JPH01167735A - エレクトロクロミック素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明はエレクトロクロミック素子に関する〔背景技
術〕 エレクトロクロミック素子を利用した調光ガラス（調光
体）は、光の入射量に応じて透過する光の量を任意に制
御しうるようになっており、建造物の窓材料、自動車の
窓ガラス、照明器具の調光材料等としての用途が期待さ
れている。

この調光ガラスは、一対のガラス基板の間にエレクトロ
クロミック素子を備えている。エレクトロクロミック素
子としては、各ガラス基板の上に形成されたー、対の電
極層の間に、エレクトロクロミック物質層とイオン伝導
層が設けられている。

この素子は、画電極層間に電圧を印加して、エレクトロ
クロミック物質層の着色度を調整すみことにより調光を
行う。エレクトロクロミック物質層の着消色は画電極で
のイオン（電子）反応とイオン伝導層でのイオン（電子
）の移動に伴う電気化学反応である。

従来、イオン伝導層として、液体電解質が用いられてい
るが、電解質液の漏れや膨張による素子の破壊が起きや
すく丈夫でなかった。そこで、有機系固体電解質、無機
系固体電解質、あるいは、固体誘電体等の固体イオン伝
導層を用いることが試みられている。

ところが、この固体イオン伝導層を用いたエレクトロク
ロミック素子は、応答速度が遅く、着色度の経時劣化が
激しいという問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は、上記事情に鑑み、丈夫であり、しかも、応
答速度が速く着色度の経時劣化も少ないエレクトロクロ
ミック素子を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

上記目的を達成するため、発明者は、従来、時間経過に
伴い固体イオン伝導層は水分が少な目で、それも時間経
過とともに一層減少するところに主たる原因があること
を突き止めた。そこで、さらに検討を続けた結果、イオ
ン伝導層には、水分を内部に保有している粒状体が分散
されていて、前記保有水分が粒状体表面から前記イオン
伝導層に徐々に供給されるようにしておけば、イオン伝
導層内を、まんべんなく水分がいきわたり、しかも、長
期間、その状態を維持することができ、応答速度を高め
、しかも、着色度の経時劣化を防ぐことができるという
知見を得て、この発明を完成させることができたのであ
る。

したがって、この発明は、エレクトロクロミック物質層
と固体イオン伝導層が一対の電極層の間に設けられてな
るエレクトロクロミック素子において、前記イオン伝導
層には、水分を内部に保有している粒状体が分散されて
いて、前記保有水分が粒状体表面から前記イオン伝導層
に徐々に供給されることを特徴とするエレクトロクロミ
ック素子を要旨とする。

以下、この発明にかかるエレクトロクロミック素子（以
下、ｒＥＬ素子」という）を、その一実施例をあられす
図面を参照しながら詳しく説明する。

第１図は、この発明の一実施例のＥＬ素子を備えた調光
体をあられす。

調光体１は、透明基板２．２′それぞれに形成された透
明電極層３．３′を備えていて、これら画電極層３．３
′の間にエレクトロクロミック物質Ｎ４と固体イオン伝
導層５が設けられている。

そして、この調光体１は、固体イオン伝導層５に、内部
の保有水分が表面からイオン伝導層５内に徐々に供給さ
れる粒状体６が分散されている。

そのため、上に説明したように、着色量や応答速度が改
善される。この粒状体６としては、例えば、第２図にみ
るように、多孔質ｆｆ１（あるいは、−般の多孔質層よ
りも小さい孔径の透水性の層や多孔質層のように孔はな
くとも水分が透過できる透水性のある層でもよい）から
なる透水性の殻６ａを存し、中空部分に水分６ｂを蓄わ
えた微小中空体（例えば、マイクロカプセル）がある。

水分６ｂは殻６ａを通して徐々にイオン伝導層５に続け
て供給されるから、長期間、イオン伝導Ｍ５は適切に水
分を含むことができるのである。

透明基板２．２′には、ガラス、あるいは、プラスチッ
ク等が用いられ、電極層３．３′には、酸化スズ、酸化
インジウム、あるいは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ
）等の透明電極が用いられる。なお、ＥＬ素子は、両側
に透明基板を備えている必要はない。片側にだけ透明基
板が設けられていて、他方は電極層が露出していてもよ
い。

エレクトロクロミック物質層４としては、二酸化タング
ステン（Ｗ　ＯＺ）、三酸化タングステン（ＷＯ，）、
二酸化モリブデン（Ｍ　ｏ　Ｏｔ＞、三酸化モリブデン
（Ｍ　ｏ　Ｏｓ）、プルシアンブルー（ＰＢ）、五酸化
バナジウム、酸化クロム、水酸化イリジウム、水酸化ニ
ッケル等からなる層が用いられる、このエレクトロクロ
ミック物質Ｆｉ４は、真空蒸着法、スパッタリング法、
ゾル−ゲル法などにより電極Ｊｉｉａ上に形成される。

