JPH0241724B2 - - Google Patents

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JPH0241724B2
JPH0241724B2 JP56127299A JP12729981A JPH0241724B2 JP H0241724 B2 JPH0241724 B2 JP H0241724B2 JP 56127299 A JP56127299 A JP 56127299A JP 12729981 A JP12729981 A JP 12729981A JP H0241724 B2 JPH0241724 B2 JP H0241724B2
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metal
sensitive compound
layer
fast
electrode
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】 〔産業䞊の利甚分野〕 本発明ぱレクトロクロミツク装眮electro
−chromic device、即ち電圧を印加するず倉色
するデむスプレむ装眮、及びかかる゚レクトロク
ロミツク装眮の補造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to an electrochromic device (electrochromic device).
-chromic device), that is, a display device that changes color when a voltage is applied, and a method for manufacturing such an electrochromic device.

本発明は第電極、及び第電極ず接觊し、䞔
぀固䜓高速むオン導䜓fast ion conductorず
接觊する金属感応性化合物metal−sensitive
compoundの局からなり、該高速むオン導䜓䞭
の高速むオンは金属感応性化合物に溶解しおその
色を倉化させるむオンであり、むオン導䜓自䜓は
導䜓の高速むオンず同じむオンを䟛䞎し埗る第
電極ず接觊する゚レクトロクロミツク装眮に係
る。
The present invention includes a first electrode and a metal-sensitive compound in contact with the first electrode and in contact with a solid fast ion conductor.
The fast ions in the fast ion conductor are ions that dissolve in the metal-sensitive compound and change its color, and the ion conductor itself has a second layer that can donate the same ions as the fast ions of the conductor.
Relating to electrochromic devices in contact with electrodes.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
「金属感応性化合物」ずは金属原子を溶解するこ
ずができかくする間に色を倉化する化合物を意味
する。本発明に関連する皮類の゚レクトロクロミ
ツク装眮においお、察象ずする金属原子は、いう
たでもなく、固䜓高速むオン導䜓の高速むオンの
攟電によ぀お生成するものず同じである。
In this specification (including the claims),
"Metal-sensitive compound" means a compound that is capable of dissolving metal atoms and changing color while doing so. In electrochromic devices of the type to which the present invention relates, the metal atoms of interest are, of course, the same as those produced by the discharge of fast ions in a solid fast ion conductor.

〔埓来の技術〕[Conventional technology]

䞊蚘に説明した皮類の゚レクトロクロミツク装
眮以䞋「䞊蚘に定矩した皮類の゚レクトロクロ
ミツク装眮」ずいうは公告された英囜特蚱第
1540713号及び1540714号、及び係属䞭の英囜特蚱
出願第2824176英囜特蚱第2081922号に蚘茉
され、その䞀般的内容は日本特開昭53−10449に
開瀺されおいる。これらのすべおの特蚱及び特蚱
出願は本発明の発明者によ぀おなされた発明に関
する。
Electrochromic devices of the type described above (hereinafter referred to as ``electrochromic devices of the type defined above'') are covered by published British Patent No.
Nos. 1540713 and 1540714 and pending British Patent Application No. 28241/76 (UK Patent No. 2081922), the general contents of which are disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 10449/1983. All of these patents and patent applications relate to inventions made by the inventors of this invention.

同䞀の䞊蚘発明者によ぀お発衚された科孊文献
に゚レクトロクロミツク装眮に甚いられる物質の
材料、寞法及びその他のパラメヌタヌに関する倚
数の芁因が単独あるいは他の芁因ずの組合せによ
぀お䞋蚘のように開瀺されおいる。
In the scientific literature published by the same above-mentioned inventors, a number of factors regarding the materials, dimensions and other parameters of the materials used in electrochromic devices, alone or in combination with other factors, are as follows: Disclosed.

“タングステンブロンズを基䜓ずする薄膜゚レク
トロクロミツクデむスプレむ”、シン・゜リツ
ド・フむルムズThin Solid Films、381976
86−100 “゜リツド・ステヌト・゚レクトロクロミツク・
セル−RbAg4I5WO3系”シン・゜リツド・フむ
ルムズ、241974S45−S46 “゜リツド・ステヌト・゚レクトロクロミツク・
セルNa−β−アルミナWO3系”シン・゜リ
ツド・フむルムズ、401977L19−L21 “電気化孊的に発色したWO3の薄膜の光孊及び
電気的性質”゚レクトロシミカ・アクタ
Electro−chimica Acta1977 22巻、PP751−
759 “タングステン・ブロンズ薄膜䞭の原子運動”シ
ン・゜リツド・フむルムズ、501978145−
150及び “Na2WO3薄膜䞭のナトリりムの化孊ポテンシダ
ルの倉化”シン・゜リツド・フむルムズ、62
1979358−387。
“Thin Film Electrochromic Display Based on Tungsten Bronze”, Thin Solid Films, 38 (1976)
86−100; “Solid State Electrochromic
Cell-R b A g4 I 5 /WO 3 series” Thin Solid Films, 24 (1974) S45-S46; “Solid State Electrochromic
Cell: Na-β-alumina/WO 3 system” Shin Solid Films, 40 (1977) L19-L21; “Optical and electrical properties of electrochemically colored WO 3 thin films” Electrosimica Acta ( Electro-chimica Acta) 1977 Volume 22, PP751-
759; “Atomic motion in tungsten bronze thin films” Thin Solid Films, (50 (1978) 145-
150; and “Changes in the chemical potential of sodium in Na 2 WO 3 thin films,” Thin Solid Films, 62
(1979) 358−387.

これらの報文は以䞋に説明する本発明の新芏な
特城による゚レクトロクロミツク装眮の補造及び
操䜜を行なう際に圓技術の熟緎者の助けずなる背
景情報を提䟛するために匕甚したものである。
These publications are cited to provide background information to assist those skilled in the art in the manufacture and operation of electrochromic devices in accordance with the novel features of the present invention as described below.

〔発明が解決しようずする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明は䞊蚘の゚レクトロクロミツク装眮の改
良、およびこの装眮の補造方法の改良に関する。
本発明は䞊述のように゚レクトロクロミツク装眮
の倚数のパラメヌタヌに関連し、さらに最終の仕
䞊げられ完成された゚レクトロクロミツク装眮及
び該装眮を補造する方法の䞡者におけるこれらの
パラメヌタヌの盞互関係に関する。䞋蚘の説明か
ら明らかずなるように、若干の関連芁因は本発明
者によ぀お刊行物に公衚され、たた若干のこれら
の芁因の重芁性に぀いお実際に蚀及されおいるけ
れども、本発明は䞀定数のこれらの芁因の特殊
な、新芏にしお䞔぀自明でない盞関関係、及び該
パラメヌタヌの䞀定数の奜たしい範囲の最適化か
ら誘導されたものである。䞊述の特蚱に説明した
公知の装眮は実隓的操䜜段階に達したが、実甚の
商業芋本の補造及び䜿甚の際に若干の問題が残぀
おおり、本発明はかかる実甚芋本の補造及び操䜜
に含たれる問題を解決し、あるいは顕著に枛少し
埗るものである。
The present invention relates to an improvement in the electrochromic device described above, and an improvement in the method for manufacturing this device.
The present invention relates to a number of parameters of an electrochromic device as described above, and further to the interrelationship of these parameters both in the final finished electrochromic device and in the method of manufacturing the device. As will become apparent from the description below, although some relevant factors have been disclosed in publications by the inventors, and the importance of some of these factors has actually been mentioned, the present invention derived from the special, novel and non-trivial correlation of these factors and the optimization of a certain number of preferred ranges of the parameters. Although the known devices described in the above-mentioned patents have reached the stage of experimental operation, some problems remain in the production and use of practical commercial specimens, and the present invention is directed to the production and operation of such commercial specimens. problems that can be solved or significantly reduced.

特に、少なくずも奜たしい実斜態様においお、
本発明は装眮の補造過皋および以埌の装眮の利甚
の間における゚レクトロクロミツク装眮の安定性
の改良に係る。たた本発明は特に゚レクトロクロ
ミツク装眮の安定性の改良に係る。たた本発明は
特に゚レクトロクロミツク装眮における所望の色
倉化を誘起するために芁する時間の短瞮化に係
り、これによりかかる゚レクトロクロミツク装眮
をデむスプレむの目的に䜿甚する堎合に、装眮の
「曞き蟌み」時間が著しく短瞮され、䞔぀長い操
䜜期間にわた぀お比范的短かい「曞き蟌み」時間
で操䜜を続けるような装眮を提䟛するこずができ
る。䞊蚘のいずれの先行刊行物にも、これらの奜
たしい結果をもたらす本発明に包含される芁因の
特殊な組合せ及び盞関関係は教瀺されおいない。
In particular, in at least a preferred embodiment,
The present invention relates to improvements in the stability of electrochromic devices during the manufacturing process of the device and subsequent use of the device. The invention also particularly relates to improving the stability of electrochromic devices. The invention also particularly relates to reducing the time required to induce a desired color change in an electrochromic device, thereby reducing the "write" time of the device when such an electrochromic device is used for display purposes. It is possible to provide a device in which the time is significantly reduced and which continues to operate with relatively short "write" times over long periods of operation. None of the above-mentioned prior publications teach the specific combinations and interrelationships of factors encompassed by this invention that produce these favorable results.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、第電極及び第電極ず接觊し䞔぀
固䜓高速むオン導䜓ず接觊する金属感応性化合物
の局からなり、該高速むオン導䜓䞭の高速むオン
は金属感応性化合物に溶解しおその色を倉化せし
める金属のむオンであり、高速むオン導䜓自䜓は
導䜓の高速むオンず同じむオンを䟛䞎し埗る第
電極ず接觊する゚レクトロクロミツク装眮におい
お、該金属感応性化合物が、 (i) 実質的に化孊量論的であり (ii) 実質的に氎を含たず (iii) 40Åないし250Åの範囲の平均粒子サむズを
有し䞔぀ (iv) 0.2Όないし2Όの範囲の厚さの局を有するこず
を特城ずする゚レクトロクロミツク装眮を提䟛
する。
The present invention comprises a first electrode and a layer of a metal-sensitive compound in contact with the first electrode and in contact with a solid fast ion conductor, wherein the fast ions in the fast ion conductor are dissolved in the metal-sensitive compound and its color The fast ion conductor itself is a second ion that can donate the same ions as the fast ions of the conductor.
In an electrochromic device in contact with an electrode, the metal-sensitive compound is (i) substantially stoichiometric; (ii) substantially free of water; (iii) in the range of 40 Å to 250 Å. and (iv) a layer thickness in the range of 0.2ÎŒ to 2ÎŒ.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の定性的基準ずしお「実質的に化孊量論的」
ずは金属感応性化合物が結晶構造からの原子たた
は分子の䞍圚により残留着色を生じないように充
分に化孊量論的であるこずを意味する。換蚀すれ
ば、栌子間隙䜍眮ぞの金属原子の挿入による金属
感応性化合物の意図的な発色がない堎合に、金属
感応性化合物は、デむスプレむ分野の甚語の通垞
の意味においお、装眮に䜿甚される局の厚さが透
明あるいは無色であるこずである。
In this specification (including the claims),
“Substantially stoichiometric” as one qualitative criterion
By this we mean that the metal-sensitive compound is sufficiently stoichiometric that no residual coloration occurs due to the absence of atoms or molecules from the crystal structure. In other words, if there is no intentional coloration of the metal-sensitive compound by insertion of metal atoms into interstitial positions, the metal-sensitive compound will be used in the layer used in the device, in the ordinary sense of the term in the display field. The thickness of the material must be transparent or colorless.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の定量的基準ずしお「実質的に化孊量論的」
ずは、金属感応性化合物が結晶性酞化物薄膜構造
からなる堎合に、結晶構造から倱なわれる酞玠原
子が膜の平方センチメヌトル圓り1015以䞋である
こずを意味する。
In this specification (including the claims),
“Substantially stoichiometric” as a quantitative criterion
means that when the metal-sensitive compound consists of a crystalline oxide thin film structure, the number of oxygen atoms lost from the crystal structure is not more than 10 15 per square centimeter of the film.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の定性的基準ずしお「実質的に氎を含たな
い」ずは金属感応性化合物が金属感応性化合物䞭
の粒界に沿う䌝導路、即ち金属感応性化合物䞭の
原子の拡散の間に原子が移動する粒子間の䌝導路
を劚げる分子を無くするに充分な皋床に氎を含た
ないこずを意味する。
In this specification (including the claims),
As one qualitative criterion, "substantially free of water" means that the metal-sensitive compound is substantially free of water due to conduction paths along the grain boundaries in the metal-sensitive compound, i.e., during the diffusion of atoms in the metal-sensitive compound. This means that it does not contain enough water to eliminate molecules that would interfere with the conduction paths between the moving particles.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の定量的基準ずしお「実質的に氎を含たな
い」ずは金属感応性化合物がモル以䞋、奜た
しくは0.5モル以䞋の氎分を有するこずを意味
する。
In this specification (including the claims),
As one quantitative criterion, "substantially free of water" means that the metal-sensitive compound has less than 1 mole percent water, preferably less than 0.5 mole percent water.

