JP3385883B2 - Electrochromic device and method for manufacturing the same - Google Patents

Electrochromic device and method for manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、優れたパターン精
細度を有し、各種表示素子に応用することができるエレ
クトロクロミック素子及びこのエレクトロクロミック素
子を簡便かつ安価な工程で製造することができるエレク
トロクロミック素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochromic device having an excellent pattern definition and applicable to various display devices, and an electrochromic device capable of manufacturing the electrochromic device in a simple and inexpensive process. The present invention relates to a method for manufacturing a chromic device.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エレク
トロクロミズムとは、電流又は電場を印加することで電
気化学的酸化還元によって物質の光の吸収が変化し、可
逆的に着色又は色変化する現象をいう。このような現象
を与える物質をエレクトロクロミック物質といい、この
変化を電気化学的に操作できるようにした材料がエレク
トロクロミック素子である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Electrochromism is a phenomenon in which absorption of light by a substance is changed by electrochemical redox upon application of a current or an electric field, resulting in reversible coloring or color change. Say. A substance that gives such a phenomenon is called an electrochromic substance, and a material that can electrochemically control this change is an electrochromic device.

【0003】このエレクトロクロミック物質としては、
現在酸化タングステンが多く用いられている。この酸化
タングステンは、還元により無色から青色に変化する。
この酸化タングステンを透明電極上に薄膜として成形
し、ガラスに応用すると、電圧操作によりガラスの光透
過率を任意に制御できるエレクトロクロミックガラス
(調光ガラス)が得られ、また、このエレクトロクロミ
ックガラスにおいて、対電極としてアルミニウムのよう
な反射性のものを用いることにより、反射率を電圧操作
により切り替えられる防眩ミラーが得られる。
As this electrochromic substance,
Currently, tungsten oxide is widely used. This tungsten oxide changes from colorless to blue by reduction.
When this tungsten oxide is formed as a thin film on a transparent electrode and applied to glass, electrochromic glass (light control glass) can be obtained in which the light transmittance of glass can be arbitrarily controlled by voltage operation. By using a reflective material such as aluminum as the counter electrode, an antiglare mirror whose reflectance can be switched by voltage operation can be obtained.

【0004】このようなエレクトロクロミック素子は、
表示にメモリー性があり、消費電力が少なく、視角依存
性もなく、大面積表示に適している等の特徴があり、古
くから研究が行われている。
Such an electrochromic device is
It has been researched for a long time because it has a memory property for display, low power consumption, no viewing angle dependence, and is suitable for large area display.

【0005】しかし、従来の透明電極、エレクトロクロ
ミック膜、電解質、対電極の積層構造からなるエレクト
ロクロミック素子、特に表示パターンを必要とするもの
については、透明電極上にエレクトロクロミック膜を形
成した後、その上に光反応性を有するレジスト層を形成
し、所用のパターンが形成されたフォトマスクを介して
レジスト層を光照射し、レジスト層の露光部(又は非露
光部)とその下のエレクトロクロミック層を適宜な溶剤
で溶解除去することにより、エレクトロクロミック層を
パターン化し、更に残ったレジスト層を除去し、その後
電解質層を介して対電極を積層するという、その製造に
非常に煩雑な工程を必要としていた。また、こうして作
成したエレクトロクロミックパターンは、経時で透明電
極からの剥離や溶失により、安定性に欠けるという問題
点があり、これら欠点のないエレクトロクロミック素子
及びその製造方法の開発が望まれた。
However, an electrochromic element having a conventional transparent electrode, an electrochromic film, an electrolyte, and a laminated structure of a counter electrode, especially for an element requiring a display pattern, is formed after the electrochromic film is formed on the transparent electrode. A resist layer having photoreactivity is formed on the resist layer, and the resist layer is irradiated with light through a photomask on which a desired pattern is formed, and the exposed portion (or non-exposed portion) of the resist layer and the electrochromic layer thereunder are exposed. By patterning the electrochromic layer by dissolving and removing the layer with an appropriate solvent, further removing the remaining resist layer, and then laminating the counter electrode via the electrolyte layer, a very complicated process for its production. I needed it. Further, the electrochromic pattern thus prepared has a problem that it lacks stability due to peeling or melting from the transparent electrode over time, and development of an electrochromic device and a manufacturing method thereof without these defects has been desired.

