JP2891361B2 - エレクトロクロミック素子の表示制御装置 - Google Patents

エレクトロクロミック素子の表示制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エレクトロクロミック素子の表示制御装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
一対の電極層と、その間に位置するエレクトロクロミ
ック層(以下EC層と略称する)とからなるエレクトロク
ロミック素子(以下EC素子と略称する)は、電源により
前記両電極層の間に電圧を印加するとEC層が着色し、逆
極性の電圧を印加するか、または前記両電極間を短絡す
るとEC層が消色して元の無色透明に戻る。このように着
色または消色することにより、EC素子の透過光量あるい
は反射光量を調整することができ、調光素子として使用
することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、EC素子を着色させたとき、両電極層間の着色
電圧を一定に保って着色濃度を変えないように制御して
も、EC素子には温度特性があるために、EC素子の周辺温
度が変化すると、着色濃度も変化してしまい、その濃度
を一定に保つことができないという問題点があった。
本発明はこの問題点を解決し、前記周辺温度が変化し
ても、着色濃度が変化しないように制御するEC素子の表
示制御装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明はEC素子の周辺温
度に応じて、EC素子の両電極層間への電圧印加を制御す
る構成とした。
〔作用〕
両電極間への電圧印加を制御することにより、両電極
間の着色電圧が各温度に応じて調整され、そのために、
着色濃度を一定に保つように制御することができる。
本発明に於いて使用されるEC素子は、既に知られてお
り、基本的には、表示側の透過電極層と、背後側の反射
性電極層又は透明電極層と、表示側および背後側の前記
電極層との間に位置されたEC層とから構成されている。
EC層の積層構造は、特に限定されるものではないが、本
発明は還元発色層、イオン導電層、酸化発色層の多層膜
からなっている。
透明電極層の材料としては、例えば酸化スズ(Sn
O2)、酸化インジウム(In2O3)、ITO(酸化スズと酸化
インジウムとの混合膜)などが使用される。このような
透明電極層は、一般には真空蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッタリングなどの真空薄膜形成技術で形成され
る。EC層の還元発色層としては、酸化タングステン(WO
3)、酸化モリブデン(MoO3)などが使用される。
イオン導電層としては、例えば酸化タンタル(Ta
2O5)、酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al
2O3)などが使用される。これらの物質薄膜は製造方法
により電子に対して絶縁体であるが、プロトン(H+)お
よびヒドロキシイオン(OH-)に対しては良導体とな
る。還元発色層の着色消色反応にはカチオンが必要とさ
れ、H+イオンやLi+イオンを還元発色層その他に含有さ
せる必要がある。H+イオンは初めからイオンである必要
はなく、電圧が印加されたときにH+イオンが生じればよ
く、従ってH+イオンの代わりに水を含有させてもよい。
この水は非常に少なくて十分であり、しばしば、大気中
から自然に侵入をする水分でも着消色する。
還元発色層に対して間にイオン導電層を挟んで可逆的
電界酸化層ないし酸化発色層又は触媒層を配設してもよ
い。このような層としては、例えば酸化ないし水酸化イ
リジウム、同じくニッケル、同じくクロム、同じくバナ
ジウム、同じくルテニウム、同じくロジウムなどがあげ
られる。これらの物質は、イオン導電層又は透明電極中
に分散されていても良いし、それらの構成物質を分散し
て含有していてもよい。反応性電極層としては、例えば
金、銀、アルミニウム、クロム、スズ、亜鉛、ニッケ
