JPS61103982A - Electrochromic element - Google Patents

Electrochromic element

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JPS61103982A
JPS61103982A JP59227348A JP22734884A JPS61103982A JP S61103982 A JPS61103982 A JP S61103982A JP 59227348 A JP59227348 A JP 59227348A JP 22734884 A JP22734884 A JP 22734884A JP S61103982 A JPS61103982 A JP S61103982A
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JP
Japan
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electrochromic
film
layer
electrode
insulating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP59227348A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ishiwatari
和也 石渡
Ryoji Fujiwara
良治 藤原
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:In an electrochromic element having a specific structure, an electrochromic structure useful as a figure display element, etc., having improved response speed and life, using a laminate of a ZrO2 thin film and a La2O5 thin film as an electrical insulating layer. CONSTITUTION:An electrical insulating layer consists of a dielectric material film obtained by laminating the first electrode 2 comprising an electrically- conductive film (e.g., ITO film, etc.), the electrochromic layer [e.g., Ir(OH)2 film, etc.] 3 as a coloring layer at the anode side by reactive high-frequency sputtering method, the ZrO2 thin film (preferably 1,000-4,000Angstrom ) 4a by vacuum deposition method, and the La2O3 thin film (preferably 10-1,000Angstrom thickness) 4b to the transparent substrate 1. The electrical insulating layer, and the second electrochromic layer (e.g., WO3 film, etc.) 6 as a coloring layer at the cathode side are laminated successively to the second electrode (e.g., semitransparent Au electrode) 5 comprising an electrically-conductive membrane, to give the aimed electrochromic element.

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々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に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an electrochromic device that utilizes electrochemical color development/decolorization phenomenon, that is, electrochromic phenomenon.

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、り、絞、!74f+!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。
Electrochemically quenched dye elements, or electrochromic devices, utilize such electrochromic phenomena.
For example, numeric display elements, x-y matrix displays, optical shutters, apertures, etc. 74f+! It can be applied to structures, etc., and can be classified into liquid type and solid type, depending on the material, but the present invention particularly relates to an all-solid type electrochromic element.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

エレクトロク四ミ、り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tg2図および第3図に示す
。これらの図はエレクトロクロミ。
Two structural examples of an electrochromic element utilizing the electrochromic phenomenon are shown in Fig. 2 and Fig. 3. These figures are electrochromic.

り素子の一般的な構造を示す、ものである。This figure shows the general structure of the element.

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の上べ、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m714、導電体膜より成る第2電極5を順次積層
してなるものである。
The electrochromic element shown in FIG. 2 consists of an upper surface of a transparent substrate 1, a first electrode 2 made of a transparent conductive film, an electrochromic layer 3 which is a coloring layer on the anode side, an electric conductor 714 made of a dielectric film, and a first electrode 2 made of a transparent conductive film. The second electrode 5 made of a film is sequentially laminated.

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どの間に、
さらに、陰極側発色層である第2のエレクト日りロミ、
り層6を積層したものである。
Furthermore, the electrochromic element shown in FIG.
Between the insulating layer 4 and the second electrode 5 in the structure shown in the figure,
Furthermore, a second electrochromic layer, which is a coloring layer on the cathode side,
The second layer 6 is laminated.

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fラス板に限らず、プラスチ、
り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、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。
In the above structure, the substrate 1 is generally formed of a glass plate, but it is not limited to a glass plate, but can also be made of plastic,
Any colorless and transparent plate such as a mirror plate or an acrylic plate may be used, and its position may be above the second electrode 5 instead of under the first electrode 2, depending on the purpose (e.g. , for the purpose of serving as a protective cover, etc.) may be provided on both sides. However, depending on these cases, it is necessary to make the second electrode 5 a transparent conductive film or to make both the electrodes on both sides transparent conductive films. If both electrodes are transparent electrodes, a transparent element can be created. The insulating layer 4 may be made of not only a dielectric but also a solid electrolyte or the like.

