JPS5917538A - エレクトロクロミツク素子 - Google Patents

エレクトロクロミツク素子

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JPS5917538A
JPS5917538A JP12667282A JP12667282A JPS5917538A JP S5917538 A JPS5917538 A JP S5917538A JP 12667282 A JP12667282 A JP 12667282A JP 12667282 A JP12667282 A JP 12667282A JP S5917538 A JPS5917538 A JP S5917538A
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JP
Japan
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oxide
nitride
layer
electrolyte layer
electrochromic
Prior art date
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Pending
Application number
JP12667282A
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English (en)
Inventor
Masanori Sakamoto
正典 坂本
Yuko Nakajima
中嶋 祐子
Masataka Miyamura
雅隆 宮村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5917538A publication Critical patent/JPS5917538A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G02F1/1525Devices 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 characterised by a particular ion transporting layer, e.g. electrolyte

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔本発明の属する技術分野〕 この発明は固体電解質?用いたエレクトロクロミック素
子に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来より知られた無機材料?用いたエレクトロクロミッ
ク素子(以下J3CD2略す)に用いられるエレクトロ
クロミック材料としては町8あるいは、Moosなどの
遷移金属酸化物が知られている。
BCDの典型的な例は透明導電膜からなる電極上にW8
ヲ蒸着し表示電極とし、それに対向電極ヶ装置さぞ、そ
の間に電解液又は固体電解質を介在させた構造の素子で
ある。表示′を極を負にバイアスすると電子とプロトン
が町、中にとジこ1れ青色を呈する。特に固体電解質を
用いた素子では、電解液に?用いたものに比較して液漏
れなどの困難のないこと、形成が容易なることなどの利
点をMしている。固体電解質としてはシリコン酸化物(
sIO,,5io)蒸着膜、同スパッタ形成膜、酸化ジ
ルコニウム蒸着膜・同スパッタ膜などが知られている。
しかし、これらの固体電解質膜を用いた素子は素子形成
時には良好な特性すなわち、高いコントラスト、速い応
答を低い発消色電圧を示すが、時間の経過と共に性能が
劣化してしまうという問題点余有していた。
〔発明の目的〕
本発明は前項に述べた固体1tM質層の問題点?解消す
べく改良したもので、形成直後ニジ良好な特性を示しか
つ形成後長期間にわたジ安定に良好な特性全維持するこ
とのできるECD=i提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、透明電極と、これに対同配置されている対同
電極と、両電極間に遷移金属酸化物系エレクトロクロミ
ック性材料層と、該エレクトロクロミック材料層に陽イ
オンを供給する電解質層全介在させてなる素子において
、該電解質層が酸化物と窒化物との混合体であることを
特徴とするエレクトロクロミック素子である。
以下、本発明金更に詳細に説明する。
一本発明0ECDは、第1図にみられる工うに、透明電
極1・対向電極5の間に、町、、 Mob、等の公知の
遷移金属酸化物系エレクトロクロミック材料層3及び固
体電解質層4全挟持してなるものであp1透明電極側に
は必要に応じてガラス等の透明基体を配置することもで
きる。透明電極、対向電極、エレクトロクロミック性材
料層の材料を膜厚を形成手段等は公知の技術を採用する
ことがでさる。
本発明で用いる電解質層は、酸化物と窒化物の混合物か
らなるものであや、窒化物の配合量は、全電解質材料の
5〜70重量%の範囲が適当であるO 本発明で用いられる電解質を構成する酸化物としては、
酸化シリコン、酸化アルミニウムを酸化poム、rll
化ジルコニウム、酸化セリウム参酸化タングステン、酸
化メンタル、酸化チタンを酸化鉛、酸化ニオブ、酸化ニ
ッケル、酸化バナジウム。
酸化ビスマス、酸化マグネシウム!酸化マグネシウムア
ルミニウム(Al5Mg04) 、酸化シリコンジルコ
ニウム、酸化銅、酸化亜鉛、酸化マンガン。
酸化モリブデンが挙げられる。
また、これと添加しつる窒化物としては、窒化アルミニ
ウム(AIN ) 、窒化ガリウム(GaN)。
窒化クロム(CrN ) 、窒化ジルコニウム(ZrN
 )。
窒化チタン(TiN )ν窒化バナジウム(VN)。
窒化ホウ素(BN)、窒化マグネシウムCMg5 N*
 ) 。
窒化リチウム(Li、N )が挙げられる。
上記酸化物と窒化物からなる電解質=IECD中に組み
込むには、公知の真空蒸着法あるいはスパッタリング法
等の薄膜形成方法を採用することができる。このような
手法により混合物薄膜を形成するには、単に上記酸化物
お工び窒化物を同時に蒸着ないしスパッタすればよく、
これらの原料の粉末を予じめ配合比率に応じて混合し、
