JPS60247624A

JPS60247624A - エレクトロクロミツク素子

Info

Publication number: JPS60247624A
Application number: JP59105331A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ishiwatari; 和也石渡; Eizo Sasamori; 笹森　栄造
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-12-07

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】〔発明の利用分野〕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
ミンク現象を利用したエレクトロクロミック素子に関す
るものである。

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、絞シ機構等に応用できる。

〔発明の背景〕

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２つの構造例を第２図および第３図に示す。

第２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、導電体膜よシなる第２電極５を順次積層し
てなるものである。また、第３図に示すエレクトロクロ
ミック素子は、第２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）画側に設けてもよい。電
極２および５に関しても、どちらか一方が透明であれば
良いし、両側が透明であれば、透明型の素子が出来る。

絶縁層４も誘電体のみではなく、固体電解質等の様なも
のでも良い。

透明電極を構成する透明導電膜としては、工ＴＯ膜（酸
化インジウム、工ｎ２０３、中に酸化錫、５ｎ０２をド
ープしたもの）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エレクトロク
ロミック層３は、従来、三酸化クロム（ｃｒｚｏａ）、
水酸化イリジウム（工ｒ（ＯＨ）２）、水酸化ニッケル
（Ｎｉ（ｏＨ）ｚ）等によって形成されている。

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（ｓｉｏ）、二酸化ケイ素（８１：０２
）、五酸化タンタル（Ｔａｚｏｓ）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６は、二酸化タングステン（ＷＯ２）、三酸化タン
グステン（ＷＯａ）、二酸化モリブデン（ＭｇＯ２）　
、三酸化モリブデン（ＭＯＯ３）、五酸化バナジウム（
ｖ２ｏｓ）等を用いて形成する。

この様な構造をもつ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シミ
気化学的反応が起き、着色、消色をする。この着色機構
は、例えば、陰極側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着色する。

ＷＯ３＋ｘＨ＋＋　ｘｅ−４：！　ＨＸＷＯ３（１）（
１）式に従って、タングステンブロンズＨｘＷＯ３が形
成され着色するが、ここで印加電圧を逆転すれば消色状
態となる。（１）式のこの様な反応は、エレクトロクロ
ミック素子においては、素子内部の絶縁層によってプロ
トンＨ＋が供給され着色するとされている。

この様な従来のエレクトロクロミック素子は、応答速度
が液晶などに比較して遅く、ま゛た、着色濃度も不足が
ちであった。この為、多重積層の工夫をしく応答速度や
着色濃度の改善が図られている。その様な多重積゛層型
のエレクトロクロミック素子の一例を第゛４図に示す。

第４図中、１は基板、２および５は第１′および第２の
電極、３および３′は陽極側発色層であるエレクトロク
ロミック層、４および４′は絶縁層、６および６′は陰
極側発色層であるエレクトロクロミック層、７は中間の
透明電極を示す。　゛　〜第４図に示すエレクトロクロミック素子は、第３図に示
す素子を重ね合わせた構成をもつものであるが、このよ
うな構成をとると、積層による膜厚増加のために、エレ
クトロクロミック素子の消色時の透過率が悪くなるとい
う欠点がある。

特に、ここで用いられる透明電極は、例えばイオンブレ
ーティング法によって低温下（１５０℃以下）で形成さ
れた低抵抗透明電極であって′膜厚は１０００〜２ｓｏ
ｏＡであるため、透過率は８５％程度にしかならない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記のような欠点を補うためになされたもの
で、従来のエレクトロクロミック素子に比して応答速度
および着色濃度が改善され、しかも高透過率を有する良
好なエレクトロクロミック素子を提供することを目的′
とするものである。

