JPH0339723A - エレクトロクロミック素子 - Google Patents
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- JPH0339723A JPH0339723A JP1173098A JP17309889A JPH0339723A JP H0339723 A JPH0339723 A JP H0339723A JP 1173098 A JP1173098 A JP 1173098A JP 17309889 A JP17309889 A JP 17309889A JP H0339723 A JPH0339723 A JP H0339723A
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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。
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］
この発明はエレクトロクーミック素子に関し、特に長寿
命のエレクトロクロミック素子に関するものである。
命の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］
エレクトロクロミック（以下ＥＣと略称する）素子は電
気化学反応に伴って色が可逆的に変化するＥＣ材料を発
色体として用いた非発光型の表示素子である。ＥＣ素子
に関しては、真空２３［１１］（１９８０年）真空協会
Ｐ、５０３−５１４の文献に’ａ −ＷＯ３ＩＩ！のエ
レクトロクロミック特性と表示素子への応用”と題する
解説論文が開示されている。
気化学反応に伴って色が可逆的に変化するＥＣ材料を発
色体として用いた非発光型の表示素子である。ＥＣ素子
に関しては、真空２３［１１］（１９８０年）真空協会
Ｐ、５０３−５１４の文献に’ａ −ＷＯ３ＩＩ！のエ
レクトロクロミック特性と表示素子への応用”と題する
解説論文が開示されている。
ＥＣ素子の発色／消色の原理は、例えばＥＣ材料として
酸化タングステンＷ Ｏａを用いた場合、次に示す（１
）式で説明されている。
酸化タングステンＷ Ｏａを用いた場合、次に示す（１
）式で説明されている。
ｘＭ” ＋ｘ ｅ−＋ＷＯ３−ＭｘＷ０３・・・（１）
（１）式において、ＭはＨ，Ｌｉ、Ｎａ、になどである
。上記のＷＯ３は現在代表的なＥＣ材料であり、この物
質はＨやＬｉ＋などの正イオンとともに電子も通す混合
導電体である。（１）式の反応において、電解質中でＷ
Ｏ３をカソード側にして電圧を印加するとＷＯ３に正イ
オン（Ｍ ）が注入されて青色（タングステンブロン
ズと呼ばれる）を示す。そして逆にＷＯ３をアノード側
にして電圧を印加するとＷＯ３中の正イオンが電解質に
戻り消色する。換言すれば、ＷＯ３の電解還元を行うと
Ｍ＋がＷＯ３中に潜り込んで電気的中性を保ちＭ ｘ
Ｗ Ｏが生成する。ＷＯ３は無色であるが、Ｍ ｘ Ｗ
Ｏａは青色であるので電解還元によって発色させるこ
とができる。逆に電解酸化すると無色のＷＯ３に戻る。
。上記のＷＯ３は現在代表的なＥＣ材料であり、この物
質はＨやＬｉ＋などの正イオンとともに電子も通す混合
導電体である。（１）式の反応において、電解質中でＷ
Ｏ３をカソード側にして電圧を印加するとＷＯ３に正イ
オン（Ｍ ）が注入されて青色（タングステンブロン
ズと呼ばれる）を示す。そして逆にＷＯ３をアノード側
にして電圧を印加するとＷＯ３中の正イオンが電解質に
戻り消色する。換言すれば、ＷＯ３の電解還元を行うと
Ｍ＋がＷＯ３中に潜り込んで電気的中性を保ちＭ ｘ
Ｗ Ｏが生成する。ＷＯ３は無色であるが、Ｍ ｘ Ｗ
Ｏａは青色であるので電解還元によって発色させるこ
とができる。逆に電解酸化すると無色のＷＯ３に戻る。
つまり表示素子に適用した場合、電圧を印加することに
より書き込み／消去あるいは発色／消色を繰返して行う
ことができる。
より書き込み／消去あるいは発色／消色を繰返して行う
ことができる。
この表示法は液晶などの非発光材料と類似するが、大き
く異なる点は一旦発色したら逆電圧をかけない限り表示
がそのまま残るという利点がある。
く異なる点は一旦発色したら逆電圧をかけない限り表示
がそのまま残るという利点がある。
また、ＥＣ素子は美しい見やすい色の表示素子として定
評がある。このような特長をもつＥＣ素子は受光型の表