蒸着ないし、スパッタすれば好ましい結果が得られる。
1〔発明の効果〕 遷移金属酸化物系発色層を用いたECDVCおいて酸化
物固体電解質層に窒化物を5〜60%添加することによ
り酸化物のみからなる固体電解質層を用いるLりも、長
期間にわた9見消色特性を良好に維持できる。
〔発明の実施例〕
実施例−1 透明電極(1)ヲ設けたガラス基板(2)の上に酸化タ
ングステン発色層(3)全蒸着形成する。形成時の圧力
は10  ’ 〜IQ ’Torr *膜厚は0.1〜
1 it。
840、とAINの粉末を乳ばちにとり充分に粉砕混合
する。Sin、とAINの重量比は、2:1〜1:2の
範囲に選ぶ。充分混合でれたら粉末分加圧成形用金型に
入れて圧縮成形する。得られたベレット金ルツボに入れ
真空中で電子衝撃によって加熱し蒸発させて、先に基板
上に形成した発色層の上に積層形成し文、形成時には窒
素ガスな真空槽中に導入し10−6〜10’Torrの
窒素雰囲気中で蒸着?行なっ友、膜厚は0.1〜1μの
範囲に選定する。
このようにして形成された固体電解質層(4)の上に最
後に対向電圧(5)全形成してエレクトロクロミック素
子が完成される。対同電極はAu、 Ag、 AI・N
i等の金属薄膜の他酸化インジウムや酸化スズを主成分
とする透明溝!膜が用いられる。以上の工うにして得ら
れ友エレクトロクロミック素子に外部電源を接続し、発
色層側?負にバイアスしてやると、固体電解質より陽イ
オンが、発色層中に注入され発色する。正にバイアスし
てやると陽イオンが発色層から抜き取られ消色する。
第2図に種々の混合比(ルツボに仕込んだ蒸発源の組成
比)のSiO,/AIN薄膜?薄膜凡用CDの特性を示
した。IHzの矩形波電圧でECDI連続駆動しコント
ラストの時間変化を示した。
実施例−2 実施例−1と同様に透明電極上VCI10. $ 2蒸
着形底する。
ZrO,とAINの粉末を乳ばちにと9充分に粉砕混合
スル。ZrO,、!: AIN O3を量比ハ、10:
1〜1:10の範囲に選ぶ。充分混合されたら粉末を加
圧成形用金型に入れて圧縮成形する。得られたベレンF
をルツボに入れ真空中で電子衝撃によって加熱し蒸発さ
せて、先に基板上に形成した発色層の上に積層形成した
。形成時には窒素ガスを真空槽中に導入し10−6〜1
0’Torrの窒素雰囲気中で蒸着を行なった。膜厚は
0.1〜1μの範囲に選定する。
このようにして形成された固体電解質層(4)の上に最
後VC対向電極(5)全形成してエレクトロクロミック
素子が完成される。電極材料は実施例−1と同様である
。第3図に種々の混合比のZrO,/AIN薄膜を用い
たECDの特性?示した。
実施例−3 実施例−1と同様に透明電極上にWOI1発色層を形成
する。
SiOとMgs Ntの粉末全乳ばちにと9充分に粉砕
混合する。SiOとMgs Nsの重量比は、10:1
〜1:10の範囲に選ぶ。
充分混合されたら粉末をアルミナ製ルツボに入れ真空中
で抵抗加熱法によって加熱蒸発させて、先に基板上に形
成し定見色層の上に積層形成した。
形成時には窒素・酸素混合(1:1)ガス?真空槽中に
導入し10−6〜10’Torrの雰囲気中で蒸着を行
なった。膜厚は0,1〜1μの範囲に選定する。
このようにして形成された固体電解質層(4)の上に最
後に対向電極(5)全形成してエレクトロクロミック素
子が完成される。
第4図に種々の混合比のS i 07Mg5N、薄wX
ヲ用いたECDの特性金示したー 実施例−4 実施例−1と同様に透明電極上vc Vl)、発色層全
形成する。
AI、08とLi3Nの粉末を乳ばちにとり窒素雰囲気
中で充分に粉砕混合する。AI、0.とLi、Nの重量
比は、100:1〜10:1の範囲に選ぶ。
充分混合されたら粉末を加圧成形用金型に入れて圧縮成
形する。得られたベレット金ルツボに入れ真空中で電子
衝撃に工って加熱し蒸発させて、先に基板上に形成した
発色層の上に積層形成した。
形成時VCは窒素ガス?真空槽中に導入し10−6〜1
0’Torrの窒素雰囲気中で蒸着を行なった。膜厚は
0.1〜1μの範囲に選定する。このようにして形成さ
れた固体電解質層(4)の上に最後に対向電極(5)全
形成してエレクトロクロミック素子が完成される。
第5図に種々の混合比のA I、 0./L輸N薄膜會
用いたECDの特性を示した。
第2〜5図に示した工うに酸化物中に窒化物を混入した
薄膜を用いたECDは初期の性能を長期にわたりよく維
持することがわかった。その原因は未だ充分に解明され
ていないが実施例1〜3にあげた例では窒化物の混入V
CCエフ化物層の構造の経時変化が抑制される結果と考
えられる。また実施例4にあげた例では、窒化リチウム
のみを蒸着し固体電解質膜としてBCDに用いた例に比
較して、酸化物と混合された膜を用いている定め化学的
にも安定で発色層と電解質層の間にリチウムイオンの拡
散を抑制するためのLiF等の膜?設けることなしに安
定な電気発消色をくり返す、これはリチウムイオンが酸
化物で希釈され安定化している他、酸化物組織がLj、
Nの添加VCよってすきまの多い構造がニジ安定化され
たためであろう。
以上ノ実施例では810. + SIO,AI、0. 
e ZrO,トAIN 、 Li5N 、 Mg、N、
の組合わ−ir’iあげたが、この低酸化物として酸化
クロム、酸化セリウム、酸化タングステンを酸化タンタ
ル、酸化チタン、酸化鉛、酸化ニオブ、酸化ニッケル、
酸化バナジウム。
酸化ビスマス!酸化マグネシウムを酸化マンガン。
酸化マグネシウムアルミニウムー酸化モリブデン。
酸化シリコンジルコニウム0酸化鋼、酸化亜鉛音用い、
命化物として実施例の他、窒化ガリウム。
窒化クロム?窒化ジルコニウム、窒化チタン、窒化バナ
ジウム、窒化ホウ素?加えても同様に特性の続続が観測
された。
上述し友工うに本発明にかかるエレクトロクロミック素
子は従来素子の性能を同上持続させる上で極めて大きな
利点?有するということができる。
【図面の簡単な説明】
す図である。 1 透明電極 2 ガラス基板 3 K見見色層 4 固体電解質層 5 対向電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑(ほか1名)将閘(亡
4V fHz辻形文幇勤) 第8図 時用(±?T7.f1酬貼(1)) 第4図 第5図 府内(±Zr、/#z−軌紡璽鍛

