JP4051446B2 - Electrochromic device - Google Patents

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Description

本発明は、エレクトロクロミック材料としてマンガン酸化物を用いたエレクトロクロミック装置に関する。   The present invention relates to an electrochromic device using manganese oxide as an electrochromic material.

エレクトロクロミック材料では、金属イオンの価数の電気化学的な変化により吸光度が変化するため、着色状態と消色状態を可逆的に選択できる。この効果を利用してディスプレイ、フィルター、スマートウィンドウ、防眩ミラー、記憶装置などのエレクトロクロミック装置が実現される。一般にエレクトリッククロミック材料は、低電圧・低電力で動作することやメモリ性があるなどの魅力的な特徴を持っているが、大きな吸光度変化率と高信頼性を両立させた材料の開発が難しいという問題があるため、還元着色性を示す酸化タングステンを用いたエレクトロクロミック装置を除いて実用化に至っているものは少ない。   In an electrochromic material, the absorbance changes due to an electrochemical change in the valence of a metal ion, so that a colored state and a decolored state can be reversibly selected. Utilizing this effect, electrochromic devices such as displays, filters, smart windows, anti-glare mirrors, and storage devices are realized. In general, electric chromic materials have attractive features such as low voltage / low power operation and memory characteristics, but it is difficult to develop materials that have both high absorbance change rate and high reliability. Due to the problems, few devices have been put into practical use except for electrochromic devices using tungsten oxide exhibiting reduced coloring.

とくに、還元着色性を示す酸化タングステンに酸化着色性を示すエレクトロクロミック材料を組み合わせると、より大きな吸光度変化が得られるので、着色効率に優れた相補型エレクトロクロミック装置が可能となる。このため、吸光度変化率が大きく信頼性の高い酸化着色性エレクトロクロミック材料の開発が強く望まれていた。このような材料としてマンガン酸化物が注目されているが、吸光度変化率と信頼性の両立は困難で実現していなかった。   In particular, when an electrochromic material exhibiting oxidation colorability is combined with tungsten oxide exhibiting reduction colorability, a greater change in absorbance can be obtained, so that a complementary electrochromic device having excellent coloration efficiency can be achieved. For this reason, the development of an oxidation coloring electrochromic material having a large absorbance change rate and high reliability has been strongly desired. Manganese oxide has attracted attention as such a material, but it has been difficult to achieve both the rate of change in absorbance and reliability.

例えば、電解析出法で形成された二酸化マンガンで1万回の着消色が可能な長寿命薄膜が報告されているが(非特許文献1)、その吸光度変化率は小さく、実用的なエレクトロクロミック装置とは言えないものであった。また、スピネル型マンガン酸化物LixMn24(0≦x≦1)は、Liイオン抽出/挿入反応によりマンガンの3価/4価の酸化還
元を伴うため大きな吸光度変化率を示すが、陰極にバイアスされ3価となると、ヤン・テラー歪みに起因する立方晶から正方晶への相転移が起こるため構造的な高信頼性が得られにくい、といった問題があった。
For example, a long-life thin film that can be discolored 10,000 times with manganese dioxide formed by electrolytic deposition has been reported (Non-patent Document 1), but its rate of change in absorbance is small, and practical electrolysis has been reported. It was not a chromic device. In addition, spinel-type manganese oxide Li x Mn 2 O 4 (0 ≦ x ≦ 1) shows a large change in absorbance because it is accompanied by trivalent / tetravalent oxidation-reduction of manganese by Li ion extraction / insertion reaction. When the cathode is biased and becomes trivalent, there has been a problem that it is difficult to obtain high structural reliability because a phase transition from cubic to tetragonal crystal caused by Yang-Teller distortion occurs.

また、層状マンガン酸化物については、層間距離が大きいためアルカリ金属イオンの抽出/挿入反応が容易に行われると期待される材料である。しかし、これも陰極にバイアスされる際にマンガン酸化物の還元が進み過ぎるため、Mn34が形成され、電気化学的に酸化できない状態となる欠点があった。
表面技術 40巻 第7号(1989年発行) 第840−844頁
In addition, the layered manganese oxide is a material that is expected to facilitate the extraction / insertion reaction of alkali metal ions because of the large interlayer distance. However, this also has a drawback that Mn 3 O 4 is formed because the reduction of the manganese oxide proceeds too much when biased to the cathode, so that it cannot be oxidized electrochemically.
Surface Technology, Vol. 40, No. 7 (issued in 1989), pages 840-844

本発明は、以上述べた従来技術を前提としてなされたものであって、エレクトロクロミック装置を設計するにおいては、着色状態と消色状態とが化学的に制御可能であり、すなわち、高い吸光度変化率を有ししかも繰り返し使用可能な信頼性に富んだクロミック材料が求められているところ、このようなクロミック材料を得ることが困難であった。本発明は、基本的にこの材料問題を解決し、これによって優れたエレクトロクロミック装置を提供しようというものである。   The present invention has been made on the premise of the prior art described above, and in designing an electrochromic device, the colored state and the decolored state can be chemically controlled, that is, a high rate of change in absorbance. In addition, there is a demand for a highly reliable chromic material that can be used repeatedly, and it has been difficult to obtain such a chromic material. The present invention is basically intended to solve this material problem and thereby provide an excellent electrochromic device.

そのため本発者らにおいては鋭意研究した結果、クロミック材料としては、本発明者ら
グループが開発し先に特許出願した、酸化マンガンナノシートとポリマーとが交互に積層されることによって得られてなる酸化マンガンナノシート超薄膜(特許文献1参照)を使用したところ、この酸化マンガンナノシート超薄膜はクロミック材料として極めて優れていること、すなわち、着色状態と消色状態とが化学的に容易に制御可能であり、高い吸光度変化率を示し、反復再現性、信頼性に富んでいることを見いだした。
Therefore, as a result of diligent research in the inventors, as a chromic material, an oxide obtained by alternately laminating manganese oxide nanosheets and a polymer, which was developed by the inventors and applied for a patent earlier. When an ultra-thin manganese nanosheet (see Patent Document 1) is used, this ultrathin manganese oxide nanosheet is extremely excellent as a chromic material, that is, the colored state and the decolored state can be easily controlled chemically. It showed a high rate of change in absorbance, and was found to be highly reproducible and reliable.

