JPH06202167A - エレクトロクロミック素子 - Google Patents

エレクトロクロミック素子

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JPH06202167A
JPH06202167A JP34961392A JP34961392A JPH06202167A JP H06202167 A JPH06202167 A JP H06202167A JP 34961392 A JP34961392 A JP 34961392A JP 34961392 A JP34961392 A JP 34961392A JP H06202167 A JPH06202167 A JP H06202167A
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JP
Japan
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electrolyte
electrochromic
electrode
electrodes
woven fabric
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JP34961392A
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English (en)
Inventor
Natsuko Oto
奈津子 大戸
Yuzo Izumi
祐三 出水
Keiichi Koseki
恵一 古関
Satoshi Sakurada
智 櫻田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エレクトロクロミック素子の破損時の液垂
れ、電解質飛散の危険性を防止し、大面積化に対応した
均一なスペースを確保する。 【構成】 エレクトロクロミック電極と対向電極の間に
多孔質不織布(例えば、ポリオレフィン、等、繊維径0.
3〜15μm、空孔率40〜90%、厚み5〜500 μm)を介
在させ、これに電解質溶液を含浸させた構造のエレクト
ロクロミック素子とする。多孔質不織布の空孔径を小さ
くすれば、電解質溶液を固定化することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は調光素子や表示素子など
として好適なエレクトロクロミック素子に関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトロクロミック素子は、通常透明
電極基板上にエレクトロクロミック材料から成る層を有
するEC電極と対向電極との間に電解質を介在させた構
造を有しており、両極間に電圧を印加すると、電圧に応
じて該EC層の色調が可逆的に変化する性質を有してい
る。
【0003】このようなエレクトロクロミック素子は大
面積表示が可能である、駆動寿命が長い、応答速度が速
い、着色効率が高い、鮮やかな色が出せる、消色時の透
過率が高いなどの特徴を有することから、近年色調の変
化を利用して表示素子や調光素子に、あるいは適度の応
答速度を利用した防眩材料、メモリー性を利用した記憶
センサーなどに用いられている。
【0004】このEC素子に用いられる電解質は液体電
解質と固体電解質に大別することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】今後、需要の伸びが期
待される調光ガラスなどの大面積用には液体電解質系が
有利であると言われている。しかし、液体電解質系で
は、破損時の液垂れの危険性、構造やスペーサーの加工
精度の限界から色むらの発生等の問題がある。そこで、
本発明は、これらの問題を改善した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。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、エレクトロクロミック電極と対向電極と
の間に電解質溶液層を有するエレクトロクロミック素子
において、該電極間に多孔質の不織布を介在させたこと
を特徴とするエレクトロクロミック素子を提供する。
【0007】本発明のエレクトロクロミック素子の構成
は、電解質として液体電解質(電解質溶液)を用い、か
つ電極間に多孔質不織布を介在させて電解質保持材、セ
パレータ、スペーサとして機能させる点を除いて、従来
より公知のものと同じであることができる。 本発明に
より電極間に介在される多孔質不織布は電極(基板)間
のスペーサとして機能することができ、例えば、調光窓
のようなエレクトロクロミック素子を大面積化する場合
に特定のスペーサを必要としない簡単な構造を可能にす
る。また、多孔質不織布は電解液を保持する機能も有す
ることができ、素子の破損時の液垂れ、電解質の飛散に
よる危険防止の効果を奏することができる。また、予め
不織布を両基板間に挾みシールした後に電解液を封入で
きるので素子の封止構造を簡単にすることもできる。さ
らに、熱プレス品のような微細孔の不織布を選択すれ
ば、毛細管現象による電解液の固定化も可能である。こ
のようなことが可能になり、従来技術の前記問題点を大
幅に改善できることが判明した。
【0008】なお、多孔質不織布を用いると光透過率の
低下が懸念されるが、本発明者らの検討によれば、電解
