JP2000214492A - エレクトロクロミック素子 - Google Patents

エレクトロクロミック素子

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JP2000214492A
JP2000214492A JP11015656A JP1565699A JP2000214492A JP 2000214492 A JP2000214492 A JP 2000214492A JP 11015656 A JP11015656 A JP 11015656A JP 1565699 A JP1565699 A JP 1565699A JP 2000214492 A JP2000214492 A JP 2000214492A
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JP
Japan
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electrolyte
electrochromic
water
redox agent
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JP11015656A
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English (en)
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Toshiki Inoue
敏樹 井上
Takanori Murazaki
孝則 村崎
Kyoko Kumagai
京子 熊谷
Takashi Komori
隆史 小森
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】低温においても着消色の応答性の良いエレクト
ロクロミック素子を提供する。 【解決手段】エレクトロクロミック層としてWO3 ・a
Nb2 5 ・bH2 2・cH2 O(但し、a、b、c
は正数)を含み、電解質層は、エレクトロクロミック層
を発色させるカチオン源と、エレクトロクロミック層の
酸化・還元反応を可逆的にさせるレドックス剤と、カチ
オン源及びレドックス剤を溶解する有機溶媒と、水とか
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温での応答性に
優れたエレクトロクロミック素子に関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトロクロミック(EC)素子とし
て、図1に示すように、第1透明基板1上に第1透明電
極層2、シール剤3中に封入された電解質層4、EC層
5、第2透明電極層6及び第2透明基板7が順次積層さ
れた透過型EC素子が知られている。
【0003】また、図2又は図3に示すように、透過型
EC素子の第1透明基板1又は第2透明基板7の外側に
反射膜8を形成した反射型EC素子も知られている。こ
れらのEC素子は、第1透明電極層2と第2透明電極層
6との間に所定の電圧を印加することにより、EC層5
に酸化・還元反応を生じ、これにより可逆的な着消色変
化が得られるものである。
【0004】このようなEC素子は、自動車やビル等の
窓に使用され得る調光ガラス、自動車の防眩ミラー等の
調光ミラー等の調光素子として利用され得る。かかる調
光ガラスとしては透過型EC素子が採用され得、調光ミ
ラーとしては反射型EC素子が採用され得る。また、こ
のEC素子は、エレクトロクロミックディスプレイ(E
CD)等の表示素子としても利用され得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
試験結果によれば、従来のEC素子では、着消色変化が
電気化学反応に基づくことから、低温、特に氷点下にお
いて、EC層における酸化・還元反応速度が低下した
り、電解質層における電解質のイオン伝導性が低下した
りし、着消色の応答性が悪いことが明らかとなった。
【0006】特に、本発明者らの試験結果によれば、E
C層の組成としてWO3 ・aNb25 ・bH2 2
cH2 O(但し、a、b、cは正数)を含み、電解質層
として、EC層を発色させるカチオン源と、EC層の酸
化・還元反応を可逆的にさせるレドックス剤と、カチオ
ン源及びレドックス剤を溶解する有機溶媒とからなるも
のを用いた場合にこの傾向が顕著であった。
【0007】したがって、従来のEC素子は寒冷地等に
おいて作動に不具合を生じ、低温においても着消色の応
答性の良いEC素子の開発が望まれていた。本発明は、
上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、低温に
おいても着消色の応答性の良いEC素子を提供すること
を解決すべき課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意研究を重ねた。その結果、電解質に水
を添加することにより、着消色の応答性が良くなること
を発見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明のEC素子は、第1基板と、第1電極層と、電解質層
