JP2005062772A - エレクトロクロミック素子 - Google Patents

Abstract

【課題】色付きが無く、簡単に再現性良く実現できるエレクトロクロミック素子を提供する。
【解決手段】基板１上に透明導電膜２、酸化発色膜３、電解質膜４、還元発色膜５、透明導電膜６が順次構成されているエレクトロクロミック素子において、酸化発色膜３をＮｉ酸化物の膜またはＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜で構成し、還元発色膜５をＷＯ₃膜またはＷＯ₃膜とＭｏＯ₃膜との混合膜で構成する。透明導電膜２、酸化発色膜３、電解質膜４、還元発色膜５、透明導電膜６が、真空蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着、スパッタリング法等で成膜される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、標示素子や光学機器に用いられる調光素子の一つであるエレクトロクロミック素子に関する。

従来、電圧を印加すると、可逆的に光の透過率、反射率を変化させることができる調光素子として、エレクトロクロミック素子（以下ＥＣＤ）が、液晶素子などと共に研究されている。ＥＣＤは、液晶素子に比べて透過率が高い、光散乱の影響が少ない、偏光の影響を受けないなど調光素子として優れた性能を有している。しかし、ＷＯ₃を還元発色膜、Ｉｒ酸化物の膜を酸化発色膜に用いたＥＣＤでは、電圧を印加すると青色に着色されてしまうため、デジタルカメラなどの可視光域でのカラーバランスを重視する撮像素子の調光素子として使用する場合、色再現性、カラーバランスが大きく変化し、色付きが発生してしまい望ましくなかった。
そこで、このような着色による色付きを無くすための手法として、ＷＯ₃にＭｏＯ₃を混ぜる方法などが公知となっている。さらに、ＷＯ₃とＭｏＯ₃の混合物を均一に成膜するための方法として、ＷＯ₃とＭｏＯ₃にＭｇＯ、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃などを混ぜた混合物材料を還元発色膜に用いることが次の特許文献１に提案されている。
特開平１０−１７７１９２号公報

しかし、特許文献１には、ＥＣＤの着色による色付きを無くす方法として、上述のように、ＷＯ₃とＭｏＯ₃にＭｇＯ、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃などを混ぜた混合物材料を還元発色膜に用いることが提案されているが、還元発色膜のみを改良しただけでは、上記色付きの問題点が完全には解消できない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、色付きが無く、簡単に再現性良く実現できるＥＣＤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によるエレクトロクロミック素子は、基板上に透明導電膜、酸化発色膜、電解質膜、還元発色膜、透明導電膜が順次構成されているエレクトロクロミック素子において、前記酸化発色膜をＮｉ酸化物の膜またはＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜で構成し、前記還元発色膜をＷＯ₃膜またはＷＯ₃膜とＭｏＯ₃膜との混合膜で構成することを特徴としている。

また、本発明のエレクトロクロミック素子においては、前記透明導電膜、酸化発色膜、電解質膜、還元発色膜、透明導電膜が、真空蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着、スパッタリング法等で成膜されていることを特徴としている。

本発明によれば色付きの無いＥＣＤを簡単に再現性良く実現できる。

実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。

本発明では着色時に色付きの無いＥＣＤを実現するために、酸化発色膜に着目し、Ｉｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜またはＮｉ酸化物の膜を酸化発色膜に用いることにした。
本発明のように、還元発色膜をＷＯ₃膜またはＷＯ₃膜とＭｏＯ₃膜との混合膜を用い、さらにその特性を補正するため酸化発色膜をＮｉ酸化物の膜またはＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜で構成すれば、安定して色付きの無いＥＣＤを作製することが可能になる。
また、色付きの調整は、混合膜の混合比率を制御することで容易にできる。ＷＯ₃とＭｏＯ₃との混合比率は、１０：０〜７：３が望ましい。また、Ｉｒ酸化物とＮｉ酸化物との混合比率は、０：１０〜２：８が望ましい。それぞれの混合比率がこれらの範囲を外れると、色付きが多くなり好ましくない。
また、これらの膜の成膜時の膜厚、光学特性を安定させるために、成膜手法としては、真空蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着、スパッタリング法で成膜することが望ましい。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施例１にかかるＥＣＤの概略構成図である。
実施例１のＥＣＤは次のような手順で作製する。
まず、ＩＴＯ（透明導電膜）２が１００ｎｍの膜厚に成膜された透明ガラス基板１を真空蒸着装置の中にセットする。
セットの後、真空蒸着装置を１×１０^-4Ｐａとなるまで排気する。排気の後、圧力が２×１０^-2ＰａになるようＯ₂を装置に導入し、上記ガラス基板１に直接ＲＦ印加を行うイオンプレーティングの手法を用い、ＲＦパワーを３００Ｗに設定し、蒸着材料としてＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合材料（重量％でＩｒ酸化物：Ｎｉ酸化物＝１：９）を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が５０ｎｍになるまで第１膜としてのＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜３の成膜を行う。この混合膜が酸化発色膜になる。