【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、優れたパターン精細度を有するエレクトロクロミッ
ク素子及びこのエレクトロクロミック素子を簡便かつ安
価に製造することができるエレクトロクロミック素子の
製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrochromic element having an excellent pattern definition and a method for manufacturing the electrochromic element, which can easily and inexpensively manufacture the electrochromic element. The purpose is to

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、酸化タングステン等の還元により発色するエレクト
ロクロミック物質の膜が形成された透明電極基板上の該
膜にポリシラン膜を積層し、更に該ポリシラン膜を所用
のパターンが形成されたマスクで被覆して選択的に光照
射した場合、露光部分のポリシランがSi−Si結合か
らSi−O結合に変換され、電気化学的還元に対し非露
光部のポリシランは非常に安定かつ不活性で電気的絶縁
を保つ一方、上記露光部は支持電解質を溶解させた溶媒
中では導電性を示し、従ってこのように選択的光照射さ
れたポリシラン膜上に電解質層を介して対電極を積層す
ることにより、酸化タングステン等の還元により発色す
るエレクトロクロミック物質層を有する透明電極基板と
対電極との間を該エレクトロクロミック物質が還元され
るように電圧操作した場合、上記ポリシラン膜の露光部
に対応する上記エレクトロクロミック物質膜部分のみが
還元により発色するエレクトロクロミック素子が得ら
れ、このエレクトロクロミック素子は上記ポリシラン膜
のパターンに応じた精細度が優れていることを知見し、
本発明をなすに至ったものである。
Means for Solving the Problems and Modes for Carrying Out the Invention The present inventor has conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, a transparent film on which an electrochromic substance film which is colored by reduction of tungsten oxide is formed. When a polysilane film is laminated on the film on the electrode substrate, and the polysilane film is covered with a mask having a desired pattern and selectively irradiated with light, the polysilane in the exposed portion is converted from Si--Si bonds to Si-- The polysilane in the non-exposed area is converted to an O-bond and is very stable and inert to electrochemical reduction and maintains electrical insulation, while the exposed area is electrically conductive in a solvent in which the supporting electrolyte is dissolved. Therefore, by stacking a counter electrode on the polysilane film selectively irradiated with light through an electrolyte layer, an electrochromic film that develops color by reduction of tungsten oxide or the like. When a voltage is operated between the transparent electrode substrate having a black substance layer and the counter electrode so that the electrochromic substance is reduced, only the electrochromic substance film portion corresponding to the exposed portion of the polysilane film is colored by reduction. To obtain an electrochromic element that does, and finds that this electrochromic element has excellent definition according to the pattern of the polysilane film,
The present invention has been completed.

【0008】即ち、従来よりポリシランはこれを酸化す
れば導電性ポリマーになることは知られており、このよ
うなポリシランの性質を利用した研究は活発に行われて
おり、例えば導電層と絶縁層の極微細パターンを高精度
で形成するフォトレジストの開発を目的としてポリシラ
ンを使用することが行われている(特開平6−2912
73号公報)。しかし、この提案は導電層としてポリシ
ランを用い、絶縁層としては光照射によりポリシランか
ら変換したシロキサン層を用いるもので、Si−Si結
合を持つポリシランを導電材料とする応用であった。
That is, it has been conventionally known that polysilane can be converted into a conductive polymer by oxidizing it, and researches utilizing such properties of polysilane have been actively conducted. For example, a conductive layer and an insulating layer. Polysilane has been used for the purpose of developing a photoresist for forming a very fine pattern of the above with high precision (JP-A-6-2912).
No. 73). However, this proposal uses polysilane as a conductive layer and a siloxane layer converted from polysilane by light irradiation as an insulating layer, and was an application using polysilane having a Si—Si bond as a conductive material.

【0009】これに対し、本発明は、ポリシランを絶縁
層、ポリシランの露光部を導電性層として利用するもの
で、これはポリシランが、電気化学的還元に対して非常
に安定かつ不活性で、電気的絶縁性を保ち、光照射によ
りポリシラン分子中のSi−Si結合は容易にSi−O
−Si結合やSi−OH結合に変換し、このように上記
結合が変換されることで支持電解質を溶解させた溶媒中
で導電性を示すようになる性質を持つということを利用
したものである。
In contrast, the present invention utilizes polysilane as an insulating layer and the exposed portion of polysilane as a conductive layer, which is very stable and inert to electrochemical reduction. The electrical insulation is maintained, and the Si-Si bond in the polysilane molecule is easily Si-O by light irradiation.
It is utilized that it has a property of being converted into a —Si bond or a Si—OH bond and exhibiting conductivity in a solvent in which the supporting electrolyte is dissolved by converting the above bond. .

【0010】このように、ポリシラン等の高分子化合物
は、酸化すれば導電性ポリマーになるということは既に
知られているが、ポリシランが電気化学的還元に対して
非常に安定で絶縁性を保持し得ること、また、このポリ
シランを光酸化反応によりシロキサンやシラノールに変
換すると、電解質を含む溶液中で非常に良い導電性を示
すことはほとんど注目されておらず、この特性を利用す
ると優れた特性を有するエレクトロクロミック素子を工
業的に有利に製造できるということは、本発明者の新知
見である。
As described above, it is already known that a high molecular compound such as polysilane becomes a conductive polymer when it is oxidized, but polysilane is very stable to electrochemical reduction and retains its insulating property. It has not been noticed that the polysilane shows very good conductivity in a solution containing an electrolyte when it is converted into siloxane or silanol by photooxidation reaction. It is a new finding of the present inventor that an electrochromic device having a can be industrially manufactured advantageously.