と、EC層と、第2電極層と、第2基板とを有するEC
素子において、前記EC層はWO3 ・aNb2 5 ・b
2 2 ・cH2 O(但し、a、b、cは正数)を含
み、前記電解質層は、該EC層を発色させるカチオン源
と、該EC層の酸化反応を該第1電極層又は該第2電極
層側で生じさせるレドックス剤と、該カチオン源及び該
レドックス剤を溶解する有機溶媒と、水とからなること
を特徴とする。
【0009】第1、2基板としてはガラス板又は樹脂板
を採用することができる。第1、2基板のいづれか一方
は透明である必要がある。第1、2電極層、特に透明な
第1、2電極層としては、ITO(インジウムティンオ
キサイド(In2 3 ・SnO2 ))やフッ素ドープS
nO2膜等を採用することができる。
【0010】EC層としては、酸化タングステン、酸化
モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化チタン
等を含むものを採用することができる。特にWO3 ・a
Nb 2 5 ・bH2 2 ・cH2 O(但し、a、b、c
は正数)を含む場合に本発明の効果が大きい。電解質層
は、EC層を発色させるカチオン源と、EC層の酸化・
還元反応を可逆的にさせるレドックス剤と、カチオン源
及びレドックス剤を溶解する有機溶媒と、水とからなる
場合に本発明の効果が大きい。カチオン源としては、過
塩素酸リチウム等のLi塩、Na塩、K塩等の支持塩を
採用することができる。レドックス剤を添加すれば、E
C層が酸化・還元反応をしている間にレドックス剤が還
元・酸化反応を起して(電荷補償をする)可逆反応を半
永久的に継続させるようにすることができるとともに、
サイクル寿命も向上する。このレドックス剤としては、
フェロセン系化合物を採用することが好ましい。レドッ
クス剤は電解質中に0.1M程度の濃度で添加されるの
が好ましい。有機溶媒としては、水と相溶性のあるγ−
ブチロラクトン、スルホラン若しくはこれらの混合物又
はプロピレンカーボネート等を採用することができる。
【0011】本発明者らの試験結果によれば、電解質層
の電解質に水を添加することにより、低温においてもE
C素子の着消色の応答性を良くすることができる一方、
添加する水が一定量を超えると、レドックス剤の沈殿や
着消色変化のサイクル寿命の低下を生じる。このため、
水は、電解質層の電解質中に0.01〜5.00重量%
含有されていることが好ましい。
【0012】なお、EC素子の電解質層を封止するた
め、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等のシー
ル剤を用いることができる。また、EC素子を反射型E
C素子とする場合、反射膜としてAl等の蒸着膜を用い
ることができる。本発明のEC素子によれば、低温、特
に氷点下においても、EC層における酸化・還元反応速
度が低下しにくいとともに、電解質層における電解質の
イオン伝導性が低下しにくく、着消色の応答性が良い。
【0013】したがって、本発明のEC素子は、寒冷地
等においても作動に不具合を生じにくく、開発の要望に
答えることができるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
1〜7を示し、これらについての評価を行う。
【0015】
【実施例】実施例1〜7のEC素子は、図2に示すよう
に、以下の方法により、反射膜8、第1透明基板1、第
1透明電極層2、シール剤3中に封入された電解質層
4、EC層5、第2透明電極層6及び第2透明基板7が
順次積層された反射型EC素子である。
【0016】第1、2透明基板1、7としてはガラス板
を用いており、これら第1、2透明基板1、7上には第
1、2透明電極層2、6としてのITOが蒸着されてい
る。第1、2透明電極層2、6の電気抵抗は7Ω/□2
である。そして、第2透明電極層6に過酸化ポリタング
ステン酸溶液をディップコーティング法により塗布した
後、120°Cで1時間焼成し、酸化タングステン(W
3)膜を形成してEC層5とした。一方、第1透明基
板1における第1透明電極層2とは反対側の面にはAl
の蒸着膜からなる反射膜8を形成している。
【0017】この後、第1透明電極層2とEC層5との
間隔が0.1mmとなるように第1透明基板1と第2透
明基板7とを対向させ、外周をシール剤3で封止し、電
解質を充填して電解質層4を形成した。ここで、電解質
層4の電解質としては、有機溶媒としてプロピレンカー
ボネートとスルホランとの1:1混合物と、レドックス
剤として0.1M/lのフェロセン系化合物と、支持塩
として1M/lのLiCF3SO3とを使用した。
【0018】ここで、実施例1のEC素子においては、
電解質に水を添加しなかったが、プロピレンカーボネー
ト等が通常、電解質中、0.003重量%程度の水分を
含んでいるため、表1に示すように、電解質中の実質的
な水分量が0.003重量%となっている。また、実施
例2〜6のEC素子においては、電解質中、0.10〜
3.00重量%の水を添加し、実施例7のEC素子にお
いては、電解質中に5.00重量%の水を添加した。
