JP7104436B2 - マルチカラーエレクトロクロミック構造、その製造方法及び応用 - Google Patents
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Description
金属反射層及び誘電体層を作製して、作用電極を形成することと、
作用電極、電解質、対電極を組み立ててマルチカラーエレクトロクロミック構造を形成することと、を含む。
作用電極、対電極を電源に接続して、作動回路を形成することと、
作用電極と対電極の間の電位差を調整し、少なくとも誘電体層のエレクトロクロミック材料の屈折率を変えることにより、前記マルチカラーエレクトロクロミック構造の色を制御することと、を含む。
金属反射層及び誘電体層を作製して、作用電極を形成することと、
作用電極、電解質、対電極を組み立ててマルチカラーエレクトロクロミック構造を形成することと、を含む。
作用電極、対電極を電源に接続して、作動回路を形成することと、
作用電極と対電極の間の電位差を調整し、少なくとも誘電体層のエレクトロクロミック材料の屈折率を変えることにより、前記マルチカラーエレクトロクロミック構造の色を制御することと、を含む。この制御プロセスは、動的としてもよい。
本実施例1で開示されるマルチカラーエレクトロクロミックデバイスは、作用電極、電解質層及び対電極を備え、電解質層は、作用電極と対電極の間に設けられる。
図3に示されるように、該作用電極は、基板上に設けられるエレクトロクロミック層を備え、該エレクトロクロミック層は、金属反射層及び誘電体層を備え、金属反射層は、タングステンで形成され、誘電体層は、酸化タングステンで形成される。基板は、PETプラスチック板などとしてもよい。
該作用電極の製造方法は、以下のとおりである。きれいなPETプラスチック板上に、まず、マグネトロンスパッタリングにより、好ましくはスパッタリング厚さが約300nmのタングステン膜をスパッタリングする。次に、マグネトロンスパッタリングにより、タングステン膜上に、好ましくは厚さ150nm~400nmの酸化タングステン層をスパッタリングする。
勿論、前述タングステン膜は、電子ビーム蒸着、熱蒸着など、当該分野において公知の方式で製造されてもよい。前述酸化タングステン層は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積など、当該分野に公知の方式で製造されてもよい。
図4に示されるように、酸化タングステン層の厚さをさまざまに制御することにより、異なる色のエレクトロクロミック層を得て、カラー膜状にすることができる。
上記で製造されたカラー膜をエレクトロクロミック層として、一層の対電極層、たとえばNiO対電極層を製造し、LiClO4-PC電解液をパッケージした後、リード線を引き出して、マルチカラーエレクトロクロミックデバイスを製造した。電圧が印加されることにより、得られたカラーエレクトロクロミックデバイスの色をさらに調色することができる。
図5-図6は、本実施例1における、オリジナルな色がピンクの作用電極の、オープンシステムの各電圧での反射率変調図、及びそのうちの3つの電圧での色の写真を示している。オープンシステムテストには、Pt糸は、対電極として、Ag/AgClは、参照電極として使用される。膜の色が赤色から黄色、さらに黄色から緑色に調色されることが認められた。
図7-図8は、本実施例1におけるオリジナルな色が青色のエレクトロクロミック電極の、オープンシステムの各電圧での反射率変調図、及びそのうちの5つの電圧での色の写真を示している。オープンシステムテストには、Pt糸は、対電極として、Ag/AgClは、参照電極として用いられる。膜の色が異なる青色の間で変化できることが認められた。
本実施例2で開示されるマルチカラーエレクトロクロミックデバイスは、作用電極、電解質層及び対電極を備え、電解質層は、作用電極と対電極の間に設けられる。
図9に示されるように、該作用電極は、基板上に設けられるエレクトロクロミック層を備え、該エレクトロクロミック層は、金属反射層及び誘電体層を備え、金属反射層は、銅で形成され、誘電体層は、酸化タングステンで形成される。基板は、PETプラスチック板などとしてもよい。
該作用電極の製造方法は、以下のとおりである。きれいなPETプラスチック板上に、まず、マグネトロンスパッタリングにより、好ましくはスパッタリング厚さが約100nmの銅膜をスパッタリングする。次に、マグネトロンスパッタリングにより、タングステン膜上に、好ましくは厚さ150nm~400nmの酸化タングステン層をスパッタリングする。
勿論、前述銅膜は、電子ビーム蒸着、熱蒸着など、当該分野において公知の方式で製造されてもよい。前述酸化タングステン層は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積など、当該分野に公知の方式で製造されてもよい。
図10に示されるように、酸化タングステン層の厚さをさまざまに制御することによって、異なる色のエレクトロクロミック層を得て、カラー膜状にすることができる。
本実施例3で開示されるマルチカラーエレクトロクロミックデバイスは、作用電極、電解質層及び対電極を備え、電解質層は、作用電極と対電極の間に設けられる。
図11に示されるように、該作用電極は、基板上に設けられるエレクトロクロミック層を備え、該エレクトロクロミック層は、金属反射層及び誘電体層を備え、金属反射層は、銀で形成され、誘電体層は、酸化ニッケルで形成される。基板は、PETプラスチック板などとしてもよい。
該作用電極の製造方法は、以下のとおりである。きれいなPETプラスチック板上に、まず、マグネトロンスパッタリングにより、好ましくはパッタリング厚さが約200nmの銀膜をスパッタリングする。次に、マグネトロンスパッタリングにより、タングステン膜上に、好ましくは厚さ50nm~300nmの酸化ニッケル層をスパッタリングする。
勿論、前述銀膜は、電子ビーム蒸着、熱蒸着など、当該分野において公知の方式で製造されてもよい。前述酸化ニッケル層は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積など、当該分野において公知の方式で製造されてもよい。
図12に示されるように、酸化ニッケル層の厚さをさまざまに制御することによって、異なる色のエレクトロクロミック層を得て、カラー膜状にすることができる。
