JPS59121026A - 全固体型エレクトロクロミツク素子の製造方法 - Google Patents

全固体型エレクトロクロミツク素子の製造方法

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JPS59121026A
JPS59121026A JP57231423A JP23142382A JPS59121026A JP S59121026 A JPS59121026 A JP S59121026A JP 57231423 A JP57231423 A JP 57231423A JP 23142382 A JP23142382 A JP 23142382A JP S59121026 A JPS59121026 A JP S59121026A
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JP
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electrochromic
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Kazuya Ishiwatari
和也 石渡
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • 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
    • G02F1/1514Devices 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 characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F1/1523Devices 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 characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
    • G02F1/1524Transition metal compounds

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption 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】 本発明は電気化学的発消色現象すなわちエレクトロクロ
ミック現象を利用したエレクトロクロミック素子の製造
方法に関するものである。
エレクトロクロi、り現象とは、電圧を加えた    
□時に酸化還元反応によ多物質に色が付く現象を指す。
このようなエレクトロクロミック現象を利用する電気化
学的発消色素子すなわちエレクトロクロミック素子は、
例えば、数字表示素子、X−Yマトリクスディスプレイ
、光学シャッタ、絞り機構等に応用できるもので、その
材料で分類すると液体型と固体型に分けられるが、本発
明は特に全固体型のエレクトロクロミック素子に関する
ものである。
エレクトロクロミック現象を利用した全固体型エレクト
ロクロミック素子の2つの例を第1図および第2図に示
す。
第1図に示すエレクトロクロミック素子は、透明な基板
1の上に、透明導電体膜よシなる第1電極2、陽極側発
色層であるエレクトロクロミック層3、誘電体膜からな
る絶縁層4、導電体膜よシ成る第2電極5を順次積層し
てなるものである。
また、第2図に示すエレクトロクロミック素子は、第1
図に示す構造における絶縁層4と第2電極5との間に、
さらに、陰極側発色層である第2のエレクトロクロミッ
ク層6を積層したものである。
上記の構造において、基板1は一般的にガラス板によっ
て形成されるが、これはガラス板に限らず、プラスチッ
ク板またはアクリル板等の透明な板ならばよく、また、
その位置に関しても、第1電極2の下ではなく、第2電
極5の上にあってもよいし、目的に応じて(例えば、保
護カバーとするなどの目的で)両側に設けてもよい。た
だし、これらの場合に応じて、第2電極5を透明導電膜
にしたシ、両側の電極とも透明導電膜にする必要がある
両方の電極を透明電極とすれば、素子を透明型として使
用できる。この様な透明導電膜としては、ITO膜(酸
化インゾウムエn203中に酸化錫S nO2を5チ前
後含む)やネサ膜等が用いられる。
上記の構造において、陽極側発色層である第1のエレク
トロクロミック層3は、酸化クロム(Cr2O3)、水
酸化イリジウム(Ir(OH)z )、水酸化ニッケル
(N1(0H)2)等を用いて形成する。