金属感応性化合物䞭の平均粒子サむズの䞀定性
的基準により、該物質がより倧きな粒子ぞのアニ
ヌリングannealingに察し安定であるこず、
及び該物質が化孊量論的であるこず、及び該物質
が化孊量論的であるこずず矛埪しない限床で可及
的に平均粒子サむズを小さくするこずが奜たし
い。䞀態様においお、装眮が金属感応性化合物の
蒞着あるいはスパツタリングによ぀お補造される
堎合、金属感応性化合物は䜿甚䞭に安定であるこ
ず、及び該物質の付着工皋の間に化孊量論的であ
るこずず矛盟しない限り可及的に小さな平均粒子
サむズを有するこずが奜たしい。
that the material is stable to annealing to larger particles due to a qualitative criterion of average particle size in the metal-sensitive compound;
It is also preferable that the substance is stoichiometric, and that the average particle size is made as small as possible without contradicting the stoichiometric nature of the substance. In one embodiment, when the device is manufactured by vapor deposition or sputtering of a metal-sensitive compound, the metal-sensitive compound is stable in use and is stoichiometric during the deposition process of the material. It is preferred to have an average particle size as small as possible unless consistent with this.

平均粒子サむズの定量的基準により、金属感応
性化合物は40Åないし100Åの範囲、最も奜たし
くは45Åないし75Åの平均粒子サむズを有するこ
ずが奜たしい。特に奜たしい平均粒子サむズは玄
50Åである。他の特に奜たしい平均粒子サむズは
箄60Åである。
By quantitative criteria of average particle size, it is preferred that the metal-sensitive compound has an average particle size in the range of 40 Å to 100 Å, most preferably 45 Å to 75 Å. A particularly preferred average particle size is about
It is 50 Å. Another particularly preferred average particle size is about 60 Å.

金属感応性化合物の局の厚さの皮々の定性的基
準により、金属感応性化合物の局は透明であるた
めに充分な薄さであり、化孊量論的であるために
充分な薄さ䟋えば装眮の補造の際の金属感応性
化合物の付着の間に化孊量論的であるために充分
な薄さであり䞔぀化合物䞭ぞの原子の拡散に
より、金属感応性化合物の意図的発色の間に䞍芁
の金属付着を防ぐのに充分な薄さであるこずが奜
たしい。しかしながら金属感応性化合物が䜿甚䞭
の金属感応性化合物の意図的発色の間に個々の粒
子䞭に拡散する原子の適圓な流れを受け入れ埗る
に充分な厚さであるこずが奜たしい。
Various qualitative criteria for the thickness of the metal-sensitive compound layer dictate that the metal-sensitive compound layer be thin enough to be transparent, thin enough to be stoichiometric (e.g. (sufficiently thin to be stoichiometric during deposition of the metal-sensitive compound during device fabrication); and resistant to intentional color development of the metal-sensitive compound due to diffusion of atoms into the compound. It is preferably thin enough to prevent unwanted metal deposition therebetween. However, it is preferred that the metal-sensitive compound is thick enough to accommodate an adequate flow of atoms diffusing into the individual particles during the intentional color development of the metal-sensitive compound during use.

金属感応性化合物局の厚さの化孊量的基準によ
り、局の厚さは1Όないし0.5Όの範囲、奜たしくは
0.75Όないし0.5Όの範囲にあるこずが奜たしい。
特に奜たしい局厚さの数倀は玄0.6Όである。
Depending on the stoichiometric criteria for the thickness of the metal-sensitive compound layer, the layer thickness may range from 1Ό to 0.5Ό, preferably
It is preferably in the range of 0.75Ό to 0.5Ό.
A particularly preferred layer thickness value is approximately 0.6Ό.

本発明の他の態様により、金属化合物に溶解し
おその色を倉化せしめる金属のむオンを高速むオ
ンずしお含む高速むオン導䜓の基䜓の片偎の少な
くずも䞀郚に金属感応性化合物を付着させる工
皋、第電極ず高速むオン導䜓ずの盎接の接觊を
防ぐべく第電極を金属感応性化合物の少なくず
も䞀郚の䞊に付着させる工皋、及び該高速むオン
導䜓の基䜓の他の偎の少なくずも䞀郚に高速むオ
ン導䜓の高速むオンず同じむオンを䟛䞎し埗る第
電極を付着させる工皋からなる゚レクトロクロ
ミツク装眮の補造方法においお、金属感応性化合
物の付着工皋が (i) 付着物質を化孊量論的ならしめるに充分な䜎
い付着速床を以お金属感応性化合物を付着さ
せ (ii) 金属感応性化合物を実質的に氎を含たない化
合物源から実質的に氎を含たない雰囲気におい
お付着させ (iii) 金属感応性化合物を40Åないし250Åの範囲
の平均粒子サむズを以お該物質を付着させるの
に充分な高い付着速床で付着せしめ䞔぀ (iv) 金属感応性化合物を0.2Όないし2Όの厚さを有
する局を付着させるのに充分な速床及び時間を
以お付着させる工皋からなるこずを特城ずする
゚レクトロクロミツク装眮の補造方法を提䟛す
る。
According to another aspect of the present invention, a step of attaching a metal-sensitive compound to at least a portion of one side of a substrate of a fast ion conductor containing, as fast ions, ions of a metal that changes color when dissolved in a metal compound; depositing a first electrode on at least a portion of the metal-sensitive compound to prevent direct contact between the electrode and the fast ion conductor; and depositing fast ions on at least a portion of the other side of the substrate of the fast ion conductor. In a method for manufacturing an electrochromic device comprising the step of depositing a second electrode capable of donating the same ions as the fast ions of the conductor, the step of depositing a metal-sensitive compound comprises (i) making the deposited substance stoichiometric; depositing the metal-sensitive compound with a sufficiently low deposition rate; (ii) depositing the metal-sensitive compound from a substantially water-free compound source in a substantially water-free atmosphere; (iii) metal-sensitive (iv) depositing the metal-sensitive compound in a layer having a thickness of 0.2Ό to 2Ό; Provided is a method for manufacturing an electrochromic device, comprising the step of depositing at a speed and time sufficient to achieve the desired results.

「実質的に化孊量論的である」ずいう基準は本
発明による゚レクトロクロミツク装眮に぀いお前
蚘に説明した基準ず同䞀である。
The criterion of "substantially stoichiometric" is the same as that described above for electrochromic devices according to the invention.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の基準である「氎を含たない化合物源から氎
を含たない雰囲気においお付着させる」ずは金属
感応性化合物が付着される時は本発明の装眮態様
に関しお芏定した぀又はそれ以䞊の基準に埓い
実質的に氎を含たないこずを意味する。
In this specification (including the claims),
One criterion, "deposited in a water-free atmosphere from a water-free compound source" means that when a metal-sensitive compound is deposited, it must be deposited in accordance with one or more of the criteria specified for the apparatus embodiment of the present invention. Means substantially free of water.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の基準である「金属感応性化合物の氎を含た
ない化合物源」ずは金属感応性化合物の原料が
モル以䞋の氎分を有しなければならないこずを
意味する。
In this specification (including the claims),
One standard, ``water-free compound source of metal-sensitive compounds,'' means that the raw materials for metal-sensitive compounds are 1
This means that it must have a moisture content of less than mol%.

本明现曞特蚱請求の範囲を含むにおいお、
䞀぀の基準である「氎を含たない雰囲気」ずは金
属感応性化合物が付着される雰囲気が10-7torr以
䞋の氎分を有するこずを意味する。
In this specification (including the claims),
One criterion, "water-free atmosphere" means that the atmosphere to which the metal-sensitive compound is deposited has a moisture content of 10 -7 torr or less.

金属感応性化合物の付着速床は秒圓り10Åない
し100Åが奜たしく、秒圓り20Åないし40Åの範
囲の速床が最も奜たしい。
The deposition rate of the metal-sensitive compound is preferably between 10 Å and 100 Å per second, and most preferably between 20 Å and 40 Å per second.

金属感応性化合物の付着の速床及び時間は、秒
圓り20Åないし40Åの速床でないし分の範囲
の時間で行なわれるのが奜たしく、秒圓り玄30Å
の速床で玄分の時間で行なわれるのが曎に奜た
しい。
The rate and time of deposition of the metal-sensitive compound is preferably carried out at a rate of 20 to 40 Å per second for a time in the range of 2 to 4 minutes, and about 30 Å per second.
More preferably, it is carried out at a speed of about 3 minutes.

金属感応性化合物の付着の速床及び時間、及び
本方法のその他の条件は金属感応性化合物の平均
粒子サむズ及び局の厚さが本発明の前蚘態様に関
し芏定された぀又はそれ以䞊の奜たしい範囲内
にある劂く蚭定されるのが奜たしい。
The rate and time of deposition of the metal-sensitive compound, and other conditions of the method, such that the average particle size of the metal-sensitive compound and the layer thickness fall within one or more of the preferred ranges specified for the above embodiments of the invention. It is preferable to set it so that it is within the range.

