JP2707112B2 - エレクトロクロミック素子の製造方法 - Google Patents
エレクトロクロミック素子の製造方法Info
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- G02F1/1523—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
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- G02F1/15245—Transition metal compounds based on iridium oxide or hydroxide
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- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は全固体薄膜積層型エレクトロクロミック素子
（以下ECDと略記する）の製造方法に関する。
（以下ECDと略記する）の製造方法に関する。
（従来の技術） 電気信号による可逆的な酸化還元反応の誘起で生ずる
光吸収変化は一般にエレクトロクロミック現象と呼ば
れ、この現象を用いた素子をECDと称する。
光吸収変化は一般にエレクトロクロミック現象と呼ば
れ、この現象を用いた素子をECDと称する。
ECDは大別すると液体型と固体型に分類され、大型文
字板、セグメント等表示素子やフィルム、調光ミラー、
絞り等光調光素子への応用が期待されている。
字板、セグメント等表示素子やフィルム、調光ミラー、
絞り等光調光素子への応用が期待されている。
一例として全固体薄膜積層型ECDの従来の構成例を第
４図に示す。
４図に示す。
この素子は透明基体１上に、第一電極（表示電極）
２、第一エレクトロクロミック素（酸化着色層）３、イ
オン導電絶縁層４、第二エレクトロクロミック層（還元
着色層）５及び第二電極（対向電極）６を順次積層した
構造を有し、前記酸化着色層３は、例えば、酸化イリジ
ウム（IrOx）、酸化ニッケル［Ni（OH）2］等の酸化発
色性物質で構成され、イオン導電絶縁層４は五酸化タン
タル（Ta2O5）、酸化ジルコニウム（ZrO2）等の酸化
物、弗化リチウム（LiF）、弗化マグネシウム（MgF2）
等の弗化物誘電体からなり、還元着色層５は三酸化タン
グステン（WO3）等の還元発色性物質で構成されてい
る。又、透明基体１はガラス板、ポリイミド等透明樹脂
板等で構成され、第一電極２は、ITO膜（In2O3中にSnO2
中をドープしたもの）やネサ膜（SnO2）で構成される。
２、第一エレクトロクロミック素（酸化着色層）３、イ
オン導電絶縁層４、第二エレクトロクロミック層（還元
着色層）５及び第二電極（対向電極）６を順次積層した
構造を有し、前記酸化着色層３は、例えば、酸化イリジ
ウム（IrOx）、酸化ニッケル［Ni（OH）2］等の酸化発
色性物質で構成され、イオン導電絶縁層４は五酸化タン
タル（Ta2O5）、酸化ジルコニウム（ZrO2）等の酸化
物、弗化リチウム（LiF）、弗化マグネシウム（MgF2）
等の弗化物誘電体からなり、還元着色層５は三酸化タン
グステン（WO3）等の還元発色性物質で構成されてい
る。又、透明基体１はガラス板、ポリイミド等透明樹脂
板等で構成され、第一電極２は、ITO膜（In2O3中にSnO2
中をドープしたもの）やネサ膜（SnO2）で構成される。
この様な構成のECDは、第一電極２及び第二電極６と
の間に電圧を印加することによって、電気化学反応が誘
起され着色又は消色を行なう。
の間に電圧を印加することによって、電気化学反応が誘
起され着色又は消色を行なう。
例えば、酸化着色層３をIrOxで、そして還元着色層５
をWO3で構成し、第一電極２側をプラス（＋）、第二電
極６側をマイナス（−）に印加すると、IrOx層及びWO3
層は夫々、 IrOx＋yH2Oad→IrOx(OH)y＋yH+＋ye- WO3＋yH+＋ye→HyWO3 （但し、H2Oadは素子中に含まれる吸着水を示す。） なる反応により、着色種IrOx(OH)y及びHyWO3が生成して
