JPH0784288A - 調光窓ガラス及びその製造方法 - Google Patents

調光窓ガラス及びその製造方法

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JPH0784288A
JPH0784288A JP5248538A JP24853893A JPH0784288A JP H0784288 A JPH0784288 A JP H0784288A JP 5248538 A JP5248538 A JP 5248538A JP 24853893 A JP24853893 A JP 24853893A JP H0784288 A JPH0784288 A JP H0784288A
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JP
Japan
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intermediate layer
window glass
electrode
layer
ecd
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JP5248538A
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English (en)
Inventor
Kajiro Ushio
嘉次郎 潮
Kuniharu Matsuda
国治 松田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に大型の固体型ECDにおいて、一様にリ
ーク電流が分布している場合にも色ムラが発生しない調
光ガラスを得ること。 【構成】 基板上に、上部電極層とエレクトロクロミッ
ク層を含む中間層と下部電極層とを積層してなり、両電
極層の一部に取り出し電極を形成してなる調光窓ガラス
において、前記取り出し電極からの距離に関して次式で
示される前記中間層のイオン抵抗RL の値を異ならしめ
てなる。RL =rs ×ds /w(rs :前記中間層の厚
さ方向のイオン抵抗率、ds :前記中間層の厚さ、w
:前記取り出し電極部の長さ)

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
素子を利用した調光窓ガラスとその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電圧を印加すると電解酸化若しくは還元
反応により、可逆的に着色(発色)するエレクトロクロ
ミック素子(ECD)はよく知られており、このECD
ではエレクトロクロミック(EC)物質の薄膜が透明又
は不透明からなる一対の電極層で狭持されており、その
電極層間に印加する電圧を操作することにより色調や光
透過率を任意に変化させることができる。
【0003】例えば、ガラス基板の上に透明電極膜(陰
極)、三酸化タングステン薄膜、二酸化ケイ素のような
絶縁膜、電極膜(陽極)を順次積層してなるECD(特
公昭52−46098号公報参照)が全固体型ECDと
して知られている。このECDに電圧を印加すると三酸
化タングステン(WO3 )薄膜が青色に着色する。その
後、このECDに逆の電圧を印加すると、WO3 薄膜の
青色が消えて無色になる。
【0004】このようなECDを用いた調光ガラスは、
印加電圧を調整することにより比較的容易に着色濃度を
制御できるので透過光のエネルギーを連続的に制御する
ことが可能であり、視覚依存性もないといった優れた特
質を持っており、様々な分野での利用に期待されてい
る。
【0005】一般に、ECDを用いた透過型の調光ガラ
スでは、電極には透明導電膜が用いられており、EC物
質は、真空蒸着、或はスパッタリングにより形成されて
いる。現在、多く使用されているのはITO(SnO2
とIn23 との混合物)であるが、ZnOやSnO2
等の他の材料も検討されている。
【0006】また、ECDは、着色起源となるEC物質
の形態によって溶液型、ゲル型、全固体型等に大別する
ことができ、その中でも全固体型は、ECD着色層、電
解質層、電極など全て薄膜状に連続的に形成しているた
め、溶液型やゲル型のECDを形成させる時のように貼
り合わせや、液状材料密封といった工程が必要なく、大
型化が容易と考えられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このE
CDを使用した調光ガラスの大型化を図る場合、種々の
技術的な困難が発生する。その大きな問題の一つとして
色ムラがある。ECDにおいて着色濃度の絶対値は印加
電圧で比較的容易に制御できるが、以下述べるような色
ムラをなくすことは大型化の場合特に困難である。
【0008】例えば、透過型の相補型ECDを用いた調
光ガラスの場合、両端の透明導電層を除いた中間層は、
電子伝導については絶縁性を持ったイオン伝導層であ
り、中間層を流れたイオンがEC物質の金属イオンの酸
化数を変化させることにより着色又は消色させている。
【0009】仮に、この中間層の一部の電子絶縁性が混
入ダストや、成膜中の生成粒子等により不十分で、電子
電流、即ち局部的なリーク電流がある場合、その部分に
おいてはイオンの注入と引き出しが阻害され、着色或は
消色が十分に起こらなくなり色ムラを生ずる。