示素子、メモリ素子、あるいは調光材料などへの応用分
野が考えられている。
評がある。このような特長をもつＥＣ素子は受光型の表
示素子、メモリ素子、あるいは調光材料などへの応用分
野が考えられている。
第２図は従来のＥＣ素子の一基本構成を示す模式的な断
面図である。図において、１ａは透明なガラス基板であ
り、１ｂはガラス基板１ａの面に成膜した透明電極であ
り、ガラス基板１ａと透明電極１ｂとで発色電極を構成
している。２ａは透明電極ｌｂ上に形成したＥＣ材料か
らなるＥＣ物質層で、例えば非晶質ＷＯ（ａ Ｗ Ｏ
ａと称される）を用いて発色体を形成している。６は透
明電極ｌｂ上のＥＣ物質層２ａによる表示パターン膜を
形成するために設けた分離用の絶縁膜である。
面図である。図において、１ａは透明なガラス基板であ
り、１ｂはガラス基板１ａの面に成膜した透明電極であ
り、ガラス基板１ａと透明電極１ｂとで発色電極を構成
している。２ａは透明電極ｌｂ上に形成したＥＣ材料か
らなるＥＣ物質層で、例えば非晶質ＷＯ（ａ Ｗ Ｏ
ａと称される）を用いて発色体を形成している。６は透
明電極ｌｂ上のＥＣ物質層２ａによる表示パターン膜を
形成するために設けた分離用の絶縁膜である。
一方、ガラス基板１ａと対向するガラス基板３ａ上にも
透明電極３ｂが形成され、通常は透明電極３ｂ上には図
示しない対向電極膜が形成されていて、ガラス基板３
ａ ｓ透明電極３ｂとともに対向電極を構成している。
透明電極３ｂが形成され、通常は透明電極３ｂ上には図
示しない対向電極膜が形成されていて、ガラス基板３
ａ ｓ透明電極３ｂとともに対向電極を構成している。
そして、上述の発色電極と対向電極はシールを兼ねたス
ペーサ５で等間隔に配設され、これらが形成する空間部
分に電解質４が密封されている。
ペーサ５で等間隔に配設され、これらが形成する空間部
分に電解質４が密封されている。
以上が従来からのＥＣ素子の基本構成であるが、発色電
極及び対向電極と電解質４とにより一単位素子分の電解
槽が構成される。この場合、透明電極１ｂ、３ｂからそ
れぞれ図示しない電極端子を取り出すことにより、発色
電極及び対向電極を任意に一対のアノード（正極）及び
カソード（負極）として使用することができるようにな
っている。
極及び対向電極と電解質４とにより一単位素子分の電解
槽が構成される。この場合、透明電極１ｂ、３ｂからそ
れぞれ図示しない電極端子を取り出すことにより、発色
電極及び対向電極を任意に一対のアノード（正極）及び
カソード（負極）として使用することができるようにな
っている。
実際の発色／消色の動作については前述した通りである
。
。
［発明が解決しようとする課題］
上記のような従来のＥＣ素子は発色／消色の動作を繰返
した場合に、初期の特性が劣化し、寿命が十分でないと
いう課題が指摘されている。現在もその原因を究明しよ
うとする研究が下記文献に示されるように進行中である
。
した場合に、初期の特性が劣化し、寿命が十分でないと
いう課題が指摘されている。現在もその原因を究明しよ
うとする研究が下記文献に示されるように進行中である
。
応用物理 ５１［４］（１９ｇ２） Ｐ、４８ｇ−４９
４ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＬＩ ５４［５］（１９１
１６） Ｐ、４２３−４８０以上の研究の結果、例えば
ＷＯ３の場合、ＷＯ３中に捕らえられたＬｉ なとの
正イオンが消色時に完全に電解質中にもどりきらないこ
とがわかったので、次の発色時に必要な正イオンのＷＯ
３中への注入可能な量が減少しコントラストが低下する
ものとされている。
４ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＬＩ ５４［５］（１９１
１６） Ｐ、４２３−４８０以上の研究の結果、例えば
ＷＯ３の場合、ＷＯ３中に捕らえられたＬｉ なとの
正イオンが消色時に完全に電解質中にもどりきらないこ
とがわかったので、次の発色時に必要な正イオンのＷＯ
３中への注入可能な量が減少しコントラストが低下する
ものとされている。
この発明は上記のような課題を解決するためになされも
ので、ＥＣ物質をより改良を加え長寿命のＥＣ素子を提
供することを目的とするものである。
ので、ＥＣ物質をより改良を加え長寿命のＥＣ素子を提
供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
