JPH06337443A - 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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JPH06337443A
JPH06337443A JP12727893A JP12727893A JPH06337443A JP H06337443 A JPH06337443 A JP H06337443A JP 12727893 A JP12727893 A JP 12727893A JP 12727893 A JP12727893 A JP 12727893A JP H06337443 A JPH06337443 A JP H06337443A
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JP
Japan
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electrode
film
electrolyte
electrochromic
solid electrolyte
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Pending
Application number
JP12727893A
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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
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Tonen General Sekiyu KK
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Tonen Corp
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便に作用電極及び対向電極の注入電荷量を
制御する自由度を得て、エージングなしで従来より濃い
着色を実現すること。 【構成】 電解質溶液を含浸した高分子多孔膜からなる
固体電解質膜を、エレクトロクロミック(EC)電極と
対向電極間に挾持したEC素子において、固体電解質膜
にEC電極や対向電極に接触しないように第3の電極を
設ける。第3の電極としては導電性ワイヤーなどを用い
ることができる。

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
子に係る。
【0002】
【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、通常透明電極基板上にEC材料から成る
層(以下EC層と略称する)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、前者の液体電
解質はイオン電導度が大きいので応答性に優れているも
のの、液体であるため、素子の構造及び組み立て上、液
漏れ対策が必要であり、また液漏れ対策をしても破損に
より、あるいは使用中に液漏れが生じるおそれがあるな
どの欠点を有している。これに対し、通常の固体電解質
は前記のような問題はないものの、イオン電導度が小さ
いために、応答性が悪いという欠点がある。
【0004】そこで、本発明者らは、イオン電導度の大
きな固体電解質を開発するために鋭意研究を重ね、高分
子多孔性薄膜の空孔中にイオン電導体を充填して成る高
分子電解質薄膜が、全体として固体として取り扱うこと
ができ、液漏れのおそれがない上、イオン導電性に優れ
ていることを先に見い出した。このような高分子電解質
薄膜をEC素子の電解質として用いる場合、電極形成後
に該薄膜を両極間に挟めばよく、したがって電極形成時
に該電解質を劣化させることがない上、合わせガラスの
プロセスでEC素子を製作しうるなどの利点がある。
【0005】また、電解液を用いるEC素子では、WO
3(EC極)/電解質/プルシアンブルー(対極)で電解
質として非水溶液を用い、ポリトリフェニルアミンとカ
ーボンとからなる補助電極(第3極)を設けた調光ガラ
スが提案されている(日産自動車、S61 自動車技
術)。第3の電極を設けることによって着消色応答時間
の短縮等の効果が得られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】薄膜電解質を用いるエ
レクトロクロミック素子では、電解質が膜であるため通
常の非水電解質溶液系のエレクトロクロミック素子で参
照極として用いるAg/AgClは実用上用い難い。ま
た電解質が十分電気化学的に安定で、電流が全てエレク
トロクロミック素子の可逆的電極反応による場合、2極
式のエレクトロクロミック素子でも、電荷のワーキング
電極とカウンター電極の膜厚を厚くし、電荷バランスを
エレクトロクロミック素子製作時に取れば、常温で着色
透過率20%以下10万回以上の駆動が可能であった。
【0007】そのため、薄膜電解質タイプのエレクトロ
クロミック素子は、還元発色のエレクトロクロミック電
極と酸化発色のエレクトロクロミック電極間に薄膜電解
質を挟み2極式で製作された。しかし、特にECWを頻
繁に使用しない場合で着色時の透過率を下げる要請が強
い場合などでは、エージング(慣らし動作)なしに注入
電荷量を多くする必要があるため、エレクトロクロミッ
ク素子製作時に両EC電極の電荷バランスを取る、ある
いはEC層を厚くする等の対策だけでは、要求特性が満
たされないことが判った。
【0008】そこで、本発明は、固体電解質膜を用いる
EC素子において、エージング無しに従来より濃い着色
を同じ膜厚のEC素子で達成できるようにすることを目
的とする。
【0009】
【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を
形成した一対の基板間に、電解質溶液を含浸した高分子
多孔膜からなる固体電解質膜を挾持してなるエレクトロ
クロミック素子において、固体電解質膜に、エレクトロ
クロミック電極及び対向極に接しないように第3の電極
を設け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。
【0010】すなわち、本発明者らは、作用電極と対向
電極からなる一対のEC電極間に、電解質層として固体
電解質を挟んで構成するEC素子において、第3の電極
を設けることによって、短時間で注入電荷量を大きく出
来ること、及び高濃度の発色が得られるという効果を見
出して、本発明を完成したものである。本発明に用いる
固体電解質膜は先に特開平4−324841号、同5−
34732号公報に開示したものでよいが、ポリオレフ
ィンの等の微多孔膜のマトリックス中にマトリックスと
屈折率の合った、電気化学的に安定な非水系電解質溶液
を、毛細管現象を利用して含浸固定化してなる薄膜電解
質である。このような電解質薄膜は固体として取り扱う
ことができ、液漏れの心配がなくしかも薄膜化が可能で
あるためイオン伝導性に優れることができる。
【0011】含浸させる高分子多孔性薄膜としては、膜
厚が0.1ミクロン〜50ミクロン、空孔率が40〜9
0%、破断強度が200kg/cm2 以上、平均貫通孔径が
0.001ミクロン〜0.7ミクロンのものが好ましく
使用される。薄膜の材料としては、化学的、電気化学的
安定性の面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、ポリフッ化ビニリデンを用いることがで
きる。ポリオレフィンを用いるに際しては、特に重量平
均分子量が5×105 以上のポリオレフィンが好適であ
る。
【0012】特にポリオレフィンなどの微多孔膜の細孔
