００２１】

【発明の実施の形態】基板上または基板間に少なくと
も、エレクトロクロミック層と、該エレクトロクロミッ
ク層を挟む一対の電極層とを設けることにより、或いは
基板上または基板間に少なくとも、下部電極層、電解酸
化発色性薄膜層、イオン導電層、電解還元発色性薄膜層
及び上部電極層を設けることにより、エレクトロクロミ
ック素子を製造する本発明にかかる製法では、前記各層
のうちの少なくとも１層は、成膜後に酸素含有雰囲気下
で熱処理されるので、製造したＥＣ素子の消色時透過率
及び非表示部（着消色しない部分）の透過率が向上し、
同時に応答速度が速くなる。

【００２２】即ち、本発明（請求項１〜６）にかかるＥ
Ｃ素子の製造方法によれば、消色時における可視光透過
率、非表示部の可視光透過率、着消色の応答速度につい
て従来よりも優れた特性のＥＣ素子が得られる。熱処理
する際の酸素濃度としては、大気中の酸素濃度程度で十
分な効果が認められる。

【００２３】熱処理温度は、５０℃以上５００℃以下が
望ましく、さらには１００℃以上３００℃以下がより望
ましい。熱処理温度が低すぎると、十分な熱処理効果が
得られず、消色時透過率、非表示部の透過率及び応答速
度の改善が十分にできない。また、熱処理温度が高すぎ
ると、着色時に透過率が十分低くならず、スイッチング
比が低下するという問題が生じる。

【００２４】熱処理時間としては、熱処理効果及び作業
性を考慮すると、数秒から数時間以内が望ましい。熱処
理を行う酸素含有雰囲気が水蒸気も含むと、消色時にお
ける可視光透過率、非表示部の可視光透過率、着消色の
応答速度について特に優れた特性のＥＣ素子が得られる
ので好ましい（請求項３）。

【００２５】熱処理を水蒸気を含有する雰囲気において
行うと良い理由は十分には解明されていないが、前述し
た様にＥＣ素子の着消色には水分が関わっているので、
水蒸気含有雰囲気下での熱処理によって、ＥＣ層中に効
果的に水分子が導入される為ではないかと推定される。
本発明にかかる熱処理は例えば、真空成膜装置により加
熱下において成膜した各層（エレクトロクロミック層と
該エレクトロクロミック層を挟む一対の電極層、或い
は、下部電極層、電解酸化発色性薄膜層、イオン導電
層、電解還元発色性薄膜層及び上部電極層）のうちの少
なくとも１層について、成膜後の真空槽を槽内温度が室
温よりも高温の状態で大気圧にリークすることにより行
うことができる（請求項４）。

【００２６】また、本発明にかかる熱処理は例えば、前
記各層のうちの少なくとも１層について、成膜後に加熱
炉内、恒温槽内または恒温恒湿槽内にて行うことができ
る（請求項５）。このように本発明にかかる熱処理は、
前記各層のうちの少なくとも１層について、成膜後に加
熱炉内、恒温槽内または恒温恒湿槽内で加熱することに
より行っても良いが、より簡単には、成膜した真空成膜
装置の真空槽を室温よりも高い温度に保持したまま大気
圧にリークすることにより行っても良い。

【００２７】特に、各層の真空成膜を基板を加熱しなが
ら行う場合には、成膜終了直後の基板温度は高温になっ
ている。そこで、成膜終了後、まだ基板が熱いうちに真
空槽をリークして基板上の成膜層を大気に晒す事によ
り、目的の熱処理を行うことができる。製造したＥＣ素
子の消色時透過率及び非表示部の透過率が向上し、同時
に応答速度が速くなるという本発明にかかる効果は、電
解酸化発色性薄膜層の領域（第１領域）と電解還元発色
性薄膜層の領域（第２領域）の面積が異なり、前記第１
領域及び前記第２領域の重なり領域である表示部と、非
重なり領域である非表示部とを有する表示型ＥＣ素子を
製造する場合（請求項６）において特に顕著である。