発色し、電界を逆転することにより上記と逆の反応が起
こり消色するものと考えられている。
をWO3で構成し、第一電極２側をプラス（＋）、第二電
極６側をマイナス（−）に印加すると、IrOx層及びWO3
層は夫々、 IrOx＋yH2Oad→IrOx(OH)y＋yH+＋ye- WO3＋yH+＋ye→HyWO3 （但し、H2Oadは素子中に含まれる吸着水を示す。） なる反応により、着色種IrOx(OH)y及びHyWO3が生成して
発色し、電界を逆転することにより上記と逆の反応が起
こり消色するものと考えられている。
この着消色反応において、イオン導電絶縁層４は、H2
Oadの供給源であると同時に、着色種の再結合による逆
反応を防ぐこと、換言すればイオンの導通と電子のブロ
ッキングを行うという働きを有する。
Oadの供給源であると同時に、着色種の再結合による逆
反応を防ぐこと、換言すればイオンの導通と電子のブロ
ッキングを行うという働きを有する。
上記IrOx層の作成法としては、酸素・水素ガスを用い
た気相成長法である反応性スパッタリング法と電解液中
で金属イリジウムを酸化させる陽極酸化法がある。前者
はウェットプロセスが無く全ての工程をドライプロセス
で行うことができ、ゴミ等によるECDの汚染を防ぐとい
う利点がある。
た気相成長法である反応性スパッタリング法と電解液中
で金属イリジウムを酸化させる陽極酸化法がある。前者
はウェットプロセスが無く全ての工程をドライプロセス
で行うことができ、ゴミ等によるECDの汚染を防ぐとい
う利点がある。
（発明が解決しようとしている問題点） しかしながら、前記反応性スパッタリング法で作成し
たIrOx膜は、着色時の濃度があまり高くなく、又、消色
時の膜作成時濃度程度以上は透明にならないという欠点
をもっていた。その理由として気相成長で作成したIrOx
膜は酸化状態のコントロールが容易でなく、又、表面が
緻密であるため反応面積が陽極酸化IrOx膜よりも少ない
ためであると考えられている。
たIrOx膜は、着色時の濃度があまり高くなく、又、消色
時の膜作成時濃度程度以上は透明にならないという欠点
をもっていた。その理由として気相成長で作成したIrOx
膜は酸化状態のコントロールが容易でなく、又、表面が
緻密であるため反応面積が陽極酸化IrOx膜よりも少ない
ためであると考えられている。
本発明は、上記着消色濃度変化があまり大きくない反
応性スパッタリングIrOx膜の濃度変化を向上させ、且つ
素子を陽極酸化といったウェットプロセスを経ずにall
dry processで作りあげることを特徴とするECDの製造方
法の提供を目的とする。
応性スパッタリングIrOx膜の濃度変化を向上させ、且つ
素子を陽極酸化といったウェットプロセスを経ずにall
dry processで作りあげることを特徴とするECDの製造方
法の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 上記目的は以下の本発明によって達成された。
すなわち、本発明は、第一電極、酸化イリジウムから
なる酸化着色層、イオン導電絶縁層、還元着色層及び第
二電極の５層構成よりなる全固体薄膜積層型エレクトロ
クロミック素子において、上記酸化イリジウム層を反応
性スパッタリング法にて成膜した後、該酸化イリジウム
層をイオンプラズマによりボンバードメント処理するこ
とを特徴とするエレクトロクロミック素子の製造方法で
ある。
なる酸化着色層、イオン導電絶縁層、還元着色層及び第
二電極の５層構成よりなる全固体薄膜積層型エレクトロ
クロミック素子において、上記酸化イリジウム層を反応
性スパッタリング法にて成膜した後、該酸化イリジウム
層をイオンプラズマによりボンバードメント処理するこ
とを特徴とするエレクトロクロミック素子の製造方法で
ある。
（作用） 本発明によれば、一対の電極間にIrOxからなる酸化着
色層、イオン導電絶縁層及び還元着色層が介在してなる
全固体ECDにおいて、上記IrOx膜を反応性スパッタリン
グ法で成膜後、アルゴンイオンプラズマ或いは酸素イオ
ンプラズマによりボンバードメント処理することによ
り、ECDの特性、特に着色濃度を２倍以上に向上させたE
