JP2935918B2 - 導電性高分子などの電着方法 - Google Patents

導電性高分子などの電着方法

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JP2935918B2
JP2935918B2 JP3220271A JP22027191A JP2935918B2 JP 2935918 B2 JP2935918 B2 JP 2935918B2 JP 3220271 A JP3220271 A JP 3220271A JP 22027191 A JP22027191 A JP 22027191A JP 2935918 B2 JP2935918 B2 JP 2935918B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエレクトロクロミック表
示素子の発色電極などとして有用なポリアニリン、ポリ
ピロ−ル、ポリチオフェン、ポリトリフェニルアミンな
どの導電性高分子、プルシアンブル−などの金属錯体あ
るいは五酸化バナジウムなどの金属酸化物を透明導電膜
に電着する方法に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】白金や金などの金属電極上
にポリアニリンなどを電析させる場合には均一な膜を得
ることが比較的容易であるが、ITO膜、NESA膜な
どの透明導電膜上にポリアニリンを電析させる場合に
は、アニリンモノマーと酸性水溶液の濃度がそれぞれ1
モル/l程度では付着が可能であるが、充分な膜厚のポ
リアニリンを合成することが困難であり、また、濃度を
低くして、長時間重合させるとポリアニリンが透明導電
膜上に微粉化されて堆積し、均一な膜を得ることが困難
であった。
【0003】また、濃度をさらに高くすると重合された
ポリアニリンが電解液に溶解して剥離してしまうという
問題点があった。そこで本発明者らは特願平2−260
887号として特定条件下において、二度電着する方法
を提案した。
【0004】しかしながら、面積が800cm2 以上の
透明導電膜が形成された比較的大面積の透明導電膜に電
着する場合には、電圧降下のために均一な膜厚に電着す
ることは不可能であった。
【0005】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、比較的大面積の透明導電膜上に、ポリアニリ
ンなどの導電性高分子、プルシアンブル−などの金属錯
体あるいは五酸化バナジウムなどの金属酸化物を均一な
厚さに電着する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【問題点を解決するための手段】800cm2 以上の面
積を有する透明導電膜が形成された基板と導電性板状体
板を対向するように電解液に浸漬し、該基板を作用極、
導電性板状体を対極として、透明導電膜上に導電性高分
子、金属錯体あるいは金属酸化物を電着する装置におい
て、前記透明導電膜の周辺部には該導電膜より低抵抗の
導電帯を配設し、少なくとも低抵抗の導電帯を除いた透
明導電膜の全周辺エッジから中央部に向けて同じ長さを
持ち、中央部分において、導電帯を除いた透明導電膜の
面積Sに対して0.06S〜0.25Sなる面積だけ開
口させ、かつ透明導電膜の全周辺エッジから開口部に向
けて透明導電膜との距離を次第に離隔させ、さらに透明
導電膜に対して凸の湾曲形状を有する邪魔板を基板に装
着するようにしたことを特徴とし、邪魔板の透明導電膜
との距離を、低抵抗導電帯を除いた透明導電膜周辺部エ
ッジにおいて0〜2mmの範囲とし、中央部エッジにお
いて5〜70mmの範囲とするとさらに好ましいもので
ある。
【0007】
【作用】面積が800cm2 以上の透明導電膜が形成さ
れた基板は大型であるので、透明導電膜の周辺部に低抵
抗の導電帯を配設しても、プルシアンブル−などでは電
着時の電流密度が5μA/cm2 程度であり、比較的小
さいので電圧降下も小さく45cm角程度の透明導電膜
であれば、均一厚さにプルシアンブル−を電着すること
ができるが、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性
