JPH071624Y2 - 長辺側に電極取出し部を有するec素子 - Google Patents

長辺側に電極取出し部を有するec素子

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JPH071624Y2
JPH071624Y2 JP1986076682U JP7668286U JPH071624Y2 JP H071624 Y2 JPH071624 Y2 JP H071624Y2 JP 1986076682 U JP1986076682 U JP 1986076682U JP 7668286 U JP7668286 U JP 7668286U JP H071624 Y2 JPH071624 Y2 JP H071624Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、新規なエレクトロクロミック素子(以下、
「エレクトロクロミック」をECと略称し、EC素子をECD
と略称する)に関するものである。
〔従来の技術〕
ECDは、一般には少なくとも一方が透明な一対の電極層
とそれらの間にサンドイッチされたEC層からなる。この
ECDは、乾電池から得られる程度の電圧を一対の電極間
に印加すると、発色し、逆の電圧を印加すると消色して
元の無色透明に戻る。そのためECDは表示装置特に
「日」の字型のセブンセグメントを用いた数字表示装
置、透過又は反射光量の制御装置、その他に利用すべく
盛んに研究されている。
EC材料例えばWO3が発色するには、電子(e-)とカチオ
ン(X+)の同時注入が必要とされ、発色・消色に伴う反
応式は、次のように信じられている。
消色状態:WO3+ne-+nX+ ↑↓ 発色状態:XnWO3 そして、カチオン(X+)としては、イオン半径の小さく
移動の容易なH+やLi+が主として利用されている。カチ
オン(X+)は常時カチオンである必要はなく、電圧が印
加され電場が形成されたときカチオンが生じればよいの
で、特にH+の場合には水がカチオン供給源として使用さ
れる。水は極く微量で充分であるらしく、ECDを大気中
にさらしたときに大気中から自然に層内に侵入する程度
の水分でしばしば間に合う。
しかしながら、単にWO3層を一対の電極で挾んで電圧を
印加して発色させても、容易に消色することが出来な
い。何故ならば、消色しようとして逆電圧を印加しても
陰極に接した電極側から電子(e-)が流入してくるの
で、もしH+があれば、 WO3+ne-+nH+→HnWO3 の反応が起こって発色するからである。
そのため、S.K.Debらは、WO3層と一方の電極との間に絶
縁層例えばSiO2,MgF2を設けたECDを提案した(特公昭5
2−46098)。この絶縁層は、電子の移動はできないが、
H+やOH-のようなイオンの移動は自由であり、このH+やO
H-イオンが電気を運び(この意味で絶縁層と呼ぶのは誤
りでイオン導電層と呼ぶのが正しい)、OH-イオンが陽
極との界面で OH-→1/2H2O+1/4O2↑+e- の反応式に従って反応し、電子を陽極側に放出している
ものと思われる。
つまり発色時には、 陰極側:WO3+ne-+nH+→HnWO3 陽極側:nOH-→n/2H2O+n/4O2↑+ne- という反応が推定され、消色時には、 陽極側:HnWO3→WO3+ne-+nH+ 陰極側:nH2O+ne-→nOH-+n/2H2↑ という反応が生じているものと推定されている。
これらの式からも明らかであるが、現実にもS.K.Debら
のECDは、発色・消色の駆動により水が消費されるので
大気中から速やかに水が供給されないと発色しなくな
り、また駆動に伴ってO2やH2ガスが放出されるので層間
剥離を生じるという欠点がある。
そのため、Y.Takahashiらは、イオン導電層と電極層と
の間に酸化発色性EC層を設けたECDを提案した(特開昭5
6−4679)。このECDは酸化発色性EC層として例えば水酸
化イリジウムを使用したもので、WO3の発色時に陽極側
で主として と反応し、WO3の消色時には陰極側で主として と反応するものと推定されている。従って、水が再生さ
