JP2015172666A - エレクトロクロミック素子および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い信頼性を有するエレクトロクロミック素子および表示装置を提供する。【解決手段】作用電極シート、対極シート、エレクトロクロミック化合物および電解質を含むエレクトロクロミック素子であって、前記作用電極シートが、厚み200μm以下のガラスシートと、前記ガラスシートの上に成膜された透明導電性酸化物膜を備えることを特徴とするエレクトロクロミック素子。【選択図】図1
Description
本発明は、エレクトロクロミック素子および表示装置に関する。
近年、携帯情報端末や高度情報通信網などの発達に伴い、薄型かつ軽量で、携帯性に優れた表示装置の開発に注目が集まっている。なかでも、電界により光学的吸収特性や光学的反射特性を変化させて像表示を行い、紙と同様なフレキシビリティと電子情報を容易に書き換えることが可能な機能を有する表示装置、いわゆる電子ペーパー、ペーパーライクディスプレイ、デジタルペーパーなどと呼ばれる表示装置への期待が高まっている。
例えば特許文献1には、ポリオレフィン系材料からなる樹脂シート状基板上にITOを作用電極として蒸着したフィルムを用いたフレキシブルなシート型表示装置が記載されている。特許文献1のシート型表示装置は、銀等の酸化と還元を利用したエレクトロクロミック作用により、発色と消色が行われている。
特許文献1に記載のシート型表示装置では、表面にITO膜が蒸着された樹脂シート状基板が用いられている。ITO膜は、低温で蒸着され、パターニングされている。このため、特許文献1に記載のシート型表示装置は、樹脂シート状基板の耐熱性が低く、低温で蒸着されたITO膜は電気抵抗が高くなりやすい。また、シート型表示装置に含まれる電解質に対する樹脂シート状基板の耐性もあまり高くないため、樹脂シート状基板が経時的に劣化し、その結果、パターニングされたITO膜が樹脂シート状基板から剥がれやすくなり、ITO膜の電気抵抗が経時的に高くなりやすい。従って、特許文献1に記載のシート型表示装置には、信頼性が低いという問題がある。
本発明の主な目的は、高い信頼性を有するエレクトロクロミック素子および表示装置を提供することにある。
本発明のエレクトロクロミック素子は、作用電極シート、対極シート、エレクトロクロミック化合物および電解質を含むエレクトロクロミック素子であって、前記作用電極シートが、厚み200μm以下のガラスシートと、前記ガラスシートの上に成膜された透明導電性酸化物膜を備えることを特徴とする。
本発明のエレクトロクロミック素子は、前記対極シートが、厚み200μm以下のガラスシートと、前記ガラスシートの上に成膜された透明導電性酸化物膜を備えることが好ましい。
本発明のエレクトロクロミック素子では、前記ガラスシートが、無アルカリガラスシートであることが好ましい。
本発明のエレクトロクロミック素子では、前記ガラスシートが、質量%で、SiO2 50〜70%、Al2O3 10〜20%、B2O3 3〜15%及びMgO+CaO+SrO+BaO 10〜18%を含有することが好ましい。
本発明のエレクトロクロミック素子では、前記透明導電性酸化物膜が、ITO膜であることが好ましい。
本発明のエレクトロクロミック素子では、前記ITO膜が、結晶性ITO膜であることが好ましい。
本発明の表示装置は、前記いずれかに記載のエレクトロクロミック素子を含むことを特徴とする。
本発明によれば、高い信頼性を有するエレクトロクロミック素子および表示装置を提供することができる。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
図1は、本実施形態に係るエレクトロクロミック素子の模式的断面図である。なお、このエレクトロクロミック素子の表示は図1中の矢印方向から観察することになる。
図1に示されるように、エレクトロクロミック素子1は、作用電極シート10を有する。作用電極シート10は、シート状基板10aと、作用電極10bとを備えている。作用電極シート10の下方には、対極シート11が配されている。対極シート11は、シート状基板11aと、対極11bとを備えている。対極シート11は、対極11bが作用電極10bに対向するように配されている。作用電極シート10の周縁部と、対極シート11の周縁部とは、封止部12によって封止されている。作用電極10bと対極11bとの間には、エレクトロクロミック化合物を含むエレクトロクロミック層13と電解質14が配されている。
本実施形態では、シート状基板10aは、厚み200μm以下のガラスシートにより構成されている。ガラスシートは、電解質に対する耐性が高い。また、ガラスシートの厚みが200μm以下であるため、エレクトロクロミック素子のフレキシブル化が可能となる。ガラスシートの厚みは、150μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。