特願2002−142285Japanese Patent Application No. 2002-142285

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その構成は、以下(1)〜
(4)に記載のとおりである。
(1) 第1の電極と、第2の電極と、電解質媒体と、第1の電極と第2の電極の間に電位を印加する回路とを含み、前記第1の電極上に酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜が設置され、電解質媒体が酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜と第2の電極の双方に接触することを特徴とする、酸化着色型エレクトロクロミック装置。
(2) 第1の電極と、第2の電極と、電解質媒体と、第1の電極と第2の電極の間に電位を印加する回路とを有し、前記第1の電極上に酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜が設置され、第2の電極上に酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化タングステンと酸化モリブデンの混合酸化物の群から選ばれた還元着色膜が設置され、電解質媒体が酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜と還元着色膜の双方に接触することを特徴とする相補型エレクトロクロミック装置。
(3) 前記酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜の設定手段が、層状マンガン酸化物原料を単層剥離して分散したコロイド溶液と、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)、ポリエチレンイミン(PEI)および塩酸ポリアリルアミン(PAH)からなる群から選ばれる1種または2種以上のポリマーを含む水溶液とに、第1の電極を交互に浸漬することによって、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜を第1の電極上に形成させることを特徴とする、前記(1)ないし(2)に記載のエレクトロクロミック装置。
(4) 電解質媒体がLi、K、Na、Rb、Csを含むアルカリ金属塩と、Mg、Caを含むアルカリ土類金属塩と、4級アンモニウム塩と、環状4級アンモニウム塩とからなる群から選ばれた1種類以上の塩を含むことを特徴とする前記(1)ないし(2)記載のエレクトロクロミック装置。
This invention is made | formed based on the said knowledge, The structure is the following (1)-
(4) As described.
(1) A manganese oxide nanosheet including a first electrode, a second electrode, an electrolyte medium, and a circuit for applying a potential between the first electrode and the second electrode. And an ultra-thin film in which the polymer is alternately laminated, and the electrolyte medium is in contact with both the ultra-thin film in which the manganese oxide nanosheet and the polymer are alternately laminated and the second electrode. Chromic device.
(2) having a first electrode, a second electrode, an electrolyte medium, and a circuit for applying a potential between the first electrode and the second electrode, and manganese oxide on the first electrode An ultra-thin film in which nanosheets and polymers are alternately stacked is installed, and a reduced colored film selected from the group of tungsten oxide, molybdenum oxide, and a mixed oxide of tungsten oxide and molybdenum oxide is installed on the second electrode, and the electrolyte A complementary electrochromic device, wherein the medium is in contact with both an ultrathin film in which manganese oxide nanosheets and polymers are alternately laminated and a reduced colored film.
(3) The ultrathin film setting means in which the manganese oxide nanosheets and the polymer are alternately laminated includes a colloidal solution in which a layered manganese oxide raw material is peeled and dispersed, polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), polyethyleneimine By alternately immersing the first electrode in an aqueous solution containing one or two or more polymers selected from the group consisting of (PEI) and polyallylamine hydrochloride (PAH), the manganese oxide nanosheets and the polymer alternately The electrochromic device according to any one of (1) to (2) above, wherein the laminated ultrathin film is formed on the first electrode.
(4) From the group in which the electrolyte medium is composed of an alkali metal salt containing Li, K, Na, Rb, and Cs, an alkaline earth metal salt containing Mg and Ca, a quaternary ammonium salt, and a cyclic quaternary ammonium salt. The electrochromic device according to (1) or (2) above, which contains one or more selected salts.

本発明において使用する酸化マンガンナノシート超薄膜は、吸光度変化率が大きく、信頼性が高く、着色むらや消色むらのないクロミック材料としての特性を充分に備えており、その作用効果については後述するが、この超薄膜を酸化着色膜として採用することにより、高性能・高信頼性のディスプレイやフィルター、スマートウィンドウ、防眩ミラー、記憶装置などのエレクトロミック装置が実現される。   The manganese oxide nanosheet ultra-thin film used in the present invention has a large rate of change in absorbance, high reliability, and sufficient characteristics as a chromic material free from uneven coloring and decoloration, and the effects thereof will be described later. However, by adopting this ultra-thin film as an oxidative coloring film, it is possible to realize an electronic device such as a high-performance and highly reliable display, filter, smart window, anti-glare mirror, and storage device.

この超薄膜の膜厚は、酸化マンガンナノシートが懸濁したコロイド溶液とカチオンポリマー溶液に基板を交互に浸漬する操作の反復回数によって決定され、超薄膜は大面積の基板上にも完全に均一な膜厚分布をもって形成されるという特徴も有している。スパッタリング法などの成膜法で形成される従来の薄膜に較べても、均一性に優れた成膜が得られ、さらに、凹凸のある基板表面にも均一な膜厚で成膜できる。このような基板への均一膜厚の成膜は、従来のスパッタリング法による成膜では極めて困難であったことであり大きな利点の一つである。   The film thickness of this ultra-thin film is determined by the number of repetitions of the operation of alternately immersing the substrate in a colloidal solution and a cationic polymer solution in which manganese oxide nanosheets are suspended, and the ultra-thin film is completely uniform even on a large-area substrate. Another characteristic is that it is formed with a film thickness distribution. Compared to a conventional thin film formed by a film forming method such as a sputtering method, a film having excellent uniformity can be obtained, and further, a film having a uniform film thickness can be formed even on an uneven substrate surface. Formation of a uniform film thickness on such a substrate is one of the great advantages because it has been extremely difficult to form by the conventional sputtering method.

また、この酸化マンガンナノシート超薄膜は、10nm以下の膜厚でも紫外可視領域で大きな吸光度を示し、大きな吸光度変化率と高い信頼性という優れたエレクトロクロミッ
ク材料として優れた機能を有し、これによって以下に列記する数々の優れた特徴を備えたエレクトロクロミック装置が提供される。
すなわち、1)大面積にわたって均一な膜厚の成膜が可能であるので大面積で色むらのないエレクトロクロミック装置が提供可能となる、2)従来の典型的なエレクトロクロミック材料である酸化タングステン薄膜を用いた場合、実用的な着色を得るには200nmの膜厚が必要であったのに対し、1/20の膜厚で実用的な着色が得られるので、材料使用量の少ない経済的なエレクトロクロミック装置が提供可能となる、3)凸レンズ状の表面形状を有した基板上にも均一な膜厚で成膜可能であるため、視野角の大きなエレクトロクロミック表示装置が提供可能となる。
In addition, this manganese oxide nanosheet ultra-thin film exhibits a large absorbance in the ultraviolet-visible region even at a film thickness of 10 nm or less, and has an excellent function as an excellent electrochromic material with a large absorbance change rate and high reliability. An electrochromic device having a number of excellent features listed in the above is provided.
That is, 1) it is possible to form a uniform film thickness over a large area, so that an electrochromic device having a large area and no color unevenness can be provided. 2) A tungsten oxide thin film that is a conventional typical electrochromic material. In order to obtain practical coloration, a film thickness of 200 nm was necessary, but practical coloration was obtained with a film thickness of 1/20. An electrochromic device can be provided. 3) Since a film can be formed with a uniform film thickness on a substrate having a convex lens-like surface shape, an electrochromic display device having a large viewing angle can be provided.