この発明に係るＥＣ素子は酸化タングステンＷＯ及び酸
化モリブデンＭ ｏ Ｏａのうちの一方あるいはその両
者の混合物にルチル型構造を有する酸化物のうちの酸化
チタンＴｉＯ、酸化鉛ｐｂｏ 、酸化マンガンＭ ｎ
Ｏ２の少くとも一種の酸化物を添加したＥＣ材料を発
色体としたものである。
化モリブデンＭ ｏ Ｏａのうちの一方あるいはその両
者の混合物にルチル型構造を有する酸化物のうちの酸化
チタンＴｉＯ、酸化鉛ｐｂｏ 、酸化マンガンＭ ｎ
Ｏ２の少くとも一種の酸化物を添加したＥＣ材料を発
色体としたものである。
［作用］
この発明においては、ＷＯとＭ ｏ Ｏｓの単体又は混
合体のＥＣ材料に構造的に空洞が存在するルチル型構造
を有する酸化物を添加するから、無添加の場合に比べて
ＥＣ材料中で正イオンが移動できる空洞が多く存在する
ようになり正イオンの拡散が容易となるため、前述のよ
うな消色時の正イオンの蓄積が低減する。この場合無添
加のＥＣ材料に対してルチル型構造を有する酸化物の含
有量は０．１〜３０原子％の範囲とするのが望ましい。
合体のＥＣ材料に構造的に空洞が存在するルチル型構造
を有する酸化物を添加するから、無添加の場合に比べて
ＥＣ材料中で正イオンが移動できる空洞が多く存在する
ようになり正イオンの拡散が容易となるため、前述のよ
うな消色時の正イオンの蓄積が低減する。この場合無添
加のＥＣ材料に対してルチル型構造を有する酸化物の含
有量は０．１〜３０原子％の範囲とするのが望ましい。
なお、ルチル型構造の酸化物添加前のＥＣ材料には、従
来から代表的なものとして知られているＷＯ３の外に、
Ｍ ｏ Ｏａ又はＷＯ３とＭ ｏ Ｏａの混合物を用い
るが、いずれもＷＯ３と同様のＥＣ特性を示すものであ
る。
来から代表的なものとして知られているＷＯ３の外に、
Ｍ ｏ Ｏａ又はＷＯ３とＭ ｏ Ｏａの混合物を用い
るが、いずれもＷＯ３と同様のＥＣ特性を示すものであ
る。
［実施例］
第１図はこの発明によるＥＣ素子の一実施例の基本構成
を第２図の従来例よりさらに簡略して示した模式説明図
である。図において、１は発色電極、２は発色電極１の
内面に形成したＥＣ物質層、３は対向電極である。発色
電極１及び対向電極３の内面には第２図の従来例で示し
た透明電極のそれぞれｌｂ、３ｂが形成されているが、
図示は省略している。ＥＣ物質層２が設けられた発色電
極】と対向電極３とはスペーサ５を介して対向しており
、これらの部材が形成する空隙部に電解質４がスペーサ
５によりシールされて封入されている。
を第２図の従来例よりさらに簡略して示した模式説明図
である。図において、１は発色電極、２は発色電極１の
内面に形成したＥＣ物質層、３は対向電極である。発色
電極１及び対向電極３の内面には第２図の従来例で示し
た透明電極のそれぞれｌｂ、３ｂが形成されているが、
図示は省略している。ＥＣ物質層２が設けられた発色電
極】と対向電極３とはスペーサ５を介して対向しており
、これらの部材が形成する空隙部に電解質４がスペーサ
５によりシールされて封入されている。
発色電極１には前述のようにＩ Ｔｏ巳呼ばれているイ
ンジウム錫酸化物などの透明導電膜がコーティングされ
たガラス（透光型表示用）、あるいは金属板（反射型表
示用）などが用いられる。ＥＣ物質層２の形成は例えば
真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティングなど
のドライプロセス、あるいは各種の湿式プロセスによっ
て行われる。対向電極３は発色電極１と同様な透明導電
膜付きのガラス、あるいは白金などの金属が用いられる
。電解質４はアルカリ金属塩を含んだ非水溶媒に溶解し
たものや硫酸等の酸などの液体電解質や各種のイオン伝
導体からなる固体電解質が使用可能である。ＥＣ物質層
２及び電解質４はスペーサ５によって外界からシールさ
れている。
ンジウム錫酸化物などの透明導電膜がコーティングされ
たガラス（透光型表示用）、あるいは金属板（反射型表
示用）などが用いられる。ＥＣ物質層２の形成は例えば
真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティングなど
のドライプロセス、あるいは各種の湿式プロセスによっ
て行われる。対向電極３は発色電極１と同様な透明導電
膜付きのガラス、あるいは白金などの金属が用いられる
