JPS6127525A - Driving method of electrochromic element - Google Patents

Driving method of electrochromic element

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JPS6127525A
JPS6127525A JP14913484A JP14913484A JPS6127525A JP S6127525 A JPS6127525 A JP S6127525A JP 14913484 A JP14913484 A JP 14913484A JP 14913484 A JP14913484 A JP 14913484A JP S6127525 A JPS6127525 A JP S6127525A
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JP
Japan
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time
electrochromic
voltage
turning
driving
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Application number
JP14913484A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ishiwatari
和也 石渡
Atsushi Mizutome
敦 水留
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the coloring efficiency, and also to realize a long life of a titled element by superposing a high frequency to an on-pulse, when driving said electrochromic element, and applying a reverse voltage of <=80% of the time of turning-on, at the time of turning-off. CONSTITUTION:For instance, when driving an electrochromic element constituted by forming the first electrochromic layer 3, an insulating layer 4 and the second electrochromic layer 6 on a transparent substrate 1 provided with the first electrode 2 consisting of a transparent electric conductor film, and forming the second electrode 5 on those films, an effective value of an applied voltage of the time of turning-on is set to +0.7-2.5V, also a high frequency is superposed to this on-pulse, and at the time of turning-off, a reverse voltage having a crest value of <=80% of the effective value of the applied voltage of the time of on is applied, and also the pulse width of the reverse applied voltage of the time of turning-off is made shorter than that of the time of turning-on. In this way, even if the effective voltage is low, a denser density is obtained substantially, and on the contrary, if the density is the same, a low driving voltage will do, therefore, a long life of this element can be realized.

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ック素子の駆
動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 driving an electrochromic element using an electrochemical coloring/decoloring phenomenon, that is, an 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線、
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、紋)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の駆動方
法に関するものである。
An electrochemical quenching dye element, that is, an electrochromic element line, which utilizes such an electrochromic phenomenon,
For example, it can be applied to numeric display elements, X-Y matrix displays, optical shutters, pattern mechanisms, etc. Classified by material, it can be divided into liquid type and solid type, but the present invention is particularly applicable to all-solid type electrochromic devices. The present invention relates to a method of driving an element.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

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
ロクロイック素子の2つの構造例を第3図および第4図
に示す。これらの図は全固体型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。
Two structural examples of all-solid-state electrochroic devices utilizing electrochromic phenomena are shown in FIGS. 3 and 4. These figures show the general structure of an all-solid-state electrochromic device.

第3図に示すエレクトロクロミック素子は、透明な基板
lの上に、透明導電体膜よ)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。
The electrochromic element shown in FIG. 3 consists of a first electrode 2 made of a transparent conductor film, an electrochromic layer 3 which is a coloring layer on the anode side, an insulating layer 4 made of a dielectric film, on a transparent substrate l; The second electrode 5 made of a conductive film is sequentially laminated.

また、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。
Furthermore, the electrochromic element shown in FIG.
Between the insulating layer 4 and the second electrode 5 in the structure shown in the figure,
Further, a second electrochromic layer 6, which is a coloring layer on the cathode side, 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、これはガラス板に限らず、ゾラスチ、
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 this is not limited to a glass plate.
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
O3中に酸化錫S nO2をドープしたもの)やネサ膜
等が用いられる。陽極側発色層であるエレクトロクロミ
ック層3は、従来、三酸化クロム(cr2o3)、酸化
イリジウム(IrOx)、水酸化二y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) N五酸化タンタ
ル(Ta□05)、酸化ケイ素(sto 、 sto□
)等に代表される酸化物、あるいはフッ化リチウム(L
iF)、7、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、酸化タングステン(W
O2,WO3)、酸化モリブデン(MOO2,MOO3
)五酸化バナジウム(V2O5)等を用いて形成する。
The transparent conductive film is an ITO film (indium oxide In2
O3 doped with tin oxide (SnO2), NESA film, etc. are used. The electrochromic layer 3, which is a coloring layer on the anode side, has conventionally been made of chromium trioxide (cr2o3), iridium oxide (IrOx), dichelium hydroxide (Nl(OH)
)2) etc. The insulating layer 4 made of dielectric material is made of zircon dioxide (ZrO2), N tantalum pentoxide (Ta□05), silicon oxide (sto, sto□).
), or lithium fluoride (L
iF), 7, magnesium oxide (MgF2), and the like. Further, the electrochromic layer 6, which is a coloring layer on the cathode side, is made of tungsten oxide (W).
O2, WO3), molybdenum oxide (MOO2, MOO3)
) Formed using vanadium pentoxide (V2O5) or the like.