透明導電膜としては、ITO膜(酸化インジウムIn2
O,中に酸化錫8nO□をドーグしたもの)中ネサ膜等
が用いられる。陽極側発色層であゐエレクトロクロミッ
ク層3は、従来、二酸化クロム(Cr z Oρ、水酸
化イリジウム(Ir(OH)2) 、水酸化二、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7 (ZrO□)、五
酸化タンタル(T12O3)、酸化ケイ累(sto 、
 sto□)等に代表される酸化物、あるいは7.化リ
チウム(LIF)、7ツ化マグネシウム(MgF2)等
に代表される7、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
x テン(WO2J WO5)、酸化モリ:” f /
 (MeO2lMo0= ) 、五酸化パナジクム(v
2O3)等を用いて形成する・ との様な構造をもつエレクトロクl:+き、り素子は、
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、エレク)oクロミ、り層6へのカチオ
ンと電子のダツルインジェクシ、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、wOs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。
The transparent conductive film is an ITO film (indium oxide In2
A film containing 8nO□ of tin oxide) is used. The electrochromic layer 3, which is the coloring layer on the anode side, has conventionally been made of chromium dioxide (CrzOρ, iridium hydroxide (Ir(OH)2), dihydroxide, Kel (
It is formed from Nl(OH)2) and the like. The insulating layer 4 made of dielectric material is made of zirco dioxide (ZrO□), tantalum pentoxide (T12O3), silicon oxide (sto,
sto□), or 7. It is formed using a 7 compound represented by lithium oxide (LIF), magnesium heptadide (MgF2), etc. Furthermore, the electrochromic layer 6, which is the coloring layer on the cathode side, is made of tungsten oxide x ten (WO2J WO5), moly oxide: "f/
(MeO2lMo0= ), panadicum pentoxide (v
2O3), etc., and has a structure such as
By applying a voltage between the first electrode 2 and the second electrode 5, a vapor chemical reaction occurs in the stain, causing coloring and decoloring. It is generally said that this coloring mechanism is based on the formation of bronze due to the injection of cations and electrons into the electrochromic layer 6, for example. For example, when using wOs as an electrochromic substance, the following (
1) An oxidation-reduction reaction expressed by the formula occurs and coloration occurs.

萄5 + xH” + x・−=H闇、(1)(1)弐
に従って、タングステンブロンズHx罰s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、ニレ     ′クトロ
クロミ、り素子においては、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。
5 + xH" + x・-=H darkness, (1) According to (1) 2, tungsten bronze Hx is formed and colored, but if the applied voltage is reversed here, it will be in a decolorized state. (1 ) In the elm chromi element, protons H+ are supplied by the insulating layer inside the element and the element is colored.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このようなエレクトロクロミック素子にシいては、応答
速度および寿命の点で未だ問題がある。
Such electrochromic devices still have problems in terms of response speed and lifespan.

従来のエレクトロククミ、り素子に使用された絶縁層は
、絶縁性に乏しく、このため電荷が逃けてしまい、応答
速度及びメモリー性が悪かりた。
The insulating layer used in conventional electronic devices has poor insulation properties, which causes charge to escape, resulting in poor response speed and memory performance.

また、絶縁性が良い絶縁層でありてもイオン導伝性に乏
しく応答速度が良くなかった(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KH
+)で発消色をする)。
In addition, even if the insulating layer had good insulation properties, it had poor ionic conductivity and the response speed was not good (electrochromic does not change color by giving or receiving electrons, but rather ions (mainly KH)
+) for color development/discoloration).

〔発明゛の目的〕[Purpose of the invention]

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、従来よシも、応答速度、寿命が−良いエレクトロク
ロミック素子を提供しようとするものである。
The present invention aims to provide such an electrochromic element that has better response speed and longer life than conventional electrochromic elements.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

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、導電体膜よ構成る第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のエレクトロク臣ミ、り層
と、導電体膜よりなる第2電極とを順次積層したエレク
トロクルミック素子において、絶縁層を2層の積層塵と
し、その2層が、ZrO2層とLjL20.層からなっ
ていることにある。
The electrochromic device according to the present invention is characterized by a first electrode made of a conductive film, an electrochromic layer which is a coloring layer on the anode side, an insulating layer made of a dielectric, and a coloring layer on the cathode side. In an electrochromic device in which a second electrochromic layer and a second electrode made of a conductive film are sequentially laminated, the insulating layer is a two-layer laminated dust layer, and the two layers are a ZrO2 layer and a LjL20.2 layer. The reason lies in the fact that it is made up of layers.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

ZrO□膜は、エレクト筒りロミ、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、かなり
臭いが、電子ブロッキングがLa2O3膜よシ性能が落
ち、さらに、単膜のみでは、安定性(寿命)も悪い。一
方、La2O3膜は、電子プロ。
ZrO□ film has a strong odor when used as the so-called insulating layer (which can also be considered as a solid electrolyte) of an electric cylindrical ROMI element, but its electron blocking performance is lower than that of La2O3 film, and furthermore, when used as a single film alone, Stability (life) is also poor. On the other hand, the La2O3 film is manufactured by Electronic Professional.

キングの性能は良いが、イオン導伝性が悪く、単膜ノみ
ではエレクトロクルミック素子の特性を悪くしてしまう
King's performance is good, but its ionic conductivity is poor, and when used as a single film, it deteriorates the characteristics of electrolumic devices.

本発明によるエレクトロクロミック素子は、上記のZr
02MとI、a20.膜の積層体くよシ絶縁層を構成す
ることによって、これらの膜の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
ことによシ発揮させ、従来よシも、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。
The electrochromic device according to the present invention has the above-mentioned Zr
02M and I, a20. By constructing the insulating layer, which is a laminate of films, the above-mentioned drawbacks of these films can be compensated for, and the performance that could not be achieved with each single film alone can be demonstrated by stacking them, making it possible to improve performance compared to conventional films. This also provides a far superior electrochromic device.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明によるエレクトロクロミック素子の一実施例をI
Jc1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って指示する。
An embodiment of the electrochromic device according to the present invention is shown in I
It is shown in Figure Jc1. Since the basic structure of this electrochromic device is the same as that shown in FIG. 3, the same parts as shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

図示の実施例において、lは透明な基板、2は透明導電
体よ構成るtIclの電極、3は陽極側発色層である第
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のエレクトロクロミック層、5は導電体膜よ)成る
第2電極を示す。
In the illustrated embodiment, l is a transparent substrate, 2 is a tIcl electrode made of a transparent conductor, 3 is a first electrochromic layer which is a coloring layer on the anode side, and 6 is a second electrochromic layer which is a coloring layer on the cathode side. The second electrode is composed of an electrochromic layer and 5 is a conductive film.