に含浸させて用いる場合には、通常屈折率が1.48〜
1.58程度になるようにする必要があるが、特にヘイ
ズ率を5%以下に押さえる場合では、マトリックスの屈
折率と電解質溶液の屈折率をより合わせる必要があるた
め、例えばポリエチレン微多孔膜を使用する場合でヘイ
ズ率を3%以下にする場合は、1.523〜1.564
程度にする必要がある。
【0013】薄膜電解質に用いる電解質は、たとえば、
ベンゾニトリル、ベンジルシアナイド、1−フェニル−
1−シクロプロパンカルボニトリル、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、2,2
ジフェニルプロピオニトリル、ポリエチレングリコール
ジメチルエーテル、ポリプロピレングリコールジメチル
エーテルの少なくとも1種と過塩素酸リチウム、過塩素
酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩及び過酸化水素水を
含むエレクトロクロミック素子用電解質溶液が使用可能
であるがこれに限定されない。
【0014】高分子多孔性薄膜の空孔に、前記イオン導
電体を充填する方法については、特に制限はなく、例え
ば浸漬、塗布、スプレーなどの方法の中から任意の方法
を選択して用いることができる。エレクトロクロミック
電極(作用電極)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いずれでもよい
が、代表的には還元青色発色型のWO3 が用いられ、そ
のほか、例えばMoO3 ,MoS3 ,V2 5 ,MgW
4 ,TiO2 ,W4 6(C2 4)x なども還元発色型
である。膜厚は通常50〜150nm程度である。
【0015】電極はガラスやプラスチックフィルムの透
明基板上に透明導電膜(ITO)を集電電極として形成
した上に形成される。ITOは100〜500nm、好ま
しくは120〜350nm程度の厚さに形成される。一
方、対向電極としては、酸化還元電流が取れればよく、
発色する必要もないが、作用電極が還元発色型のWO3
の場合、例えばIrO3 ,NiOなどの酸化発色型電
極、あるいはカーボンやカーボン複合材などが用いられ
る。
【0016】対向電極も透明基板上に集電電極を形成し
た上に通常100nm〜10μm程度の膜厚に形成され
る。このような作用電極(EC電極)と対向電極の間に
薄膜電解質を挾持する。そして、本発明によれば、その
薄膜電解質にEC電極及び対向電極と接触しないように
第3の電極を設ける。
【0017】第3の電極としては導電性ワイヤーが好適
で、薄膜電解質の側面から薄膜中へ挿入する形で使用す
る。金属箔を使用することも可能である。例えば幅1〜
10mm、厚み4〜30μmの箔は好適と言える。第3の
電極の材質は導電性を有していればよいが、電気化学的
に安定且つ溶媒と反応しないことが望ましい。例えば白
金や金などが好適である。
【0018】ワイヤー電極の場合、直径が4〜40μm
程度が好ましく、さらに10〜30μm程度がよい。図
1に本発明のEC素子の代表的構成を模式的に示す。図
中、1はガラス基板、2はITO、3は作用電極、4は
対向電極、5は薄膜電解質、6は第3の電極、7は導
線、8はシールである。
【0019】なお、本発明は、EC素子のよりオプティ
カルデンシティーを得る方法であるところの、a)作用
電極とカウンター電極の電荷バランスを取る、あるいは
b)作用電極と対向電極のEC層を厚くする等の処理と
併用も可能である。
【0020】
【作用】電解質層が固体電解質膜であるEC素子では、
溶液電解質型EC素子で使用されるAg/AgClやL
iのような参照電極を補助電極としては用い難い。しか
し、電解質層に直接挿入するか、接触させた第3電極を
設けることにより、短時間で注入電荷量を大きくできる
ため大面積の調光ガラスに適用した場合にエージングな
しに着色時の光透過率を下げることができ、濃い発色が
得られる。
【0021】
【実施例】 イオンプレーティングでITO(酸化インジウム/
酸化錫)を160nm厚に製膜した50mm角1.1mm厚ノ
ンアルカリガラス上にNiアルコキシドのトルエン/イ
ソプロピルアルコール溶液(0.8モル/kg)を1次回
転数700/分、2次回転数1600/分でスピンコー
トし、昇温速度1℃/分で250℃まで加熱後、3時間
保持し、1℃/分で室温まで降温し、焼成した。この基
板に再度スピンコートし、同様の条件で焼成することに
よって、300nm厚の酸化ニッケルEC電極を得た。
【0022】 イオンプレーティングでITO(酸化
インジウム/酸化錫)を160nm厚に製膜した50mm角
1.1mm厚ノンアルカリガラス上に酸化タングステン
(高純度化学製)をターゲットとして400nm厚にイオ
ンプレーティングで製膜して、酸化タングステン電極を
得た。 25μm厚の二軸延伸ポリエチレン微多孔膜(空孔
率56%)に2,2ジフェニルプロピオニトリル65wt
%、N−メチルピロリドン30wt%、過塩素酸リチウム
5wt%、からなる電解質溶液を真空含浸させて固定化液
膜電解質を製作した。
【0023】 図1の如く、電極及びの間に薄膜
電解質をはさみ、薄膜電解質に第3の電極として白金
ワイヤーの先端が接触するように配線してから、エポキ
シ接着剤でシールしてエレクトロクロミック素子を製作
した。 上記と同様に、しかし第3の電極を設けないエレク
トロクロミック素子を比較のための製作した。
【0024】これらのエレクトロクロミック素子につい
て、着消色透過率とヘイズ率(着色電位:酸化タングス
テン−1.5V、80秒印加時)を測定した結果を下記
表1に示す。表1に見られるように、着色透過率は1
9.7%である。エレクトロクロミック調光窓に要求さ
れると考えられる20%を達成した。また消色時の透過
率は67.4%であり、透過率変化は37.7%を得
た。実施例に見られるように、第3極を用いることで、
標準的な動作時間で消色透過率の向上と到達着色透過率
の低減が実証された。また実施例では、スタートして1
〜2回のサイクルでも深い着色が得られた。
【0025】 表 1 EC素子 着色透過率T 消色透過率T′ ヘイズ率H 〔%〕 〔%〕 〔%〕 実施例 19.7 67.4 6.8 比較例 31.1 62.1 6.9 (サイクル1回目) 図2及び上記表に見られるように、第3の電極を設けた
ことによって消色時と着色時のコントラストを大きく得
ることができた。また通常2極式で行なわれる30〜4
0回のエージングがなくても深い着色が得られた。また
薄膜電解質中に、第3極を入れることによるシール不良
等は生じなかった。
【0026】
【発明の効果】本発明のエレクトロクロミック素子は、
エージングなしで、大きな注入電荷量が得られ、濃い発
色が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のEC素子の構造例を示す模式断面図で
ある。
【図2】実施例のEC素子の注入電荷量と透過率との関
係を示す図である。
【符号の説明】
1…ガラス基板 2…ITO 3…作用電極 4…対向電極 5…薄膜電解質 6…第3の電極 7…導線 8…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を
    形成した一対の基板間に、電解質溶液を含浸した高分子
    多孔膜からなる固体電解質膜を挾持してなるエレクトロ
    クロミック素子において、固体電解質膜に、エレクトロ
    クロミック電極及び対向極に接しないように第3の電極
    を設けたことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
JP12727893A 1993-05-28 1993-05-28 エレクトロクロミック素子 Pending JPH06337443A (ja)