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、エレクトロクロミック層6へのカ
チオンと電子のメシ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。
In an all-solid-state electrochromic device having such a structure, a vapor chemical reaction occurs when a voltage is applied between the first electrode 2 and the second electrode 5, and the stain is colored or decolored. It is generally said that this coloring mechanism is based on bronze formation due to mesyl injection of cations and electrons into the electrochromic layer 6, for example. For example, when WO3 is used as an electrochromic substance, an oxidation-reduction reaction represented by the following formula (1) occurs, resulting in coloration.

WO3+ xH++ xs−RHXWO3、(1)(1
)式に従って、タングステンブロンズHxWOs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、全固体型エレクト
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。
WO3+ xH++ xs-RHXWO3, (1) (1
According to the formula ), tungsten bronze HxWOs is formed and colored, but if the applied voltage is reversed, the color becomes decolored. In an all-solid-state electrochromic device, such a reaction of formula (1) causes coloration due to the supply of protons H+ by an insulating layer inside the device.

上述のエレクトIffクロミック素子においては、従来
、陽極側発色層であるエレクトロクロミック層3は、酸
化イリジウム(IrOx)等の酸化物を反応性スフ4ツ
タ或いは陽極酸化膜法によって形成している。
In the electro-Iff chromic element described above, the electrochromic layer 3, which is the coloring layer on the anode side, is conventionally formed of an oxide such as iridium oxide (IrOx) by a reactive sulfur oxide film method or an anodic oxide film method.

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

本発明は、上記に示した様な構造を持つエレクトロクロ
ミック素子を駆動する除の駆動方法に関するものである
。エレクトロクロミック素子は、使用に従って劣化する
が、そのエレクトロクロミック素子の劣化は、例えば、
着色濃度をあける為に、印加電圧を高くしたシ、印加時
間を長くして、電荷量を多くとろうとすると、H2Oの
分解によるガス発生によって膜が剥離したシ、プロトン
のWO3中への注入のしすぎによる不完全な逆反応など
が原因の1つになっていると考えられる。
The present invention relates to a method of driving an electrochromic element having the structure shown above. Electrochromic elements deteriorate as they are used, and the deterioration of the electrochromic elements is, for example,
In order to increase the coloring density, when trying to increase the amount of charge by increasing the applied voltage or lengthening the application time, the film peeled off due to gas generation due to decomposition of H2O, and the injection of protons into WO3 One of the causes is thought to be an incomplete reverse reaction due to over-washing.

本発明は、エレクトロクロミック素子の長寿命化を目的
とするもので、上記の原因を鑑み、実効電圧は同じでも
、着色効率が良く、さらに長寿命化を図ることのできる
駆動方法を提供することを目的とするものである。
The present invention aims to extend the lifespan of an electrochromic element, and in view of the above-mentioned causes, it is an object of the present invention to provide a driving method that has good coloring efficiency and can further extend the lifespan even though the effective voltage is the same. The purpose is to

〔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駆動方法は、
透明な電極を備えた透明基板上に、第1エレクトロクロ
ミツク層1.絶縁層、第2エレクトロクロミック層を形
成し、それらの膜の上に電極を形成してなるエレクトロ
クロミック素子を駆動する際、ON時の印加電圧の実効
値を+0.7〜2.5■とし、かつ該ON p4ルスに
高周波を重畳し、OFF時にはON時の印加電圧の実効
値の80%以下の波高値を持つ逆電圧を印加し、しかも
OFF時の逆印加電圧のパルス巾はON時のそれよシも
短いことを特徴とするものである。
The method for driving an electrochromic device according to the present invention includes:
A first electrochromic layer 1. on a transparent substrate with transparent electrodes. When driving an electrochromic element formed by forming an insulating layer and a second electrochromic layer and forming electrodes on these films, the effective value of the applied voltage at the time of ON is set to +0.7 to 2.5 ■. , and a high frequency is superimposed on the ON p4 pulse, and when OFF, a reverse voltage having a peak value of 80% or less of the effective value of the applied voltage when ON is applied, and the pulse width of the reverse applied voltage when OFF is the same as when ON. It is also characterized by its short length.