【0011】従って、本発明は、 (1)還元により発色するエレクトロクロミック物質の
膜が形成された透明電極基板の該エレクトロクロミック
物質膜上に、選択的光照射によりパターン形成されたポ
リシラン膜が積層され、かつこのポリシラン膜上に電解
質層を介して対電極を積層してなることを特徴とするエ
レクトロクロミック素子、 (2)還元により発色するエレクトロクロミック物質の
膜が形成された透明電極基板の該エレクトロクロミック
物質膜上にポリシラン膜を形成し、このポリシラン膜を
選択的に光照射した後、このポリシラン膜上に電解質層
を介して対電極を積層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を提供する。
Therefore, according to the present invention, (1) a polysilane film patterned by selective light irradiation is laminated on the electrochromic material film of a transparent electrode substrate on which a film of electrochromic material that develops color by reduction is formed. And a counter electrode laminated on the polysilane film via an electrolyte layer, (2) a transparent electrode substrate having a film of an electrochromic substance that develops color by reduction. A method for manufacturing an electrochromic device, which comprises forming a polysilane film on an electrochromic substance film, selectively irradiating the polysilane film with light, and then laminating a counter electrode on the polysilane film via an electrolyte layer. I will provide a.

【0012】以下、本発明につき更に詳細に説明する。
本発明のエレクトロクロミック素子は、図1に示したよ
うに、透明電極基板1上に還元により発色するエレクト
ロクロミック物質膜2が形成され、その上に選択的な光
照射によりパターン形成され、露光部が導電性層となる
ポリシラン膜3が形成され、更に電解質層4を介して対
極5が形成されたものである。なお、電極基板1と対極
5とは電源6により基板1側が負極、対極5側が正極と
なるように電気的に接続されている。
The present invention will be described in more detail below.
In the electrochromic device of the present invention, as shown in FIG. 1, an electrochromic substance film 2 which is colored by reduction is formed on a transparent electrode substrate 1, and a pattern is formed on the electrochromic substance film 2 by selective light irradiation. Is formed of a polysilane film 3 serving as a conductive layer, and a counter electrode 5 is further formed via an electrolyte layer 4. The electrode substrate 1 and the counter electrode 5 are electrically connected by a power source 6 such that the substrate 1 side is the negative electrode and the counter electrode 5 side is the positive electrode.

【0013】ここで、透明電極基板としては、ガラス基
板、エポキシ樹脂等の公知の透明基板上に酸化インジウ
ムスズ(ITO)、酸化スズ、酸化インジウム等の透明
導電層を形成したものが用いられる。また、エレクトロ
クロミック物質としては、酸化タングステン等が用いら
れ、酸化タングステン等のエレクトロクロミック層を蒸
着やスパッター法などにより上記透明導電層上に形成し
たものを使用することができる。典型的には、エレクト
ロクロミック物質膜を有する透明電極基板として、酸化
タングステン透明導電基板が用いられる。
Here, as the transparent electrode substrate, a glass substrate, a known transparent substrate such as an epoxy resin, or the like on which a transparent conductive layer of indium tin oxide (ITO), tin oxide, indium oxide or the like is formed is used. Moreover, as the electrochromic substance, tungsten oxide or the like is used, and the one in which an electrochromic layer of tungsten oxide or the like is formed on the transparent conductive layer by a vapor deposition or sputtering method can be used. Typically, a tungsten oxide transparent conductive substrate is used as the transparent electrode substrate having the electrochromic material film.

【0014】また、ポリシラン膜としては、主鎖にSi
−Si結合を持つものであればいずれのものでもよい
が、好適には下記一般式(1)で示されるものを用いる
ことができる。
Further, as the polysilane film, the main chain is made of Si.
Any one having a —Si bond may be used, but one represented by the following general formula (1) can be preferably used.

【0015】 (R1 m2 noSi)p (1) (但し、式中R1、R2はそれぞれ水素原子、置換もしく
は非置換の脂肪族、脂環式又は芳香族1価炭化水素基、
XはR1と同様の基、アルコキシ基又はハロゲン原子で
ある。また、m、n、oは1≦m+n+o≦2を満足す
る数、pは10≦p≦100,000の整数である。)
(R 1 m R 2 n X o Si) p (1) (wherein R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aliphatic, alicyclic or aromatic monovalent carbon) Hydrogen radical,
X is the same group as R 1 , an alkoxy group or a halogen atom. Further, m, n and o are numbers satisfying 1 ≦ m + n + o ≦ 2, and p is an integer of 10 ≦ p ≦ 100,000. )

