JPH075494A - エレクトロクロミック層形成用材料およびエレクトロクロミック素子 - Google Patents

エレクトロクロミック層形成用材料およびエレクトロクロミック素子

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JPH075494A
JPH075494A JP5147242A JP14724293A JPH075494A JP H075494 A JPH075494 A JP H075494A JP 5147242 A JP5147242 A JP 5147242A JP 14724293 A JP14724293 A JP 14724293A JP H075494 A JPH075494 A JP H075494A
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JP
Japan
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electrochromic
nickel
electrochromic layer
layer
transparent electrode
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JP5147242A
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English (en)
Inventor
Toshio Enokida
年男 榎田
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高い着色効率であり大面積の薄膜形成が容易な
エレクトロクロミック素子を提供する。 【構成】水酸化ニッケル粒子をバインダーに分散してな
るエレクトロクロミック層形成用材料および透明電極上
に電解質層とその形成材料から形成されるエレクトロク
ロミッククトロクロミック層を形成したエレクトロクロ
ミック素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、着色効率が良く、薄膜
形成や薄膜の大面積化が容易なエレクトロクロミック層
形成用材料およびそれを用いて得られたエレクトロクロ
ミック素子に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧を印加することにより色が可逆的に
変化するエレクトロクロミズムを応用したエレクトロク
ロミック素子は、表示にメモリー性がある、消費電力が
少ない、視角依存性がない、大面積表示に適している等
の特徴がある。これらの特徴を活かし、調光素子、表示
素子等への用途が考えられ、古くから広く研究が行われ
てきた。
【0003】エレクトロクロミック素子は、一般に透明
電極、電解質、エレクトロクロミック層、透明電極の積
層構造からなる。そして、エレクトロクロミック層の材
料としては酸化タングステンを代表とする遷移金属化合
物や、金属錯体、有機色素などの無機または有機系物質
が検討されている。これらの薄膜層は、真空蒸着、スパ
ッタリング、電界成膜、化学的成膜等により形成されて
いる。
【0004】真空蒸着、スパッタリングによる成膜は高
価な装置を必要とし、装置内を高真空に保たなければな
らない。また良好な発色をおこなう為には、エレクトロ
クロミック膜は多孔質でなければならず、成膜条件を厳
密に制御する必要がある。そのため多大のエネルギーを
必要とし、省エネルギー化、大面積化を困難にしてい
る。また、電界成膜、化学的成膜法により多孔質膜を作
成する為には、成膜条件を厳密に管理する必要があり、
使用する原材料が限定されるという問題点がある。更
に、表示パターンを必要とする場合には、エッチング、
マスク等の特殊な処理が必要不可欠となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のエレ
クトロクロミック素子の欠点である、低い着色効率、お
よびエレクトロクロミック層の成膜時の省エネルギー
化、大面積化が困難であるという欠点を克服するために
なされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、平
均粒子径1μm以下の水酸化ニッケル粒子をバインダー
に分散してなるエレクトロクロミック層形成用材料に関
する。更に本発明は、透明電極上に上記エレクトロクロ
ミック形成用材料から形成されたエレクトロクロミック
層および電解質層を積層してなるエレクトロクロミック
素子に関する。更に本発明は、透明電極上に上記エレク
トロクロミック形成用材料から形成された酸化発色型エ
レクトロクロミック層と還元発色型エレクトロクロミッ
ク層とを電解質層を介して積層してなるエレクトロクロ
ミック素子に関する。
【0007】本発明のエレクトロクロミック層形成用材
料は、エレクトロクロミズムを示す物質をバインダーに
分散させたものである。バインダーとしては、樹脂およ
びそれを溶解する溶剤であっても良いし、熱硬化性の液
状樹脂、エネルギー線硬化性のモノマーや液状樹脂であ
ってもよい。本発明において使用される樹脂としては、
例えば、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、ポ
リカーボネート、ポリエステル、フェノキシ、アクリ
ル、アクリルポリオール、ポリアミド、ウレタン、エポ
キシ、シリコン、ポリスチレン、セルロース、ポリ塩化
ビニル、塩酢ビ共重合体、フェノール樹脂、メラミン樹
脂等を挙げることができるが、好ましくはアクリルポリ
オール、ウレタン、ポリ塩化ビニル、セルロース、およ