次いで、圧力が２×１０^-2ＰａになるようＯ₂を装置に導入し、基板に直接ＲＦ印加を行うイオンプレーティングの手法を用い、蒸着材料としてＴａ₂Ｏ₅を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が２００ｎｍになるまで第２膜としての電解質膜となるＴａ₂Ｏ₅膜４の成膜を行う。

次いで、第２膜と同じ圧力条件、同じ手法を用い、蒸着材料としてＷＯ₃とＭｏＯ₃（重量％でＷＯ₃：ＭｏＯ₃＝９：１）の混合物を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が５００ｎｍになるまで第３膜としての還元発色膜となるＷＯ₃とＭｏＯ₃の混合膜５の成膜を行う。

次いで、第２膜と同じ圧力条件、同じ手法を用い、蒸着材料としてＩＴＯを用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が２００ｎｍになるまで第４膜としてのＩＴＯ膜６の成膜を行う。
その後、ＩＴＯ膜６の上に透明ガラス基板７を貼り合せて、樹脂８により外周面を封止する。樹脂８は、熱硬化型の２成分系エポキシ樹脂であり、主剤として常温では液状のビスフェノール型の樹脂と、硬化剤として常温で液状のアミン系の樹脂で組成されている。

このようにして作製された実施例１のＥＣＤにおける、上下のＩＴＯに＋２Ｖの電圧を印加したときと、電圧を印加しないとき（初期状態）の夫々の分光透過率特性を図２に示す。
実施例１のＥＣＤでは、電圧の印加により着色したときにおいても色付きの無いニュートラルな分光特性が得られた。

図３は本発明の実施例２にかかるＥＣＤの概略構成図である。
実施例２のＥＣＤは次のような手順で作製する。
まず、ＩＴＯ（透明導電膜）２が１００ｎｍの膜厚に成膜された透明ガラス基板を真空蒸着装置の中にセットする。
セットの後、真空蒸着装置を１×１０^-4Ｐａとなるまで排気する。排気の後、圧力が２×１０^-2ＰａになるようＯ₂を装置に導入して、イオン銃を使用したイオンアシスト蒸着の手法を用い、イオン電流密度０．３ｍＡ／ｃｍ²の条件下で、蒸着材料としてＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合材料（重量％でＩｒ酸化物：Ｎｉ酸化物＝２：８）を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が５０ｎｍになるまで第１膜としてのＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜３の成膜を行う。この混合膜が酸化発色膜になる。

次いで、圧力が２×１０^-2ＰａになるようＯ₂を装置に導入して、イオンアシスト蒸着の手法を用い、イオン電流密度０．３ｍＡ／ｃｍ²の条件下で、蒸着材料としてＴａ₂Ｏ₅を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が２００ｎｍになるまで第２膜としての電解質膜となるＴａ₂Ｏ₅膜４の成膜を行う。

次いで、第２膜と同じ圧力条件、同じ手法を用い、蒸着材料としてＷＯ₃を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が５００ｎｍになるまで第３膜としての還元発色膜となるＷＯ₃膜５の成膜を行う。