【0016】上記式(1)において、R1、R2はそれぞ
れ水素原子、置換もしくは非置換の脂肪族、脂環式又は
芳香族1価炭化水素基であり、脂肪族又は脂環式炭化水
素基は、好ましくは炭素数1〜12、より好ましくは1
〜8のものが好適であり、例えばメチル基、エチル基、
プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シク
ロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。ま
た、芳香族炭化水素基としては、好ましくは炭素数6〜
14、より好ましくは6〜10のものが好適であり、例
えばフェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、
ナフチル基等が挙げられる。なお、置換炭化水素基とし
ては、上記に例示した非置換の炭化水素基の水素原子の
一部又は全部がハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ
基、アルキルアミノ基などで置換したものが挙げられ、
例えば、p−ジメチルアミノフェニル基、m−ジメチル
アミノフェニル基等が挙げられる。
In the above formula (1), R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aliphatic, alicyclic or aromatic monovalent hydrocarbon group, and an aliphatic or alicyclic hydrocarbon. The group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1
Are preferably a methyl group, an ethyl group,
Examples thereof include a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. The aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 6 carbon atoms.
14, more preferably 6 to 10, for example, phenyl group, benzyl group, tolyl group, xylyl group,
Examples thereof include naphthyl group. Examples of the substituted hydrocarbon group include those in which some or all of the hydrogen atoms of the unsubstituted hydrocarbon group exemplified above are substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an amino group, an alkylamino group, and the like.
Examples thereof include p-dimethylaminophenyl group and m-dimethylaminophenyl group.

【0017】XはR1と同様の基、アルコキシ基又はハ
ロゲン原子であり、アルコキシ基としてはメトキシ基、
エトキシ基等の炭素数1〜4のもの、ハロゲン原子とし
ては、塩素原子、臭素原子等が挙げられ、通常塩素原
子、メトキシ基、エトキシ基が用いられる。このXは、
ポリシラン膜の基板に対する剥離を防止し、密着性を改
善する効果を有する。
X is the same group as R 1 , an alkoxy group or a halogen atom, and the alkoxy group is a methoxy group,
Examples of the halogen atom such as an ethoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a chlorine atom and a bromine atom, and a chlorine atom, a methoxy group and an ethoxy group are usually used. This X is
It has the effect of preventing peeling of the polysilane film from the substrate and improving the adhesion.

【0018】m、n、o、pは上述した通りの数であれ
ば特に限定されないが、より好ましくは1.5≦m+n
+o≦2であり、この場合、0.1≦m≦1、特に0.
5≦m≦1、0.1≦n≦1、特に0.5≦n≦1、0
≦o≦0.5、特に0≦o≦0.2であることが好まし
い。また、pは、10≦p≦10,000であることが
好ましい。
The numbers m, n, o, and p are not particularly limited as long as they are as described above, but more preferably 1.5≤m + n.
+ O ≦ 2, in this case 0.1 ≦ m ≦ 1, especially 0.
5 ≦ m ≦ 1, 0.1 ≦ n ≦ 1, especially 0.5 ≦ n ≦ 1, 0
It is preferable that ≦ o ≦ 0.5, particularly 0 ≦ o ≦ 0.2. Further, p is preferably 10 ≦ p ≦ 10,000.

【0019】また、本発明において、対電極としては、
導電性材料であればどのようなものでもよく、ITOガ
ラスのような透明電極のほか、金、銅、ステンレスなど
の様々な金属、黒鉛などのほか、各種有機導電材料を用
いることができる。
Further, in the present invention, as the counter electrode,
Any conductive material may be used, and in addition to transparent electrodes such as ITO glass, various metals such as gold, copper and stainless, graphite, and various organic conductive materials can be used.

【0020】更に、電解質層は、支持電解質を含む溶剤
からなるもので、電解質としては、プロトン又はリチウ
ムカチオンを含む電解質が好適であり、例えばA−Z
(A=プロトン又はリチウムカチオン、Z=電気化学的
に不活性、相溶性アニオンであり、例えばパークロレー
ト、ボレート、ホスフェート、スルフォネート等を表
す)に相当する塩が用いられる。具体的には、テトラメ
チルアンモニウムパークロレート、リチウムパークロレ
ート、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト、リチウムテトラフルオロボレート、リチウムトリフ
ルオロメタスルホネートなどが挙げられる。
Further, the electrolyte layer is composed of a solvent containing a supporting electrolyte, and an electrolyte containing a proton or a lithium cation is suitable as the electrolyte, for example, AZ
A salt corresponding to (A = proton or lithium cation, Z = electrochemically inactive, compatible anion, which represents perchlorate, borate, phosphate, sulfonate, etc.) is used. Specific examples include tetramethylammonium perchlorate, lithium perchlorate, tetraethylammonium tetrafluoroborate, lithium tetrafluoroborate and lithium trifluorometasulfonate.