高分子を電着する場合の電流密度あ30〜200μA/
cm2 と大きくなるので、周辺部分から中央部分にかけ
て電圧降下が大きくなり、作用極としての透明導電膜と
対極としての導電性板状体を同じ寸法、形状のものによ
り電着すると、電界の向きは透明導電膜面から導電性板
状体面に平行となり、周辺部分に比較して中央部分に電
着量が少なく、膜厚さが不均一になるのは避けられな
い。そこで本発明者らは基板に周辺部分の膜厚を抑制す
るために特定形状の邪魔板を配設することに着目して本
発明をなしたものである。
【0008】比較例1、2に示すように、開口部の面積
を一定にして、断面直線形状の邪魔板を中央部エッジに
おける透明導電膜との距離を変えて(直線形状の長さも
変わる)所定距離以上にすると、邪魔板エッジ直下付近
と中心付近との膜厚は均一であるが、周辺部分が厚くな
ってしまい、所定距離以下とすると、中央部分が周辺部
分より厚くなり、特に邪魔板エッジ直下付近の膜厚が他
の部分より厚くなってしまうので、邪魔板エッジ部の近
傍においては、透明導電膜までの距離がある程度必要で
あり、周辺部近傍おいては透明導電膜までの距離は所定
距離以上に大きくすることができない。そこで透明導電
膜に対して凸の湾曲形状にすることにより、透明導電膜
全面にわたり均一厚さの膜を電着することができるもの
であり、邪魔板の透明導電膜との距離を、低抵抗導電帯
を除いた透明導電膜周辺部エッジにおいて0〜2mmの
範囲とし、中央部エッジにおいて5〜70mmの範囲と
すると好ましいことを見出したものである。
【0009】また、開口部の面積は導電帯を除いた透明
導電膜の面積Sに対して0.06S〜0.25Sなる面
積だけ開口させると膜厚をほぼ均一に電着することがで
きる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに、詳
細に説明する。図1は本発明の導電性高分子などを電着
する装置を示す概略図、図2と図3はそれぞれ本発明の
邪魔板を基板に装着した状態を示す平面図と断面図、図
4は比較例における邪魔板を基板に装着した断面図であ
る。 実施例1〜実施例4 図1〜図3に示すように、アニリン0.1モル/lと硫
酸0.1モル/lを混合したものを電解液1として入れ
た電解槽2に、透明導電膜3としてのITO膜を全面に
被覆し、さらにより低抵抗の導電帯4として銀ペースト
を幅20mmで周辺部分全周にわたりスクリーン印刷、
焼成した45cm角の正方形状の基板5(S=412
2 =1681cm2 )としての3mm厚さのガラス
板、導電性板状体6としての正方形状の白金板および飽
和カロメル電極をそれぞれ作用極、対極、参照電極7と
して浸漬し、直流電源8に接続した。
【0011】このとき、実施例1は透明導電膜3の全周
辺エッジから開口部に向けて透明導電膜との距離を次第
に離隔させ、透明導電膜との距離を、低抵抗導電帯を除
いた透明導電膜周辺部エッジにおいてH1 =2mm、中
央部エッジにおいてH2 =30mmとし、透明導電膜に
対して凸の湾曲形状を有する邪魔板10を基板に装着
し、少なくとも低抵抗の導電帯を除いた透明導電膜の全
周辺エッジから中央部に向けて同じ長さを持ち、中央部
分において256cm2 (0.15S)なる面積だけ開
口させたもの、実施例2は邪魔板10の透明導電膜に対
する距離をH1 =2mm、H2 =30mmとし、中央部
分において169cm2 (0.10S)なる面積だけ開
口させたもの、実施例3は邪魔板10の透明導電膜に対
する距離をH1 =2mm、H2 =30mmとし、中央部
分において361cm2 (0.21S)なる面積だけ開
口させたもの、実施例4は邪魔板10の透明導電膜に対
する距離をH1 =2mm、H2=12mmとし、中央部
分において256cm2 (0.15S)なる面積だけ開
口させたものの4例についてそれぞれ直流電源により、
参照電極で電圧計9により陽極電位が初期に約0.85
V以上であることを確認して、電流密度100μA/c
2 ( 定電流)で5分間通電してポリアニリン膜をIT
O膜上に重合した。その後、電解糟からガラス板を取り
出し水洗したところ、表層の付着力の弱いポリアニリン
が落とされ、ITO膜上には200Å厚さのポリアニリ
ン膜が製膜された 次に、このガラス板をアニリン0.
