JPH06250230A - エレクトロクロミック素子及びその製造方法 - Google Patents

エレクトロクロミック素子及びその製造方法

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JPH06250230A
JPH06250230A JP3678093A JP3678093A JPH06250230A JP H06250230 A JPH06250230 A JP H06250230A JP 3678093 A JP3678093 A JP 3678093A JP 3678093 A JP3678093 A JP 3678093A JP H06250230 A JPH06250230 A JP H06250230A
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JP
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adhesive
electrochromic
electrolyte layer
sealing
sealed
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JP3678093A
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English (en)
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Yuzo Izumi
祐三 出水
Natsuko Oto
奈津子 大戸
Keiichi Koseki
恵一 古関
Satoshi Sakurada
智 櫻田
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Tonen General Sekiyu KK
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Tonen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 封止接着剤が電極上に滲み出すのを防止し、
かつ耐久性に優れた封止を実現すること。 【構成】 エレクトロクロミック電極を設けた透明基板
と、対極(これもエレクトロクロミック電極でもよい)
を設けた透明基板の間に電解質層を有するエレクトロク
ロミック素子において、電解質層の端部を硬化の速い放
射線硬化性接着剤で封止し、さらにその外側を耐溶剤性
等の耐久性に優れたエポキシ接着剤で封止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエレクトロクロミック素
子及びその製造方法に係る。
【0002】
【従来の技術】電圧によって物質の色が可逆的に変化す
るエレクトロクロミック(EC)現象を応用した素子に
関心が高まっている。エレクトロクロミック素子(EC
D)は明るく見やすい、大面積表示が可能である、メモ
リー性がある(消費電力が少ない)などの特性を有し、
このような特徴を活かした応用として、株価表示、メッ
セージボード、案内板などの大型表示板、また自動車の
防眩ミラー、調光ガラス(窓)、サングラスなどの調光
素子がある。
【0003】ECDの構造はエレクトロクロミック電極
(例、WO3)と対極の間に電解質を配置して成り、両電極
間に電圧を印加するとWO3 が電解質からのイオンと電源
からの電子でカソード還元されて着色するものである。
対極は、これもエレクトロクロミック電極で構成して着
色表示に利用することもできる。また、エレクトロクロ
ミック電極と対極の間に電解液が封入されるが、電解液
に有機溶媒を用いているため、エレクトロクロミック窓
などを作製した場合、電解液がエレクトロクロミック窓
の封止部を溶解したり、破損するなど好ましくない事態
を招来し、満足できる耐熱性が得られないという欠点を
有している。
【0004】耐有機溶媒性が強い接着剤としては熱硬化
性エポキシ接着剤が知られており、エレクトロクロミッ
ク素子の封止剤としても一般的に使用されている。
【0005】
【課題を解決するための手段】しかしながら、実際にエ
ポキシ接着剤を用いてエレクトロクロミック素子を作成
してみたところ、エポキシ接着剤は硬化時間が約30分と
長いために、その間にエレクトロクロミック電極上へ滲
み出してしまい、その接着剤で覆われた電極面ではエレ
クトロクロミック素子としての機能を損なったり、動作
しなくなるという問題があった。これは、エレクトロク
ロミック素子が電極反応を利用する電流素子であるため
であり、素子を作成する上での課題であった。
【0006】そこで、本発明は、このような問題を解決
し、接着剤のエレクトロクロミック電極上への滲み出し
を防止した、かつ耐久性に優れ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。
【0007】
【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を表面に形成
した一対の透明基板の間に電解質層を挟持して封止した
エレクトロクロミック素子において、電解質層端部を放
射線硬化封止剤で封着し、その外側をエポキシ樹脂系封
止剤で封着したことを特徴とするエレクトロクロミック