誘電体からなる絶縁層4は、二酸化ジルコン(Zr02
)、酸化ケイ素(810)、二酸化ケイ素(8102)
、五酸化タンタル(Ta205)等に代表される酸化物
、あるいはフッ化リチウム(LIF )、フッ化マグネ
シウム(MgF2)等に代表されるフッ化物を用いて形
成する。
また、陰極側発色層であるエレクトロクロミック層3は
、二酸化タングステン(WO2)、三酸化タングステン
(WO5) 、二酸化モリプデ/(MoO2)、三酸化
モリブデン(Mo03)、五酸化バナジウム(V2O3
)#を用いて形成する。
この様な構造をもつ全固体型エレクトロクロミック素子
は、第1電極2と第2電極5の間に電圧を印加すること
により電気化学的反応が起き、発色、消色をする。この
発色機構は、例えば、エレクトロクロミック層6へのカ
チオンと電子のダブルインジェクションによるブロンズ
形成にあると一般的に言われている。例えば、エレクト
ロクロミック物質として、WO3を用いる場合には、次
の(1)式で表わされる酸化還元反応が起き発色する。
WO+xH” + xe″′″HxW05(1)5  
           ← (1)式に従って、タングステンブロンズHxWOsが
形成され発色するが、ここで印加電圧を逆転すれば消色
状態となる。
本発明は、上述のように、導電体膜よシなる第1電極2
、陽極側発色層であるエレクトロクロミック層3、誘電
体膜からなる絶縁層4、導電体膜より成る第2電極5を
順次積層しく第1図)、或いは導電体膜よりなる第1電
極2、陽極側発色層であるエレクトロクロミック層3、
誘電体膜からなる絶縁層4、陰極側発色層である第2の
エレクトロクロミック層6、導電体膜より成る第2電極
5を順次積層しく第2図)てなる全固体型エレクトロク
ロミック素子を製造する際の、陽極側発色層であるエレ
クトロクロ?、/り層3を形成する際に、蒸発材料に炭
酸ニッケルを用いた時の製造方法に関するものであシ、
さらに詳しくは、蒸着方法及びその条件に関するもので
ある。
(5) 従来、上述のようなエレクトロクロミック素子を製造す
る際、陽極側エレクトロクロミック層であるエレクトロ
クロミック層3は、イリジウムIrやニッケルNlある
いはこれらの酸化物をターグットにした反応性ス・母ツ
タや陽極酸化膜方法で形成されることが報告されている
本発明は、上記の様な方法を用いず、別な方法でよシ性
能の良い膜を形成することを図ったもので、即ち、装置
として、反応性イオンブレーティング装置を用い、蒸着
材料に炭酸ニッケルを用いて、雰囲気をH20蒸気また
はH20蒸気と02ガスで満たすことにより、所望のエ
レクトロクロZ、り物質の膜を形成することを特徴とす
るものである。
本発明による方法を実施するのに使用される反応性イオ
ンブレーティング装置の一例を第3図に示す。図中、1
0は反応性イオンプレーティング装置本体、11は拡散
ポンプ、12は電子銃(EBガン)、13は傘、14は
DCバイアスを印加するDCバイアス源、15は高周波
コイル(RFコイル)、16は■20蒸気を供給するH
2O(6) 蒸気供給源、17は02ガ゛スを供給するガスデンベ、
18および19は二−ドルノ々ルプを示す。
次に、全固体型エレクトロクロミック素子を製造する本
発明の実施例について説明する。
実施例1 厚さ0.8順のガラス(Corning 7059 )
の板よυなる基板1の上に、適当な引き出し電極部およ
びリード部を備えたITO膜の第1電極2を形成し、こ
れを第3図に示す反応性イオンブレーティング装置10
内に20で示す如く設置し、蒸着材料にN%Co3−4
H20を用い、反応性イオンブレーティング方法によシ
、上記の第1電極2の上に、陽極側発色層であるエレク
トロクロミック層3の膜を形成した。
反応性イオンブレーティング装置の使用条件は次の通シ
であった。
EBガン12       6〜9kvRFコイル15
(5巻) 100〜300WDCバイアス源14   
 0.2〜1.OkV蒸着条件は次の通シであった。
反応性イオンシレーティング装置内を真空とし、ニード
ルパルプ18を開いてH20蒸気供給源16からH20
蒸気を5.0 X 10−’Torrまで導入し、蒸着
速度を4.OVseeとした。これによp 1500X
厚のエレクトロクロミック層3が形成された。このエレ
クトロクロミック層3は陽極側エレクトロクロばツク層
として作用するもので、Ni(OH)2の膜より成るも
のと考えられる。
さらに、上記のエレクトロクロ<ツク層3の膜の上に、
真空蒸着方法によシ、絶縁層4としてTa205の層を
3000X1陰極側工レクトロクロミツク層6としてW
O3層を30001付けた。蒸着条件は真空度2.OX