䞊蚘に芏定され、䞔぀本発明に合臎する゚レク
トロクロミツク装眮の奜たしい組成物に぀いお考
慮するに、金属感応性化合物は遷移金属の酞化
物、特に酞化タングステンWO3、酞化モリブ
デンMoO3又はこれら及びその他の遷移金属
酞化物のそれらの最高の酞化状態における固溶䜓
が奜たしい。かかる酞化物は金属原子、特にアル
カリ金属䟋えばカリりム、ナトリりム及び特に
リチりム、銅又は銀の原子の劂き䟡の原子を
溶解し、䞔぀溶解する間に倉色するこずができ
る。最も通垞の倉色は無色から青色である。匕甚
し埗るその他の金属感応性化合物ずしおはチタン
及びゞルコニりムの酞化物およびそれらの適圓な
固溶䜓が挙げられる。金属原子の溶解に䌎なうこ
れらの酞化物の倉色は可逆的であり、本発明の゚
レクトロクロミツク装眮においお、初めに色を生
成せしめた電圧の逆転は色を消去せしめる。
Considering the preferred composition of the electrochromic device as defined above and in accordance with the invention, the metal-sensitive compound is an oxide of a transition metal, in particular tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ) or Solid solutions of these and other transition metal oxides in their highest oxidation state are preferred. Such oxides dissolve metal atoms, especially monovalent atoms such as atoms of alkali metals (eg potassium, sodium and especially lithium), copper or silver, and can change color during dissolution. The most common color change is colorless to blue. Other metal-sensitive compounds that may be cited include oxides of titanium and zirconium and their suitable solid solutions. The color change of these oxides upon dissolution of the metal atoms is reversible; in the electrochromic device of the present invention, reversal of the voltage that originally produced the color causes the color to disappear.

電解質ずしお固䜓高速むオン導䜓を䜿甚するこ
ずは䞊蚘に芏定した゚レクトロクロミツク装眮の
本質的特城である。既に説明したように、電解質
䞭の高速むオンは、攟出されたずきに、金属感応
性化合物䞭に溶解しおそれに倉色を生じさせる原
子を生成し埗るものでなければならない。これは
高速むオン導䜓の高速むオンは奜たしくはアルカ
リ金属、銅又は銀むオンがえらばれるこずを意味
する。
The use of a solid fast ionic conductor as the electrolyte is an essential feature of the electrochromic device defined above. As already explained, the fast ions in the electrolyte, when released, must be capable of producing atoms that dissolve in the metal-sensitive compound and cause it to change color. This means that the fast ions of the fast ion conductor are preferably selected as alkali metal, copper or silver ions.

高速むオン導䜓は奜たしくは×106オヌム・
cm以䞋の比抵抗率、最も奜たしくは×104オヌ
ム・cm以䞋の比抵抗率を有し、䞔぀金属感応性化
合物に挿入されるべき金属のむオンのむオン䌝導
によ぀おのみ電気を䌝導する物質でなければなら
ない。䜿甚の䟿宜のために、高速むオン導䜓は付
着、鋳造又はその他の方法によりシヌト又は板に
成型し埗る物質で぀くられるこずが奜たしい。そ
れは暎露される雰囲気ずあるいは雰囲気䞭です
べおの成分に察する堎合ず同様に反応するこず
なく、あるいは奜たしくない反応を起す雰囲気か
ら装眮の構成成分のすべおがそうであるよう
に保護し埗るものでなければならない。かかる
保護は䟋えば化孊反応を防ぐためにはカプセル化
により、あるいは日光の劂き攟射に暎露されるの
が奜たしくない堎合はこれを防ぎ又は枛少させる
ための過によ぀お行なわれる。
The fast ionic conductor is preferably 1×10 6 ohm.
have a resistivity of less than or equal to 1×10 4 ohm-cm, most preferably less than or equal to 1×10 4 ohm-cm, and conduct electricity only by ionic conduction of ions of the metal to be inserted into the metal-sensitive compound. It must be a substance. For convenience of use, the fast ion conductor is preferably made of a material that can be deposited, cast or otherwise formed into a sheet or plate. It may not react with or in the atmosphere to which it is exposed (as is the case for all components), or may be protected from an atmosphere that would cause an undesirable reaction (as is the case with all components of the device). It has to be something. Such protection may be effected, for example, by encapsulation to prevent chemical reactions, or by filtration to prevent or reduce exposure to radiation such as sunlight if this is undesirable.

適圓な高速むオン導䜓の䟋は英囜特蚱第
1540713に蚘茉されおおり、たた銀含有高速むオ
ン導䜓の䟋はアルカリ金属又は第玚アンモニり
ムむオンず銀ずのハロゲン化特にペヌ化錯䜓
である。
An example of a suitable fast ionic conductor is given in British Patent No.
1540713, and examples of silver-containing fast ion conductors are halogenated (especially iodized) complexes of silver with alkali metal or quaternary ammonium ions.

他の䜿甚し埗る高速むオン導䜓は銅含有高速む
オン導䜓であり、これも英囜特蚱第1540713号に
蚘茉されおいる。
Other fast ion conductors that may be used are copper-containing fast ion conductors, which are also described in GB 1540713.

しかしながら、本発明に䜿甚するには、ナトリ
りム−β−アルミナ、リチりム−β−アルミナ及
びカリりム−β−アルミナのようなアルカリ金属
含有高速むオン導䜓が高速むオン導䜓ずしお奜た
しい。これらは皮々の組成のNa2O、Li2O又は
K2O及びAl2O3の混合酞化物である。代衚的に
は、それらはアルカリ金属酞化物の分子圓り
ないし11の酞化アルミニりム分子を含有する。特
に奜たしい高速むオン導䜓はリチりム−β−アル
ミナである。
However, alkali metal containing fast ion conductors such as sodium-β-alumina, lithium-β-alumina and potassium-β-alumina are preferred as fast ion conductors for use in the present invention. These include Na 2 O, Li 2 O or
It is a mixed oxide of K 2 O and Al 2 O 3 . Typically they contain 5 per molecule of alkali metal oxide.
Contains between 1 and 11 aluminum oxide molecules. A particularly preferred fast ion conductor is lithium-β-alumina.

他の高速むオン導䜓が「むオン䌝導性結晶」ず
しお米囜特蚱第3971624号西ドむツ囜特蚱出願
第2433044号に蚘茉され、これも本発明の装眮
に䜿甚される。
Other fast ion conductors are described as "ion-conducting crystals" in US Pat.

高速むオン導䜓は癜色又は無色であるのが奜た
しく、あるいは他の色でも良いがその堎合には色
は金属感応性化合物ずその少なくずも぀の発色
状態においお適圓なコントラストを生ずるように
遞ばれる。高速むオン導䜓が透明である堎合に金
属感応性化合物ず適圓なコントラストを生じ埗る
背景䜓を金属感応性化合物ず離しお䜿甚するのが
しばしば有利である。かかる背景䜓は第電極で
も良い。該第電極は銀メツキしお鏡のようなコ
ントラストを䞎えるこずもできる。
Preferably, the fast ion conductor is white or colorless, or may be of another color, in which case the color is selected to provide a suitable contrast between the metal-sensitive compound and its at least one colored state. It is often advantageous to use a background body separate from the metal-sensitive compound that can provide a suitable contrast with the metal-sensitive compound if the fast ion conductor is transparent. Such a background body may be the second electrode. The second electrode can also be silver plated to provide mirror-like contrast.

かくしお奜たしい䞀態様により、固䜓高速むオ
ン導䜓を透明にしお金属感応性化合物の局の背埌
に固䜓高速むオン導䜓を眮いお芋る時に金属感応
性化合物の局の発色に察する背景を䞎えるように
配眮するこずができる。
Thus, in accordance with a preferred embodiment, the solid fast ion conductor is transparent and positioned so as to provide a background for the color development of the layer of metal sensitive compound when viewed by placing the solid fast ion conductor behind the layer of metal sensitive compound. can.

代りの圢匏によれば、電極の぀が光孊的に反
射し、金属感応性化合物、固䜓高速むオン導䜓及
び他の電極は装眮の操䜜䞭意図的に生ぜしめた発
色のない堎合に光孊的に透明であるように配眮す
るこずができる。該配眮は光孊的に反射する電極
を装眮の埌郚に眮いお芋る時に意図的な発色がな
い堎合に鏡効果が埗られるようになされる。
According to an alternative format, one of the electrodes is optically reflective and the metal-sensitive compound, solid fast ion conductor and other electrodes are optically transparent in the absence of intentionally produced coloration during operation of the device. It can be arranged as follows. The arrangement is such that an optically reflective electrode is placed at the rear of the device to provide a mirror effect when viewed in the absence of intentional color development.

本発明の゚レクトロクロミツクセルにおいお、
前蚘の高速むオン導䜓の぀で圢成された固䜓電
解質を通しお電圧を印加するず高速むオンが攟出
されお生成する金属原子は金属感応性化合物に溶
解されるに至る。金属感応性化合物に色を発生せ
しめるのはこの工皋である。同様に、電圧の逆転
は金属感応性化合物䞭の金属をむオンずしお高速
むオン導䜓䞭に移行せしめる。高速むオン導䜓に
おけるその平衡を維持するため、䞊蚘に第電極
ずしお匕甚した高速むオン導䜓ず接觊する電極は
高速むオンを䟛䞎し、䞔぀受入れるこずができな
ければならない。高速むオンが銀又は銅である堎
合、第電極はそれ自䜓が銀又は銅補であ぀およ
い。曎に、本発明の゚レクトロクロミツクセルの
操䜜に含たれる金属原子の量は非垞に少ないの
で、これらの電極は金属むオンの䞍適圓な䟛絊の
恐れなくそれ自䜓を非垞に小さくするこずができ
るが、寞法は非垞に広い範囲で倉化する。特定の
堎合に䜿甚し埗る最小面積は回の詊隓によ぀お
容易に求められる。高速むオン導䜓がナトリり
ム、リチりム又はカリりムのようなアルカリ金属
のむオンを高速むオンずしお含有する堎合に、こ
れらの元玠の遊離金属状態における呚知の反応性
のために、アルカリ金属で第電極を぀くるのは
通垞䞍利である。しかしながら、第電極を適圓
なブロンズ、䟋えば䞀般匏MxWO3ただしは
䟋えばリチりム、ナトリりム又はカリりムであ
り、は奜たしくは0.05ないし0.5の間の数倀を
有するで぀くるこずができる。かかる物質は高
速むオン導䜓に察し金属を察応する金属むオンず
しお攟出するこずができる。適圓なむオンからな
るプラむトも第電極ずしお甚いるこずがで
き、䟋えばリチりムプラむトが甚いられる。他
の適圓な物質、合金又は化合物が同様にしお䜿甚
される。倚くの物質が䟋えば米囜特蚱第3971624
号においお該特蚱に蚘茉された非分極性電極甚に
適圓であるず蚘茉されおいる。
In the electrochromic cell of the present invention,
Application of a voltage across a solid electrolyte formed of one of the fast ion conductors described above causes fast ions to be ejected and the resulting metal atoms to be dissolved in the metal-sensitive compound. It is this process that causes the metal-sensitive compound to develop color. Similarly, voltage reversal causes the metal in the metal-sensitive compound to migrate as ions into the fast ionic conductor. In order to maintain its equilibrium in the fast ion conductor, the electrode in contact with the fast ion conductor, referred to above as the second electrode, must be able to donate and accept fast ions. If the fast ions are silver or copper, the second electrode may itself be made of silver or copper. Furthermore, since the amount of metal atoms involved in the operation of the electrochromic cell of the present invention is very small, these electrodes can themselves be made very small without fear of inadequate supply of metal ions, but the dimensions varies over a very wide range. The minimum area that can be used in a particular case is readily determined by a single test. If the fast ion conductor contains ions of alkali metals such as sodium, lithium or potassium as fast ions, it is difficult to make the second electrode with an alkali metal due to the well-known reactivity of these elements in the free metal state. is usually unfavorable. However, the second electrode can be made of a suitable bronze, for example of the general formula M x WO 3 , where M is, for example, lithium, sodium or potassium, and x preferably has a value between 0.05 and 0.5. Such materials can release metals as corresponding metal ions to the fast ion conductor. A ferrite consisting of a suitable ion can also be used as the second electrode, for example lithium ferrite. Other suitable materials, alloys or compounds may be used as well. Many substances e.g. U.S. Patent No. 3971624
No. 3, it is described as being suitable for the non-polarizable electrodes described in that patent.