5モル/lと硫酸0.5モル/lを混合したものを電解
液として入れた電解槽に飽和カロメル電極、参照電極と
ともに浸漬し、電流密度100μA/cm2で10分間通
電してポリアニリン膜を重合した。なお、邪魔板10は
断面形状が直線ではなく、透明導電膜に対して凸の湾曲
形状であるので、図2に示すように4辺から中央部にか
けて隣接する邪魔板は隙間を生ずるので、その部分は絶
縁テープ10aを接着して間隙を埋めた。
【0012】このようにして得られたポリアニリンの膜
厚は約3500Åであり、それらの膜厚分布を低抵抗導
電帯を除いた41cm角について可視光透過率で示す
と、それぞれ表1、表2、表3、表4に示すような結果
が得られた。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】この結果から明らかなように、隣接する部
分の透過率の差が小さく、しかも透過率の最大値と最小
値の差も小さく均一性が良好であり、色むらは全く認め
られなかった。
【0018】(エレクトロクロミック素子への応用)各
実施例で得られたポリアニリンをエレクトロクロミック
素子に応用した例を示す。
【0019】各実施例で得られた3mm厚さのガラス基
板と、3mm厚さのガラス板に透明導電膜と発色層WO
3 が形成れた基板を相対向させ、周辺部をシールした
後、電解液として1モル過塩素酸リチウムを含むプロピ
レンカーボネート溶液を充填した。
【0020】このようにして得られたエレクトロクロミ
ック素子にポリアニリンを陽極、WO3 を陰極として
1.0Vの直流電圧を印加したところ、ポリアニリンが
緑色に、WO3 が青色に発色、可視光透過率が10.5
%となり、良好な光遮蔽性を示し、WO3 を陽極、ポリ
アニリンを陰極として0.5Vの直流電圧を印加したと
ころ、ポリアニリン、WO3とも消色、可視光透過率が
55%となり、良好な光透過性を示した。
【0021】この着消色を約2000回繰り返しても、
ポリアニリン膜は剥離することなく、しかも、着色時に
色むらを生ずることもなく、優れたエレクトロクロミズ
ムを示すことを確認した。また、この間エレクトロクロ
ミックミック素子は一定電圧を印加すると、濃度の変動
がきわめて小さく一定の濃度が得られ安定した駆動を行
うことができた。
【0022】これは、ポリアニリンがITO膜上に均一
に重合され、その付着力も強いことを示すものである。 比較例1〜3 比較例1は邪魔板を図4の10’に示すように実施例1
の邪魔板の断面湾曲部を短絡するような直線形状にした
もの(H1 =2mm、H2 =30mm)、比較例2は邪
魔板を図4の10’’に示すように、実施例1の周辺エ
ッジ部における接線(直線)を断面形状とし実施例1と
同じ開口面積を有するもの(H1 =2mm、H2 =12
mm)、比較例3は邪魔板(図示しない)を透明導電膜
の全周辺エッジから開口部に向けて透明導電膜との距離
を次第に離隔させ、邪魔板の透明導電膜との距離を、低
抵抗導電帯を除いた透明導電膜周辺部エッジにおいてH
1 =2mm、中央部エッジにおいてH2 =15mmと
し、さらに透明導電膜に対して凸の湾曲形状を有する邪
魔板を基板に装着し、少なくとも低抵抗の導電帯を除い
た透明導電膜の全周辺エッジから中央部に向けて同じ長
さを持ち、中央部分において91cm2 (0.05S)
なる面積だけ開口させたものについて、その他の条件は
実施例1と同じにしてそれぞれポリアニリンを重合した
ところ、表5、表6、表7に示すような結果が得られ
た。
【0023】
【表5】
【0024】
【表6】
【0025】
【表7】
【0026】この結果から明らかなように、比較例1で
は中央部分は膜厚が薄く、周辺部分は厚く形成され、比
較例2では逆に中央部分が厚く、周辺部分が薄く形成さ
れ特に邪魔板の中央部エッジの直下の部分の膜厚が厚く
なっており、いずれも隣接する地域の透過率の差が大き
いところがあり、しかも透過率の最大値と最小値の差も
大きく、均一性に劣り、色むらもあり、実用に供しうる
ものではなく、邪魔板の断面形状は直線形状では均一な
膜が得られず、邪魔板の透明導電膜との距離を中央部エ
ッジにおいてH2 は小さ過ぎるとその直下の膜厚が厚く
なるので、所定の高さが必要であることを示している。
【0027】比較例3は実施例に比較すると若干均一性
で劣るので、不良品としたが、これは、邪魔板の透明導
電膜との距離を、低抵抗導電帯を除いた透明導電膜周辺
部エッジにおける距離H1 、中央部エッジにおけるH2
とも好適な範囲にあるが、開口部の面積(0.05S)
がやや小さいことに基づくものと推察される。
【0028】実施例5〜実施例7 実施例5はポリピロールを電着する例であり、0.05
モル/lのピロール(C4H4N と0.1モル/lの過塩素
酸銀(AgClO4)を含むアセトニトリル溶液を電解
液1とし、その他の作用極、対極、参照電極、邪魔板、
直流電源等は実施例1と同じ構成として、160μA/
cm2 の定電流で800秒電着すると3200Åのポリ
ピロールを重合した。このようにして得られたポリピロ
ールの膜厚分布も均一性が良好であった。
【0029】実施例6はプルシアンブル−を電着する例
であり、0.01モル/lのフェリシアン化カリウム
(K3Fe(CN)6)溶液と0.01モル/lの塩化第二鉄(FeC
l3を混合したものを電解液1とし、ITO膜を全面に被
覆し、低抵抗の導電帯を20mm幅で周辺部全周にわた
り設けた100cm角の基板(S=9216cm2 )を
作用極として、透明導電膜との距離、H1 を2mm、H
2 を50mm、開口部面積を1369cm2 (0.15
S)とする邪魔板を装着した以外の対極、参照電極、直