固体イオン伝導Ｍ５としては、高分子固体電解質、誘電
体等からなるものが用いられる。高分子固体電解質には
、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキサイド
等の高分子材料に、塩化カリウムや過塩素酸リチウム等
の塩を熔解させたものがある。塩の添加量は、高分子成
分１００重量部に対し１〜２０重量部の範囲であること
が望ましい。１重量部を下回ると、電解質と、しての効
果が得られ難くなり、２０重量部を上回ると塩の析出が
おこり外観が悪くなるからである。誘電体には、Ａｌｘ
　Ｏｓ　、Ｓ　ｉＯｔ　、Ｔａｇ　Ｏｓ　、Ｚｒ０ｔ　
、ＬｉＦ、、ＭｇＦｔ等がある。

粒状体６は、イオン伝導層５を構成する成分と化学反応
を起こさず、少しくらいの物理的外力では破壊されない
強度の材料からなるものが好ましい。具体的には、つぎ
のような有機材料系や無機材料系からなるマイクロカプ
セルが用いられる。

無機材料系では、例えば、シリカ中空多孔質球状体（徐
放製マイクロカプセル、銘木油脂社製）等があり、有機
材料系では、ポリメチルメタクリレ−）　（ＰＭＭＡ）
中空多孔質球状体（マイクロスフェア−Ｍ−６００、松
本油脂社製）等がある。粒状体６の大きさは、イオン伝
導層５の膜厚にもよるが、余り大きいと、素子の見やす
さやコントラストが悪くなるので、５０μｍ程度以下の
粒径のものが好ましい。粒状体６の含有量は、水を含ん
でいない状態で、イオン伝導Ｎ５を構成する材料を１０
０重量部として１〜５０重量部の範囲が好ましい。１重
量部を下回ると、添加効果が得にくく、５０重量部を上
回ると、透過光が拡散さ　　　゛れ、調光体等には好ま
しくないからである。マイクロカプセル内に水分を充填
するには、例えば、水中にマイクロカプセルを投入して
加圧し、一定時間放置した後、フィルタで採集するよう
にする。これ以外に、マイクロカプセル製造時に水分が
充填されるようであってもよいことはいうまでもない。

粒状体６内は中空である必要はなく、水分を吸収し易い
材料が透水性のよい殻（層）で覆われているようなもの
でもよい。水分を保持した粒状体６は、固体イオン伝導
層５形成用材料中に入れて分散させた後、この粒状体６
入り材料をスプレー法、はけ塗り法、スピンコード法等
でエレクトロクロミック物質層４上に塗布し乾燥させる
。

この乾燥は常温でなされることが望ましく、加熱するに
しても６０℃以下の温度であることが望ましい。高温で
乾燥すると必要な水分が飛んでしまうからである。

続いて、より具体的な実施例と比較例について説明する
。

（実施例１） 透明基板２．２′としてガラス板を用い、この上にＩＴ
Ｏを蒸着して電極層３．３′を形成した。この電極層３
の上にエレクトロクロミック物質層４としてＷＯＳ層を
真空蒸着した。ついで、このＷＯ３屓上層上固体イオン
伝導層５として、高分子固体電解質層をつぎのようにし
て形成した。

ポリエチレンオキサイド（分子量ｌＸ１０’Ｈ％水溶液
１００ｍｌにＬ　ｉ　Ｃ１０４を０．１ｇ加え、これに
水分を含有させたＰ　Ｍ　Ｍ　Ａ多孔質マイクロカプセ
ル（マイクロスフェア−Ｍ−６００）を０゜２ｇ添加し
て攪拌し、２４時間静置した後、ＷＯ８屓上層上布する
ようにする。その後、電極層３′を圧着・乾燥してから
端部をエポキシ樹脂で封止して調光体１を完成させた。

（実施例２） エレクトロクロミック物質層４として、プルシアンブル
ー層を電解酸化還元法により形成するようにした他は、
実施例１と同様にして調光体１を得た。

（実施例３） 固体イオン伝導層５として、高分子固体電解質層をつぎ
のようにして形成した他は実施例１と同様にして調光体
ｌを作製した。ＭＭＡ−メトキシエチレングリコールメ
タクリレート共重合体の２５％アルコール熔液１００ｍ
ｊ！にＬｉＣｊ！０４を２．５ｇ添加し、これに水分を
含有させたシリカ多孔質マイクロカプセル（徐放性マイ
クロカプセル鈴木樹脂社製　平均粒径　５μｍ）を１．
０ｇ添加して２時間攪拌し、その後、ＷＯ，層上へ塗布
した。