ル、ルテニウム、ロジウム、ステンレスなどの金属が使
用される。
以下、図面を引用して本発明の実施例を説明する。
〔実施例〕
第1図(a)は、本発明の実施例に係るEC素子の垂直
断面図である。
第1図(a)に於いて、ガラス基板1の上に表示側の
透明電極層2として厚さ約2000ÅのITO膜を形成し、エ
ッチングを施して電極層2の本体2aと取出し部2bとに分
離した。その上にEC層3として、厚さ約1000Åの酸化イ
リジウム−酸化スズ混合膜からなる酸化発色層3c、厚さ
約1μmの酸化タンタル膜からなるイオン導電層3b、厚
さ約5000Åの酸化タングステン膜からなる還元発色層3a
を順次積層した。さらに、EC層3の上に背後側の反射性
電極層4として、前記取出し部2bと抵触するように、厚
さ約1000Åのアルミ膜を積層し、反射型EC素子5を作製
した。
EC素子5の周辺温度が20℃および両電極層2a、4間の
印加電圧が零であるとき、反射性電極層4の電極取出し
部2bと、透明電極層2の取出し部2cとを経て、前記両電
極層2a、4の間に着色電圧(+1.35V)を印加すると、
ガラス基板1側から入射させた波長633nmの光に対し
て、10秒後に反射率が10%に減少し、この反射率は電圧
印加を止めても、しばらく保持された。次に消色電圧
(−1.35V)を印加すると、同じく10秒後に反射率が60
%に回復した。また、反射率は両電極層2a、4間の印加
電圧を変化させることにより、10〜60%の間で任意に調
節することが可能であった。
第2図は、EC素子5の周辺温度と両電極層2a、4間の
印加電圧との関係を示すグラフであり、グラフ中の二点
鎖線A、Bの一方Aは、周辺温度が20℃および印加電圧
が零であるとき、1.35Vの最大電圧を前記両電圧2a、4
の間に印加させ、周辺温度の変化に関係なく、1.35Vの
印加電圧を一定に保った状態を示している。しかし、前
述したように周辺温度の変化によっても、EC素子5の着
色濃度を変化させないためには、周辺温度の変化に応じ
て1.35V前後の印加電圧を調整しなければならず、図中
の一方の斜線Cに基づいて印加電圧を調整した結果、EC
素子5の着色濃度を一定に保つことができた。また、二
点鎖線A、Bの他方Bは前記一方Aと同様に、周辺温度
が20℃および印加電圧が零であるとき、1.32Vの電圧を
印加させ、周辺温度の変化に関係なく一定に保ったとき
を示しており、斜線の他方Dは、着色濃度の一定支持の
ために、各温度に対応して1.32V前後の印加電圧を調整
しているときの状態を示す。尚、それぞれの斜線C、D
の傾きは同一である。
上述の斜線Cにおいて、グラフの横軸上に位置する最
低温度(−20℃)に対応した印加電圧は約1.41Vであ
り、また最高温度(90℃)に対応する印加電圧は約1.24
Vである。この印加電圧(1.24V)から前記電圧(1.41
V)を引いてその値(−0.17)を検出し、また上述の最
高温度(90℃)から最低温度(−20℃)を引いてその値
(110℃)を検出き、印加電圧の前記検出値(−0.17)
を温度の前記検出値(110℃)で割ることにより、その
値(−1.5mV/℃)が電圧の温度係数(斜線の傾き)とし
て算出される。
そして、上述の温度係数(−1.5mV/℃)により、EC素
子5への電圧印加を制御する本装置の構成を第1図
(b)に示す。
第1図(b)に於いて、電極取出し部2b、2cに接続す
る印加部6は、取出し部2b、2cを経て両電極層2a、4の
間に電圧を印加する。また、印加部6の電圧印加を制御
する印加制御部7aは演算部7bおよび測定部7cと接続され
ている。測定部7cは、両電極層2a、4間の印加電圧を測
定するものであり、例えば電圧計などが使われる。演算
部7bは設定部7dおよび検温センサー8に接続されてい
る。設定部7dは、EC素子5の着色濃度を設定するキーボ
ードであり、各キーの操作により着色濃度を設定する
と、前記周辺の基準温度(20℃)における両電極層2a、
4間の着色電圧が上述の設定濃度に応じて設定され、該
着色電圧の値に対応した電圧信号が演算部7bに出力され