流電源等は実施例1と同じ構成として、5μA/cm2
の定電流で50分電着したところ、4000Åの均一厚
さのプルシアンブル−を電着することができた。
【0030】実施例7は五酸化バナジウムを電着する例
であり、31%の過酸化水素(H2O2) 溶液に1モル/l
の五酸化バナジウム(V2O5) を溶解させ、これに水を加
え合成した0.1モル/lの五酸化バナジウム溶液を電
解液1とし、その他の作用極、対極、参照電極、邪魔板
の形状、直流電源等は実施例1と同じ構成として、スキ
ャンスピ─ドを50mV/secで−1.2Vから+
1.5Vまで、掃引を200回繰り返すことにより、膜
厚2500Åの均一な五酸化バナジウウム膜を電着する
ことができた。
【0031】以上、好適な実施例により説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく種々の応用が可能
である。邪魔板は耐酸性の絶縁材料であればよく、加工
性に優れた各種の樹脂を使用するこたができ、また、透
明導電膜、低抵抗の導電帯との間に絶縁材を介在させれ
ば、金属等の導電材料も使用することができ、基板の形
状、大きさに応じ全周辺エッジから等距離の邪魔板を装
着すればよく、透明導電膜との距離については、低抵抗
導電帯を除いた透明導電膜周辺部エッジにおいてH1
0(邪魔板が周辺部エッジに接する)〜2mmの範囲
で、、中央部エッジにおいてH2 を5〜70mmの範囲
で適宜選択すればよい。この場合H2 は透明導電膜が8
00cm2に近い、比較的面積が小さいときに5〜40
mmの範囲、5000cm2 を越える、比較的面積が大
きいときには、30〜70mmの範囲とすればよい。邪
魔板の断面形状については湾曲させることにより、直線
長さより長くなった増加分を直線に対して3〜10%の
範囲とすればよく、2次式で近似することができる。
【0032】透明導電膜はITO膜以外にもNESA膜
なども使用することができ、その形状も基板の形状に応
じて形成されるが、基板の形状とは無関係に形成しても
よく、具合的には正方形状に限らず、長方形状、台形状
等の四辺形状あるいは三角形状、五角形以上の多角形状
などの直線から構成される形状、円形、楕円形などの曲
線から構成される形状、直線と曲線を組み合わせた形状
など面積が800cm2 以上の各種形状の透明導電膜に
電着することができ、この透明導電膜の形状に相似形
に、邪魔板の開口部を形成することになる。
【0033】対極としての導電性板状体は白金板以外に
も、耐酸性を有するにステンレス鋼、アルミニウム等の
金属板は勿論カーボンなどの板状体も使用することがで
き、その形状はほぼ邪魔板の開口部より大きなものであ
ればよい。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、特定形状、大きさの邪
魔板を基板に装着して電着することにより、面積が80
0cm2 以上の比較的大面積の透明導電膜に導電性高分
子あるいは金属錯体、金属酸化物などの膜を均一厚さに
電着することができ、エレクトロクロミズムを応用した
調光体、表示体などに好適に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の導電性高分子などを電着する装置を示
す概略図である。
【図2】〜
【図3】本発明の邪魔板を基板に装着した状態を示す平
面図と断面図である。
【図4】比較例において、邪魔板を基板に装着した状態
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 電解液 2 電解槽 3 透明導電膜 4 導電帯 5 基板 6 導電性板状体 10、10’、10’’ 邪魔板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−290896(JP,A) 特開 昭55−152200(JP,A) 特開 昭60−23805(JP,A) 特開 平4−139214(JP,A) 特開 平5−51793(JP,A) 実開 平3−41856(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 9/00 C25D 5/00 C25D 13/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 800cm2 以上の面積を有する透明導
    電膜が形成された基板と導電性板状体板を対向するよう
    に電解液に浸漬し、該基板を作用極、導電性板状体を対
    極として、透明導電膜上に導電性高分子、金属錯体ある
    いは金属酸化物を電着する装置において、前記透明導電
    膜の周辺部には該導電膜より低抵抗の導電帯を配設し、
    少なくとも低抵抗の導電帯を除いた透明導電膜の全周辺
    エッジから中央部に向けて同じ長さを持ち、中央部分に
    おいて、導電帯を除いた透明導電膜の面積Sに対して
    0.06S〜0.25Sなる面積だけ開口させ、かつ透
    明導電膜の全周辺エッジから開口部に向けて透明導電膜
    との距離を次第に離隔させ、さらに透明導電膜に対して
    凸の湾曲形状を有する邪魔板を基板に装着するようにし
    たことを特徴とする導電性高分子などの電着方法。
  2. 【請求項2】 邪魔板の透明導電膜との距離を低抵抗導
    電帯を除いた透明導電膜周辺部エッジにおいて0〜2m
    mの範囲とし、中央部エッジにおいて5〜70mmの範
    囲としたことをお特徴とする請求項1記載の導電性高分
    子などの電着方法。
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