素子、及び、エレクトロクロミック電極を表面に形成し
た一対の透明基板の間に電解質層を挟持して封止するエ
レクトロクロミック素子の製造方法において、最初に放
射線硬化封止剤で電解質層端部を封着し、次いでエポキ
シ樹脂系封止剤で封着することを特徴とするエレクトロ
クロミック素子の製造方法を提供する。
【0008】本発明に用いられる電解質層は、電解液の
ほか、エレクトロクロミック素子に従来より一般に広く
検討されているように電解質浴液だけからなるものであ
ってもいいが、本出願人が特開平1−158051号公
報及び同2−291607号公報等で開示しているよう
な固体高分子多孔性薄膜の空孔中にイオン導電体を充電
してなる固体高分子電解質薄膜でもよい。この固体高分
子電解質薄膜は全体としては固体として取扱うことがで
き、液漏れの心配がなく、しかもイオン電導性に優れる
ことができる。また、薄膜化が可能である。
【0009】このような固体高分子多孔性薄膜として
は、膜厚が0.1μm〜50μm、空孔率が40%〜90%、破
断強度が 200kg/cm2 以上、平均貫通孔径が 0.001μm
〜1.0μmのものが好ましく使用される。本発明に用い
る多孔性薄膜は上記のようなイオン導電体の支持体とし
ての機能をもち、機械的強度のすぐれた高分子材料から
なる。
【0010】化学的安定性の観点から、例えばポリオレ
フィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ピニ
リデンを用いることができるが、本発明の多孔構造の設
計や薄膜化と機械的強度の両立の容易さの観点から好適
な高分子材料の1例は、特に重量平均分子量が5×105
以上のポリオレフィンである。別の好適な高分子材料の
例はポリカーボネートで、この場合の固体高分子多孔性
薄膜はポリカーボネート薄膜に対し原子炉中で荷電粒子
を照射し、荷電粒子が通過した飛跡をアルカリエッチン
グして孔を形成する方法で作製することもできる。この
ような薄膜は例えばニュークリポアー・メンブレンとし
てポリカーボネート製品が上市されている。
【0011】そのほか、ポリエステル、ポリメタアクリ
レート、ポリアセタール、ポリ塩化ビニリデン、テトラ
フルオロポリエチレン等を用いることができる。本発明
で用いるイオン導電体としてはアルカリ金属塩またはプ
ロトン酸と、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミン
等の極性高分子との複合体、あるいはこれらの高分子を
セグメントとして含有する網目状、又は架橋状高分子と
の複合体を用いることができる。ポリエーテル、例えば
ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコー
ルあるいはそれらの共重合体は分子量および重合度の異
なる液状および粉末状の試薬が市販されており、簡便に
用いることができる。
【0012】これらの高分子化合物と複合体を形成する
ものとしては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩
またはプロトン酸を用いることができる。陰イオンとし
てはハロゲンイオン、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
イオン等がある。高分子薄膜中にイオン導電体を充填す
る方法としては、溶媒に溶解させたイオン導電体、ま
たは溶媒中にゾル状またはゲル状に微分散させたイオン
導電体を固体高分子多孔性薄膜に含浸させるか、塗布ま
たはスプレーした後溶剤を除去する、多孔性薄膜の製
造工程でイオン導電体の溶液または、そのゾルまたはゲ
ル状の分散溶液を混合した後製膜する、イオン導電体
の単量体や可溶性プレカーサーを固体高分子多孔性薄膜
に含浸させるか、塗布またはスプレーした後、空孔内で
反応させる、等の方法を用いることができる。
【0013】また、電解液を電解質層として使用する場
合は、上記の如きイオン導電体を溶媒に溶解した電解質
溶液を使用する。溶媒としては特に限定されず、例え
ば、プロピレンカーボネート、ジメトキシエタン、γ−
ブチロラクトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ベ
ンズアルデヒド、サリチル酸メチル、ベンジルアルコー
ル、α−トリニトリル、2,2−ジフェニルプロピオニ
トリル、DL−2−フェニルブチロニトリル、4−フェ
ニルブチロニトリル、1−フェニル−1−シクロプロパ
ンカルボニル、1−フェニル−1−シクロヘキサンカル
ボニトリルなどが使用される。
【0014】本発明のエレクトロクロミック素子の封止
構造は、電解質層端部を放射線硬化性接着剤で仮止め
し、その上でエポキシ接着剤で完全に封止する構造であ
る。本発明者らは、封止剤としてのエポキシ接着剤の欠
点を解消するために、硬化の速い放射線硬化性接着剤で
封止したエレクトロクロミック素子を作製したところ、
エポキシ接着剤のしみ込みの問題は解決したが、封止の
耐久性が必ずしも充分でなかった。そこで、本発明で
は、放射線硬化性接着剤をエポキシ接着剤のしみ込みを
防止するだけの目的で使用し、その上で耐溶剤性、耐久
性に優れたエポキシ接着剤で封止する構造としたとこ
ろ、接着剤のしみ込み防止と共に、耐久性の点でも良好
な結果を得た。
【0015】具体的な封止構造は特に限定されず、例え
