JPH03126923A - エレクトロクロミツクフィルム - 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】 ［発明の目的］ 本発明は印加する電場に応じて発消色するエレクトロク
ロミックフィルムに関し、エレクトロクロミック材料、
電解質層、酸化還元材層を塗工法により設けた全固体型
エレクトロクロミックフィルムを提供することにある。

［従来技術］ 電場の印加によって色が変化するエレクトロクロミック
現象は表示素子、あるいは調光窓等への用途が考えられ
広く研究が行われてきた。しかし電気化学的反応による
現象であるため、これまで電解質物質として液体が用い
られてきたため取扱が不便であり広く実用に供されるに
至っていない。

また、エレクトロクロミック層として性能、耐久性の観
点から主に酸化物無機材料層が用いられているが、これ
までは蒸着等の物理的方法、電着等の電気化学的方法が
用いられ、良好な発消色を行なうためには多孔質の膜を
作成する必要があり、膜作成の管理の困難さ、あるいは
製作コストの高さなどが問題点として指摘されている。

かかる問題点を克服すべく固体電解質の採用、塗工法に
よるエレクトロクロミック層の作成が研究され種々提案
されている。しかしながら塗工法で作成したエレクトロ
クロミック層は膜としての充分な耐久性を示さず、剥が
れ、クラックの発生が生じ易かった。また固体電解質を
用いたエレクトロクロミックフィルムではエレクトロク
ロミック層の対極での酸化還元電極反応の速度が遅く発
色、消色速度が遅いという欠点もあった。

［発明の構成］ 本発明は以上の問題点を克服するため鋭意検討された結
果、塗工法によりエレクトロクロミック層を作成すると
き固体電解質物質を適当量混合することによって、耐久
性、エレクトロクロミック特性に優れたエレクトロクロ
ミック層を得ることができることを見出だしなされたも
のである。

すなわち、高分子フィルム上に設けられた透明導電性電
極と、該電極上に設けられたエレクトロクロミック層と
さらにその上に積層して設けられた固体電解質層と、該
固体電解質層上に設けられた酸化還元材層と、該酸化還
元材層と接触して設けられた高分子フィルム上の透明電
極からなるエレクトロクロミックフィルムにおいて、該
エレクトロクロミック層が加熱処理によってエレクトロ
クロミック性を示す無機材料と固体電解質物質の混合物
を塗工、乾燥してなることを特徴とするエレクトロクロ
ミックフィルムである。

本発明の詳細を模式断面図、図１を基に実施例を挙げて
説明する。

透明導電性電極を設けた高分子フィルム（１）　として
は透明で、耐熱性を有するポリエステルフィルム、ポリ
エーテルサルホンフィルム等の公知の高分子フィルムが
使用される。透明導電性層（２）としては電圧印加時の
抵抗損失による電圧降下の影響が少なくて済む５００Ω
／口以下の面積抵抗、好ましくは３００Ω／口以下の面
積抵抗を有する可視光に透明な酸化インジューム、酸化
錫等の酸化物膜、あるいは金、銀等の金属薄膜、あるい
は金属薄膜と金属酸化物薄膜の積層体が用いられる。

エレクトロクロミック（ＥＣ）層（３）　としては酸化
タングステン、酸化モリブデン、酸化バナジユームなど
の遷移元素酸化物で還元発色するもの、あるいは、酸化
イリジューム、酸化ニッケル等の遷移金属酸化物で酸化
発色するものが知られている。ＥＣ層の寿命、発消色効
率の点から酸化タングステン膜が好ましい。塗工法でＥ
Ｃ層を作成するためには上記遷移金属元素を含む、例え
ば蓚酸化合物、硝酸化合物、あるいは過酸化物を溶液に
溶かし、これを上記透明電極上に塗工、乾燥して作成す
るのが通例である。既に述べたように、これらの溶液の
みを塗工したのでは乾燥の熱処理による塗工膜の体積変
化によって剥がれ、クラックを生じる。そこでこれらの
溶液に固体電解質、支持電解質の溶液を適当量混合し、
これを塗工液として用いる。この結果、乾燥熱処理によ
るＥＣ層の剥離、クラックを防止できるばかりでなく、
固体電解質分子がＥＣ分子間を分離するためＥＣ層を多
孔質にするのと同じ効果が得られ、電圧印加時の発消色
特性を向上できた。混合する固体電解質の量が多いと発
色濃度が薄くなるために固体電解質量としてはＥＣ分子
に対して５〜２０重量％が好ましい。