発生する色の倉化の芳察を容易にするため電極
の少なくずも぀を可芖光に察しお透明にするの
が望たしい。これは䟋えばむンゞりム−錫酞化物
のような適圓な透明電極材料を金属感応性化合物
ず接觊する第電極ずしお䜿甚するこずによ぀お
達成し埗る。
It is desirable that at least one of the electrodes be transparent to visible light to facilitate observation of the color changes that occur. This can be achieved by using a suitable transparent electrode material, such as indium-tin oxide, as the first electrode in contact with the metal-sensitive compound.

゚レクトロクロミツク装眮を完党に固䜓物質で
぀くるこずができる。これは重芁な実甚的利点で
あり䜿甚䞭に良奜な匷さず安定性ずを䞎えるこず
は認識されるであろう。曎に、それはボルト皋
床の比范的小さな印加電圧に察し迅速に応答する
のに適する圢に構成するこずができる。
Electrochromic devices can be made entirely of solid materials. It will be appreciated that this is an important practical advantage and provides good strength and stability during use. Furthermore, it can be configured in a manner suitable for rapid response to relatively small applied voltages, on the order of 1 volt.

䞊蚘に挙げた先行技術の皮々の項目を、䞊蚘に
説明した本発明の特城ず関連づけお考察するず、
先ず金属感応性化合物の化孊量論的特性及び該化
合物に察する氎を含たない芁件の重芁性がこれた
で認識されおいなか぀たこずに泚目される。埓来
぀くられた゚レクトロクロミツクセルの䟋におい
おは、金属感応性物質は、䟋えば英囜特蚱第
1540713号におけるように、透明に぀くられたが、
これは比范的倧きな粒子サむズのフむルムに察し
お達成されたものである。この特蚱に蚘茉される
補造技術は50Å単䜍の氎準の平均粒子サむズを埗
る結果ずなる。物質の光孊的透明性を保぀に充分
な物質の化孊量論的特性を維持し぀぀、小さな粒
子サむズの膜を補造する堎合に含たれる芁件は埓
来認識されおいなか぀た。
Considering the various items of the prior art listed above in relation to the features of the present invention explained above,
First of all, it is noted that the importance of the stoichiometric properties of metal-sensitive compounds and the water-free requirements for the compounds has hitherto not been recognized. In the example of a conventionally produced electrochromic cell, the metal-sensitive material is e.g.
Although made transparent, as in No. 1540713,
This was achieved for relatively large particle size films. The manufacturing techniques described in this patent result in average particle sizes on the order of 50 Å. The requirements involved in producing films of small particle size while maintaining sufficient stoichiometry of the material to preserve optical clarity of the material were heretofore unrecognized.

同様に、以前に行なわれた実隓においお比范的
小さな平均粒子サむズを有する゚レクトロクロミ
ツク装眮が埗られたが、金属感応性基䜓物質ぞの
むオンの拡散の点においお粒子サむズから埗られ
るべき利点は該補造技術が氎の存圚で行なわれ、
これが粒界に沿う䌝導路の閉塞を生じおいたため
に無芖されおいた。
Similarly, although previously conducted experiments have yielded electrochromic devices with relatively small average particle sizes, the benefits to be derived from particle size in terms of diffusion of ions into metal-sensitive substrate materials are limited. The manufacturing technology is carried out in the presence of water,
This was ignored because it caused blockage of conduction paths along grain boundaries.

䞊蚘の刊行物䞭シン・゜リツド・フむルムズ、
401977L19−21には、䞊蚘に芏定した゚レク
トロクロミツク装眮における装眮欠陥の䞻芁原因
は䞉酞化タングステンが付着するβ−アルミナ䞊
の深孔の存圚であるず述べおいる。以䞋に説明す
るように、金属感応性物質に溶解させるこずを目
的ずするはずの金属が溶け出すのを防ぐため、゚
レクトロクロミツク装眮の電極ず高速むオン導䜓
ずの間の盎接の接觊を回避するこずが重芁であ
る。この報文は本発明の方法に関連ある若干の補
造技術を論じおいる。
Shin Solid Films in the above publications;
40 (1977) L19-21 states that the primary cause of device failure in the electrochromic devices defined above is the presence of deep holes in the beta-alumina to which tungsten trioxide adheres. Avoid direct contact between the electrodes of the electrochromic device and the fast ionic conductor to prevent leaching of the metal that is intended to be dissolved in the metal-sensitive material, as described below. This is very important. This paper discusses some manufacturing techniques related to the method of the present invention.

䞊蚘刊行物䞭、゚レクトロ・シミカ・アクタ、
22巻、75頁には、金属むオンが金属感応性物質ぞ
拡散するずきの粒界の圹割に぀いおの議論があ
り、粒界ぞの急速な拡散のあずにクリスタリツト
ぞの緩やかな拡散がありうる、ず述べられおい
る。
Among the above publications, Electro Simica Acta,
Volume 22, page 75 contains a discussion of the role of grain boundaries in the diffusion of metal ions into metal-sensitive materials; rapid diffusion to grain boundaries may be followed by slow diffusion to crystallites. , it is stated.

䞊蚘刊行物䞭、シン・゜リツド・フむルムズ、
501978145−150には、通垞䟛絊される䞉酞化
タングステンの盞圓量の氎分および氎を含たない
䞉酞化タングステンの補造のための䞀般的泚意が
述べられおいるが、しかし氎を含たない䞉酞化タ
ングステンが必芁ずされる理由に぀いおは䜕ら教
瀺されおいない。
Among the above publications, Shin Solid Films,
50 (1978) 145-150 describes general precautions for the production of tungsten trioxide without significant amounts of water and water in the commonly supplied tungsten trioxide, but without water. There is no teaching as to why tungsten trioxide is required.

䞊蚘刊行物䞭、シン・゜リツド・フむルムズ、
501978145−150には、䞉酞化タングステン膜
の組織のかかる金属感応性化合物䞭ぞの金属原子
の拡散ぞの圱響が論じられおいるが、この孊術的
議論は本発明により芏定された特質の゚レクトロ
クロミツク装眮に察し有効な提案にはなされおい
ない。特に本報告には䜎い平均粒子サむズず実際
の゚レクトロクロミツク装眮の補造技術及び他の
補造技術䞊びに他のパラメヌタヌずの間の盞関関
係に぀いお䜕らの教瀺も認められない。
Among the above publications, Shin Solid Films,
50 (1978) 145-150 discusses the influence of the texture of tungsten trioxide films on the diffusion of metal atoms into such metal-sensitive compounds, but this academic discussion is not defined by the present invention. No effective proposals have been made for specific electrochromic devices. In particular, no teachings are found in this report regarding the correlation between low average particle size and actual electrochromic device manufacturing techniques and other manufacturing techniques and other parameters.

光孊的に応答する金属感応性化合物の局の厚さ
に関する本発明の特城に関しお、䞊蚘した厚さの
基準は先行技術における提案から予想される関係
ずは党く盞違するずころの厚さず金属感応性化合
物䞭ぞの拡散ずの間の関係の認識に基づくもので
ある。䞊蚘に説明した皮類の゚レクトロクロミツ
ク装眮に関するすべおの刊行物は金属感応性化合
物の非垞に薄い膜の必芁性を匷調しおいる。䟋え
ば係属䞭の英囜特蚱出願第2824176号英囜特
蚱第2081922号には、金属感応性化合物の厚さ
は1Ό又はそれ以䞋、奜郜合なのはないし0.01ÎŒ
で奜たしくは0.5ないし0.05Όの間の厚さであるこ
ずが芁求されおいる。0.5ないし0.2Όの間の厚さ
が特に奜たしい。䞀般に、先行技術においおは金
属原子の基䜓金属感応性化合物ぞの拡散速床は実
際の補造技術及び装眮構造ず矛埪しない限り金属
感応性化合物の局をできるだけ小さくするこずに
よ぀お増倧したず仮定されおいた。しかしなが
ら、本発明により、最適の厚さは単玔にできるだ
け小さければ良いずいうのではなく、倚くの盞関
芁因に䟝存するこずが発芋された。これらの芁因
の重芁な因子は金属原子の基䜓金属感応性化合
物ぞの拡散速床は必ずしも垞に局厚さを枛少する
こずによ぀お増倧しないこずである。拡散係数は
金属感応性化合物の粒子䞭の原子の濃床募配の関
係であるこず、及び、限床内においお、金属感応
性化合物の膜が厚ければ厚い皋、原子の物質䞭ぞ
の拡散の速床は速いこずが確立された。実際のデ
むスプレむ装眮に぀いおは、これは限床内におい
お、金属感応性化合物の局が厚い皋、゚レクトロ
クロミツク装眮の意図的な発色を生ずるための
「曞き蟌み」時間は速いこずを意味する。
Regarding the feature of the present invention regarding the thickness of the layer of optically responsive metal-sensitive compound, the above-mentioned thickness criterion provides a relationship between thickness and metal-sensitive compound that is quite different from the relationship expected from proposals in the prior art. It is based on the recognition of the relationship between diffusion into the All publications relating to electrochromic devices of the type described above emphasize the need for very thin films of metal-sensitive compounds. For example, pending British Patent Application No. 28241/76 (UK Patent No. 2081922) states that the thickness of the metal-sensitive compound is 1Ό or less, conveniently from 1 to 0.01Ό.
The thickness is preferably between 0.5 and 0.05Ό. Particularly preferred is a thickness between 0.5 and 0.2Ό. It is generally assumed in the prior art that the rate of diffusion of metal atoms into a substrate metal-sensitive compound is increased by making the layer of metal-sensitive compound as small as possible, consistent with the actual manufacturing technique and device construction. was. However, it has been discovered by the present invention that the optimum thickness is not simply as small as possible, but depends on a number of interrelated factors. An important one of these factors is that the rate of diffusion of metal atoms into the base metal-sensitive compound is not necessarily always increased by decreasing layer thickness. The diffusion coefficient is a function of the concentration gradient of the atoms in the particles of the metal-sensitive compound and, within limits, the thicker the film of the metal-sensitive compound, the faster the atoms diffuse into the material. It has been established that it is fast. For practical display devices, this means that, within limits, the thicker the layer of metal-sensitive compound, the faster the "write" time to produce the intended color development of the electrochromic device.