ば、図1〜3の如き構造とすることができる。図1〜3
のいずれも、エレクトロクロミック電極を形成した一対
のガラス基板1,2の間に電解質層3を挟んで、端部
(周囲)を放射線硬化性接着剤4で封止し、さらにその
外側をエポキシ接着剤5で封止した構造である。放射線
硬化性接着剤であれば特に限定されないが、紫外線硬化
性接着剤が好ましく、紫外線硬化接着剤としては、重合
性オリゴマーに反応性希釈剤、共重合開始剤、添加剤、
有機溶剤等を加えたものである。重合性オリゴマーとし
てポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、
ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シ
リコンアクリレート等があり、反応性希釈剤として、N
−ビニル−2−ピロリドン、2−エチルヘキシルアクリ
レート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボニ
ルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホ
スフェートあるいは1−6−ヘキサンジオールジアクリ
レート、1−3−ブタンジオールジアクリレート、ネオ
ペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリ
コールジアクリレート、トリプロピレングリコールジア
クリレート、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタ
エリスリトールヘキサアクリレート、等がある。これら
は組成物の粘度コントロール、密着性、柔軟性向上に用
いられる。
【0016】光重合開始剤としては、イソプロピルベン
ゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル等のベ
ンゾインエーテル系、1−ヒドロキシシクロヘキシルフ
ェニルケトン、ベンジルジメチルケタール等のケタール
系、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、
4−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロ
ピオフェノンなどのアセトフェノン系、ベンゾフェノ
ン、O−ベンゾイル安息香酸メチルなどのベンゾフェノ
ン系、2−メチルチオキサントン、2−クロロチオキサ
ントン等のチオキサントン系が用い得る。
【0017】接着剤の粘度は、エレクトロクロミック電
極面への侵入を防ぐために7000〜 50000センチストーク
ス、より好ましくは 10000〜 45000センチストークスで
あることが好ましい。接着剤の適用硬化は可視光,紫外
光等で行なう。ランプは高圧水銀ランプ(254, 313, 36
5, 405nm)、超高圧水銀灯(250〜600nm)、メタルハイラ
ンドランプ(250〜600nm)、キセノンランプ(300〜110n
m)、紫外線蛍光灯(300〜400nm)などがあるが、他にエキ
シマ−レーザー(XeCl, XeF, KrF)を用いることもでき
る。可視光のみで硬化する場合はネオンヘリウムレーザ
等も用いる。
【0018】エポキシ接着剤としては常温硬化型、熱硬
化型のどちらも使用可能であり、特に限定されない。そ
の組成はエポキシ樹脂と硬化剤からなる樹脂成分と、変
性エポキシ樹脂、変性硬化剤や充填剤などからなる改質
成分、および希釈剤、溶剤、顔料等の添加剤又は副資材
などからなる。
【0019】エポキシ樹脂としてはグリシジルエーテ
ル、グリシジルエステル、グリシジルアミン、線状脂肪
族エポキシ化合物や脂環族エポキシ化合物などである。
また、硬化剤としては脂肪族アミン、ポリアミド、芳香
族アミン、その他芳香族酸無水物等を用いることができ
る。なお、エレクトロクロミック素子の電極は還元着色
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種類ある。代表的な還元着色材であるWO3
は、WO3 は電解質からのH+ (Li + ) と電源からの電子
が注入されるとWO3(無色)+x H + +xe=H x WO3(青
色)の反応を行なう。この反応は可逆的であるが、H x
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。還元着色材としてはWO3 のほか、
IrO X ,MoO3,MoS2,V2O5,MgWO4 ,Nb2O 5 ,TiO2,W4
O8(C2O4)x などを用いることもできる。EC電極は 500
〜1500Å程度の厚さであるが、これは透明導電膜上に形
成する。
【0020】透明導電膜は集電電極であり、酸化インジ
ウム錫(ITO)、酸化錫などで形成する。厚さは1000〜20
00Åが一般的である。透明導電膜はガラス板等の透明基
板上に形成する。また、対極にはH2 ,O2 の発生の少
なく、電気化学的酸化還元反応に対して可逆性のよい、
電気容量の大きい材料が用いられる。具体的にはカーボ
ン、還移金属化合物とカーボンとの複合材または金属酸
化物とカーボンの複合材などがある。対極の厚さは1000
Å〜10μm程度である。
【0021】EC電極と対極との間に電源から電圧を印
加するが、WO3 に還元時には負の電圧をかけ、電圧は1.
