JP2796339B2 - エレクトロクロム型可変透過性ガラス板 - Google Patents

エレクトロクロム型可変透過性ガラス板

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JP2796339B2 JP1069411A JP6941189A JP2796339B2 JP 2796339 B2 JP2796339 B2 JP 2796339B2 JP 1069411 A JP1069411 A JP 1069411A JP 6941189 A JP6941189 A JP 6941189A JP 2796339 B2 JP2796339 B2 JP 2796339B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエレクトロクロム型可変透過性を有するガラ
ス、さらに特定すれば、印加電位を変化させて光透過性
を変えることができるガラスに関する。本発明は建築ま
たは自動車用ガラス、特に旅行用車輛の開放的ガラス屋
根に応用することができる。
本出願人による欧州特許出願253 713号は、印加電位
を変化させて光透過性を変えることができるガラス板を
記載し、このガラス板は、順次第1のガラス薄板、次に
たとえばすずをドープした酸化インジウムをベースとす
る透明な導電層、酸化タングステン層すなわちプロトン
の注入によって青黒色になる透明物質、次に特に有機重
合体中の強酸の溶液であるプロトン性有機導電物質から
なる電解質層、第2の導電層、最後に第2のガラス薄板
を重ねて有する。この型のガラスはガラス変成工業で実
証された技術、たとえば磁場を印加した反応スパッタリ
ングによって薄層を沈着させる技術、およびオートクレ
ーブを使って接着して薄板化する技術によって製造する
ことができる。その結果、平方メートル程度以上の広い
表面に応じて、大量の製品に匹敵する原価で製造するこ
とができる。それにも拘らずエレクトロクロムガラスの
考察される応用は、腕時計の文字板および精密な光学的
技術に限定されている。
その上、このようなエレクトロクロム系の寿命は極め
て短かくて、恐らく水素の発生による微細な気泡が、数
十回の作用の後に現わる。この微細な気泡は積層された
ガラスに閉じ込められた系内で発生し、周囲の空気と置
換える以外に除去することができない。
前記系に、脱色時にプロトンを受容し、発色時にこれ
を放出することができる対電極を挿入すれば、実質的に
改良することができる。前記欧州特許出願第253 713号
は、さらに対電極としてたとえば加熱蒸着によって沈着
させたパラジウム層を使用することを提案する。この条
件において、系の寿命は約10倍に増加する。しかし実施
するには、パラジウム層は10nm以上の厚みを必要とし、
この条件ではガラスの光透過性が常に15%未満であり、
これはたとえば建築のガラスとしては十分でない。
他方、米国特許第4350 414号は、まったく固体のエレ
クトロクロム系を開示し、これはたとえば一組のガラス
薄板からなる透明基板の間に積層されている、第1の透
明な電導層、酸化タングステン型エレクトロクロム物質
層、五酸化タンタルの誘電層、水蒸気の存在において沈
着させたニッケルおよび/または水酸化イリジウム層、
および第2の透明な導電層から構成されている。50〜50
00Åの水酸化イリジウムの層の挿入は、上記テキストに
おいて不適当な光学的密度とされている系の光学的密度
の変化を発色の前後において透過率の対数に等しい限定
によって、顕著に改良する。換言すれば、水酸化イリジ
ウム層はコントラストを改良する。しかしこのような系
は、沈着された最終層が特質的であって、極めて損傷し
易く、またこの系はカプセル化して保護しなければ、腕
時計または他の指示装置として使用することができな
い。その上このような全体が固体の系は、前記特許に示
されている5μmを超える五酸化タンタル層の誘電層
に、穴または割れ目を生じるので、しばしば短絡がおき
る。沈着層の表面が大きければ大きい程層の不連続性の
確立が大きくなり、またこのような系は一般に数平方cm
の極めて小さい寸法のガラス板を選ばなければ実際に作
用しないので、大きな表面に応用できないことは当然で
ある。
本発明の目的は、電気的指令によって光透過を制御可
能に変化させるガラス板であり、このガラス板が通常の
ガラス板と同様な寿命を有する、すなわち発色、脱色を
多数回反復しても性能が劣化しないガラス板である。
この問題は、2枚の透明基板(1,2)が、それぞれに
被着された透明な導電層(4,5)を組合せ面として、プ
ロトン導電性の電解質層(3)と組合さっており、第1
の透明基板(1)の組合せ面である透明な導電層(4)
の上に、電解質層(3)に接する特に酸化タングステン
のエレクトロクロム物質層(6)を有する可変透過性板
であって、第2の透明基板(2)が、電解質層(3)に
対して、第1の透明基板(1)のエレクトロクロム物質
層(6)とは対称的な位置に、酸化イリジウム層(7)
を有し、酸化イリジウム層(7)は、水素と酸素の存在
下で金属イリジウムをターゲットとした反応スパッタリ
ングによって形成され、200〜1000Åの厚さを有し、プ
ロトンを受容された形態であることを特徴とする可変透
明性板によって解決され、より好ましくは、本発明の可