びこれらの変成体等を挙げることができる。また、これ
らの樹脂とともにイソシアネート、メラミン等を添加し
て熱硬化させることも出来る。
【0008】バインダーが樹脂とそれを溶解できる分散
媒体からなる場合、使用できる分散溶媒としては、アル
コール系、ケトン系、エーテル系、炭化水素系、ハロゲ
ン系、炭化水素系などの有機溶媒であっても無機溶媒で
あってもよい。具体例としてはメタノール、エタノー
ル、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテ
ル、ジプロピルエーテル、トルエン、キシレンなどが挙
げられる。また無機溶媒としては液体アンモニア、液体
二酸化炭素、シリコーンオイル等が挙げられるが、水と
の混合物である酸またはアルカリ水溶液であってもよ
い。
【0009】本発明の水酸化ニッケル粒子は、塩化ニッ
ケル、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、硫酸ニッケル等の
何れかのニッケル塩を溶解した水溶液に、アンモニア
水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネ
シウム等の何れかのアルカリ水溶液を滴下して沈澱物を
得て、それを水洗することにより得ることが出来る。ま
た、ニッケル塩を溶解した水溶液に尿素を溶解させた後
に、アルカリ水溶液を滴下する化学的方法、ボールミ
ル、サンドミル、三本ロール等の磨砕による機械的方法
により微細な水酸化ニッケル粒子を得ることが出来る。
水酸化ニッケル粒子は数平均粒子径で表した平均粒子径
が1μm以下、好ましくは、0.001〜0.1μmで
ある。平均粒子径が1μmより大きくなると、粒子の分
散が困難となり、未着色時の透過率が高くならないので
好ましくない。水酸化ニッケル粒子と樹脂の比率は、水
酸化ニッケル100重量部に対して樹脂が50〜0.0
1重量部であることが好ましい。水酸化ニッケル粒子と
樹脂とを上記比率となるように溶媒物質を加え、塗工可
能な流動性状とする。
【0010】本発明のエレクトロクロミック素子は、例
えば、透明電極、電解質、水酸化ニッケル粒子を含むエ
レクトロクロミック層、透明電極を積層したものであ
る。透明電極は、酸化錫、酸化インジウム、ITOのよ
うな伝導性の高い透明電極であることが好ましく、基板
はガラス、樹脂等の固体で光透過性の高い材質であれば
何れのものでも良い。
【0011】電解質としては、公知の電解質が適宜使用
可能であり、無機もしくは有機電解質でも良いが、塩基
性無機溶媒若しくはH、Li、K、Na、Mg等のイオ
ン伝導度の大きなカチオンを含む樹脂または誘電体が好
ましい。電解質は液体、固溶体、固体の何れでもよい
が、封止、液漏れ等の問題から固体であることが好まし
い。電解質の膜は10〜0.01μmとすることが好ま
しい。水酸化ニッケル粒子を含むエレクトロクロミック
層は、上述した水酸化ニッケル粒子を含むエレクトロク
ロミック層形成用材料をスピンコーター等の塗布装置を
使用して塗布、硬化させたものである。エレクトロクロ
ミック層の厚さは0.01〜10μmが好ましい。
【0012】本発明のエレクトロクロミック素子の別の
構成は、透明電極、水酸化ニッケルを含むエレクトロク
ロミック層、電解質、還元発色型エレクトロクロミック
層、透明電極を積層したものである。この構成のエレク
トロクロミック素子は、水酸化ニッケル粒子を含むエレ
クトロクロミック層が酸化発型として機能する。還元発
色型エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミズム
を示す物質が還元することにより発色する膜のことであ
り、具体例としては、WO3、MoO3、TiO2、V2
5、Nb25、ヘテロポリ酸などが挙げられる。還元発
色型エレクトロクロミック層の形成には、これらの物質
の粒子を含むバインダーを作製して、塗布してもよい
し、真空蒸着、スパッタリングにより形成してもよい
が、本発明の目的のためには、本発明と同じように塗布
によりエレクトロクロミック層を形成することが好まし
い。
【0013】
【実施例】以下実施例を挙げて、本発明を具体的に説明
する。但し、本発明の範囲は、下記実施例に限定される
ものではない。 実施例1 平均粒子径5μmの市販の水酸化ニッケル2.0g、メ
チルエチルケトン10ミリリットル、キシレン:酢酸ブ
チル:アクリルポリオール=1:1:1(重量比)から
なる分散媒体0.6gをボールミルに入れて、24時間
分散して分散液を調整した。
【0014】次に協栄セミコンダクター(株)製、スピ
ンコーターIH−300DLを使用して、10Ω/cm
2 のITOガラス透明電極上に、上記分散液を1500
rpmで塗布した。この塗膜を50℃、6時間大気中で
放置して、塗膜中の溶媒を除去してエレクトロクロミッ
ク層を得た。エレクトロクロミック層に+1Vを1分間
印加したときの吸光度を図1に、−1Vを1分間印加し
たときの吸光度を図2に示す。吸光度の測定には、
(株)島津製作所製、分光光度計UV−3100を使用
し、300nm〜1000nmの波長領域を測定した。
+1Vを1分間印加したエレクトロクロミック層は、極
めて濃い褐色の着色を示し、600nmでの透過率は
5.5%であった。−1Vを1分間印加したエレクトロ
クロミック層は、極めて透過率が高く、600nmでの
透過率は97.0%であった。この様にして得られたエ
レクトロクロミック層を用い以下のようにしてエレクト
ロクロミック素子を作製した。対向電極として10Ω/
cm2 のITOガラス透明電極を用いた。スペーサーを
挟み、エレクトロクロミック層と対向電極をエポキシ樹
脂により接着した後、エレクトロクロミック層と対向電