【0010】また、中間層の電子絶縁性が一様で、場所
的に一様にリーク電流が分布している場合であっても、
取り出し電極付近とそこより離れたところでは着消色の
濃淡差、つまり色ムラを生じる。
【0011】以下にその理由を説明する。第6図は、上
部電極を正極性、下部電極を負極性とした時の従来のE
CDにおいて、上下電極間に電圧を印加した場合の電流
Iの流れる様子を示した概念図であるが、図において、
上部電極層の水平方向よりも中間層の垂直方向の方が抵
抗が小さいため、電流の大部分は上部電極層の取り出し
電極に近い一端からすぐ近くの中間層内部に流れ込んで
いる。
【0012】そのため、ECDの取り出し電極に近い部
分ではEC物質の反応が進行して早く濃く着色するが、
取り出し電極から離れた部分では、殆ど電流が流れてい
ないので着色が非常に遅くなり色ムラが発生する。もち
ろん、消色時においても同様の原因で不均一に消色す
る。特に、大型のECDにおいてはこの傾向が著しい。
【0013】前者のダスト、成膜ブツ等による局部的な
リーク電流に起因する色ムラは、調光ガラスの大型化に
伴い発生し易くなるが、工程管理の向上等によってある
程度改善していくことができる。しかしながら、後者の
一様にリーク電流が分布している場合に発生する色ムラ
はECDの各層の生成法や膜厚により差はあるものの改
善することが難しく、特に大型の固体型ECDにおいて
は完全に抑えることは困難である。
【0014】従って本発明は、特に大型の固体型ECD
において、一様にリーク電流が分布している場合にも色
ムラが発生しない調光ガラスを得ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成すべ
く、本発明に係る調光窓ガラスは、基板上に少なくと
も、上部電極層と、エレクトロクロミック層を含む中間
層と、下部電極層とを積層してなり、両電極層の一部に
低抵抗の取り出し電極を形成してなるエレクトロクロミ
ック素子を設けた調光窓ガラスにおいて、前記取り出し
電極からの距離に関して下式で示される前記中間層のイ
オン抵抗RL の値を異ならしめてなることを特徴とする
ものである。 RL =rs ×ds /w rs :前記中間層の厚さ方向のイオン抵抗率 ds :前記中間層の厚さ w :前記取り出し電極部の長さ
【0016】また、請求項1の調光窓ガラスにおいて、
前記中間層のイオン抵抗RL 値が前記取り出し電極部か
ら離れるに従って小さくなるようにしてなるものである
ことを特徴とするものである。
【0017】さらに、請求項1に記載の調光窓ガラスに
おいて、前記取り出し電極からの距離が大きい前記中間
層部分ほど、その厚さds 及び/又はイオン抵抗率をr
s 小さくしたことを特徴とする特徴とするものである。
【0018】請求項1〜3のいずれかに記載の調光窓ガ
ラスを製造する方法において、前記任意の中間層成膜時
の成膜条件を変化させて、前記中間層のイオン抵抗RL
の値を調整したことを特徴とするものである。
【0019】
【作用】実施例に対応する図1により作用を説明する。
全固体型ECDによる調光窓ガラスは、ガラス基板上に
取り出し電極を備えた下部電極、中間電極、取り出し電
極を備えた上部電極を積層し、電圧を印加することによ
り着色する構造のものである。
【0020】以下、この全固体型ECDにおける着色状
態を考える。イオン移動による着色が終了し、定常状態
に達してリーク電流だけが流れている状態では、上下の
電極間の電位差がその部分の着色濃度を示しているとし
てよい。
【0021】中間層の膜厚方向の抵抗率をrs 、厚さを
ds とし、場所によらず一定とすると、この系は図2に
示すような等価回路を連続化したものとなり、これらは
次に示す式1により求められる。
【0022】
【数1】
【0023】但し、V1は上部電極層の電位、I1は上
部電極層の層内電流、V2は下部電極層の電位、I2は
下部電極層の層内電流、r1は上部電極の抵抗率、r2
は下部電極の抵抗率、d1は上部電極の膜厚、d2は下
部電極の膜厚を表し、lは電極間距離、wは電極の幅を
表す。また、IL は上下電極層(微小部分Δx)間の電
流を示す。
【0024】また、上下間の電位差V=V1−V2は場
所(x)の関数として求められ、次に示す式2により求
められる。但し、Vpは印加電圧である。
【0025】
【数2】
【0026】ここで、図1のようなサイズ45cm×4
5cmの全固体透過型ECDにおいて、代表的な物性値
での上記の計算結果によるこの電位差、すなわち着色濃
度分布を図3に示す。但し、印加電圧は2Vで、イオン
抵抗RL が、aの曲線は約7750(Ω)、bの曲線は
約1340(Ω)、cの曲線は約440(Ω)、dの曲
線は約140(Ω)の分布図である。
【0027】この結果は実際の測定着色濃度の傾向とよ
く一致する。この図に示されるように、リーク電流が大
きいほど全体の着色濃度は低下し、電極取り出し部と中
央部の着色濃度の差つまり色ムラは大きくなる。つま
り、中間層の抵抗RL の値を場所により変化させれば、
前述した色ムラの発生を抑えることが可能である。従っ
て本発明は、前記取り出し電極からの距離に関して下式
で示される前記中間層のイオン抵抗RL の値を異ならし
めることにより色の調節を行っている。
【0028】図4に、中間層のイオン抵抗RL 値が中央
部で140、両端が100であるような二次関数的分布
