JPS5870215A - エレクトロクロミツク表示素子の製造方法 - Google Patents

エレクトロクロミツク表示素子の製造方法

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JPS5870215A
JPS5870215A JP16971281A JP16971281A JPS5870215A JP S5870215 A JPS5870215 A JP S5870215A JP 16971281 A JP16971281 A JP 16971281A JP 16971281 A JP16971281 A JP 16971281A JP S5870215 A JPS5870215 A JP S5870215A
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Toshikatsu Komizu
香水 敏勝
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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153Constructional details
    • G02F1/1533Constructional details structural features not otherwise provided for

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエレクトロクロミック表示素子の新規な製造方
法に関する。
電圧印加によp1可逆的に酸化還元反応が起き、その物
質が可逆的に発消色する現象會、エレクトロクロミズム
と言う。このような現象を示す材料即ちエレクトロクロ
ミック材料を用いて、電圧加除操作により発色・消色を
繰9返す表示素子を作り、この表示素子により時計の数
字や電子計算機の数字t−嵌示しようとの試みは、15
年以上前から行なわれている。ガえば、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
てなるエレクトロクロミック表示素子が既に知られてい
る。この表示素子に電圧を印加すると三酸化タングステ
ン(WOs )薄膜が青色に着色する。その浸、この表
示素子に逆の電圧を印加すると、WOs薄膜の青色が消
えて無色になる。この着色・消色する機構は詳しくは解
明されていないがw o s * 1K及び絶縁膜中に
含まれる微量の水分が、WO,の着色・消色を支配して
いることが知られている。
着色の反応式は下記のように推定されている。
H鵞Q−)H+  0H− (WO,膜=陰極@) WOI + nH+ ns−−画一→HnWO1無色 
        青色 (絶縁膜=陽極@) 20 H”’−ンHfO+20t↑十・−従って、この
ような表示素子の欠点は、■着色反応の際、酸素ガス発
生という好fしくない副反応によ)−含有水分が消費さ
れること、及び■逆の消色反応によって水が生成されな
いので、着色の繰り返しには大気中からの水の補給が必
要なことである。咎に後者■の理由によplこのタイプ
の表示素子には、着色の再現性が大気中の水分の影響を
受ける欠点がある。
最近、着色反応によp消費される水の量と同じ量の水が
消色反応により生成され、従って外界からの水分の補給
を必要とせすに着色・消色を繰シ返すことができ、しか
も繰シ返される着色鎖度が外界の影響を受けない全固体
溢エレクトロクロミンク表示素子が提案され友(%開昭
52−73749号公報参照)。この表示素子は、基本
的には透明電極、電解還元発色性薄膜ガえばWO,、電
解酸化性薄膜ガえばCr @ Q B及び対向電極を順
次積層してなるものである。1した、前記公報の開示に
よれば、電圧印加による着色後、電圧を解除した場合、
着色が自然放電によp次第に消色する現象が見られ、電
圧解除後も着色が保存される性質(これをメモリー性と
言う)t−この表示素子に与える几めには、透明電極と
対向電極との間の任意の位置に絶縁膜例えば二酸化ケイ
素、フッ化マグネシウムなどの薄膜を設けることが必要
であると言う。なお、この絶縁膜は本発明者らの推察に
よれば、電子の良導体ではないが、プロトン(H+)及
びヒドロキシイオン(OH−、lの移動は自由にできる
物質である。
本発明者は今ここにそれ自体一部公知のエレクトロクロ
ミック表示素子であるが、その製造方法について研究を
行なった。
電解酸化性薄膜として水酸化ニッケルや水酸化イリジウ
ムt−便用する場合、先ず、それらの金楓自体會真空蒸
着し死後、(jt酸水溶液や水酸化ナトリウム水溶液中
で電解酸化(陽極酸化)することにより、それらの金属
を水酸化物に変えることを試みた。しかしながら、この
ような酸又はアルカリ水溶液中での電解酸化は、その後
の洗浄、乾燥工程なども含め、極めて面倒であシ、製造
設備や製造コストの上昇を招く。ところが、研究を進め
るうち本発明者らは偶然にも金属ニッケルや金属イリジ
ウムを蒸着した後、その11史に電極層會蒸着し得られ
友構造物に大気中で交扼電atしばら〈通電すると次第
にそれらの金属が大気中又は他の層中の水分と反応して
水酸化物に変わp1エレクトロクロミズムを示すことを
発見した。
従って、本発明は、少なくとも次の5層:A:電極層 B:可逆的に電解還元発色可能な層 C:電子絶縁性でイオン電導性の層 D:その水酸化物が可逆的に電解酸化可能な金属の層 E:電極層 からなる構造物の電極間に大気中で交流電圧を印加して
D層を水醗化物化することを特徴とするエレクトロクロ
ミック表示素子の製造方法を提供する。
本発明1に実施するに際しては必要に応じ電極層の外側
に基板を設けてもよく、この場合には例えば、ガラス、
セラミックス、プラスチックスのように強靭で透明なも
のが使用されるが、反射徴の表示素子の場合には、観察
されない側の基板は必ずしも透明である必要はない。
A、Eの電極層としては、ネサ(8101)、ITO(
酸化インジウムに5−程度の8nO@の混入したもの 
−透明性がよい)、酸化インジラム(In40.)  