極の間に、0.1規定のKOH水溶液を注入した。作製
したエレクトロクロミック素子を図3に示す。
【0015】実施例2 ビーカー中に1リットルの水を入れ、かき混ぜながら硝
酸ニッケル30gを加えて溶解させる。尿素5gを加え
て溶解させた後、アンモニア水50ミリリットルを20
分かけて滴下して緑白色の沈澱物を得た。この沈澱物を
赤外線吸収スペクトル、X線回折線により分析したとこ
ろ、水酸化ニッケルであることがわかった。粒子をテト
ラヒドロフラン中で分散した後に、島津製作所(株)製
の遠心沈降式粒度分布測定装置SA−CP3型により、
回転速度5000rpmで平均粒子径を測定したとこ
ろ、0.05μmであった。この方法で作製した水酸化
ニッケル2.0g、メチルエチルケトン10ミリリット
ル、キシレン:酢酸ブチル:アクリルポリオール=1:
1:3(重量比)からなる分散媒体0.6g及び直径1
mmのジルコニアビーズ30gを入れて24時間分散を
行い分散液を調製した。
【0016】次に協栄セミコンダクター(株)製、スピ
ンコーターIH−300DLを使用し、10Ω/cm2
以下のITOガラス透明電極上に上記分散液を塗布し
た。さらに塗膜を50℃、6時間空気に放置して塗膜中
の溶媒を除去し、水酸化ニッケルのエレクトロクロミッ
ク膜を得た。次に、粒径0.1μmの市販の酸化タング
ステン粉末を用いて、水酸化ニッケルのエレクトロクロ
ミック層の調製法と全く同様の方法により酸化タングス
テンの樹脂分散層のエレクトロクロミック層を得た。こ
の様にして得られた2種類のエレクトロクロミック層を
用いて、以下の様にしてエレクトロクロミック素子を作
製した。スペーサーを挟み、2種類のエレクトロクロミ
ック層をエポキシ樹脂により接着した後、2種類のエレ
クトロクロミック膜の間に、1M過塩素酸/プロピレン
カーボネート溶液を注入した。作製したエレクトロクロ
ミック素子を図4に示す。このエレクトロクロミック素
子の吸光度を測定した後、このエレクトロクロミック素
子に対して、水酸化ニッケルのエレクトロクロミック層
側のITO透明電極を陽極、酸化タングステンのエレク
トロクロミック層側のITO透明電極を陰極として1V
の電圧を印加した時の吸光度を測定した。実施例1と同
様に分光光度計により300nm〜1000nmの波長
領域における吸光度を電圧印加の前後で測定し、両者を
比較することにより、この素子がエレクトロクロミズム
を示すことを確認した。
【0017】
【発明の効果】本発明の実施例から明らかな如く、水酸
化ニッケルを含むエレクトロクロミック層形成用材料を
使用することにより、高い着色効率であり、大面積の薄
膜形成が容易なエレクトロクロミック素子を作製でき
た。そのエレクトロクロミック素子は、パネルディスプ
レイ、標示板、調光ガラス等に使用することが出来るの
で、その工業的意義は極めて多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 吸光度を示すグラフ
【図2】 吸光度を示すグラフ
【図3】 実施例1で作製したエレクトロクロミック素
子の断面図
【図4】 実施例2で作製したエレクトロクロミック素
子の断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明電極 3 エレクトロクロミック層 4 スペーサー 5 接着剤 6 電解質 7 接着剤

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径1μm以下の水酸化ニッケル
    粒子をバインダーに分散してなるエレクトロクロミック
    層形成用材料。
  2. 【請求項2】 透明電極上に請求項1のエレクトロクロ
    ミック形成用材料から形成されたエレクトロクロミック
    層および電解質層を積層してなるエレクトロクロミック
    素子。
  3. 【請求項3】 透明電極上に請求項1のエレクトロクロ
    ミック形成用材料から形成された酸化発色型エレクトロ
    クロミック層と還元発色型エレクトロクロミック層とを
    電解質層を介して積層してなるエレクトロクロミック素
    子。
JP5147242A 1993-06-18 1993-06-18 エレクトロクロミック層形成用材料およびエレクトロクロミック素子 Pending JPH075494A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008287001A (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd エレクトロクロミック素子及びその製造方法
US20110311428A1 (en) * 2009-12-18 2011-12-22 Invista North America S.A R.L. Nickel compositions for preparing nickel metal and nickel complexes
US9371346B2 (en) 2010-09-07 2016-06-21 Invista North America S.A.R.L. Preparing a nickel phosphorus ligand complex

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US9371346B2 (en) 2010-09-07 2016-06-21 Invista North America S.A.R.L. Preparing a nickel phosphorus ligand complex

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