JP2009145458A - Electrochromic device and its manufacturing method - Google Patents

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基博 多賀谷
Hisanori Tsuboi
寿憲 坪井
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真一 澤田
Uri Ri
于利 李
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochromic device having a highly transparent porous electrode having a porous structure and excellent adhesiveness, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: In the electrochromic device wherein a counter electrode structure 12 having a first transparent electrode 72 and a first porous electrode 8 carrying an organic radical compound 13 which are formed on a first supporting substrate 6 and a display electrode structure 11 having a second transparent electrode 2 and a second porous electrode 4 carrying an electrochromic dyestuff 3 which are formed on a second supporting substrate 1 are disposed sandwiching an electrolyte layer 5 so that both transparent electrodes are opposed to each other, the first porous electrode is composed of a cylindrical body having pores each nearly vertical to the surface of the first supporting substrate and having ≤20 nm in length. The first porous electrode is manufactured by a magnetron sputtering method at low temperature in a vacuum vessel in which an inert gas and an oxygen gas in its rate of 10 to 90% expressed in terms of patial pressure exist and which has 0.5 to 6.0 Pa total pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エレクトロクロミック装置及びその製造方法に関し、特に、応答速度、発色効率、表示色純度に優れ、明瞭で鮮鋭な画像形成が可能であり、繰り返し耐久性にも優れ、薄型化やフレキシブル化にも対応可能なエレクトロクロミック装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an electrochromic device and a method for manufacturing the same, and in particular, it has excellent response speed, color development efficiency, display color purity, can form a clear and sharp image, has excellent repeated durability, and is made thin and flexible. The present invention also relates to an electrochromic device that can cope with the above and a manufacturing method thereof.

近年、明るく色純度に優れ、且つ、省消費電力で、フルカラー表示への応用が容易な表示色素材料やこれを用いた表示素子への要望が高まってきている。従来、CRT(Cathode Ray Tube)、PDP(Plasma Display Panel)、ELD(Electroluminescence Display)VFD(Vacuum Fluorescent Display)、FED(Field Emission Display)、LED(Light Emitting Diode)等の発光型素子、DMD(Digital Micromirror Display)、LCD(Liquid Crystal Display)、ECD(Electrochromic Display)、EPD(Electrophoresis Display)等の非発光型素子に関する多くの技術の提案がなされている。   In recent years, there has been a growing demand for display pigment materials and display elements using the same that are bright and excellent in color purity, have low power consumption, and can be easily applied to full-color display. Conventionally, CRT (Cathode Ray Tube), PDP (Plasma Display Panel), ELD (Electroluminescence Display) VFD (Vacuum Fluorescent Display), FED (Field Emission Display), LED (Light Emitting Diode) and other light emitting elements, DMD (Digital Many technologies have been proposed for non-light emitting elements such as a micromirror display (LCD), a liquid crystal display (LCD), an electrochromic display (ECD), and an electrophoresis display (EPD).

しかし、従来公知の各種発光型素子を用いた表示デバイスは、ユーザーが発光を直視する形式で使用するものであるため、長時間閲覧すると視覚的な疲労を引き起こすという問題があった。   However, a display device using various light-emitting elements known in the art is used in such a form that the user directly looks at the light emission, and thus has a problem of causing visual fatigue when viewed for a long time.

特に、LCDは非発光型素子の中でも需要が拡大している技術であり、大型、小型の、様々なディスプレイ用途に用いられているが、LCDは視野角が狭く、見やすさの観点からは改善すべき課題を有している。また、LCDを使用している携帯電話等のモバイル機器は、屋外で使用される場合が多く、太陽光下では、表示光が相殺されて視認性が悪化するという問題もあった。   In particular, LCD is a technology with increasing demand among non-light emitting devices, and it is used for various display applications such as large and small. However, LCD has a narrow viewing angle and is improved from the viewpoint of ease of viewing. There are issues to be addressed. In addition, mobile devices such as mobile phones that use LCDs are often used outdoors, and there is a problem in that visibility deteriorates because display light is offset under sunlight.

非発光型素子のうち反射型表示素子に関しては、電子ペーパーの需要向上により、従来から様々な技術の提案がなされている。例えば、反射型LCDや電気泳動方式の表示デバイスが挙げられる。   With respect to reflective display elements among non-light emitting elements, various techniques have been proposed in the past due to an increase in demand for electronic paper. For example, a reflective LCD or an electrophoretic display device can be used.

反射型LCDとしては、二色性色素を用いたG−H型液晶方式や、コレステリック液晶等が知られている。これらの方式は、従来の透過型LCDと比較して、バックライトを使用しないため、省消費電力という利点を有しているが、視野角依存性があり、また光反射効率も低いため、必然的に画面が暗くなってしまうという問題がある。   As the reflective LCD, a GH type liquid crystal system using a dichroic dye, a cholesteric liquid crystal, and the like are known. These methods have the advantage of power saving because they do not use a backlight as compared to conventional transmissive LCDs, but they have a viewing angle dependency and low light reflection efficiency, so There is a problem that the screen becomes dark.

他方、電気泳動方式の表示デバイスは、溶媒中に分散された電荷を帯びた粒子が、電界によって移動する現象を利用した方式であり、省消費電力で、視野角依存性がないという利点を有しているが、フルカラー化を行う場合には、カラーフィルターを利用する並置混合法を適用する必要があるため、反射率が低下し、必然的に画面が暗くなってしまうという問題がある。   On the other hand, an electrophoretic display device uses a phenomenon in which charged particles dispersed in a solvent move by an electric field, and has the advantages of low power consumption and no viewing angle dependency. However, when performing full color, it is necessary to apply a juxtaposed mixing method using a color filter, so that there is a problem that the reflectance is lowered and the screen is inevitably darkened.

また、近年においては、自動車の調光ミラーや時計等に、エレクトロクロミック(以下、ECと略記する。)素子を用いたものが提案されている。このEC素子は、偏光板等が不要であり、視野角依存性が無く、発色型で視認性に優れ、構造が簡易で且つ大型化も容易で、更には材料の選択によって多様な色調の表示が可能であるという利点を有している。   In recent years, an electrochromic (hereinafter abbreviated as EC) element has been proposed for a light control mirror, a timepiece, or the like of an automobile. This EC element does not require a polarizing plate, has no viewing angle dependency, has a color development type, has excellent visibility, has a simple structure and can be easily enlarged, and displays various colors depending on the choice of materials. Has the advantage of being possible.

具体的なEC素子を用いた表示装置の例としては、1対の透明電極の少なくとも一方に半導体ナノ多孔質層を設け、この半導体ナノ多孔質層にEC色素を担持させた構成の表示装置が提案されている(例えば、後記する特許文献1、2、非特許文献1、2を参照。)。これらの表示装置は、開回路を構成して電極間の電子の移動を遮断し酸化還元状態を保持するだけで表示状態を静止できるので、表示画像を維持するための電力が不要であり、消費電力が極めて低いという点で優れている。   As an example of a display device using a specific EC element, there is a display device having a structure in which a semiconductor nanoporous layer is provided on at least one of a pair of transparent electrodes and an EC dye is supported on the semiconductor nanoporous layer. It has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2 described later). These display devices can be held in a static state just by forming an open circuit to block the movement of electrons between the electrodes and maintaining the oxidation-reduction state, so no power is required to maintain the display image and consumption It is excellent in that the power is extremely low.

イエロー、シアン、マゼンタの各EC色素をそれぞれ担持させた構造単位を積層させた構成を有し、フルカラー表示を行うことができるEC表示は周知である(例えば、後記する特許文献3、4、5を参照。)。   An EC display having a structure in which structural units each supporting EC dyes of yellow, cyan, and magenta are stacked and capable of performing full color display is well known (for example, Patent Documents 3, 4, and 5 described later). See).

後記する特許文献1、2、非特許文献1には、フェノチアジン誘導体を担持させた金属酸化物半導体多孔質電極を設けた構成が記載されており、後記する非特許文献2には、対向電極として、透明電極上にアンチモンドープの酸化錫(ATO)多孔質電極を設けた構成が記載されている。   Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 to be described later describe a configuration in which a metal oxide semiconductor porous electrode supporting a phenothiazine derivative is provided, and Non-Patent Document 2 to be described later as a counter electrode. A configuration in which an antimony-doped tin oxide (ATO) porous electrode is provided on a transparent electrode is described.

「エレクトロクロミック装置」と題する特許文献1、2には、以下の記載がある。   Patent Documents 1 and 2 entitled “Electrochromic Device” include the following description.

半導体ナノ多孔質層を形成する方法としては、特に制限はなく、半導体の種類に応じて適宜選定することができ、例えば、金属陽極酸化法、陰極析出法、スクリーン印刷法、ゾルゲル法、熱酸化法、真空蒸着法、dc及びrfスパッタ法、化学気相堆積法、有機金属化学気相堆積法、分子線堆積法、レーザーアブレーション法等が挙げられ、また、上記方法を組み合わせて半導体ナノ多孔質層を作製することもできる。   The method for forming the semiconductor nanoporous layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the type of semiconductor. For example, metal anodization method, cathode deposition method, screen printing method, sol-gel method, thermal oxidation Method, vacuum vapor deposition method, dc and rf sputtering method, chemical vapor deposition method, metalorganic chemical vapor deposition method, molecular beam deposition method, laser ablation method, etc. Layers can also be made.

後記する非特許文献3に、RF反応性マグネトロンスパッタリングによってガラス基板上に形成されたインジウム錫酸化物(ITO)膜の性質に及ぼす酸素分圧の影響について記載されており、また、後記する非特許文献4に、ガラス基板上へのRFマグネトロンスパッタリングによるアンチモンドープ酸化錫(SnO2:Sb)の調製について記載されている。 Non-Patent Document 3 to be described later describes the influence of oxygen partial pressure on the properties of an indium tin oxide (ITO) film formed on a glass substrate by RF reactive magnetron sputtering. Document 4 describes the preparation of antimony-doped tin oxide (SnO 2 : Sb) by RF magnetron sputtering on a glass substrate.

特開2003−248242号公報(段落0008、段落0025、図1、図2)JP 2003-248242 A (paragraph 0008, paragraph 0025, FIGS. 1 and 2) 特開2003−270670号公報(段落0008、段落0031、図1〜図4)JP 2003-270670 A (paragraph 0008, paragraph 0031, FIGS. 1 to 4) 特開2007−10975号公報(段落0028、段落0046)JP 2007-10975 A (paragraph 0028, paragraph 0046) 特開2007−41259号公報(段落0011〜0012、段落0148、図1〜図4)JP 2007-41259 (paragraphs 0011 to 0012, paragraph 0148, FIGS. 1 to 4) 特開2007−121714号公報(段落0071〜0088)JP 2007-121714 A (paragraphs 0071 to 0088) H. Pettersson et al, “Direct-driven electrochromic displays based on nanocrystalline electrodes” , Display, 25(2004)223 - 230(Abstract)H. Pettersson et al, “Direct-driven electrochromic displays based on nanocrystalline electrodes”, Display, 25 (2004) 223-230 (Abstract) D. Cummins et al, “Ultrafast Electrochromic Windows Based on Redox-Chromophore Modified Nanostructured Semiconducting and Conducting Films”,J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11459 11459(Abstract)D. Cummins et al, “Ultrafast Electrochromic Windows Based on Redox-Chromophore Modified Nanostructured Semiconducting and Conducting Films”, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11459 11459 (Abstract) L. J. Meng, M. P. dos Snatos, “Study of the effect of the oxygen partial pressure on the properties of rf reactive magnetron sputtered tin-doped indium oxide films”, Applied surface Science, 120(1997)243 - 249(Abstract, Conclusions)L. J. Meng, M. P. dos Snatos, “Study of the effect of the oxygen partial pressure on the properties of rf reactive magnetron sputtered tin-doped indium oxide films”, Applied surface Science, 120 (1997) 243-249 (Abstract, Conclusions) Y. Wang et al, “Structural and photoluminescence characters of SnO2:Sb films deposited by RF magnetron sputtering”,Journal of Luminescence 114(2005)71-76(Abstract, Conclusions)Y. Wang et al, “Structural and photoluminescence characters of SnO2: Sb films deposited by RF magnetron sputtering”, Journal of Luminescence 114 (2005) 71-76 (Abstract, Conclusions) E. P. Barrett et al,“The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substance. I. Computations from Nitrogen Isotherms”,J. Am. Chem. Soc., 73(1951)373 -380(Summary)E. P. Barrett et al, “The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substance. I. Computations from Nitrogen Isotherms”, J. Am. Chem. Soc., 73 (1951) 373 -380 (Summary)

非特許文献2に記載の表示装置の対向電極を構成するアンチモンドープの酸化錫(ATO)は、濃い灰色に着色している材料であり、カラー表示を行うための電極材料としては好適な材料ではなかった。   Antimony-doped tin oxide (ATO) constituting the counter electrode of the display device described in Non-Patent Document 2 is a material that is colored dark gray, and is not a suitable material as an electrode material for performing color display. There wasn't.

また、特許文献1、2、非特許文献1に記載の表示装置の対向電極を構成する金属酸化物半導体多孔質電極に担持させたフェノチアジン誘導体は、酸化反応により赤色発色する性質を有するものであるため、表示電極側でEC色素による目的とする発色表示を妨げてしまうという欠点を有していた。特に、透明な表示デバイスを得ようとする場合や、明瞭なフルカラー画像表示を行うことを目的として、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の3層の発色層を積層させた構成のデバイスを構築する場合には、対向電極は、無色透明の材料により構成されており、且つ、対向電極に担持させた材料が、酸化・還元反応により色相変化を生じないものとすることが理想的である。   Moreover, the phenothiazine derivative carried on the metal oxide semiconductor porous electrode constituting the counter electrode of the display device described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 has a property of developing a red color by an oxidation reaction. For this reason, the display electrode side has the disadvantage of hindering the desired color display by the EC dye. In particular, three color layers of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) were laminated for the purpose of obtaining a transparent display device or for clear full-color image display. When constructing a device having a configuration, the counter electrode is made of a colorless and transparent material, and the material carried on the counter electrode may not cause a hue change due to an oxidation / reduction reaction. Ideal.

このようなエレクトロクロミック表示装置では、対向電極をプラスにチャージ(酸化)させることが要求され、即ち、対向電極は蓄電能力が必要となり、蓄電能力がある対向電極を実現するために、(1)多孔質電極として蓄電能力のあるATO(アンチモンドープ酸化錫)電極を使用する方法、(2)蓄電能力をもたない多孔質電極に、酸化可能(蓄電可能)な有機物を担持(吸着)させる方法が考えられるが、方法(1)では、上述のように、ATOは、濃い灰色に着色している材料であり常時着色があり、表示品質を落とすという欠点があり、方法(2)では、電圧印加時に上記有機物の酸化によって生じる発色があり、表示品質を落とすという欠点がある。   In such an electrochromic display device, it is required to positively charge (oxidize) the counter electrode, that is, the counter electrode needs a storage capacity, and in order to realize a counter electrode having a storage capacity, (1) A method of using an ATO (antimony-doped tin oxide) electrode having a storage capacity as a porous electrode, (2) A method of supporting (adsorbing) an oxidizable (capable of storing) organic substance on a porous electrode having no storage capacity However, in the method (1), as described above, the ATO is a material that is colored dark gray and is always colored, and has the disadvantage of degrading the display quality. In the method (2), the voltage is reduced. There is a disadvantage that the color produced by the oxidation of the organic substance when applied is applied and the display quality is deteriorated.

フルカラー画像の表示を行うために、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の3層の発色層を積層させた構成のデバイスを構築しようとする場合には、支持基板としては透明な材料が好適である。また、各画素の視差低減を図るためには、支持基板として充分な機械的な強度をもつ薄い材料が好適である。   In order to display a full-color image, when a device having a structure in which three color developing layers of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are stacked is to be constructed, the support substrate is transparent. A suitable material is preferred. In order to reduce the parallax of each pixel, a thin material having sufficient mechanical strength is suitable for the support substrate.

更に、表示装置としての利便性を向上させるべく、形状の自由度を増すためには、フレキシブルな形態のものであることが望ましいが、この場合には、支持基板は、プラスチック材料が好適であり、この形状変化に追従可能なように多孔質電極と支持基板との間の密着性が強く確保することが必要となる。   Furthermore, in order to increase the degree of freedom of shape in order to improve the convenience as a display device, it is desirable that it is a flexible form. In this case, a plastic material is suitable for the support substrate. Therefore, it is necessary to ensure strong adhesion between the porous electrode and the support substrate so that the change in shape can be followed.

しかし、従来技術においては、高温条件下で多孔質電極を成膜しているので、プラスチック材料の耐熱性のために、上述したフレキシブルな形態の表示装置を作製する場合に適用できないという問題があった。   However, in the prior art, since the porous electrode is formed under a high temperature condition, there is a problem that it cannot be applied to the case where the flexible display device described above is manufactured due to the heat resistance of the plastic material. It was.

カラー表示を行う表示装置の電極として、濃い色を有しておらず透明性に優れた電極膜(層)を低温条件下でプラスチック基板上に形成することが望まれていた。   As an electrode of a display device for performing color display, it has been desired to form an electrode film (layer) having no dark color and excellent in transparency on a plastic substrate under a low temperature condition.

なお、特許文献1、特許文献2に、多孔質電極をスパッタリング法によって形成できるとの記載があるが、スパッタリング法による成膜条件の詳細について記載がされていない。また、マグネトロンスパッタリング法によって、透過率が大きく透明な多孔質電極を成膜することについても記載がされていない。   Note that Patent Document 1 and Patent Document 2 describe that a porous electrode can be formed by a sputtering method, but do not describe details of film forming conditions by the sputtering method. Further, there is no description about forming a transparent porous electrode having a large transmittance by a magnetron sputtering method.

スパッタリング法によって平坦なATO膜、ITO膜の形成の検討がなされているが、スパッタリング法によってメソスケールの細孔をもつ多孔質膜を作成したという報告はみられない。これは、ATO膜、ITO膜は、緻密な構造でないと電気特性が良くないためと考えられる。   Although the formation of flat ATO films and ITO films has been studied by sputtering, no report has been made that a porous film having mesoscale pores has been created by sputtering. This is presumably because the ATO film and ITO film have poor electrical characteristics unless they have a dense structure.

なお、非特許文献3、4に、マグネトロンスパッタリング法によって、ガラス基板上にATO膜、ITO膜を形成する記載があるが、メソスケールの細孔構造については記載されていない。   Non-Patent Documents 3 and 4 describe that an ATO film and an ITO film are formed on a glass substrate by magnetron sputtering, but the mesoscale pore structure is not described.

以下、本明細書では、「多孔質電極」は、比表面積が大きく、何らかの分子を担持可能な細孔構造を有する電極を意味し、細孔径による多孔体のIUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)による分類に従って2nm<直径<50nmの細孔をメソ孔と称し、「メソスケールの細孔」は、2nm<直径<50nmである細孔を意味するものとする。   Hereinafter, in this specification, the “porous electrode” means an electrode having a large specific surface area and a pore structure capable of supporting any molecule, and IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) of a porous body according to pore diameter. ), Pores with 2 nm <diameter <50 nm are referred to as mesopores, and “mesoscale pores” mean pores with 2 nm <diameter <50 nm.

本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、比較的低温条件下で形成することができ、細孔構造をもち支持基板との密着性に優れた高透明な多孔質電極を有しカラー表示に好適であり、鮮明で色純度が高く、発消色の繰り返し耐久性に優れたエレクトロクロミック装置予備その製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to be formed under relatively low temperature conditions, and has a pore structure and excellent adhesion to a support substrate. Another object of the present invention is to provide a preliminary method for manufacturing an electrochromic device that has a highly transparent porous electrode, is suitable for color display, has high color purity, and is excellent in repeated durability of color development and decoloration.

即ち、本発明は、第1の支持基板(後述の実施の形態における支持基板6、6a、6b,6c)上に第1の透明電極(後述の実施の形態における透明電極7、7a、7b、7c)が形成され、この第1の透明電極に第1の多孔質電極(後述の実施の形態における多孔質電極8、8a、8b、8c)が形成された対向電極構造体(後述の実施の形態における対向電極構造体12、12a、12b、12c)と、第2の支持基板(後述の実施の形態における支持基板1、1a、1b、1c)上に第2の透明電極(後述の実施の形態における透明電極2、2a、2b、2c)が形成され、この第2の透明電極に第2の多孔質電極(後述の実施の形態における多孔質電極4、4a、4b、4c)が形成され、この第2の多孔質電極に酸化反応又は還元反応により発色するエレクトロクロミック色素(後述の実施の形態における有機EC色素3、3a、3b、3c)が担持されている表示電極構造体(後述の実施の形態における表示電極構造体11、11a、11b、11c)と、前記第1及び第2の透明電極の間に挟持された電解質層(後述の実施の形態における電解質層5、5a、5b、5c)とを有し、前記第1の多孔質電極が、前記第1の支持基板の面に略垂直であり、メソスケールの細孔を有する柱状体からなる、エレクトロクロミック装置に係るものである。   That is, the present invention provides a first transparent electrode (transparent electrodes 7, 7a, 7b in the embodiment described later) on the first support substrate (support substrates 6, 6a, 6b, 6c in the embodiment described later). 7c), and a counter electrode structure (described later) in which a first porous electrode (porous electrodes 8, 8a, 8b, 8c in embodiments described later) is formed on the first transparent electrode. Counter electrode structures 12, 12 a, 12 b, 12 c) in the form and a second transparent electrode (support described later) on the second support substrate (support substrates 1, 1 a, 1 b, 1 c in the embodiment described later) Transparent electrodes 2, 2 a, 2 b, 2 c) are formed, and a second porous electrode (porous electrodes 4, 4 a, 4 b, 4 c in embodiments described later) is formed on this second transparent electrode. , Oxidation reaction or reduction on the second porous electrode Display electrode structures (display electrode structures 11, 11a, 11b in the embodiments described later) on which electrochromic dyes (organic EC dyes 3, 3a, 3b, 3c in the embodiments described later) are supported 11c) and an electrolyte layer sandwiched between the first and second transparent electrodes (electrolyte layers 5, 5a, 5b, 5c in the embodiments described later), and the first porous The electrode relates to an electrochromic device in which the electrode is substantially perpendicular to the surface of the first support substrate and is made of a columnar body having mesoscale pores.