ガラスシートの組成は、特に限定されない。ガラスシートは、例えば、アルカリ金属を含んでいてもよいが、無アルカリガラスシートからなることが好ましい。なかでも、ガラスシートが、質量%で、SiO2 50〜70%、Al2O3 10〜20%、B2O3 3〜15%及びMgO+CaO+SrO+BaO 10〜18%を含有する無アルカリガラスシートからなることがより好ましい。このような組成を有するガラスとしては、例えば、日本電気硝子株式会社社製ガラスシート(OA−10G)等が挙げられる。
ここで、「無アルカリガラスシート」とは、アルカリ金属を実質的に含まないガラスシートのことをいう。
「アルカリ金属を実質的に含まない」とは、アルカリ金属を意図的に添加していないことを意味する。従って、無アルカリガラスシートは、不可避不純物としてのアルカリ金属を含み得る。通常、無アルカリガラスシートにおいて、アルカリ金属の含有量は、0.2質量%以下である。
作用電極10bは、透明導電性酸化物膜により構成されている。具体的には、作用電極10bは、インジウムスズ酸化物(ITO)膜、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)膜またはアンチモンドープ酸化スズ(ATO)膜が挙げられる。なかでも、作用電極10bの抵抗率を低くする観点から、作用電極10bが、ITO膜であることが好ましく、結晶性ITO膜であることがより好ましい。ここで、「インジウムスズ酸化物(ITO)膜」とは、インジウムスズ酸化物を主成分とする膜をいう。インジウムスズ酸化物は、具体的には、スズがドープされたインジウム酸化物である。
ここで、「結晶性ITO膜」とは、XRD(X‐ray diffraction)チャートにおいて結晶性回折ピークを有するITO膜のことをいい、具体的には、空間群Ia−3に属する立方晶系結晶に帰属される結晶性回折ピークを有するITO膜のことをいう。
結晶性ITO膜は、例えば、スパッタリング法や化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition:CVD)法等により、ガラスシートを150℃以上といった高温で保持して、形成することができる。結晶性ITO膜の形成温度は、200℃以上であることがより好ましく、250℃以上であることがさらに好ましい。
作用電極10bの厚みは、特に限定されない。作用電極10bの厚みは、例えば、10nm〜300nm程度とすることができる。
作用電極10bのシート抵抗は、200Ω/□以下であることが好ましく、100μΩ/□以下であることがより好ましい。同様に、作用電極10bの抵抗率は、250Ωcm以下であることが好ましく、200μΩcm以下であることがより好ましい。
シート状基板11aは、金属シートまたは厚み200μm以下のガラスシートにより構成されている。ガラスシートは、シート状基板10aと同じものを使用してもよい。シート状基板11aの厚みは、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることがさらに好ましい。
対極11bは、金属膜または透明導電性酸化物膜により構成されている。金属膜は、具体的には、Ag膜、Au膜、Pt膜、Al膜またはCu膜が挙げられる。透明導電性酸化物膜は、作用電極10bと同様のものが挙げられる。対極11bの厚みは、特に限定されない。作用電極10bの厚みは、例えば、10nm〜300nm程度とすることができる。対極11bのシート抵抗は、200Ω/□以下であることが好ましく、100Ω/□以下であることがより好ましい。同様に、対極11bの抵抗率は、250μΩcm以下であることが好ましく、200μΩcm以下であることがより好ましい。
エレクトロクロミック層13に含まれるエレクトロクロミック化合物は、作用電極10bと対極11bとの間に印加される電圧が変化したときに、発色したり、消色したり、色調が変化したりする化合物であれば、周知のものを使用することができる。
電解質14は、電子伝導性が低く、イオン伝導性が高いものであれば、周知のものを使用することができる。
本発明の表示装置は、前記いずれかに記載のエレクトロクロミック素子を含むことを特徴とする。長期の使用に対して、輝度や色調が変化しにくく、信頼性に優れる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
厚みが100μmである、100mm×300mmのガラスシート(日本電気硝子株式会社社製OA−10G)の一主面の上に、スパッタリング法により、以下の条件で膜厚が150nmのITO膜を形成して、作用電極シート及び対極シートを得た。
厚みが100μmである、100mm×300mmのガラスシート(日本電気硝子株式会社社製OA−10G)の一主面の上に、スパッタリング法により、以下の条件で膜厚が150nmのITO膜を形成して、作用電極シート及び対極シートを得た。
成膜チャンバの圧力:0.7Pa
成膜時のガラスシートの保持温度:250℃
