JPH03290626A

JPH03290626A - エレクトロクロミック素子

Info

Publication number: JPH03290626A
Application number: JP2092926A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kato; 守加藤; Toshiya Jiyoushiya; 上社　俊也; Takaaki Mori; 崇彰森; Toshiyasu Ito; 伊藤　敏安
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1991-12-20

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】［産業上の利用分野］本発明は各種デイスプレィや調光装置に用いられるエレ
クトロクロミック素子に関するものである。

［従来の技術］従来、この種のエレクトロクロミック素子として、第３
図に示すように上下一対の透明な基板５１．５２を対向
配置し、各基板５１．５２の内面に透明な電極５３．５
４を形成するとともに両電極５３．５４間に還元発色膜
５５、電解質５６及び酸化発色膜５７を重ね合わせて配
設したものがある。前記電極５３．５４としてはＩＴＯ
［５重量％の二酸化スズ（Ｓｎｏｗ）を含有する酸化イ
ンジウム（Ｉｎ２０ａ））が、酸化発色膜５７としては
導電性高分子であるポリアニリンが、また電解質５６と
しては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣＩＯ４）、四フッ化
硼素リチウム（ＬｉＢＦ４）等をプロピレンカーボネー
トに溶解した有機電解液が一般的に使用されている。前
記のように構成されたエレクトロクロミック素子におい
ては、その製造時及び駆動時に次のような問題がある。

〈製造時〉：前記酸化発色膜５７は電解重合法によって形成される。

この方法は第４図に示すようにアニリン、ＨＣ１０４等
を含有する水溶液からなる電解液５８に、ＩＴＯよりな
る透明な電極５４が形成された基板５２と対向電極５９
とを浸漬し、基板５２に正の電圧を印加するとともに対
向電極５９に負の電圧を印加して、電極５４上にポリア
ニリンを析出させ、目的の酸化発色膜５７を製膜するも
のである。し・かじながら、この方法による酸化発色膜
５７の製膜時には、前記電解液５８中に含有していルＨ
ＣＩ　Ｏ，等の酸によって電極５４が部分的に溶解して
しまう。

〈駆動時〉：エレクトロクロミック素子の駆動時には電解質５６中で
次に示す反応（１）、（２）が起こる。

そして、これらの反応によって生じたＨ　Ｃ１０４、Ｈ
Ｆ等の酸が酸化発色膜５７を通過して電極５４に接触し
、その結果同電極５４が部分的に溶解する。

２０Ｌ　ｉ　Ｃ１０４−−→　Ｌ　ｉ　ＯＨ＋ＨＣ１２０４
・・・（１）ｚＯＬ　ｉ　ＢＦ４　　　　　Ｌ　ｉ　ＯＨ＋ＨＦ＋ＢＦａ
・・・（２）前記のように製造時又は駆動時に電極５４
が部分的に溶解すると、その電極５４表面から酸化発色
膜５７が剥離し、この剥離がエレクトロクロミック素子
の発色ムラ等の不良の原因となる。

一方、実開昭６４−２９６２７号公報には、透明電極上
に金属薄膜を形成したエレクトロクロミック素子が開示
されている。この技術では金属薄膜が透明電極を保護す
るので、同透明電極からの酸化発色膜の剥離を防止して
耐久性の向上を図ることが可能である。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記従来技術のように透明電極上に金属薄膜を
設けると、この金属薄膜の存在によりエレクトロクロミ
ック素子の光線透過率が低下してしまい、消色時にほぼ
透明な状態にすることが困難であるという問題があった
。

実験によると、ＩＴＯからなる電極のみが形成された基
板の光線透過率が８２％であるのに対し、その電極上に
アルミニウムからなる膜厚５００人の金属薄膜を形成し
た場合には、光線透過率が２８％にまで低下した。また
、アルミニウムに代え、電極上にイリジウムからなる膜
厚２００人の金属薄膜を形成した場合には光線透過率が
４２％にまで低下した。前記光線透過率は、金属薄膜の
膜厚を１００人程程度で薄くしても５０％程度である。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は製品の光線透過率を低下させることなく、発色
膜の製膜時や駆動時に電極が溶解するのを防止して、発
色膜の剥離を確実に阻止し、発色ムラ等の不良を低減で
きるエレクトロクロミック素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明は、一対の電極のうち
少なくとも一方を透明電極とし、両電極間に発色膜及び
電解質を重ね合わせて配設したエレクトロクロミック素
子において、前記透明電極表面にはセラミックスからな
る透明な保護薄膜を形成したエレクトロクロミック素子
をその要旨とするものである。