【0021】また、溶剤としては、電気化学的に不活性
で支持電解質を溶解させ、ポリシランを溶解させ難いも
のが好適であり、このような溶剤としては、例えば水、
アルコール類、エーテル類の他、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート等が好適に用いられる。更
に、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチ
レングリコール、シクロデキストリン等のポリマーも密
封された素子を作成する時に好適に用いることができ
る。
As the solvent, those which are electrochemically inert and dissolve the supporting electrolyte and hardly dissolve the polysilane are preferable. Examples of such a solvent include water,
In addition to alcohols and ethers, propylene carbonate, ethylene carbonate and the like are preferably used. Further, polymers such as polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol and cyclodextrin can also be preferably used when producing a sealed device.

【0022】溶剤中の電解質濃度は、0.01〜1M/
lでよいが、通常は0.1〜0.5M/lがよく用いら
れる。
The electrolyte concentration in the solvent is 0.01 to 1 M /
1 may be used, but usually 0.1 to 0.5 M / l is often used.

【0023】本発明のエレクトロクロミック素子を製造
する場合、図2に示したように、透明電極基板1上に酸
化タングステン等のエレクトロクロミック物質膜2を形
成し、更にポリシラン膜3を形成した後、所用のパター
ンが形成されたフォトマスク7を介してポリシラン膜3
に光照射する。
When manufacturing the electrochromic device of the present invention, as shown in FIG. 2, after forming the electrochromic substance film 2 of tungsten oxide or the like on the transparent electrode substrate 1, and further forming the polysilane film 3, Polysilane film 3 through a photomask 7 on which a desired pattern is formed
Irradiate light on.

【0024】ここで、酸化タングステン透明電極基板上
へのポリシラン層の形成方法は特に限定されず、例えば
スピンコート法、ディッピング法、キャスト法、真空蒸
着法、LB法(ラングミュアー・ブロジット法)などの
通常のポリシラン薄膜形成法が採用できるが、特にポリ
シランの溶液を高速で回転させながら成形するスピンコ
ート法が好適に用いられる。
Here, the method for forming the polysilane layer on the tungsten oxide transparent electrode substrate is not particularly limited, and examples thereof include spin coating method, dipping method, casting method, vacuum deposition method, LB method (Langmuir-Brosit method) and the like. Although the usual polysilane thin film forming method can be used, a spin coating method in which a solution of polysilane is formed while rotating at a high speed is particularly preferably used.

【0025】この場合、ポリシランを溶解させる溶剤と
しては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族系炭化水素、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル
等のエーテル系溶剤が好適に用いられる。ポリシラン溶
液の濃度は、1〜20重量%、特に5〜15重量%が好
適である。
In this case, as the solvent for dissolving the polysilane, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, and ether solvents such as tetrahydrofuran and dibutyl ether are preferably used. The concentration of the polysilane solution is preferably 1 to 20% by weight, particularly 5 to 15% by weight.

【0026】ポリシラン膜を形成するには、このポリシ
ラン溶液を基板に塗布後、しばらく乾燥雰囲気下で静置
するとか、減圧下で40〜60℃程度の温度に放置して
乾燥することが効果的である。これにより、基板上に通
常0.01〜100μmの範囲の膜厚のポリシラン薄膜
を形成することができる。
In order to form a polysilane film, it is effective to apply this polysilane solution to a substrate and then leave it in a dry atmosphere for a while or leave it under reduced pressure at a temperature of about 40 to 60 ° C. for drying. Is. As a result, a polysilane thin film having a film thickness of usually 0.01 to 100 μm can be formed on the substrate.

【0027】更に、上記ポリシラン膜上にパターンを形
成するには、ポリシラン膜の上から所用パターンを形成
したマスクを通して紫外線等の光を照射するもので、こ
れにより、ポリシラン膜中の紫外線等の光が当たった露
光部分3aのみはSi−Si結合がSi−O−Si結合
やSi−OH結合に変換されて導電性層が形成される一
方、非露光部分はポリシランのSi−Si結合が維持さ
れる。
Further, in order to form a pattern on the polysilane film, light such as ultraviolet rays is irradiated from above the polysilane film through a mask on which a desired pattern is formed, whereby light such as ultraviolet rays in the polysilane film is irradiated. Only in the exposed portion 3a hit by Si, the Si-Si bond is converted into Si-O-Si bond or Si-OH bond to form a conductive layer, while in the non-exposed portion, the Si-Si bond of polysilane is maintained. It

【0028】光源としては、水素放電管、希ガス放電
管、タングステンランプ、ハロゲンランプのような連続
スペクトル光源でも、各種レーザー、水銀灯のような不
連続スペクトル光源でもよいが、安価で取り扱いが容易
な水銀灯が好適に用いられ、ポリシランの厚さ1μm当
たり0.1〜100J/cm2の光量が好適である。こ
れにより、パターン形成されたポリシラン膜を持つ酸化
タングステン等のエレクトロクロミック物質膜を有する
透明導電基板が作成される。この膜は必要に応じて熱処
理等を行い、含ケイ素ポリマーの膜がエレクトロクロミ
ック物質膜から剥離しないようにすることができる。
The light source may be a continuous spectrum light source such as a hydrogen discharge tube, a rare gas discharge tube, a tungsten lamp or a halogen lamp, or a discontinuous spectrum light source such as various lasers or a mercury lamp, but it is inexpensive and easy to handle. A mercury lamp is preferably used, and a light amount of 0.1 to 100 J / cm 2 per 1 μm thickness of polysilane is preferable. This produces a transparent conductive substrate having a film of electrochromic material such as tungsten oxide having a patterned polysilane film. This film can be subjected to heat treatment or the like as necessary so that the film of the silicon-containing polymer is not separated from the electrochromic material film.