、ヨウ化鋼、金、白金、パラジウム、アルミニウム、銀
、導電性fIi脂などが使用されるが、A、E2層のう
ち少なくとも観察側の電極は透明でなければならない。
電極層の厚さは0.01〜α5μm で十分であるが、
これより厚いものを望む場合には、厚くともよい。
B層の可逆的に電解還元発色可能な層としては、三酸化
タングステン、三酸化モリブデンが挙げられるが、なか
でも三酸化タングステンが好ましい。
0層の電子絶縁性でイオン電場性の層としては、■液状
電解質・・・・・・・・・ ガえばaS−塩酸のような
酸又はその水fI!r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
浴液をゲル化剤ガえはポリビニルアルコール、CMC,
寒天、ゼラチンなどでゲル化させたもの、 <P−TsOH+尿素(モル比で12:lで混合したも
の)〉■固体電解質・・・・・・・・・例えばHVP、
 B−,4/、Os、Na 3 Zr25t!P0,1
、N1.+xZrlStxP1−xo1*\”!l Y
Q Oat%  Rb1g41@ s など、■水又は
イオン含有合成樹脂固体・・・・・・・・・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1合体のよつな含水ビニル重合体、含
水ポリエステルなど、 ■その但・・・・・・・・・酸化タンタル(Ta!O@
 )、WR化ニオブ(Nb、0.)、酸化ジルコニウム
(ZrO,)、酸化チタン(Tie、)、酸化ハフニウ
ム(HfOヨ〕、酸化イツトリウム(Y、O,J、酸化
ランタン(’LmtO3)、酸化珪素(St、、 )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
の混合物質であるがその中で酸化タンタルが好1し7い
。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
Fi曳導体である。
0層は液状又は半固体ゲル状の場合B層とD層にサンド
イッチされ良形で存在するが、水又はイオン含有合成樹
脂固体の場合B層とD層との接着剤層t−兼用させても
よく、この方法は本出願人の特願昭56−98404号
の明細書に詳しい。この場合、0層の厚さは約α1〜1
000μm で十分である。
0層を薄くしたい目的あるいは液もれの心配を解決した
い目的から、■のいわゆる固体絶縁体を使用することは
好ましく、この場合には厚さ1&:0.001〜10趨
にすることが可能である。
CMIは透過機の表示素子を希望する場合には、できる
だけ透明なものでなければならない。
D層の水酸化物が可逆的に電解酸化可能な金属としては
、飼えばイリジウム、ニッケル、ルテニウム、ロジウム
、クロムなどが挙げられるがなかでも、イリジウム及び
ニッケルが好ましい。これらの金属は水酸化物になると
エレクトロクロミズムを示す。
D層の厚さはB層も同じであるが、通常α001〜数μ
m で十分である。
A〜E層は、0層が液状、半固体ゲル状、合成樹脂であ
る場合を除き、薄膜形成技術ガえは真空蒸着、スパッタ
リングなどによp形成される。
また、パターン状に表示したい場合には、0層を除く、
いずれか少くとも一層をパターニングしてもよく、ある
いは任意の層間又は層上にパターン状の遮光層又は電子
・イオン絶縁性の層を設けてもよい。
A−EMIは0層の選択に応じてA−IC1−願に積層
するか父はA−B積層物とD−E積層物を予め作成して
おき、両者でCNIを挾持する方法で所望の構造物が作
られる。
こうして得られた構造物を大気中に置き、そのA−E電
極間に本発明に従い交流電圧を印加する。交流の周波数
はα01〜l0Hs位で十分であp、波形は三角波、矩
形波、ノコギリ波、正弦波のいずれでもよい。電圧は0
.5〜3ポルト位で十分である。
交流電圧を印加すると、D層の金属は大気中又は他の層
中からの水分と反応し、次第に金属色が抜けて透明化し
、やがてエレクトロクロミズムを示すようになる。
こうして、優れ次エレクトロクロミック表示素子が得ら
れる。
本発明によれば、酸又はアルカリ水溶液中で電解酸化す
る方法に比べて、製造設備及び工程が簡略化され、製造
コストの大巾な低下が期待される。
本発明によシ製造されたエレクトロクロミック表示素子
は、低電圧で着色・消色tm9返すことができ、電卓や
時計の数字又は文字の表示手段、カメラ測量機等のファ
インダー内の警告表示手段、自動車のインスツルメント
パネルの表示手段、広告用ディスプレイなどに使用可能
である。
次に本発明の実施例を示す。
実施例1 ガラス板に担持され之厚さ0.15趨 の透明電極膜C
ITO;微量の酸化スズの混入した酸化インジウムで形
成されている)の上に、真空蒸着法(真空[1〜5 X
 10−” Torr、蒸着速度0.001μm/se
 )により厚さα01 Amのイリジウム金属の薄膜を
形成させ良。
更に真空蒸着法(真空度1〜2 X 10−’Tar。
蒸着速[2〜3x10iμm/5ee)によp厚さα2
5μmの五酸化タンタルの透明な薄膜を形成させ友。五
酸化タンタル薄膜の上に真空蒸着法(真空[1〜2 X
 l O−’ Torr、蒸着速度5〜10 X 10
−’ 翔/5ee)により厚さα2B4mの三酸化タン
グステンの透明な薄膜を形成させた。
最後に対向電極として透明な酸化インジウムをα12畑
 の厚さに蒸着した。
得られた構造物の2つの電極のうち、三酸化タングステ
ンに接している電極を外部電源の陽極に、金属イリジウ
ムに接している電極を外部電源の陽極に接続し、α5H
z、1.5ボルトの矩形波交流電圧を印加すると、5分
後には金属イリジウム層が不透明暗灰色から次第に透明
と着色を繰り返すようになった。
実施?!12 ガラス板に担持された厚さへ15μmの透明電極膜CI
TO)の上に、真空蒸着法(真空度1〜5 X 10−
’ Torr、蒸着速1j l Ox 10−4/&t
n/wa )に↓9厚さα01μmのイリジウム金属薄
膜を形成させ九。
次いでイリジウム薄膜の上に真空S理法(真空[1〜2
 x 10−’ Torr、蒸着速度2〜3 X 10
−’ μm/me )に↓〉厚さα25μmの五酸化タ
ンタル膜を形成させ、その上に真空蒸着法(真9.* 
1〜2 x 10−’ Torr、蒸!速[5〜10 
X I O−’  μm/sac )により厚さ125
〜の透明な三酸化タングステンiat形成させた。
形成され九三酸化タングステン膜を写真蝕刻法により所
望のパターンVCパターニンクL友。
最後に対向電極として透明な酸化インジウムを全体に0
,12翔 の厚さに蒸着した。
得られた構造物に冥施例1と同様に0.5 Hz %1
.5ボルトの矩形波交流電圧を印加すると、5分後には
三酸化タングステン膜のパターン状に無色透明←→着色
を繰り返すようになった。前記パターンを除い皮部分は
エレクトロクロミック性を示さなかったので、その部分
に相当する金属イリジウム層は水酸化物化されなかった
と言える。
実施ガ3 実施ガ1に於いて、イリジウムの代りにルテニウムを使
用し次が、はば同様の費示累子が得られ友。
実施fP114 実施iFHに於いて、イリジウムの代pにロジウムを使
用し念が、はぼ同様の表示素子が得られた。
実施ガ5 ガラス板に担持された厚さα15μmの透明電極膜(I
TO)の上に真空蒸着法(真空度1〜2 X I Q−
’ Torr、蒸着速92〜3XI□””μm/(8)
)により金属ニッケルの薄*<厚さ0.12丸 )1に
形成させ良。この金属ニッケル薄膜を写真蝕刻法によp
所定の形状にパターニングした。その後、実施例1と同
様に三酸化タンタル薄膜、三ぽ化タングステン薄膜、対
向電極膜(酸化インジウムノを順次に蒸着し、得られ次
構造物にα5 HK 、 L 5ボルトの三角波交流電
圧を印加するを、5分後には、ニッケルのパターンに相
当する表示部が無色透明?−)黒っぽい灰色を繰シ返す
ようになった。着色前後のコントラスト比は約1:2で
あつ九、 実施ガロ 横幅30■×長さ20−×厚さl■のルミラーの上にα
15趣の厚さの透明なITO電極層全蒸着させた。この
ITO層の上に実施例1と同じ条件で厚さ0.25μm
の三酸化タングステンの薄層を形成し、これにより第1
部材を得た。第1部材と同様に形成されたITO層の上
に真空蒸着法(真空度 1〜5 X 10−’ Torr:蒸着速度I X 1
0−’μrn/wc ’、温度3り℃−により、厚さα
01μmのイリジウム金属の薄層を形成δせ、これによ
り第2部材を製造した。
次いで両部材を、三酸化タングステン層と金属イリジウ
ム層が互いに内側になるようVC対向させ、多少横にず
らして重ね合わせ、両部材の中間に水/アクリル酸=2
0/80(重量比)の混合液を浸透させ、約20国上に
ある500Wの水銀灯から紫外線t−10分間照射する
ことによジアクリル#Rを重合硬化させた。
こうして厚さ約10ItrQ  のイオン透過性の電子
絶縁性樹脂層を有する構造物が得られ九。
両部材のITO層からり−ド5tab出し三酸化タング
ステン@を負に、金属イリジウム側を正になる様にα5
Hz1.3ボルトの矩形波交流電圧を印加した。10分
経過すると、素子は次第に無色透明←→青色を繰や返す
ようになつ次。コントラスト比は1:3であり九。
実mガフ 横幅30■×長さ20■×厚さ25μmの石英板の上に
敢素分圧2 X l O”” Torrx @着速度6
 X 10−’ μm/me %温度100℃の条件の
もとにRFイオンブレーティング法により厚さα15μ
mの透明なITO電極層を形成させ次。次にこのITO
層の上に真空蒸着法(真空[1〜2 X 10−’ T
orr:蒸着速If、5〜10 X 10−’ μm/
ssc ; ml温)により厚さα26μm の三酸化
タングステンの薄層を形成しこれにより第1部材【得九
〇 籐1部材と同様に形成されたITO層の上に真空蒸着法
(真空度1〜5X10−’ Torrs蒸着速f I 
Xl 0−’ fim/w: ”、 ml温)によ)厚
さαO1― のニッケル金属の薄層を形成させ、これに
よ、D#E2部材を形成した。
次いで、この両部材を多少ずらして重ね合わせ、両部材
の中間に、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン@/2−ヒドロキシ7クリレート=40/60(
重量比)を充填し、r線(α4 M raVhr) f
約5分間照射したところ重合硬化が完了した。こうして
厚さ101Rnのイオン透過性の電子絶縁性樹脂層を有
する構造物を得た。
両部材のITO層からリード線を引き出し実施911と
同様の手法でセルにα5 Hz 、 1.3Vの交流電
圧を印加したところ、10e後には、無色透明−一黒っ
ぽい灰色tmp返すようにな)、そのコントラスト比は
約l:2であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 A:電極層 B:可逆的に電解還元発色可能な層 C;電子絶縁性でイオン電導性の層 D:その水酸イビ物が可逆的に電解酸化可能な金属の層 E:電極層 からなる構造物の電極間に大気中で交流電圧を印加して
    0層を水数化物化することヲ特徴とするエレクトロクロ
    ミックlII!71< x子の製造方法。
JP16971281A 1981-10-23 1981-10-23 エレクトロクロミツク表示素子の製造方法 Granted JPS5870215A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2625573A1 (fr) * 1988-01-05 1989-07-07 Nikon Corp Procede pour fabriquer un dispositif a effet d'electrochrome
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