前記保護薄膜を構成するセラミックスとしては、透明で
酸に対する耐久性が良好であることが必要で、例えば二
酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａ　ｌ　
２０３）　、炭化ケイ素（ＳｉＣ）。

炭化ホウ素（８４Ｃ）等を用いることができる。

［作用コ電極表面に形成されたセラミックス製の保護薄膜は、発
色膜の製膜時に電極表面が溶解するのを阻止するととも
に、エレクトロクロミック素子の駆動時に電解質によっ
て電極が溶解するのを防止する。従って、この保護薄膜
の存在により基板からの発色膜の剥離が防止される。

また、前記セラミックス製の保護薄膜は、従来技術の金
属薄膜より透明度が高いので、エレクトロクロミック素
子を消色時にほぼ透明にすることが可能である。

［実施例］以下、本発明を具体化した一実施例を第１，２図に従っ
て説明する。

本実施例のエレクトロクロミック素子は、ポリメチルメ
タクリレート、ポリカーボネート等の合成樹脂又はガラ
スからなる透明な一対の基板１゜２を備えている。上側
の基板１下面及び下側の基板２上面には、それぞれイオ
ンブレーティング法によって膜厚約２０００人の上下両
透明電極３゜４が形成されている。

下部透明電極４の上面には、二酸化ケイ素（Ｓ０２）か
らなる膜厚約１００人の保護薄膜５が形成されている。

二酸化ケイ素は無色透明で、かつ耐酸性の良好なセラミ
ックスである。保護薄膜５は３００人よりも厚くなると
絶縁性が増し、後記ポリアニリンよりなる酸化発色膜６
の製膜不良が生じたり、エレクトロクロミック素子の使
用時に作動不良が起こったりする。また、保護薄膜５を
５０人よりも薄くすると、下部透明電極４に対する保護
作用が不十分となる。従って、保護薄膜５の膜厚は５０
〜３００人であることが好ましい。

前記保護薄膜５は、真空容器内で二酸化ケイ素を加熱蒸
発させ、その蒸発物を下部透明電極４の表面に被着させ
るという一般的な真空蒸着法によって形成されたもので
ある。本実施例における真空蒸着の条件は以下の通りで
ある。

・蒸発源・・・電子ビーム蒸発源・真空度・・・７ＸＩＯ−２Ｐａ・反応性ガス・・・０２・高周波電源の出力・・・ｌ　００Ｗ・基板温度・・・１００℃ 前記保護薄膜５の上面にはポリアニリンからなる膜厚約
６０００人の酸化発色膜６が電解重合法によって形成さ
れている。本実施例での電解重合の条件は以下の通りで
ある。

・電解液−ＨＣ１０４０，２ｍｏｌ／ｌ　、アニリン０
．１ｍｏｌ／ｌを含有した水溶液・重合電流密度・・・５００ｍＡ／ｒｎ’・重合時間・
・・３０分なお、電解液中のＨＣＡ’　０４に代えてＨＣＩＩ。

Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯａ等の無機酸を使用することも可能
である。

一方、前記上部透明電極３の下面には、酸化タングステ
ンからなる還元発色膜７が形成されている。下部透明電
極４及び上部透明電極３は、両者間に配設されたスペー
サ８により所定間隔に離間配置され、これらの下部透明
電極４、上部透明電極３及びスペーサ８によって囲まれ
た空間に電解質９が配設されている。この電解質９とし
ては、濃度ＩＭ程度の過塩素酸リチウム、四フッ化硼素
リチウム等をプロピレンカーボネートに溶解した有機電
解液が用いられている。

上下両透明電極３，４の一端には電極取出し部ＩＯが設
けられ、両電極取出し部ＩＯに一対のリード線１１が接
続されている。また、前記スペーサ８の外側はエポキシ
樹脂よりなる封止材１２によって封止されている。