【0029】その後、上記ポリシラン膜3上に電解質層
4を介して対極5を積層する。なお、8は電解質保持用
枠体である。
After that, the counter electrode 5 is laminated on the polysilane film 3 with the electrolyte layer 4 interposed therebetween. In addition, 8 is a frame for electrolyte retention.

【0030】積層方法としては、基板1、エレクトロク
ロミック物質膜2、ポリシラン膜3の層と対極5を枠体
8を介して、エポキシ樹脂等の接着剤を用いて接着し、
あとから溶剤に溶解させた電解質層4を導入すればよ
い。
As a stacking method, the substrate 1, the electrochromic material film 2, the polysilane film 3 and the counter electrode 5 are bonded to each other through the frame body 8 using an adhesive such as an epoxy resin,
The electrolyte layer 4 dissolved in a solvent may be introduced later.

【0031】本発明のエレクトロクロミック素子は、透
明電極基板1と対極5との間を通電すると、ポリシラン
膜3の上記露光部3aに対応したエレクトロクロミック
物質膜2aが発色し、ポリシラン膜3の非露光部3bに
対応したエレクトロクロミック物質膜2bは発色せず、
従ってポリシラン膜3の選択的光照射パターンに対応し
た発色パターンが形成されるものである。例えば、酸化
タングステン膜の場合、エレクトロクロミック物質膜2
aの(WO3)が電気的に還元された(WO 3 -)に変わ
ることにより、濃い青色に発色する。
The electrochromic device of the present invention is transparent.
When electricity is applied between the bright electrode substrate 1 and the counter electrode 5, polysilane
Electrochromic corresponding to the exposed portion 3a of the film 3
The material film 2a is colored, and the unexposed portion 3b of the polysilane film 3 is exposed.
The corresponding electrochromic material film 2b does not develop color,
Therefore, it corresponds to the selective light irradiation pattern of the polysilane film 3.
A colored pattern is formed. For example, oxidation
In the case of tungsten film, electrochromic material film 2
a (WO3) Was electrically reduced (WO 3 -)
By doing so, it develops a deep blue color.

【0032】即ち、上記した対電極と酸化タングステン
透明電極基板からなる透明電極とを電解質層を介して積
層し、両電極の間に電流を通電すると、ポリシラン膜の
露光部の導電性ポリシロキサン層が積層された部分の酸
化タングステン層のみが発色して透明電極基板をマイナ
ス、対電極をプラスにして電解質層を介して電圧を印加
すると、ポリシラン膜の露光部が導電化し、非露光部は
絶縁状態が維持され、ポリシラン膜の露光部に対応する
酸化タングステン膜のみが青色を呈し、極性を逆転させ
ると無色透明となるものである。
That is, when the above-mentioned counter electrode and a transparent electrode made of a tungsten oxide transparent electrode substrate are laminated via an electrolyte layer and a current is applied between both electrodes, a conductive polysiloxane layer in the exposed portion of the polysilane film is formed. When only the tungsten oxide layer in the area where is laminated develops color and the transparent electrode substrate is minus and the counter electrode is plus and voltage is applied through the electrolyte layer, the exposed portion of the polysilane film becomes conductive and the unexposed portion is insulated. The state is maintained, only the tungsten oxide film corresponding to the exposed portion of the polysilane film exhibits a blue color, and when the polarity is reversed, it becomes colorless and transparent.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のポリシランを用いた表示素子
は、酸化タングステン等の還元により発色するエレクト
ロクロミック物質の薄膜上にポリシラン薄膜を形成さ
せ、これに選択的光照射でパターン形成して露光部のみ
に導電性層を形成させたものであり、優れたパターン精
細度を有するもので、光スイッチ素子、光メモリー素
子、各種ディスプレイパネル、センサー等の各種表示素
子に応用可能である。また、本発明方法によれば、上記
表示素子を安価で簡便な工程で得ることができ、工業的
に非常に有利である。
The display device using the polysilane according to the present invention is such that a polysilane thin film is formed on a thin film of an electrochromic substance that develops color upon reduction of tungsten oxide or the like, and a pattern is formed on the thin film of the polysilane to expose the exposed portion. It has a conductive layer formed only on it, has an excellent pattern definition, and can be applied to various display elements such as optical switch elements, optical memory elements, various display panels, and sensors. Further, according to the method of the present invention, the above-mentioned display element can be obtained at a low cost in a simple process, which is industrially very advantageous.

