JPS61103981A - エレクトロクロミツク素子 - Google Patents

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
ミック現象を利用したエレクトロクロミ、り素子に関す
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
明は特に全固体盤のエレクトロクロミック素子に関する
ものである。

〔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。

これらの図はエレクトロクロミック素子の一般的な構造
を示すものである。

第２図に示すエレクトロクロミック素子は一透明な基板
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、導電体膜より成る第２電極５を顆次積層し
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無色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
電膜にしたり、両側の電極とも透明導ｔ！膜にす不必要
がある。両方の電極を透明電極とすれば、透明型の素子
ができる。絶縁層４は誘電体のみではなく、固体電解質
等のようなものでもよいｄ透明導電膜としては、ＩＴＯ
膜（酸化インジウムＩ　ｎ　ｚ　Ｏｓ中に酸化錫ＳｎＯ
□をドーグしたもの）やネサ膜等が用いられる。陽極側
発色層であるエレクトシクロミック層３は、従来、三酸
化クロム（Ｃｒ２Ｏρ、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ
）ｚ）　、水酸化ニッケル（Ｎｌ　（ＯＨ）２）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（ＺｒＯ２）　、五酸化タンタル（Ｔ１１２
Ｏ５）酸化ケイ素（８１０，８１０２）等に代表される
酸化物、あるいはフッ化リチウム（ＬＩＦ　）、７ツ化
マグネシクム（ＭｇＦ２　）等に代表される７ツ化物を
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、酸化タングステン（ＷＯ２，ＷＯ３
）、酸化モリブデン（ＭｏＯ□。

Ｍｏ５ｓ　）　、五酸化バナジウム（ｖ２Ｏ５〕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５０間に電圧を印加することによりミ
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、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、ＷＯ２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。

ＷＯｓ　＋　ｘＨ”　＋　Ｘ＠−；　Ｈ，ｗＯｓ　　　
　　（１）（１）式に従りて、タングステンブロンズＨ
ｘＷｏ５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ｒが供給され着色する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなエレクトロクロミック素子においては、応答
速度および寿命の点に未だ問題がある。

絶縁層がＴａ２Ｏ５膜のみであると、絶縁性に゛乏しく
、この為電荷が逃げてしまい、応答速度及びメモリー性
が悪くなっている。また絶縁層が５ｔＯ２膜のみである
と、絶縁性は良いがイオン導伝性に乏しく応答速度が良
くない。（エレクトロクロミックは電子の授受で発消色
をするのではなく、イオン（主にＨ＋）で発消色をする
。） 〔発明の目的〕 本発明は、このようなエレクトロクロミック素子におい
て、従来よりも、応答速度、寿命が良いエレクトロクロ
ミック素子を提供りようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明によるエレクトロクロミック素子の特徴とすると
ころは、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、り層と、誘電体からなる絶縁層
と、陰極側発色層である第２のエレクトロクロミック層
と、導電体膜よりなる第２電極とを順次積層したエレク
トロクロミック素子において、絶縁層を２層の積層型と
し、その２層がＴａ２Ｏ５層と８１０□層からなってい
ることにある。

〔発明の効果〕

Ｔａ２Ｏ５膜は、エレクトロクロミ、り素子のいわゆる
絶縁層（固体電解質とみなしても良い）としては、かな
シ良いが、電子ブロッキングが５ＩＯ２膜より性能が落
ち、さらに、単膜のみでは、安定性（寿命）も悪い。一
方、５ｉｏ２膜は、電子ブロッキングの性能は良いが、
イオン導伝性が悪く、単膜のみでは、エレクトロクロミ
ック素子の特性を悪くしてしまう。本発明によるエレク
トロクロミツ　′り素子は、上記のようなＴａ２Ｏ５薄
膜と５ＩＯ２薄膜の積層体によって絶縁層を構成するこ
とによって、これらの薄膜における上記の欠点を相補い
、それぞれの単膜のみでは出しえなかった性能を、積層
することにより発揮し、従来よりもはるかに優れたエレ
クトロクロミック素子を提供するのである。

〔発明の実施例〕

本発明によるエレクトロクロミック素子の一実施例を第
１図に示す。このエレクトロクロミック素子の基本的構
成は第３図に示すものと同様であるので、第３図に示す
ものと同じ部分は同じ符号によりて指示する。

図示の実施例において、１は透明な基板、２は透明導電
体よ構成る第１電極、３は陽極側発色層でおる第１のエ
レクトロクロミック層、６は陰極側発色層である第２の
エレクトロクロｔ　ツク層、５は導電体膜より成る第２
電極を示す。第１および第２エレクトロクロミツク層３
，６０間に配置された絶縁層はＴａ２Ｏ５薄膜４ａおよ
び８１０□薄膜４ｂの２層の積層体より成る。

なお、第１のエレクトロクロミック層３と第２のエレク
トロクコミック層６は逆にしても良い。

また、ＴａＯ膜と５ＩＯ２膜を積層した絶縁層は、好ま
しくは、Ｔ　ａ　２Ｏｓ膜側が陰極側発色層に接してい
るのが良い。また、それぞれの膜厚もＴａ２Ｏ５膜は１
０００〜４０００　Ｘ　、　ＳＩＯ□膜は３０〜５００
又の間が好ましい。

実施例１ 透明な基板１上に、適当な引き出し電極部及びリード部
を備えたＩＴＯ膜よりなる電極２を形成した。Ｈ２，ｆ
７スと０□ガスの比が１：２となっているガスを導入し
、Ｑ、　４　Ｔｏｒｒの圧力下で、金属Ｉｒをターｒ、
トにした、反応性高周波ス・々ツタ方法で、陽極側発色
層である第１のエレクトロクロミック層３としてＩ　ｒ
　（ＯＨ）２膜５００Ｘを形成し次に、真空蒸着方法に
より、絶縁層４　ｍ　＋　４　ｂとして、８１０２膜を
１ｏ　ｏ　Ｘ　、　Ｔａ２Ｏ，膜を２８００Ｘ形成した
。

（それぞれ、ＳｌＯ□、　Ｔａ□０５を蒸着材料とした
）。

次に陰極側発色層である第２のエレクトロクロミ、り層
６としてＷＯ３膜を４０００Ｘ形成し、さらにそれらの
膜の上に、？４２電極５として、半透明Ａｕ電極をつけ
た。　　　　　　　　　　　　　　　　　　／ｌ。

この様にして形成したエレクトロクロミック素子は、１
．７Ｖの定電圧駆動で、ΔＯ，Ｄ０．２になるまでの応
答速度が１５０ｗａｅＩｅで、寿命も１０回にまでなシ
、応答速度および寿命の改善されたエレクトロクロミッ
ク素子が得られた。

【図面の簡単な説明】

ｉ１図は本発明に係るエレクトロクロミック素子の１つ
の例を示す断面図、第２図および第３図はエレクトロク
ロミック素子の一般的゛構造を示す断面図である。 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、

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、陰
   極側発色層である第２のエレクトロクロミック層と、導
   電体膜よりなる第２電極とを順次積層してなるエレクト
   ロクロミック素子において、絶縁層を、Ｔａ＿２Ｏ＿５
   薄膜とＳｉＯ＿２薄膜の積層にしたことを特徴とするエ
   レクトロクロミック素子。