ここに、本発明のエレクトロクロミック装置において採用されたマンガン酸化物は、酸化マンガンナノシートとポリマーとが交互に積層された超薄膜体であり、本発明者らによって開発されたものであることは前述したとおりである。その製造プロセスは、酸化マンガンナノシートが懸濁したコロイド溶液とカチオンポリマー溶液に基板を交互に浸漬する操作を反復することにより、基板上にナノシートとポリマーをそれぞれ吸着させ、該両成分がサブnm〜nmレベルの間隔で交互に繰り返してなる膜を積層させることによって形成される(特許文献1参照)。 本発明者らにおいては、このプロセスによって形成された超薄膜体のエレクトロクロミック特性についてさらに精査したところ、この超薄膜が大きな吸光度変化率と高い信頼性を有することを見出した。以下に、本発明で使用する超薄膜体の準備とそのエレクトロクロミック特性について詳述する。   Here, the manganese oxide employed in the electrochromic device of the present invention is an ultra-thin body in which manganese oxide nanosheets and polymers are alternately laminated, and it has been developed by the present inventors as described above. Just as you did. In the manufacturing process, the nanosheet and the polymer are adsorbed on the substrate by repeating the operation of alternately immersing the substrate in the colloidal solution and the cationic polymer solution in which the manganese oxide nanosheets are suspended. It is formed by laminating films that are alternately repeated at intervals of nm level (see Patent Document 1). The present inventors have further examined the electrochromic characteristics of the ultrathin film formed by this process, and found that the ultrathin film has a large absorbance change rate and high reliability. The preparation of the ultrathin film used in the present invention and its electrochromic characteristics will be described in detail below.

先ず、インジウム−スズ酸化物が被着されたガラス基板(ITOガラス基板と称する)を用意し、このガラス基板を酸化マンガンナノシートが懸濁したコロイド溶液とカチオンポリマー溶液に交互に浸漬する操作を10回反復することにより、基板上にナノシートとポリマーをそれぞれ吸着させ、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された膜厚9.3nmの超薄膜をITOガラス基板上に形成した。膜厚は、積層構造からのX線回折ピーク角度から決定した。その結果、積層周期が膜厚方向に正確に0.93nmの厚さで堆積されていることが明らかとなった。   First, a glass substrate coated with indium-tin oxide (referred to as an ITO glass substrate) is prepared, and this glass substrate is alternately immersed in a colloidal solution and a cationic polymer solution in which manganese oxide nanosheets are suspended. By repeating the process repeatedly, the nanosheet and the polymer were adsorbed on the substrate, respectively, and an ultrathin film having a thickness of 9.3 nm in which the manganese oxide nanosheet and the polymer were alternately laminated was formed on the ITO glass substrate. The film thickness was determined from the X-ray diffraction peak angle from the laminated structure. As a result, it became clear that the lamination period was deposited with a thickness of 0.93 nm accurately in the film thickness direction.

この超薄膜が被着されたITOガラス基板を作用電極とし、銀を参照電極としたときのサイクリックボルタンモグラムを図1に示す。溶液は0.1moldm-3 の過塩素酸リチウムを含み、対電極は白金である。参照電極に対する作用電極の電位を−1.5Vから+1.0Vの間で20mVs-1の掃引速度で変化させたときの作用電極における電流密度を縦軸にプロットした。 FIG. 1 shows a cyclic voltammogram when the ITO glass substrate on which the ultrathin film is deposited is used as a working electrode and silver is used as a reference electrode. The solution contains 0.1 mold -3 lithium perchlorate and the counter electrode is platinum. The vertical axis represents the current density at the working electrode when the potential of the working electrode with respect to the reference electrode was changed between −1.5 V and +1.0 V at a sweep rate of 20 mVs −1 .

その結果、順方向で電流値が最大となるピークは、酸化によるマンガンの価数の増大反応に対応し、逆方向で電流が最小となる谷は、還元によるマンガンの価数の減少反応に対応することが明らかとなった。電位掃引前の超薄膜中のマンガンの価数は、滴定法から3.87と決定された。また、このときの参照電極に対する作用電極電位は、0.218 Vであった。ピークおよび谷が各一つということおよびその形状から、価数変化は1であることが明白であるので、マンガンの価数はマイナス電位側で3価とプラス電位側で4価であると予測される。   As a result, the peak where the current value is maximum in the forward direction corresponds to an increase reaction of manganese valence due to oxidation, and the valley where the current is minimum in the reverse direction corresponds to a decrease reaction of manganese valence due to reduction. It became clear to do. The valence of manganese in the ultrathin film before the potential sweep was determined to be 3.87 from the titration method. The working electrode potential with respect to the reference electrode at this time was 0.218 V. From the fact that there is one peak and one valley and its shape, it is clear that the valence change is 1, so the valence of manganese is predicted to be trivalent on the negative potential side and tetravalent on the positive potential side. Is done.

図2の(a)と(b)は、それぞれ作用電極電位が−1.5Vと+1.0Vのときの作用電極の紫外可視吸収スペクトルである。−1.5Vに対して+1.0Vでは吸光度が大きく、着色していることがわかる。一般に、吸収スペクトルの強度は測定に供せられる薄膜の膜厚によって変化する。したがって、膜厚の不均一性は、吸収強度の不均一性となって現れる。本発明に用いた超薄膜は、膜厚の均一性が完璧であるので、吸収強度の不均一性がない。このため、本発明に用いた超薄膜は、従来のエレクトロクロミック材料の欠点であった着色むらと消色むらがないという優れたエレクトロクロミック特性を示した。   FIGS. 2A and 2B are ultraviolet-visible absorption spectra of the working electrode when the working electrode potential is −1.5 V and +1.0 V, respectively. It can be seen that the absorbance is large and colored at +1.0 V against −1.5 V. In general, the intensity of an absorption spectrum varies depending on the thickness of a thin film used for measurement. Therefore, the nonuniformity of the film thickness appears as the nonuniformity of the absorption intensity. The ultra-thin film used in the present invention has perfect thickness uniformity, and therefore does not have non-uniform absorption intensity. For this reason, the ultra-thin film used in the present invention exhibited excellent electrochromic characteristics such as no coloring unevenness and decoloring unevenness, which was a defect of conventional electrochromic materials.