を与えたECDと、中間層のイオン抵抗RL 値が中央部
で140、両端が50であるような二次関数的分布を与
えたECDと、中間層のイオン抵抗RL 値が全て140
であるECDの着色分布図を示す。
【0029】図において、eの曲線は中間層全面のイオ
ン抵抗RL 値が140のECD、fの曲線は中間層のイ
オン抵抗RL 値が中央部で140、両端が100である
ECD、gの曲線は中間層のイオン抵抗RL 値が中央部
で140、両端が50であるECDの着色濃度分布を示
している。
【0030】これにより明らかなように、全体としての
イオン抵抗RL 値が下がっているため着色濃度自体は低
くなるが、場所による着色濃度差についてみると、大き
く中央部と両端で変化をつけた方が小さくなっている。
このことは様々な抵抗の値での計算から、一般傾向とし
て確かめられた。
【0031】従って本発明は、前記中間層のイオン抵抗
RL 値が前記取り出し電極部から離れるに従って小さく
なるようにしているため、色ムラを軽減させた調光窓ガ
ラスを得ることができる。
【0032】さらに、前記取り出し電極からの距離が大
きい前記中間層部分ほど、その厚さds 及び/又はイオ
ン抵抗率rs を小さくしたので、イオン抵抗RL の値が
小さくなり、その結果、色ムラを軽減させた調光窓ガラ
スを得ることができる。
【0033】本発明は、前記任意の中間層成膜時の成膜
条件を変化させて、前記中間層のイオン抵抗RL の値を
調整したため、任意の場所の着色濃度が人為的に変更で
きるのは勿論、前記電極取り出し部と中央部の着色濃度
の差つまり色ムラを抑えた調光窓ガラスを得ることがで
きる。
【0034】中間層の膜を形成させる条件として、好ま
しくは抵抗率rs 、膜厚ds を制御するとよいが、一般
にイオン伝導層成膜による全面一括成膜の方式によっ
て、物性が場所によって変化する成膜を行おうとする
と、マスキングによる多数回成膜などの非常に手間のか
かる工程になる。
【0035】従って、本発明においては、図5に示すよ
うな成膜される部分が移動していく搬送型の成膜装置を
用いている。この装置において、例えば、膜厚ds を変
化させ中央部の膜厚ds を厚くしたようなものを作成す
るには、搬送レール15上に調光窓ガラス基板10を設
け、矢印13の向きに搬送させ、スパタリングターゲッ
トや蒸着源等の成膜のターゲットからの成膜材料のイー
リングレイト(放出の速度)を中央部が通過する際に大
きくする、あるいは、搬送の速度を中央部で遅くすると
いうことにより行っている。
【0036】また、イオン抵抗率rs を中央部で大きく
したものを作成することも可能である。イオン抵抗率r
s は、膜の組成や、マクロ構造によって変化する場合が
多いため、O2 などの導入ガスや、スパタリングガスの
圧力、またイオンプレーティング成膜では入力高周波パ
ワー等の様々の作成条件を端部分通過のときと、中央部
通過のときで変化させる事により、任意の場所によって
イオン抵抗率rs の違ったものを得ることが可能であ
る。
【0037】また、図1に示したような全固体ECDに
おいて、前記中間層のイオン抵抗RL の値を調整するに
は、イオン抵抗RL が大きく着消色しない層の五酸化タ
ンタル層のみの物性を変えればよい。
【0038】膜厚を変化させてもよいが、大きく膜厚を
変化させた場合、膜の段差ぎれや膜厚のうすい部分での
リークなどの問題がおこることもあるので、イオン抵抗
率rs を変化させるのが好ましい。
【0039】一般に、五酸化タンタルのイオン抵抗率r
s は、スパタリングの場合、O2 分圧、スパタリング圧
力などで変化し、またイオンプレーティングではO2
圧、入力パワーなどに依存するため、搬送中にこれらの
条件を変化させながら成膜すればよい。また、膜厚ds
、抵抗率rs の両方を変化させることも可能である。
【0040】
【実施例】
(1)実施例I 実際に図1に示した構造の45cm×45cmサイズの
全固体型ECD調光窓ガラスを製造した。この実施例I
は、五酸化タンタル層の膜厚が中央部で大きくなってい
るものを得るために搬送型のインラインスパタリング装
置(金属タンタルターゲット)により搬送速度を制御し
て製造した。
【0041】得られた調光窓ガラスの膜厚は、中央部で
7000Å程度、端部で4500Åであり、全面に60
00Å程度の均一な膜厚を形成させた同型の45cm×
45cmサイズの全固体型ECD調光窓ガラスと比較し
て大きな色ムラの低減がみられた。
【0042】(2)実施例II 前記実施例Iと同様な製造方法により、45cm×45
cmサイズの全固体型ECD窓ガラスを製造した。この
実施例IIでは、五酸化タンタル層の成膜の際のO2
圧を変化させることによりイオン抵抗率rs を制御し
た。
【0043】O2 分圧は、中央部で20%、端部で10
%程度に調節して行い、スパタ圧力は5×10-3tor
rとした。O2 分圧をあげるとイールドレイトが下がる
ので、パワーは膜厚を補償するため上昇させた。
【0044】得られた調光窓ガラスは、O2 圧を一定
(約15%)にした同型の45cm×45cmサイズの
全固体型ECD調光窓ガラスと比較して色ムラの軽減が
みられた。
【0045】
【発明の効果】以上本発明によれば、任意の場所の着色
濃度が人為的に変更できるのは勿論、前記電極取り出し
部と中央部の着色濃度の差つまり色ムラを抑えた調光窓