れるので消費されてなくなることがなく、また駆動に伴
ってO2やH2ガスが放出されることもない。
そのほか、EC層とリチウム固体電解質層とを組み合わせ
たもの、EC層とプロトン含有又はプロトン放出性固体な
いし半固体樹脂層とを組み合わせたものもある。
いずれにせよ、ECDの信頼性,耐久性の点からECDを封止
することが必要である。特に水をプロトン供給源とする
ECDにあっては、水を逃がさないようにする意味から封
止することが必要である。封止には一般にエポキシ樹
脂、その他の樹脂が使用される。
ところでECDを封止した場合、一対の電極層に駆動電源
を供給しなければならないところから、各々一部(電極
取出し部という)を封止領域から露出しており、そこに
外部からの配線をボンディングする。
〔考案が解決しようとする問題点〕
ところで、このようなECDに使用される透明電極の材料
は、例えばSnO2、In2O3、ITO(SnO2とIn2O3の混合物)
であり、これらは比較的電気抵抗が高い。そのため表示
部の面積が大きい場合に、発色又は消色を起こさせる
と、全体が発色又は消色するのに時間がかかりムラが生
じるという問題点があった。
従って、本考案の目的は、このムラの問題点を軽減する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため、本考案は、矩形又はほぼ矩形の基板(S)の
上に少なくとも上部電極(A)、エレクトロクロミック
層(F)、下部電極(B)を積層してなるエレクトロク
ロミック素子に於いて、 前記矩形の対向する二つの長辺側に各電極の電極取り出
し部(C)、(B1)をそれぞれ設け、かつ、前記矩形の
短辺と長辺の比を2:5以下とし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。
〔作用〕
本考案に使用される電極(A)、(B)並びに電極取り
出し部(C)、(B1)の材料としては、Al、Ag、Ni、P
t、Au、Pd、Cr、Ir、Ru、Rhなどの金属、SnO2、In2O3
ITO(SnO2とIn2O3の混合物)、ZnOなどの透明導電性酸
化物、炭素などが選択使用される。
電極の形成ないし積層法としては、一般には真空蒸着、
反応性蒸着、イオンプレーティング、反応性イオンプレ
ーティング、スパッタリング、反応性スパッタリング、
CVDなどの薄膜形成法が用いられる。場合によっては、
厚膜法(有機金属化合物例えば金属アルコラート又はそ
のオリゴマーの溶液を塗布し、焼成して被膜を形成す
る)で形成してもよい。
電極の膜厚としては、透明導電性酸化物の場合には抵抗
値にもよるが一般には0.01〜0.5μmが適当であり、金
属の場合には8×10-5〜10-1mmが適当である。
上部電極(A)の取出し部(C)と、下部電極(B)と
その取出し部(B1)は、同時に形成することが好まし
い。
本考案によれば、この取り出し部(C)と取り出し部
(B1)を矩形の対向する二つの長辺側に設け、かつ、矩
形の短辺と長辺の比を2:5以下とし、短辺側には設けな
い。この理由は、短辺側には設けると、取出し部とは反
対側の短辺までの距離(長辺の長さにほぼ等しい)が長
くなるので、発色・消色ムラが生じ易くなるからであ
る。また、取出し部を長辺側に加えて短辺側にも設ける
ことが考えられるが、そうすると合計4本の取出し部と
なり、外部配線が煩雑になる欠点が生じるので、本考案
ではそれもしない。
EC層(F)としては、主として還元発色型又は酸化発色
型EC材料が用いられる。還元発色型EC材料としては、例
えばWO3又はMoO3などの無機酸化物のほか有機材料を使
用することもできる。酸化発色型EC材料としては、水酸
化又は酸化イリジウム、同じくニッケル、同じくクロ
ム、同じくバナジウム、同じくルテニウム、同じくロジ
ウムなどの無機物のほか有機材料が使用される。
EC層(F)は、単独でも又は還元発色型EC層と酸化発色
型EC層との2重層でも、或いはこれにイオン導電層を併
用したものでもよい。最も好ましい構造は、還元発色型
EC層/イオン導電層/酸化発色型EC層(又は明確な発色