。電解質４はアルカリ金属塩を含んだ非水溶媒に溶解し
たものや硫酸等の酸などの液体電解質や各種のイオン伝
導体からなる固体電解質が使用可能である。ＥＣ物質層
２及び電解質４はスペーサ５によって外界からシールさ
れている。
以下、この発明の代表的な実施例として、母材のＥＣ材
料をＷＯ３とし、添加するルチル型構造の酸化物をＴ
ｉ ０２とした場合の具体的事項について説明する。
料をＷＯ３とし、添加するルチル型構造の酸化物をＴ
ｉ ０２とした場合の具体的事項について説明する。
まず、あらかじめＩＴＯをコーティングして形成したシ
ート抵抗１００７口（口はｃｄ）の透明電極（第２図の
ｌａ）を有する透明導電性ガラスの基板を用意する。つ
いで、７ Ｘ １０＝Ｔｏｒｒの真空中で、ＷＯ３とＴ
ｉ Ｏ２とをそれぞれ別のるつぼから電子線加熱によ
り同時に所定の蒸発率で蒸発させて、上述のガラス基板
（発色電極１）上に蒸着しＷ ＯＴ ｌ ０２薄膜から
なるＥＣ物質層２を成膜した。このＷ Ｏ−Ｔ １０２
薄膜のＴ ｉｏ ２の含有量は０．３〜２０原子％の範
囲内が好ましいが、０．１〜３０原子％の範囲まで使用
可能である。
ート抵抗１００７口（口はｃｄ）の透明電極（第２図の
ｌａ）を有する透明導電性ガラスの基板を用意する。つ
いで、７ Ｘ １０＝Ｔｏｒｒの真空中で、ＷＯ３とＴ
ｉ Ｏ２とをそれぞれ別のるつぼから電子線加熱によ
り同時に所定の蒸発率で蒸発させて、上述のガラス基板
（発色電極１）上に蒸着しＷ ＯＴ ｌ ０２薄膜から
なるＥＣ物質層２を成膜した。このＷ Ｏ−Ｔ １０２
薄膜のＴ ｉｏ ２の含有量は０．３〜２０原子％の範
囲内が好ましいが、０．１〜３０原子％の範囲まで使用
可能である。
このＷ ＯＴ Ｉ Ｏ２薄膜からなるＥＣ物質層２を表
示電極、白金板を対向電極３として、電解質４にはＩＭ
（モル）のＬ Ｉ Ｃｊ！ ０４ ／プロピレンカーボ
ネート溶液を用いてＥＣ素子を作゛製した。
示電極、白金板を対向電極３として、電解質４にはＩＭ
（モル）のＬ Ｉ Ｃｊ！ ０４ ／プロピレンカーボ
ネート溶液を用いてＥＣ素子を作゛製した。
この場合Ｌ Ｉ Ｃｊ！ ０４はプロピレンカーボネー
ト（ＰＣともいう）電解液の支持電解質として使用され
るものである。すなわち、この実施例のようにプロピレ
ンカーボネートを電解液として用いた場合、（１）式に
示したＥＣ反応に直接関与するのは支持電解質のＬＬ
である。
ト（ＰＣともいう）電解液の支持電解質として使用され
るものである。すなわち、この実施例のようにプロピレ
ンカーボネートを電解液として用いた場合、（１）式に
示したＥＣ反応に直接関与するのは支持電解質のＬＬ
である。
上記のようにして作製したＥＣ素子に対して、印加電圧
２．５Ｖ、−回の発色時間／消色時間がそれぞれ１８０
秒の条件で発色／消色の繰返し試験を行った結果、ＷＯ
３の単体膜をＥＣ物質層２とした場合のＥＣ素子に比し
て、５倍以上の寿命を示した。
２．５Ｖ、−回の発色時間／消色時間がそれぞれ１８０
秒の条件で発色／消色の繰返し試験を行った結果、ＷＯ
３の単体膜をＥＣ物質層２とした場合のＥＣ素子に比し
て、５倍以上の寿命を示した。
上記の実施例においては、ＥＣ母月として用いたＷＯに
ルチル型構造の酸化物としてＴ ｉ Ｏ２を添加した場
合について説明したが、ルチル型構造の酸化物としてＰ
ｂ Ｏ＝ Ｍ ｎ Ｏ２のいずれかの単体を０，３〜
２０原子％添加したもの、すなわちＥＣ物質層２をｗｏ
−ｐ ｂ ｏ２系、ＷＯ３ＭｎＯ系で構成したもの
についてもＷＯ３単体の場合に比べて同様の優れた寿命
特性を示した。
ルチル型構造の酸化物としてＴ ｉ Ｏ２を添加した場
合について説明したが、ルチル型構造の酸化物としてＰ
ｂ Ｏ＝ Ｍ ｎ Ｏ２のいずれかの単体を０，３〜
２０原子％添加したもの、すなわちＥＣ物質層２をｗｏ
−ｐ ｂ ｏ２系、ＷＯ３ＭｎＯ系で構成したもの
についてもＷＯ３単体の場合に比べて同様の優れた寿命
特性を示した。
さらに、上記のルチル型構造を有する酸化物の二種以上
を０．３〜２０原子％添加したＥＣ物質層２、すなわち
ｗｏ −”ｒｉｏ２−ｐｂｏ２系、ＷＯ３−ＴｉＯ−
ＭｎＯ系、ｗｏ３−ｐｂｏ２２ Ｍｎ０ 系、Ｗ ＯＴ ｉ Ｏ−Ｐ ｂ ０２−Ｍ
ｎ２ ３ ２ ０２系についても同様の良好な寿命特性を示した。
を０．３〜２０原子％添加したＥＣ物質層２、すなわち
ｗｏ −”ｒｉｏ２−ｐｂｏ２系、ＷＯ３−ＴｉＯ−