変透明性板は、特にガラス薄板からなる2枚の透明基板
が、それぞれに被着された透明な導電層を組合せ面とし
て、プロトン性導電度が20℃において10-5Ohm-1・cm-1
以上である有機ポリマーと組合さっており、第1のガラ
ス基板に被着された導電層の上に特に酸化タングステン
のエレクトロクロム層を有し、この層が前記プロトン性
導電ポリマーと接している可変透過性ガラス板であっ
て、第2の透明基板に被着された導電層の上に酸化イリ
ジウム層が沈着され、この層自身がプロトン性導電ポリ
マーと接していることを特徴とする。この酸化イリジウ
ム層は酸化タングステンをベースとするエレクトロクロ
ム物質層に対して対電極として作用する。実際にこれら
は脱色時に放出されるプロトンを受容し、発色時にこれ
を放出する。このときプロトン性導電ポリマーは実質的
にプロトン伝搬媒質として作用する。このようにプロト
ンの再結合を強力に制限するので、必然的に水素分子が
生成する恐れを減少させる。
特に有利な点は、酸化イリジウム層を挿入することに
よって、このガラス板の寿命を少しの劣化もさせずに2
0,000回以上も発色・脱色を作用させることができる。
これは極めて重要であって、たとえば毎日6回使用とす
れば10年間に相当する。こうして「インテリジェントガ
ラス」として太陽熱の入力を良好に制御することができ
るので、このガラス板は完全に使用することができる。
酸化イリジウム層は、減圧の酸素と水素の混合物の存
在で、イリジウムターゲットを使用する陰極スパッタリ
ングによって沈着させることが好ましく、混合物中の水
素を10〜30%とし、沈着厚みを200〜1000Åとすること
が好ましい。
厚み1〜6mmのガラス薄板であることが好ましい透明
基板の上に、沈着させる透明な導電層は良好な導電性を
有することが好ましく、その平方cm当りの抵抗が100hm
未満であり、50hm以下が好ましい。このガラス基板が大
きい程、抵抗性が低い層の作用の利益が大きい。たとえ
ば導電層としてふっ素をドープした酸化すず、またはす
ずをドープした酸化インジウムをベースとする層が便宜
である。これらの層は粉末の加熱または、磁場を印加し
たりもしくはしない陰極がスパッタリングによって沈着
させることができる。
本発明によれば、電解質として、プロトン性導電度が
20℃において10-5Ohm-1・cm-1以上のプロトン性導電ポ
リマーを使用する。このようなポリマーの選択規準は欧
州特許出願253 713号に記載されている。ポリマーの酸
素原子数対酸の水素原子数の比O:Hが0.2〜1であるりん
酸−ポリオキシエチレンの複合体を使用することが好ま
しく、ポリオキシエチレンの分子量は1000000〜5000000
が好ましい。
エレクトロクロム物質層は、エレクトロクロム能力を
有するので使用できると知られている特に酸化バナジウ
ムまたは酸化モリブデンよりも、酸化タングステンをベ
ースとすることが好ましい。これは透明な導電層で被着
された透明基板の上に、真空蒸着または陰極スパッタリ
ングによって沈着させる。なお後者は磁場を印加しても
よい。
第1図は例として作製した、薄いガラス板を略示す
る。これは有機ポリマー3によって組合された2枚のガ
ラス基板1,2を有する。ガラス基板1には第1の電極を
形成する透明な導電層4が被着されている。同様に他の
ガラス基板2には第2の電極を形成する透明な導電層5
が被着されている。さらにガラス基板1は、有機層3に
接するエレクトロクロム物質層6を有し、他のガラス基
板2は有機層2の反対側に酸化イリジウム層7を有す
る。導電層4および5は、電源10に接続される、導線を
付ける端子8および9を有する。
これらの層の特徴は次の通りである。
基板1および2 厚み3mmのフロートガラス板。
透明な導電層4および5 マグネトロン陰極スパッタリングによって沈着させ
た、すずをドープした酸化インジウム層。
厚み 400mm 平方cm当りの抵抗 50hm エレクトロクロム層6 5・10-5Torrの減圧空気中でモリブデンの坩堝内で加
熱蒸着させた酸化タングステン層。
厚み 260mm 電解質(有機ポリマー)3 ポリオキシエチレン中の無水りん酸固溶体。
製 造 厳密に無水の条件で、溶剤1に対して、規定純度の
りん酸17.5gと分子量5000000(密度1.21、ガラス転移点
−40℃)のポリオキシエチレンとを、ポリマーの酸素原
子数対酸の水素原子数の比O:Hが0.66となるように溶解
した。共通の溶剤はたとえばアセトニトリルとテトラヒ
ドロフランの50対50の混合物である。
この溶液を、前述のように沈着させた酸化タングステ
ン層を被着させたガラス板の上に流した。引っぱるとフ
ィラメント(tire−fil)方法によって厚みを均一とし
た。湿度を制御した雰囲気の下で流した。溶剤を蒸発さ
せた後に、厚み50μm、導電度が20℃において9・10-5
Ohm-1・cm-1、光透過率が85%より大きい膜を得た。流
す瞬間の湿度は40〜100ppmが好ましく、これはコントラ
ストを極めて最適にすることができる。
酸化イリジウム層7 酸素対水素の比が80対20の混合ガス圧6mTorrとして、
磁場を印加した陰極スパッタリングによって層を沈着さ
せた。
厚みは 55nm この沈着の後、僅かに遅れて酸化タングステン層の上