CDをall dry processで作成することができる。
色層、イオン導電絶縁層及び還元着色層が介在してなる
全固体ECDにおいて、上記IrOx膜を反応性スパッタリン
グ法で成膜後、アルゴンイオンプラズマ或いは酸素イオ
ンプラズマによりボンバードメント処理することによ
り、ECDの特性、特に着色濃度を２倍以上に向上させたE
CDをall dry processで作成することができる。
尚、本発明の好ましい実施態様では、ボンバードメン
ト処理を酸素イオン及び／又はアルゴンイオンプラズマ
で行うことが好ましく、又、別の実施態様では、ボンバ
ードメント処理はガス分圧を１乃至15Paとし、投入電力
1.5w・hr乃至120w・hrの範囲で実施するのが好ましく、
更に別の実施態様では、ボンバードメント処理をDC電力
或いはRF電力で行い、更にボンバードメント処理後、真
空を切らずに直ちにイオン導電絶縁層、還元着色層及び
第二電極を逐次成膜させるのが好ましい。
ト処理を酸素イオン及び／又はアルゴンイオンプラズマ
で行うことが好ましく、又、別の実施態様では、ボンバ
ードメント処理はガス分圧を１乃至15Paとし、投入電力
1.5w・hr乃至120w・hrの範囲で実施するのが好ましく、
更に別の実施態様では、ボンバードメント処理をDC電力
或いはRF電力で行い、更にボンバードメント処理後、真
空を切らずに直ちにイオン導電絶縁層、還元着色層及び
第二電極を逐次成膜させるのが好ましい。
（実施例） 次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
実施例１ 第１図は、本発明による反応性スパッタリングIrOx膜
のイオンボンバードメントの模様を表わす図である。図
中11は反応性スパッタIrOx膜、12はバリアブルバルブ、
13はアルゴンガスボンベ、14は絶縁体、15はDCバイア
ス、16はメインバルブ、17は窒素トラップ、18は油拡散
ポンプ、19はメカニカルブースターポンプ、20は油回転
ポンプ、21は荒引きバルブである。
のイオンボンバードメントの模様を表わす図である。図
中11は反応性スパッタIrOx膜、12はバリアブルバルブ、
13はアルゴンガスボンベ、14は絶縁体、15はDCバイア
ス、16はメインバルブ、17は窒素トラップ、18は油拡散
ポンプ、19はメカニカルブースターポンプ、20は油回転
ポンプ、21は荒引きバルブである。
真空槽を16及び17を用いて荒引きした後、18の油拡散
ポンプで６×14-4Paまで本引きを行い、その後12のバル
ブを調節し、13よりアルゴンガスを導入し、槽内圧力を
6.65Paとする。尚、この時は21のバルブを用いた荒引き
に切り替えてある。15よりDCバイアス450V、イオン電流
1A及び30秒間の条件で真空槽内にグロー放電を起こさせ
て、IrOx膜をアルゴンイオンでボンバードメントをした
結果、第２図（ａ）のような表面形状であったIrOx表面
は第２図（ｂ）のようになった。図から見ても表面積が
明らかに増大している。
ポンプで６×14-4Paまで本引きを行い、その後12のバル
ブを調節し、13よりアルゴンガスを導入し、槽内圧力を
6.65Paとする。尚、この時は21のバルブを用いた荒引き
に切り替えてある。15よりDCバイアス450V、イオン電流
1A及び30秒間の条件で真空槽内にグロー放電を起こさせ
て、IrOx膜をアルゴンイオンでボンバードメントをした
結果、第２図（ａ）のような表面形状であったIrOx表面
は第２図（ｂ）のようになった。図から見ても表面積が
明らかに増大している。
上記の様なボンバードメント処理を、ガラス基体上に
形成した厚み1,000ÅのITO上にスパッタリングした厚み
550ÅのIrOx膜に対して行い、その上にTa2O5 3,000Å、
WO3 4,000Åを夫々電子ビーム加熱蒸着法にて形成し、
最後に第二電極をITOにより反応性イオンプレーティン
グ法で1,2000Åの厚みに形成して本発明のECDとした。
一方、対照ECDとして上記ボンバードメント処理を行っ
ていない従来のECDと本発明のECDのEC特性を比較し、そ
の結果を第３図に示した。