【００２８】ここで、表示型ＥＣ素子の一例を図１の素
子構成図に示す。図１において１０は基板、１１及び１
２は電極層、１３は電解還元発色性薄膜層、１４はイオ
ン導電層、１５は電解酸化発色性薄膜層をそれぞれ表わ
す。また、電解還元発色性薄膜層１３と電解酸化発色性
薄膜層１５が重なっている領域Ａは着消色する表示部で
あり、電解還元発色性薄膜層１３と電解酸化発色性薄膜
層１５が重なっていない領域Ｂは着消色しない非表示部
である。

【００２９】本発明にかかるＥＣ素子を構成する各薄膜
層の膜厚は、電解還元発色性薄膜層では０．１μm以上
３μm以下にするのが望ましい。膜厚がこれより薄いと
十分な着色濃度が得られなくなり、これより厚いと消色
時の透明性が悪くなる。イオン導電層の膜厚は、０．１
μm以上５μm以下にするのが望ましい。膜厚がこれより
薄いとリーク電流が大きくなり、十分に着色する素子を
得ることができない。また、膜厚がこれより厚いと応答
速度が遅くなってしまう。

【００３０】電解酸化発色性薄膜層の膜厚は、０．０１
μm以上２μm以下にするのが望ましい。膜厚がこの範囲
を超えると、応答速度が低下する。また、膜厚がこれよ
り薄いと十分な着色濃度が得られなくなる。電極層の膜
厚は、０．０１μm以上５μm以下にするのが望ましい。
膜厚がこれより薄いと十分な導電性が得られなくなる。
また、膜厚がこれより厚いと透明電極層の場合には、電
極層の透明性が低下し、ＥＣ素子の外観が悪化する。

【００３１】これらの膜形成においては、膜厚の管理が
ＥＣ特性を決める重要な因子の一つである。従って、こ
れらの薄膜形成はゾルーゲル法などの湿式法によっても
可能であるが、精密な膜厚管理の為には真空薄膜形成法
がより有効である。具体的には、真空蒸着、イオンプレ
ーティング、スパッタリングなどの手法を挙げることが
できる。

【００３２】以下、ＥＣ素子で用いられる材料について
説明する。透明電極層の材料としては、SnO₂、In₂O₃、I
TO、ZnO等が好ましく使用される。ＥＣ素子の使用法に
よっては金属材料または炭素により不透明な電極層が形
成される。金属材料としては、金、銀、アルミニウム、
クロム、スズ、亜鉛、ニッケル、ルテニウム、ロジウ
ム、ステンレス、等が好ましく使用される。金属電極層
は、上記に示す透明電極層よりも遙かに低抵抗であると
いう長所を有する。

【００３３】電解還元発色性薄膜層には、WO₃、MoO₃ま
たはこれらの混合物が好ましく使用される。イオン導電
層には、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化
アルミニウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハ
フニウム、酸化ランタン、フッ化マグネシウム、等が好
ましく使用される。

【００３４】イオン導電層は、電子に対して絶縁体であ
るが、プロトン（H⁺）及びヒドロキシイオン（OH^-）に
対しては良導体となる。ＥＣ層の着消色反応にはカチオ
ンが必要とされ、H⁺やLi⁺をＥＣ層、その他に含有させ
る必要がある。H⁺は初めからイオンである必要はなく、
電圧が印加された時にH⁺が生じれば良く、従ってH⁺の代
わりに水を含有させても良い。この水は微量で十分であ
り、しばしば大気中から自然に侵入する水分でも着消色
する。