に有機層を沈着させることが好ましい。ガラス板の結合
は温度85℃で圧力10Kg/cm2のオートクレーブで行った。
性能は次に示す。2つある数値のうち、最初のものは
発色状態、後のものは脱色状態で得たものである。
寿 命 20000回より多い スイッチング時間 20秒未満 印加電圧 1.5V−0.6V 光の透過 15%−62% エネルギーの透過 11%−48% 太陽係数 31%−58% 光の反射 10%−12% エネルギーの反射 12%−12% 透過光の色 青黒色−無色 第2の可変透過性ガラス板は、酸化タングステン層
を、磁場を印加した陰極反応スパッタリングによって沈
着させたことの他は、上記と全く同様にして実施した。
この沈着技術は同一装置で酸化イリジウム層を沈着させ
るのに好ましく使用することができる。沈着条件は次の
通りである。
ターゲット タングステン 雰囲気 アルゴン93%、酸素7% 圧 力 40mTorr 電 力 0.8W/cm3 WO3 の厚み 350mm 得られた性能は次の通りである。
スイッチング時間 20秒未満 印加電圧 1.5V−0.5V 光の透過 10%−55% 光の反射 11%−12% 透過光の色 青黒色−無色 10000回反復後も、このガラス板はいずれの性能も変
化しなかった。
このようなガラス板は、建築用ガラス板、または自動
車用、特に側面および後面の窓のガラス板として使用す
ることができる。また特に車輛の開放的屋根として有利
であって、旅行者が特に太陽光の入射を受けるときに、
ガラス板を透過する光を自由に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施態様である可変透過性ガラス板の
略断面図を示す。 1,2……透明基板、3……有機ポリマー、 4,5……透明な導電層、 6,7……エレクトロクロム物質層、 8,9……端子、10……電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レボール―セルツ ベロニク フランス国,95540 メリー シュール オワズ,アモ ドゥ ボ,ムーブマ アンテルナショナル アテデ‐カール- モーンド(番地なし) (56)参考文献 特開 昭60−150034(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/15 - 1/63

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2枚の透明基板(1,2)が、それぞれに被
    着された透明な導電層(4,5)を組み合せ面として、プ
    ロトン導電性の電解質層(3)と組合さっており、第1
    の透明基板(1)の組合せ面である透明な導電層(4)
    の上に、電解質層(3)に接する特に酸化タングステン
    のエレクトロクロム物質層(6)を有する可変透過性板
    であって、第2の透明基板(2)が、電解質層(3)に
    対して、第1の透明基板(1)のエレクトロクロム物質
    層(6)とは対称的な位置に、酸化イリジウム層(7)
    を有し、酸化イリジウム層(7)は、水素と酸素の存在
    下で金属イリジウムをターゲットとした反応スパッタリ
    ングによって形成され、200〜1000Åの厚さを有し、プ
    ロトンを受容された形態であることを特徴とする可変透
    明性板。
  2. 【請求項2】反応スパッタリングチャンバー中の水素と
    酸素の混合物中の水素の割合が10〜30%である請求項1
    に記載の可変透明性ガラス板。
  3. 【請求項3】透明な導電層(4,5)の平方cmあたりの抵
    抗が100hm未満である請求項1又は2に記載のガラス
    板。
  4. 【請求項4】導電層(4,5)が、すずをドープした酸化
    インジウムまたはふっ素をドープした酸化すずをベース
    とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス板。
  5. 【請求項5】電解質層(3)が、分子量1000000〜50000
    00のポリオキシエチレン中のりん酸の固溶体であって、
    ポリマーの酸素原子数対酸の水素原子数の比O対Hが0.
    4〜1である請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラ
    ス板。
  6. 【請求項6】エレクトロクロム物質層(6)が、磁場を
    印加した陰極反応スパッタリングによって沈着された酸
    化タングステン層である請求項1〜5のいずれか1項に
    記載のガラス板。
  7. 【請求項7】エレクトロクロム物質層(6)が、加熱蒸
    着によって沈着された酸化タングステン層である請求項
    1〜5のいずれか1項に記載のガラス板。
  8. 【請求項8】自動車の開放的屋根に使用される請求項1
    〜7のいずれか1項に記載のガラス板。
JP1069411A 1988-03-25 1989-03-23 エレクトロクロム型可変透過性ガラス板 Expired - Lifetime JP2796339B2 (ja)

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