〔発明の概要〕

本発明によるエレクトロクロミック素子は、第１電極を
第１層とし、第１エレクトロクロミック層を第２層、第
１絶縁層を第３層、第２エレクトロクロミック層を第４
層、第１エレクトロクロミック層と同じ極性の電極で発
消色をする第３エレクトロクロミック層を第５層、第２
絶縁層を第６層、第２エレクトロクロミック層と同じ極
性の電極で発消色をする第４エレクトロクロミック層を
第７層とし、第２電極を第８層とし、上記の第１および
第２の電極の少くとも一方を透明導電体として、前記第
１から第８層までを順次積層して構成されたパこ１とを
特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明に係るエレクトロクロミック素子の一実
施態様を示す。第１図中、１１は基板、１２は第１電極
、１３は第１エレクトロクロミック層（例えば隘極側エ
レクトロクロミック局）、１４は第１絶縁層、１５は第
２エレクトロクロミック層（例えば陽極側エレクトロク
ロミック層）、１６は第１エレクトロクロミック層１３
と同じ極性の電極で発消色する第３エレクトロクロミッ
ク層（この例では陰極側エレクトロクロミック層）、１
７は第２絶縁層、１８は第４エレクトロクロミック層（
この例では陰極側エレクトロクロミック層）、１９は第
２電極である。上記の構成において、各層は第４図に示
すものと同様の材料によって構成される。

図示の例では、第１および第３エレクトロクロミック層
１３および１６を陰極側エレクトロクロミック層とし、
第２および第４エレクトロクロミック層１５および１８
を陽極側エレクトロクロミック層としたが、これは逆と
してもよい。

上述のように、本発明による膜構成は、第４図に示すも
のに比して、中間の電極を除いたものに相当する。この
様な膜構成にすることにより、高透過率を有する、良好
なエレクトロクロミック素子を得ることができる。

このようなエレン１トロクロミツク素子は多層化するこ
とができ、第４図に示す様な構造を持つエレクトロクロ
ミック素子の膜上、あるいは、ガラス基板の反対側に同
様な構造のエレクトロクロミック膜を積層しても良い。

次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１厚みＱ、　８ｍｍのガラス基板１１上に、適当な引き出
し電極部およびリード部を備えた工Ｔｏ膜より成る第１
電ｉｒ＃１２を形成し、その上に、第１エレクトロクロ
ミック層１３を構成する陰極側エレクトロクロミック層
としてＷＯａをａｏｏｏＸ、第１絶縁層１４としてＴＩ
Ｌ２０５を２０００Ｘ、第２エレクトロクロミック層１
５を構成する陽極側エレクトロクロミック層としてＮ１
（ＯＨ）２をｘｏｏｏＡ、第ａエレクトロクロミック層
１６を構成する陰極側エレクトロクロミック層としてＷ
Ｏ３を３０“δ゛ＯＸ、第２絶縁層１７としてＴａ２０
Ｂを２０００　Ｋ、第４エレクトロクロミック層１８を
構成する陽極側エレクトロクロミック層としてＮｉ（Ｏ
Ｈ）２を８００Ｋを積層した。この後、上部に、透明な
第２電極１９として工Ｔ。

膜を１５ｏｏＸ付けた。

さらに、これらの膜の上にＭｇＦ２層を１０００大付け
た。

この様にして製作したエレクトロクロミック素子は、消
色状態の透過率が８８チであり、従来のタイプ（第４図
）の透過率７５チに比べ、はるかに透明な見栄えの良い
素子を製作することができた。

との素子の応答速度は、着色状態が２８チになるまでに
３００　ｇｓｅｃであった。また、ＷＯ３、Ｔａ２０６
　、ＭｇＦ２膜は電子銃を用いた真空蒸着方法で、工Ｔ
ｏ　、　１ｎ（ｏＨ）２膜は、高周波イオンブレーティ
ング方法で成膜した。

実施例２厚み０．８ｇ−のガラス基板１１上に、適当な引き出し
電極部及びリード部を備えた工Ｔｏ膜よ構成る第１電極
１２を形成し、その上に、陽極側第１エレクトロクロミ
ック層１３として工ｒ（ＯＲ）２をａ　ｏ　ｏ　Ｘ、第
１絶縁層１４としてＴａ２０５を２０００　Ｘ、陰極側
の第２エレクトロクロミック層１５としてＷＯ３を３０
００Ｘ、陽極側の第３工レクトロクロミツク層１６とし
てＮ１（ＯＲ）２を８００Ｘ、第２絶縁層１７トシテｚ
ｒ０２ヲ２０００Ｘ、陰極側第４エレクトロクロミック
層１８としてＷＯａをａｏｏｏＸ付けた。さらに、これ
らの膜の上に透明な第２電極１９としてＩＴＯを１２０
０又付け、最上部にＭｇＦ２膜を８００又付けた。