【００３５】電解酸化発色性薄膜層としては、酸化イリ
ジウム、水酸化イリジウム、酸化ニッケル、水酸化ニッ
ケル、酸化クロム、水酸化クロム、酸化バナジウム、水
酸化バナジウム、酸化ルテニウム、水酸化ルテニウム、
酸化ロジウム、水酸化ロジウム、等が好ましく使用され
る。その他のＥＣ発色性物質として、例えば、酸化チタ
ン、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化鉛、酸化
銅、硫化鉄、酸化ビスマス、硫化ニオブ、等の金属酸化
物や金属硫化物のほか、ハイドロキノン誘導体、ベルリ
ン酸鉄誘導体、金属フタロシアニン誘導体（Co、Fe、Z
n、Ni、Cuの各フタロシアニン誘導体）、プルシアンブ
ルー、プルシアンブルー類似化合物、窒化インジウム、
窒化スズ、窒化塩化ジルコニウム、ビオロゲン系有機Ｅ
Ｃ材料、スチリル系有機ＥＣ材料、ポリアニリン、等が
ＥＣ層に使用できる。

【００３６】イオン導電層のその他の例としては、イオ
ン導電性及び接着性を有する層が使用可能であり、例え
ば、（Ａ）ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸）、ポリ（スチレン−スルホン酸）、ポ
リ（エチレン−スルホン酸）、ポリビニルスルホン酸、
フッ素化共重合体等からなる重合体、（Ｂ）第一の単量
体（例えば、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸ナト
リウム、ふっ化ビニルスルホニル）と第二の単量体（例
えば、ビニルピロリジノン、ブチルビニルエーテル、エ
チルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、シ
クロヘキシルビニルエーテル、イソブチレン）との共重
合体、（Ｃ）前記第一の単量体及び第二の単量体とスチ
レンスルホン酸ナトリウムとの共重合体、（Ｄ）親水性
アクリレート単量体（例えば、ポリ（エチレンオキシ
ド）ジメタクリレート、エトキシトリエチレン、グリコ
ールメタクリレート、エチレンオキシド−ジメチルシク
ロヘキサンアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレ
ート、エチルアクリレート）とスルホン酸単量体（例え
ば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン
酸、スチレン−スルホン酸、エチレン−スルホン酸、ビ
ニルスルホン酸）との共重合体、等からなる層を挙げる
ことができる。

【００３７】ＥＣ素子の耐久性（耐熱性や耐湿性等）を
さらに高めるために、図２に示す様に、下部電極層２１
を有する基板２０上に電解還元発色性薄膜層、イオン導
電層、及び電解酸化発色性薄膜層を含むＥＣ層２３及び
上部電極層２２を形成した後に、封止樹脂層２４を介し
て封止基板２５を接着して素子面が封止される。封止樹
脂層は少なくとも、樹脂のモノマー、オリゴマー、これ
らの混合物に熱重合開始剤、及び／または活性エネルギ
ー線重合開始剤を添加して加熱、活性エネルギー線の照
射、またはそれらの併用により重合して形成される。

【００３８】本発明にかかる封止樹脂として使用できる
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、
アクリル樹脂、酢酸ビニール樹脂、ポリエン／ポリチオ
ール型樹脂、シリコーン系樹脂などを挙げることができ
るが、これらに限定されるものではない。封止樹脂層の
厚さは、１μm以上１ｍｍ以下にするのが望ましい。厚
さが薄すぎると十分な封止効果が得られず、耐久性に優
れたＥＣ素子を作製することが困難になる。逆に、封止
樹脂層の厚さが厚すぎると、封止樹脂層を均一に硬化さ
せて外観に優れたＥＣ素子を作製することが困難にな
る。

【００３９】以下、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
ない。

【００４０】

【実施例】基板上または基板間に少なくとも、エレクト
ロクロミック層と、該エレクトロクロミック層を挟む一
対の電極層とを設けることにより、或いは基板上または
基板間に少なくとも、下部電極層、電解酸化発色性薄膜
層、イオン導電層、電解還元発色性薄膜層及び上部電極
層を設けることにより、エレクトロクロミック素子を製
造する本実施例にかかる製法では、前記各層のうちの少
なくとも１層は、成膜後に酸素含有雰囲気下で熱処理さ
れる。