この珟象の説明は金属感応性化合物ぞの原子の
぀の郚分の拡散に関係するものず信じられる。
粒界を移動する原子の動きは非垞に速く、䞀方
個々の粒子䞭ぞの拡散は遅い。若干の原子は粒子
䞭に拡散し、そこで粒子の䞭心に金属原子はなく
呚蟺付近には倧濃床の原子があるので、粒子䞭に
倧きな濃床募配が生ずる。これは各粒子内に電堎
を生じ、その効果は拡散係数の数倀自䜓が濃床募
配に䟝存するこずである。通垞の環境においお物
質の拡散における流れの倀は濃床募配に䟝存する
が、しかし拡散係数は䞀般に恒数である。本発明
の堎合、䞊蚘に説明したような金属感応性化合物
により、拡散「恒数」は実際には䞀定でなくおそ
れ自身が濃床募配に䟝存する。かくしお或る限床
内で、もし゚レクトロクロミツク装眮をさらに速
やかに操䜜するこずを望むならば、金属感応性膜
はさらに薄くするよりはさらに䞀局厚くするこず
が必芁である。
The explanation for this phenomenon is believed to involve the diffusion of two parts of the atom into the metal-sensitive compound.
The movement of atoms across grain boundaries is very fast, while diffusion into individual grains is slow. Some of the atoms diffuse into the particle, where a large concentration gradient occurs within the particle since there are no metal atoms in the center of the particle and a large concentration of atoms near the periphery. This creates an electric field within each particle, the effect of which is that the value of the diffusion coefficient itself depends on the concentration gradient. In normal circumstances, the value of the flux in the diffusion of substances depends on the concentration gradient, but the diffusion coefficient is generally constant. In the case of the present invention, due to the metal-sensitive compounds as described above, the diffusion "constant" is not actually constant, but is itself dependent on the concentration gradient. Thus, within certain limits, if it is desired to operate an electrochromic device more rapidly, it is necessary to make the metal-sensitive membrane even thicker rather than thinner.

かくしお本発明は物質の平均粒子サむズ及び化
孊量論的特性のような䞊蚘の他の芁因を考慮し぀
぀金属感応性化合物局の最適厚さを求めるこずに
よ぀お゚レクトロクロミツク装眮の「曞き蟌み」
時間を枛少する基準を提䟛する。
Thus, the present invention improves the "writing" of electrochromic devices by determining the optimal thickness of the metal-sensitive compound layer while taking into account the other factors mentioned above, such as the average particle size and stoichiometry of the material.
Provide a baseline for reducing time.

粒子サむズず補造技術ずの間の関係を曎に詳现
に考慮するず、金属感応性物質の局を䟋えば蒞発
によ぀お付着させる堎合には、蒞発速床が早けれ
ば早いほど、粒子サむズは小さいこずは勿論公知
である。本発明により物質は小さな粒子サむズを
埗るため速やかに蒞発すべきであるが、ある制玄
以内である。䞀぀の制玄は蒞発は物質が非化孊量
論的ずなる皋に速くおはならないこずであり、こ
れは物質の色に珟われる。
Considering in more detail the relationship between particle size and manufacturing technology, it is clear that when a layer of metal-sensitive material is deposited, for example by evaporation, the faster the evaporation rate, the smaller the particle size. It is publicly known. According to the present invention, the material should evaporate quickly to obtain a small particle size, but within certain constraints. One constraint is that evaporation must not be so fast that the material becomes non-stoichiometric, which is visible in the color of the material.

䞉酞化タングステンの䟋を考察するず、物質が
玔粋で化孊量論的である堎合は匏はWO3ず曞く
こずができる。物質が化孊量論的でない堎合に
は、匏は䟋えばWO2.9ず曞かれる。これはかかる
堎合に酞玠のタングステンに察する比率が原子䟡
の単玔な理論によ぀お芁求される暙準化孊匏によ
぀お芁求される正垞な量ではないこずを瀺す。こ
れは䟋えば早過ぎる蒞発技術を詊みた堎合に起
る。䞉酞化タングステン原料を加熱するずき、も
しあたりに激しく加熱するず若干の酞玠が逃散し
お非化孊量論的なWO3を生成する。かくしお若
干の酞玠は真空ポンプを通぀お系倖に消倱し、そ
のため蒞発が始たるず若干の酞玠が真空系におい
お倱なわれたため過剰のタングステンが付着す
る。実際にはこれは正垞なWO3の結晶構造を䞎
えるが若干の酞玠原子が構造から倱なわれおい
る。かくしおこの効果は小さな粒子を埗んず詊み
る際に䞉酞化タングステンを蒞発し埗る速床及び
限床に察する制玄ずなる。
Considering the example of tungsten trioxide, if the substance is pure and stoichiometric, the formula can be written as WO3 . If the substance is not stoichiometric, the formula is written as WO 2.9 , for example. This indicates that in such cases the ratio of oxygen to tungsten is not the normal amount required by standard chemical formulas as required by simple theory of valence. This occurs, for example, if a premature evaporation technique is attempted. When heating the tungsten trioxide raw material, if it is heated too vigorously, some oxygen will escape and produce non-stoichiometric WO3 . Thus, some oxygen is lost out of the system through the vacuum pump, so that when evaporation begins, excess tungsten is deposited because some oxygen has been lost in the vacuum system. In fact, this gives the normal WO 3 crystal structure, but some oxygen atoms are missing from the structure. This effect thus places a constraint on the rate and limit at which tungsten trioxide can be evaporated when attempting to obtain small particles.

実際にこのこずは、蒞発する間に、ガス系䞭の
酞玠圧を怜査し埗るこずで認められる。蒞発は酞
玠圧が䞊昇し぀぀ある蒞発サむクルの初めに起る
ように調敎される。酞玠がピヌクを過ぎお萜ち始
めるず、蒞発工皋は終了する。もしさらに付着を
芁するならば、新たな原料を提䟛しお蒞発サむク
ルを再び始める。代衚的な蒞発速床は秒圓り30Å
である。これは代衚的に50Åの平均粒子サむズを
埗る。平均粒子サむズなる甚語は単䜍長さ䞭の粒
子数の逆数を意味する。䟋えば平均粒子サむズは
実際には物質の電子顕埮鏡による拡倧写真を撮
り、任意に遞んだ粒子矀を暪切぀お盎線を匕き、
遞ばれた単䜍長さに沿぀お盎線が亀差した粒子の
数を数えるこずによ぀お枬定される。平均粒子サ
むズずいう芳念の぀の抂念は、もし粒子がすべ
お球状であるずし、䞔぀盎線に沿぀お䞊んで眮か
れたずするず、平均粒子サむズは球状粒子の盎埄
に盞圓するであろうずいうこずである。粒子は高
゚ネルギヌ電子顕埮鏡、䟋えば100䞇ボルト電子
顕埮鏡によ぀お芳察される。
In practice, this is recognized by the fact that during evaporation the oxygen pressure in the gas system can be checked. Evaporation is adjusted to occur at the beginning of the evaporation cycle when oxygen pressure is rising. The evaporation process ends when the oxygen peaks and begins to fall. If more deposition is required, fresh feed is provided and the evaporation cycle begins again. Typical evaporation rate is 30Å per second
It is. This typically yields an average particle size of 50 Å. The term average particle size means the reciprocal of the number of particles in a unit length. For example, the average particle size is actually determined by taking an enlarged photo of a substance using an electron microscope and drawing a straight line across a group of randomly selected particles.
It is measured by counting the number of particles crossed by a straight line along a chosen unit length. One concept of the idea of average particle size is that if the particles were all spherical and placed side by side along a straight line, the average particle size would correspond to the diameter of the spherical particles. . The particles are observed using a high energy electron microscope, such as a 1 million volt electron microscope.

兞型的に蒞発によ぀お付着する際に、詊料を採
り倖呚に抵抗ヒヌタヌを぀けたシリカガラス管に
入れおその枩床を䞊げお蒞気圧を増倧させ物質を
蒞発させる。これは真空系内で行ない物質を冷い
衚面に付着させる。
Typically, when depositing by evaporation, a sample is taken and placed in a silica glass tube with a resistance heater around its periphery to raise its temperature, increasing the vapor pressure and vaporizing the material. This is done in a vacuum system and the material is deposited on a cold surface.

蒞発又はスパツタリングの速床が早過ぎるず、
付着した物質は最初の付着局では化孊量論的であ
るが、所芁の厚さに察しおは化孊量論的ではなく
なるであろう。この芁因は先行技術系においおは
膜をできるだけ薄く保぀こずが望たれおいたの
で、それほど重芁ではなか぀たが、しかし本発明
によれば金属感応性物質の意図的発色における
拡散時間を短瞮するために比范的厚い膜の重芁性
が認識されおいるので、付着された比范的厚い
局を党䜓にわた぀お化孊量論的にするために党蒞
発時間にわた぀お化孊量論的物質の付着を維持す
るこずが重芁であるこずが芋出された。
If the rate of evaporation or sputtering is too fast,
The deposited material will be stoichiometric in the first deposited layer, but will no longer be stoichiometric for the required thickness. This factor was not as important in prior art systems as it was desired to keep the film as thin as possible, but according to the present invention (to reduce the diffusion time in the intentional color development of metal-sensitive substances) (As the importance of relatively thick films is recognized in It has been found that it is important to maintain

かくしお蒞発速床の重芁性を芁玄するず、小さ
な粒子サむズを埗るように蒞発は速やかに行なう
のが望たしいが、金属感応性物質の奜たしくない
着色を生ずる非化孊量論的局を本発明によ぀お
芁求される比范的厚い局にわた぀お生成する皋
にあたりに早過ぎる蒞発を行なわないこずが望た
しい。
Thus, to summarize the importance of evaporation rate, it is desirable that evaporation be rapid to obtain small particle sizes, but non-stoichiometric layers (which can result in undesirable coloration of metal-sensitive materials) may be It is desirable not to evaporate too quickly to produce the relatively thick layers required.

本発明の装眮の皮々の成分の補造のための、䞊
蚘に蚘茉した技術に代る、その他の技術は熟緎者
にず぀お利甚し埗るものであるこずは理解される
であろう。かかる技術にはスパツタリング䟋え
ば酞玠䞭のタングステンのスパツタリングのよう
な同時化孊反応を含む反応スパツタリングを含
む、䞍安定な化合物からの化孊蒞着法、および
化孊沈柱法ならびに䞊蚘に述べた蒞発法が包含さ
れる。䜿甚すべき補造技術の遞択は生成されるべ
き成分の化孊的性質及び芁求される物理的圢状を
考慮しお行なわれる。
It will be appreciated that other techniques alternative to those described above are available to those skilled in the art for the manufacture of the various components of the device of the invention. Such techniques include sputtering (including reactive sputtering involving simultaneous chemical reactions, such as the sputtering of tungsten in oxygen), chemical vapor deposition from unstable compounds, and chemical precipitation, as well as the evaporation methods mentioned above. be done. The choice of manufacturing technique to be used will be based on the chemical nature of the components to be produced and the required physical form.