波長404nmでの吸光度の作用電極電位依存性を図3に示す。図3の横軸の電位変化を図1のサイクリックボルタンモグラムの結果を用いて電荷量変化に変換したのが、図4である。吸光度は電荷量に対しほぼ線形に変化していることがわかる。図4の傾きから吸光度変化率は54.8cm2-1と決定された。この値はマンガン酸化物としては最大級
の値である。
FIG. 3 shows the dependency of the absorbance at a wavelength of 404 nm on the working electrode potential. FIG. 4 shows the change in electric potential on the horizontal axis in FIG. 3 converted to the change in charge amount using the result of the cyclic voltammogram in FIG. It can be seen that the absorbance changes almost linearly with the amount of charge. From the slope of FIG. 4, the absorbance change rate was determined to be 54.8 cm 2 C −1 . This value is the largest value for manganese oxide.

マンガンの価数は電荷量に対し線形に変化すると考えられる。このような線形依存性と滴定法から3.87と決定された電位掃引前の作用電極電位0.218Vの値を用いれば、外挿法により図4から−1.5Vと+1.0Vでの価数を正確に決定できる。決定された価数は−1.5Vで3価、+1.0Vで4価であった。したがって、超薄膜中のすべてのマンガンイオンが酸化還元反応に預かっていると考えられる。   It is thought that the valence of manganese changes linearly with the amount of charge. If the value of the working electrode potential 0.218V before the potential sweep determined from the linear dependence and the titration method is 3.87V, it is extrapolated from FIG. 4 to -1.5V and + 1.0V. The valence can be accurately determined. The determined valence was trivalent at -1.5V and tetravalent at + 1.0V. Therefore, it is considered that all manganese ions in the ultrathin film are stored in the redox reaction.

サイクリックボルタンモグラムの測定を繰り返し行い、そのときの吸光度変化率を調べた。1万回の繰り返しに対して吸光度変化率は劣化しなかった。また、1万回の繰り返し後の超薄膜の構造をX線回折により解析したが、構造変化は認められなかった。このように、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜では、大きな吸光度変化率と高信頼性が両立されていることが本発明により明らかになった。   The cyclic voltammogram was repeatedly measured, and the absorbance change rate at that time was examined. The absorbance change rate did not deteriorate after 10,000 repetitions. Moreover, the structure of the ultrathin film after 10,000 iterations was analyzed by X-ray diffraction, but no structural change was observed. Thus, the present invention revealed that the ultrathin film in which the manganese oxide nanosheets and the polymer are alternately laminated has both a large absorbance change rate and high reliability.

大きな吸光度変化率が得られるのは、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された構造であるため、エレクトロクロミズムを誘起するのに必要なリチウムイオンの挿入・脱離が容易に起こりやすく、かつポリマー中でのリチウムイオンの拡散係数が大きくポリマー層の厚さがサブnm〜nmレベルと十分薄いため、拡散したリチウムイオンは効率的にマンガンを還元できるからである。   The large rate of change in absorbance is obtained by the structure in which manganese oxide nanosheets and polymers are alternately laminated, so that lithium ions can be easily inserted and desorbed to induce electrochromism. This is because the diffusion coefficient of lithium ions therein is large and the thickness of the polymer layer is sufficiently thin at a sub-nm to nm level, so that the diffused lithium ions can efficiently reduce manganese.

また、高い信頼性が得られるのは、酸化マンガンナノシート間にはポリマーが充填されているため、リチウムイオンが超薄膜中に挿入されマンガンが還元されても、酸化マンガンナノシートを構成するMnO6八面体の構造的な変化が抑制されるためである。この結
果、着消色の繰り返しによっても信頼性が損なわれることはない。
Furthermore, the high reliability can be obtained, since the inter-manganese oxide nanosheets is filled polymers, MnO 6 eight manganese lithium ions are inserted into the ultra-thin film be reduced, which constitutes the manganese oxide nanosheets This is because structural changes of the face pieces are suppressed. As a result, the reliability is not impaired even by repeated coloring and decoloring.

本発明によるエレクトロクロミック装置の第1の形態は、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜を酸化着色層として有する酸化着色型エレクトロクロミック装置であり、前記(1)に記載の構成を有することを特徴としており、第2の形態は、相補型エレクトロクロミック装置であり、前記(2)に記載の構成を有することを特徴としている。   A first embodiment of an electrochromic device according to the present invention is an oxidation-colored electrochromic device having, as an oxidation-colored layer, an ultra-thin film in which manganese oxide nanosheets and polymers are alternately laminated, and has the configuration described in (1) above. The second mode is a complementary electrochromic device, characterized in that it has the configuration described in (2) above.

ここで、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜は、特許文献1に開示された構造を有する。具体的には2次元結晶子がMnO2で示される酸化マンガン
ナノシートと、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)、ポリエチレンイミン(PEI)および塩酸ポリアリルアミン(PAH)からなる群から選ばれる1種または2種以上のポリマーの両成分がサブnm〜nmレベルの間隔で交互に積層された構造を有している。超薄膜が、前述したように、第1の電極上に酸化マンガンナノシートとポリマーを交互に積層することによって形成された場合には、その膜厚は積層回数によって決定され、超薄膜は第1の電極上に完全に均一な膜厚分布をもって形成される。また、超薄膜は凹凸のある表面上にも均一な膜厚をもって形成される。したがって、着色むらと消色むらのないエレクトロクロミック装置や凸レンズ上の形状を有する表面に形成された視野角の大きなエレクトロクロミック装置が提供される。
Here, the ultrathin film in which manganese oxide nanosheets and polymers are alternately laminated has a structure disclosed in Patent Document 1. Specifically, one or two selected from the group consisting of manganese oxide nanosheets whose two-dimensional crystallites are represented by MnO 2 , polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), polyethyleneimine (PEI), and polyallylamine hydrochloride (PAH). Both components of the polymer of the seed or more have a structure in which they are alternately stacked at intervals of sub nm to nm level. As described above, when the ultrathin film is formed by alternately laminating the manganese oxide nanosheets and the polymer on the first electrode, the film thickness is determined by the number of laminations, and the ultrathin film It is formed with a completely uniform film thickness distribution on the electrode. In addition, the ultrathin film is formed with a uniform film thickness on an uneven surface. Therefore, an electrochromic device without uneven coloring and decoloring and an electrochromic device with a large viewing angle formed on a surface having a shape on a convex lens are provided.