また、本発明は、第1の支持基板上に第1の透明電極が形成され、この第1の透明電極に第1の多孔質電極が形成された対向電極構造体と、第2の支持基板上に第2の透明電極が形成され、この第2の透明電極に第2の多孔質電極が形成され、この第2の多孔質電極に酸化反応又は還元反応により発色するエレクトロクロミック色素が担持されている表示電極構造体とが、前記第1及び第2の透明電極が対向するように電解質層を挟持して配置されたエレクトロクロミック装置の製造方法であって、前記第1の透明電極上に前記第1の多孔質電極をマグネトロンスパッタリングによって形成する工程を有し、前記第1の支持基板の面に略垂直であり、メソスケールの細孔を有する柱状体からなる前記第1の多孔質電極が形成される、エレクトロクロミック装置の製造方法に係るものである。   The present invention also provides a counter electrode structure in which a first transparent electrode is formed on a first support substrate, and a first porous electrode is formed on the first transparent electrode, and a second support substrate. A second transparent electrode is formed thereon, a second porous electrode is formed on the second transparent electrode, and an electrochromic dye that develops color by an oxidation reaction or a reduction reaction is supported on the second porous electrode. The display electrode structure is a method for manufacturing an electrochromic device in which an electrolyte layer is sandwiched so that the first and second transparent electrodes are opposed to each other, on the first transparent electrode The first porous electrode comprising a step of forming the first porous electrode by magnetron sputtering, and comprising a columnar body having mesoscale pores substantially perpendicular to the surface of the first support substrate. Formed, elect Those relating to the manufacturing method of chromic device.

本発明によれば、前記第1の多孔質電極が、前記第1の支持基板の面に略垂直であり、メソスケールの細孔を有する柱状体からなるので、柱状体間の隙間に加えて、EC素子用の電極として良好な細孔構造を有し、前記第1の支持基板との密着性に優れた透明な前記第1の多孔質電極を、500度程度という高温の焼成処理を必要とせず、比較的低温条件下で形成することができ、前記第1の支持基板としてプラスチック基板や薄層基板を使用することができ、薄型化、フレキシブル化、軽量化等、構成の自由度を高めることができ、カラー表示用として実用上充分な応答速度、発色効率を有し、鮮明で色純度が高く、発消色の繰り返しの耐久性に優れたエレクトロクロミック装置を提供することができる。なお、メソスケールの細孔は、2nm<直径<50nmである細孔を意味するものとする。   According to the present invention, the first porous electrode is formed of a columnar body that is substantially perpendicular to the surface of the first support substrate and has mesoscale pores. Therefore, in addition to the gap between the columnar bodies, The transparent first porous electrode having a good pore structure as an electrode for an EC element and having excellent adhesion to the first support substrate needs to be subjected to a high-temperature baking process of about 500 degrees. However, it can be formed under relatively low temperature conditions, and a plastic substrate or a thin layer substrate can be used as the first support substrate. It is possible to provide an electrochromic device that has a response speed and color development efficiency that are practically sufficient for color display, is clear, has high color purity, and is excellent in durability of repeated color development and decoloration. The mesoscale pores mean pores having 2 nm <diameter <50 nm.

また、本発明によれば、前記第1の透明電極上に前記第1の多孔質電極をマグネトロンスパッタリングによって形成する工程を有し、前記第1の支持基板の面に略垂直であり、メソスケールの細孔を有する柱状体からなる前記第1の多孔質電極が形成されるので、柱状体間の隙間に加えて、EC素子用の電極として良好な細孔構造を有し、前記第1の支持基板との密着性に優れた透明な前記第1の多孔質電極を、比較的低温条件下で形成することができ、前記第1の支持基板としてプラスチック基板や薄層基板を使用することができ、フレキシブル化等、構成の自由度を高めることができ、カラー表示用として実用上充分な応答速度、発色効率を有し、鮮明で色純度が高く、発消色の繰り返しの耐久性に優れたエレクトロクロミック装置の製造方法を提供することができる。   In addition, according to the present invention, the method includes a step of forming the first porous electrode on the first transparent electrode by magnetron sputtering, and is substantially perpendicular to the surface of the first support substrate. Since the first porous electrode is formed of a columnar body having a plurality of pores, the first porous electrode has an excellent pore structure as an electrode for an EC element in addition to the gap between the columnar bodies. The transparent first porous electrode having excellent adhesion to the support substrate can be formed under relatively low temperature conditions, and a plastic substrate or a thin layer substrate can be used as the first support substrate. It is possible to increase the degree of freedom of configuration, such as flexibility, has a response speed and coloration efficiency sufficient for practical use for color display, is clear and has high color purity, and excellent durability for repeated color development and decoloration. Made electrochromic devices The method can be provided.

本発明のエレクトロクロミック装置では、前記第1の多孔質電極が、20nm以下の細孔を有する柱状体からなる構成とするのがよい。この構成によれば、柱状体は20nm以下の細孔を有するので、柱状体間の隙間に加えてこの細孔に、ニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物(後述の実施の形態における有機ラジカル化合物13、13a、13b、13c)を、できるだけ単一分子状態で多数吸着させ担持させることができ、前記対向電極構造体における電気容量を増大させることができ、発色効率を向上させることができる。   In the electrochromic device of the present invention, the first porous electrode is preferably composed of a columnar body having pores of 20 nm or less. According to this configuration, since the columnar body has pores of 20 nm or less, in addition to the gaps between the columnar bodies, an organic radical compound having a nitrooxy radical group (an organic radical compound in an embodiment described later) 13, 13a, 13b, and 13c) can be adsorbed and supported in the single molecule state as much as possible, the electric capacity in the counter electrode structure can be increased, and the color development efficiency can be improved.

また、前記第1の多孔質電極は半導体からなり、この半導体は金属の酸化物又は金属の酸化物の複合体によって構成され、前記金属がインジウム、錫、亜鉛、アルミニウムの何れかである構成とするのがよい。この構成によれば、前記第1の多孔質電極を透明に形成することができ、カラー表示を行う構成を可能とすることができる。なお、前記金属の酸化物はドーパントを含んでいてもよい。   The first porous electrode is made of a semiconductor, and the semiconductor is made of a metal oxide or a composite of metal oxide, and the metal is any one of indium, tin, zinc, and aluminum. It is good to do. According to this configuration, the first porous electrode can be formed transparently, and a configuration for performing color display can be realized. The metal oxide may contain a dopant.

また、前記第1の多孔質電極が、RF(高周波)電源又はDC(直流)電源を用いて、不活性ガスの他に酸素ガスが分圧換算で10%以上、90%以下の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である真空槽中において、マグネトロンスパッタリングによって形成された構成とするのがよい。この構成によれば、細孔構造を有し前記第1の支持基板との密着性に優れ透明な多孔質電極を形成することができる。   Further, the first porous electrode uses an RF (high frequency) power source or a DC (direct current) power source, and oxygen gas is present in a ratio of 10% to 90% in terms of partial pressure in addition to the inert gas. And it is good to set it as the structure formed by magnetron sputtering in the vacuum chamber whose total pressure is 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less. According to this configuration, it is possible to form a transparent porous electrode having a pore structure and excellent adhesion to the first support substrate.

また、前記第1の多孔質電極が、アンチモンドープ酸化錫多孔質電極である構成とするのがよい。この構成によれば、透明な多孔質電極を形成することができるので、鮮明で色純度を高くすることができるエレクトロクロミック装置を提供することができる。   The first porous electrode may be an antimony-doped tin oxide porous electrode. According to this configuration, since a transparent porous electrode can be formed, it is possible to provide an electrochromic device that is clear and can have high color purity.

また、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極に、ニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物が担持された構成とするのがよい。この構成によれば、前記対向電極構造体における電気容量を増大させることができ、発色効率を向上させることができる。   The antimony-doped tin oxide porous electrode is preferably supported by an organic radical compound having a nitrooxy radical group. According to this configuration, the electric capacity of the counter electrode structure can be increased, and the coloring efficiency can be improved.

また、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極が、錫又は酸化錫を主成分とするターゲット材料を用いて、マグネトロンスパッタリングによって形成された構成とするのがよい。この構成によれば、透明な多孔質電極を形成することができるので、鮮明で色純度を高くすることができるエレクトロクロミック装置を実現することができる。より具体的には、前記ターゲット材は、アンチモン−錫の焼結体又は合金、又は、アンチモンドープ酸化錫を主成分とすることができる。   The antimony-doped tin oxide porous electrode may be formed by magnetron sputtering using a target material mainly composed of tin or tin oxide. According to this configuration, since a transparent porous electrode can be formed, it is possible to realize an electrochromic device that is clear and can have high color purity. More specifically, the target material may be mainly composed of an antimony-tin sintered body or alloy, or antimony-doped tin oxide.

また、前記第1の支持基板はプラスチック基板であり、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極の形成時における前記プラスチック基板の表面温度が摂氏300度以下である構成とするのがよい。この構成によれば、フレキシブル化等、構成の自由度を高めることができるエレクトロクロミック装置を提供することができる。   The first support substrate may be a plastic substrate, and the surface temperature of the plastic substrate when the antimony-doped tin oxide porous electrode is formed may be 300 degrees Celsius or less. According to this configuration, it is possible to provide an electrochromic device that can increase the degree of freedom of configuration, such as flexibility.

また、前記対向電極構造体が、450nm以上、800nm以下の波長領域において85%以上の透過率を有する構成とするのがよい。この構成によれば、鮮明で色純度を高くすることができるエレクトロクロミック装置を提供することができる。ここで、透過率は、前記第1の支持基板に、前記第1の透明電極、及び、前記第1の多孔質電極が形成された前記対向電極構造体について測定されたものであって、前記第1の多孔質電極にニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物が担持されていない状態で測定された透過率である。   The counter electrode structure may have a transmittance of 85% or more in a wavelength region of 450 nm to 800 nm. According to this configuration, it is possible to provide an electrochromic device that is clear and can have high color purity. Here, the transmittance is measured for the counter electrode structure in which the first transparent electrode and the first porous electrode are formed on the first support substrate, It is the transmittance | permeability measured in the state by which the organic radical compound which has a nitrooxy radical group is not carry | supported by the 1st porous electrode.

本発明のエレクトロクロミック装置の製造方法では、20nm以下の細孔を有する柱状体からなる前記第1の多孔質電極が形成される構成とするのがよい。この構成によれば、柱状体は20nm以下の細孔を有するので、柱状体間の隙間に加えてこの細孔に、ニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物を、できるだけ単一分子状態で多数吸着させ担持させることができ、前記対向電極構造体における電気容量を増大させることができ、発色効率を向上させることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。   In the method for manufacturing an electrochromic device of the present invention, the first porous electrode composed of a columnar body having pores of 20 nm or less is preferably formed. According to this configuration, since the columnar body has pores of 20 nm or less, a large number of organic radical compounds having a nitrooxy radical group are adsorbed to the pores in addition to the gaps between the columnar bodies in a single molecular state as much as possible. An electrochromic device that can increase the electric capacity of the counter electrode structure and improve the color development efficiency can be manufactured.

また、前記第1の多孔質電極は半導体からなり、この半導体は金属の酸化物又は金属の酸化物の複合体によって構成され、前記金属がインジウム、錫、亜鉛、アルミニウムの何れかである構成とするのがよい。この構成によれば、前記第1の多孔質電極を透明に形成することができ、カラー表示を行う構成を可能とすることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。なお、前記金属の酸化物はドーパントを含んでいてもよい。   The first porous electrode is made of a semiconductor, and the semiconductor is made of a metal oxide or a composite of metal oxide, and the metal is any one of indium, tin, zinc, and aluminum. It is good to do. According to this configuration, the first porous electrode can be formed transparently, and an electrochromic device capable of performing a color display can be manufactured. The metal oxide may contain a dopant.

また、前記第1の多孔質電極が、RF(高周波)電源又はDC(直流)電源を用いて、不活性ガスの他に酸素ガスが分圧換算で10%以上、90%以下の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である真空槽中において、マグネトロンスパッタリングによって形成される構成とするのがよい。この構成によれば、細孔構造を有し前記第1の支持基板との密着性に優れ透明な多孔質電極が形成されたエレクトロクロミック装置を製造することができる。   Further, the first porous electrode uses an RF (high frequency) power source or a DC (direct current) power source, and oxygen gas is present in a ratio of 10% to 90% in terms of partial pressure in addition to the inert gas. And it is good to set it as the structure formed by magnetron sputtering in the vacuum chamber whose total pressure is 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less. According to this configuration, it is possible to manufacture an electrochromic device in which a porous electrode having a pore structure and excellent adhesion to the first support substrate is formed.

また、前記第1の透明電極に直接給電され前記第1の透明電極とターゲットの間に電圧が印加される構成とするのがよい。この構成によれば、前記第1の透明電極に直接給電され前記第1の透明電極とターゲットの間に電圧が印加されるので、プラズマの生成が効率よくなされ、ターゲットからのスパッタリングが促進され、ターゲットからスパッタされたる粒子の前記第1の透明電極への堆積速度を高めることができる。   Further, it is preferable that power is directly supplied to the first transparent electrode and a voltage is applied between the first transparent electrode and the target. According to this configuration, since power is directly supplied to the first transparent electrode and a voltage is applied between the first transparent electrode and the target, plasma is efficiently generated, and sputtering from the target is promoted. The deposition rate of the particles sputtered from the target onto the first transparent electrode can be increased.

また、前記第1の多孔質電極が、アンチモンドープ酸化錫多孔質電極である構成とするのがよい。この構成によれば、透明な多孔質電極を形成することができるので、鮮明で色純度を高くすることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。   The first porous electrode may be an antimony-doped tin oxide porous electrode. According to this configuration, since a transparent porous electrode can be formed, it is possible to manufacture an electrochromic device that is clear and can have high color purity.

また、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極に、ニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物を担持する工程を有する構成とするのがよい。この構成によれば、前記対向電極構造体における電気容量を増大させることができ、発色効率を向上させることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。   Moreover, it is good to set it as the structure which has the process of carry | supporting the organic radical compound which has a nitrooxy radical group in the said antimony dope tin oxide porous electrode. According to this configuration, it is possible to manufacture an electrochromic device that can increase the electric capacity of the counter electrode structure and improve the coloring efficiency.

また、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極が、錫又は酸化錫を主成分とするターゲット材料を用いて、マグネトロンスパッタリングによって形成される構成とするのがよい。この構成によれば、透明な多孔質電極を形成することができるので、鮮明で色純度を高くすることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。より具体的には、前記ターゲット材は、アンチモン−錫の焼結体又は合金、又は、アンチモンドープ酸化錫を主成分とすることができる。   The antimony-doped tin oxide porous electrode may be formed by magnetron sputtering using a target material mainly composed of tin or tin oxide. According to this configuration, since a transparent porous electrode can be formed, it is possible to manufacture an electrochromic device that is clear and can have high color purity. More specifically, the target material may be mainly composed of an antimony-tin sintered body or alloy, or antimony-doped tin oxide.

また、前記第1の支持基板はプラスチック基板であり、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極の形成時における前記プラスチック基板の表面温度が摂氏300度以下である構成とするのがよい。この構成によれば、フレキシブル化等、構成の自由度を高めることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。   The first support substrate may be a plastic substrate, and the surface temperature of the plastic substrate when the antimony-doped tin oxide porous electrode is formed may be 300 degrees Celsius or less. According to this configuration, it is possible to manufacture an electrochromic device that can increase the degree of freedom of configuration, such as flexibility.

また、前記対向電極構造体が、450nm以上、800nm以下の波長領域において85%以上の透過率を有する構成とするのがよい。この構成によれば、鮮明で色純度を高くすることができるエレクトロクロミック装置を製造することができる。ここで、透過率は、前記第1の支持基板に、前記第1の透明電極、及び、前記第1の多孔質電極が形成された前記対向電極構造体について測定されたものであって、前記第1の多孔質電極にニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物が担持されていない状態で測定された透過率である。   The counter electrode structure may have a transmittance of 85% or more in a wavelength region of 450 nm to 800 nm. According to this configuration, it is possible to manufacture an electrochromic device that is clear and can have high color purity. Here, the transmittance is measured for the counter electrode structure in which the first transparent electrode and the first porous electrode are formed on the first support substrate, It is the transmittance | permeability measured in the state by which the organic radical compound which has a nitrooxy radical group is not carry | supported by the 1st porous electrode.

以下、本発明のエレクトロクロミック装置について図を参照して具体的に説明する。但し、本発明は以下の例に限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜付加することができ、これは本発明の要旨を何ら逸脱しないものとする。   Hereinafter, the electrochromic device of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples, and conventionally known configurations can be appropriately added, and this does not depart from the gist of the present invention.

実施の形態
従来、有機エレクトロクロミック(EC)装置用の多孔質電極の作製において、500度程度の高温の加熱工程が必要であったが、実用化を目的とした場合、高分子基板上に形成された緻密な透明電極上に透明多孔質電極を、高分子基板を高温に加熱せず非加熱工程によって形成することが必要となる。本発明では、マグネトロンスパッタリング法により、アンチモンドープ酸化錫多孔質電極を透明電極上に非加熱工程によって形成する。これにより、フルカラー表示に極めて好適な有機EC装置用の透明多孔質電極を提供することができる。本発明の透明多孔質電極は、柱状構造をもち柱状に成長した柱状体の集合体から構成され、柱状体はメソスケールの細孔を有し、透明多孔質電極は柱状に透明電極上に成長した膜構造をもっており、支持基板の面に略垂直でありメソスケールの細孔を有する柱状体の集合からなる柱状構造をもっている。
Embodiments Conventionally, a high temperature heating step of about 500 ° C. was required in the production of a porous electrode for an organic electrochromic (EC) device, but it was formed on a polymer substrate for the purpose of practical use. It is necessary to form a transparent porous electrode on the dense transparent electrode formed by a non-heating step without heating the polymer substrate to a high temperature. In the present invention, the antimony-doped tin oxide porous electrode is formed on the transparent electrode by a non-heating step by magnetron sputtering. Thereby, the transparent porous electrode for organic EC apparatuses very suitable for full color display can be provided. The transparent porous electrode of the present invention is composed of an assembly of columnar bodies having a columnar structure and grown in a columnar shape, the columnar body has mesoscale pores, and the transparent porous electrode grows in a columnar shape on the transparent electrode. And has a columnar structure made up of a collection of columnar bodies that are substantially perpendicular to the surface of the support substrate and have mesoscale pores.

本発明によるエレクトロクロミック装置は、電圧が直接印加される透明電極との密着性に優れ高い光透過率を有し、比較的低温条件下で形成することができ、有機エレクトロクロミック化合物又は/及び有機ラジカル化合物を十分に担持する細孔をもった多孔質電極を有し、カラー表示用として十分な応答速度、発色効率を有し、表示色純度に優れ、明瞭で鮮鋭な画像形成が可能であり、繰り返し耐久性にも優れ、薄型化やフレキシブル化にも対応可能である。   The electrochromic device according to the present invention is excellent in adhesion with a transparent electrode to which a voltage is directly applied, has a high light transmittance, can be formed under relatively low temperature conditions, and is an organic electrochromic compound and / or organic It has a porous electrode with pores that fully support radical compounds, has a sufficient response speed and color development efficiency for color display, has excellent display color purity, and enables clear and sharp image formation. It is excellent in repeated durability and can be made thin and flexible.

本実施の形態によるエレクトロクロミック装置は、第1の支持基板、この第1の支持基板上に形成された第1の透明電極、及び、この第1の透明電極上に形成された第1の多孔質電極を含む表示電極構造体と、第2の支持基板、この第2の支持基板上に形成された第2の透明電極上に形成された第2の多孔質電極(ATO(三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物)多孔質電極)を含む対向電極構造体と、表示電極構造体及び対向電極構造体によって挟持された電解質層とを具備し、第1の透明電極と第2の透明電極とが対向するように配置され、酸化反応又は還元反応により発色する有機エレクトロクロミック化合物が第2の多孔質電極に担持され、第1の透明電極と第2の透明電極の間に印加する電圧の制御によって、有機エレクトロクロミック化合物による可逆的な発消色を行うエレクトロクロミック装置であり、アンチモン―錫又は三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物を主成分とするターゲット材料、RF電源又はDC電源を用いて、不活性ガスの他に少なくとも酸素ガスが分圧換算で10%以上、90%以下の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である真空槽(成膜室)中において、マグネトロンスパッタリングによって、ATO多孔質電極が形成されている。   The electrochromic device according to the present embodiment includes a first support substrate, a first transparent electrode formed on the first support substrate, and a first porous electrode formed on the first transparent electrode. Display electrode structure including a porous electrode, a second support substrate, and a second porous electrode (ATO (antimony trioxide) formed on the second transparent electrode formed on the second support substrate A counter electrode structure including a tin oxide composite oxide) porous electrode), a display electrode structure, and an electrolyte layer sandwiched between the counter electrode structures, and a first transparent electrode and a second transparent electrode, Are arranged so as to face each other, and an organic electrochromic compound that develops color by an oxidation reaction or a reduction reaction is supported on the second porous electrode, and the voltage applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode is controlled. By organic electrochromic Electrochromic device that performs reversible color development and decolorization with a chemical compound, and is inactive using a target material based on antimony-tin or antimony trioxide-tin oxide composite oxide, RF power supply or DC power supply In a vacuum chamber (film formation chamber) in which at least oxygen gas is present in a ratio of 10% or more and 90% or less in terms of partial pressure in addition to gas, and the total pressure is 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less The ATO porous electrode is formed by magnetron sputtering.

ATO多孔質電極は透明であり、その透過率は450nm以上、800nm以下の領域において、85%以上であり、500nm以上、800nm以下の領域において、90%以上である。第1及び第2の支持基板はプラスチック基板であり、多孔質電極の形成時におけるプラスチック基板の表面温度(以下に示す温度は摂氏温度である)が300度以下である。   The ATO porous electrode is transparent, and its transmittance is 85% or more in the region of 450 nm or more and 800 nm or less, and 90% or more in the region of 500 nm or more and 800 nm or less. The first and second support substrates are plastic substrates, and the surface temperature of the plastic substrate when the porous electrode is formed (the temperature shown below is in degrees Celsius) is 300 degrees or less.