本実施例4で開示されるマルチカラーエレクトロクロミックデバイスは、作用電極、電解質層及び対電極を備え、電解質層は、作用電極と対電極の間に設けられる。
図13に示されるように、該作用電極は、基板上に設けられるエレクトロクロミック層を備え、該エレクトロクロミック層は、金属反射層、誘電体層及び最適化層を備え、金属反射層は、タングステンで形成され、誘電体層は、酸化タングステンで形成され、最適化層は、銀から構成される。基板は、PETプラスチック板などとしてもよい。
該作用電極の製造方法は、以下のとおりである。きれいなPETプラスチック板上に、まず、マグネトロンスパッタリングにより、好ましくはスパッタリング厚さが約100nmのタングステン膜をスパッタリングする。次に、マグネトロンスパッタリングにより、タングステン膜上に、好ましくは厚さ150nm~400nmの酸化タングステン層をスパッタリングする。次に、マグネトロンスパッタリングにより、酸化タングステン層上に、好ましくは厚さ1nm~15nmの銀層をパッタリングする。
勿論、前述的タングステン膜は、電子ビーム蒸着、熱蒸着など、当該分野において公知の方式で製造されてもよい。前述酸化タングステン層は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積など、当該分野に公知の方式で製造されてもよい。前述銀層は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積など、当該分野に公知の方式で製造されてもよい。
図14に示されるように、銀層の厚さをさまざまに制御することによって、実施例1に比べて、薄膜の色をさらに最適化させ、図14は、Ag最適化層を追加した、異なる酸化タングステンの厚さを有するサンプルの各電圧での色の表示である。
(付記1)
作用電極、電解質及び対電極を備え、前記電解質は、作用電極と対電極の間に分布し、前記作用電極は、エレクトロクロミック層を備えるマルチカラーエレクトロクロミック構造であって、
前記エレクトロクロミック層は、互いに対向し且つ平行に設けられる第1反射面及び第2反射面を備え、前記第1反射面と第2反射面の間には、誘電体層が設けられ、前記第1反射面、第2反射面及び誘電体層により光学キャビティが構成され、且つ入射光が前記光学キャビティに入射されるとき、前記第1反射面で形成される反射光と前記第2反射面で形成される反射光の位相シフトが
ことを特徴とするマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記第1反射面は、誘電体層の第1表面であり、前記第2反射面は、誘電体層の第2表面と金属層とが結合される界面であり、前記第1表面及び第2表面は、対向して設けられる、
ことを特徴とする付記1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記誘電体層の第1表面上の媒体材料の屈折率を
前記誘電体層の第2表面上の媒体材料の屈折率を
ことを特徴とする付記2に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記エレクトロクロミック層は、1つの金属反射層及び少なくとも1つの誘電体層を備え、前記誘電体層は、主にエレクトロクロミック材料から構成される、
ことを特徴とする付記1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記エレクトロクロミック材料は、遷移金属酸化物を含み、前記遷移金属酸化物として、WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、Co2O3又はMoO3が含まれる、
ことを特徴とする付記5に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記誘電体層は、前記電解質に接触し、及び/又は、前記誘電体層の厚さは、50~2000nmである、
ことを特徴とする付記1又は2に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記金属反射層の厚さは、50~3000nmであり、及び/又は、前記金属反射層の材質は、金、銀、銅、タングステン又はチタンを含む不活性金属から選ばれ、及び/又は、前記金属反射層は、前記エレクトロクロミック層の集電体でもある、
ことを特徴とする付記5に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
誘電体層上に金属フィルムを追加してマルチカラーフィルムの色を最適化させることができ、
前記金属は、Ag、Al、Cu、Niなどであってもよく、前記金属層の厚さは、0.1~30nmである、
ことを特徴とする付記5に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
誘電体層上に半導体材料を追加してマルチカラーフィルムの色を最適化させることができ、
前記半導体は、Al2O3、SiO2、ZnS、MgF2、SiNxなどであってもよく、前記半導体の厚さは、0.1~100nmである、
ことを特徴とする付記5に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記対電極は、前記電解質に接触するイオン貯蔵層を有する透明導電性電極を備える、
ことを特徴とする付記1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記作用電極は、基板をさらに備え、前記エレクトロクロミック層は、前記基板上に設けられる、
ことを特徴とする付記1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記基板の材質は、ガラス、有機ガラス、プラスチック板、木材板又は金属を含む、
ことを特徴とする付記12に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記電解質は、液体電解質、ゲル電解質又は固体電解質を含む、
ことを特徴とする付記1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
前記マルチカラーエレクトロクロミック構造の作動電圧が、-4V~4Vである、
ことを特徴とする付記1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。