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明電極とこれに対向配置されている対同電極と
    、両電極間に遷移金属酸化物系エレクトロクロミック性
    材料層と該エレクトロクロミック材料層に陽イオンを供
    給する電解質層とt介在させてなる素子において、該電
    解質層が酸化物と窒化物の混合体であることを特徴とす
    るエレクトロクロミック素子。
  2. (2)を解質層に含tiる窒化物が窒化アルミニウム(
    AIN ) 、窒化ガリウム(GaN ) 、窒化クロ
    ム(CrN ) 、窒化ジルコニウム(ZrN ) 、
    窒化チタン(TIN ) 、窒化バナジウム(VN)、
    窒化ホウ素(BN)、窒化マグネシウム(Mg5Ns 
    ) 、窒化リチウム(Lj、N)であることを特徴とす
    る特許請求の範囲綿1項に記載のエレクトロクロミック
    素子。
  3. (3)if電解質層含1れる酸化物が酸化シリコン。 酸化アルミニウム9酸化クロム、酸化ジルコニウムを酸
    化セリウムか酸化タングステン!酸化タンタル・酸化チ
    タンを酸化鉛!酸化ニオブ、酸化ニッケル、酸化バナジ
    ウム、酸化ビスマス−酸化マグネシウム、酸化マグネシ
    ウムアルミニウム(AI。 Mg04)+酸化シリコンジルコニウム、酸化銅−酸化
    亜鉛、酸化マンガン、酸化モリブデンであることt%徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のエレクトロクロミッ
    ク素子。
  4. (4)電解質層が、真空蒸着法またはスパッタリング法
    によって形成された薄膜であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のエレクトロクロミック素子。
JP12667282A 1982-07-22 1982-07-22 エレクトロクロミツク素子 Pending JPS5917538A (ja)

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