本実施の形態によるエレクトロクロミック装置の製造方法は、アンチモン―錫又は三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物を主成分とするターゲット材料、RF電源又はDC電源を用いて、不活性ガスの他に少なくとも酸素ガスが分圧換算で10%以上、90%以下の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である真空槽(成膜室)中において、マグネトロンスパッタリングによって、ATO(三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物)多孔質電極を形成する工程を有している。   The manufacturing method of the electrochromic device according to the present embodiment uses a target material mainly composed of antimony-tin or antimony trioxide-tin oxide composite oxide, an RF power source or a DC power source, and at least in addition to an inert gas. In a vacuum chamber (deposition chamber) in which oxygen gas is present at a rate of 10% or more and 90% or less in terms of partial pressure, and the total pressure is 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less, by magnetron sputtering, A step of forming an ATO (antimony trioxide-tin oxide composite oxide) porous electrode.

上記の製造方法では、450nm以上、800nm以下の領域において、85%以上である透過率を有する酸化錫多孔質電極を形成することができ、また、500nm以上、800nm以下の領域において、90%以上である透過率を有するATO多孔質電極を形成することができる。更に、第1及び第2の支持基板として、ラスチック基板を使用することができ、ATO多孔質電極の形成時におけるプラスチック基板の表面温度を300度以下とすることができる。   In the above production method, a tin oxide porous electrode having a transmittance of 85% or more can be formed in a region of 450 nm or more and 800 nm or less, and 90% or more in a region of 500 nm or more and 800 nm or less. An ATO porous electrode having a transmittance of can be formed. Furthermore, a plastic substrate can be used as the first and second support substrates, and the surface temperature of the plastic substrate when forming the ATO porous electrode can be set to 300 ° C. or less.

上記の製造方法において、酸素ガスが分圧換算で10%以上、50%以下の割合で存在し、且つ、全圧が2Paである場合に、ATO多孔質電極の成膜速度が大きくなる。また、酸素ガスが分圧換算で50%の割合で存在し、且つ、全圧が2.0Pa以下である場合にATO多孔質電極の成膜速度が大きくなる。   In the above manufacturing method, when the oxygen gas is present at a ratio of 10% or more and 50% or less in terms of partial pressure, and the total pressure is 2 Pa, the deposition rate of the ATO porous electrode is increased. Further, when the oxygen gas is present at a ratio of 50% in terms of partial pressure and the total pressure is 2.0 Pa or less, the film formation rate of the ATO porous electrode is increased.

更に、酸素ガスが分圧換算で50%の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である場合に、BET比表面積が約10〜約40(cm2-1)であり、膜厚さが3μmである場合400nm〜800nmにおける平均透過率が約85%以上であるATO多孔質電極を形成することができ、酸素ガスが分圧換算で50%の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、2.0Pa以下である場合に、BET比表面積が約20〜約40(cm2-1)であり、膜厚さが3μmである場合400nm〜800nmにおける平均透過率が約90%以上であるATO多孔質電極を形成することがきる。ここで、ATO多孔質電極の平均透過率は、支持基板、透明電極、及び、ATO多孔質電極の3層部分からなりATO多孔質電極にエレクトロクロミック色素が担持されていない状態の電極構造体における、波長400nm〜波長800nmの光に対する透過率を示すものとする。 Further, when oxygen gas is present at a ratio of 50% in terms of partial pressure and the total pressure is 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less, the BET specific surface area is about 10 to about 40 (cm 2 g − 1 ) When the film thickness is 3 μm, an ATO porous electrode having an average transmittance of about 85% or more at 400 nm to 800 nm can be formed, and oxygen gas is in a ratio of 50% in terms of partial pressure. 400 nm when the BET specific surface area is about 20 to about 40 (cm 2 g −1 ) and the film thickness is 3 μm when the total pressure is 0.5 Pa or more and 2.0 Pa or less. An ATO porous electrode having an average transmittance of about 90% or more at ˜800 nm can be formed. Here, the average transmittance of the ATO porous electrode is the three-layer portion of the support substrate, the transparent electrode, and the ATO porous electrode. In the electrode structure in which the electrochromic dye is not supported on the ATO porous electrode. The transmittance for light having a wavelength of 400 nm to 800 nm is shown.

図1は、本発明の実施の形態による、エレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of an electrochromic device according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、エレクトロクロミック装置10は、高分子からなる支持基板1上に、透明電極2と、後述するエレクトロクロミック化合物3が担持された多孔質電極4とを具備する表示電極構造体11と、高分子からなる支持基板6上に、透明電極7と、後述する有機ラジカル化合物13が担持された多孔質電極8とを具備する対向電極構造体12とが、電解質層5を介して対向配置された構成を有している。多孔質電極4、8は、後述するように、マグネトロンスパッタリングによって形成された高い透過率を有する多孔質膜からなる。   As shown in FIG. 1, an electrochromic device 10 has a display electrode structure including a transparent electrode 2 and a porous electrode 4 on which an electrochromic compound 3 described later is supported on a support substrate 1 made of a polymer. 11 and a counter electrode structure 12 including a transparent electrode 7 and a porous electrode 8 on which an organic radical compound 13 described later is supported on a support substrate 6 made of a polymer, with an electrolyte layer 5 interposed therebetween. It has the structure arranged facing each other. As will be described later, the porous electrodes 4 and 8 are made of a porous film having high transmittance formed by magnetron sputtering.

透明電極2、7は低抵抗であり緻密に支持基板1、6上に形成された薄層から構成され、エレクトロクロミック化合物3の酸化還元反応のための電圧が印加される。多孔質電極4、8は、透明電極2、7との密着性に優れ高い光透過率を有し、比較的低温条件下で形成され、有機エレクトロクロミック化合物又は/及び有機ラジカル化合物を十分に担持する細孔を有し、十分な比表面積をもっている。なお、図1においては、対向する透明電極2、7の何れにも多孔質電極4、8が形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて一方の電極にのみ多孔質電極を形成させ、この多孔質電極にエレクトロクロミック化合物3を担持させた構成としてもよい。また、発色、消色の応答速度を十分なものとするために、多孔質電極4、8もできるだけ低抵抗であることが望ましく、例えば、シート抵抗値[Ω/□]で評価すると、多孔質対向電極の膜厚が100nm以上の場合、100000[Ω/□]以下であることが好ましい。また、膜厚が1μm以上の場合、5000[Ω/□]以下であることが望ましい。   The transparent electrodes 2 and 7 have a low resistance and are composed of thin layers densely formed on the support substrates 1 and 6, and a voltage for the oxidation-reduction reaction of the electrochromic compound 3 is applied. The porous electrodes 4 and 8 are excellent in adhesiveness with the transparent electrodes 2 and 7 and have high light transmittance. The porous electrodes 4 and 8 are formed at a relatively low temperature and sufficiently support an organic electrochromic compound and / or an organic radical compound. And have a sufficient specific surface area. In FIG. 1, the porous electrodes 4 and 8 are formed on both of the opposing transparent electrodes 2 and 7, but the present invention is not limited to this configuration, and only one electrode is necessary if necessary. A porous electrode may be formed, and the electrochromic compound 3 may be supported on the porous electrode. In order to make the response speed of coloring and decoloring sufficient, it is desirable that the porous electrodes 4 and 8 have as low resistance as possible. For example, when evaluated by a sheet resistance value [Ω / □], the porous electrodes 4 and 8 are porous. When the thickness of the counter electrode is 100 nm or more, it is preferably 100000 [Ω / □] or less. Further, when the film thickness is 1 μm or more, it is desirably 5000 [Ω / □] or less.

先ず、マグネトロンスパッタリング装置を用いた多孔質電極の形成について説明する。   First, formation of a porous electrode using a magnetron sputtering apparatus will be described.

図2は、本発明の実施例において、マグネトロンスパッタリング装置の概略構成例を模式的に示す図である。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration example of a magnetron sputtering apparatus in the embodiment of the present invention.

図2に示すように、本発明の実施例におけるマグネトロンスパッタリング装置20は、真空ポンプ25によって排気される成膜室21内に、ターゲット26a、26b、基体27が搭載される回転ホルダ24が配置されている。基体27上の成膜を行う時、回転ホルダ24は外部より回転駆動される。基体27上の成膜を行う時、成膜室21には、必要に応じて、Arガス、O2ガスが導入される。成膜室21には、成膜室21の中に導入されるArガスの流量を制御するArガス用マスフローコントローラ22、成膜室21の中に導入されるO2ガスの流量を制御するO2ガス用マスフローコントローラ23、成膜室21内部の真空度を測定するためのダイアフラム真空計28及び電離真空計29が接続されている。 As shown in FIG. 2, in the magnetron sputtering apparatus 20 in the embodiment of the present invention, a rotation holder 24 on which targets 26 a and 26 b and a base 27 are mounted is disposed in a film forming chamber 21 evacuated by a vacuum pump 25. ing. When film formation is performed on the substrate 27, the rotary holder 24 is driven to rotate from the outside. When film formation is performed on the substrate 27, Ar gas and O 2 gas are introduced into the film formation chamber 21 as necessary. The film forming chamber 21 includes an Ar gas mass flow controller 22 that controls the flow rate of Ar gas introduced into the film forming chamber 21, and an O 2 gas that controls the flow rate of O 2 gas introduced into the film forming chamber 21. A two- gas mass flow controller 23, a diaphragm vacuum gauge 28 and an ionization vacuum gauge 29 for measuring the degree of vacuum inside the film forming chamber 21 are connected.

成膜室21の圧力(Pa)は、ダイアフラム真空計28を用いて測定される。ダイアフラム真空計は、真空に保った容器の一部に張ってある薄い金属膜(ダイアフラム)が測定する雰囲気の真空度に応じて変形する変形量をひずみ計で測定し、真空度とするものであり、大気圧から低真空領域で使用が可能である。   The pressure (Pa) in the film forming chamber 21 is measured using a diaphragm vacuum gauge 28. A diaphragm vacuum gauge measures the amount of deformation of a thin metal film (diaphragm) stretched over a part of a container kept in a vacuum according to the degree of vacuum of the atmosphere, and measures the degree of vacuum with a strain gauge. Yes, it can be used from atmospheric pressure to low vacuum.

陽極上に設けられた基体27と陰極上に設けられたターゲット26a、26bは対向しており、ターゲット26a、26bの背部にそれぞれ磁石30a、30bが配置されている。電源31a、31bによって、基体27が搭載される回転ホルダ24とターゲット26a、26bの間に高電圧が印加され生成するプラズマ中のArイオンは、ターゲット26a、26bをスパッタリングする。ターゲット26a、26bからスパッタされる粒子は基体27に堆積されていく。   The base body 27 provided on the anode and the targets 26a and 26b provided on the cathode face each other, and magnets 30a and 30b are disposed on the back portions of the targets 26a and 26b, respectively. Ar ions in plasma generated by applying a high voltage between the rotary holder 24 on which the base 27 is mounted and the targets 26a, 26b by the power sources 31a, 31b sputter the targets 26a, 26b. Particles sputtered from the targets 26 a and 26 b are deposited on the base 27.

基体27は、ITO膜等の緻密な透明電極2、7が形成された高分子からなる支持基板1、6であり、ターゲット26a、26bは、金属Snターゲット又はSnO2ターゲットでありアンチモンがドープされており、図2に示すマグネトロンスパッタリング装置20によって、透明電極2、7上にATO(三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物)多孔質電極4、8が形成される。 The base 27 is a support substrate 1 or 6 made of a polymer on which dense transparent electrodes 2 and 7 such as an ITO film are formed, and the targets 26a and 26b are metal Sn targets or SnO 2 targets and are doped with antimony. 2, ATO (antimony trioxide-tin oxide composite oxide) porous electrodes 4, 8 are formed on the transparent electrodes 2, 7 by the magnetron sputtering apparatus 20 shown in FIG. 2.

なお、基体27が搭載される回転ホルダ24とターゲット26a、26bの間に高電圧を印加し間接的に透明電極2、7とターゲット26a、26bの間に電圧を印加する構成を、摺動電極によって透明電極2、7に直接給電して、透明電極2、7とターゲット26a、26bの間に電圧を印加する構成とることもでき、この構成によって、プラズマ生成の効率を向上させ、ターゲットからのスパッタリングを促進させ、スパッタされる粒子の透明電極2、7への堆積速度を高めることができる。   A configuration in which a high voltage is applied between the rotary holder 24 on which the substrate 27 is mounted and the targets 26a and 26b and a voltage is indirectly applied between the transparent electrodes 2 and 7 and the targets 26a and 26b is a sliding electrode. It is also possible to apply power directly to the transparent electrodes 2 and 7 and apply a voltage between the transparent electrodes 2 and 7 and the targets 26a and 26b. This configuration improves the efficiency of plasma generation, Sputtering can be promoted, and the deposition rate of the sputtered particles on the transparent electrodes 2 and 7 can be increased.

金属Snターゲット、SnO2ターゲットの何れを用いても、ATO多孔質電極4、8を形成することができる。金属Snターゲットを用いる場合には、電源31a、31bとして直流電源を用い、成膜室21の中にO2ガスを導入しながら成膜を行う反応性DCマグネトロンスパッタリング装置として、装置20を動作させることができる。また、SnO2ターゲット用いる場合には、電源31a、31bとして高周波電源を用い、高周波(RF)マグネトロンスパッタリング装置として、装置20を動作させることができる。 The ATO porous electrodes 4 and 8 can be formed using either a metal Sn target or a SnO 2 target. In the case of using a metal Sn target, the apparatus 20 is operated as a reactive DC magnetron sputtering apparatus that performs film formation while introducing O 2 gas into the film formation chamber 21 using a direct current power source as the power supplies 31a and 31b. be able to. When using the SnO 2 target, the apparatus 20 can be operated as a radio frequency (RF) magnetron sputtering apparatus using a high frequency power supply as the power supplies 31a and 31b.

なお、基体27とターゲット26a、26bとの間の距離は3.0cm以上が適当であり、この距離が長くなればなるほど、堆積速度が減少する。   The distance between the base body 27 and the targets 26a and 26b is suitably 3.0 cm or more, and the deposition rate decreases as the distance increases.

また、ターゲットへの電力供給は、ターゲットとしてSnを用いる場合、(Snの融点が低いため、200W/3inch以下(4.5W/cm2以下)とする必要がある。一方、ターゲットとしてSnO2を用いる場合、電力供給はkWオーダーまで大きくできる(電力供給の大きさによって膜質は変化しないが、堆積速度が変化する)。 In addition, when Sn is used as a target, the power supply to the target needs to be 200 W / 3 inches or less (4.5 W / cm 2 or less because Sn has a low melting point. On the other hand, SnO 2 is used as a target. When used, the power supply can be increased to the kW order (the film quality does not change with the magnitude of the power supply, but the deposition rate changes).

図2に示す例では、金属Snのターゲット26a、26bを使用する構成を示している。多孔質膜の成膜レートは、後述するように、酸素分圧や全圧に依存する。   In the example shown in FIG. 2, a configuration using metal Sn targets 26 a and 26 b is shown. The deposition rate of the porous film depends on the oxygen partial pressure and the total pressure, as will be described later.

図2に示すマグネトロンスパッタリング装置によって、透明電極2、7上にATO多孔質電極4、8を形成することができ、エレクトロクロミック装置における表示電極として機能する表示電極構造体11、対向電極として機能する対向電極構造体12を形成することができる。   The ATO porous electrodes 4 and 8 can be formed on the transparent electrodes 2 and 7 by the magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 2, and the display electrode structure 11 that functions as a display electrode in the electrochromic device functions as a counter electrode. The counter electrode structure 12 can be formed.

以上の説明では、透明電極2、7上にATO多孔質電極4、8を形成する例を説明したが、透明電極2、7上に形成される透明な多孔質電極は半導体層から構成されていればよく、この半導体が金属の酸化物又は金属の酸化物の複合体によって構成されており、金属がインジウム、錫、亜鉛、アルミニウムの何れかであればよい。   In the above description, the example in which the ATO porous electrodes 4 and 8 are formed on the transparent electrodes 2 and 7 has been described. However, the transparent porous electrode formed on the transparent electrodes 2 and 7 is composed of a semiconductor layer. The semiconductor may be formed of a metal oxide or a metal oxide composite, and the metal may be any one of indium, tin, zinc, and aluminum.

次に、以下、エレクトロクロミック装置の構成要素について順次説明する。   Next, the components of the electrochromic device will be sequentially described below.

<支持基板>
支持基板1、6の材料としては、一般的に充分な耐熱性を有し、且つ、平面方向の寸法安定性の高いものが好適である。特に、カラー表示を行うことに鑑みて透明性の高い材料が望ましい。具体的には、ガラス材料、透明性樹脂が挙げられる。最終的に作製する表示装置をフレキシブルなものとする場合には、特に、薄層の透明な樹脂性基板を適用することが望ましい。
<Support substrate>
As a material for the supporting substrates 1 and 6, generally, a material having sufficient heat resistance and high dimensional stability in the plane direction is suitable. In particular, in view of performing color display, a highly transparent material is desirable. Specific examples include glass materials and transparent resins. When a display device to be finally manufactured is flexible, it is particularly preferable to apply a thin transparent resin substrate.

支持基板1、6に樹脂材料を適用する場合には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリサルフォン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン等の高分子材料が挙げられ、これらの何れかによるプラスチック基板を使用することができる。   When the resin material is applied to the support substrates 1 and 6, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), polyether Use polymer materials such as ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, etc. Can do.

具体的な例として、ポリイミド(PI)基板(例えば、三菱ガス化学製商品名「ネオプリムL」、耐熱温度:285度、光透過率90%(厚さ100μm))、フッ素樹脂基板(耐熱温度:250度)、ポリエーテルスルホン(PES)基板(例えば、住友ベークライト株式会社製商品名「スミライトFS」、耐熱温度:180度、光透過率88%(厚さ550nm))、ポリエチレンナフタレート(PEN)基板(耐熱温度:160度)、ポリエチレンテレフタレート(PET)基板(耐熱温度:140度)が挙げられる。   As a specific example, a polyimide (PI) substrate (for example, trade name “Neoprim L” manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., heat resistant temperature: 285 degrees, light transmittance 90% (thickness 100 μm)), fluororesin substrate (heat resistant temperature: 250 degrees), polyethersulfone (PES) substrate (for example, trade name “Sumilite FS” manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., heat-resistant temperature: 180 degrees, light transmittance 88% (thickness 550 nm)), polyethylene naphthalate (PEN) Examples include substrates (heat-resistant temperature: 160 degrees) and polyethylene terephthalate (PET) substrates (heat-resistant temperature: 140 degrees).

<透明電極>
周知の従来技術に従って、透明電極2、7は、所定の電極材料を塗布・焼成して成膜することにより形成される。透明電極2、7を構成する電極材料としては、例えば、In23とSnO2との混合物、ITO(Indium Tin Oxide)膜や、GTO(Gallium Tin Oxide)膜、SnO2又はIn23がコーティングされた膜等が挙げられる。また、ITO膜や、SnO2又はIn23をコーティングした膜にSn、Sb、F等をドーピングしてもよく、フッ素−ドープ酸スズ膜はFTO膜と呼ばれている。その他、MgOやZnO等も適用できる。ZnOにAlをドープしたAZO(Aluminum doped Zinc Oxide)膜、ZnOにガリウム(Ga)をドープしたGZO(Gallium doped Zinc Oxide)膜、ZnOにインジウム(In)をドープしたIZO(Indium Zinc Oxide)膜等も適用することができる。
<Transparent electrode>
According to the known prior art, the transparent electrodes 2 and 7 are formed by applying and baking a predetermined electrode material to form a film. Examples of the electrode material constituting the transparent electrodes 2 and 7 include a mixture of In 2 O 3 and SnO 2 , an ITO (Indium Tin Oxide) film, a GTO (Gallium Tin Oxide) film, SnO 2 or In 2 O 3. And a film coated with. An ITO film or a film coated with SnO 2 or In 2 O 3 may be doped with Sn, Sb, F, etc., and the fluorine-doped tin oxide film is called an FTO film. In addition, MgO, ZnO, etc. are applicable. AZO (Aluminum doped Zinc Oxide) film in which Zn is doped with Al, GZO (Gallium doped Zinc Oxide) film in which ZnO is doped with gallium (Ga), IZO (Indium Zinc Oxide) film in which ZnO is doped with indium (In), etc. Can also be applied.

<多孔質電極>
次に、多孔質電極について説明する。表示電極構造体11を構成する多孔質電極4は、高い有機EC色素担持機能を得るため、表面積が大きい材料により構成することが好適である。例えば、表面及び内部に微細孔を有した多孔質形状、ロット形状、ワイヤ形状、メソポーラス形状、集合粒子状等となっているものが挙げられる。また、積層型構造を有する有機EC装置を作製するために、多孔質電極4には透明性が必要となる。更に、速い応答速度が可能な有機EC装置を得るため、多孔質電極4は有機EC色素との円滑な電子移動が可能となるバンド構造を有することが必要となる。
<Porous electrode>
Next, the porous electrode will be described. The porous electrode 4 constituting the display electrode structure 11 is preferably made of a material having a large surface area in order to obtain a high organic EC dye carrying function. Examples thereof include a porous shape having fine pores on the surface and inside, a lot shape, a wire shape, a mesoporous shape, and an aggregated particle shape. Moreover, in order to produce an organic EC device having a laminated structure, the porous electrode 4 needs to be transparent. Furthermore, in order to obtain an organic EC device capable of a high response speed, the porous electrode 4 needs to have a band structure that enables smooth electron transfer with the organic EC dye.

多孔質電極4は、例えば、酸化物半導体、複合酸化物半導体、有機半導体等によって形成することができる。酸化物半導体としては、例えば、TiO2、SnO2、Fe23、SrTiO3、WO3、ZnO、ZrO2、Ta25、Nb25、V25、In23、CdO、MnO、CoO、TiSrO3、KTiO3、Cu2O、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が挙げられる。 The porous electrode 4 can be formed of, for example, an oxide semiconductor, a complex oxide semiconductor, an organic semiconductor, or the like. Examples of the oxide semiconductor include TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , SrTiO 3 , WO 3 , ZnO, ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , In 2 O 3 , Examples thereof include CdO, MnO, CoO, TiSrO 3 , KTiO 3 , Cu 2 O, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate.