付記1-15のいずれか1つに記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造の製造方法であって、
金属反射層及び誘電体層を作製して、作用電極を形成することと、
作用電極、電解質、対電極を組み立ててマルチカラーエレクトロクロミック構造を形成することと、を含む、
ことを特徴とする製造方法。
マグネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積の少なくともいずれか1種の方式で、前記金属反射層、誘電体層を作製する、
ことを特徴とする付記16に記載の製造方法。
付記1-15のいずれか1つに記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造の制御方法であって、
作用電極、対電極を電源に接続して、作動回路を形成することと、
作用電極と対電極の間の電位差を調整し、少なくとも誘電体層のエレクトロクロミック材料の屈折率を変えることにより、前記マルチカラーエレクトロクロミック構造の色を制御することと、を含む、
ことを特徴とする制御方法。
付記1-15のいずれか1つに記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造を備えるエレクトロクロミックデバイス。
付記1-15のいずれか1つに記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造又は付記14に記載のエレクトロクロミックデバイスを備える画像表示機器。
Claims (12)
- 作用電極、電解質及び対電極を備え、前記電解質は、前記作用電極と前記対電極の間に分布し、前記作用電極は、エレクトロクロミック層を備えるマルチカラーエレクトロクロミック構造であって、
前記エレクトロクロミック層は1つの金属反射層及び少なくとも1つの誘電体層を備え、前記誘電体層はエレクトロクロミック材料から構成され、
前記エレクトロクロミック層は、互いに対向し且つ平行に設けられる第1反射面及び第2反射面を備え、前記第1反射面と前記第2反射面の間には、前記誘電体層が設けられ、前記第1反射面、前記第2反射面及び前記誘電体層により光学キャビティが構成され、且つ入射光が前記光学キャビティに入射されるとき、前記第1反射面で形成される反射光と前記第2反射面で形成される反射光の位相シフトが
前記誘電体層の上に金属フィルムを備え、
前記金属フィルムは、Ag、Al、Cu、Niのいずれかから形成され、前記金属フィルムの厚さは、1~15nmである、
ことを特徴とするマルチカラーエレクトロクロミック構造。 - 作用電極、電解質及び対電極を備え、前記電解質は、前記作用電極と前記対電極の間に分布し、前記作用電極は、エレクトロクロミック層を備えるマルチカラーエレクトロクロミック構造であって、
前記エレクトロクロミック層は1つの金属反射層及び少なくとも1つの誘電体層を備え、前記誘電体層はエレクトロクロミック材料から構成され、
前記エレクトロクロミック層は、互いに対向し且つ平行に設けられる第1反射面及び第2反射面を備え、前記第1反射面と前記第2反射面の間には、前記誘電体層が設けられ、前記第1反射面、前記第2反射面及び前記誘電体層により光学キャビティが構成され、且つ入射光が前記光学キャビティに入射されるとき、前記第1反射面で形成される反射光と前記第2反射面で形成される反射光の位相シフトが
前記誘電体層の上に半導体層を備え、
前記半導体層は、Al2O3、SiO2、ZnS、MgF2、SiNxのいずれかから形成される、
ことを特徴とするマルチカラーエレクトロクロミック構造。 - 前記エレクトロクロミック材料は、遷移金属酸化物を含み、前記遷移金属酸化物として、WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、Co2O3又はMoO3が含まれる、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。 - 前記金属反射層の厚さは、50~3000nmである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。 - 前記金属反射層の材質は、金、銀、銅、タングステン、チタンを含む不活性金属のうちから選ばれる、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。 - 前記金属反射層は、前記エレクトロクロミック層の集電体である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造。 - 請求項1に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造の製造方法であって、
前記金属反射層及び前記誘電体層を作製し、前記誘電体層の上に前記金属フィルムを作製して、前記作用電極を形成することと、
前記作用電極と前記電解質と前記対電極を組み立てて前記マルチカラーエレクトロクロミック構造を形成することと、を含む、
ことを特徴とする製造方法。 - マグネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着、電気化学的堆積の少なくともいずれか1種の方式で、前記金属反射層と前記誘電体層を作製する、
ことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。 - 請求項1-6のいずれか1項に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造の制御方法であって、
前記作用電極と前記対電極を電源に接続して、作動回路を形成することと、
前記作用電極と前記対電極の間の電位差を調整し、前記誘電体層の前記エレクトロクロミック材料の屈折率を変えることにより、前記マルチカラーエレクトロクロミック構造の色を制御することと、を含む、
ことを特徴とする制御方法。 - 請求項1-6のいずれか1項に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造を備えるエレクトロクロミックデバイス。
- 請求項1-6のいずれか1項に記載のマルチカラーエレクトロクロミック構造を備える画像表示機器。
- 請求項10に記載のエレクトロクロミックデバイスを備える画像表示機器。
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