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

本発明は、第4図に示す如く、透明導電体膜よ゛シなる
第1電極2を備えた透明基板1上に、第1エレクトロク
ロミック層3、絶縁層4、第2エレクトロクロミック層
6を形成し、それらの膜の上に第2電極5を形成してな
るエレクトロクロミック素子を駆動する際に、第1図に
示すような波形の駆動電圧を用いて、ON時の印加電圧
の実効値を+0.7〜2.5Vとし、かつ該ON )4
ルスに高周波を重畳し1. OFF時にはON時の印加
電圧の実効値の80係以下の波高値を持つ逆電圧を印加
し、しかもOFF時の逆印加電圧のノクルス巾はON時
のそれよシも短いものとする。
As shown in FIG. 4, the present invention provides a first electrochromic layer 3, an insulating layer 4, and a second electrochromic layer 6 on a transparent substrate 1 provided with a first electrode 2 made of a transparent conductor film. When driving the electrochromic device formed by forming the second electrode 5 on these films, the effective value of the applied voltage when turned on is determined using a driving voltage with a waveform as shown in FIG. +0.7 to 2.5V, and the ON )4
Superimposing a high frequency on the pulse 1. When OFF, a reverse voltage having a peak value that is less than a factor of 80 of the effective value of the applied voltage when ON is applied, and the Noculus width of the reverse applied voltage when OFF is shorter than that when ON.

第1図において、voNはON時の印加電圧、vHはこ
れに重畳される高周波、voFFはOFF時の逆印加電
圧を示す。ここで、voNは1.0〜21VXVHは〜
0.6v1voFFは〜1.5■の範囲にあるのが好ま
しく、voNに重畳された高周波はtaの巾にもよるが
、1 kHz〜10 MHzの間が好ましい。
In FIG. 1, voN indicates the applied voltage when ON, vH indicates the high frequency superimposed thereon, and voFF indicates the reverse applied voltage when OFF. Here, voN is 1.0 ~ 21VXVH is ~
0.6v1voFF is preferably in the range of ~1.5■, and the high frequency superimposed on voN is preferably between 1 kHz and 10 MHz, although it depends on the width of ta.

第1図に示す様な波形を用いることによって、実効的な
電圧は低くても、実質的に、よ)濃い濃度が得られ、逆
に濃度が同じであるならば、駆動電圧は低くて済むので
、長寿命化を図ることができる。
By using the waveform shown in Figure 1, even if the effective voltage is low, a substantially higher concentration can be obtained; conversely, if the concentration is the same, the driving voltage can be lower. Therefore, a longer life can be achieved.

また、消色印加電圧が、着色の印加電圧に比ベパルス巾
が短く、波高値が小さいのは、逆反応の行きすぎを防ぐ
為であシ、これにより、長寿命化を図ることができる。
Further, the reason why the applied voltage for decoloring has a shorter pulse width and smaller peak value than the applied voltage for coloring is to prevent excessive reverse reaction, thereby extending the life.

第1図に示す様な波形は、一般の0MO8あるいは、”
rTLを用いた論理回路で容易に形成できる。
The waveform shown in Figure 1 is the general 0MO8 or "
It can be easily formed with a logic circuit using rTL.

第2図にそのブロック図を示す。以下その動作について
、簡単に説明する。発振器11で基本クロックパルスを
発生させ、単安定マルチバイブレータ12.13に入力
する。単安定マルチバイブレータ12,13は、各々、
基本クロック/4ルスの立上がシ、立下がルで作用し、
正側、負側のパルス長をコントロールする。−刃高周波
発振器14で、前述の条件を満足するパルスを発生させ
、信号合成回路15に入力する。信号合成回路では、該
高周波ノ母ルスと正側の単安定マルチバイブレータから
の出力とを合成する。表示器16には、正側は信号合成
回路からの出力を負側は、単安定マルチバイブレータか
らの出力を印加し、駆動する。
FIG. 2 shows its block diagram. The operation will be briefly explained below. A basic clock pulse is generated by an oscillator 11 and inputted to a monostable multivibrator 12.13. The monostable multivibrators 12 and 13 are each
The basic clock/4 pulses act on rising and falling,
Controls the pulse length on the positive and negative sides. - The blade high frequency oscillator 14 generates a pulse that satisfies the above conditions and inputs it to the signal synthesis circuit 15. The signal synthesis circuit synthesizes the high frequency pulse and the output from the positive side monostable multivibrator. The display 16 is driven by applying the output from the signal synthesis circuit on the positive side and the output from the monostable multivibrator on the negative side.