また、複合体酸化物半導体としては、例えば、SnO2−ZnO、Nb25−SrTiO3、Nb25−Ta25、Nb25−ZrO2、Nb25−TiO2、Ti−SnO2、Zr−SnO2、Sb−SnO2、Bi−SnO2、In−SnO2等が挙げられ、特にTiO2、SnO2、Sb−SnO2、In−SnO2が好適である。 Examples of the complex oxide semiconductor include SnO 2 —ZnO, Nb 2 O 5 —SrTiO 3 , Nb 2 O 5 —Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 —ZrO 2 , Nb 2 O 5 —TiO 2. , Ti—SnO 2 , Zr—SnO 2 , Sb—SnO 2 , Bi—SnO 2 , In—SnO 2, etc., and particularly TiO 2 , SnO 2 , Sb—SnO 2 , and In—SnO 2 are suitable. .

また、有機半導体としては、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド等が挙げられる。   Examples of the organic semiconductor include polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyphenylene vinylene, and polyphenylene sulfide.

最終的に目的とするエレクトロクロミック装置をカラー表示用として構成するためには、多孔質電極は無色透明であることが最適であることから、特に、TiO2、SnO2、Sb−SnO2、In−SnO2を使用することにより、DC又はRF電源を有するマグネトロンスパッタ装置により高透明で多孔質な電極を作製することができる。 In order to finally configure the target electrochromic device for color display, it is optimal that the porous electrode is colorless and transparent. In particular, TiO 2 , SnO 2 , Sb—SnO 2 , In by using -SnO 2, it is possible to produce a highly transparent porous electrode by a magnetron sputtering apparatus having a DC or RF power supply.

次に、多孔質電極8について説明する。対向電極構造体12を構成する多孔質電極8は、少なくともインジウム、アンチモン、錫、亜鉛、アルミニウムの何れからなる金属酸化物(真性半導体又は酸化物半導体)、又は、前記金属の複成分からなる複合酸化物半導体からなり、特に、アンチモンから構成される金属酸化物又は複合酸化物が好ましい。   Next, the porous electrode 8 will be described. The porous electrode 8 constituting the counter electrode structure 12 is composed of at least a metal oxide (intrinsic semiconductor or oxide semiconductor) made of indium, antimony, tin, zinc, or aluminum, or a composite made of multiple components of the metals. A metal oxide or composite oxide made of an oxide semiconductor, particularly antimony, is preferred.

対向電極構造体12を構成する多孔質電極8は、電解液(電解質層5)との接触面積が大きく、後述する有機ラジカル化合物を担持させるため、比表面積が大きな多孔質膜とするのが好ましい。また、積層型構造を有する有機EC装置を作製するために、多孔質電極8には透明性が必要となる。更に、速い応答が可能な有機EC装置を得るため、多孔質電極8は大きな電気容量と酸化還元電位を有することが必要となる。また、多孔質電極8は電解液(電解質層5)との円滑な酸化還元反応が可能となるバンド構造を有することが必要となる。更に、フレキシブル性のあるEC装置の作製を目的とした場合、多孔質電極8と透明電極7の間の密着性が良好であることが必要となる。   The porous electrode 8 constituting the counter electrode structure 12 has a large contact area with the electrolytic solution (electrolyte layer 5) and is preferably a porous film having a large specific surface area to support an organic radical compound described later. . Moreover, in order to produce an organic EC device having a laminated structure, the porous electrode 8 needs to be transparent. Furthermore, in order to obtain an organic EC device capable of a fast response, the porous electrode 8 needs to have a large electric capacity and a redox potential. In addition, the porous electrode 8 needs to have a band structure that enables a smooth redox reaction with the electrolytic solution (electrolyte layer 5). Furthermore, in order to produce a flexible EC device, it is necessary that the adhesion between the porous electrode 8 and the transparent electrode 7 be good.

多孔質電極8は、アンチモン―錫又は三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物を主成分とする材料をターゲットとしたマグネトロンスパッタリングにより成膜するのが好ましい。この時、電源としてDC電源又はRF電源が適用できるが、アンチモンドープ酸化錫、三酸化アンチモン―酸化錫複合酸化物を主成分とするターゲット材料を用いたときには、RF電源を用いるのが好ましい。   The porous electrode 8 is preferably formed by magnetron sputtering using a material mainly composed of antimony-tin or antimony trioxide-tin oxide composite oxide as a target. At this time, a DC power source or an RF power source can be applied as a power source. However, when a target material mainly composed of antimony-doped tin oxide or antimony trioxide-tin oxide composite oxide is used, it is preferable to use an RF power source.

マグネトロンスパッタリングにおいて、成膜を行う成膜室(真空槽)21には、スパッタリング用の不活性ガスのほかに、酸素ガスを導入する。酸素ガスの導入量は、分圧換算で10%以上、90%以下とする。酸素ガスの分圧が10%以下であると、O原子と結合を持たないSn原子(又はSb原子)の割合が多くなり金属に近い性質を示す。逆に、90%以上であるとSn原子(又はSb原子)に対してO原子が多くなり過ぎ、好適なp型半導体的性質からかけ離れてしまうため、好ましくない。   In magnetron sputtering, an oxygen gas is introduced into a film formation chamber (vacuum chamber) 21 in which film formation is performed in addition to an inert gas for sputtering. The amount of oxygen gas introduced is 10% or more and 90% or less in terms of partial pressure. When the partial pressure of oxygen gas is 10% or less, the proportion of Sn atoms (or Sb atoms) that do not have a bond with O atoms increases, and properties close to metals are exhibited. On the other hand, if it is 90% or more, the number of O atoms is excessive with respect to Sn atoms (or Sb atoms), which is not preferable because it is far from suitable p-type semiconductor properties.

成膜室21の全圧は0.5Pa以上、6.0Pa以下とする。成膜室21の全圧が、0.5Pa以下であると多孔構造が形成されないため、好ましくない。また、逆に6.0Pa以上であると、数百ナノ〜マイクロメートルスケールオーダーで不均一な細孔構造が形成されるために、有機ラジカル化合物13の担持量が低く光学的透明性も悪くなるため、好ましくない。   The total pressure in the film forming chamber 21 is set to 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less. If the total pressure in the film forming chamber 21 is 0.5 Pa or less, a porous structure is not formed, which is not preferable. On the other hand, when the pressure is 6.0 Pa or more, a heterogeneous pore structure is formed on the order of several hundred nanometers to micrometers, so that the amount of the organic radical compound 13 supported is low and the optical transparency is also deteriorated. Therefore, it is not preferable.

スパッタリング時の成膜面の表面温度は、支持基板として適用する材料の耐熱性(ガラス転移点)に応じて選定するものとする。表面温度は、スパッタリング速度、即ち、主に電源出力等のスパッタリング条件により調整することが可能である。支持基板にプラスチック材料を適用する場合には、表面温度が300度以下となることが好ましく、適用するプラスチック材料のガラス転移点又は軟化点以下とすることが、より好ましい。   The surface temperature of the film-forming surface at the time of sputtering shall be selected according to the heat resistance (glass transition point) of the material applied as a support substrate. The surface temperature can be adjusted by the sputtering rate, that is, mainly by sputtering conditions such as power output. When a plastic material is applied to the support substrate, the surface temperature is preferably 300 ° C. or less, and more preferably the glass transition point or softening point of the applied plastic material.

<エレクトロクロミック化合物(有機EC色素)>
次に、有機EC色素3について説明する。有機EC色素3は、多孔質電極4の表面及び内部の微細孔に担持されているものとする。有機EC色素3は、エレクトロクロミック色素として公知の材料を何れも適用できる。但し、有機EC色素3を多孔質電極4に担持させるように、その分子構造中に官能基を具備していることが好ましい。有機EC色素3を多孔質電極4に吸着させる吸着基として作用する官能基の具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の酸性基、アミノ基、金属アルコキシド、金属ハロゲン化物等が挙げられる。また、有機EC色素3としては、単一の化合物のみを用いてもよく、複数の化合物を混合して用いてもよい。
<Electrochromic compound (organic EC dye)>
Next, the organic EC dye 3 will be described. It is assumed that the organic EC dye 3 is carried on the surface of the porous electrode 4 and the fine pores inside. Any material known as an electrochromic dye can be applied to the organic EC dye 3. However, it is preferable that the molecular structure has a functional group so that the organic EC dye 3 is supported on the porous electrode 4. Specific examples of functional groups that act as adsorbing groups for adsorbing the organic EC dye 3 to the porous electrode 4 include acidic groups such as carboxyl groups, sulfonic acid groups, and phosphonic acid groups, amino groups, metal alkoxides, metal halides, and the like. Is mentioned. As the organic EC dye 3, only a single compound may be used, or a plurality of compounds may be mixed and used.

なお、図1においては、有機EC色素3を表示電極構造体11側の多孔質電極4のみに担持させた構成を示したが、本発明は図2に示す構成例に限定されるものではなく、対向電極構造体12側の多孔質電極8にも、多孔質電極4と同様に有機EC色素が担持された構成としてもよい。但し、かかる場合においては、有機EC色素の発消色反応における酸化・還元反応は、両電極構造体11、12において逆となる材料を選定する。   Although FIG. 1 shows a configuration in which the organic EC dye 3 is supported only on the porous electrode 4 on the display electrode structure 11 side, the present invention is not limited to the configuration example shown in FIG. The porous electrode 8 on the counter electrode structure 12 side may be configured to carry an organic EC dye similarly to the porous electrode 4. However, in such a case, a material that reverses the oxidation / reduction reaction in the color development / decoloration reaction of the organic EC dye in both electrode structures 11 and 12 is selected.

例えば、多孔質電極材料4に担持させた有機EC色素が還元反応によってラジカル状態となり発色する場合には、多孔質電極8には定常状態で多孔質電極4に担持させた色素と同色調であり、酸化反応によって発色する有機EC色素を選定する。   For example, when the organic EC dye carried on the porous electrode material 4 becomes a radical state by the reduction reaction and develops color, the porous electrode 8 has the same color tone as the dye carried on the porous electrode 4 in a steady state. Select an organic EC dye that develops color by oxidation reaction.

このように、両電極構造体11、12において有機EC色素を担持させた構成とすることにより、色表示濃度を十分に高くすることができるので、最終的に得られるエレクトロクロミック装置において、発色が明瞭化し、画像の鮮明さを向上させることができる。   In this way, by adopting a configuration in which the organic EC dye is supported on both electrode structures 11 and 12, the color display density can be made sufficiently high, and in the finally obtained electrochromic device, color development is achieved. Clarification and image clarity can be improved.

有機EC色素(エレクトロクロミック化合物)3の具体例を下記式(1)〜(13)に示す。下記式中、Meは、メチル基である。下記式(1)、(5)によって表される化合物は4,4’−ビピリジン誘導体、下記式(2)によって表される化合物は2、5−ビス(4−ピリジル)フラン誘導体、下記式(3)によって表される化合物は2、5−ビス(4−ピリジル)チオフェン誘導体、下記式(4)によって表される化合物は2、5−ビス(4−ピリジル)−1H−ピロール誘導体、下記式(6)によって表される化合物は3,4’−ビピリジン誘導体、下記式(7)、(11)、(12)、(13)によって表される化合物は4,4’−(1,4−フェ二レン)ジピリジン誘導体、下記式(8)によって表される化合物はビス(4−ピリジル)ケトン誘導体、下記式(9)によって表される化合物は4,4’−ビス(4−ピリジル)−ベンゾフェノン誘導体、下記式(10)によって表される化合物は2、5−ビス(4−ピリジル)−1,3,4−オキサジアゾール誘導体であると、それぞれ見なすことができる。   Specific examples of the organic EC dye (electrochromic compound) 3 are shown in the following formulas (1) to (13). In the following formulae, Me is a methyl group. The compounds represented by the following formulas (1) and (5) are 4,4′-bipyridine derivatives, the compounds represented by the following formula (2) are 2,5-bis (4-pyridyl) furan derivatives, the following formula ( The compound represented by 3) is a 2,5-bis (4-pyridyl) thiophene derivative, the compound represented by the following formula (4) is a 2,5-bis (4-pyridyl) -1H-pyrrole derivative, The compound represented by (6) is a 3,4'-bipyridine derivative, and the compounds represented by the following formulas (7), (11), (12), and (13) are 4,4 '-(1,4- Phenylene) dipyridine derivative, a compound represented by the following formula (8) is a bis (4-pyridyl) ketone derivative, and a compound represented by the following formula (9) is 4,4′-bis (4-pyridyl)- Benzophenone derivative, represented by the following formula (10) Compounds is the is the 2,5-bis (4-pyridyl) -1,3,4-oxadiazole derivatives can be regarded respectively.

<エレクトロクロミック化合物(有機EC色素)の多孔質電極への担持>
有機EC色素の多孔質電極への担持に先立って、多孔質電極をUVオゾン処理する。使用したUVオゾン処理装置(サムコ株式会社製、UV−300)は、185nm、254nmの輝線を発光する低圧水銀ランプを光源としており、酸素分子の解離反応が185nm(<240nm)線によって生じる(O2→O(3P)+O(3P))。生成した三重項基底酸素原子(O(3P))が酸素分子と反応して、オゾンを生成する(O(3P)+O2→O3)。オゾンは、波長が260nm付近に吸収帯をもち、254nm線により解離反応が生じる。この解離反応によって一重項励起酸素原子が生成する(O3→O2+O(1D))。この励起酸素原子が紫外線(184nmや254nm)により励起された多孔質電極表面のC−H結合を酸化し、多孔質電極表面に酸素を含有する親水的な官能基(−CO、−CHO、−COO、−COOH等)を形成する。
<Supporting electrochromic compound (organic EC dye) on porous electrode>
Prior to loading the organic EC dye on the porous electrode, the porous electrode is treated with UV ozone. The UV ozone treatment apparatus used (Samco Co., Ltd., UV-300) uses a low-pressure mercury lamp that emits emission lines of 185 nm and 254 nm as a light source, and the dissociation reaction of oxygen molecules is caused by 185 nm (<240 nm) rays (O 2 → O ( 3 P) + O ( 3 P)). The generated triplet ground oxygen atom (O ( 3 P)) reacts with oxygen molecules to generate ozone (O ( 3 P) + O 2 → O 3 ). Ozone has an absorption band in the vicinity of 260 nm, and a dissociation reaction occurs due to the 254 nm line. This dissociation reaction generates singlet excited oxygen atoms (O 3 → O 2 + O ( 1 D)). This excited oxygen atom oxidizes the C—H bond on the surface of the porous electrode excited by ultraviolet rays (184 nm and 254 nm), and the surface of the porous electrode has a hydrophilic functional group (—CO, —CHO, — COO, -COOH, etc.).

UVオゾン処理によって、多孔質電極の表面に物理又は化学吸着して存在する空気中の有機物や水等が分解除去され、有機EC色素のもつ吸着基が吸着する(水素結合を形成する)表面サイトを増大させることができ、多孔質電極への有機EC色素の吸着量を増大させることができる。   UV ozone treatment decomposes and removes organic substances, water, etc. in the air that are physically or chemically adsorbed on the surface of the porous electrode, and adsorbs the adsorbing groups of the organic EC dye (forms hydrogen bonds) And the amount of organic EC dye adsorbed on the porous electrode can be increased.

次に、有機EC色素を多孔質電極4に担持させる方法について説明する。例えば、多孔質電極4の表面に吸着させる方法、多孔質電極表面と有機EC色素とを化学的に結合させる方法等、従来公知の技術を適用できる。具体的方法としては、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート等の塗布法、電界析出法、電界重合法、担持させる化合物の溶液に浸す自然吸着法等が適用でき、特に、特別な装置を必要としない自然吸着法、及び、多孔質電極表面へ有機EC色素を化学結合させる方法が好適である。   Next, a method for supporting the organic EC dye on the porous electrode 4 will be described. For example, conventionally known techniques such as a method of adsorbing on the surface of the porous electrode 4 and a method of chemically bonding the surface of the porous electrode and the organic EC dye can be applied. As specific methods, a dry process such as a vacuum deposition method, a coating method such as spin coating, an electric field deposition method, an electric field polymerization method, a natural adsorption method of immersing in a solution of a compound to be supported, etc. can be applied. A natural adsorption method that is not required and a method in which an organic EC dye is chemically bonded to the surface of the porous electrode are suitable.

自然吸着法としては、所定の有機EC色素を所定の溶媒に溶解して溶液を作製し、この溶液に、多孔質電極4が形成された透明基板に乾燥処理を施した後に浸漬する方法や、所定の有機EC色素が溶解された溶液を多孔質電極4に塗布する方法が挙げられる。この自然吸着法において、有機EC色素を多孔質電極4に確実に担持させるためには、有機EC色素の化学構造中に、吸着性を有する官能基を導入しておくことが必要である。   As a natural adsorption method, a method is prepared by dissolving a predetermined organic EC dye in a predetermined solvent to prepare a solution, and dipping the solution after drying the transparent substrate on which the porous electrode 4 is formed, The method of apply | coating the solution in which the predetermined | prescribed organic EC pigment | dye was melt | dissolved to the porous electrode 4 is mentioned. In this natural adsorption method, in order to securely support the organic EC dye on the porous electrode 4, it is necessary to introduce a functional group having adsorptivity into the chemical structure of the organic EC dye.

この吸着性を有する官能基は、多孔質電極4の材料に応じて適宜選定する。例えば、多孔質電極4が酸化物半導体により構成されている場合には、有機EC色素の化学構造中の吸着性官能基として、ホスホン酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミノ基等を導入しておくことが好ましい。   The functional group having the adsorptivity is appropriately selected according to the material of the porous electrode 4. For example, when the porous electrode 4 is made of an oxide semiconductor, the adsorptive functional group in the chemical structure of the organic EC dye includes a phosphonic acid group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a hydroxy group, an amino group, etc. Is preferably introduced in advance.

官能基は、有機EC色素の化学構造の骨格に直接導入してもよく、或いは、その他の所定の官能基を介して結合を形成することにより導入してもよい。所定の官能基を介する場合は、例えば、アルキル基、フェニル基、エステル、アミド基等を介して吸着性の官能基を導入することができる。   The functional group may be introduced directly into the skeleton of the chemical structure of the organic EC dye, or may be introduced by forming a bond via another predetermined functional group. In the case of passing through a predetermined functional group, for example, an adsorptive functional group can be introduced through an alkyl group, a phenyl group, an ester, an amide group or the like.

なお、有機EC色素を溶解する溶媒としては、例えば、水、アルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素等が適用できる。これらは単独で用いてもよく、適宜混合して用いてもよい。   Examples of the solvent for dissolving the organic EC dye include water, alcohol, acetonitrile, propionitrile, halogenated hydrocarbons, ethers, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, esters, Carbonates, ketones, hydrocarbons and the like can be applied. These may be used singly or may be mixed as appropriate.

エレクトロクロミック化合物を多孔質電極の表面へ化学結合によって担持させる方法も好適である。多孔質電極4の表面に有機EC色素を化学結合させる際には、多孔質電極4の表面と有機EC色素骨格との間に、所定の官能基を介在させてもよい。例えば、アルキル基、フェニル基、エステル、アミド等の官能基が挙げられる。   A method of supporting the electrochromic compound on the surface of the porous electrode by chemical bonding is also suitable. When the organic EC dye is chemically bonded to the surface of the porous electrode 4, a predetermined functional group may be interposed between the surface of the porous electrode 4 and the organic EC dye skeleton. For example, functional groups such as an alkyl group, a phenyl group, an ester, and an amide can be mentioned.

また、多孔質電極4の表面をシランカップリング剤等によって改質した後に、有機EC色素を化学結合して形成させるようにしてもよい。このような表面改質により、有機EC色素が多孔質電極4の材料と化学結合を形成するようになると、有機EC色素の結合力が強まり、例えば、電界質層5の材料として色素溶解性の高いものを使用するような場合に有利になり、有機EC色素の材料選択性が高まり、エレクトロクロミック装置の耐久性の向上も図られる。   Further, after the surface of the porous electrode 4 is modified with a silane coupling agent or the like, an organic EC dye may be chemically bonded and formed. By such surface modification, when the organic EC dye forms a chemical bond with the material of the porous electrode 4, the binding force of the organic EC dye becomes stronger. This is advantageous in the case of using a high one, and the material selectivity of the organic EC dye is enhanced, and the durability of the electrochromic device is improved.

<電解質層>
電解質層5は、溶媒に支持電解質が溶解された構成を有している。支持電解質としては、例えば、LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO3等のリチウム塩や、例えば、KCl、KI、KBr等のカリウム塩や、例えば、NaCl、NaI、NaBr等のナトリウム塩や、例えば、ほうフッ化テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、ほうフッ化テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムハライド等のテトラアルキルアンモニウム塩が挙げられる。
<Electrolyte layer>
The electrolyte layer 5 has a configuration in which a supporting electrolyte is dissolved in a solvent. Examples of the supporting electrolyte include lithium salts such as LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , and LiCF 3 SO 3 , potassium salts such as KCl, KI, and KBr, and NaCl, NaI, for example. And sodium salts such as NaBr, and tetraalkylammonium salts such as tetraethylammonium borofluoride, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium borofluoride, tetrabutylammonium perchlorate, and tetrabutylammonium halide.

電解質層5には、必要に応じて公知の酸化還元化合物を添加してもよい。酸化還元物質としては、例えば、フェロセン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、フェニレンジアミン誘導体等が適用できる。   A known redox compound may be added to the electrolyte layer 5 as necessary. As the redox substance, for example, a ferrocene derivative, a tetracyanoquinodimethane derivative, a benzoquinone derivative, a phenylenediamine derivative, or the like can be applied.

上記の溶媒としては、支持電解質を溶解し、上述した有機EC色素を溶解しないものを選択する。例えば、水、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレン等から適宜選定する。   As said solvent, the thing which melt | dissolves a support electrolyte and does not melt | dissolve the organic EC pigment | dye mentioned above is selected. For example, it is appropriately selected from water, acetonitrile, dimethylformamide, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate and the like.