形成した厚み1,000ÅのITO上にスパッタリングした厚み
550ÅのIrOx膜に対して行い、その上にTa2O5 3,000Å、
WO3 4,000Åを夫々電子ビーム加熱蒸着法にて形成し、
最後に第二電極をITOにより反応性イオンプレーティン
グ法で1,2000Åの厚みに形成して本発明のECDとした。
一方、対照ECDとして上記ボンバードメント処理を行っ
ていない従来のECDと本発明のECDのEC特性を比較し、そ
の結果を第３図に示した。
第３図において（ａ）がボンバードメント処理を施し
たIrOxを用いた本発明のECDに＋1.5Vの電圧を印加した
時の着色濃度の時間変化を、（ｂ）は従来のECDに＋1.5
Vの電圧を印加した時の着色濃度の時間変化を示す。
たIrOxを用いた本発明のECDに＋1.5Vの電圧を印加した
時の着色濃度の時間変化を、（ｂ）は従来のECDに＋1.5
Vの電圧を印加した時の着色濃度の時間変化を示す。
図から明らかな様に本発明の製法を用いたECDは従来
のECDに比較して、250msで約1/2倍の透過率となってい
る。
のECDに比較して、250msで約1/2倍の透過率となってい
る。
実施例２ 第１図の装置において、ボンバードメントガスを酸素
ガスとして、DCバイアス450V、イオン電流0.5A及びボン
バードメント時間３分間の条件で、反応性スパッタIrOx
薄膜を実施例１と同様にボンバードメント処理をしたと
ころ、IrOx薄膜の表面形状は第２図と同様になり、反応
面積が増大することが確認された。更に膜自体の透過率
が５％増加することも確認された。
ガスとして、DCバイアス450V、イオン電流0.5A及びボン
バードメント時間３分間の条件で、反応性スパッタIrOx
薄膜を実施例１と同様にボンバードメント処理をしたと
ころ、IrOx薄膜の表面形状は第２図と同様になり、反応
面積が増大することが確認された。更に膜自体の透過率
が５％増加することも確認された。
上記のボンバードメント処理を行ったIrOx薄膜を用い
て本発明のECDを作製し、そのEC特性を測定したとこ
ろ、第５図（ａ）の特性が得られた。尚、同図の（ｃ）
は従来のECDのEC特性を示す。
て本発明のECDを作製し、そのEC特性を測定したとこ
ろ、第５図（ａ）の特性が得られた。尚、同図の（ｃ）
は従来のECDのEC特性を示す。
実施例３ 実施例１と同様な装置で、ボンバードメントガスをア
ルゴンと酸素の混合ガス（体積比Ar:O2＝1:1）として、
DCバイアス450V、イオン電流0.8A及びボンバードメント
時間２分間の条件で上記IrOx薄膜をボンバードメント処
理したところ、膜の表面は第２図のようになり、これを
前述の方法でECD化したところ、第５図（ｂ）に示す如
くそのEC特性の向上が認められた。
ルゴンと酸素の混合ガス（体積比Ar:O2＝1:1）として、
DCバイアス450V、イオン電流0.8A及びボンバードメント
時間２分間の条件で上記IrOx薄膜をボンバードメント処
理したところ、膜の表面は第２図のようになり、これを
前述の方法でECD化したところ、第５図（ｂ）に示す如
くそのEC特性の向上が認められた。
（発明の効果） 以上説明した様に反応性スパッタリングIrOx薄膜を酸
化着色層とした全固体薄膜積層型ECDのIrOx層をイオン
ボンバードメントすることにより、従来よりも着色濃度
が２倍以上も高いECDがall dry processで作製できるよ
うになった。
化着色層とした全固体薄膜積層型ECDのIrOx層をイオン
ボンバードメントすることにより、従来よりも着色濃度
が２倍以上も高いECDがall dry processで作製できるよ
うになった。
第１図は本発明のボンバードメントを行う装置図、第２
図はイオンボンバードメント前後のIrOx膜の表面形状、
第３図は実施例１のボンバードメント処理を施したIrOx
膜を用いたECDのEC特性、第４図は全固体薄膜積層型ECD
の構成図、第５図は実施例２及び実施例３のボンバード
メント処理を施したIrOx膜を用いたECDのEC特性を示す