固体電解質層（４）としてはＥＣフィルムとして使用す
る温度範囲において固体であり、且つイオン導電度がｌ
ｏ−７３／ａｍ以上を有する可視光に透明な膜が用いら
れる。塗工時には溶液として用いられ乾燥固化、あるい
は架橋反応させて膜とする。固体電解質としてはポリエ
チレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、等のポ
リエーテル類が単体あるいは混合体として用いられる。

また、ウレタン系架橋剤、ポリシロキサン系架橋剤、ポ
リメタクリル酸等と共に用いることもできる。

あるいは４級アンモニウム塩を側鎖に持つ高分子固体電
解質等も用いられる。固体電解質中にはイオン電導を支
持する支持電解質が２〜０．１ｍｏ１％の割合で添加さ
れる。支持電解質としては、Ｌｉ。

Ｎａ等のアルカリ金属の過塩素酸塩、チオシアンサン塩
等が用いられる。

これらの高分子固体電解質、支持電解質は適当な溶媒に
溶解させ塗工され、乾燥固化することによって固体状の
電解質膜が得られる。電解質膜の厚みはその電気抵抗を
低下させるために薄いほど良いが、透明電極間の短絡を
防止するためには１μｍ以上を必要とする。

酸化還元材層（５）は、ＥＣ層での発消色時に対極で酸
化、還元を生じＥＣ層の発消色を容易にする働きを行う
。そのため、酸化還元材層としては無色、あるいは酸化
時に着色する材料が好ましく、またＥＣ層の酸化還元電
位と近い、あるいは正の酸化還元電位を有する材料が好
ましい。このような酸化還元材料としては可逆的酸化還
元を示すので公知な、フェロセン／フェリジニウム、フ
ェロシアン化カリウム／フェニシアン化カリウム、プル
シャンブルー等が知られているが、フェロシアン／フェ
リシア系イオン成分を含有する酸化還元物質が好ましい
。

上記酸化還元物質のみを塗工する場合、剥がれやクラッ
クの発生が問題となる。そのため、酸化還元物質と前記
高分子固体電解質、支持電解質の混合溶液からの塗工が
有効である。この時固体高分子電解質は５０〜９０重量
％の割合で混合することが好ましい。

本発明のエレクトロクロミックフィルムを作戒するとき
には一方の透明導電性フィルムの導電層上にＥＣ層を塗
工法で設け、またもう一方の透明導電性フィルムの導電
性層上に先ず、酸化還元材層を塗工法により設け、乾燥
固化の後さらに固体電解質層を塗工法により塗工、乾燥
して設ける。

このようにして作戒した２枚をＥＣ層と固体電解質層が
接するように重ね、加熱ロール間を走行させる熱ラミネ
ート法によって接合させることによりエレクトロクロミ
ックフィルムが得られる。

ラミネートでは固体電解質層が軟化する温度以上に加熱
し、ローラーで圧着することによって均一に接着される
。

以下具体的に実施例をあげて説明する。

実施例１ 高分子フィルムとして１２５μｍ厚のポリエチレンテレ
フタレートフィルムを使用し、この上に酸化インジュー
ム膜が約３０ＯＡ堆積された面積抵抗２００Ω／口の透
明導電性フィルムを基板として用いた。