は認められないものの可逆的に電解酸化するものでもよ
い)の3層構造である。
これらのEC層は、一般にそれぞれ0.01〜数μmの厚さに
形成される。形成法としては、主として前述の薄膜形成
法が用いられる。
場合によって、設けてもよいイオン導電層は、電子に対
して絶縁体であるが、プロトン(H+)及びヒドロキシイ
オン(OH-)に対しては良導体である。これは、本考案
のECDにメモリ性即ち発色させた後、電圧印加を止めて
も、発色状態が保持される性質をもたせるために、必要
に応じて設けられるもので、その具体的材料としては次
のものが例示される。
無機誘電体薄膜例えば酸化タンタル (Ta2O5),酸化ニオブ(Nb2O5),酸化ジルコニウム
(ZrO2),酸化チタン(TiQ2)酸化ハフニウム(Hf
O2)、酸化イツトリウム(Y2O3)酸化ランタン(La
2O3),酸化珪素(SiO2)フッ化マグネシウム,リン酸
ジルコニウムあるいはこれらの混合物質(これらの物質
は、電子に対して絶縁体であるが、プロトン(H+)及び
ヒドロキシイオン(OH-)に対しては良導体である。)
全固体タイプのECD特に薄膜タイプのECDは、厚さを極め
て薄くでき、しかも液もれの心配がない利点があり、そ
の場合にはイオン導電層として、この無機誘電体を選ぶ
ことが好ましい; 塩化ナトリウム,塩化カリウム,臭化ナトリウム,臭
化カリウム,Na3Zr2Si2PO12,Na1+xZrSixP3-xO12,Na5Y
Si4O12,RbAg4I5等の固体電解質; 水又はプロトン供給源含有合成樹脂、例えばメタクリ
ル酸β−ヒドロキシエチルと2−アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸との共重合体,含水メタクリ
ル酸メチル共重合体のような含水ビニル重合体,含水ポ
リエステルなど; 電解液、例えば硫酸,塩酸,リン酸,酢酸,酪酸,し
ゅう酸のような酸またはその水溶液,水酸化ナトリウ
ム,水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液,塩化ナ
トリウム,塩化リチウム,塩化カリウム,硫酸リチウム
のような固体強電解質の水溶液; 半固体ゲル電解質、例えば電解質水溶液を ゲル化剤例えばポリビニルアルコール,CMC, 寒天,ゼラチン等でゲル化させたもの; などが挙げられる。
従って、イオン導電層は、真空薄膜形成技術,厚膜法,
封入,注入,塗布,その他の手段で形成され、厚さは材
料によって0.01μm〜1mm位まで様々となる。
更に場合により、酸化発色性EC層ないし可逆的電解酸化
性層ないし触媒層を使用してもよく、それには例えば酸
化ないし水酸化イリジウム、同じくニッケル、同じくク
ロム、同じくバナジウム、同じくルテニウム、同じくロ
ジウムなどがあげられる。これらの物質は他の透明なイ
オン導電体層又は透明電極中に分散されていても良い。
以下、実施例により本考案を詳細に説明する。
(実施例) 第1図は、実施例のECDの断面図であり、このECDの製造
工程を第2A図(平面図)及び第2B図(第2A図のA視断面
端面図)に示す。
(1)ガラス基板(S)上にITO膜を形成し、次にホト
エッチングによりパターニングして、下部電極(B)、
その取出し部(B1)及び上部電極の取出し部(C)を形
成した(第2A図及び第2B図参照)。なお、下部電極
(B)、その取出し部(B1)は一連につながっており、
そこには物理的な境界はなく概念上分けられているにす
ぎない。
ホトエッチングによるパターニングにかえて、最初から
所望のパターンが得られるようにマスク蒸着その他の手
段を採用してもよい。また一面に電極を形成した後、ホ
トエッチングではなくレーザーカッティングによりパタ
ーニングしてもよい。
本考案では、帯状の電極取り出し部を矩形の対向する二
つの長辺側に設け、かつ、矩形の短辺と長辺の比を2:5
以下とすることに特徴があり、そのため、上部電極の取
出し部(C)と下部電極(B)とを分割する溝(第2A図
の(1)において白色の部分)は、長辺に平行となる。
(2)次に酸化イリジウム−酸化スズ混合層(D)、酸
化タンタル層(E)及び酸化タングステン層(F)を順