る。検温センサー8は、EC素子5の周辺温度T℃に応じ
た検温信号を演算部7bに出力する。演算部7bは検温信号
の入力により検知温度T℃を検知して、その検知温度T
℃から基準温度(20℃)を引いて算出し、その算出温度
を電圧の温度係数(−1.5mV/℃)に乗算して電圧の微小
変化値を算出する。次いで演算部7bが前記電圧の微小変
化値を、設定部7dによる着色電圧の値に加算してその電
圧値を検出する。印加制御部7aは測定部7cによる両電極
層2a、4間の印加電圧の値が演算部7bの上記電圧値に等
しくなるように、印加部6の両電極層2、4間への電圧
印加を制御する。
次に、第2図に示すグラフ中の各温度により、斜線C
に伴って、両電極2a、4間への電圧印加を制御する動作
を説明する。
まず、第1図(b)のキーボード7dが、各キーの操作
により最大の着色濃度を設定すると、それに応じて前記
基準温度(20℃)での着色電圧が最大の1.35Vに設定さ
れ、その最大着色電圧(1.35V)に応じた信号を演算部7
bに出力する。一方、EC素子5の周辺温度が例えばマイ
ナス20℃であることを、検知センサー8が検知すると、
その温度に応じた検温信号を演算部7bに出力する。演算
部7bは検温信号の入力により検知温度(−20℃)から基
準温度(20℃)を引いて算出し、その算出温度(−40
℃)を前述の温度係数(−1.5mV/℃)に乗算して、電圧
の微小変化値(△0.06V)を算出する。次いで演算部7b
が上記微小変化値(△0.06V)を最大着色電圧(1.35V)
に加算して、その電圧値(1.41V)を検出する。印加制
御部7aは、測定部7cによる両電極層2a、4間の印加電圧
の値が上記の電圧値(1.41V)と等しくなるように、印
加部6の両電極層2a、4間への電圧印加を制御する。印
加部6の電圧印加に伴って、印加電圧の値が上記の電圧
値(1.41V)に達すると、測定部7cを経て印加制御部7a
が検知し、印加部6の電圧印加を停止する。そのため
に、マイナス20℃の周辺温度における印加電圧の値は1.
41Vとなり、前述の設定濃度に応じて着色させることが
できる。
また、EC素子5の周辺温度がプラス90℃であることを
検温センサー8が検知すると、その温度に応じた検温信
号を演算部7bに出力する。演算部7bは検知温度(90℃)
から基準温度(20℃)を引いて算出し、その算出温度
(70℃)を前述の温度係数(1.5mV/℃)に乗算して、電
圧の微小変化値(△−0.11V)を算出する。次いで演算
部7bが微小変化値(△−0.11V)を前述の最大着色電圧
(1.35V)に加算して、その電圧値(1.24V)を検出す
る。印加制御部7aは、測定部7cによる両電極層2a、4間
の印加電圧の値が、上記の電圧値(1.24V)と等しくな
るように、印加部6の電圧印加を制御する。印加部6の
電圧印加に伴って、両電極層2a、4間の印加電圧の値が
上記の電圧値(1.24V)に達すると、測定部7cを経て印
加制御部7aが検知し、印加部6の電圧印加を停止する。
そのために、プラス90℃の周辺温度における印加電圧の
値は1.24Vとなり、前述の設定濃度に応じて着色させる
ことができる。
さらに、EC素子5の周辺温度が例えばプラス20℃また
は60℃であることを、検温センサー8が検知すると、演
算部7bによる前記同様の算出により、20℃の周辺温度に
対応する印加電圧は1.35Vとなり、60℃の周辺温度に対
応する印加電圧は1.29Vとなり、前述と同様に印加電圧
が調整される。
第2図のグラフ中の斜線Dに伴う印加電圧の調整は、
中間色に応じた着色濃度を設定することによって行われ
る。すなわち、中間濃度の設定のために、第1図(b)
のキーボード7dの各キーを操作すると、基準温度(20
℃)における着色電圧が中間濃度に応じて、たとえば前
述の1.32Vに設定され、その電圧(1.32V)に応じた信号
が演算部7bに出力される。演算部7bが検温センサー8の
検温信号および設定部7dの電圧(1.32V)信号の入力を
受けると、前述と同様に検知温度から基準温度(20℃)
を引いて算出し、その算出温度を電圧の温度係数(−1.