質溶媒の選択、光屈折率の調整によって、80%以上の高
い光透過率を得ることができることが確認された。本発
明で用いる多孔質不織布は、電解質溶液に対して不活性
で透明な材質であればよく、機械的強度等も特に制約さ
れないが、例えばポリオレフィン、ポリカーボネート、
ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアセタール、
ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテト
ラフルオロエチレン、ポリウレタンなどが挙げられる
が、化学的安定性、電気絶縁性の点から、ポリオレフィ
ン、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチ
レンが好ましく用いられる。
【0009】本発明のエレクトロクロミック素子に用い
られる不織布の性状については必ずしも限定されるもの
ではないが、厚さは5〜500 μm、より好ましくは10〜
150μmの範囲、繊維径は0.2〜15μm、より好ましく
は0.5〜5μm、空孔率は40〜90%、より好ましくは60
〜80%範囲にある極細の繊維からなる微多孔質の均質な
不織布であることが好ましい。厚みが500 μmを超える
とEC素子の応答性が低下し、5μm以下になると強度
が弱く、取扱い、加工性が困難になる。また両電極の短
絡の原因にもなる。繊維径が15μmを超えると、素子の
透明性を低下させるばかりでなく、空孔率を低下させ
る。逆に繊維径が0.2μm以下になると強度の低下の原
因になる。空孔率90%以上では強度低下の原因になる。
低目付量のものでは両電極へ短絡の原因にもなる。逆に
空孔率40%以下では電解質層のイオン導電性を低下させ
る。
【0010】上述のような不織布を製造する方法として
は、例えばポリオレフィン等の熱可塑性樹脂のメルトブ
ロー法が採用できる。この方法によれば、繊維同志が点
融着し、相互にからみ合って繊維集合体(不織布)を形
成するため特別な接着剤又はバインダーを必要とせず、
それらの溶出による悪影響を除けること、及び、同方法
によれば、極細径の繊維からなる微多孔質の不織布が得
られるという有利さがある。
【0011】本発明で用いられる液体電解質は、イオン
導電体と溶媒の混合系からなる。イオン導電体は、特に
制限されず、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属
塩、プロトン酸などが用いられる。これらの溶質の陰イ
オンとしては、例えばハロゲンイオン、硫酸イオン、リ
ン酸イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、ト
リフッ化メタンスルホン酸イオン、ホウフッ化イオンな
どが挙げられる。該溶質の具体例としては、フッ化リチ
ウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、過塩素酸リ
チウム、チオシアン酸ナトリウム、トリフッ化メタンス
ルホン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、ヘキサフッ化
リン酸リチウム、リン酸、硫酸、トリフッ化メタンスル
ホン酸、テトラフッ化エチレンスルホン酸、ヘキサフッ
化ブタンスルホン酸などが挙げられ、これらは1種用い
てもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0012】溶媒は、特に制約されず、プロピレンカー
ボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチルラクトン、ア
セトニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレン
オキシド、ベンゾニトリル、2,2−ジフェニルプロピ
オニトリル、ベンゾアセトニトリル、ポリエチレングリ
コール、1,3−ジメチルイミダゾリジノンなどの1種
又は2種以上の混合物を用いることができる。
【0013】基板は通常ガラスなどの透明基板を用いる
が、表示素子が反射モードの場合には、基板の一方は必
ずしも透明体である必要がなく、不透明板であってもよ
い。エレクトロクロミック電極材料は、還元着色するカ
ソーディック材料と酸化着色するアノーディック材料の
2種類に大別することができる。代表的な還元着色材は
WO3 で、このWO3 は、例えば電解質からH+ ,Li +
どイオン半径の小さなカチオンと電源から電子が注入さ
れると青色に着色してくる。プロトン酸及びリチウム塩
を電解質として用いた場合を例にすると、それぞれ
【0014】
【化1】
【0015】で示される反応を行う。この反応は可逆的
であるが Hx WO3 又はLix WO3 の状態で電源回路を開放
すると、青色(還元状態)は長時間保持される。このよ
うな還元着色剤としては、該WO3 のほか、例えばMoO3
MoS3,V2O5,MgWO4 ,TiO2,W4O6(C2O4)xなどを用いる
ことができる。このエレクトロクロミック材料層は 500
〜7000Å程度の厚さであり、通常、透明導電膜上に形成
される。透明導電膜は集電電極であり、通常酸化インジ
ウムスズや酸化スズなどで形成され、その厚さは一般的
に1000〜5000Å程度である。
【0016】酸化着色する材料としてはNiO,IrO x ,CoO