【００４１】従って、本実施例の製造方法によれば、消
色時における可視光透過率、非表示部の可視光透過率、
着消色の応答速度について従来よりも優れた特性のＥＣ
素子が得られる。＜実施例１＞本実施例のＥＣ素子を製造する方法におけ
る各工程を以下に示す。

【００４２】工程１：厚さ約0.2μmの透明電極層（ITO
層）が形成された４インチ角、厚さ１ｍｍのガラス平板
を基板とし、フォトリソグラフィーにより透明電極層の
パターニングを行って、下部電極層１１と上部電極層の
電極取り出し部１１’を形成した。工程２：前記下部電極層１１の上に、電解酸化発色性薄
膜層として酸化イリジウムと酸化錫の混合薄膜層（膜厚
０．１μm）１５をイオンプレーティング法により成膜
した。成膜条件は、酸素ガス圧４×１０^-4Ｔｏｒｒ、Ｒ
Ｆパワー１００Ｗ、蒸着時間２０分とした。

【００４３】工程３：前記電解酸化発色性薄膜層１５の
上に、イオン導電層として５酸化タンタルの薄膜層（膜
厚０．８μm）１４をイオンプレーティング法により成
膜した。成膜条件は、酸素ガス圧２×１０^-4Ｔｏｒｒ、
ＲＦパワー４００Ｗ、蒸着時間４５分とし、成膜中はヒ
ーターを１９０℃に設定して基板の強制加熱を行った。

【００４４】工程４：前記イオン導電層１４の上に、電
解還元発色性薄膜層として三酸化タングステンの薄膜層
（膜厚０．７μm）１３を真空蒸着法により成膜した。
成膜条件は、酸素ガス圧４×１０^-4Ｔｏｒｒ、蒸着時間
１２分とし、成膜中はヒーターを２３０℃に設定して強
制加熱を行った。成膜終了後、直ちに真空槽をリークし
て基板上の三酸化タングステンの薄膜層１３等を大気に
晒した。この時の基板温度は２２０℃であった。次に、
各層を成膜した基板を取り出してから、室温中に１０分
間放置して冷却した。

【００４５】工程５：工程４において成膜した電解還元
発色性薄膜層１３の上に上部透明電極層としてＩＴＯ薄
膜層（膜厚０．２μm）１２をイオンプレーティング法
により成膜した。成膜条件は、酸素ガス圧２×１０^-4Ｔ
ｏｒｒ、ＲＦパワー１８０Ｗ、蒸着時間８分とし、成膜
中はヒーターを２３０℃に設定して基板の強制加熱を行
った。

【００４６】成膜終了後、直ちに真空槽をリークして基
板上のＩＴＯ薄膜層１２等を大気に晒した。この時の基
板温度は２２０℃であった。以上の工程により図１に示
す構成のＥＣ素子が得られる。工程６：図１に示す構成のＥＣ素子の素子面をエポキシ
樹脂と厚さ０．３ｍｍのガラス製封止基板により封止し
て、本実施例のＥＣ素子を完成させた。

【００４７】なお、図２は、基板２０上に下部電極層２
１、ＥＣ層（電解還元発色性薄膜層、イオン導電層、電
解酸化発色性薄膜層）２３、上部電極層２２を形成して
なるＥＣ素子の素子面を封止樹脂２４と封止基板２５に
より封止した状態を示す概略構成図である。本実施例の
ＥＣ素子を構成する二つの電極層のうち、上側の上部電
極層２２を外部電源の陰極に接続し、もう一方の下部電
極層２１を外部電源の陽極に接続して＋１．３５Ｖの電
圧を印加すると、素子の表示部（図１のＡ部）は０．２
秒以内に青色に発色し、その時の６３３ｎｍにおける透
過率は１３％であった。