また、電解質層5には、いわゆる、マトリックス材を適用してもよい。マトリックス材は、目的に応じて適宜選択でき、例えば、骨格ユニットがそれぞれ、−(C−C−O)n−、−(CC(CH3)−O)n−、−(C−C−N)n−、若しくは、−(C−C−S)n−によって表されるポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンスルフィドが挙げられる。なお、これら骨格ユニットを主鎖構造として、適宜枝分かれ構造を有していてもよい。また、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート等も好適である。 Further, a so-called matrix material may be applied to the electrolyte layer 5. Matrix material can be appropriately selected depending on the purpose, for example, skeletal unit respectively, - (CC-O) n -, - (CC (CH 3) -O) n -, - (CC-N ) N- or-(C-C-S) n- , polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, and polyethylene sulfide. Note that these skeleton units may have a branched structure as the main chain structure. Polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, and the like are also suitable.

電解質層5は、高分子固体電解質層としてもよい。なお、この場合、マトリックス材のポリマーに所定の可塑剤を添加することが好ましい。可塑剤としては、マトリックスポリマーが親水性の場合には、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、及びこれらの混合物が好適であり、疎水性の場合には、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、スルフォラン、ジメトキシエタン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、n−メチルピロリドン、及び、これらの混合物が好適である。   The electrolyte layer 5 may be a polymer solid electrolyte layer. In this case, it is preferable to add a predetermined plasticizer to the polymer of the matrix material. As the plasticizer, when the matrix polymer is hydrophilic, water, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and a mixture thereof are preferable. When the matrix polymer is hydrophobic, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, γ- Butyrolactone, acetonitrile, sulfolane, dimethoxyethane, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, n-methylpyrrolidone, and mixtures thereof are preferred.

<有機ラジカル化合物>
次に、有機ラジカル化合物13について説明する。これは、下記式(14)で表わされる官能基を有している化合物であるものとする。多孔質電極8については、電極の蓄電容量を向上させるために、多孔質電極8に有機ラジカル化合物13を担持させる。有機ラジカル化合物13としては、後述する化合物を用いることができる。図1における有機ラジカル化合物13は、対向電極構造体12において、表示電極構造体11の有機EC色素3の発色時における状態と逆の電荷にチャージする機能を有する材料であり、これによってカラー表示機能が高められる。
<Organic radical compound>
Next, the organic radical compound 13 will be described. This is a compound having a functional group represented by the following formula (14). For the porous electrode 8, the organic radical compound 13 is supported on the porous electrode 8 in order to improve the storage capacity of the electrode. As the organic radical compound 13, the compounds described later can be used. The organic radical compound 13 in FIG. 1 is a material having a function of charging the opposite electrode structure 12 to a charge opposite to the state when the organic EC dye 3 of the display electrode structure 11 is colored, thereby providing a color display function. Is increased.

式(14)の官能基を有する有機ラジカル化合物13の具体例を、下記式(15)〜(57)に示す。   Specific examples of the organic radical compound 13 having a functional group of the formula (14) are shown in the following formulas (15) to (57).



<有機ラジカル化合物の多孔質電極への担持>
有機色素の多孔質電極への担持の場合と同様に、有機ラジカル化合物の多孔質電極への担持に先立って、多孔質電極をUVオゾン処理し、多孔質電極表面に酸素を含有する親水的な官能基(−CO、−CHO、−COO、−COOH等)を形成して、有機ラジカル化合物のもつ吸着基が吸着する(水素結合を形成する)表面サイトを増大させることができ、多孔質電極への有機ラジカル化合物の吸着量を増大させることができる。
<Supporting organic radical compound on porous electrode>
As in the case of loading the organic dye on the porous electrode, prior to loading the organic radical compound on the porous electrode, the porous electrode is subjected to UV ozone treatment, and the surface of the porous electrode is hydrophilic containing oxygen. A porous electrode can be formed by forming functional groups (-CO, -CHO, -COO, -COOH, etc.) and increasing the surface sites on which the adsorbing groups of organic radical compounds are adsorbed (forming hydrogen bonds). The amount of the organic radical compound adsorbed on can be increased.

有機ラジカル化合物13は、上述した有機EC化合物3と同様に、多孔質電極8へ吸着させるための吸着基を化学構造中に有している。吸着基として、具体的には、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の酸性基、アミノ基、金属アルコキシド、金属ハロゲン化物等が挙げられ、特にホスホン酸基が好適である。多孔質電極4に担持させる有機EC化合物3と同様に、有機ラジカル化合物13は吸着基として作用する官能基を有しているので、上述した有機EC化合物3の多孔質電極4への担持の方法と同様にして、多孔質電極8に有機ラジカル化合物13を担持させることができる。なお、有機ラジカル化合物13は、単一の種類の化合物を使用してもよく、複数種類の化合物を混合して用いてもよい。   Similar to the organic EC compound 3 described above, the organic radical compound 13 has an adsorbing group for adsorbing to the porous electrode 8 in the chemical structure. Specific examples of the adsorbing group include an acidic group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphonic acid group, an amino group, a metal alkoxide, a metal halide, and the like, and a phosphonic acid group is particularly preferable. Similar to the organic EC compound 3 supported on the porous electrode 4, the organic radical compound 13 has a functional group that acts as an adsorbing group, so that the organic EC compound 3 is supported on the porous electrode 4. In the same manner, the organic radical compound 13 can be supported on the porous electrode 8. The organic radical compound 13 may be a single type of compound or a mixture of a plurality of types of compounds.

本発明のエレクトロクロミック装置の製造方法について説明する。先ず、表示電極構造体11を作製する。所定の材料と膜厚の支持基板1上に透明電極2を形成し、その後、多孔質電極4を形成する。その後、例えば、有機EC色素水溶液に浸漬させることにより色素の担持を行い、エタノール溶液で洗浄処理、乾燥処理を行う。   A method for manufacturing the electrochromic device of the present invention will be described. First, the display electrode structure 11 is produced. A transparent electrode 2 is formed on a support substrate 1 having a predetermined material and film thickness, and then a porous electrode 4 is formed. After that, for example, the dye is supported by being immersed in an organic EC dye aqueous solution, and a washing process and a drying process are performed with an ethanol solution.

続いて、対向電極構造体12を、所定の材料と膜厚の支持基板6上に透明電極7を形成し、その後、多孔質電極8を形成することにより作製する。次に、多孔質電極8に有機ラジカル化合物13を担持させる。   Subsequently, the counter electrode structure 12 is produced by forming the transparent electrode 7 on the support substrate 6 having a predetermined material and film thickness, and then forming the porous electrode 8. Next, the organic radical compound 13 is supported on the porous electrode 8.

なお、多孔質電極4、8の詳細な形成方法については上述した方法に従うものとする。有機EC色素を担持させる電極についても、双方とするか一方とするか適宜選定する。双方の多孔質電極に有機EC色素を担持させる場合には、EC色素は異なる種類のもの使用し、多孔質電極4には還元で発色するものを担持させ、多孔質電極8には酸化で発色するものを担持させる。   In addition, about the detailed formation method of the porous electrodes 4 and 8, it shall follow the method mentioned above. The electrode for supporting the organic EC dye is also appropriately selected to be both or one. When organic EC dyes are supported on both porous electrodes, different types of EC dyes are used, the porous electrode 4 is supported with a color developing upon reduction, and the porous electrode 8 is colored with oxidation. Support what you want to carry.

次に、電解質層用の溶液の調製を行う。続いて、表示電極構造体11と、対向電極構造体12とを、所定の接着剤を用いて貼り合わせるが、このとき後工程で電解液を注入できるように一部分に注入口を形成しておく。その後、電解液を注入口から注入し、樹脂接着材で封止することにより、対向した電極構造体を具備するエレクトロクロミック装置が作製される。   Next, a solution for the electrolyte layer is prepared. Subsequently, the display electrode structure 11 and the counter electrode structure 12 are bonded together using a predetermined adhesive. At this time, an injection port is formed in a part so that an electrolytic solution can be injected in a later process. . Thereafter, an electrolytic solution is injected from the injection port and sealed with a resin adhesive, whereby an electrochromic device having an opposing electrode structure is manufactured.

次に、本発明のエレクトロクロミック装置10を用いた表示方法について説明する。   Next, a display method using the electrochromic device 10 of the present invention will be described.

図1のエレクトロクロミック装置10において、多孔質電極4の表面には、定常状態において可視域に吸収をもたない有機EC化合物である所定の化合物が担持されている。   In the electrochromic device 10 of FIG. 1, the surface of the porous electrode 4 carries a predetermined compound that is an organic EC compound that does not absorb in the visible region in a steady state.

エレクトロクロミック装置10を構成する対の電極構造体11、12に、所定のリード線を結線し表示装置として構成する。所定のリード線を通じて所定の電圧を印加すると、多孔質電極4とこれに担持された有機EC化合物との間で電子の授受がなされ、有機EC化合物において電気化学的な還元反応が起き、一価のラジカル状態となって発色する。   A predetermined lead wire is connected to the pair of electrode structures 11 and 12 constituting the electrochromic device 10 to constitute a display device. When a predetermined voltage is applied through a predetermined lead wire, electrons are transferred between the porous electrode 4 and the organic EC compound supported on the porous electrode 4, and an electrochemical reduction reaction occurs in the organic EC compound. Color develops in the radical state of.

なお、対向電極構造体12側の多孔質電極8は、有機EC色素と逆の電荷をチャージし(有機EC色素が還元反応によって−の電荷をチャージしているときには、多孔質電極8は+の電荷をチャージする)、色素による発色機能を高め、且つ、安定化させる。   The porous electrode 8 on the counter electrode structure 12 side is charged with a charge opposite to that of the organic EC dye (when the organic EC dye is charged with a negative charge by a reduction reaction, the porous electrode 8 is + Charge) and enhance and stabilize the coloring function by the dye.

図1に示すエレクトロクロミック装置を構成する各層の厚さを例示すれば、以下の通りである。   An example of the thickness of each layer constituting the electrochromic device shown in FIG. 1 is as follows.

支持基板1の厚さ=10μm〜10mm、
支持基板6の厚さ=10μm〜10mm、
透明電極2の厚さ=40nm〜1000nm、
透明電極7の厚さ=40nm〜1000nm、
多孔質電極4の厚さ=1.5μm〜30μm、
多孔質電極8の厚さ=1.5μm〜30μm、
表示電極構造体11の厚さ=11μm〜11mm、
対向電極構造体12の厚さ=11μm〜11mm、
透明電極2と透明電極7との間隔=1μm〜1mmである。
Thickness of support substrate 1 = 10 μm to 10 mm,
Support substrate 6 thickness = 10 μm to 10 mm,
The thickness of the transparent electrode 2 = 40 nm to 1000 nm,
The thickness of the transparent electrode 7 = 40 nm to 1000 nm,
The thickness of the porous electrode 4 = 1.5 μm to 30 μm,
Thickness of porous electrode 8 = 1.5 μm to 30 μm,
Display electrode structure 11 thickness = 11 μm to 11 mm,
The thickness of the counter electrode structure 12 = 11 μm to 11 mm,
The distance between the transparent electrode 2 and the transparent electrode 7 is 1 μm to 1 mm.

なお、本発明のエレクトロクロミック装置は、図1に示した構成に限定されるものではなく、多色表示が可能な装置構成に応用することができる。即ち、図1に示すエレクトロクロミック構成と同様の構造であって、電気化学的な反応によりラジカル状態となって、マゼンダ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)に発色するエレクトロクロミック化合物を所定の多孔質電極に担持させて電極構造体を作製し、これら三層を用いて、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)の積層構造とすることにより、発消色表示を可逆的に行うことができるフルカラー表示のエレクトロクロミック装置が得られる。   The electrochromic device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but can be applied to a device configuration capable of multicolor display. That is, an electrochromic compound that has the same structure as the electrochromic structure shown in FIG. 1 and that is converted into a radical state by an electrochemical reaction and develops magenta (M), yellow (Y), and cyan (C). An electrode structure is prepared by carrying it on a predetermined porous electrode, and by using these three layers, a magenta (M), yellow (Y), and cyan (C) laminated structure is formed, thereby providing a color-decoloring display. An electrochromic device with full color display that can be performed reversibly is obtained.

エレクトロクロミック化合物(有機EC色素)としては、イエロー域(430〜490nmの範囲)、マゼンタ域(500〜580nmの範囲)、シアン域(600〜700nmの範囲)に吸収極大をもつ色素を使用することが望ましい。   As an electrochromic compound (organic EC dye), a dye having an absorption maximum in the yellow region (range of 430 to 490 nm), magenta region (range of 500 to 580 nm), and cyan region (range of 600 to 700 nm) should be used. Is desirable.

フルカラー表示のエレクトロクロミック装置は、支持基板上に少なくとも透明電極が形成されている一対の電極構造体(表示電極構造体と対向電極構造体)が、透明電極同士が対向するように電解質層を挟持して配置されており、一対の電極構造体を構成する透明電極のうちの、少なくとも表示電極構造体の透明電極上に、エレクトロクロミック化合物が担持された多孔質電極が形成されており、一対の電極構造体間に印加する電圧の制御によって発消色を行うことができ、(a)エレクトロクロミック化合物が担持された多孔質電極が形成されており、シアンの可逆的な発消色を行うことができるエレクトロクロミック素子構造体、(b)イエローの可逆的な発色を行うことができるエレクトロクロミック素子構造体、(c)マゼンタの可逆的な発色を行うことができるエレクトロクロミック素子構造体の3つの素子構造体を積層することによって形成され、各エレクトロクロミック素子構造体に印加する電圧を制御することによって、全体としてフルカラーの画像を表示することができる。   The electrochromic device for full-color display sandwiches an electrolyte layer so that a pair of electrode structures (a display electrode structure and a counter electrode structure) having at least a transparent electrode formed on a support substrate face each other. A porous electrode carrying an electrochromic compound is formed on at least the transparent electrode of the display electrode structure among the transparent electrodes constituting the pair of electrode structures, Color development can be performed by controlling the voltage applied between the electrode structures, and (a) a porous electrode carrying an electrochromic compound is formed and reversible color development of cyan is performed. An electrochromic device structure capable of performing reversible color development of yellow, and (c) possible magenta. It is formed by laminating three element structures of an electrochromic element structure that can produce a typical color, and displays a full color image as a whole by controlling the voltage applied to each electrochromic element structure can do.

図3は、本発明の実施の形態による、カラー表示を行うことができるエレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of an electrochromic device capable of performing color display according to an embodiment of the present invention.

図3に示すエレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれは、図1に示すエレクトロクロミック装置と同様の構成を有している。   Each of the electrochromic element structures 10A, 10B, and 10C shown in FIG. 3 has the same configuration as the electrochromic device shown in FIG.

図3に示す、カラー表示を行うことができるエレクトロクロミック装置は、(a)第1の支持基板(支持基板1a、1b、1c)、この第1の支持基板上に形成された第1の透明電極(透明電極2a、2b、2c)、及び、この第1の透明電極上に形成された第1の多孔質電極(多孔質電極4a、4b、4c)を含む表示電極構造体11a、11b、11cと、(b)第2の支持基板(支持基板6a、6b、6c)、この第2の支持基板上に形成された第2の透明電極(透明電極7a、7b、7c)、及び、この第2の透明電極上に形成された第2の多孔質電極(多孔質電極8a、8b、8c)を含む対向電極構造体12a、12b、12cと、(c)表示電極構造体11a、11b、11及び対向電極構造体12a、12b、12cによって挟持された電解質層5a、5b、5cとを具備している。   The electrochromic device capable of performing color display shown in FIG. 3 includes: (a) a first support substrate (support substrates 1a, 1b, 1c), and a first transparent substrate formed on the first support substrate. Display electrode structures 11a, 11b including electrodes (transparent electrodes 2a, 2b, 2c) and a first porous electrode (porous electrodes 4a, 4b, 4c) formed on the first transparent electrode, 11c, (b) a second support substrate (support substrates 6a, 6b, 6c), a second transparent electrode (transparent electrodes 7a, 7b, 7c) formed on the second support substrate, and this Counter electrode structures 12a, 12b, 12c including second porous electrodes (porous electrodes 8a, 8b, 8c) formed on the second transparent electrode, and (c) display electrode structures 11a, 11b, 11 and the counter electrode structures 12a, 12b, and 12c. Sandwiched the electrolyte layer 5a, it is equipped 5b, and 5c.

電解質層5a、5b、5cを介して第1の透明電極(2a、2b、2c)と第2の透明電極(7a、7b、7c)とが対向するように配置され、有機EC色素(3a、3b、3c)が第1の多孔質電極(4a、4b、4c)に担持され、有機ラジカル化合物(13a、13b、13c)が第2の多孔質電極(8a、8b、8c)に担持されて、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cが形成されている。   The first transparent electrode (2a, 2b, 2c) and the second transparent electrode (7a, 7b, 7c) are arranged to face each other through the electrolyte layers 5a, 5b, 5c, and the organic EC dye (3a, 3b, 3c) are carried on the first porous electrodes (4a, 4b, 4c), and organic radical compounds (13a, 13b, 13c) are carried on the second porous electrodes (8a, 8b, 8c). Electrochromic element structures 10A, 10B, and 10C are formed.

エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cが積層されており、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれの第1の透明電極(2a、2b、2c)と第2の透明電極(7a、7b、7c)の間に印加する電圧の制御によって、エレクトロクロミック化合物による可逆的な発消色を行うことができる。透明なエレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cの積層型構造によって、カラー表示を行う有機EC装置を作製することができる。   The electrochromic element structures 10A, 10B, and 10C are stacked, and the first transparent electrodes (2a, 2b, and 2c) and the second transparent electrodes (7a, 10c) of the electrochromic element structures 10A, 10B, and 10C are stacked. By controlling the voltage applied between 7b and 7c), reversible color erasing with an electrochromic compound can be performed. An organic EC device that performs color display can be manufactured by a laminated structure of transparent electrochromic element structures 10A, 10B, and 10C.

エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれの第1の多孔質電極(4a、4b、4c)にそれぞれ担持される有機EC色素(3a、3b、3c)は、図3の上方を目視方向とすると、マゼンタ、イエロー、シアンとする。   The organic EC dyes (3a, 3b, 3c) carried on the first porous electrodes (4a, 4b, 4c) of the electrochromic element structures 10A, 10B, 10C, respectively, are viewed from above in FIG. Then, magenta, yellow, and cyan.

図1、図3に示すエレクトロクロミック装置において使用されるエレクトロクロミック化合物としては、電圧が印加されていない状態では可視光領域に吸収を示さず消色状態にあり、電圧が印加された状態では可視光領域に吸収を示し発色状態となる化合物、逆に、電圧が印加された状態では可視光領域に吸収を示さず消色状態にあり、電圧が印加されていない状態では可視光領域に吸収を示し発色状態となる化合物、或いは、印加される電圧の大きさによって発色が異なる多発色状態が可能な化合物の何れであってもよく、目的に応じて適宜選択することができ、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれに印加する電圧を制御することによって、フルカラーの画像を表示することができる。   The electrochromic compound used in the electrochromic device shown in FIG. 1 and FIG. 3 is in a decolored state without absorption in the visible light region when no voltage is applied, and visible when a voltage is applied. A compound that absorbs in the light region and becomes a colored state. Conversely, when a voltage is applied, the compound is in a decolored state with no absorption in the visible light region, and absorbs in the visible light region when no voltage is applied. It may be any of a compound that exhibits a colored state or a compound that can be in a multi-colored state that varies in color depending on the magnitude of applied voltage, and can be appropriately selected according to the purpose. A full color image can be displayed by controlling the voltage applied to each of the bodies 10A, 10B, and 10C.

また、図1、図3に示すエレクトロクロミック装置において、アクティブマトリックス駆動を行うために、第1の支持基板(支持基板1、1a、1b、1c)に第1の透明電極(透明電極2、2a、2b、2c)を分画として形成し、即ち、各画素に対応するように相互に独立させた分画の複数個をマトリックス状に形成し、各分画上に第1の多孔質電極(多孔質電極4、4a、4b、4c)を形成して、各分画に対応して、ゲート線及びソース線によって接続される薄膜トランジスタ(TFT)を第1の透明電極上に形成配置する構成を有する装置とすることもできる。この装置によれば、薄膜トランジスタに印加する電圧を制御することによって、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれの各画素に対応する分画における発消色を制御することができる。   In addition, in the electrochromic device shown in FIGS. 1 and 3, in order to perform active matrix driving, a first transparent electrode (transparent electrodes 2, 2a) is provided on a first support substrate (support substrates 1, 1a, 1b, 1c). 2b, 2c) are formed as fractions, that is, a plurality of fractions that are mutually independent so as to correspond to each pixel are formed in a matrix, and a first porous electrode ( A porous electrode 4, 4a, 4b, 4c) is formed, and a thin film transistor (TFT) connected by a gate line and a source line is formed and arranged on the first transparent electrode corresponding to each fraction. It can also be set as the apparatus which has. According to this apparatus, by controlling the voltage applied to the thin film transistor, it is possible to control the color development / decoloration in the fraction corresponding to each pixel of the electrochromic element structures 10A, 10B, and 10C.

更に、図1に示すエレクトロクロミック装置において、透明電極2が分画され画素に対応するよう形成され、即ち、アクティブマトリックス駆動を行うために、シアン、マゼンタ、イエローに対応する第1、第2及び第3分画からなる分画の複数個からなるマトリックス状の透明電極2を支持基板1上に形成し、第1、第2及び第3分画上に多孔質電極4を形成して、第1、第2及び第3分画上に形成された多孔質電極4上にそれぞれ、シアン、マゼンタ、イエローの発色が可能なエレクトロクロミック化合物を担持させ、第1、第2及び第3分画に対応して、ゲート線及びソース線によって接続される薄膜トランジスタを透明電極2上に形成配置する構成を有する装置とすることもできる。この装置によれば、薄膜トランジスタに印加する電圧を制御することによって、それぞれの各画素に対応する第1、第2及び第3分画における発消色を制御することができる。
る。
Further, in the electrochromic device shown in FIG. 1, the transparent electrode 2 is fractionated and formed so as to correspond to the pixels, that is, the first, second and second corresponding to cyan, magenta, and yellow for performing active matrix driving. A matrix-like transparent electrode 2 composed of a plurality of fractions composed of the third fraction is formed on the support substrate 1, and a porous electrode 4 is formed on the first, second and third fractions, Electrochromic compounds capable of coloring cyan, magenta, and yellow are supported on the porous electrodes 4 formed on the first, second, and third fractions, respectively, and the first, second, and third fractions are supported. Correspondingly, a device having a configuration in which a thin film transistor connected by a gate line and a source line is formed and arranged on the transparent electrode 2 can be provided. According to this apparatus, by controlling the voltage applied to the thin film transistor, it is possible to control the color development / decoloration in the first, second, and third fractions corresponding to the respective pixels.
The

次に、本発明のエレクトロクロミック装置についての具体的な実施例と、これとの比較例を挙げて説明する。   Next, specific examples of the electrochromic device of the present invention and a comparative example thereof will be described.