図である。 1:基体 2:第一電極 3:酸化着色層 4:イオン導電絶縁層 5:還元着色層 6:第二電極 11:反応性スパッタリングIrOx膜 12:バリアブルバブル 13:ガスボンベ 14:絶縁体 15:DCバイアス電源 16:メインバルブ 17:窒素トラップ 18:油拡散ポンプ 19:メカニカルブースターポンプ 20:油回転ポンプ 21:荒引きバルブ
図はイオンボンバードメント前後のIrOx膜の表面形状、
第３図は実施例１のボンバードメント処理を施したIrOx
膜を用いたECDのEC特性、第４図は全固体薄膜積層型ECD
の構成図、第５図は実施例２及び実施例３のボンバード
メント処理を施したIrOx膜を用いたECDのEC特性を示す
図である。 1:基体 2:第一電極 3:酸化着色層 4:イオン導電絶縁層 5:還元着色層 6:第二電極 11:反応性スパッタリングIrOx膜 12:バリアブルバブル 13:ガスボンベ 14:絶縁体 15:DCバイアス電源 16:メインバルブ 17:窒素トラップ 18:油拡散ポンプ 19:メカニカルブースターポンプ 20:油回転ポンプ 21:荒引きバルブ
Claims (5)
- 【請求項１】第一電極、酸化イリジウムからなる酸化着
色層、イオン導電絶縁層、還元着色層及び第二電極の５
層構成よりなる全固体薄膜積層型エレクトロクロミック
素子において、上記酸化イリジウム層を反応性スパッタ
リング法にて成膜した後、該酸化イリジウム層をイオン
プラズマによりボンバードメント処理することを特徴と
するエレクトロクロミック素子の製造方法。 - 【請求項２】ボンバードメント処理が酸素イオン及び／
又はアルゴンイオンプラズマ処理である請求項１に記載
のエレクトロクロミック素子の製造方法。 - 【請求項３】ボンバードメント処理をガス分圧１乃至15
Pa及び投入電力1.5w・hr乃至120w・hrの条件で行う請求
項１及び請求項２に記載のエレクトロクロミック素子の
製造方法。 - 【請求項４】ボンバードメント処理をDC電力或いはRF電
力で行う請求項１及び請求項２に記載のエレクトロクロ
ミック素子の製造方法。 - 【請求項５】ボンバードメント処理後、真空を切らずに
直ちにイオン導電絶縁層、還元着色層及び第二電極を逐
次成膜させる請求項１及び請求項２に記載のエレクトロ
クロミック素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213093A JP2707112B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | エレクトロクロミック素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213093A JP2707112B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | エレクトロクロミック素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0261621A JPH0261621A (ja) | 1990-03-01 |
| JP2707112B2 true JP2707112B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=16633446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63213093A Expired - Fee Related JP2707112B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | エレクトロクロミック素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707112B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP63213093A patent/JP2707112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0261621A (ja) | 1990-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |