JPH0996840A - 全固体型エレクトロクロミック素子 - Google Patents

全固体型エレクトロクロミック素子

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Publication number
JPH0996840A
JPH0996840A JP7275054A JP27505495A JPH0996840A JP H0996840 A JPH0996840 A JP H0996840A JP 7275054 A JP7275054 A JP 7275054A JP 27505495 A JP27505495 A JP 27505495A JP H0996840 A JPH0996840 A JP H0996840A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ecd
porous layer
base material
sealing
electrochromic element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7275054A
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English (en)
Inventor
Junji Terada
順司 寺田
Shigeru Hashimoto
茂 橋本
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外界の温度・湿度の影響を受けず、特に高温
環境下に放置しても着色濃度及び応答速度の面で良好に
機能する全固体型エレクトロクロミック素子を得る。 【解決手段】 透明な基材1上に設けた全固体型エレク
トロクロミック素子8を封止材9を介在させ封止基材1
0にて封止した構成において、封止基材10のエレクト
ロクロミック素子8と対向する面上に、膜厚0.5〜4
μmの多孔質層11を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示素子や透過率
可変フィルターとして応用される封止構造を有する全固
体型エレクトロクロミック素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、全固体型エレクトロクロミック素
子(以下、「ECD」と記す。)として、例えば米国特
許第3521941号明細書に記載されているように、
ネサガラス(SnO2 透明電極)上にa−WO3 膜、S
iO2 又はCaF2 などの絶縁層、Au電極を順次形成
した4層構造のものが知られている。また、特公昭60
−31355号公報に記載されているように、ガラス等
の透明基板上に、順次、三酸化インジウム透明電極、水
酸化イリジュームからなる酸化発色性薄膜、五酸化タン
タルからなる絶縁性薄膜、酸化タングステンからなる還
元発色性薄膜、三酸化インジウム透明電極を形成した5
層構造により、素子応答速度、繰り返し駆動時の光量変
化等を改善したものが知られている。
【0003】これらのECDは、S.K.Deb:Ph
il.Mag.27(1973)801.,松久・増
田:真空 第11巻(1980)503〜514頁,及
び特公平4−35735号公報等に記載されているよう
に、外界の湿度の影響を受けやすく、特に真空中では全
く着消色を示さないことが知られている。
【0004】このような外界の湿度の影響を受けずにE
CDの耐久性を高める為に、例えば特公平4−3573
5号公報では、エレクトロクロミック材料中に水分を含
有させエポキシ樹脂等で封止している。特開昭58−2
11123号公報では、ECDを含水層と封水層で封止
している。実開昭61−119134号公報では、EC
Dを覆う気密空間部内に含水部材を配置し封止してい
る。特開昭60−121421号公報では、ECDをシ
ランカップラーを添加したエポキシ樹脂で封止してい
る。特開昭63−294536号公報では、ECDを高
温下で軟化しにくいエポキシ樹脂にて封止することが開
示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
4−35735号公報では、ECD内部にのみ水分を含
む封止構成である為、高温環境下に放置すると着色濃度
及び応答速度が大きく低下する欠点があった。また、特
開昭58−211123号公報及び実開昭61−119
134号公報では、ECDと封止容器とで作る気密空間
内に含水部材を配置し封止した構成であるが故に、高温
環境下に放置すると当該気密空間内が高温多湿雰囲気と
なり、ECDの膜自体が劣化しEC機能が喪失する欠点
があった。また、特開昭60−121421号公報及び
特開昭63−294536号公報等では、封止構成上そ
の工程中に高温硬化するが故に、EC機能が大きく低下
してしまう場合もあった。
【0006】本発明は、上記事情に鑑み、外界の温度・
湿度の影響を受けず、特に高温環境下に放置しても着色
濃度及び応答速度の面で良好に機能するECDを得るこ
とを目的とする。
【0007】本発明の更なる目的は、封止工程によって
EC機能が低下することのないECDを得ることにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく成
された本発明は、透明な基材上に設けた全固体型エレク
トロクロミック素子を封止材を介在させ封止基材にて封
止した構成において、前記封止基材の前記エレクトロク
ロミック素子と対向する面上に、膜厚が0.5〜4μm
の範囲の多孔質層を設けたことを特徴とする全固体型エ
レクトロクロミック素子にある。
【0009】本発明に係る多孔質層は、ECDを覆う気
密空間内の水分を調整するように機能するものである。
すなわち、本発明の全固体型エレクトロクロミック素子
を高温環境下に放置した場合、ECD内の水分は徐々に
封止材へと移行しようとするが、その一方で多孔質層内
の水分が封止材へと移行し、ECDを覆う気密空間内の
水分調整がなされる。その為、高温環境下に長時間放置
した場合でも、ECDの着色濃度及び応答速度の低下を
防止することができる。
【0010】また、ECDと多孔質層の間に封止材が介
在されて封止されているため、ECDを覆う気密空間内
に含水部材が配置された前記従来のECDが抱える欠
点、すなわち高温環境下に放置した際に当該気密空間内
が高温多湿雰囲気となり、ECDの膜自体が劣化しEC
機能が喪失されるといった欠点も解消される。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係る多孔質層は、膜厚が
0.5〜4μmの範囲であることが必要である。多孔質
層の膜厚が0.5μmより小さいと、高温環境下に長時
間放置した際に十分な水分供給がなされず、ECDを覆
う気密空間内の水分調整を満足に行うことができない。
更には、封止の際に膜割れしてEC機能が喪失してしま
う場合がある。一方、多孔質層の膜厚が4μmより大き
いと、高温環境下に長時間放置した際に封止基材との間
で膜剥離を起こし易く、ECDとしての光学機能が失わ
れ易い。
【0012】多孔質層は誘電体からなるものが好まし
く、その材料としては例えば五酸化タンタル(Ta2
5 ),酸化ジルコニウム(ZrO2 ),酸化珪素(Si
2 ),酸化クロム(Cr23 ),酸化バナジウム
(V25 ),酸化ニオブ(Nb25 )やこれらの混
合物を挙げることができる。
【0013】多孔質層の充填密度は、0.5〜0.7g
/cm3 の範囲であることが好ましい。多孔質層の充填
密度が0.5g/cm3 より小さいと、膜強度が弱くな
り封止時に割れてしまう恐れがある。一方、多孔質層の
充填密度が0.7g/cm3より大きいと、高温環境下
に放置した際にECD内の水分が優先的に封止材に移行
し易くなり、十分な水分調整機能が得られない場合があ
る。
【0014】本発明に係る封止材としては、紫外線硬化
型の接着剤を用いるのが好ましい。これにより、封止材
として熱硬化性のエポキシ樹脂を用いて高温硬化させる
ことによって生じていたEC機能の低下を防止すること
ができる。なお、この紫外線硬化型の接着剤の主成分と
しては、例えば変性ウレタンアクリレートやシリコーン
等を挙げることができる。
【0015】封止材の厚みは、5〜20μmの範囲であ
ることが好ましい。封止材の厚みが5μm未満の場合に
は、封止時にECD内の水分が抜けたり、膜割れを起こ
し易く、EC機能が喪失してしまう場合がある。一方、
封止材の厚みが20μmを超える場合には、高温環境下
にて封止材の壁面部分よりECD内の水分が抜け出易く
なる為、ECDの着色濃度及び応答速度が低下し易くな
る。
【0016】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を詳細に説明す
る。
【0017】[実施例1]図1は本実施例のECDの模
式的断面図である。同図中、1は透明ガラス基板であ
る。また、2,7は電極であるところの透明導電膜、3
はエレクトロクロミック層であるところの酸化発色性薄
膜、4はイオン透過ブロッキング層、5は固体電解質層
であるところの絶縁性薄膜、6はエレクトロクロミック
層であるところの還元発色性薄膜であり、基本的にはこ
れらの6層構造により全固体型エレクトロクロミック素
子8が構成されている。また、9は封止材、10は封止
基材であるところの透明ガラス基板、11は固体電解質
膜からなる多孔質層ある。
【0018】電極2,7としては、一般的な透明導電膜
材料である酸化スズ(SnO2 )、酸化インジウム(I
23 )、酸化インジウム・スズ(ITO)等を用い
ることができ、本実施例ではITOを用いた。
【0019】酸化発色性薄膜3としては、水酸化イリジ
ューム(Ir(OH)x )、水酸化ニッケル(Ni(O
H)x )、水酸化コバルト(Co(OH)x )等からな
る薄膜を用いることができ、本実施例では水酸化イリジ
ューム(Ir(OH)x )を用いた。
【0020】イオン透過ブロッキング層4としては、水
酸化イリジューム(Ir(OH)x)若しくは、酸化イ
リジューム(IrOx )と酸化スズ(SnO2 )との混
合物からなる。
【0021】固体電解質層5としては、五酸化タンタル
(Ta25 )、酸化ジルコニウム(ZrO2 )、酸化
珪素(SiO2 )、酸化クロム(Cr23 )、酸化バ
ナジウム(V25 )、酸化ニオブ(Nb25 )等、
若しくはこれらの混合物からなる絶縁性薄膜を用いるこ
とができ、本実施例では五酸化タンタル(Ta25
を用いた。
【0022】エレクトロクロミック層6としては、酸化
タングステン(WO3 )、酸化モリブデン(MoO3
等からなる還元発色性薄膜を用いることができ、本実施
例では酸化タングステン(WO3 )を用いた。
【0023】また、本実施例では、封止材9として変性
ウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型接着
剤を用い、多孔質層11として五酸化タンタル(Ta2
5)からなる固体電解質膜を用いた。
【0024】上記6層構成のECD8と多孔質層11
は、公知の薄膜形成装置である真空蒸着装置、スパッタ
装置等を用いて形成した。各層の膜厚は、電極2が15
0nm、酸化発色性薄膜3が5nm、イオン透過ブロッ
キング層4が40nm、固体電解質層5が300nm、
還元発色性薄膜6が1000nm、電極7が300nm
である。多孔質層11の厚みは2000nmで、充填密
度は0.5である。接着剤(封止材)9は公知の紫外線
照射装置にて紫外線を照射して硬化させ、厚みを10μ
mとした。
【0025】上記構成のECDにおいて、不図示の電源
より電極2,7間に電極7が負になるように電圧を印加
すると、酸化還元反応が起き着色する。逆に電極2,7
間に電極7が正になるように電圧を印加すると、酸化還
元反応が起き消色する。
【0026】本実施例のECDに、室温雰囲気にて電極
2,7間に電圧3Vを印加したところ、1.2秒にて光
学濃度変化△ODが1.3となった。この素子を70℃
の高温環境下に1000時間放置した後、室温雰囲気に
て同様に電極2,7間に電圧3Vを印加したところ、
1.5秒にて光学濃度変化△ODが1.3となり、EC
Dの着色濃度及び応答速度が殆ど低下しなかった。ま
た、エレクトロクロミック素子としての光学機能を十分
に兼ね備えていた。
【0027】[実施例2]図1の構成において、封止材
9をシリコーンを主成分とする紫外線硬化型の接着剤と
し、この厚みを20μmとした。また、多孔質層11の
充填密度は0.5で膜厚が4000nmとなるようにし
た。上記以外は実施例1と同様にして本発明のECDを
作製した。
【0028】本実施例のECDに、実施例1と同様に室
温雰囲気にて電極2,7間に電圧3Vを印加したとこ
ろ、1.2秒にて光学濃度変化△ODが1.3となっ
た。この素子を70℃の高温環境下に1000時間放置
した後、室温雰囲気にて同様に電極2,7間に電圧3V
を印加したところ、2.3秒にて光学濃度変化△ODが
1.3となり、ECDの着色濃度及び応答速度が殆ど低
下しなかった。また、エレクトロクロミック素子として
の光学機能を十分に兼ね備えていた。
【0029】[実施例3]図1の構成において、封止材
9の接着剤の厚みを5μmとした。また、多孔質層11
の充填密度は0.7で膜厚が500nmとなるようにし
た。上記以外は実施例1と同様にして本発明のECDを
作製した。
【0030】本実施例のECDに、実施例1と同様に室
温雰囲気にて電極2,7間に電圧3Vを印加したとこ
ろ、1.2秒にて光学濃度変化△ODが1.3となっ
た。この素子を70℃の高温環境下に1000時間放置
した後、室温雰囲気にて同様に電極2,7間に電圧3V
を印加したところ、1.5秒にて光学濃度変化△ODが
1.3となり、ECDの着色濃度及び応答速度が殆ど低
下しなかった。また、エレクトロクロミック素子として
の光学機能を十分に兼ね備えていた。
【0031】[比較例1]図1の構成において、多孔質
層11を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にし
てECDを作製した。
【0032】かかるECDに、実施例1と同様に室温雰
囲気にて電極2,7間に電圧3Vを印加したところ、
1.2秒にて光学濃度変化△ODが1.3となった。こ
の素子を70℃の高温環境下に500時間放置した後、
室温雰囲気にて同様に電極2,7間に電圧3Vを印加し
たところ、1.5秒にて光学濃度変化△ODが0.4と
なり、ECDの着色濃度及び応答速度が大幅に低下し
た。
【0033】[比較例2]図1の構成において、多孔質
層11の膜厚を5000nmとした以外は実施例1と同
様にしてECDを作製した。
【0034】かかるECDに、実施例1と同様に室温雰
囲気にて電極2,7間に電圧3Vを印加したところ、
1.2秒にて光学濃度変化△ODが1.3となった。し
かし、この素子を70℃の高温環境下に500時間放置
したところ、封止基材10と多孔質層11との間で膜剥
離を起こしエレクトロクロミック素子としての光学機能
を十分に発揮できない状態に至った。
【0035】[比較例3]図1の構成において、多孔質
層11の膜厚を300nmとした以外は実施例1と同様
にしてECDを作製した。
【0036】かかるECDに、実施例1と同様に室温雰
囲気にて電極2,7間に電圧3Vを印加したところ、
1.2秒にて光学濃度変化△ODが1.3となった。し
かし、この素子を70℃の高温環境下に1000時間放
置したところ、2.3秒にて光学濃度変化△ODが0.
6となり、ECDの着色濃度及び応答速度が大幅に低下
した。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の全固体型
エレクトロクロミック素子は、特に高温環境下に放置し
ても着色濃度及び応答速度が低下せず、環境に左右され
ることなく良好に機能する。また、膜割れや膜剥離を起
こすこともなく、エレクトロクロミック素子としての光
学機能を十分に兼ね備えたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る全固体型エレクトロク
ロミック素子の模式的断面図である。
【符号の説明】
1 透明ガラス基板 2 電極(透明導電膜) 3 酸化発色性エレクトロクロミック層 4 イオン透過ブロッキング層 5 固体電解質層 6 還元発色性エレクトロクロミック層 7 電極(透明導電膜) 8 全固体型エレクトロクロミック素子 9 封止材 10 封止基材 11 多孔質層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な基材上に設けた全固体型エレクト
    ロクロミック素子を封止材を介在させ封止基材にて封止
    した構成において、前記封止基材の前記エレクトロクロ
    ミック素子と対向する面上に、膜厚が0.5〜4μmの
    範囲の多孔質層を設けたことを特徴とする全固体型エレ
    クトロクロミック素子。
  2. 【請求項2】 前記多孔質層の充填密度が、0.5〜
    0.7g/cm3 の範囲であることを特徴とする請求項
    1に記載の全固体型エレクトロクロミック素子。
  3. 【請求項3】 前記封止材の厚みが、5〜20μmの範
    囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の全
    固体型エレクトロクロミック素子。
  4. 【請求項4】 前記封止材が、紫外線硬化型の接着剤で
    あることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
    全固体型エレクトロクロミック素子。
JP7275054A 1995-09-29 1995-09-29 全固体型エレクトロクロミック素子 Withdrawn JPH0996840A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012220740A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 波長選択性を付与した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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JP2012220740A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 波長選択性を付与した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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Effective date: 20021203