実施例
〔エレクトロクロミック装置の作製例:評価例〕
(表示電極構造体の作製):後述する実施例及び比較例で使用する表示電極構造体
厚さ150μmのポリエチレンナフタレート(PEN)からなる支持基板1上に、表面抵抗が13Ω/□のITO膜(透明電極2)を塗布・焼成法によって形成し、基体27(ITO−PEN基板)を作成した。
Example [Production Example of Electrochromic Device: Evaluation Example]
(Preparation of display electrode structure): Display electrode structure used in examples and comparative examples described later An ITO film having a surface resistance of 13Ω / □ on a support substrate 1 made of polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 150 μm. (Transparent electrode 2) was formed by a coating / firing method to produce a base body 27 (ITO-PEN substrate).

図2に示すマグネトロンスパッタリング装置20の成膜室21の全圧を2.0Paとし、全圧に対する酸素ガスの分圧を50%、アルゴンガスの分圧を50%とし、4インチのSnターゲットを2個同時に用いて、各ターゲットへの電源出力を100Wに設定した(合計出力は200W)。また、ターゲット26a、26bと基体7との間の距離は7.5cmとした。反応性RFマグネトロンスパッタリングを行い、ITO膜(透明電極2)の表面へ膜厚2.6μmの多孔質酸化錫膜を形成した。なお、成膜中の基板(PEN)1の表面温度は150度以下であった。   The total pressure in the film forming chamber 21 of the magnetron sputtering apparatus 20 shown in FIG. 2 is 2.0 Pa, the partial pressure of oxygen gas is 50%, the partial pressure of argon gas is 50%, and a 4-inch Sn target is used. Using two simultaneously, the power output to each target was set to 100 W (total output was 200 W). The distance between the targets 26a and 26b and the substrate 7 was 7.5 cm. Reactive RF magnetron sputtering was performed to form a 2.6 μm thick porous tin oxide film on the surface of the ITO film (transparent electrode 2). The surface temperature of the substrate (PEN) 1 during film formation was 150 ° C. or less.

続いて、多孔質酸化錫膜よりなる多孔質電極4が形成されたITO―PEN基板を、UVオゾン処理した後、上記式(12)によって示された有機EC色素の2mM水溶液に40度下で24時間浸漬させて、有機EC色素を吸着させた。その後、エタノール溶液で洗浄処理、窒素ブローによる乾燥処理を行い、表示電極構造体を得た。   Subsequently, the ITO-PEN substrate on which the porous electrode 4 made of a porous tin oxide film is formed is subjected to UV ozone treatment, and then is added to a 2 mM aqueous solution of an organic EC dye represented by the above formula (12) at 40 degrees below. The organic EC dye was adsorbed by immersion for 24 hours. Thereafter, washing treatment with an ethanol solution and drying treatment by nitrogen blowing were performed to obtain a display electrode structure.

〔第一の対向電極構造体の作製〕後述する実施例で使用する第一の対向電極構造体
厚さ150μmのポリエチレンナフタレート(PEN)からなる支持基板6上に、表面抵抗が13Ω/□のITO膜(透明電極2)が形成された基板(基体27)(ITO−PEN基板)を作成した。
[Preparation of First Counter Electrode Structure] First counter electrode structure used in examples to be described later On a support substrate 6 made of polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 150 μm, the surface resistance is 13Ω / □. A substrate (base 27) (ITO-PEN substrate) on which an ITO film (transparent electrode 2) was formed was prepared.

図2に示すマグネトロンスパッタリング装置20の成膜室21の真空度を7.21×10-4Paとし、全圧を4.0Pa(全圧に対する酸素ガスの分圧を50%、アルゴンガスの分圧を50%とした。)とし、3インチの4wt%−Sb23/96wt%−SnO2ターゲットを1個用いて、ターゲットへの電源出力を150Wに設定した。また、ターゲット26a、26bと基板(基体27)との間の距離は7.5cmとした。 The degree of vacuum in the film forming chamber 21 of the magnetron sputtering apparatus 20 shown in FIG. 2 is 7.21 × 10 −4 Pa, the total pressure is 4.0 Pa (the partial pressure of oxygen gas with respect to the total pressure is 50%, and the argon gas and pressure was set at 50%.), a 4wt% -Sb 2 O 3 / 96wt % -SnO 2 target 3 inch with one, set the power output to the target to 150 W. The distance between the targets 26a and 26b and the substrate (base 27) was 7.5 cm.

ITO膜表面へスパッタリングを570分間行い、膜厚4.5μmのアンチモンドープ酸化スズ膜(ATO多孔質電極)を形成した。なお、成膜レートは470nm/時間であり、成膜中の基板表面温度は120度以下であった。   Sputtering was performed on the ITO film surface for 570 minutes to form an antimony-doped tin oxide film (ATO porous electrode) having a thickness of 4.5 μm. The film formation rate was 470 nm / hour, and the substrate surface temperature during film formation was 120 ° C. or less.

続いて、ATO膜よりなる多孔質電極8が形成されたITO−PEN基板を、UVオゾン処理した後、上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPO(有機ラジカル化合物(TEMPO:2,2,6,6-テトラメチルピペリジン 1-オキシル (2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl)))の5mM水溶液に40度下で24時間浸漬させて、ATO多孔質電極へ有機ラジカル化合物を吸着させた。その後、エタノール溶液で洗浄処理、窒素ブローによる乾燥処理を行い、第一の対向電極構造体を得た。   Subsequently, the ITO-PEN substrate on which the porous electrode 8 made of an ATO film was formed was subjected to UV ozone treatment, and then 4-phosphosoxy-TEMPO (organic radical compound (TEMPO: 2, 2) represented by the above chemical formula (22). , 6,6-Tetramethylpiperidine 1-oxyl))) soaked in an aqueous solution of 5 mM at 40 ° C. for 24 hours, and the organic radical compound was applied to the ATO porous electrode. Adsorbed. Thereafter, washing treatment with an ethanol solution and drying treatment by nitrogen blowing were performed to obtain a first counter electrode structure.

〔第二の対向電極構造体の作製〕後述する比較例1で使用する第二の対向電極構造体
厚さ150μmのポリエチレンナフタレート(PEN)からなる支持基板6上に、表面抵抗が13Ω/□のITO膜(透明電極2)が形成された基板(基体27)(ITO−PEN基板)を作成した。
[Preparation of Second Counter Electrode Structure] Second counter electrode structure used in Comparative Example 1 described later On a support substrate 6 made of polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 150 μm, the surface resistance is 13Ω / □. The board | substrate (base | substrate 27) (ITO-PEN board | substrate) with which ITO film | membrane (transparent electrode 2) was formed was produced.

図2に示すマグネトロンスパッタリング装置20の成膜室21の真空度を3.25×10-4Paとし、全圧を0.25Pa(全圧に対する酸素ガスの分圧を50%、アルゴンガスの分圧を50%とした。)とし、3インチの4wt%−Sb23/96wt%−SnO2ターゲットを1個用いて、ターゲットへの電源出力を150Wに設定した。また、ターゲット26a、26bと基板(基体27)との間の距離は7.5cmとした。 The degree of vacuum in the film forming chamber 21 of the magnetron sputtering apparatus 20 shown in FIG. 2 is 3.25 × 10 −4 Pa, the total pressure is 0.25 Pa (the partial pressure of oxygen gas with respect to the total pressure is 50%, the fraction of argon gas and pressure was set at 50%.), a 4wt% -Sb 2 O 3 / 96wt % -SnO 2 target 3 inch with one, set the power output to the target to 150 W. The distance between the targets 26a and 26b and the substrate (base 27) was 7.5 cm.

ITO膜表面へスパッタリングを480分間行い、膜厚4.2μmのアンチモンドープ酸化スズ膜(ATO多孔質電極)を形成した。なお、成膜レートは525nm/時間であり、成膜中の基板表面温度は120度以下であった。   Sputtering was performed on the ITO film surface for 480 minutes to form an antimony-doped tin oxide film (ATO porous electrode) having a thickness of 4.2 μm. The film formation rate was 525 nm / hour, and the substrate surface temperature during film formation was 120 ° C. or less.

続いて、ATO膜よりなる多孔質電極8が形成されたITO−PEN基板を、UVオゾン処理した後、上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPOの5mM水溶液に40度下で24時間浸漬させて、ATO多孔質電極へ有機ラジカル化合物を吸着させた。その後、エタノール溶液で洗浄処理、窒素ブローによる乾燥処理を行い、第二の対向電極構造体を得た。   Subsequently, the ITO-PEN substrate on which the porous electrode 8 made of an ATO film is formed is subjected to UV ozone treatment, and then added to a 5 mM aqueous solution of 4-Phosphonooxy-TEMPO represented by the chemical formula (22) at 40 ° C. for 24 hours. The organic radical compound was adsorbed on the ATO porous electrode by dipping. Thereafter, washing treatment with an ethanol solution and drying treatment by nitrogen blowing were performed to obtain a second counter electrode structure.

〔第三の対向電極構造体の作製〕後述する比較例2で使用する三の対向電極構造体
厚さ150μmのポリエチレンナフタレート(PEN)からなる支持基板6上に、表面抵抗が13Ω/□のITO膜(透明電極2)が形成された基板(基体27)(ITO−PEN基板)を作成した。
[Production of Third Counter Electrode Structure] Three counter electrode structures used in Comparative Example 2 described later On a support substrate 6 made of polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 150 μm, the surface resistance is 13Ω / □. A substrate (base 27) (ITO-PEN substrate) on which an ITO film (transparent electrode 2) was formed was prepared.

図2に示すマグネトロンスパッタリング装置20の成膜室21の真空度を3.25×10-4Paとし、全圧を2.0Pa(全圧に対する酸素ガスの分圧を0%、アルゴンガスの分圧を100%とした。)とし、3インチの4wt%−Sb23/96wt%−SnO2ターゲットを1個用いて、ターゲットへの電源出力を150Wに設定した。また、ターゲット26a、26bと基板(基体27)との間の距離は7.5cmとした。 The degree of vacuum in the film forming chamber 21 of the magnetron sputtering apparatus 20 shown in FIG. 2 is 3.25 × 10 −4 Pa, the total pressure is 2.0 Pa (the partial pressure of oxygen gas with respect to the total pressure is 0%, the argon gas is divided) and pressure was set to 100%.), a 4wt% -Sb 2 O 3 / 96wt % -SnO 2 target 3 inch with one, set the power output to the target to 150 W. The distance between the targets 26a and 26b and the substrate (base 27) was 7.5 cm.

ITO膜表面へスパッタリングを450分間行い、膜厚4.7μmのアンチモンドープ酸化スズ膜(ATO多孔質電極)を形成した。なお、成膜レートは625nm/時間であり、成膜中の基板表面温度は120度以下であった。   Sputtering was performed on the surface of the ITO film for 450 minutes to form an antimony-doped tin oxide film (ATO porous electrode) having a film thickness of 4.7 μm. The film formation rate was 625 nm / hour, and the substrate surface temperature during film formation was 120 ° C. or less.

続いて、ATO膜よりなる多孔質電極8が形成されたITO−PEN基板を、UVオゾン処理した後、上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPOの5mM水溶液に40度下で24時間浸漬させて、ATO多孔質電極へ有機ラジカル化合物を吸着させた。その後、エタノール溶液で洗浄処理、窒素ブローによる乾燥処理を行い、第三の対向電極構造体を得た。   Subsequently, the ITO-PEN substrate on which the porous electrode 8 made of an ATO film is formed is subjected to UV ozone treatment, and then added to a 5 mM aqueous solution of 4-Phosphonooxy-TEMPO represented by the chemical formula (22) at 40 ° C. for 24 hours. The organic radical compound was adsorbed on the ATO porous electrode by dipping. Thereafter, a washing treatment with an ethanol solution and a drying treatment by nitrogen blowing were performed to obtain a third counter electrode structure.

〔第四の対向電極構造体の作製〕後述する比較例3で使用する第四の対向電極構造体
厚さ150μmのポリエチレンナフタレート(PEN)からなる支持基板6上に、表面抵抗が13Ω/□のITO膜(透明電極2)が形成された基板(基体27)(ITO−PEN基板)を作成した。
[Fabrication of Fourth Counter Electrode Structure] Fourth counter electrode structure used in Comparative Example 3 to be described later On a support substrate 6 made of polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 150 μm, the surface resistance is 13Ω / □. The board | substrate (base | substrate 27) (ITO-PEN board | substrate) with which ITO film | membrane (transparent electrode 2) was formed was produced.

1次粒径20nmのアンチモンドープされた酸化スズ(ATO)を20重量%の分量で水に分散させてスラリーを作製し、このスラリーに、ポリエチレングリコールを5重量%の割合で溶解させて塗料を調製した。この塗料をITO膜上にスキージ法により塗布した。続いてホットプレートを用いて80度、15分間の乾燥処理を行い、膜厚14μmのアンチモンドープ酸化スズ(ATO)よりなる多孔質電極が形成されたITO−PEN基板が得られた。   An antimony-doped tin oxide (ATO) having a primary particle size of 20 nm is dispersed in water in an amount of 20% by weight to prepare a slurry, and polyethylene glycol is dissolved in this slurry at a ratio of 5% by weight to form a paint. Prepared. This paint was applied on the ITO film by a squeegee method. Subsequently, an ITO-PEN substrate on which a porous electrode made of antimony-doped tin oxide (ATO) having a film thickness of 14 μm was formed by performing a drying treatment at 80 ° C. for 15 minutes using a hot plate.

続いて、ATO膜よりなる多孔質電極8が形成されたITO−PEN基板を、UVオゾン処理した後、上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPOの5mM水溶液に40度下で24時間浸漬させて、ATO多孔質電極へ有機ラジカル化合物を吸着させた。その後、エタノール溶液で洗浄処理、窒素ブローによる乾燥処理を行い、第四の対向電極構造体を得た。
〔電解質用の溶液の調製〕
ガンマブチロラクロンに、過塩素酸リチウムを0.1mol/L溶解させ、脱水、脱気したものを調製した。
Subsequently, the ITO-PEN substrate on which the porous electrode 8 made of an ATO film is formed is subjected to UV ozone treatment, and then added to a 5 mM aqueous solution of 4-Phosphonooxy-TEMPO represented by the chemical formula (22) at 40 ° C. for 24 hours. The organic radical compound was adsorbed on the ATO porous electrode by dipping. Thereafter, a washing treatment with an ethanol solution and a drying treatment by nitrogen blowing were performed to obtain a fourth counter electrode structure.
(Preparation of solution for electrolyte)
A solution obtained by dissolving 0.1 mol / L of lithium perchlorate in gamma-butyrolaclone, dehydrating and degassing was prepared.

〔電極構造体の貼り合わせ〕
上述した第一〜第四の対向電極構造体12(有機ラジカル化合物13が吸着された多孔質電極8が形成された基板)と、表示電極構造体11をそれぞれ、厚さ50μmの熱可塑性フィルム接着剤を用いて90度で貼り合わせた。この際、後工程で電解質溶液を注入できるように、一部分に注入口を形成した。
[Lamination of electrode structure]
The first to fourth counter electrode structures 12 (the substrate on which the porous electrode 8 on which the organic radical compound 13 is adsorbed) and the display electrode structure 11 are bonded to each other with a thermoplastic film having a thickness of 50 μm. Bonding was performed at 90 degrees using an agent. At this time, an injection port was formed in a part so that the electrolyte solution could be injected in a later step.

〔電解質溶液の注入〕
電解質溶液を注入し、その後、注入口をエポキシ系の熱硬化樹脂で封止し、電解質層を挟持した状態で対向させた電極構造体を具備するエレクトロクロミック装置が完成した。
[Injection of electrolyte solution]
An electrolyte solution was injected, and then an injection port was sealed with an epoxy thermosetting resin, and an electrochromic device including an electrode structure facing each other with the electrolyte layer sandwiched therebetween was completed.

(実施例1)
上述した第一の対向電極構造体におけるATO多孔質電極の基礎物性について、X線回折、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)、窒素吸脱着測定、吸収スペクトル測定により評価した。以下に、評価結果について説明する。
Example 1
The basic physical properties of the ATO porous electrode in the first counter electrode structure described above were evaluated by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscope (FE-SEM), nitrogen adsorption / desorption measurement, and absorption spectrum measurement. Below, an evaluation result is demonstrated.

図4は、本発明の実施例による、多孔質電極のX線回折パターンを示す図であり、縦軸は回折強度(cps)、横軸は回折各(2θ(度))を示す。   FIG. 4 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a porous electrode according to an embodiment of the present invention, where the vertical axis represents diffraction intensity (cps) and the horizontal axis represents each diffraction (2θ (degrees)).

図4に示すように、ATO膜(多孔質電極)のX線回折パターンには、正方晶であるルチル相の酸化錫に起因する(110)、(101)、(200)、(211)、(002)、(112)の回折ピークが観測された。このことから、透明電極上に形成されたATO膜の結晶構造は、主に酸化錫であることがわかった。   As shown in FIG. 4, in the X-ray diffraction pattern of the ATO film (porous electrode), (110), (101), (200), (211), due to the rutile phase tin oxide that is tetragonal, The diffraction peaks of (002) and (112) were observed. From this, it was found that the crystal structure of the ATO film formed on the transparent electrode was mainly tin oxide.

図5は、本発明の実施例による、多孔質電極の表面のFE−SEM写真(倍率150,000)を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing an FE-SEM photograph (magnification: 150,000) of the surface of the porous electrode according to an embodiment of the present invention.

図6は、本発明の実施例による、多孔質電極の断面のFE−SEM写真(倍率22,000)を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an FE-SEM photograph (magnification 22,000) of a cross section of a porous electrode according to an example of the present invention.

図5、図6に示す電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)写真から明らかなように、マグネトロンスパッタリングによって成膜されたATO膜は、表面FE−SEM像から、密に集合している直径50nm〜100nm程度のナノ粒子状形態が観察され、断面FE−SEM像から、支持基板に対して垂直方向に成長した約100nm径の柱状体から構成されていることがわかった。また、後述するように、ATO膜は、窒素吸脱着等温線の測定の結果からメソスケールの細孔を有することがわかった。   As apparent from the field emission scanning electron microscope (FE-SEM) photographs shown in FIGS. 5 and 6, the ATO film formed by magnetron sputtering has a densely assembled diameter from the surface FE-SEM image. Nanoparticle-like morphology of about 50 nm to 100 nm was observed, and it was found from a cross-sectional FE-SEM image that it was composed of columnar bodies having a diameter of about 100 nm grown in a direction perpendicular to the support substrate. As will be described later, the ATO film was found to have mesoscale pores from the results of measurement of nitrogen adsorption / desorption isotherms.

SnO2:Sbは、帯電していないSn又はSbと、酸素分子O2又は酸素分子イオンO2 -(又は酸素ラジカルO)との反応によって形成され、ITO膜の表面に成長された膜の最表面の凸部に加速された粒子(原子)が衝突して凸部が選択的に成長し、凸部はより凸となり成長し、凹部は成長し難くそのままの状態で残り、柱状体の集合体から形成された柱状構造をもったATO膜が形成されたと考えられる。 SnO 2: Sb is the uncharged Sn or Sb, oxygen molecules O 2 or oxygen molecular ions O 2 - is formed by the reaction of (or oxygen radicals O ·), of the films grown on the surface of the ITO film Accelerated particles (atoms) collide with the outermost convex part, and the convex part grows selectively, the convex part grows more convex, the concave part remains difficult to grow, and is a collection of columnar bodies It is considered that an ATO film having a columnar structure formed from the body was formed.

また、圧力が高ければ高いほど衝突した粒子(原子)はエネルギー的に低い状態であるため、衝突した凸部表面での拡散し難く、柱表面で微小なスケールでランダムにスパッタされた結晶性粒子(又は原子)が堆積していき、柱状構造の内部にメソスケールの細孔が形成される。このようにして、ターゲットからスパッタされた結晶性粒子の堆積によって全体として柱状体をなしこれらの集合体によって柱状構造をもったATO膜が形成される。0.5Pa〜6.0Paの圧力範囲では、このメソスケールの細孔をもった柱状体が形成され、柱状構造を有するATO膜形成されやすいと考えられる。   In addition, the higher the pressure, the lower the energy of the colliding particles (atoms), so it is difficult to diffuse on the collided convex surface, and the crystalline particles are randomly sputtered on a minute scale on the column surface. (Or atoms) accumulate, and mesoscale pores are formed inside the columnar structure. In this manner, a columnar body is formed as a whole by the deposition of the crystalline particles sputtered from the target, and an ATO film having a columnar structure is formed by the aggregate. In the pressure range of 0.5 Pa to 6.0 Pa, a columnar body having mesoscale pores is formed, and it is considered that an ATO film having a columnar structure is easily formed.

図7は、本発明の実施例による、多孔質電極の断面のFE−SEM写真を示す図であり図7(A)、図7(B)に示すSEM写真の倍率はそれぞれ、330,000、150,000である。   FIG. 7 is a diagram showing an FE-SEM photograph of a cross section of a porous electrode according to an embodiment of the present invention. The magnifications of the SEM photographs shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B) are 330,000, respectively. 150,000.