ＥＣ層としては過酸化水素とタングステンとの反応によ
って得られる過酸化物のアルコール溶液と高分子固体電
解質であるポリエチレンオキサイド、支持電解質である
ＬＩＣＦ　３　Ｓ　Ｏ３を混合させた溶液を透明導電性
フィルム上に塗工して得た。

この時ポリエチレンオキサイドは過酸化タングステンに
対して１０重量％を添加した。また支持電解質はポリエ
チレンオキサイドのエーテル結合に対して１ｍｏ１％を
加えた。塗工膜は１１０　’Ｃで１時間空気中で乾燥固
化した。ＥＣ層の厚みは０．３μｍになった。

一方、別の透明導電性フィルム上には１ｍｏ１％のフェ
ロシアンかカリウムとポリエチレンオキサイド、ポリエ
チレンオキサイドのエーテル結合に対して１ｍｏ１％の
ＬｆＣＦ　３　Ｓ　Ｏ３を混合した溶液を用いて酸化還
元材層を塗工し、ｉｏｏ’ｃ、３分間乾燥して設けた。

この時フェロシアンがアｋｒｉウムは１０重量％を含ん
でいる。

次にこの酸化還元材層上にポリエチレンオキサイドと１
ｍ０１％のＬｉＣＦ３５○３を混合したアセトニトリル
溶液を塗工し、乾燥固化して電解質層を形成した。この
電解質層の厚みは約１５μｍであった。

ＥＣ層と電解質層が接着するように重ね合わせ、８０℃
に加熱された熱ローラーでラミネート接着してＥＣフィ
ルムを作成した。

上記本発明の方法によって得たＥＣフィルムに一３Ｖの
直流電圧を１分間印加した結果、図２のごと＜　５００
ｎｍ波長での透過率が８０％から２３％に変化し、次に
＋３Ｖを１分間印加した結果、８０％の元の透過率に可
逆的に回復する発消色挙動が得られ本発明の有効性が認
められた。

【図面の簡単な説明】

図１には本発明のエレクトロクロミックフィルムの断面
模式図を、図２には本発明のエレクトロクロミックフィ
ルムの発消色挙動を表わす。 図１中、各番号は下記の意味である。 （１）高分子フィルム、（２）透明導電性層、（３）エ
レクトロクロミック層、 （４） 高分子固体電解質 層。 （５）酸化還元材層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子フィルム上に設けられた透明導電性電極と
   、該電極上に設けたエレクトロクロミック層とさらにそ
   の上に積層して設けられた固体電解質層と、該固体電解
   質層と接触して設けられた酸化還元材層と、該酸化還元
   材層と接触して設けられた高分子フィルム上の透明電極
   からなるエレクトロクロミックフィルムにおいて、該エ
   レクトロクロミック層が加熱処理によってエレクトロク
   ロミック性を示す無機材料と固体電解質物質の混合物を
   塗工、乾燥してなることを特徴とするエレクトロクロミ
   ックフィルム。
2. （２）上記エレクトロクロミック性を示す無機材料がタ
   ングステン金属の過酸化物、蓚酸酸化物であることを特
   徴とする請求項１記載のエレクトロクロミックフィルム
   。
3. （３）上記エレクトロクロミック層が上記無機材料の加
   熱酸化物と５〜２０重量％の有機固体電解質の混合体で
   あることを特徴とする請求項１〜２記載のエレクトロク
   ロミックフィルム。
4. （４）上記固体電解質層が支持電解質を含有するポリエ
   チレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドの、単体
   あるいは混合体、あるいは架橋体からなる高分子層であ
   ることを特徴とする請求項１〜３記載のエレクトロクロ
   ミックフィルム。
5. （５）上記酸化還元材層がフェロシアン／フェリシアン
   酸化還元イオン分子成分を含有する化合物であることを
   特徴とする請求項１〜４記載のエレクトロクロミックフ
   ィルム。
6. （６）上記酸化還元材層が上記酸化還元分子と５０〜９
   ０重量％の有機固体電解質の混合体であることを特徴と
   する請求項１〜５記載のエレクトロクロミックフィルム
   。