この様にして製作したエレクトロクロミック素子は、消
色状態の透過率が９１チであシ、従来のタイプ（第４図
）の透過率７７チに比べ、はるかに透明な、見栄えの良
い素子を製作することができた。

この素子の応答速度は、着色状態が３１％になるまでに
、２８０　ｍ５ｅｃであった。

ここで、ＷＯ３、Ｔａ２０５　、ＺｒＯ２、ＭｇＦ２膜
は電子銃を用いた真空蒸着方法で、工Ｔｏ　ＸＮｔ（ｏ
Ｈ）２膜は、高周波イオンブレーティング方法で、工ｒ
（ＯＨ）２膜は反応性スパッタ方法で成膜した。

実施例３厚みＯ１８鵡のガラス基板１１上に、適当な引り成る第
１電極１２を形成し、その上に、第１エレクトロクロミ
ック層１３を構成する陰極側エレクトロクロミック層と
してＷＯ３を３０００Ｘ、第１絶縁層１４としてＴａ２
０５を２０００Ａ、第２エレクトロクロミック層１５を
構成する陽極側エレクトロクロミック層としてｕｔ（ｏ
Ｈ）２を１ｏｏｏＸ、第３エレクトロクロミック層１６
を構成する陰極側工Ｖクトロクロミツク層としてＭＯＯ
３を３０００　Ｘ、第２絶縁層１７としてＺｒＯ２を２
０００Ｘ、第４エレクトロクロミック層１８を構成する
陽極側エレクトロクロミック層として工ｒ（ＯＲ）２を
８００Ｘを積層した。この後、上部に、透明な第２電極
１９として工ＴＯ膜をｘｓｏｏＸ付けた。

さらに、これらの膜の上に、ＭｇＦ′２層を１０００Ｘ
付けた。

この様にして製作したエレクトロクロミック素子は、消
色状態の透過率が８８％であり、従来のタイプ（第４図
）の透過率７５チに比べ、はるかに透明な見栄えの良い
素子を製作することができた。

この素子の応答速度は、着色状態が２８％になるまでに
、３００ｍｅθＣであった。また、ＷＯ３、Ｔａ２０５
　、ＭｇＦ２膜は電子銃を用いた真空蒸着方法で、工Ｔ
ｏ　、　Ｎｉ（ＯＨ）２膜は、高周波イオンブレーティ
ング方法で成膜した。

実施例４実施例３における第２絶縁層１７として５１０２を２０
０又積層した以外、全く同様の条件でエレクトロクロミ
ック素子を製作した。実施例３と同様の結果が得られた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエレクトロクロミック素子の実施
態様を示す断面図、第２図および第３図は、それぞれ従
来のエレクトロクロミック素子の構造例を示す断面図、
第４図は多重積層型のエレクトロクロミック素子を示す
断面図である。１・・・某厨　２・・・第１電極３．３′・・・エレクトロクロミック層４．４′・・・
絶縁層　５・・・第２電極６．６′・・・エレクトロク
ロミック層７・・・中間電極　１１・・・基板１２・・・第１電極１３・・・第１エレクトロクロミック層１４・・・第１
絶縁層１５・・・第２エレクトロクロミック層１６・・・第３
エレクトロクロミック層１７・・・第２絶縁層１８・・・第４エレクトロクロミック層１９・・・第２
電極。第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

第１電極を第１層とし、第１エレクトロクロミック層を
第２層、第１絶縁層を第３層、第２エレクトロクロミッ
ク層を第４層、第１エレクトロミック層と同極性の電極
で発消色をする第３エレクトロクロミック層を第５層、
第２絶縁層を第６層、第２エレクトロクロミック層と同
極性の電極で発消色をする第４エレクトロクロミック層
を第７層とし、第２電極を第８層とし、上記の第１お°
よび第２の電極の少くとも一方を透明導電体として、前
記第１から第８層までを順次積層して構成されたことを
特徴とするエレクトロクロミック素子。