第1および第2のエレク)aクロミ、り層3゜6の間に
配置された絶縁層は、zr02膜4aおよび”2O3膜
4bの積層体によ)構成されている。
The insulating layer disposed between the first and second electronic layers 3 and 6 is constituted by a laminate of a ZR02 film 4a and a 2O3 film 4b.

なお、第1のエレクトロクロミック層3と第2のエレク
トロクロミック層6は逆にしても良い。
Note that the first electrochromic layer 3 and the second electrochromic layer 6 may be reversed.

また、Zr0z膜とLa2O3膜を積層した絶縁層は、
好ましくは、ZrO2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、zrO□腹は10
00〜4000!SLa2o3Mは100〜1000 
iの間が好ましい。
In addition, the insulating layer made by laminating Zr0z film and La2O3 film is
Preferably, the ZrO2 film side is in contact with the coloring layer on the cathode side. Also, the thickness of each film is 10
00~4000! SLa2o3M is 100-1000
Preferably between i.

実施例1 透明な基板l上に、適当な引き出し電極部及びリード部
を備えたtTo gIよりなる電極2を形成した。H2
,ガスと0□ガスの比が1=2となっているガスを導入
し、o、4Torrの圧力下で、金属!rをターグット
にした、反応性高周波スノヤ、タ方法で、陰極側発色層
である第1のエレクトロクロミック層3として、Ir(
OH)25I 500又を形成し、次に、絶縁層41,
4bとして、真空蒸着方法によシ、Lazo5 gを3
001 、Zr0z 膜を25001(それぞれ、t、
&2o、 j ZrO2を蒸着材料として)形成した。
Example 1 On a transparent substrate 1, an electrode 2 made of tTogI was formed, having appropriate extraction electrode parts and lead parts. H2
, gas with a ratio of 1=2 to 0□ gas is introduced, and under a pressure of 4 Torr, the metal! Ir(
OH)25I 500 layers are formed, and then an insulating layer 41,
As 4b, 3 g of Lazo5 was added by vacuum evaporation method.
001 and Zr0z films to 25001 (t,
&2o, j ZrO2 was used as the vapor deposition material).

陰極側発色層である第2のエレクトロクロミックFfl
 6としてwo、膜を4000X形成し、さらKそれら
の膜の上に、第2[極5として、半透BAAu電極をつ
けた。
The second electrochromic Ffl is a color forming layer on the cathode side.
6, a film was formed at 4000×, and a semi-transparent BAAu electrode was attached as a second electrode 5 on top of these films.

この様にして形成したエレクトロクロミック素子は、2
.0Vの定電圧駆動で、ΔO,D0.3になるまでの応
答速度が160 m5ec寿命も10’回Kまでなシ、
応答速度および寿命にかなシの改善がみられた。
The electrochromic device formed in this way has two
.. When driven at a constant voltage of 0V, the response speed until ΔO, D0.3 is 160 m5ec, and the lifespan is up to 10' times K.
Significant improvements were seen in response speed and lifespan.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

gX1図は本発明に係るエレクト筒りロミ、り素子の実
施例を示す断闇図、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。 l・・・基 板      2−aE 1電極3・・・
エレクトロクロミック層 4・・・絶縁層     4at4b・・・絶縁層5・
−・tlc2電極
Figure gX1 is a black-and-white diagram showing an embodiment of the electrochromic element according to the present invention, and Figures 2 and 3 are cross-sectional views showing the general structure of the electrochromic element. l...Substrate 2-aE 1 electrode 3...
Electrochromic layer 4...Insulating layer 4at4b...Insulating layer 5.
-・tlc2 electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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、ZrO_2薄膜
とLa_2O_3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。
A first electrode made of a conductive film, an electrochromic layer which is an anode side coloring layer, an insulating layer made of a dielectric film, a second electrochromic layer which is a cathode side coloring layer, and a second electrochromic layer made of a conductive film. An electrochromic device comprising two electrodes laminated in sequence, characterized in that the insulating layer is a lamination of a ZrO_2 thin film and a La_2O_3 thin film.
JP59227348A 1984-10-29 1984-10-29 Electrochromic element Pending JPS61103982A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2633609A1 (en) * 1988-06-30 1990-01-05 Saint Gobain Vitrage Electrochromic system
US5080471A (en) * 1990-04-06 1992-01-14 Eic Laboratories, Inc. Electrochromic material and electro-optical device using same

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