【0019】
【表1】 以上のようにして実施例1〜7の反射型EC素子を製造
した。
【0020】
【評価】実施例1〜7のEC素子について、5万回の繰
り返し駆動実験を行った。この結果、実施例1〜6のE
C素子においては、いずれも色むら及び色残りが発生し
なかった。ただ、実施例7のEC素子は、水を添加した
後直ちにフェロセン系化合物の沈殿を生じ、EC素子と
して使用することができなかった。
【0021】また、実施例1〜6のEC素子について、
−30°Cでの着消色応答速度(反射率が60%から2
5%に達するまでの時間(秒))を求めた。この結果、
実施例1のEC素子では着消色応答速度(秒)が98
(秒)であったのに対し、実施例2〜6のEC素子では
着消色応答速度(秒)の短縮がみられた。結果を表1に
併せて示す。また、電解質中の水分量(wt%)と着消
色の応答速度(秒)との関係を図4に示す。
【0022】表1及び図4より、実施例1〜6のEC素
子によれば、電解質中に水が含まれているため、低温、
特に氷点下においても、EC層5における溶質の酸化・
還元反応速度が低下しにくいとともに、電解質層におけ
る電解質のイオン伝導性が低下しにくく、着消色の応答
性が良いことがわかる。特に、実施例2〜6のEC素子
のように、電解質中に0.01〜5.00重量%の水を
添加すれば、低温において着消色応答速度がさらに向上
することがわかる。
【0023】したがって、本発明のEC素子は、寒冷地
等においても作動に不具合を生じにくく、開発の要望に
答えることができるものである。なお、本発明のEC素
子は、図1に示す透過型EC素子であったり、図3に示
す反射型EC素子であったりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】透過型EC素子の模式断面図である。
【図2】反射型EC素子の模式断面図である。
【図3】反射型EC素子の模式断面図である。
【図4】水分量と着消色応答速度との関係を表すグラフ
である。
【符号の説明】
1…第1基板(第1透明基板) 2…第1電極層(第1透明電極層) 4…電解質層 5…EC層 6…第2電極層(第2透明電極層) 7…第2基板(第2透明基板)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 京子 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 小森 隆史 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 2K001 AA02 AA08 AA10 CA04 CA08 CA20 CA31 CA32 CA33 CA50 DA02 DA04 DA19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1基板と、第1電極層と、電解質層と、
    エレクトロクロミック層と、第2電極層と、第2基板と
    を有するエレクトロクロミック素子において、 前記エレクトロクロミック層としてWO3 ・aNb2
    5 ・bH2 2 ・cH 2 O(但し、a、b、cは正数)
    を含み、前記電解質層は、該エレクトロクロミック層を
    発色させるカチオン源と、該エレクトロクロミック層の
    酸化・還元反応を可逆的にさせるレドックス剤と、該カ
    チオン源及び該レドックス剤を溶解する有機溶媒と、水
    とからなることを特徴とするエレクトロクロミック素
    子。
  2. 【請求項2】水は、電解質中に0.01〜5.00重量
    %含有されていることを特徴とする請求項1記載のエレ
    クトロクロミック素子。
  3. 【請求項3】レドックス剤はフェロセン系化合物である
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のエレクトロクロ
    ミック素子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006071767A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Hitachi Chem Co Ltd カラーリライタブル表示装置
JP2009541525A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー エレクトロクロミック電解質ブレンド
JP2016503378A (ja) * 2012-11-08 2016-02-04 サン−ゴバン グラス フランスSaint−Gobain Glass France 切換可能な光学特性を備えた窓ガラス

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US10061178B2 (en) 2012-11-08 2018-08-28 Saint-Gobain Glass France Glazing having switchable optical properties

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