図7に示す断面FE−SEM像に見られるように、柱状構造内部に、メソスケールの細孔が存在していることがわかる。このように、マグネトロンスパッタリングによって形成された多孔質電極は、支持基板に垂直に成長した柱状体間の隙間に加えて柱状体内部にメソスケールの細孔を有する特徴をもったメソ多孔質電極である。代表的なメソスケールの細孔と想定される部分を矢丸で図7(A)に示す。このメソ多孔質電極は、表示素子の発色時の電解質溶液における電荷バランスの調整に有用であり、電解液との接触面積が大きく、電荷バランスを調整するのに好適である。また、メソ多孔質電極への、ニトロオキシラジカル基(発色のために必要な電位を下げる働きをする。)を有する有機ラジカル化合物の担持量を増大させることができる。   As can be seen from the cross-sectional FE-SEM image shown in FIG. 7, it can be seen that mesoscale pores exist inside the columnar structure. As described above, the porous electrode formed by magnetron sputtering is a mesoporous electrode characterized by having mesoscale pores inside the columnar body in addition to the gap between the columnar bodies grown perpendicular to the support substrate. is there. A portion assumed to be a typical mesoscale pore is indicated by an arrow in FIG. This mesoporous electrode is useful for adjusting the charge balance in the electrolyte solution during color development of the display element, has a large contact area with the electrolyte, and is suitable for adjusting the charge balance. In addition, it is possible to increase the amount of an organic radical compound having a nitrooxy radical group (which functions to lower the potential necessary for color development) on the mesoporous electrode.

マグネトロンスパッタリングによって、ITO膜表面へATO多孔質電極を形成する際、酸素を使用するので、発生したプラズマと酸素との反応が生じる。このため、電子と酸素分子との衝突による解離反応により、一重項励起酸素原子O(1D)が形成する(e-+O2→O(3P)+O(1D)+e-、e-+O(3P)→O(1D)+e-)。この一重項励起酸素原子の材料表面への攻撃により、材料表面の比較的弱い化学結合を解離させる。また、減圧下であるため、励起酸素原子が材料表面で反応し易いため、マグネトロンスパッタリング成膜の開始時には、基板の最表面近傍で基板表面の官能基が解離され、基板と多孔質固体とが化学結合を形成する。 Since oxygen is used when forming an ATO porous electrode on the ITO film surface by magnetron sputtering, a reaction between the generated plasma and oxygen occurs. Therefore, a singlet excited oxygen atom O ( 1 D) is formed by a dissociation reaction due to collision between electrons and oxygen molecules (e + O 2 → O ( 3 P) + O ( 1 D) + e , e + O. ( 3 P) → O ( 1 D) + e ). Due to the attack of the singlet excited oxygen atoms on the material surface, relatively weak chemical bonds on the material surface are dissociated. In addition, since the excited oxygen atoms are likely to react on the material surface because of the reduced pressure, the functional group on the substrate surface is dissociated near the outermost surface of the substrate at the start of magnetron sputtering film formation, and the substrate and the porous solid are separated. Form chemical bonds.

即ち、マグネトロンスパッタリング成膜の開始時には、ITO表面は励起酸素原子によって改質され、反応性の高い親水基がITO表面に形成されため、ITOとSn(又はSb)とOとの化学結合が形成され、ITOとSn(又はSb)とOとの化学結合に伴って形成される膜は、ITO表面の平滑性を反映した表面形態で成長が起こるため、ITOとATOとのナノメートルスケールオーダーで均一な緻密な膜がITO表面に中間層として形成される。更に、マグネトロンスパッタリング成膜を進めると、上述したように柱状体が中間層上に成長していき、ITO−PEN基板上に中間層が形成されこの上に更に柱状体が成長していき、成長方向へ形態変化を伴った状態で、ATO膜が形成されていく。   That is, at the start of magnetron sputtering film formation, the ITO surface is modified by excited oxygen atoms, and a highly reactive hydrophilic group is formed on the ITO surface, so that a chemical bond between ITO, Sn (or Sb), and O is formed. Since the film formed with the chemical bond between ITO, Sn (or Sb) and O grows in a surface form reflecting the smoothness of the ITO surface, it is in the nanometer scale order of ITO and ATO. A uniform dense film is formed as an intermediate layer on the ITO surface. Further, when the magnetron sputtering film formation is advanced, the columnar body grows on the intermediate layer as described above, the intermediate layer is formed on the ITO-PEN substrate, and the columnar body grows further on the intermediate layer. An ATO film is formed in a state accompanied by a change in shape in the direction.

この結果、ITOとの密着性の高い膜が得られ、ATO多孔質電極が形成されたITO−PEN基板を曲げても、ITO膜、ATO膜は剥離しないことが確認され、密着性が向上し耐久性向上が可能となった。   As a result, a film having high adhesion with ITO was obtained, and it was confirmed that even if the ITO-PEN substrate on which the ATO porous electrode was formed was bent, the ITO film and ATO film were not peeled off, and the adhesion was improved. Improved durability.

ATOを成膜する際、原子層の堆積の増加に伴って、上述のように形態変化が生じるため、ATO膜の下層部(上記の中間層)とこの上方の上層部とでメソスケールオーダーでの形態が大きく異なる。また、緻密な膜(上記の中間層)の厚さは、スパッタ時の出力に依存すると考えられる。   When an ATO film is formed, as the atomic layer is deposited, the shape changes as described above. Therefore, the lower layer part (the intermediate layer) of the ATO film and the upper layer part above the ATO film are in mesoscale order. The form of is very different. Further, the thickness of the dense film (the above intermediate layer) is considered to depend on the output during sputtering.

図8は、本発明の実施例による、多孔質電極と基板との界面の断面のFE−SEM写真(倍率1,1000、3kV)を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing an FE-SEM photograph (magnification: 1,1000, 3 kV) of the cross section of the interface between the porous electrode and the substrate according to the embodiment of the present invention.

図8は、アモルファスなガラス基板上にATO多孔質膜を形成し、界面部分を含む断面FE−SEM像であり、成長された多孔質膜とガラス基板との界面に厚さ約25nmの略平滑な緻密な膜(中間層)が認められた。   FIG. 8 is a cross-sectional FE-SEM image in which an ATO porous film is formed on an amorphous glass substrate and includes an interface portion, and is approximately smooth with a thickness of about 25 nm at the interface between the grown porous film and the glass substrate. A dense film (intermediate layer) was observed.

多孔質膜の細孔構造を評価する手法として、窒素吸脱着等温線が知られており、比表面積、細孔径分布、細孔容積まで評価できるため、細孔構造を特徴化するのに非常に有用である。比表面積とは単位重量あたりの表面積であり、窒素ガス等の不活性ガスの物理吸着を用いて測定することができる。   Nitrogen adsorption / desorption isotherm is known as a method for evaluating the pore structure of porous membranes, and it can be used to evaluate the specific surface area, pore size distribution, and pore volume. Useful. The specific surface area is a surface area per unit weight and can be measured using physical adsorption of an inert gas such as nitrogen gas.

測定サンプルの前処理として、窒素吸脱着測定装置(日本ベル株式会社製、BELSORP−miniII)に接続するガラス管内へサンプルを導入し、窒素雰囲気下でATO膜サンプル150mgを120度・3時間で加熱し、細孔内外における吸着水の除去を行った。次いで、77K(ガラス管内の飽和蒸気圧:760mmHg)まで冷却し、サンプル管における相対圧力(P/P0=吸着平衡圧/飽和蒸気圧)を変化させ、ガラス管内の圧力の変化を測定した。サンプル表面は、窒素分子をファンデルワールス力で引き付け、物理吸着する。これによって、既知容量のサンプル管内の圧力変化が生じ、サンプル表面への窒素の物理吸着量がわかる。 As a pretreatment of the measurement sample, the sample is introduced into a glass tube connected to a nitrogen adsorption / desorption measuring device (BELSORP-miniII, manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.), and 150 mg of an ATO film sample is heated at 120 degrees for 3 hours in a nitrogen atmosphere The adsorbed water inside and outside the pores was removed. Then, 77K (saturated vapor pressure of the glass tube: 760 mmHg) and cooled to alter the relative pressure (P / P 0 = adsorption equilibrium pressure / saturated vapor pressure) in the sample tube was measured change in pressure in the glass tube. The sample surface attracts nitrogen molecules with van der Waals force and physically adsorbs them. As a result, a pressure change in the sample tube having a known volume occurs, and the amount of nitrogen physically adsorbed on the sample surface is known.

実測された相対圧力とガス吸着量のプロットをとり、その直線の勾配と切片から、Langmuir理論を多分子層吸着に拡張したBET式におけるVm(単分子層の吸着ガス量)とC値(BET定数)が求められ、Vm と窒素分子の断面積(窒素分子断面積:16.2Å2)から、BET比表面積を算出することができる。 The measured relative pressure and gas adsorption amount are plotted, and from the slope and intercept of the straight line, V m (monolayer adsorbed gas amount) and C value (Langmuir theory is expanded to multi-layer adsorption) BET constant) is determined, and the BET specific surface area can be calculated from V m and the cross-sectional area of nitrogen molecules (nitrogen molecule cross-sectional area: 16.2 2 ).

マグネトロンスパッタリングによって形成されたATO多孔質電極のBET比表面積は、33.3m2/gであると算出された。有機ラジカル化合物をできるだけ多く担持させ電気容量が大きな多孔質電極とするためには、多孔質電極の比表面積は約10m2/g以上であることが望ましいが、求められた値は、従来の焼結型のATO多孔質ナノ粒子膜(粒子径が数十ナノメートルである。)の比表面積に比べて、同じ又はそれ以上であり、十分な大きさの比表面積を有している。 The BET specific surface area of the ATO porous electrode formed by magnetron sputtering was calculated to be 33.3 m 2 / g. In order to make a porous electrode having a large electric capacity by supporting as much organic radical compound as possible, the specific surface area of the porous electrode is preferably about 10 m 2 / g or more. Compared to the specific surface area of the sintered ATO porous nanoparticle film (having a particle diameter of several tens of nanometers), the specific surface area is sufficiently large.

図9は、本発明の実施例による、多孔質電極の窒素吸脱着等温線を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a nitrogen adsorption / desorption isotherm of a porous electrode according to an embodiment of the present invention.

図10は、本発明の実施例による、多孔質電極の細孔分布を示す図であり、横軸は細孔の直径(nm)、縦軸は微分細孔容積(V:細孔容積、D:細孔直径、dV/dD)(mm3nm-1-1)を示す。 FIG. 10 is a diagram showing the pore distribution of a porous electrode according to an embodiment of the present invention, where the horizontal axis is the pore diameter (nm), and the vertical axis is the differential pore volume (V: pore volume, D : Pore diameter, dV / dD) (mm 3 nm −1 g −1 ).

図9に示すように、吸着平衡圧を順次増加(吸着)して得られる吸着側等温線と、平衡圧を順次減少(脱着)させて得られる脱着側等温線とが異なり、ヒステリシスを示す等温線が得られ、IV型(IUPACの等温線分類による。)の等温線を示し、メソ細孔(2nm〜50nm)の存在が示された。   As shown in FIG. 9, the adsorption-side isotherm obtained by sequentially increasing (adsorbing) the adsorption equilibrium pressure is different from the desorption-side isotherm obtained by sequentially decreasing (desorbing) the equilibrium pressure. A line was obtained, showing an isotherm of type IV (according to IUPAC isotherm classification), indicating the presence of mesopores (2 nm to 50 nm).

図10に示すように、上述の第一の対向電極構造体における多孔質電極は、均一ではないが20nm以下に細孔径分布を有しており、直径2nm〜20nmの細孔を含んでいる。   As shown in FIG. 10, the porous electrode in the first counter electrode structure described above is not uniform, but has a pore size distribution of 20 nm or less, and includes pores having a diameter of 2 nm to 20 nm.

対向電極構造体の電気容量を増大させるために用いる上記化学式(15)〜(57)で表わされる有機ラジカル化合物は、その分子径から考えるとマイクロ孔(直径<2nm)には導入できないため、また、有機ラジカル化合物は表面に吸着した際に凝集し易いものがあり、凝集によって円滑な電子移動を阻害するため、できるだけ単一分子状態で多くの化合物を吸着させる必要があるので、多孔質電極はメソ領域から外れない細孔径であることが好ましく、図10に示す結果は、2nm〜20nmの細孔を含む分布を示しており、有機ラジカル化合物の吸着に好適である。   The organic radical compounds represented by the chemical formulas (15) to (57) used for increasing the electric capacity of the counter electrode structure cannot be introduced into the micropores (diameter <2 nm) in view of their molecular diameters. Some organic radical compounds tend to aggregate when adsorbed on the surface, and since smooth electron transfer is inhibited by aggregation, it is necessary to adsorb as many compounds as possible in a single molecule state. It is preferable that the pore diameter does not deviate from the meso region, and the result shown in FIG. 10 shows a distribution including pores of 2 nm to 20 nm, which is suitable for adsorption of organic radical compounds.

上述した第一の対向電極構造体におけるATO多孔質膜の透明性を紫外−可視吸収スペクトル測定により、200から800nmの波長範囲における透過率を評価した。   Transparency of the ATO porous film in the first counter electrode structure described above was evaluated for transmittance in a wavelength range of 200 to 800 nm by ultraviolet-visible absorption spectrum measurement.

図11は、本発明の実施例による、多孔質電極の透過率の測定結果を示す図であり、縦軸は透過率(%)、横軸は波長(nm)を示す。ここで、透過率は、支持基板に、透明電極、及び、多孔質電極が形成された対向電極構造体について測定されたものであって、多孔質電極に有機ラジカル化合物が担持されていない状態で測定された透過率である。   FIG. 11 is a diagram showing the measurement results of the transmittance of the porous electrode according to the example of the present invention, where the vertical axis represents the transmittance (%) and the horizontal axis represents the wavelength (nm). Here, the transmittance was measured for a counter electrode structure in which a transparent electrode and a porous electrode were formed on a support substrate, and the organic radical compound was not supported on the porous electrode. It is the measured transmittance.

図11から明らかなように、透過率の変化を示す曲線は、支持基板、透明電極、ATO多孔質膜からなる電極構造体の層構造に起因する干渉によって波打っているが、マグネトロンスパッタリングによって成膜されたATO膜は、非常に透過率が高く、400nmにおける透過率は約60%、450nmにおける透過率は約90%、600nmにおける透過率は96%、700nmにおける透過率は98%であった。   As is clear from FIG. 11, the curve indicating the change in transmittance is undulated by interference due to the layer structure of the electrode structure including the support substrate, the transparent electrode, and the ATO porous film, but is formed by magnetron sputtering. The filmed ATO film had a very high transmittance, the transmittance at 400 nm was about 60%, the transmittance at 450 nm was about 90%, the transmittance at 600 nm was 96%, and the transmittance at 700 nm was 98%. .

第一の対向電極構造体12のサイクリックボルタンメトリーにより3極測定を行った。   Tripolar measurement was performed by cyclic voltammetry of the first counter electrode structure 12.

図12は、本発明の実施例による、第一の対向電極構造体12のサイクリックボルタンメトリーの結果を示す図であり、横軸は参照電極(Ag/AgNO3)に対する電圧(V)、縦軸は電流(A)を示す。 FIG. 12 is a diagram showing the results of cyclic voltammetry of the first counter electrode structure 12 according to the embodiment of the present invention, where the horizontal axis represents the voltage (V) with respect to the reference electrode (Ag / AgNO 3 ), and the vertical axis. Indicates current (A).

サイクリックボルタンメトリー(CV)は、一般的な3電極系を使用し、上述の第一の対向電極構造体を作用電極、対向電極を白金電極、参照電極をAg/AgNO3とし、上述の電解質用の溶液を用い、電圧−電流曲線における電圧掃引速度は50mV/sとし、連続測定における3サイクル目のデータを採用した。図12の電圧−電流曲線に示すように、0.18Vに還元ピーク、0.35Vに酸化ピークが観測された。CV曲線において明確な酸化・還元ピークが観察されたので、低消費電力化が可能である。 Cyclic voltammetry (CV) uses a general three-electrode system, the above-mentioned first counter electrode structure is a working electrode, the counter electrode is a platinum electrode, and the reference electrode is Ag / AgNO 3 . The voltage sweep rate in the voltage-current curve was 50 mV / s, and the data of the third cycle in the continuous measurement was adopted. As shown in the voltage-current curve of FIG. 12, a reduction peak was observed at 0.18V and an oxidation peak was observed at 0.35V. Since clear oxidation / reduction peaks are observed in the CV curve, it is possible to reduce power consumption.

上述した表示電極構造体と、第一の対向電極構造体を用いて、図1に示す構成のエレクトロクロミック装置を作製し、透明電極2、7間に電圧を印加して、電圧−光学特性(635nmの吸光度の変化を測定した。)を測定した。   Using the display electrode structure described above and the first counter electrode structure, an electrochromic device having the configuration shown in FIG. 1 is manufactured, and a voltage is applied between the transparent electrodes 2 and 7 to generate voltage-optical characteristics ( The change in absorbance at 635 nm was measured.).

図13は、本発明の実施例において、表示素子の発色時、消色時の吸光度の変化を示す図であり、横軸は透明電極2、7に印加される電圧、即ち、多孔質電極(上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPOが担持されたATO電極)8に印加される電圧、縦軸は635nmにおける吸光度を示す。   FIG. 13 is a diagram showing the change in absorbance during color development and decoloration of the display element in the embodiment of the present invention. The horizontal axis represents the voltage applied to the transparent electrodes 2 and 7, that is, the porous electrode ( The voltage applied to the ATO electrode 8 on which 4-Phosphonooxy-TEMPO represented by the chemical formula (22) is supported, and the vertical axis represents the absorbance at 635 nm.

透明電極2、7間に−1.2Vの電圧を印加すると、直ちにシアン発色を呈した。なお、OFFからONへの表示変更の応答速度は150ms程度であり、実用上充分に良好な速度であった。続いて−1.4V程度まで電圧を上昇させた後、電極間電圧を−1.2V程度まで低減させると、直ちに消色し、透明となった。なお、色表示のONからOFFへの応答速度は約50msであり、実用上充分に良好な速度であった。   When a voltage of -1.2 V was applied between the transparent electrodes 2 and 7, a cyan color was developed immediately. The response speed for changing the display from OFF to ON is about 150 ms, which is a sufficiently good speed for practical use. Subsequently, when the voltage was raised to about -1.4 V and then the voltage between the electrodes was reduced to about -1.2 V, the color immediately disappeared and became transparent. The response speed from ON to OFF of color display was about 50 ms, which was a sufficiently good speed for practical use.

続いて、表示電極構造体と対向電構造体との間に、−1.5Vと0.5Vとを交互に1Hzで100万回繰返し印加したところ、100万回繰り返した後においても初期の状態とスペクトル形状の変化が殆ど見られず、実用上充分に優れた耐久性を有していることが確認された。   Subsequently, when -1.5 V and 0.5 V were alternately applied 1 million times at 1 Hz between the display electrode structure and the counter electrode structure, the initial state was maintained after 1 million times. It was confirmed that the spectrum shape was hardly changed and the durability was sufficiently excellent in practical use.

なお、本実施例における表示装置は、表示電極構造体を構成する多孔質電極として無色の材料を適用したので、消色時に確実に無色透明状態となり、発色時には鮮やかなシアン色の表示を行うことができた。また、対向電極構造体を構成する多孔質電極の形成方法としてマグネトロンスパッタリングを適用しているため、ポリエチレンナフタレート基板をはじめとするプラスチック基板上へ成膜が可能となり、低温環境下においても実用上充分な発消色特性を具備する表示電極が形成されたことも確かめられた。   The display device in this example uses a colorless material as the porous electrode constituting the display electrode structure, so that it is surely colorless and transparent when decolored and displays a bright cyan color when colored. I was able to. In addition, since magnetron sputtering is applied as a method for forming the porous electrode constituting the counter electrode structure, it is possible to form a film on a plastic substrate such as a polyethylene naphthalate substrate, and it is practical even in a low temperature environment. It was also confirmed that a display electrode having sufficient color-decoloring characteristics was formed.

(比較例1)
上述した表示電極構造体と第二の対向電極構造体を用いて、図1に示す構成のエレクトロクロミック装置を作製し、透明電極2、7間に電圧を印加して、電圧−光学特性(635nmの吸光度の変化を測定)を測定したところ、発色がほとんど観測されなかった。この原因は、第二の対向電極構造体の多孔質電極の作製工程において、真空槽内の圧力が0.25Paと低かったため、マグネトロンスパッタリングによる成膜において、非常に緻密なアンチモンドープ酸化錫膜が形成され、電解液との接触面積が低く、有機EC色素が実用上充分に発色しなかったためと考えられる。
(Comparative Example 1)
Using the display electrode structure and the second counter electrode structure described above, an electrochromic device having the configuration shown in FIG. 1 is manufactured, and a voltage is applied between the transparent electrodes 2 and 7 to obtain voltage-optical characteristics (635 nm). As a result of measuring the change in absorbance of the sample, almost no color was observed. This is because the pressure in the vacuum chamber was as low as 0.25 Pa in the manufacturing process of the porous electrode of the second counter electrode structure, so that a very dense antimony-doped tin oxide film was formed in the film formation by magnetron sputtering. This is probably because the contact area with the electrolytic solution was low and the organic EC dye did not sufficiently develop color practically.

(比較例2)
上述した表示電極構造体と第三の対向電極構造体を用いて、図1に示す構成のエレクトロクロミック装置を作製し、透明電極2、7間に電圧を印加して、電圧−光学特性(635nmの吸光度の変化を測定)を測定したところ、発色がほとんど観測されなかった。この原因は、第三の対向電極構造体の多孔質電極の作製工程において、真空槽内に酸素が存在しない状態だったため、マグネトロンスパッタリングによる成膜において金属に近い状態の結晶構造が形成され、有機EC色素を充分に発色させることができなかったためと考えられる。
(Comparative Example 2)
Using the display electrode structure and the third counter electrode structure described above, an electrochromic device having the configuration shown in FIG. 1 is manufactured, and a voltage is applied between the transparent electrodes 2 and 7 to generate voltage-optical characteristics (635 nm). As a result of measuring the change in absorbance of the sample, almost no color was observed. This is because, in the manufacturing process of the porous electrode of the third counter electrode structure, since there was no oxygen in the vacuum chamber, a crystal structure close to metal was formed in the film formation by magnetron sputtering, and the organic This is probably because the EC dye could not be sufficiently developed.