【0034】[0034]

【実施例】以下、合成例、実施例及び比較例を示して本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below by showing synthesis examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0035】〔合成例1〕フェニルメチルポリシランの
合成 窒素気流下、金属ナトリウム5.06g(220mmo
l)をトルエン60ml中に添加し、高速で攪拌しなが
ら110℃に加熱して分散させた。これにフェニルメチ
ルジクロルシラン19.1g(100mmol)を攪拌
下にゆっくり滴下した。原料が消失するまで4時間攪拌
し、反応を完結させた。次いで、放冷後に塩を濾過し、
濃縮したところ、ポリシラン粗生成物10.0g(粗収
率83%)を得ることができた。
[Synthesis Example 1] Synthesis of phenylmethylpolysilane 5.06 g (220 mmo) of sodium metal under a nitrogen stream.
1) was added to 60 ml of toluene, and the mixture was heated to 110 ° C. with high speed stirring to disperse it. 19.1 g (100 mmol) of phenylmethyldichlorosilane was slowly added dropwise thereto with stirring. The reaction was completed by stirring for 4 hours until the raw materials disappeared. Then, after cooling, the salt is filtered,
Upon concentration, 10.0 g of polysilane crude product (crude yield 83%) could be obtained.

【0036】得られたポリマーを再度30mlのトルエ
ンに溶解させ、その溶液にヘキサン120mlを添加
し、析出分離して重量平均分子量45,000のフェニ
ルメチルポリシラン6.6g(収率55%)を得た。
The obtained polymer was again dissolved in 30 ml of toluene, 120 ml of hexane was added to the solution, and the mixture was precipitated and separated to obtain 6.6 g of phenylmethylpolysilane having a weight average molecular weight of 45,000 (yield 55%). It was

【0037】得られた上記フェニルメチルポリシランポ
リマーの10%トルエン溶液を用いてスピンコート法に
よる製膜を行ったところ、所望の膜厚のポリマーを得る
ことができた。
When a film was formed by a spin coating method using the obtained 10% toluene solution of phenylmethylpolysilane polymer, a polymer having a desired film thickness could be obtained.

【0038】〔実施例1〕合成例1で製造したフェニル
メチルポリシランをトルエンに溶解させ、10%の溶液
にした。
Example 1 The phenylmethylpolysilane produced in Synthesis Example 1 was dissolved in toluene to obtain a 10% solution.

【0039】一方、ガラス板上に酸化インジウムスズの
透明導電層(表面抵抗10Ω/cm2)を厚さ0.4μ
mで形成させたものを対電極とした。また、エレクトロ
クロミック透明電極として、ガラス板上の酸化インジウ
ムスズ透明導電層の上に更に酸化タングステンの層をス
パッター法により厚さ0.2μmで形成させたものを用
いた。
On the other hand, a transparent conductive layer of indium tin oxide (surface resistance 10 Ω / cm 2 ) having a thickness of 0.4 μm is formed on the glass plate.
The counter electrode was formed by m. As the electrochromic transparent electrode, a transparent conductive layer of indium tin oxide on a glass plate was further formed with a layer of tungsten oxide having a thickness of 0.2 μm by a sputtering method.

【0040】上記ポリシラン溶液をこの上にスピンコー
トし、2mmHg/50℃で乾燥させ、厚さ1.5μm
のポリシラン薄膜を作り、パターン形成用基板とした。
この基板に所用のパターンが形成されたマスクを介して
500Wの高圧水銀灯を照射してパターン形成を行い、
ポリシランの絶縁層とポリシロキサンのイオン導電層と
でパターン形成された膜を持つ酸化タングステン透明導
電基板を作成した。
The above polysilane solution was spin-coated on this, dried at 2 mmHg / 50 ° C., and the thickness was 1.5 μm.
The polysilane thin film of was prepared as a substrate for pattern formation.
This substrate is irradiated with a 500 W high pressure mercury lamp through a mask on which a desired pattern is formed to form a pattern,
A tungsten oxide transparent conductive substrate having a film patterned with an insulating layer of polysilane and an ion conductive layer of polysiloxane was prepared.

【0041】この対電極と酸化タングステン透明導電基
板を厚さ2mmのスペーサーで挟み、エポキシ樹脂で接
着した後、この間隔に0.2M/lのリチウムパークロ
レートのプロピレンカーボネート溶液を注入した。
The counter electrode and the tungsten oxide transparent conductive substrate were sandwiched by a spacer having a thickness of 2 mm and bonded with an epoxy resin, and then a 0.2 M / l propylene carbonate solution of lithium perchlorate was injected into this space.