【００４８】その後、電圧印加を止めても素子は青色発
色状態を保った。また、極性を逆にして−０．６Ｖの電
圧を印加すると、０．３秒以内に消色して元の透明な状
態に戻った。その時の６３３ｎｍにおける透過率は８５
％であった。また、非表示部（図１のＢ部）の６３３ｎ
ｍにおける透過率を測定すると、９３％であり、非表示
部が透明で外観も良好な素子が得られた。＜実施例２＞本実施例のＥＣ素子を製造する方法におけ
る各工程を以下に示す。

【００４９】工程１：実施例１の工程１と同様にして透
明電極層のパターニングを行って、下部電極層１１と上
部電極層の電極取り出し部１１’を形成した。工程２：実施例１の工程２と同様にして前記下部電極層
１１の上に電解酸化発色性薄膜層１５を形成した。工程３：実施例１の工程３と同様にして前記電解酸化発
色性薄膜層１５の上にイオン導電層１４を形成した。

【００５０】工程４：実施例１の工程４と同様にして前
記イオン導電層１４の上に電解還元発色性薄膜層１３を
形成した。次に、電解還元発色性薄膜層等の各層を形成
した基板は４５℃になるまで真空中で冷却した後に大気
リークして取り出した。次に、前記各層を形成した基板
を恒温槽中で温度１８０℃にて１０分間加熱処理した。

【００５１】工程５：工程４において形成した電解還元
発色性薄膜層１３の上に実施例１の工程５と同様にして
上部透明電極層１２を形成した。ただし、上部透明電極
層等の各層を形成した基板は４５℃になるまで真空中で
冷却した後に大気リークして取り出した。次に、前記各
層を形成した基板を恒温槽中で温度１８０℃にて１０分
間加熱処理した。

【００５２】以上の工程により図１に示す構成のＥＣ素
子が得られる。工程６：図１に示す構成のＥＣ素子の素子面をエポキシ
樹脂と厚さ０．３ｍｍのガラス製封止基板により封止し
て、本実施例のＥＣ素子を完成させた。本実施例のＥＣ
素子を構成する二つの電極層のうち、上側の上部電極層
２２を外部電源の陰極に接続し、もう一方の下部電極層
２１を外部電源の陽極に接続して＋１．３５Ｖの電圧を
印加すると、素子の表示部（図１のＡ部）は０．２秒以
内に青色に発色し、その時の６３３ｎｍにおける透過率
は１３％であった。

【００５３】その後、電圧印加を止めても素子は青色発
色状態を保った。また、極性を逆にして−０．６Ｖの電
圧を印加すると、０．３秒以内に消色して元の透明な状
態に戻った。その時の６３３ｎｍにおける透過率は８５
％であった。また、非表示部（図１のＢ部）の６３３ｎ
ｍにおける透過率を測定すると、９３％であり、非表示
部が透明で外観も良好な素子が得られた。＜比較例＞本比較例のＥＣ素子を製造する方法における
各工程を以下に示す。

【００５４】工程１：実施例１の工程１と同様にして透
明電極層のパターニングを行って、下部電極層と上部電
極層の電極取り出し部を形成した。工程２：実施例１の工程２と同様にして前記下部電極層
の上に電解酸化発色性薄膜層を形成した。工程３：実施例１の工程３と同様にして前記電解酸化発
色性薄膜層の上にイオン導電層を形成した。

【００５５】工程４：実施例１の工程４と同様にしてイ
オン導電層の上に電解還元発色性薄膜層を形成した。た
だし、電解還元発色性薄膜層等の各層を形成した基板
は、真空中で４５℃になるまで冷却した後に大気リーク
して取り出した。また、その後一切の高温処理（熱処
理）は行わなかった。工程５：工程４において形成した電解還元発色性薄膜層
の上に実施例１の工程５と同様にして上部透明電極層を
形成した。ただし、上部透明電極層等を形成した基板
は、真空中で４５℃になるまで冷却した後に大気リーク
して取り出した。また、その後一切の高温処理は行わな
かった。