(比較例3)
上述した第四の対向電極構造体におけるATOナノ粒子膜の透明性を紫外−可視吸収スペクトル計により200から800nmの波長範囲における透過率を評価した。
(Comparative Example 3)
The transparency of the ATO nanoparticle film in the fourth counter electrode structure described above was evaluated for transmittance in a wavelength range of 200 to 800 nm using an ultraviolet-visible absorption spectrometer.

図14は、本発明の比較例による、多孔質電極の透過率の測定結果を示す図であり、縦軸は透過率(%)、横軸は波長(nm)を示す。ここで、透過率は、支持基板に、透明電極、及び、多孔質電極が形成された対向電極構造体について測定されたものであって、多孔質電極に有機ラジカル化合物が担持されていない状態で測定された透過率である。   FIG. 14 is a diagram showing the measurement results of the transmittance of the porous electrode according to the comparative example of the present invention, where the vertical axis represents the transmittance (%) and the horizontal axis represents the wavelength (nm). Here, the transmittance was measured for a counter electrode structure in which a transparent electrode and a porous electrode were formed on a support substrate, and the organic radical compound was not supported on the porous electrode. It is the measured transmittance.

図14から明らかなように、塗布法で成膜したATOナノ粒子膜の透過率は、
上述した第一の対向電極構造体におけるATO多孔質電極の透過率(図11に示した。)よりもはるかに低く、400nmにおける透過率は0%、500nmにおける透過率は0%、600nmにおける透過率は1%、700nmにおける透過率は3%であった。
As is clear from FIG. 14, the transmittance of the ATO nanoparticle film formed by the coating method is
It is much lower than the transmittance of the ATO porous electrode in the first counter electrode structure described above (shown in FIG. 11). The transmittance at 400 nm is 0%, the transmittance at 500 nm is 0%, and the transmittance at 600 nm. The transmittance was 1%, and the transmittance at 700 nm was 3%.

第四の対向電極構造体12のサイクリックボルタンメトリーにより3極測定を行った。   Tripolar measurement was performed by cyclic voltammetry of the fourth counter electrode structure 12.

図15は、本発明の比較例による、第四の対向電極構造体12のサイクリックボルタンメトリーの結果を示す図であり、横軸は参照電極(Ag/AgNO3)に対する電圧(V)、縦軸は電流(A)を示す。 FIG. 15 is a diagram showing the results of cyclic voltammetry of the fourth counter electrode structure 12 according to a comparative example of the present invention, where the horizontal axis represents the voltage (V) with respect to the reference electrode (Ag / AgNO 3 ), and the vertical axis. Indicates current (A).

サイクリックボルタンメトリーは、図12の場合と同様にして行い、図12の電圧−電流曲線に示すように、0.10Vに還元ピーク、0.35Vに酸化ピークが観測された。   Cyclic voltammetry was performed in the same manner as in FIG. 12, and as shown in the voltage-current curve of FIG. 12, a reduction peak at 0.10 V and an oxidation peak at 0.35 V were observed.

上述した第四の表示電極構造体と第四の対向電極構造体を用いて、図に示す構成のエレクトロクロミック装置を作製し、透明電極2、7間に電圧を印加して、電圧−光学特性(635nmの吸光度の変化を測定)を測定した。   Using the above-described fourth display electrode structure and fourth counter electrode structure, an electrochromic device having the structure shown in the figure is produced, and a voltage is applied between the transparent electrodes 2 and 7 to produce voltage-optical characteristics. (Measure the change in absorbance at 635 nm).

図16は、本発明の比較例において、表示素子の発色時、消色時の吸光度の変化を示す図であり、横軸は透明電極2、7に印加される電圧、即ち、多孔質電極(上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPOが担持されたATO電極)8に印加される電圧、縦軸は635nmにおける吸光度を示す。   FIG. 16 is a diagram showing a change in absorbance during color development and decoloration of the display element in the comparative example of the present invention, and the horizontal axis represents the voltage applied to the transparent electrodes 2 and 7, that is, the porous electrode ( The voltage applied to the ATO electrode 8 on which 4-Phosphonooxy-TEMPO represented by the chemical formula (22) is supported, and the vertical axis represents the absorbance at 635 nm.

本比較例においては、透明電極2、7間に−1.2Vの電圧を印加したところ、直薄いシアン発色を呈した。なお、表示OFFからONへの変更の応答速度は約5s程度であった。更に、−1.4V程度まで電圧を上昇させ、その後、電極間電圧を0Vまで下げていったところ、発色濃度はゆっくり低減化した。なお、表示がONからOFF状態への変更の応答速度は約8sであった。   In this comparative example, when a voltage of -1.2 V was applied between the transparent electrodes 2 and 7, a very thin cyan color was exhibited. The response speed for changing the display from OFF to ON was about 5 s. Further, when the voltage was increased to about -1.4 V and then the interelectrode voltage was decreased to 0 V, the color density was slowly reduced. The response speed for changing the display from ON to OFF was about 8 s.

本比較例の表示装置においては、発色後に電圧を低下させ、0Vとなっても、完全な無色透明状態にはならず、消え残りがあることが確認された。この原因は、第四の表示電極構造体の多孔質電極の作製工程において、所定の塗料をスキージ法により塗布した後の加熱処理が低温であったため、アンチモンドープ酸化錫ナノ粒子同士のネッキング(結合)を形成できなかったことや鋳型であるポリエチレングリコールが除去されていないためである。よって、円滑な電子移動が起こりにくく、十分な吸光度をもって発色せず、良好な応答速度が得られなかったと考えられた。   In the display device of this comparative example, it was confirmed that even when the voltage was lowered after color development and became 0 V, it was not completely colorless and transparent, and remained unerased. This is due to the low temperature of the heat treatment after applying the predetermined paint by the squeegee method in the manufacturing process of the porous electrode of the fourth display electrode structure, so that the antimony-doped tin oxide nanoparticles are necked (bonded). ) Could not be formed, and polyethylene glycol as a template was not removed. Therefore, it was considered that smooth electron transfer hardly occurred, the color was not developed with sufficient absorbance, and a good response speed could not be obtained.

上述したことから明らかなように、支持基板及び多孔質電極材料として無色透明なものを使用し、有機ラジカル化合物を使用したことにより、極めて応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、可逆的なエレクトロクロミック化合物による発消色表示を安定して行うことができるエレクトロクロミック装置、特にフルカラー表示に好適なエレクトロクロミック装置を実現することができた。   As is clear from the above, the use of a colorless and transparent support substrate and porous electrode material, and the use of an organic radical compound makes it extremely excellent in response, sharp colors, and reversible electrochromic. It was possible to realize an electrochromic device capable of stably performing color development and decoloration display using a compound, particularly an electrochromic device suitable for full color display.

また、本発明によれば、多孔質電極の作製法として、マグネトロンスパッタ法を用いたので、比較的低温条件下においてアンチモンドープ酸化錫(ATO)多孔質電極を形成することができ、これにより従来汎用されていたガラス基板よりも耐熱性の低いプラスチック材や薄層基板にも、ATO多孔質電極を形成することができるようになり、装置形状や態様の自由度が高まり、また、フレキシブルな表示素子を作製することも可能となった。   Further, according to the present invention, since the magnetron sputtering method is used as a method for producing the porous electrode, an antimony-doped tin oxide (ATO) porous electrode can be formed under a relatively low temperature condition. ATO porous electrodes can be formed on plastic materials and thin-layer substrates that have lower heat resistance than glass substrates that have been widely used, increasing the degree of freedom in device shape and mode, and flexible display It became possible to fabricate the device.

また、本発明によれば、ATO電極のマグネトロンスパッタリング法による作製工程において、圧力を0.5Paから6.0Paの圧力下で、酸素ガス存在下で行うことにより、細孔構造を良好な状態に形成でき、表示電極側の色表示濃度を充分に高くすることができた。   In addition, according to the present invention, in the production process of the ATO electrode by the magnetron sputtering method, the pore structure is brought into a good state by performing the pressure under a pressure of 0.5 Pa to 6.0 Pa in the presence of oxygen gas. The color display density on the display electrode side could be sufficiently increased.

なお、本発明によるエレクトロクロミック装置は、各種の用途に使用される表示素子や表示板、防眩ミラー、調光素子、光スイッチ、光メモリ等に使用することができる。   The electrochromic device according to the present invention can be used for display elements and display boards, anti-glare mirrors, dimming elements, optical switches, optical memories and the like used for various applications.

以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.

例えば、多孔質電極に担持させるエレクトロクロミック化合物は目的用途に応じて適宜選択することができ、上述した例に限定されるものではない。また、有機ラジカル化合物は上記化学式(22)で表わされる4-Phosphonooxy-TEMPOに限定されるものではなく、任意に変更可能である。更に、例示した各部の寸法はこれに限定されるものでなく、目的用途に応じて適宜設定することができる。   For example, the electrochromic compound supported on the porous electrode can be appropriately selected according to the intended use, and is not limited to the above-described examples. The organic radical compound is not limited to 4-Phosphonooxy-TEMPO represented by the chemical formula (22), and can be arbitrarily changed. Furthermore, the dimension of each illustrated part is not limited to this, It can set suitably according to the objective use.

更に、多孔質電極は酸化錫多孔質電極に限定されるものではなく、酸化錫以外の酸化物による多孔質電極であってもよく、必要に応じて任意に変更可能である。   Furthermore, the porous electrode is not limited to the tin oxide porous electrode, and may be a porous electrode made of an oxide other than tin oxide, and can be arbitrarily changed as necessary.

以上説明したように、本発明によれば、高性能なエレクトロクロミック装置及びその製造方法を提供することができる。     As described above, according to the present invention, a high-performance electrochromic device and a manufacturing method thereof can be provided.

本発明の実施の形態による、エレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining schematic structure of an example of the electrochromic apparatus by embodiment of this invention. 同上、マグネトロンスパッタリング装置の概略構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of schematic structure of a magnetron sputtering apparatus same as the above. 同上、カラー表示を行うことができるエレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining schematic structure of an example of the electrochromic apparatus which can perform a color display same as the above. 本発明の実施例による、多孔質電極のX線回折パターンを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the porous electrode by the Example of this invention. 同上、多孔質電極の表面のFE−SEM写真(倍率150,000)を示す図である。It is a figure which shows the FE-SEM photograph (magnification 150,000) of the surface of a porous electrode same as the above. 同上、多孔質電極の断面のFE−SEM写真を示す図である。It is a figure which shows the FE-SEM photograph of the cross section of a porous electrode same as the above. 同上、多孔質電極の断面のFE−SEM写真を示す図である。It is a figure which shows the FE-SEM photograph of the cross section of a porous electrode same as the above. 同上、多孔質電極と基板との界面の断面のFE−SEM写真を示す図である。It is a figure which shows the FE-SEM photograph of the cross section of the interface of a porous electrode and a board | substrate same as the above. 同上、多孔質電極の窒素吸脱着等温線を示す図である。It is a figure which shows the nitrogen adsorption-desorption isotherm of a porous electrode same as the above. 同上、多孔質電極の細孔分布を示す図である。It is a figure which shows pore distribution of a porous electrode same as the above. 同上、多孔質電極の透過率の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the transmittance | permeability of a porous electrode same as the above. 同上、第一の対向電極構造体12のサイクリックボルタンメトリーの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the cyclic voltammetry of the 1st counter electrode structure 12 same as the above. 同上、表示素子の発色時、消色時の吸光度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the light absorbency at the time of color development and decoloring of a display element same as the above. 本発明の比較例による、多孔質電極の透過率の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the transmittance | permeability of the porous electrode by the comparative example of this invention. 同上、第四の対向電極構造体12のサイクリックボルタンメトリーの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the cyclic voltammetry of the 4th counter electrode structure 12 same as the above. 同上、表示素子の発色時、消色時の吸光度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the light absorbency at the time of color development and decoloring of a display element same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

1、1、1a、1b、1c、6、6a、6b、6c…支持基板、
2、2a、2b、2c、7、7a、7b、7c…透明電極、
3、3a、3b、3c…有機EC色素、5、5a、5b、5c…電解質層、
4、4a、4b、4c、8、8a、8b、8c…多孔質電極、
10A、10B、10C…エレクトロクロミック素子構造体、
10…エレクトロクロミック装置、12、12a、12b、12c…対向電極構造体、
11、11、11a、11b、11c…表示電極構造体、
13、13a、13b、13c…有機ラジカル化合物
20…マグネトロンスパッタリング装置、21…成膜室、
22、23…マスフローコントローラ、24…回転ホルダ、25…真空ポンプ、
26a、26b…ターゲット、27…基体、28…ダイアフラム真空計、
29…電離真空計、30a、30b…磁石、31a、31b…電源
1, 1, 1a, 1b, 1c, 6, 6a, 6b, 6c ... support substrate,
2, 2a, 2b, 2c, 7, 7a, 7b, 7c ... transparent electrodes,
3, 3a, 3b, 3c ... organic EC dye, 5, 5a, 5b, 5c ... electrolyte layer,
4, 4a, 4b, 4c, 8, 8a, 8b, 8c ... porous electrode,
10A, 10B, 10C ... electrochromic element structure,
10 ... electrochromic device, 12, 12a, 12b, 12c ... counter electrode structure,
11, 11, 11a, 11b, 11c ... display electrode structure,
13, 13a, 13b, 13c ... organic radical compound 20 ... magnetron sputtering apparatus, 21 ... film formation chamber,
22, 23 ... mass flow controller, 24 ... rotary holder, 25 ... vacuum pump,
26a, 26b ... target, 27 ... substrate, 28 ... diaphragm gauge,
29 ... Ionization gauge, 30a, 30b ... Magnet, 31a, 31b ... Power supply

Claims (19)

第1の支持基板上に第1の透明電極が形成され、この第1の透明電極に第1の多孔質
電極が形成された対向電極構造体と、
第2の支持基板上に第2の透明電極が形成され、この第2の透明電極に第2の多孔質
電極が形成され、この第2の多孔質電極に酸化反応又は還元反応により発色するエレク
トロクロミック色素が担持されている表示電極構造体と、
前記第1及び第2の透明電極の間に挟持された電解質層と
を有し、前記第1の多孔質電極が、前記第1の支持基板の面に略垂直であり、メソスケールの細孔を有する柱状体からなる、エレクトロクロミック装置。
A counter electrode structure in which a first transparent electrode is formed on a first support substrate, and a first porous electrode is formed on the first transparent electrode;
A second transparent electrode is formed on the second support substrate, a second porous electrode is formed on the second transparent electrode, and the second porous electrode is colored by an oxidation reaction or a reduction reaction. A display electrode structure carrying a chromic dye; and
An electrolyte layer sandwiched between the first and second transparent electrodes, the first porous electrode being substantially perpendicular to the surface of the first support substrate, and mesoscale pores An electrochromic device, comprising a columnar body having a structure.
前記第1の多孔質電極が、20nm以下の細孔を有する柱状体からなる、請求項1に記載のエレクトロクロミック装置。   The electrochromic device according to claim 1, wherein the first porous electrode is formed of a columnar body having pores of 20 nm or less. 前記第1の多孔質電極は半導体からなり、この半導体は金属の酸化物又は金属の酸化物の複合体によって構成され、前記金属がインジウム、錫、亜鉛、アルミニウムの何れかである、請求項1に記載のエレクトロクロミック装置。   The first porous electrode is made of a semiconductor, and the semiconductor is made of a metal oxide or a metal oxide composite, and the metal is any one of indium, tin, zinc, and aluminum. The electrochromic device described in 1. 前記第1の多孔質電極が、RF(高周波)電源又はDC(直流)電源を用いて、不活性ガスの他に酸素ガスが分圧換算で10%以上、90%以下の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である真空槽中において、マグネトロンスパッタリングによって形成された、請求項1に記載のエレクトロクロミック装置。   The first porous electrode is an RF (high frequency) power source or a DC (direct current) power source, and in addition to the inert gas, oxygen gas is present at a ratio of 10% to 90% in terms of partial pressure, The electrochromic device according to claim 1, wherein the electrochromic device is formed by magnetron sputtering in a vacuum chamber having a total pressure of 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less. 前記第1の多孔質電極が、アンチモンドープ酸化錫多孔質電極である、請求項1に記載のエレクトロクロミック装置。   The electrochromic device according to claim 1, wherein the first porous electrode is an antimony-doped tin oxide porous electrode. 前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極に、ニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物が担持された、請求項5に記載のエレクトロクロミック装置。   The electrochromic device according to claim 5, wherein an organic radical compound having a nitrooxy radical group is supported on the antimony-doped tin oxide porous electrode. 前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極が、錫又は酸化錫を主成分とするターゲット材料を用いて、マグネトロンスパッタリングによって形成された、請求項5に記載のエレクトロクロミック装置。   The electrochromic device according to claim 5, wherein the antimony-doped tin oxide porous electrode is formed by magnetron sputtering using a target material mainly composed of tin or tin oxide. 前記第1の支持基板はプラスチック基板であり、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極の形成時における前記プラスチック基板の表面温度が300度以下である、請求項7に記載のエレクトロクロミック装置。   The electrochromic device according to claim 7, wherein the first support substrate is a plastic substrate, and a surface temperature of the plastic substrate at the time of forming the antimony-doped tin oxide porous electrode is 300 ° C or less. 前記対向電極構造体が、450nm以上、800nm以下の波長領域において85%以上の透過率を有する、請求項5に記載のエレクトロクロミック装置。   The electrochromic device according to claim 5, wherein the counter electrode structure has a transmittance of 85% or more in a wavelength region of 450 nm or more and 800 nm or less. 第1の支持基板上に第1の透明電極が形成され、この第1の透明電極に第1の多孔質電極が形成された対向電極構造体と、第2の支持基板上に第2の透明電極が形成され、この第2の透明電極に第2の多孔質 電極が形成され、この第2の多孔質電極に酸化反応又は還元反応により発色するエレクトロクロミック色素が担持されている表示電極構造体とが、前記第1及び第2の透明電極が対向するように電解質層を挟持して配置されたエレクトロクロミック装置の製造方法であって、前記第1の透明電極上に前記第1の多孔質電極をマグネトロンスパッタリングによって形成する工程を有し、前記第1の支持基板の面に略垂直であり、メソスケールの細孔を有する柱状体からなる前記第1の多孔質電極が形成される、エレクトロクロミック装置の製造方法。   A counter electrode structure in which a first transparent electrode is formed on a first support substrate, a first porous electrode is formed on the first transparent electrode, and a second transparent electrode on the second support substrate A display electrode structure in which an electrode is formed, a second porous electrode is formed on the second transparent electrode, and an electrochromic dye that develops color by an oxidation reaction or a reduction reaction is supported on the second porous electrode Is a method of manufacturing an electrochromic device in which an electrolyte layer is sandwiched so that the first and second transparent electrodes are opposed to each other, and the first porous electrode is formed on the first transparent electrode. Forming an electrode by magnetron sputtering, and forming the first porous electrode comprising a columnar body having mesoscale pores substantially perpendicular to the surface of the first support substrate. Chromic clothing The method of production. 20nm以下の細孔を有する柱状体からなる前記第1の多孔質電極が形成される、請求項10に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method for manufacturing an electrochromic device according to claim 10, wherein the first porous electrode made of a columnar body having pores of 20 nm or less is formed. 前記第1の多孔質電極は半導体からなり、この半導体は金属の酸化物又は金属の酸化物の複合体によって構成され、前記金属がインジウム、錫、亜鉛、アルミニウムの何れかである、請求項10に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The said 1st porous electrode consists of a semiconductor, This semiconductor is comprised by the composite of the metal oxide or the metal oxide, and the said metal is indium, tin, zinc, or aluminum. A method for producing an electrochromic device as described in 1. 前記第1の多孔質電極が、RF(高周波)電源又はDC(直流)電源を用いて、不活性ガスの他に酸素ガスが分圧換算で10%以上、90%以下の割合で存在し、且つ、全圧が0.5Pa以上、6.0Pa以下である真空槽中において、マグネトロンスパッタリングによって形成される、請求項10に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The first porous electrode is an RF (high frequency) power source or a DC (direct current) power source, and in addition to the inert gas, oxygen gas is present at a ratio of 10% to 90% in terms of partial pressure, And the manufacturing method of the electrochromic device of Claim 10 formed by magnetron sputtering in the vacuum chamber whose total pressure is 0.5 Pa or more and 6.0 Pa or less. 前記第1の透明電極に直接給電され前記第1の透明電極とターゲットの間に電圧が印加される、請求項13に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method for manufacturing an electrochromic device according to claim 13, wherein power is directly supplied to the first transparent electrode and a voltage is applied between the first transparent electrode and a target. 前記第1の多孔質電極が、アンチモンドープ酸化錫多孔質電極である、請求項10に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method for manufacturing an electrochromic device according to claim 10, wherein the first porous electrode is an antimony-doped tin oxide porous electrode. 前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極に、ニトロオキシラジカル基を有する有機ラジカル化合物を担持する工程を有する、請求項15に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method for producing an electrochromic device according to claim 15, further comprising a step of supporting an organic radical compound having a nitrooxy radical group on the antimony-doped tin oxide porous electrode. 前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極が、錫又は酸化錫を主成分とするターゲット材料を用いて、マグネトロンスパッタリングによって形成される、請求項15に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method for manufacturing an electrochromic device according to claim 15, wherein the antimony-doped tin oxide porous electrode is formed by magnetron sputtering using a target material mainly composed of tin or tin oxide. 前記第1の支持基板はプラスチック基板であり、前記アンチモンドープ酸化錫多孔質電極の形成時における前記プラスチック基板の表面温度が300度以下である、請求項17に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method of manufacturing an electrochromic device according to claim 17, wherein the first support substrate is a plastic substrate, and a surface temperature of the plastic substrate at the time of forming the antimony-doped tin oxide porous electrode is 300 degrees or less. 前記対向電極構造体が、450nm以上、800nm以下の波長領域において85%以上の透過率を有する、請求項15に記載のエレクトロクロミック装置の製造方法。   The method of manufacturing an electrochromic device according to claim 15, wherein the counter electrode structure has a transmittance of 85% or more in a wavelength region of 450 nm or more and 800 nm or less.
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