ＭｎＯ系、ｗｏ３−ｐｂｏ２２ Ｍｎ０ 系、Ｗ ＯＴ ｉ Ｏ−Ｐ ｂ ０２−Ｍ
ｎ２ ３ ２ ０２系についても同様の良好な寿命特性を示した。
さらに、ＥＣ材料のＭ ｏ Ｏｓ単体及びＷＯ３Ｍ ｏ
Ｏａの混合物をＥＣ母材とし、これに上述の三種のル
チル型構造酸化物を上述のように一種〜三種添加してＥ
Ｃ物質層２を構成した場合もいずれも同様の優れた寿命
特性が得られた。
Ｏａの混合物をＥＣ母材とし、これに上述の三種のル
チル型構造酸化物を上述のように一種〜三種添加してＥ
Ｃ物質層２を構成した場合もいずれも同様の優れた寿命
特性が得られた。
［発明の効果］
以上のようにこの発明によれば、ＷＯ３あるいはＭ ｏ
Ｏａのうち一方又はその両者の混合物に、ルチル型構
造を有する酸化物を少くとも一種添加したＥＣ物質層を
発色体として有する構成としたので、長期間にわたって
安定した性能を保つ長寿命のＥＣ素子が得られる。
Ｏａのうち一方又はその両者の混合物に、ルチル型構
造を有する酸化物を少くとも一種添加したＥＣ物質層を
発色体として有する構成としたので、長期間にわたって
安定した性能を保つ長寿命のＥＣ素子が得られる。
第１図はこの発明の一実施例を示すＥＣ素子の基本構成
を示す模式説明図、第２図は従来のＥＣ素子の一構成を
示す模式断面図である。 図において、１は発色電極、２はＥＣ物質層、３は対向
電極、４は電解質、５はスペーサである。
を示す模式説明図、第２図は従来のＥＣ素子の一構成を
示す模式断面図である。 図において、１は発色電極、２はＥＣ物質層、３は対向
電極、４は電解質、５はスペーサである。
Claims (2)
- （１）酸化タングステン及び酸化モリブデンのうちのい
ずれか一種の単一物、又は前記酸化タングステン及び酸
化モリブデンの混合物にルチル型構造を有する酸化物を
添加した物質を発色体としたことを特徴とするエレクト
ロクロミック素子。 - （２）ルチル型構造を有する酸化物はＴｉＯ＿２、Ｐｂ
Ｏ＿２、ＭｎＯ＿２のうちの少なくとも一種の物質から
なる上記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素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1173098A JPH0339723A (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | エレクトロクロミック素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1173098A JPH0339723A (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | エレクトロクロミック素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0339723A true JPH0339723A (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=15954149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1173098A Pending JPH0339723A (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | エレクトロクロミック素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0339723A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58193524A (ja) * | 1982-05-07 | 1983-11-11 | Hitachi Ltd | エレクトロクロミツク表示素子 |
-
1989
- 1989-07-06 JP JP1173098A patent/JPH0339723A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58193524A (ja) * | 1982-05-07 | 1983-11-11 | Hitachi Ltd | エレクトロクロミツク表示素子 |
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