着色と消色との間で大きなダイナミックレンジの吸光度変化を得るのに最適な超薄膜の
厚さは、5nm以上30nm以下である。5nm未満では、充分な着色が得られず、30nmを越えると、充分な消色が得られないからである。しかし、大きなダイナミックレンジを必要としないエレクトロクロミック装置では、上記範囲外の膜厚の超薄膜も使用される。
The optimum thickness of the ultrathin film for obtaining a large dynamic range absorbance change between coloring and decoloring is 5 nm or more and 30 nm or less. If it is less than 5 nm, sufficient coloring cannot be obtained, and if it exceeds 30 nm, sufficient decoloring cannot be obtained. However, in an electrochromic device that does not require a large dynamic range, an ultra-thin film having a film thickness outside the above range is also used.

第1の電極は、透明導電体であっても不透明導電体であってもよい。また、第1の電極が第1の基板上に設けられた場合には、第1の基板は、透明であっても不透明であってもよい。すなわち、エレクトロクロミック装置がスマートウィンドウやフィルターである場合には、第1の電極は透明な第1の基板上に設置された透明導電体である。エレクトロクロミック装置が防眩ミラーやディスプレイである場合には、不透明な第1の基板上に設置された透明もしくは不透明導電体であっても、透明な第1の基板上に設置された透明もしくは不透明導電体であってもよい。また、エレクトロクロミック装置が多層光ディスク型の記憶装置である場合には第1の電極は透明導電体である。   The first electrode may be a transparent conductor or an opaque conductor. In the case where the first electrode is provided on the first substrate, the first substrate may be transparent or opaque. That is, when the electrochromic device is a smart window or a filter, the first electrode is a transparent conductor disposed on a transparent first substrate. When the electrochromic device is an anti-glare mirror or display, even if the electrochromic device is a transparent or opaque conductor placed on the opaque first substrate, it is transparent or opaque placed on the transparent first substrate. It may be a conductor. When the electrochromic device is a multilayer optical disk type storage device, the first electrode is a transparent conductor.

したがって、前記の第1の電極は、ガラスやエポキシ樹脂などの公知の透明な第1の基板もしくは半導体や金属などの公知の不透明な第1の基板上に設置された透明導電体もしくは不透明導電体である。該透明導電体としてはインジウム−スズ酸化物およびフッ素をドーピングしたスズ酸化物からなる群から選択される。また、該不透明導電体としては、白金、金、アルミニウム、鉄、ニッケル、タングステン、チタン、モリブデン、高濃度に不純物がドープされたポリシリコンからなる群から選択されるが、その他の公知の不透明導電体であってもよい。   Therefore, the first electrode is a transparent conductor or an opaque conductor placed on a known transparent first substrate such as glass or epoxy resin, or a known opaque first substrate such as semiconductor or metal. It is. The transparent conductor is selected from the group consisting of indium-tin oxide and fluorine-doped tin oxide. The opaque conductor is selected from the group consisting of platinum, gold, aluminum, iron, nickel, tungsten, titanium, molybdenum, and polysilicon doped with impurities at a high concentration. It may be a body.

第2の電極上に還元着色膜を設けない場合には、電解質媒体が酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜と第2の電極の双方に接触する構成に配置することにより、エレクトロクロミック装置は本発明によるエレクトロクロミック装置の第1の形態である酸化着色型エレクトロクロミック装置として機能する。   When the reduction coloring film is not provided on the second electrode, the electrolyte medium is disposed in a configuration in which both the ultrathin film in which the manganese oxide nanosheets and the polymer are alternately stacked and the second electrode are in contact with each other. The chromic device functions as an oxidation coloring type electrochromic device which is the first form of the electrochromic device according to the present invention.

第2の電極上には、還元着色膜を設ける場合には、電解質媒体が酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜と還元着色膜の双方に接触する構成に配置することにより、エレクトロクロミック装置は本発明によるエレクトロクロミック装置の第2の形態である相補型エレクトロクロミック装置として機能する。すなわち、第1の電極を第2の電極に対し正の電位にバイアスすると酸化着色膜と還元着色膜はともに着色し、負の電位にバイアスすると両膜とも消色する。   When a reduced colored film is provided on the second electrode, the electrolyte medium is disposed in a configuration in which both the ultrathin film in which manganese oxide nanosheets and polymers are alternately laminated and the reduced colored film are in contact with each other. The chromic device functions as a complementary electrochromic device which is the second form of the electrochromic device according to the present invention. That is, when the first electrode is biased to a positive potential with respect to the second electrode, both the oxidized colored film and the reduced colored film are colored, and when biased to a negative potential, both films are decolored.

還元性着色膜は、酸化タングステン、酸化モリブデン、および酸化タングステンと酸化モリブデンの混合酸化物からなる群から選択された無機薄膜からなる。また、還元性着色膜は、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリベンジジン、ポリイソアナフテンからなる導電性高分子化合物群から選択された有機薄膜であってもよい。   The reducing coloring film is made of an inorganic thin film selected from the group consisting of tungsten oxide, molybdenum oxide, and a mixed oxide of tungsten oxide and molybdenum oxide. The reducing colored film may be an organic thin film selected from a conductive polymer compound group consisting of polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polybenzidine, and polyisoanaphthene.

相補型および酸化着色型のエレクトロクロミックセルの応用形態、すなわち、スマートウィンドウ、フィルター、防眩ミラー、ディスプレイ、記憶装置などの動作に応じて第2の電極および第2の電極が設置される第2の基板の材質が選択される。したがって、前記の第2の電極は、ガラスやエポキシ樹脂などの公知の透明な第2の基板もしくは半導体や金属などの公知の不透明な第2の基板上に設置された透明導電体もしくは不透明導電体である。透明導電体としてはインジウム−スズ酸化物およびフッ素をドーピングしたスズ酸化物からなる群から選択される。不透明導電体としては、白金、金、アルミニウム、ニッケル、タングステン、チタン、モリブデン、高濃度に不純物がドープされたポリシリコンからなる群から選択されるが、その他の公知の不透明導電体であってもよい。   Complementary and oxidation-colored electrochromic cell applications, that is, a second electrode and a second electrode are installed according to the operation of a smart window, a filter, an antiglare mirror, a display, a storage device, etc. The substrate material is selected. Therefore, the second electrode is a transparent conductor or an opaque conductor placed on a known transparent second substrate such as glass or epoxy resin or a known opaque second substrate such as semiconductor or metal. It is. The transparent conductor is selected from the group consisting of indium-tin oxide and fluorine-doped tin oxide. The opaque conductor is selected from the group consisting of platinum, gold, aluminum, nickel, tungsten, titanium, molybdenum, polysilicon doped with impurities at a high concentration, but other known opaque conductors may also be used. Good.