前記のように構成された本実施例のエレクトロクロミッ
ク素子においては、リード線１１を介して酸化発色膜６
及び還元発色膜７にそれぞれ電圧を印加すると、酸化発
色膜６で酸化反応が起こるとともに還元発色膜７で還元
反応が起こり、その結果、両発色膜６，７が青色に着色
される。また、リード線１１に逆電圧を印加すると上記
とは逆の反応が起こって消色される。

ところで、本実施例では下部透明電極４上に直接酸化発
色膜６を形成するのではなく、保護薄膜５を介して下部
透明電極４上に酸化発色膜６を形成した。そして、この
保護薄膜５は耐酸性の良いセラミックスである二酸化ケ
イ素によって構成されている。このため、電解重合法を
用いて酸化発色膜６を製膜する際に、下部透明電極４が
形成された基板２を酸性の電解液に浸漬しても、保護薄
膜５が電解液に接触するものの下部透明電極４は電解液
に直接接触しない。しかも、この保護薄膜５は電解液に
溶解しない。従って、前記下部透明電極４の電解液によ
る溶解が保護薄膜５によって阻止される。

また、本実施例のエレクトロクロミック素子の使用時に
は、前述した反応式（１）、　　（２）に基づき電解質
９が反応してＨＣＡＯ４、ＨＦ等の酸が生ずる。これら
の酸は酸化発色膜６を通過して下部透明電極４側へ浸透
する。しかし、前述のように、同下部透明電極４の上面
には保護薄膜５が形成されているので、この保護薄膜５
によって前記酸の下部透明電極４への浸透が遮断され、
その結果、下部透明電極４の溶解が防止される。

このように、本実施例では下部透明電極４が酸によって
溶解しない。このため、従来技術とけ異なり、下部透明
電極４からの酸化発色膜６の剥離を防止でき、ひいては
エレクトロクロミック素子駆動時の発色ムラ等の不良を
低減できる。なお、保護薄膜５と下部透明電極４及び酸
化発色膜６との間の密着性は良い。

さらに、本実施例では二酸化ケイ素によって保護薄膜５
を約１００人の膜厚に形成したので、光線透過率を、保
護薄膜５を形成しない場合とほぼ同一（８３％）にする
ことができた。このため、金属薄膜を用いて光線透過率
が５０％程度まで低下した従来技術とは異なり、本実施
例では消色時にほぼ透明にすることが可能となった。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものでは
なく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範
囲で任意に変更してもよい。

（１）ＩＴＯよりなる下部透明電極４上に保護薄膜５を
形成する方法としては、真空蒸着以外にもスパッタリン
グ等の他の物理蒸着（ＰＶＤ）や化学蒸着（ＣＶＤ）を
用いることもできる。

（２）前記実施例では上下両電極を透明電極３゜４とし
たが、片方の電極が不透明であってもよい。

［発明の効果］以上詳述したように本発明のエレクトロクロミック素子
によれば、発色膜の製膜時や製品駆動時に電極が溶解す
るのを防止し、発色膜の剥離を確実に阻止して発色ムラ
等の不良を低減できるばかりでなく、消色時にほぼ透明
な状態にすることができるという優れた効果を発揮する
。

【図面の簡単な説明】

第１．　２図は本発明を具体化した一実施例を示し、第
１図はエレクトロクロミック素子の断面図、第２図は同
じく要部拡大断面図、第３，４図は従来技術を示し、第
３図はエレクトロクロミック素子の断面図、第４図は電
解重合法によって酸化発色膜を形成する状態を示す断面
図である。３・・・上部透明電極、４・・・下部透明電極、５・・
・保護薄膜、６・・・酸化発色膜、７・・・還元発色膜
、９・・・電解質。

Claims

【特許請求の範囲】

１、一対の電極（３、４）のうち少なくとも一方を透明
電極（４）とし、両電極（３、４）間に発色膜（６、７
）及び電解質（９）を重ね合わせて配設したエレクトロ
クロミック素子において、前記透明電極（４）表面には
セラミックスからなる透明な保護薄膜（５）を形成した
ことを特徴とするエレクトロクロミック素子。