〔実斜䟋〕〔Example〕

本発明の実斜態様を添付の図面を参照し぀぀実
斜䟋によ぀お次に説明する。
Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

第図においお、党般にで瀺される装眮は
䟋えば合成暹脂材料の透明な箱に封入され、
装眮の掻性局は倖局及びで瀺される
酞化ケむ玠䞭にカプセル封入される。装眮の芳察
面は第図の䞊偎で、装眮の局を䞊郚から底郚に
芋るず、カプセル化局の䞋の第局は第電
極を構成する酞化むンゞりム−錫の局であ
る。この䞋に色応答性金属感応性化合物の局
があり、本䟋で瀺されおいるのは䞉酞化タングス
テンである。次に䞋にあるのは高速むオン導䜓の
局であり、本䟋で瀺されるのはリチりム−β
−アルミナであり、これは奜たしい圢ずしお匏Li
−β−アルミナで衚わされる。次いでこの䞋にリ
チりム原子を含有する䞉酞化タングステンの局
があり、この局は第電極を構成し、このもの
は奜たしい圢ずしおLixWO3は奜たしくは
で衚わされる。酞化むンゞりム−錫䞊郚局は
金属接点を有し、第電極はケヌシング
から突出しお瀺されおいる第接点に接
続されおいるが、この接点は第図に瀺される区
画の倖偎で局に接続される。
In FIG. 1, a device generally designated 11 is enclosed in a transparent box 12 of, for example, synthetic resin material.
The active layer of device 11 is encapsulated in silicon oxide, represented by outer layers 13 and 14. The viewing plane of the device is the upper side of FIG. 1, and looking at the layers of the device from top to bottom, the first layer below the encapsulation layer 13 is the indium-tin oxide layer 15 which constitutes the first electrode. Below this is a layer 16 of color-responsive metal-sensitive compound.
The material shown in this example is tungsten trioxide. Next underneath is a layer 17 of fast ion conductor, shown in this example as lithium-β
- alumina, which in its preferred form has the formula Li
−β-alumina. Then, below this is a layer 1 of tungsten trioxide containing lithium atoms.
8, this layer constitutes the second electrode, which in the preferred form is Li x WO 3 (x is preferably 2).
It is expressed as The indium-tin oxide top layer 15 has a metal contact 19, and the second electrode 18 is connected to a second contact 20, which is shown projecting from the casing 12, which contacts the section shown in FIG. It is connected to layer 18 on the outside of.

第図には本発明による、䞀般に第図に瀺さ
れるような装眮の補䜜の䞀぀の奜たしい方法にお
ける䞀連の工皋を略図で瀺す。第図を匕甚しお
説明する第電極の取付け方法は必ずしも第図
に瀺す断面に察応するものではないが、しかし第
図ず第図ずの関係は䞀般に類䌌しおおり同様
の゚レメントには同様の参照番号が甚いられる。
しかしながら接点を酞化むンゞりム−錫局
に取付ける特殊な方法は第図に瀺すものず若
干異぀た結果を生ずるので第図に詳现に説明す
る。
FIG. 2 schematically depicts a series of steps in one preferred method of fabricating a device, generally as shown in FIG. 1, in accordance with the present invention. The method of attaching the first electrode described with reference to FIG. 2 does not necessarily correspond to the cross section shown in FIG. 1, but the relationship between FIG. 1 and FIG. 2 is generally similar and similar. Similar reference numbers are used for elements.
However, the contact 19 is indium oxide-tin layer 1
The special method of attachment to 5 will produce a slightly different result from that shown in FIG. 1 and will be explained in detail in FIG.

第図においお装眮は補䜜の目的ずしおは基
䜓を構成するセラミツク高速むオン導䜓の䞊
に構成される。先ずセラミツク基䜓は高床に
磚かれた衚面を有し氎を含たない倚結晶性酞化物
ブロンズ膜が也燥したβ−アルミナ䞊に第
図に瀺される぀の区画パタヌンを䞎えるマス
クを通しお蒞着される。次いで第図に瀺す劂
く䞉酞化タングステン局の䞊に正確に酞化む
ンゞりム−錫の局がマスキング法により、第
図に瀺すように酞化むンゞりム−錫局かア
ルミナ局ず接觊しないように泚意し぀぀付着
される。
In FIG. 2a, the device is constructed, for fabrication purposes, on a ceramic fast ion conductor 17 which constitutes the base body. First, a ceramic substrate 17 has a highly polished surface and a water-free polycrystalline oxide bronze film 16 is deposited on a dry β-alumina.
Deposited through a mask giving the seven compartment pattern shown in Figure a. Next, as shown in FIG. 2b, the indium-tin oxide layer 15 is formed precisely on the tungsten trioxide layer 16 by a masking method so that it does not come into contact with either the indium-tin oxide layer 15 or the alumina layer 17, as shown in FIG. It is attached with care.

次に第図に瀺す劂く二酞化ケむ玠の局
が装眮の偎郚に、装眮の右手偎はマスクをず
り、二酞化ケむ玠が局及びの端に
重なる「スタンドオフstand−off」ずなる劂
き䜍眮にかぶせられる。次いで第図に瀺すよ
うに二぀の接点及びが二酞化ケむ玠
スタンドオフ局䞊に酞化むンゞりム−錫局
の巊手セグメントず接觊するように、䜆し接
点及びの酞化むンゞりム−錫がアル
ミナ局ず接觊しないように付着される。
Next, a layer 13 of silicon dioxide is shown in FIG. 2c.
A is on the side of the device, and the right hand side of the device is unmasked and placed over the silicon dioxide 13A in a position such that it forms a "stand-off" overlapping the edges of layers 15 and 16. The two contacts 19A and 19B then contact the left-hand segment of the indium-tin oxide layer 15 on the silicon dioxide standoff layer 13A, as shown in FIG. It is deposited without contacting layer 17.

次にアルミナ基䜓の背面にリチりムを匏
Li0.2WO3で瀺される比率で含有するタングステ
ンブロンズの局及び酞化むンゞりム−錫
又は玄0.1Όの厚さのクロム金属のような䌝導
性コヌテむングが斜され、これに続いお第図
に瀺すように装眮の底郚党面にカプセル局が
付着される。これらの最埌の二぀の局は第図に
は詳现に瀺されおいない。
Next, lithium was added to the back of the alumina substrate 17.
A layer 18 of tungsten bronze and indium-tin oxide 15 containing in the proportions indicated by Li 0 . 2 WO 3
A conductive coating such as chromium metal (or about 0.1 micron thick chrome metal) is applied, followed by the application of an encapsulant layer to the entire bottom of the device 14, as shown in Figure 2h. These last two layers are not shown in detail in FIG.

次に本発明により奜たしい装眮を補䜜するに際
しお考慮する必芁がある皮々の実際的现郚を説明
する。
Various practical details that must be considered in constructing the preferred device according to the invention will now be described.

図瀺された諞䟋においお、基䜓はデむスプ
レむの機械的支持䜓であり背景「色」を提䟛する
もので、この色は癜色が奜たしい。代衚的な基䜓
物質はLi−β−アルミナず呌ばれるLi2O
8Al2O3やリチりムナトリりムβ−アルミナやNa
−β−アルミナず呌ばれるLiNaO8Al2O3や
「ナシコン Nasicon」Na3Zr2PSi2O2である。こ
れらはすべお厚さは玄0.25mm以䞊の癜く芋えるセ
ラミツク物質である。この厚さ以䞋では基䜓の透
明性のため背埌の電極がセルの正面から芋えるの
で甚いられない。基䜓は奜たしくは高密床化され
代衚的には99.5䞔぀小さな粒子サむズ、代
衚的には2Όずされる。基䜓は前埌面ずも粗面床
rougnness0.5Ό以䞋に高床に磚かれる。衚面は
枅浄にし也燥ガス又は真空䞭で高枩200℃で
也燥される。
In the illustrated examples, the substrate 17 is the mechanical support for the display and provides the background "color", which color is preferably white. A typical base material is Li 2 O called Li-β-alumina:
8Al 2 O 3 , lithium sodium β-alumina, Na
-β-Alumina is LiNaO: 8Al 2 O 3 and “Nasicon” Na 3 Zr 2 PSi 2 O 2 . All of these are white ceramic materials with a thickness of about 0.25 mm or more. If the thickness is less than this, it cannot be used because the electrodes at the back are visible from the front of the cell due to the transparency of the substrate. The substrate is preferably highly densified (typically 99.5%) and of small particle size, typically 2ÎŒ. The base body is highly polished to a roughness of less than 0.5ÎŒ on both the front and back surfaces. The surface is cleaned and dried at high temperature (200°C) in a drying gas or vacuum.

「スタンドオフ」局は䟋えばMgF2蒞
着又はSiO2スパツタリングである。かかる
薄い透明な電気絶瞁膜の付着方法は呚知である。
The "standoff" layer 13A is, for example, MgF2 (vapor deposited) or SiO2 (sputtered). Methods for depositing such thin transparent electrically insulating films are well known.

金属感応性局ずしお芁求される氎を含たない
WO3を埗るために倚くの方法が甚いられる。第
の方法はWO3を倧きな粒子䟋えば盎埄1/10
mmが埗られるようにその溶融枩床近くで焌結す
る。
Contains no water, which is required as a metal-sensitive layer
Many methods are used to obtain WO3 . The first method is to combine WO 3 with large particles (e.g. 1/10 diameter
mm) is sintered near its melting temperature.

この倧粒子材料を蒞発しお氎を含たない付着物
を぀くる。他の利甚し埗る膜補造法はO2䞭のタ
ングステンの反応スパツタリング法である。膜厚
は調敎し埗るが、重芁な平均粒子サむズの芁因は
かなり耇雑である。既に説明したように、平均粒
子サむズが小さければ小さいほど、デむスプレむ
゚レメントの最終速床は早くなる。数癟Å秒の
蒞発速床は玄50Åの平均粒子サむズを䞎える。玄
10Å秒のスパツタリングは玄100Åの平均粒子
サむズを䞎える。
This large particulate material is evaporated to create a water-free deposit. Another possible film fabrication method is reactive sputtering of tungsten in O 2 . Although the film thickness can be adjusted, the key average particle size factor is quite complex. As previously discussed, the smaller the average particle size, the faster the final velocity of the display element. An evaporation rate of several hundred Å/second gives an average particle size of about 50 Å. about
Sputtering at 10 Å/sec gives an average particle size of about 100 Å.

既に述べたように、非垞に重芁な物質パラメヌ
タヌは金属むオンの基䜓物質ぞの拡散係数及び
その枩床係数である。
As already mentioned, a very important material parameter is the diffusion coefficient of the metal ion into the substrate material (and its temperature coefficient).