図2に、実施例1において形成した作用電極シートのXRDチャートを示す。図2に示されるXRDチャートから、空間群Ia−3に属する立方晶系結晶に帰属される結晶性回折ピークが確認された。したがって、実施例1において形成したITO膜は、結晶性ITO膜であることが分かる。
成膜時のガラスシートの保持温度:250℃
図2に、実施例1において形成した作用電極シートのXRDチャートを示す。図2に示されるXRDチャートから、空間群Ia−3に属する立方晶系結晶に帰属される結晶性回折ピークが確認された。したがって、実施例1において形成したITO膜は、結晶性ITO膜であることが分かる。
実施例1において形成したITO膜のシート抵抗は9.6Ω/□であり、抵抗率は144Ωcmであった。
実施例1において形成した作用電極シートおよび対極シートを用いて、エレクトロクロミック素子を作製した。得られたエレクトロクロミック素子を、1週間、所定の電圧を印加し続けたあと、エレクトロクロミック素子を分解し、作用電極シートのITO膜のシート抵抗を測ると、9.8Ω/□とほとんど変わらなかった。
(比較例1)
厚みが100μmである、100mm×300mmのポリカーボネートシートの一主面の上に、スパッタリング法により、以下の条件で膜厚が150nmのITO膜を形成して、作用電極シート及び対極シートを得た。
厚みが100μmである、100mm×300mmのポリカーボネートシートの一主面の上に、スパッタリング法により、以下の条件で膜厚が150nmのITO膜を形成して、作用電極シート及び対極シートを得た。
成膜チャンバの圧力:0.7Pa
成膜時のポリカーボネートシートの保持温度:25℃
作用電極シートのXRD測定を行ったところ、結晶性の回折ピークが確認されず、比較例1において形成したITO膜は、アモルファスITO膜であることが分かる。
成膜時のポリカーボネートシートの保持温度:25℃
作用電極シートのXRD測定を行ったところ、結晶性の回折ピークが確認されず、比較例1において形成したITO膜は、アモルファスITO膜であることが分かる。
比較例1において形成したITO膜のシート抵抗は30Ω/□であり、抵抗率は450Ωcmであった。
比較例1において形成した作用電極シートおよび対極シートを用いて、エレクトロクロミック素子を作製した。得られたエレクトロクロミック素子を、1週間、所定の電圧を印加し続けたあと、エレクトロクロミック素子を分解し、作用電極シートのITO膜のシート抵抗を測ると、36Ω/□と高くなった。
以上より、作用電極シートが、厚み200μm以下のガラスシートと、前記ガラスシートの上に成膜された透明導電性酸化物膜を備えることにより、高い信頼性を有するエレクトロクロミック素子および表示装置を提供するができる。
1:エレクトロクロミック素子
10:作用電極シート
10a:シート状基板
10b:作用電極
11:対極シート
11a:シート状基板
11b:対極
12:封止部
13:エレクトロクロミック層
14:電解質
10:作用電極シート
10a:シート状基板
10b:作用電極
11:対極シート
11a:シート状基板
11b:対極
12:封止部
13:エレクトロクロミック層
14:電解質
Claims (7)
- 作用電極シート、対極シート、エレクトロクロミック化合物および電解質を含むエレクトロクロミック素子であって、
前記作用電極シートが、厚み200μm以下のガラスシートと、前記ガラスシートの上に成膜された透明導電性酸化物膜を備えることを特徴とするエレクトロクロミック素子。 - 前記対極シートが、厚み200μm以下のガラスシートと、前記ガラスシートの上に成膜された透明導電性酸化物膜を備えることを特徴とする請求項1に記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記ガラスシートが、無アルカリガラスシートであることを特徴とする請求項1または2に記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記ガラスシートが、質量%で、SiO2 50〜70%、Al2O3 10〜20%、B2O3 3〜15%及びMgO+CaO+SrO+BaO 10〜18%を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記透明導電性酸化物膜が、ITO膜であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記ITO膜が、結晶性ITO膜であることを特徴とする請求項5に記載のエレクトロクロミック素子。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のエレクトロクロミック素子を含むことを特徴とする表示装置。
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-
2014
- 2014-03-12 JP JP2014048614A patent/JP2015172666A/ja active Pending
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