第1の電極が形成される第1の基板と第2の電極が形成される第2の基板は、第1の電
極と第2の電極が電気的に絶縁されていれば、同一であってもよい。相補型エレクトロクロミック装置を構成する場合には、通常、第1の基板と第2の基板は別物であり、かつ空間的に対向して配置される。この場合、電解質媒質は2つの基板に挟まれた空間に配置される。しかし、同一の透明基板の表面と裏面に分けて第1の電極と第2の電極を配置することも可能である。この配置を選択した場合、電解質媒体での電位降下を避ける目的で、透明基板に電解質媒体が通過可能な開口部を設けることが可能である。
The first substrate on which the first electrode is formed and the second substrate on which the second electrode is formed are the same as long as the first electrode and the second electrode are electrically insulated. Also good. In the case of configuring a complementary electrochromic device, the first substrate and the second substrate are usually separate and are disposed to be spatially opposed to each other. In this case, the electrolyte medium is disposed in a space sandwiched between two substrates. However, the first electrode and the second electrode can be arranged separately on the front and back surfaces of the same transparent substrate. When this arrangement is selected, an opening through which the electrolyte medium can pass can be provided in the transparent substrate for the purpose of avoiding a potential drop in the electrolyte medium.

電解質媒体は、液系であってもゲル化液系であってもよい。液系としては、溶媒に塩類、酸類、アルカリ類などの支持電解質を溶解したものなどを用いることができる。上記液系溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、極性を有するものが好ましい。具体的には、水やメタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、アセトアニリル、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトン、テトラグライム、スルホラン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、プロピオンニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジン、ジオキソラン、トリメチルホスフェイト、ポリエチレングリコールなどから選択される。これらは使用に当たって単独もしくは混合物として使用できる。   The electrolyte medium may be a liquid system or a gelled liquid system. As the liquid system, a solution obtained by dissolving a supporting electrolyte such as a salt, an acid, or an alkali in a solvent can be used. The liquid solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte, but preferably has polarity. Specifically, water, methanol, ethanol, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, acetanilyl, γ-butyllactone, γ-valerolactone, tetraglyme, sulfolane, dimethylformamide, tetrahydrofuran, propiononitrile, glutaro It is selected from nitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, dimethylacetamide, methylpyrrolidine, dioxolane, trimethyl phosphate, polyethylene glycol and the like. These can be used alone or as a mixture in use.

支持電解質としての塩類は、特に限定されず、Li、K、Na、Rb、Csを含む各種のアルカリ金属塩と、Mg、Caを含むアルカリ土類金属塩や、4級アンモニウム塩および環状4級アンモニウム塩などがあげられ、具体的にはLiClO4、LiSCN、Li
BF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiPF4、LiI、NaI、NaSCN、Na
ClO4、NaBF4、NaAsF6、KSCN、KClなどのLi、K、Naのアルカリ
金属塩や、(CH34NBF4、(C254BNF4、(n−C494NBF4、C25
4NBr、C254NClO4、(n−C494NClO4などの4級アンモニウム塩
および環状4級アンモニウム塩など、もしくはこれらの混合物が好適なものとして挙げられる。
The salts as the supporting electrolyte are not particularly limited, and various alkali metal salts including Li, K, Na, Rb, and Cs, alkaline earth metal salts including Mg and Ca, quaternary ammonium salts, and cyclic quaternary salts. Examples thereof include ammonium salts, specifically, LiClO 4 , LiSCN, Li
BF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 4 , LiI, NaI, NaSCN, Na
Alkali metal salts of Li, K, Na such as ClO 4 , NaBF 4 , NaAsF 6 , KSCN, KCl, (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 BNF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NBF 4 , C 2 H 5
Preferred examples include quaternary ammonium salts such as 4 NBr, C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4 and cyclic quaternary ammonium salts, or mixtures thereof.

支持電解質としての酸類は、特に限定されず、無機酸、有機酸などが挙げられ、具体的には硫酸、塩酸、燐酸類、スルホン酸類、カルボン酸類などが挙げられる。支持電解質としてのアルカリ類は、特に限定されず、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどが挙げられる。   Acids as the supporting electrolyte are not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids and organic acids. Specific examples include sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acids, sulfonic acids, and carboxylic acids. The alkali as the supporting electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide.

ゲル化液系電解質媒体としては、上記液系電解質媒体に、さらにポリマーや無機粒子からなる充填剤を含有させたり、ゲル化剤を含有させたりしてゲル状としたものなどを用いることができる。用いるポリマーとしては、特に限定されず、ポリアクリルニトリル、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンオキサイド、ポリシラン、ポリカーボネート、ポリビニルアセテート、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレンオキサイド、ナフィオンなどが挙げられる。無機粒子からなる充填剤としてはポリシラン、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、ゲル化剤としては、特に限定されず、オキシエチレンメタクリレート、オキシエチレンアクリレート、ウレタンアクリレート、アクリルアミド、寒天などが挙げられる。   As the gelled liquid electrolyte medium, it is possible to use a gelled liquid medium containing a filler made of a polymer or inorganic particles or a gelling agent in the liquid electrolyte medium. . The polymer to be used is not particularly limited, and polyacrylonitrile, carboxymethyl cellulose, polyvinyl chloride, polyethylene oxide, polysilane, polycarbonate, polyvinyl acetate, polyurethane, polyacrylate, polymethacrylate, polyamide, polyacrylamide, cellulose, polyester, polypropylene oxide. And Nafion. Examples of the filler made of inorganic particles include polysilane, silica, alumina, cerium oxide, and zinc oxide. The gelling agent is not particularly limited, and examples thereof include oxyethylene methacrylate, oxyethylene acrylate, urethane acrylate, acrylamide, and agar.

以下、超薄膜の合成例と実施例を示して、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 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to synthesis examples and examples of ultrathin films, but the present invention is not limited to the following examples.