【0042】この対電極を正極、酸化タングステン透明
導電基板を負極にして、1Vの電圧を印加したことろ、
酸化タングステン透明導電基板上にパターニングされた
青色の発色が認められた。この発色は、電圧を0Vにし
ても変化しなかったが、−1V印圧すると消え、エレク
トロクロミック素子として使用できることが確認され
た。
A voltage of 1 V was applied with the counter electrode as a positive electrode and the tungsten oxide transparent conductive substrate as a negative electrode.
A blue color was observed which was patterned on the tungsten oxide transparent conductive substrate. Although this color development did not change even when the voltage was 0 V, it disappeared when -1 V was applied, and it was confirmed that the device could be used as an electrochromic device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のエレクトロクロミック素子の構成を示
す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of an electrochromic device of the present invention.

【図2】本発明のエレクトロクロミック素子中のパター
ン形成方法を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a pattern forming method in an electrochromic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明電極基板 2 エレクトロクロミック物質膜 2a 発色部 2b 非発色部 3 ポリシラン膜 3a 露光部 3b 非露光部 4 電解質層 5 対極 6 電源 7 マスク 8 電解質保持用枠体 9 紫外線 1 Transparent electrode substrate 2 Electrochromic material film 2a Coloring part 2b Non-coloring part 3 Polysilane film 3a exposure part 3b Unexposed area 4 Electrolyte layer 5 opposite poles 6 power supply 7 mask 8 Electrolyte holding frame 9 UV

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 還元により発色するエレクトロクロミッ
ク物質の膜が形成された透明電極基板の該エレクトロク
ロミック物質膜上に、選択的光照射によりパターン形成
されたポリシラン膜が積層され、かつこのポリシラン膜
上に電解質層を介して対電極を積層してなることを特徴
とするエレクトロクロミック素子。
1. A polysilane film patterned by selective light irradiation is laminated on the electrochromic material film of a transparent electrode substrate on which a film of electrochromic material that develops color by reduction is formed, and on the polysilane film. An electrochromic device, characterized in that a counter electrode is laminated on an electrolyte layer via an electrolyte layer.
【請求項2】 ポリシラン膜が下記一般式(1) (R1 m2 noSi)p (1) (但し、式中R1、R2はそれぞれ水素原子、置換もしく
は非置換の脂肪族、脂環式又は芳香族1価炭化水素基、
XはR1と同様の基、アルコキシ基又はハロゲン原子で
ある。また、m、n、oは1≦m+n+o≦2を満足す
る数、pは10≦p≦100,000の整数である。) で示されるポリシランで形成されたものである請求項1
記載のエレクトロクロミック素子。
2. The polysilane film has the following general formula (1) (R 1 m R 2 n X o Si) p (1) (wherein R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted fatty acid). Group, alicyclic or aromatic monovalent hydrocarbon group,
X is the same group as R 1 , an alkoxy group or a halogen atom. Further, m, n and o are numbers satisfying 1 ≦ m + n + o ≦ 2, and p is an integer of 10 ≦ p ≦ 100,000. ) Is formed of a polysilane represented by
The electrochromic device described.
【請求項3】 エレクトロクロミック物質が酸化タング
ステンである請求項1又は2記載のエレクトロクロミッ
ク素子。
3. The electrochromic device according to claim 1, wherein the electrochromic substance is tungsten oxide.
【請求項4】 還元により発色するエレクトロクロミッ
ク物質の膜が形成された透明電極基板の該エレクトロク
ロミック物質膜上にポリシラン膜を形成し、このポリシ
ラン膜を選択的に光照射した後、このポリシラン膜上に
電解質層を介して対電極を積層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。
4. A polysilane film is formed on the electrochromic material film of a transparent electrode substrate on which a film of an electrochromic material that develops color by reduction is formed, and the polysilane film is selectively irradiated with light, and then the polysilane film is formed. A method for manufacturing an electrochromic device, which comprises laminating a counter electrode on top of the electrolyte layer.
【請求項5】 ポリシラン膜が下記一般式(1) (R1 m2 noSi)p (1) (但し、式中R1、R2はそれぞれ水素原子、置換もしく
は非置換の脂肪族、脂環式又は芳香族1価炭化水素基、
XはR1と同様の基、アルコキシ基又はハロゲン原子で
ある。また、m、n、oは1≦m+n+o≦2を満足す
る数、pは10≦p≦100,000の整数である。) で示されるポリシランで形成されたものである請求項4
記載の製造方法。
5. The polysilane film has the following general formula (1) (R 1 m R 2 n X o Si) p (1) (wherein R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted fatty acid). Group, alicyclic or aromatic monovalent hydrocarbon group,
X is the same group as R 1 , an alkoxy group or a halogen atom. Further, m, n and o are numbers satisfying 1 ≦ m + n + o ≦ 2, and p is an integer of 10 ≦ p ≦ 100,000. 5. A polysilane represented by:
The manufacturing method described.
【請求項6】 エレクトロクロミック物質が酸化タング
ステンである請求項4又は5記載の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the electrochromic substance is tungsten oxide.
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