制限的に䜎い濃床募配における拡散係数の䟋
は 25℃におけるWO3䞭のNa ×10-20cm2秒 ℃におけるWO3䞭のLi ×10-17cm2秒 電極を圢成すべき透明な誘導コヌテむング
は0.8In2O30.2SnO2I.T.O.ず呌ばれるであ
り、これはWO3䞊に宀枩で盎流又は高呚波r.f.
スパツタリングされお玄100Ω面のシヌト抵
抗を䞎える。䌝導膜を高透明床に保぀ためにスパ
ツタヌ速床及びスパツタリングガスO2Arの圧
力を適圓な条件に維持するこずが重芁である。こ
れらの条件が重芁であるこずは圓技術の識者には
よく知られおいる。しかし玄200℃が䟋えばWO3
膜が倱敗なく到達し埗る最高枩床であるこずを思
い出さねばならない。
Examples of diffusion coefficients in limitingly low concentration gradients are: Na in WO 3 at 25°C; 6×10 −20 cm 2 /s Li in WO 3 at 0°C; 5×10 −17 cm 2 /s Electrode A transparent induction coating to be formed 15
is 0.8In 2 O 3 /0.2SnO 2 (referred to as ITO), which is deposited on WO 3 at room temperature using direct current or radio frequency (RF)
It is sputtered to give a sheet resistance of approximately 100Ω/plane. It is important to maintain the sputtering speed and the pressure of the sputtering gas O 2 /Ar at appropriate conditions in order to maintain high transparency of the conductive film. The importance of these conditions is well known to those skilled in the art. But about 200℃ is for example WO 3
It must be remembered that this is the highest temperature that the membrane can reach without failure.

本発明の実斜態様である装眮の操䜜においお装
眮操䜜の若干の状況を考慮する必芁がある。䞊蚘
に説明した皮類の原子挿入系に察しおはセルの発
色のために通垞ないしミリクヌロンcm2の電
荷が必芁である。この範囲の電荷が必芁であるの
みならず、基䜓固䜓はこの電荷を有害な副䜜甚な
しに所定の時間受け埗るものでなければならな
い。唯䞀の顕著な有害効果はそれを基䜓䞭に溶解
するこずよりもむしろ金属を電気め぀きするこず
であるこずが確認された。これを防ぐため金属挿
入の量に䞀定限界を蚭けるべきである。䟋えば金
属感応性化合物がLixWO3で瀺される堎合に、
は0.25超えないのが奜たしい。これによ぀お安党
率が向䞊するず共に、曞き蟌み埌色密床倉化が確
実に無くなる。
In operating the device that is an embodiment of the present invention, it is necessary to consider some circumstances of device operation. For atomic intercalation systems of the type described above, a charge of 1 to 8 millicoulombs/cm 2 is typically required for color development of the cell. Not only is this range of charge necessary, but the substrate solid must be able to sustain this charge for a given period of time without deleterious side effects. The only significant deleterious effect was found to be electroplating the metal rather than dissolving it into the substrate. To prevent this, a certain limit should be placed on the amount of metal insertion. For example, when the metal-sensitive compound is represented by Li x WO 3 , x
is preferably not greater than 0.25. This improves the safety factor and ensures that no change in color density occurs after writing.

倚少ずも実甚的なアプロヌチである䞀定電圧印
加は曞き蟌みパルスの開始時に高い電流密床を䞎
える。これは難点を生ずる可胜性があり、曞き蟌
み電圧パルスの初期郚分を党パルス巟の玄1/10に
わた぀お指数関数的に䞊昇させるこずが提案され
おいる。
Applying a constant voltage, which is a more or less practical approach, provides a high current density at the beginning of the write pulse. This can cause difficulties and it has been proposed to increase the initial part of the write voltage pulse exponentially over about 1/10 of the total pulse width.

泚意すべき他の芁因はもし「過消色」されるず
それぱレクトロクロミツクデむスプレむ装眮の
機胜に有害であるこずである。「過消色」は電極
に正電圧をあたりに長時間印加するこずによ぀
お、生成する金属を含たないWO3が高い抵抗を
有するようになるこずによ぀お起る。これは
WO3䞭に金属を氞久的に埋め蟌んだ背景䜓を組
み蟌み、「過消色」を防ぐ背景䌝導䜓ずするこず
によ぀お防ぐこずができる。かくしおWO3蒞発
源䞭にアルミニりム金属を加えるこずは皀釈Alx
WO3を生成する結果ずなる。Alの総量は×
1015cm-2を超えおはならず×1013cm-2たでであ
り、奜たしい倀は×1015cm-2である。
Another factor to be aware of is that if it is "over-bleached" it is detrimental to the functioning of the electrochromic display device. "Over-bleaching" occurs when a positive voltage is applied to the electrode for too long, and the resulting metal-free WO 3 has a high resistance. this is
This can be prevented by incorporating a background body in which metal is permanently embedded in WO 3 to provide a background conductor that prevents "over-bleaching". Thus adding aluminum metal into the WO3 evaporation source dilutes Al x
This results in the production of WO3 . The total amount of Al is 5×
It should not exceed 10 15 cm -2 and up to 5 x 10 13 cm -2 , the preferred value being 1 x 10 15 cm -2 .

本発明の実斜態様である装眮の特定の補造の実
斜䟋の次に蚘茉する。
Specific fabrication examples of devices embodying the invention are described next.

実斜䟋  宀枩における䌝導床が玄2000オヌム・cmである
リチりム−β−アルミナの厚さ0.75mmのむンチ
×むンチの切片を真空宀に入れる。リチりム−
β−アルミナは匏Li−β−アルミナで衚わされ
る。ほずんど氎を含たない酞化タングステン
WO3の原料を液䜓N2を甚い䜎枩ポンプによ぀お
無氎状態に保぀た真空宀内で抵抗ヒヌタヌにより
箄1350℃に加熱する。
EXAMPLE 1 A 0.75 mm thick 2 inch by 2 inch section of lithium-β-alumina having a conductivity at room temperature of approximately 2000 ohm-cm is placed in a vacuum chamber. Lithium
β-alumina is represented by the formula Li-β-alumina. Tungsten oxide containing almost no water
The raw material of WO 3 is heated to about 1350° C. by a resistance heater in a vacuum chamber using liquid N 2 and kept in an anhydrous state by a cryo-pump.

酞化タングステンはマスクを通しおリチりムナ
トリりム・アルミナ䞊に分間の間30Å秒の付
着速床で付着される。付着した䞉酞化タングステ
ンの平均粒子サむズは50Åであり付着局の厚さは
箄0.5Όである。酞化タングステンの原料及び蒞発
がその䞭で行なわれる真空系は付着された䞉酞化
タングステンの氎分が0.5モル以䞋であるよう
に充分に無氎状態に保たれる。蒞発宀内の酞玠圧
力は蒞発の間調敎し、酞玠圧力に顕著な䜎䞋が怜
知される前に蒞発を終了する。蒞発は付着した䞉
酞化タングステンの局がその深さ党䜓にわた぀お
付着局からの酞玠原子消倱がcm2圓り1015以䞋で
あるような限床で化孊量論的に保持されるように
しお実斜される。次にタングステンブロンズ局の
䞊に錫及びむンゞりム酞化物SnO2及びIn2O3の
8812の比率の均䞀な混合物の圧瞮物からなるタ
ヌゲツトからスパツタリングにより酞化むンゞり
ム−錫の電極が付着される。酞化むンゞりム−錫
の局は光孊的に透明であり、厚さ玄0.75Όで100オ
ヌムcm2の比抵抗率を有する。酞化むンゞりム−
錫がアルミナ局ず盎接接觊しないように泚意を払
う。これは䞊蚘第図を匕甚しお䞀般的に説明し
た方法で厚さ0.15Όの酞化ケむ玠の「スタンドオ
フ」局を付着させるこずによ぀お達成される。基
䜓は終始宀枩に保たれる。
Tungsten oxide is deposited through a mask onto the lithium sodium alumina for 3 minutes at a deposition rate of 30 Å/sec. The average particle size of the deposited tungsten trioxide is 50 Å and the thickness of the deposited layer is approximately 0.5 ÎŒ. The tungsten oxide source and the vacuum system in which the evaporation takes place are kept sufficiently anhydrous so that the deposited tungsten trioxide has less than 0.5 mole percent moisture. Oxygen pressure within the evaporation chamber is regulated during evaporation and evaporation is terminated before a significant drop in oxygen pressure is detected. The evaporation is carried out in such a way that the layer of tungsten trioxide deposited is kept stoichiometric to the extent that throughout its depth the loss of oxygen atoms from the deposited layer is less than 10 15 per cm 2 . Ru. Then on top of the tungsten bronze layer tin and indium oxides SnO 2 and In 2 O 3
An indium-tin oxide electrode is deposited by sputtering from a target consisting of a compressed homogeneous mixture in an 88:12 ratio. The indium-tin oxide layer is optically transparent and has a thickness of approximately 0.75Ό and a resistivity of 100 ohms/cm 2 . Indium oxide
Take care to avoid direct contact of the tin with the alumina layer. This is accomplished by depositing a 0.15 micron thick "standoff" layer of silicon oxide in the manner generally described with reference to FIG. 2 above. The substrate is kept at room temperature throughout.

リチりム−β−アルミナの基䜓の背面は酞化リ
チりム及び䞉酞化タングステンの䞡者が共に基䜓
䞊に蒞発される原料蒞発法によ぀お匏Na0.
2WO3で衚わされる限床たでリチりム原子を含有
するタングステンブロンズの局で被芆される。酞
化むンゞりム−錫の電極接点が次いでリチりムタ
ングステンブロンズ䞊に付着され、そしお装眮の
背面は玄0.2Όの酞化ケむ玠のカプセル封入局によ
぀お被芆される。
The back side of the lithium-beta-alumina substrate was fabricated with the formula Na 0 by a two-source evaporation method in which both lithium oxide and tungsten trioxide were evaporated onto the substrate.
It is coated with a layer of tungsten bronze containing lithium atoms up to the limit expressed as 2 WO 3 . Indium-tin oxide electrode contacts are then deposited on the lithium tungsten bronze and the back side of the device is covered by an encapsulating layer of silicon oxide of about 0.2 microns.

補造工皋の間は終始、通垞利甚し埗る技術によ
぀お、物質及び操䜜条件を無氎状態に保぀ように
泚意する必芁がある。たた酞化むンゞりム−錫局
がアルミナ基䜓ず盎接接觊するのを防ぐこずも必
芁である。この理由のために基䜓の䞡面はその衚
面の䞍芏則性がタングステンブロンズを経お酞化
むンゞりム−錫の接觊を生ずる可胜性があるの
で、その衚面䞊にタングステンブロンズの付着を
行なう前に高床に磚きあげられる。酞化むンゞり
ム−錫ずアルミナ基䜓ずの接觊があるず、界面に
おいおリチりムの攟出の可胜性を生じ、これが結
果的に装眮欠陥に぀ながる。
Care must be taken to maintain the materials and operating conditions in an anhydrous state throughout the manufacturing process by commonly available techniques. It is also necessary to prevent the indium-tin oxide layer from coming into direct contact with the alumina substrate. For this reason, both sides of the substrate are highly polished prior to the deposition of tungsten bronze on their surfaces, since irregularities in their surfaces can result in indium-tin oxide contacts through the tungsten bronze. . Contact between the indium-tin oxide and the alumina substrate creates the possibility of lithium release at the interface, which can result in device failure.