x などがあり、プルシアンブルーも使用できる。この層
の厚みは通常1000Å〜20000 Åである。この層は通常酸
化インジウムスズや酸化スズなどの透明電極上に形成さ
れる。エレクトロクロミック電極と対向電極との間に電
解質層を形成し、両電極間に電圧を印加するが、WO3
還元時には負の電圧を通常1.0〜1.9V程度印加すれば
よい。
【0017】
【実施例】WO3/NiO 電極によるエレクトロクロミック窓
を作製した。ITO(酸化インジウム/酸化錫) を1600Å厚
製膜した10cm角, 1.1mm厚ノンアルカリガラス(ジオマ
テック)上に酸化タングステンを4000Å真空蒸着して酸
化タングステン電極を得た。
【0018】また、上記と同じノンアルカリガラス(ジ
オマテック製, 10cm角, 1.1mm厚)上にニッケルアルコ
キシドNi(OC2H4OEt)2 のトルエン溶液(0.927mol/kg, 北
興化学製) をスピンコート製膜し、70℃で2時間乾燥
後、300 ℃で3時間焼成して酸化ニッケル電極(3000 Å
厚) を得た。不織布としてポリプロピレン製不織布(80
μm厚,繊維径5μm,空孔率88%) を用い、また電解
液として1−フェニル−1−シクロプロパンカルボニル
と1,3−ジメチルイミダゾリジノンの1:1混合物に
過塩素酸リチウムを3重量%添加してなる電解液を使用
し、図1の如く、上記電極間にポリプロピレン製不織布
及び電解液を挟んでエレクトロクロミック素子を作製し
た。シールはエポキシ系紫外線硬化接着剤を用いた。図
1中、1はガラス基板、2はITO 膜、3はエレクトロク
ロミック電極(酸化タングステン電極)、4はポリプロ
ピレン製不織布及び電解質溶液の層、5は対向電極(酸
化ニッケル電極)、6はITO 膜、7はガラス基板、8は
リチウム参照電極、9はステンレス鋼、10はシールであ
る。
【0019】このポリプロピレン製不織布(80 μm厚)
を用いたエレクトロクロミック素子の電解質層のイオン
導電率はステンレス(SUS-304)平行電極を用いた複素イ
ンピーダンス法で測定して7.2×10-4S/cm(25℃) であ
った。エレクトロクロミック電極間に−1.0V〜+1.0
Vの電圧を印加した。図2(ア)のような電圧ステップ
を印加して図2(イ)のような電流応答が得られた。こ
の電流応答から評価した注入電荷量は2.8mC/cm2であっ
た。
【0020】また、着色、消色の各ステージの透過率を
測定したところ、41%(着色時)及び68%(消色時)で
あった。次に、電解質の溶媒をいろいろ変えて上記と同
様にポリプロピレン不織布を用いて屈折率、ヘイズ率、
透過率を測定した。結果を下記に示す。試料 溶液(重量比) 屈折率 ヘイズ率 透過率 1 DMI(100) 1.47 81.6 87 2 DMI(50) 1.49 40.3 85.4 BAN(50) 3 安息香酸エステル(100) 1.50 20.0 86.5 4 DMI(25) 1.51 13.0 87.1 BAN(75) 5 DPPN(50) 1.52 40.8 84.4 DMI(50) 6 DPPN(70) 1.53 74.5 86.7 NMP(30) 7 DMI(66) 1.525 74.4 86.5 ジベンゾスベロン(34) 8 ポリエーテル(100) 1.43 90.7 82.7 9 DPPN(100) 1.57 89.3 86.3 なお、表中、DMI は1,3−ジメチル−イミダゾリノ
ン、BAN はベンゾアセトニトリル、DPPNは2,2−ジフ
ェニルプロピオニトリルである。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、エレクトロクロミック
素子の電極間に多孔質不織布を介在させることによっ
て、破損時の液垂れ、電解液の飛散による危険を防止
し、また大面積化しても特殊なスペーサを必要としない
簡単な構造が得られる、などの効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のエレクトロクロミック素子の実
施例の断面図である。
【図2】図2は、実施例のエレクトロクロミック素子に
印加した電圧波形(ア)と応答電流波形(イ)てある。
【符号の説明】
1…ガラス基板 2…ITO 膜 3…エレクトロクロミック電極(酸化タングステン電
極) 4…ポリプロピレン製不織布及び電解質溶液の層 5…対向電極(酸化ニッケル電極) 6…ITO 膜 7…ガラス基板 8…リチウム参照電極 9…ステンレス鋼 10…シール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻田 智 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡1丁目3番1 号 東燃株式会社総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エレクトロクロミック電極と対向電極と
    の間に電解質溶液層を有するエレクトロクロミック素子
    において、該電極間に多孔質の不織布を介在させたこと
    を特徴とするエレクトロクロミック素子。
JP34961392A 1992-12-28 1992-12-28 エレクトロクロミック素子 Pending JPH06202167A (ja)

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