ガラスを得ることができる。特に大型の固体型ECDに
おいて、一様にリーク電流が分布している場合にも色ム
ラが発生しない調光窓ガラスを得ることができる。
【0046】また、大型のECD調光窓ガラスであって
も簡単な工程で大きく色ムラを改善した調光窓ガラスを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の調光窓ガラスにおける全固体型ECD
の概略図である。
【図2】全固体型ECDの定常状態における等価回路図
である。
【図3】様々なイオン伝導層のイオン抵抗値の時の場所
による電位差(着色濃度)の分布図である。
【図4】本実施例の様々なイオン伝導層のイオン抵抗値
の時の場所により変化させた時の電位差(着色濃度)の
分布図である。
【図5】本発明に用いた搬送型成膜装置による成膜の概
念図である。
【図6】上部電極を正極性、下部電極を負極性とした時
の従来のECDにおいて、上下電極間に電圧を印加した
場合の電流Iの流れる様子を示した概念図である。
【符号の説明】
1 上部透明電極ITO 1’ 上部取り出し電極(ステンレス) 2 酸化タングステン層 3 五酸化タンタル層(固体電解質層) 4 酸化イリジウム層 5 下部透明電極ITO 5’ 下部取り出し電極(ステンレス) 6 ガラス基板 7 上部導電膜の膜面方向の抵抗 8 イオン伝導層(EC層)の膜厚方向の抵抗 9 下部導電膜の膜面方向の抵抗 10 搬送ガラス基板 10’ ガラス基板のうち成膜されている部分 11 成膜ターゲット(スパタリングターゲット、
蒸着源など) 12 成膜材料の放出を表す 13 基板の搬送方向を表す 14 搬送系回転駆動部分 15 搬送レール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも、上部電極層と、エ
    レクトロクロミック層を含む中間層と、下部電極層とを
    積層してなり、両電極層の一部に低抵抗の取り出し電極
    を形成してなるエレクトロクロミック素子を設けた調光
    窓ガラスにおいて、 前記取り出し電極からの距離に関して下式で示される前
    記中間層のイオン抵抗RL の値を異ならしめてなること
    を特徴とする調光窓ガラス。 RL =rs ×ds /w rs :前記中間層の厚さ方向のイオン抵抗率 ds :前記中間層の厚さ w :前記取り出し電極部の長さ
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の調光窓ガラスにおい
    て、 前記中間層のイオン抵抗RL が前記取り出し電極から離
    れるに従って小さい値を有することを特徴とする調光窓
    ガラス。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の調光窓ガラスにおい
    て、 前記取り出し電極からの距離が大きくなるに従って、前
    記中間層の厚さds 及び/又はイオン抵抗率rs が小さ
    い値を有することを特徴とする調光窓ガラス。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の調光窓
    ガラスを製造する方法において、 前記中間層の成膜時に前記基板上の位置に応じて成膜条
    件を変化させることにより、前記中間層のイオン抵抗R
    L の値を調整することを特徴とする調光窓ガラスの製造
    方法。
JP5248538A 1993-09-10 1993-09-10 調光窓ガラス及びその製造方法 Pending JPH0784288A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007102197A (ja) * 2005-09-12 2007-04-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 全固体型反射調光エレクトロクロミック素子及びそれを用いた調光部材
US7330102B2 (en) 2004-04-14 2008-02-12 Tec Tint Inc. Method of customizing a vehicle with decals, a vehicle decal assembly and a vehicle customized with decals in accordance with the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7330102B2 (en) 2004-04-14 2008-02-12 Tec Tint Inc. Method of customizing a vehicle with decals, a vehicle decal assembly and a vehicle customized with decals in accordance with the method
JP2007102197A (ja) * 2005-09-12 2007-04-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 全固体型反射調光エレクトロクロミック素子及びそれを用いた調光部材

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