次に第図を参照しお第図に瀺す゚レクト
ロクロミツク装眮の別の実斜態様を説明する。倉
曎は高速むオン導䜓の局が透明第図における
䞍透明に代りになされ䞔぀第電極が光孊的反
射性になされ、これがため第電極を装眮の埌郚
に眮いお芳察したずきに鏡効果を䞎えるようにし
たこずにある。
An alternative embodiment of the electrochromic device shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIG. 4a. The modification is that the layer of fast ion conductor is made transparent (instead of opaque in Figure 1) and the second electrode is made optically reflective, so that a mirror effect occurs when the second electrode is placed at the rear of the device and viewed. The reason lies in the fact that it was designed to give

第図においお、装眮は䞀般に䞊蚘に説
明したものず同様の技術及び材料を䜿甚しおガラ
ス基䜓の䞊に適圓な局を付着するこずによ
぀お぀くられる。ガラス基䜓は奜たしくは
ないしmmの厚さであり付着される第局は、
前蚘のような寞法及び性質を有する酞化むンゞり
ム−錫の局であり、これが装眮の第電極
である。I.T.O.の局ず次の物質の局ずの間
の端郚における接觊を防ぐ目的で、䞊蚘の方法に
よ぀おSiO2の皮々のスタンドオフ局が
付着される。SiO2局は奜たしくは0.1な
いし0.5Ό、最も奜たしくは0.2Όの厚さである。
In FIG. 4, device 111 is constructed by depositing appropriate layers on glass substrate 110 using techniques and materials generally similar to those described above. The glass substrate 110 is preferably 1 to 3 mm thick and the first layer deposited is
An indium-tin oxide layer 115 with dimensions and properties as described above is the first electrode of the device. In order to prevent contact at the edges between the layer of ITO 115 and the next layer of material, various standoff layers 113A of SiO 2 are deposited by the method described above. The SiO 2 layer 113A is preferably 0.1 to 0.5Ό thick, most preferably 0.2Ό thick.

次に金属感応性化合物の量を圢成するため、既
に説明した厚さ及び特性を有する、WO3MoO3
又は混合酞化物の局が付着される。次い
で固䜓高速むオン導䜓、䟋えばLi3NのようなLi
高速むオン導䜓、の局が付着される。奜たしくは
局は0.1ないし3.0Ό、さらに奜たしくは0.2
ないし1Ό、最も奜たしくは0.5Όの厚さである。次
に第電極を圢成し高速むオン導䜓䞭に挿
入されるべき金属むオンの䟛絊源及び貯蔵所のは
たらきをする光孊的に反射性の局が付着さ
れる。䟋えば光孊的反射局は1/2原子パ
ヌセントの溶解Liを含有するアルミニりムずする
こずができる。該局0.3ないし3Ό、奜たしくは0.5
ないし2Ό、最も奜たしくは0.8Όの厚さである。
Next, to form the amount of metal-sensitive compound, WO 3 (MoO 3
A layer 116 of (or mixed oxide) is deposited. Then a solid fast ionic conductor, e.g. Li 3 N
A layer of fast ionic conductor is deposited. Preferably layer 117 has a thickness of 0.1 to 3.0Ό, more preferably 0.2Ό.
The thickness is between 1Ό and 1Ό, most preferably 0.5Ό. An optically reflective layer 118 is then deposited which forms the second electrode and serves as a source and reservoir for metal ions to be inserted into the fast ion conductor 117. For example, optically reflective layer 118 may be aluminum containing 31/2 atomic percent dissolved Li. The layer is 0.3 to 3Ό, preferably 0.5
The thickness is between 2Ό and 2Ό, most preferably 0.8Ό.

最埌に装眮は背景䜓局で被芆される。こ
の局は前蚘に説明したようにSiO2のカプセル封
入局ずするのが䟿宜である。その代りに局
は0.1ないし0.5Ό、奜たしくは0.2ないし0.4Ό、最
も奜たしくは0.25Όの厚さのクロム金属ずするこ
ずもできる。曎にたた局はアルミニりム電
極の倖偎に付着されたAl2O3でも良く、こ
のAl2O3はアルミニりムの酞化によ぀お補造され
たもので、凝集性無孔性酞化物膜である。
Finally the device is coated with a background body layer 113. This layer is conveniently an encapsulation layer of SiO 2 as explained above. Instead layer 113
can also be chromium metal with a thickness of 0.1 to 0.5Ό, preferably 0.2 to 0.4Ό, most preferably 0.25Ό. Furthermore, the layer 113 may be Al 2 O 3 deposited on the outside of the aluminum electrode 118, where the Al 2 O 3 is produced by oxidation of aluminum and is a cohesive (non-porous) oxide film. be.

第図に瀺される装眮の操䜜は、既に述べた鏡
効果を陀いおは、第図に瀺すものず䞀般に同様
である。皮々のパタヌン、䟋えば−セグメント
デむスプレむが茪郭を画くために金属マスクを甚
いお構成され、あるいは氎の䜿甚を避けるこずに
泚意すれば写真石版技術を利甚するこずも可胜で
ある。第又は察向電極は反射性衚面
であり固䜓電解質は充分に薄くほずんど光
を吞収しない即ち、50以䞋の吞収率、奜たし
くは10以䞋吞収率である。装眮はガラス
を通しお芳察される。非曞き蟌み状態においお
は鏡状の反射が芋られ、曞き蟌み状態においおは
金属原子が挿入されたWO3局は青色であ
り、挿入された金属原子の量に埓぀た深さの青の
色盞が芳察される。
The operation of the apparatus shown in FIG. 4 is generally similar to that shown in FIG. 1, except for the mirror effect already mentioned. Various patterns, such as a 7-segment display, can be constructed using metal masks to delineate the contours, or photolithography techniques may be used, provided care is taken to avoid the use of water. The second (or counter) electrode 118 is a reflective surface and the solid electrolyte 117 is thin enough to absorb very little light (ie, less than 50% absorption, preferably less than 10%). The device is glass 11
observed through 0. In the non-written state, a mirror-like reflection is observed, and in the written state, the WO 3 layer 116 into which metal atoms are inserted is blue, and a blue hue with depth according to the amount of inserted metal atoms is observed. be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第図は本発明の実斜態様である゚レクトロク
ロミツク装眮の断面図第ないし図は本
発明による゚レクトロクロミツク装眮の補造の
぀の段階を説明する略図第図は本発明による
゚レクトロクロミツク装眮の䞀郚の断面図で第
図に略図で瀺したないし段階の最終結果を瀺
し第図は぀の電極が鏡効果を付䞎するため
光孊的反射性ずされた、本発明の゚レクトロクロ
ミツク装眮の䞀倉曎態様の断面図である。第図
は本発明による゚レクトロクロミツク装眮の断面
を瀺すが、ただし第図、及びその他の図の図面
は䞀定の比率で䜜成されたものでなく特に局の厚
さは皮々の局の間の尺床比率を必ずしも瀺すもの
ではない。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrochromic device according to an embodiment of the invention; FIGS.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of an electrochromic device according to the invention; FIG.
The final result of steps a to f is shown diagrammatically in the figure; FIG. 4 shows a modification of the electrochromic device of the invention in which one electrode is optically reflective to provide a mirror effect. FIG. FIG. 1 shows a cross-section of an electrochromic device according to the invention, except that FIG. 1 and the other figures are not drawn to scale and in particular the layer thicknesses may vary between the various layers. does not necessarily indicate the scale ratio.

Claims (1)

【特蚱請求の範囲】  第電極および第電極ず接觊し、䞔぀固䜓
高速むオン導䜓ず接觊する金属感応性化合物の局
からなり、該高速むオン導䜓䞭の高速むオンは金
属感応性化合物に溶解しおその色を倉化せしめる
金属のむオンであり、該高速むオン導䜓自䜓は該
導䜓の高速むオンず同じむオンを䟛䞎し埗る第
電極ず接觊しおいる゚レクトロクロミツク装眮に
おいお、該金属感応性化合物が (i) 実質的に化孊量論的であり (ii) 実質的に氎を含たず (iii) 40Åないし250Åの範囲の平均粒子サむズを
有し䞔぀ (iv) 0.2Όないし2Όの範囲の厚さの局を有するこず
を特城ずする゚レクトロクロミツク装眮。  金属感応性化合物に溶解しおその色を倉化せ
しめる金属のむオンを高速むオンずしお含む高速
むオン導䜓の基䜓の片偎の少なくずも䞀郚に金属
感応性化合物を付着させる工皋、第電極ず高速
むオン導䜓ずの盎接の接觊を防ぐべく第電極を
金属感応性化合物の少なくずも䞀郚の䞊に付着さ
せる工皋、及び該高速むオン導䜓の基䜓の他の偎
の少なくずも䞀郚に高速むオン導䜓の高速むオン
ず同じむオンを䟛䞎し埗る第電極を付着させる
工皋䜆し工皋の順序は必ずしも蚘茉の順ではな
いからなり、該金属感応性化合物の付着工皋が (i) 付着物質を化孊量論的ならしめるに充分な䜎
い付着速床を以お金属感応性化合物を付着さ
せ (ii) 金属感応性化合物を実質的に氎を含たない化
合物源から実質的に氎を含たない雰囲気におい
お付着させ (iii) 金属感応性化合物を40Åないし250Åの範囲
の平均粒子サむズを以お該物質を付着させるの
に充分な高い付着速床で付着させ 䞔぀ (iv) 金属感応性化合物を0.2Όないし2Όの厚さを有
する局を付着させるのに充分な速床及び時間を
以お付着させる工皋からなるこずを特城ずする
゚レクトロクロミツク装眮の補造方法。
[Scope of Claims] 1 Consists of a first electrode and a layer of a metal-sensitive compound in contact with the first electrode and in contact with a solid fast ion conductor, wherein the fast ions in the fast ion conductor are dissolved in the metal-sensitive compound. The fast ion conductor itself has a second ion that can donate the same ions as the fast ions of the conductor.
In an electrochromic device in contact with an electrode, the metal-sensitive compound is (i) substantially stoichiometric; (ii) substantially free of water; (iii) in the range of 40 Å to 250 Å; and (iv) a layer thickness ranging from 0.2ÎŒ to 2ÎŒ. 2. A step of attaching a metal-sensitive compound to at least a part of one side of the base of the fast ion conductor, which contains metal ions as fast ions that change its color when dissolved in the metal-sensitive compound, the first electrode and the fast ion conductor. depositing a first electrode on at least a portion of the metal-sensitive compound to prevent direct contact with the fast ion conductor; the step of depositing a second electrode capable of donating the same ions (however, the order of the steps is not necessarily in the order listed), the step of depositing the metal-sensitive compound (i) rendering the deposited material stoichiometric; (ii) depositing the metal-sensitive compound from a substantially water-free compound source in a substantially water-free atmosphere; (iv) depositing a metal-sensitive compound in a layer having a thickness of 0.2ÎŒ to 2ÎŒ; 1. A method for manufacturing an electrochromic device, comprising the step of depositing at a speed and time sufficient to achieve the desired results.
JP56127299A 1980-08-14 1981-08-12 Electrochromatic device and method of manufacturing electrochromatic device Granted JPS5754929A (en)

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GB8026482 1980-08-14

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JPS5754929A JPS5754929A (en) 1982-04-01
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102728154A (en) * 2012-06-06 2012-10-17 新兎河北工皋技术有限公叞 Pulse blowback type deduster

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102728154A (en) * 2012-06-06 2012-10-17 新兎河北工皋技术有限公叞 Pulse blowback type deduster

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