 10−5Torr、蒸着速度10VB eeであった
。これらの膜上に、第2電極5として半透明導電Au膜
を300X付けた。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子を第1電極と第2電極の間に、2.0■の電圧を印
加して駆動したところ、着色濃度が△0.0で0.4に
達するまでに700 m5ecであった。
実施例2 実施例1と同様に、厚さ0,8 wrmのガラス(Co
rnlng 7059 )の板よりなる基板1の上に、
適当な引き出し電極部およびリード部を備えたITO膜
の第1電極2を形成し、その膜上に、蒸着材料にNiC
O3・4H20を用い、第3図に示す反応性イオンシレ
ーティング装置を使用して、第1電極2の上に陽極側発
色層であるエレクトロクロミック13の膜を形成した。
反応性イオンシレーティング装置の使用条件ハ実施例1
と同様であるが、蒸着条件は次の通りであったO 反応性イオンシレーティング装置内を真空とし、先ず、
ニードルパルプ18を開いて、H20蒸気供給源16か
らH20蒸気を3.OX 10−’Torrまで導入シ
、ソの後、ニードルバルブ18を閉じ、ニードルバルブ
19を開いて0□Iス?/べ17かう0□ガスを5.0
 X l O−’Torrまで導入し、蒸着速度を4.
0 ’)7secとした。これによ凱約15001厚の
エレクトロクロミック層3が形成された。この(9) エレクトロクロミック層は陽極側発色層として作用する
もので、Ni(OH)2よシ成るものと考えられる。
さらに、このエレクトロクロミック層3の膜の上に、真
空蒸着方法により、絶縁層であるTa205の層を3o
ooL第2工レクトロクロミツク層であるWO3層を3
000X付けた。蒸着条件は真空度2.OX 10−5
Torr %蒸着速度10X/seCであった。これら
の膜上に、第2電極である半透明導電Au膜を3001
付けた。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子を、第1電極と第2電極の間に、2、Ovの電圧を
印加して駆動したところ、着色濃度が△ODで0.4に
達するまでに780 m5ecであった。
実施例3 実施例1,2と同様にして、N i CO5・4H20
を蒸発材として、陽極側発色層であるエレクトロクロミ
ック層3を100OX形成し、その上に絶縁層4として
Ta205層を30001つけ、さらにその上t1o′
X に第2電極5として半透明Au膜を300X付けた。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子に2.2vの電圧を印加して駆動したところ、着色
濃度が△0.Dで0.3に達するまで700maaoで
あった0
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明方法により製造される全
固体型エレクトロクロミック素子の2つの例を示す断面
図、第3図は本発明方法を実施するに使用される反応性
イオンプレーティング装置を示す概略図である。 1・・・基板、      2・・・第1電極、3・・
・エレクトロクロミック層、 4・・・絶縁層、     5・・・第2電極、6・・
・エレクトロクロミック層、 10・・・反応性イオンブレーティング装置の本体、1
1・・・拡散ポンプ、  12・・・電子銃(EBガン
)、13・・・傘、      14・・・DCバイア
ス源、15・・・高周波lル(RFコイル)、16・・
・H20蒸気供給源、 17・・・0□ガス?ンペ、 18.19・・・ニードルパルプ。 本  多  小  平−゛ (k 168−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 導電体膜より成る第1電極と、陽極側発色層であるエレ
    クトロクロミック層と、誘電体膜からなる絶縁層と、導
    電体膜よシなる第2電極を順次積層し、或いは上記の絶
    縁層と第2電極の間にさらに陰極側発色層であるエレク
    トロクロミック層を積層してなる全固体型エレクトロク
    ロミック素子を製造する方法において、上記の陽極側発
    色層であるエレクトロクロミック層を積層するにあたシ
    、蒸発材として炭酸ニッケル、導入ガスとしてに20蒸
    気またはH20蒸気および02ガスを用いて、イオンル
    −ティング装置によシエレクトロクロミック層を形成す
    ることを特徴とする全固体型エレクトロクロミック素子
    の製造方法。
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