次いで、第２膜と同じ圧力条件、同じ手法を用い、蒸着材料としてＩＴＯを用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が２００ｎｍになるまで第４膜としてのＩＴＯ膜６の成膜を行う。
その後、ＩＴＯ膜６の上に透明ガラス基板７を貼り合せて、実施例１と同様の樹脂８により外周面を封止する。

このようにして作製された実施例２のＥＣＤにおける、上下ＩＴＯに＋２Ｖの電圧を印加したときと、電圧を印加しないとき（初期状態）の夫々の分光透過率特性は、図２に示した実施例１と同様であった。
実施例２のＥＣＤでは、実施例１と同様、電圧の印加により着色したときにおいても色付きの無いニュートラルな分光特性が得られた。

図４は本発明の実施例３にかかるＥＣＤの概略構成図である。
実施例３のＥＣＤは次のような手順で作製する。
まず、ＩＴＯ（透明導電膜）２が１００ｎｍの膜厚に成膜された透明ガラス基板を真空蒸着装置の中にセットする。
セットの後、真空蒸着装置を１×１０^-4Ｐａとなるまで排気する。排気の後、圧力が２×１０^-2ＰａになるようＯ₂を装置に導入して、イオン銃を使用したイオンアシスト蒸着の手法を用い、イオン電流密度０．３ｍＡ／ｃｍ²の条件下で、蒸着材料としてＮｉ酸化物を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が５０ｎｍになるまで第１膜としてのＮｉ酸化膜３の成膜を行う。この混合膜が酸化発色膜になる。

次いで、圧力が２×１０^-2ＰａになるようＯ₂を装置に導入して、イオンアシスト蒸着の手法を用い、イオン電流密度０．３ｍＡ／ｃｍ²の条件下で、蒸着材料としてＴａ₂Ｏ₅を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が２００ｎｍになるまで第２膜としての電解質となるＴａ₂Ｏ₅膜４の成膜を行う。

次いで、第２膜と同じ圧力条件、同じ手法を用い、蒸着材料としてＷＯ₃とＭｏＯ₃（重量％でＷＯ₃：ＭｏＯ₃＝７：３）の混合物を用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が５００ｎｍになるまで第３膜としての還元発色膜となるＷＯ₃とＭｏＯ₃の混合膜５の成膜を行う。

次いで、第２膜と同じ圧力条件、同じ手法を用い、蒸着材料としてＩＴＯを用いて電子銃で蒸発させ、膜厚が２００ｎｍになるまで第４膜としてのＩＴＯ膜６の成膜を行う。
その後、ＩＴＯ膜６の上に透明ガラス基板７を貼り合せて、実施例１と同様の樹脂８により外周面を封止する。

このようにして作製された実施例３のＥＣＤにおける、上下ＩＴＯに＋２Ｖの電圧を印加したときと、電圧を印加しないとき（初期状態）の夫々の分光透過率特性は図２に示した実施例１と同様であった。
実施例３のＥＣＤでは、実施例１と同様、電圧の印加により着色したときにおいても色付きの無いニュートラルな分光特性が得られた。

本発明の実施例１にかかるＥＣＤの概略構成図である。 実施例１のＥＣＤにおける、上下ＩＴＯに＋２Ｖの電圧を印加したときと、電圧を印加しないとき（初期状態）の夫々の分光透過率特性を示すグラフである。 本発明の実施例２にかかるＥＣＤの概略構成図である。 本発明の実施例３にかかるＥＣＤの概略構成図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 透明導電膜
３ 酸化発色膜
４ 電解質膜
５ 還元発色膜
６ 透明導電膜
７ ガラス基板
８ 樹脂

Claims (2)

1. 基板上に透明導電膜、酸化発色膜、電解質膜、還元発色膜、透明導電膜が順次構成されているエレクトロクロミック素子において、前記酸化発色膜をＮｉ酸化物の膜またはＩｒ酸化物とＮｉ酸化物の混合膜で構成し、前記還元発色膜をＷＯ₃膜またはＷＯ₃膜とＭｏＯ₃膜との混合膜で構成することを特徴とするエレクトロクロミック素子。
2. 前記透明導電膜、酸化発色膜、電解質膜、還元発色膜、透明導電膜が、真空蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着、スパッタリング法等で成膜されていることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。