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JP12727893A JPH06337443A (ja) 1993-05-28 1993-05-28 エレクトロクロミック素子

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JP12727893A JPH06337443A (ja) 1993-05-28 1993-05-28 エレクトロクロミック素子

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JPH06337443A true JPH06337443A (ja) 1994-12-06

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ID=14956026

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005099249A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Minolta Co Ltd エレクトロクロミック素子及び該素子の駆動方法
JP2005189384A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Sony Corp 電気化学調光装置及びその駆動方法
JP2007526525A (ja) * 2004-03-01 2007-09-13 ユニヴァーシティ オブ ワシントン エレクトロクロミックポリマーをベースにした切替え可能な窓
JP2007529781A (ja) * 2004-04-19 2007-10-25 エルジー・ケム・リミテッド イオン性液体を用いたゲルポリマー電解質及びこれを用いたエレクトロクロミック素子
JP2007279573A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Sony Corp エレクトロクロミック素子、及びこれを用いたエレクトロクロミック装置
JP2012150471A (ja) * 2011-01-10 2012-08-09 National Cheng Kung Univ エレクトロクロミック装置、記憶装置及びその製造方法

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JP2005189384A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Sony Corp 電気化学調光装置及びその駆動方法
JP2007526525A (ja) * 2004-03-01 2007-09-13 ユニヴァーシティ オブ ワシントン エレクトロクロミックポリマーをベースにした切替え可能な窓
JP2007529781A (ja) * 2004-04-19 2007-10-25 エルジー・ケム・リミテッド イオン性液体を用いたゲルポリマー電解質及びこれを用いたエレクトロクロミック素子
JP2007279573A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Sony Corp エレクトロクロミック素子、及びこれを用いたエレクトロクロミック装置
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