3〜2.8V程度である。また、対極側にもEC電極(電
極II)を配することができ、電極I(WO3)の還元着色に
加えて、電極IIに酸化着色型の電極材料、例えばIrO x
などを用いると、着色効率の高いECDを作製できる。
また、電極IIにも結晶状態の異なるWO3を用いてもよ
い。またはNiO x ,CoO x 、プリシアンブルー、ポリア
ニリンなどが用いられる。
【0022】
【作用】電解質層と接する端部の封止用接着剤として紫
外線硬化接着剤を用いたことにより、硬化時間が短時間
化し、エレクトロクロミック電極表面への侵入が防止さ
れると共に、さらにエポキシ接着剤を用いて封止したの
で硬化接着剤の耐久性にも優れる。
【0023】
【実施例】図1に示す構造のエレクトロクロミック素子
を作製した。EC電極として、透明ガラス基板(ノンア
ルカリガラス、大きさ50×50mm、3mm厚)1上に形成し
た透明電極(ITO、厚み2000Å)上にWO3 を厚み3000Åに
成膜した。
【0024】対極はガラス基板(ノンアルカリガラス、
大きさ50×50mm、3mm厚)2上に透明電極(ITO、厚み20
00Å)を成膜したものである。ガラス基板1,2の電極
間に大きさ46×46mm、厚み25μm のポリエチレン多孔膜
(空隙率65%、平均空孔径0.05μm)を挟持し、基板
1,2の間隙を一定に保てるように治具で固定した。
【0025】次にポリエステルアクリレート系接着剤と
接着剤ディスペンサーを用いてガラス基板間隙部の端部
4辺に注入した。この際任意の一辺につき、電解液の注
入口として長さ3mmを封止せずに残しておく。次いで波
長365nm の高圧水銀灯(出力200 W/cm)を20秒間
照射し、上記接着剤を硬化させた。
【0026】ガラス基板端面部およびポリエステルアク
リレート系接着剤による封止部にグリシジルエーテル/
芳香族アミン系接着剤を約1.5mm厚に塗布した後、8
0℃で1時間加熱硬化させた。こうして形成されたパネ
ルを減圧にし、封止せずに残した開口部より電解液とし
てポリエチレングリコールモノエーテルに電解質として
のトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを溶解させた
電解質溶液を封入し、上記と同じ方法で開口部を封止し
た。電解質層3の厚みは25μm、イオン導電率は4×
10-4S/cmの特性を有した。
【0027】比較のために、UV硬化接着剤に代えてエ
ポキシ接着剤のみを用いて80℃,1時間加熱硬化させ
た。実施例と同様に電解液を封入した。こうして得られ
た実施例及び比較例のEC素子を作成し、特性を調べ
た。その結果、実施例によるものでは鮮明な消発色画面
を与えたのに対して、熱硬化エポキシ樹脂により封止し
た比較例のものでは、ガラス基板の電極層と電解質層へ
の接着剤の侵入が見られ、発色時において封止部との境
界が不鮮明ないし著しく乱れた発色画面を与えた。
【0028】
【発明の効果】本発明によるエレクトロクロミック素子
では、シールが短時間で硬化するためエレクトロクロミ
ック電極への接着剤の滲み出しが防止され、動作不能領
域は発生せず、また熱硬化性エポキシ接着剤で最終的に
封止するので、長期耐熱シール性等の耐久性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のエレクトロクロミック(EC)素子の
断面図である。
【図2】本発明の他の封止例のエレクトロクロミック
(EC)素子の断面図である。
【図3】本発明の他の封止例のエレクトロクロミック
(EC)素子の断面図である。
【符号の説明】
1,2…ガラス基板(EC電極) 3…電解質層 4…紫外線硬化性接着剤 5…エポキシ接着剤
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エレクトロクロミック電極を表面に形成
    した一対の透明基板の間に電解質層を挟持して封止した
    エレクトロクロミック素子において、電解質層端部を放
    射線硬化性封止剤で封着し、その外側をエポキシ樹脂系
    封止剤で封着したことを特徴とするエレクトロクロミッ
    ク素子。
  2. 【請求項2】 エレクトロクロミック電極を表面に形成
    した一対の透明基板の間に電解質層を挟持して封止する
    エレクトロクロミック素子の製造方法において、最初に
    放射線硬化封止剤で電解質層端部を封着し、次いでその
    外側をエポキシ樹脂系封止剤で封着することを特徴とす
    るエレクトロクロミック素子の製造方法。
JP3678093A 1993-02-25 1993-02-25 エレクトロクロミック素子及びその製造方法 Pending JPH06250230A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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