【００５６】工程６：実施例１の工程６と同様に、素子
面をエポキシ樹脂と厚さ０．３ｍｍのガラス製封止基板
により封止して、本比較例のＥＣ素子を完成させた。本
比較例のＥＣ素子を構成する二つの電極層のうち、上側
の上部電極層を外部電源の陰極に接続し、もう一方の下
部電極層を外部電源の陽極に接続して＋１．３５Ｖの電
圧を印加すると、素子の表示部（図１のＡ部）は青色に
発色するのに０．３秒を要し、その時の６３３ｎｍにお
ける透過率は１３％であった。

【００５７】その後、電圧印加を止めても素子は青色発
色状態を保った。また、極性を逆にして−０．６Ｖの電
圧を印加すると、元の透明な状態になるまで消色するの
には０．７秒を要した。消色後の６３３ｎｍにおける透
過率は７０％であった。また、非表示部（図１のＢ部）
の６３３ｎｍにおける透過率を測定すると、８５％であ
り、外観上も透明感は感じられなかった。

【００５８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明（請求項１〜
６）にかかるＥＣ素子の製造方法によれば、消色時にお
ける可視光透過率、非表示部の可視光透過率、着消色の
応答速度について従来よりも優れた特性のＥＣ素子が得
られる。本発明により製造されたＥＣ素子は、透過型素
子として光学系に用いたときに光学系全体の透過率を低
下させることがなく、また表示素子として用いたときに
も必要な応答速度を満足する優れた素子である。

【００５９】このような透明性、応答性に優れたＥＣ素
子は、可逆的に色変化をするサングラスや建造物の窓等
の調光素子として、或いはカメラ、時計、電卓、その他
各種測定機などの表示素子として幅広く使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例にかかる封止前のＥＣ素子の構造を
示す構成図である。

【図２】は、実施例にかかる封止後のＥＣ素子の構造を
示す構成図である。

【符号の説明】

１０・・・基板１１・・・下部電極層１１’・・・上部電極層の取出し電極部１２・・・上部電極層１３・・・電解還元発色性薄膜層１４・・・イオン導電層１５・・・電解酸化発色性薄膜層Ａ・・・表示部Ｂ・・・非表示部２０・・・基板２１・・・下部電極層２１’・・・上部電極層の取出し電極部２２・・・上部電極層２３・・・広義のエレクトロクロミック層２４・・・封止樹脂層２５・・・封止基板以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上または基板間に少なくとも、エレ
クトロクロミック層と、該エレクトロクロミック層を挟
む一対の電極層とを設けることによりエレクトロクロミ
ック素子を製造する方法において、前記各層のうちの少なくとも１層は、成膜後に酸素含有
雰囲気下で熱処理されることを特徴とするエレクトロク
ロミック素子の製造方法。
【請求項２】基板上または基板間に少なくとも、下部
電極層、電解酸化発色性薄膜層、イオン導電層、電解還
元発色性薄膜層及び上部電極層を設けることによりエレ
クトロクロミック素子を製造する方法において、前記各層のうちの少なくとも１層は、成膜後に酸素含有
雰囲気下で熱処理されることを特徴とするエレクトロク
ロミック素子の製造方法。
【請求項３】前記酸素含有雰囲気は水蒸気も含むこと
を特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】前記熱処理は、真空成膜装置により加熱
下において成膜した前記各層のうちの少なくとも１層に
ついて、成膜後の真空槽を槽内温度が室温よりも高温の
状態で大気圧にリークすることにより行われることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】前記熱処理は、前記各層のうちの少なく
とも１層について、成膜後に加熱炉内、恒温槽内または
恒温恒湿槽内にて行われることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】前記電解酸化発色性薄膜層の領域（第１
領域）と前記電解還元発色性薄膜層の領域（第２領域）
の面積が異なり、前記第１領域及び前記第２領域の重な
り領域である表示部と、非重なり領域である非表示部と
を有するエレクトロクロミック素子が製造されることを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。