（実施例４） エレクトロクロミック物質層４として、プルシアンブル
ー層を電解酸化還元法により形成するようにした他は、
実施例３と同様にして調光体１を得た。

（実施例５） ＭＭＡ−メトキシエチレングリコールメタクリレート共
重合体の代わりに、メトキシエチレングリコールメタク
リレート重合体を用いるようにした他は、実施例３と同
様にして調光体１を得た。

（実施例６） エレクトロクロミック物質層４として、プルシアンブル
ー層を電解酸化還元法により形成するようにした池は、
実施例５と同様にして調光体１を得た。

（比較例１） マイクロカプセルを加えなかった他は、実施例１と同様
にして調光体１を得た。

（比較例２） マイクロカプセルを加えなかった他は、実施例２と同様
にして調光体１を得た。

（比較例３） マイクロカプセルを加えなかった他は、実施例３と同様
にして調光体１を得た。

実施例１〜６および比較例１〜３について応答速度およ
び着色度の経時変化をみた。

着色度の経時変化は、電極に交互に電圧を印加し、５×
１０％回の着消色を繰り返した後、着消色開始直後と繰
り返し終了直前の着色状態における特定波長の吸光度を
それぞれ測定し、吸光度比、すなわち〔繰り返し終了直
前の吸光度〕÷〔着消色開始直後の初期吸光度〕、から
判斯した。吸光度比が大きい程、経時変化特性に優れる
。結果を第１表と第２表に記す。

第１表 第２表 第１表および第２表にみるように、実施例１〜６は、比
較例１〜３と比べて、応答速度が早く、しかも、着色度
の経時変化が著しく少なく、水分を含有した粒状体を含
む効果が顕著であることが分かる。　　　　　′ この発明は上記実施例に限らない。例えば、ＥＬ素子が
調光体以外に、例えば、ＥＬデイスプレィ素子として用
いられてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明のＥＬ素子は、固体イオン
伝導層であるため、丈夫であり、しかも、イオン伝導層
には、水分を内部に保有している粒状体が分散されてい
て、この保有水分が粒状体表面から徐々にイオン伝導層
に供給され適切な含水状態が保たれるから、応答速度が
早く、しかも、着色度の経時変化が著しく少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかるＥＬ素子の一例である調光
体の要部をあられす断面図、第２図は、この調光体にお
ける固体イオン伝導層内に分散されている粒状体の断面
図である。 １・・・調光体　　２．２′・・・透明基板　　３．３
′・・・’Ｍ１極Ｎ　　４・・・エレクトロクロミック
物質層５・・・固体イオン伝導Ｎ　　６・・・粒状体代
理人　弁理士　　松　本　武　彦 第１図 第２図 〕稿げ酵甫正書（自発 １、　羽生のＪすＲ 昭和６２年特醪梯３２５９１０号 ２、発明の名称 エレクトロクロミック素子 ３、？鉦をする者 事件との菌糸　　　特許出願人 住　　所　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　
称（５８３）松下電工株式会社 代表者　（（Ｊｌｌｌｌｎ役三好俊夫 ４、代理人 な　　　し ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 ■　明細書第４頁第１４行、第４頁第１７行、＠６６頁
第１、第１５頁第２行〜下第２行、第１５頁第２行、第
１５頁第２行および第１５頁第１０行の計７個所にｒＥ
ＬＪとあるを、ｒＥＣ」と訂正する。 ■　明細書第６頁第４〜５行に「二酸化タングステン（
Ｗ　Ｏｚ　）、」とあるを削除する。 ■　明細書第６頁第６行に「二酸化モリブデン（Ｍ　ｏ
　Ｏｘ）、」とあるを削除する。 ■　明細書第１０頁第１０行に「樹脂」とあるを、「油
脂」と訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エレクトロクロミック物質層と固体イオン伝導層
   が一対の電極層の間に設けられてなるエレクトロクロミ
   ック素子において、前記イオン伝導層には、水分を内部
   に保有している粒状体が分散されていて、前記保有水分
   が粒状体表面から前記イオン伝導層に徐々に供給される
   ようになっていることを特徴とするエレクトロクロミッ
   ク素子。
2. （２）粒状体が、マイクロカプセルであって、その殻が
   透水性を有することにより保有水分が徐々に表面から供
   給されるようになっている特許請求の範囲第１項記載の
   エレクトロクロミック素子。