実施例1;
酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜3を以下のように第1の
電極2上に形成した。すなわち、まず、層状マンガン酸カリウムK0.45MnO2を酸処理
して得られる層状マンガン酸H0.13MnO2・0.7H2O 0.4gをテトラブチルアンモニウム水酸化溶液100cm3に加えて室温で1週間振とうし、酸化マンガンナノシー
トが分散したコロイド溶液を得た。これを希釈し濃度を0.08g dm-3とし、さらに塩酸を添加してpHを9に調整した。一方2重量%のポリジアリルジメチルアンモニウム(PDDA)塩化物水溶液を調整し、そのpHを9に調整した。次にガラス板である第1の基板1の一方の表面に厚さ0.4μmのインジウム−スズ酸化物透明導電層からなる第1の電極2を形成し、他の表面をフォトレジスト膜で覆った後、メルク製ExtranMA02の2%液およびMilli−Q純水で洗浄した。
Example 1;
An ultrathin film 3 in which manganese oxide nanosheets and polymers were alternately laminated was formed on the first electrode 2 as follows. That is, first, 0.4 g of layered manganate H 0.13 MnO 2 .0.7H 2 O obtained by acid treatment of layered potassium manganate K 0.45 MnO 2 was added to 100 cm 3 of tetrabutylammonium hydroxide solution at room temperature. After shaking for a week, a colloidal solution in which manganese oxide nanosheets were dispersed was obtained. This was diluted to a concentration of 0.08 g dm −3 , and hydrochloric acid was further added to adjust the pH to 9. On the other hand, a 2% by weight polydiallyldimethylammonium (PDDA) chloride aqueous solution was prepared, and its pH was adjusted to 9. Next, a first electrode 2 made of an indium-tin oxide transparent conductive layer having a thickness of 0.4 μm is formed on one surface of the first substrate 1 which is a glass plate, and the other surface is covered with a photoresist film. After that, it was washed with a 2% solution of Mercan ExtraMA02 and Milli-Q pure water.

次にこの第1の基板を濃度0.25重量%のポリエチレンイミン水溶液中に20分間浸漬し、Milli−Q純水で充分に洗浄した。このようにして洗浄・前処理を行った第1の基板を1)上記の酸化マンガンナノシートコロイド溶液に浸漬した。2)20分経過後、Milli−Q純水で充分に洗浄し、アルゴン気流を吹き付けて乾燥させた。3)次にこの基板をPDDA溶液に20分間浸漬し、4)続いてMilli−Q純水で充分に洗浄した。以上の1)〜4)の操作を10回反復することにより、厚さ9.3nmからなる酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜3を第1の基板1上に設けられた第1の電極2上に合成した。さらに、裏面のフォトレジスト膜を除去することにより、第1の基板の裏面にガラス部を露出させた。このようにして、酸化着色膜が形成された第1の基板を作成した。   Next, this first substrate was immersed in an aqueous polyethyleneimine solution having a concentration of 0.25% by weight for 20 minutes and sufficiently washed with Milli-Q pure water. The first substrate thus cleaned and pretreated was immersed in 1) the above manganese oxide nanosheet colloidal solution. 2) After 20 minutes, it was thoroughly washed with Milli-Q pure water and dried by blowing an argon stream. 3) Next, this substrate was immersed in a PDDA solution for 20 minutes. 4) Subsequently, the substrate was thoroughly washed with Milli-Q pure water. By repeating the above operations 1) to 4) 10 times, an ultrathin film 3 in which manganese oxide nanosheets having a thickness of 9.3 nm and polymers are alternately stacked is provided on the first substrate 1. 1 was synthesized on the electrode 2. Further, the glass film was exposed on the back surface of the first substrate by removing the photoresist film on the back surface. Thus, the 1st board | substrate with which the oxidation coloring film was formed was created.

ガラス板からなる第2の基板4の一方の表面に上に第2の電極5となる厚さ0.4μmのインジウム−スズ酸化物透明導電層を設け、さらにその上に厚さ0.2μmの酸化タングステンからなる還元着色膜6をスパッタ法により形成した。このようにして、還元着色膜が形成された第2の基板を作成した。   A 0.4 μm-thick indium-tin oxide transparent conductive layer to be the second electrode 5 is provided on one surface of the second substrate 4 made of a glass plate, and a 0.2 μm-thickness is further formed thereon. A reduction coloring film 6 made of tungsten oxide was formed by sputtering. Thus, the 2nd board | substrate with which the reduction coloring film | membrane was formed was produced.

さらに、図5に示すように、酸化タングステン層6と酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜3が対向するように第1の基板と第2の基板を配置して、厚さ0.1mmのスペーサ7で挟み、エポキシ樹脂で接着後、この間隙に電解質媒体8として0.1 mol dm-3の過塩素酸リチウムLiClO4を含むプロピレンカーボネー
ト溶液を注入した。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the first substrate and the second substrate are arranged so that the ultrathin film 3 in which the tungsten oxide layer 6, the manganese oxide nanosheet, and the polymer are alternately stacked faces each other, and the thickness is 0. After being sandwiched between 1 mm spacers 7 and bonded with an epoxy resin, a propylene carbonate solution containing 0.1 mol dm −3 lithium perchlorate LiClO 4 was injected as an electrolyte medium 8 into the gap.

第1の基板のガラスが露出した表面に波長404nmの光を入射させたときの第2の基板の裏面からの透過光強度は、第1の電極の第2の電極に対する電位によって制御することができる。上記電位を−3Vに設定した時に較べ、+3Vに設定した時の透過光強度は1/10に減衰した。−3Vと+3Vの電位印加を1万回繰り返したが、透過光強度の制御特性の劣化は認められず、高性能・高信頼なエレクトロクロミックフィルターが実現した。   The intensity of transmitted light from the back surface of the second substrate when light having a wavelength of 404 nm is incident on the surface of the first substrate where the glass is exposed can be controlled by the potential of the first electrode with respect to the second electrode. it can. Compared to when the potential is set to -3V, the transmitted light intensity when set to + 3V is attenuated to 1/10. Although the potential application of -3V and + 3V was repeated 10,000 times, no deterioration of the transmitted light intensity control characteristic was observed, and a high-performance and highly reliable electrochromic filter was realized.

第1の電極上に設置された超薄膜の膜厚は均一であるので、着色むらと消色むらのないエレクトロクロミックフィルターが実現した。また、超薄膜の膜厚は、酸化マンガンナノシートコロイド溶液とPDDA溶液への交互の浸漬回数によって決定されるため、特性がそろったエレクトロクロミックフィルターを再現性よく作成できるという特徴がある。   Since the ultrathin film provided on the first electrode has a uniform film thickness, an electrochromic filter free from uneven coloring and decoloring was realized. In addition, since the film thickness of the ultrathin film is determined by the number of alternate immersions in the manganese oxide nanosheet colloid solution and the PDDA solution, there is a feature that an electrochromic filter having uniform characteristics can be formed with good reproducibility.