に積層した(第2A図(2)及び第2B図(2)参照)。
(3)その上にAl電極(A)を形成した(第2A図(3)
及び第2B図(3)参照)。この場合、Al電極(A)の一
部が既に形成された取出し電極(C)の一端と接触する
ようにする。
(4)最後に取出し部(C)の外縁に当る一部及び電極
(B)の外縁に当る一部を除いてエポキシ樹脂(R)で
封止すると同時に、エポキシ樹脂の上に基板ガラス
(S)より小さめの保護ガラス板(G)を接着させるこ
とによりECDを作製した(第1図参照)。
尚、各層ないし各膜の製造方法及び製造条件を次の第1
表に示す。
こうして作製したECDは、封止領域(R)外に露出して
いるのは、ITO電極(C)の一部及びITO電極(B)の一
部であり、そこにそれぞれ外部配線(LA),(LB)をボ
ンディングして(第3図参照)、駆動電源(Su)から着
色電圧(+1.35V)を印加すると、基板(S)側から入
射させた波長633mmの光(L)に対し反射率が15%に減
少し(1秒後)、この反射率は電圧印加を止めても、し
ばらく保たれた。今度は消色電圧(−1.35V)を印加す
ると、同じく反射率は65%に回復した(1秒後)。
このECDを70℃の温水中に100時間浸漬したが、電極
(B),(C)は基板(S)から剥離せず、ほぼ同様の
性能を示した。
本実施例のECDは、自動車の防眩ミラーとして有用であ
る。
〔考案の効果〕
以上の通り、本考案によれば、電極取り出し部を矩形の
対向する二つの長辺側に設け、かつ、矩形の短辺と長辺
の比を2:5以下としたので、短辺側に設けた場合に比
べ、ECDの発色・消色のムラが著しく軽減され、しか
も、発色・消色に要する時間が著しく短縮された。ま
た、短辺側及び長辺側の4カ所に設けるのではなく、長
辺側の2カ所にしか設けていないので、外部配線が煩雑
になるという欠点もない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本考案の実施例にかかるECDの概略断面図で
ある。 第2A図は、第1図のECDを製造する各工程における平面
図である。 第2B図は、第2A図の矢視断面図である。 第3図は、第1図のECDに駆動系を配線した様子を示す
説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 A……上部電極 B……下部電極(連続した一層となっている) B1……下部電極の取出し部(連続した一層となってい
る) C……上部電極の取出し部 F……エレクトロクロミック層 R……エポキシ樹脂又は封止領域 LA……外部配線 LB……外部配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−182424(JP,A) 特開 昭58−126577(JP,A) 実開 昭60−11320(JP,U)

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】矩形または略矩形の基板の上に、少なくと
    も、上部電極、エレクトロクロミック層、下部電極を積
    層してなるエレクトロクロミック素子に於いて、 前記矩形の対向する二つの長辺側に各電極の電極取り出
    し部をそれぞれ設け、かつ、前記矩形の短辺と長辺の比
    を2:5以下としたことを特徴とするエレクトロクロミッ
    ク素子。
JP1986076682U 1986-05-21 1986-05-21 長辺側に電極取出し部を有するec素子 Expired - Lifetime JPH071624Y2 (ja)

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IT8747954A IT1216811B (it) 1986-05-21 1987-05-20 Elemento elettrocromico
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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