5mV/℃)に乗算して、電圧の微小変化値を算出する。次
いで演算部7bがその微小変化値を前述の着色電圧(1.32
V)に加算して、その電圧値を検出し、印加制御部7a
は、演算部7bの上記電圧値が測定部7cによる印加電圧の
値に等しくなるように、印加部6の電圧印加を制御す
る。これによって、EC素子5は、前述の設定された中間
濃度に応じて着色されることができる。
従って、EC素子5の着色濃度を予め設定する設定部7d
を備えたために、希望通りに着色濃度を設定することが
でき、周辺温度の変化に応じて、設定部7dの設定濃度を
一定に保つことができる。
また、周辺温度が高温であるときは、その印加電圧が
基準温度(20℃)での最大印加電圧(1.35V)よりも低
くなるために、EC素子5に過電圧が印加されることな
く、着色ムラが発生したり、ECDが破損されてしまうこ
ともない利点も得られる。
以上の実施例によれば、背後側の反射性電極層4を設
けた反射型EC素子5を用いて、該素子5への電圧印加を
制御することを述べたが、本発明はこれに限らず、背後
側に透明電極層を形成した透過型EC素子を用いてもよ
く、電圧印加の制御により、前述と同様に一定の着色濃
度を保つことができるのはいうまでもない。
EC素子5を構成した各層2、3a〜3c、4の材料につい
て、本実施例では、透明電極層2はITO薄膜であり、EC
層3の酸化発色層3cは酸化イリジウム−酸化スズとの混
合膜、イオン導電層3bは酸化タンタル膜、還元発色層3a
は酸化タングステン膜、反射性電極層4はアルミ膜から
なっていることを述べたが、これらの材料に限定せず、
例えば透明電極層2は酸化インジウムでもよく、還元発
色層3aは酸化モリブデンでもよいというように、各層
2、3a〜3c、4を、本実施例で述べた材料から別の材料
に変えてEC素子を構成し、該素子への電圧印加を制御す
るようにすれば良い。
〔発明の効果〕
以上の本発明によれば、検温センサーの検知温度に応
じてEC素子への電圧印加を制御するために、EC素子の周
辺温度の変化に応じて印加電圧が調整され、それによっ
てEC素子の着色濃度を一定に保つように制御することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明の実施例に係るEC素子の垂直断
面図である。 第1図(b)は、本発明の実施例に係るEC素子およびそ
の表示制御装置の概略構成図である。 第2図は、EC素子の周辺温度と、両電極層間の印加電圧
との関係を示すグラフである。 〔主要部分の符号の説明〕 2……表示側の透明電極層 3……エレクトロクロミック層 4……背後側の反射性電極層 5……エレクトロクロミック素子 6……印加部 7a……印加制御部、7b……演算部 7c……測定部、7d……設定部 8……検温センサー

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも、表示側の透明電極層と、背後
    側の反射性電極層又は透明電極層と、表示側および背後
    側の前記両電極層の間に位置するエレクトロクロミック
    層とからなるエレクトロクロミック素子と、前記両電極
    層の間に電圧を印加される印加手段とを設けたエレクト
    ロクロミック素子の表示制御装置に於いて、 前記素子の周辺温度を検知する検温センサーと; 前記素子の着色濃度を予め設定し、それによって、前記
    素子周辺の基準温度における前記両電極層間の着色電圧
    が上記設定濃度に応じて設定される設定手段と; 前記検温センサーの検知温度から前記基準温度を引いて
    算出し、その算出温度を電圧の温度係数に乗算して電圧
    の微小変化値を算出し、該微小変化値を、前記設定手段
    による着色電圧の値に加算してその電圧値を検出する演
    算手段と; 前記印加手段の電圧印加により、両電極層間に印加され
    た電圧の値を測定する測定手段と; 該測定手段による印加電圧の値が、前記演算部の電圧値
    と等しくなるように、前記印加手段の電圧印加を制御す
    る印加制御手段と; を備えたことを特徴とするエレクトロクロミック素子の
    表示制御装置。
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