本実施例に示したエレクトロクロミック装置は、電位印加により紫外線を減衰できるので、フィルターとしての応用のほかにスマートウィンドウとしての応用にも供せられることは言うまでもない。   Since the electrochromic device shown in this embodiment can attenuate ultraviolet rays by applying a potential, it goes without saying that it can be used not only as a filter but also as a smart window.

本発明は、本発明者グループが先に特許出願した酸化マンガンナノシート超薄膜をクロ
ミック材料として選定使用したことにより、大きな吸光度変化率と高い信頼性という基本的な性能を備えていることは勿論、大型化や、経済性、複雑な表面形状設計にも対応しうるといった数々の特徴を備えたエレクトロクロミック装置の設計可能となったもので、その意義は極めて大きい。今後、エレクトロクロミック装置は、ディスプレイ、スマートウィンドウ、防眩ミラー、記憶装置等の諸分野において使用され、発展していくことが予想されることを考えると、これら機器を利用した技術分野を始め、広く産業の発展に大きく寄与し、貢献するものと期待される。
The present invention has the basic performance of high absorbance change rate and high reliability by selecting and using the manganese oxide nanosheet ultra-thin film previously filed by the inventor group as a chromic material. It is possible to design an electrochromic device with many features such as large size, economy, and compatibility with complex surface shape designs, and its significance is extremely large. In the future, considering that electrochromic devices are expected to be used and developed in various fields such as displays, smart windows, anti-glare mirrors, storage devices, etc., the technical field using these devices has begun. It is expected to contribute greatly to the development of industry widely.

本発明に用いた超薄膜のサイクリックボルタンモグラムを示すグラフである。It is a graph which shows the cyclic voltammogram of the ultra-thin film used for this invention. 本発明に用いた超薄膜の紫外可視吸収スペクトルを示すグラフであり、(a)と(b)は、それぞれ作用電極電位が−1.5Vと+1.0Vのときのスペクトルである。It is a graph which shows the ultraviolet visible absorption spectrum of the ultra-thin film used for this invention, (a) and (b) are spectra when a working electrode electric potential is -1.5V and + 1.0V, respectively. 本発明に用いた超薄膜の波長404nmにおける吸光度の作用電極電位依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the working electrode electric potential dependence of the light absorbency in wavelength 404nm of the ultra-thin film used for this invention. 本発明に用いた超薄膜の波長404nmにおける吸光度の電荷量依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the charge amount dependence of the light absorbency in wavelength 404nm of the ultra-thin film used for this invention. 実施例1により作成されたエレクトロクロミックフィルターの構造を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing the structure of an electrochromic filter created according to Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1;第1の基板
2;2は第1の電極
3;酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜
4;第2の基板
5;第2の電極
6;還元着色膜
7;スぺーサー
8;電解質媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; 1st board | substrate 2; 2 is 1st electrode 3; Ultrathin film 4 by which manganese oxide nanosheet and polymer were laminated | stacked alternately; 2nd board | substrate 5; 2nd electrode 6; Reductive coloring film | membrane 7; Sir 8; Electrolyte medium

Claims (4)

第1の電極と、第2の電極と、電解質媒体と、第1の電極と第2の電極の間に電位を印加する回路とを含み、前記第1の電極上に酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜が設置され、電解質媒体が酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜と第2の電極の双方に接触することを特徴とする、酸化着色型エレクトロクロミック装置。   A first electrode, a second electrode, an electrolyte medium, and a circuit for applying a potential between the first electrode and the second electrode, wherein the manganese oxide nanosheet and the polymer are on the first electrode. An oxidation-colored electrochromic device, wherein ultrathin films alternately stacked are provided, and an electrolyte medium contacts both the ultrathin films alternately stacked with manganese oxide nanosheets and polymers and the second electrode. 第1の電極と、第2の電極と、電解質媒体と、第1の電極と第2の電極の間に電位を印加する回路とを有し、前記第1の電極上に酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜が設置され、第2の電極上に酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化タングステンと酸化モリブデンの混合酸化物の群から選ばれた還元着色膜が設置され、電解質媒体が酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜と還元着色膜の双方に接触することを特徴とする相補型エレクトロクロミック装置。   A first electrode; a second electrode; an electrolyte medium; and a circuit for applying a potential between the first electrode and the second electrode. A manganese oxide nanosheet and a polymer on the first electrode An ultra-thin film is alternately stacked, and a reduction coloring film selected from the group of tungsten oxide, molybdenum oxide, and a mixed oxide of tungsten oxide and molybdenum oxide is installed on the second electrode, and the electrolyte medium is oxidized. A complementary electrochromic device characterized by contacting both an ultrathin film and a reduced colored film in which manganese nanosheets and polymers are alternately laminated. 前記酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜の設定手段が、層状マンガン酸化物原料を単層剥離して分散したコロイド溶液と、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)、ポリエチレンイミン(PEI)および塩酸ポリアリルアミン(PAH)からなる群から選ばれる1種または2種以上のポリマーを含む水溶液とに、第1の電極を交互に浸漬することによって、酸化マンガンナノシートとポリマーが交互に積層された超薄膜を第1の電極上に形成させることを特徴とする、請求項1または2記載のエレクトロクロミック装置。   The ultra-thin film setting means in which the manganese oxide nanosheets and the polymer are alternately laminated includes a colloidal solution in which a layered manganese oxide raw material is peeled and dispersed, polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), polyethyleneimine (PEI) And manganese oxide nanosheets and polymers were alternately laminated by immersing the first electrodes alternately in an aqueous solution containing one or more polymers selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride (PAH) The electrochromic device according to claim 1, wherein an ultrathin film is formed on the first electrode. 電解質媒体がLi、K、Na、Rb、Csを含むアルカリ金属塩と、Mg、Caを含むアルカリ土類金属塩と、4級アンモニウム塩と、環状4級アンモニウム塩とからなる群から選ばれた1種類以上の塩を含むことを特徴とする請求項1または2記載のエレクトロクロミック装置。

The electrolyte medium was selected from the group consisting of alkali metal salts containing Li, K, Na, Rb, Cs, alkaline earth metal salts containing Mg, Ca, quaternary ammonium salts, and cyclic quaternary ammonium salts. The electrochromic device according to claim 1, comprising at least one salt.

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