実施例1 透明な基板上に、適当な引き出し電極部及びリード部を
備えたITO膜よシなる電極を形成した。
Example 1 An electrode made of an ITO film was formed on a transparent substrate, having appropriate extraction electrode parts and lead parts.

この上にスパッタ法によシ第1のエレクトロクロミック
層であるI rox膜を形成し、さらに、真空蒸着法に
よル、絶縁層としてTa 205膜、第2エレクトロク
ロミック層としてWO3膜を形成し、上部電極として半
透明AU膜を形成した。
On top of this, an Irox film as a first electrochromic layer was formed by sputtering, and a Ta 205 film as an insulating layer and a WO3 film as a second electrochromic layer were further formed by vacuum evaporation. , a semitransparent AU film was formed as the upper electrode.

このエレクトロクロミック素子に■。、 = 1.5 
VvH=0.4vとし、vOFF =  1.0 Vと
し、ta=20Qmsec t(B = Otb= 1
00 m5ecとしたところ、着色濃度変化はΔO,D
0.2で繰シ返し寿命は、8×10 回になシ、従来+
7) V。N=、1.5 V  V、 =c OV V
o、、=−1,5V、t、=tb=200msecの駆
動方法よシも1ケタ以上寿命が良くなった。
■This electrochromic element. , = 1.5
VvH=0.4v, vOFF=1.0V, ta=20Qmsec t(B=Otb=1
00 m5ec, the color density change is ΔO,D
0.2, the repeat life is 8 x 10 times, conventional +
7) V. N=, 1.5 V V, =c OV V
The driving method of o, , = -1.5 V, t, = tb = 200 msec also improved the life by more than one order of magnitude.

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

第1図は本発明方法を実施するのに使用される駆動電圧
の波形を示す図、第2図は第1図に示す波形を形成する
のに使用される回路のプロ、り図、第3図および第4図
はエレクトロクロミック素子の2つの例を示す断面図で
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 11・・・発振器 12.13・・・単安定マルチバイブレータ14・・・
高周波発振器  15・・・信号合成回路16・・・表
示器 第1図 Cl1IIずルス) 第3図 第4図
FIG. 1 is a diagram showing the waveform of the driving voltage used to carry out the method of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the circuit used to form the waveform shown in FIG. 1, and FIG. 4 and 4 are cross-sectional views showing two examples of electrochromic devices. 1... Substrate 2... First electrode 3...
Electrochromic layer 4... Insulating layer 5... Second electrode 6...
Electrochromic layer 11... oscillator 12, 13... monostable multivibrator 14...
High frequency oscillator 15... Signal synthesis circuit 16... Display (Figure 1 Cl1II Zulus) Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 透明な電極を備えた透明基板上に、第1エレクトロクロ
ミック層、絶縁層、第2エレクトロクロミック層を形成
し、それらの膜の上に電極を形成してなるエレクトロク
ロミック素子を駆動する際、ON時の印加電圧の実効値
を+0.7〜2.5Vとし、かつ該ONパルスに高周波
を重畳し、OFF時には、ON時の印加電圧の実効値の
80%以下の波高値を持つ逆電圧を印加し、しかもOF
F時の逆印加電圧のパルス巾はON時のそれよりも短い
ことを特徴とするエレクトロクロミック素子の駆動方法
When driving an electrochromic element in which a first electrochromic layer, an insulating layer, and a second electrochromic layer are formed on a transparent substrate provided with a transparent electrode, and electrodes are formed on these films, ON The effective value of the applied voltage at the time is set to +0.7 to 2.5 V, and a high frequency is superimposed on the ON pulse, and at the time of OFF, a reverse voltage having a peak value of 80% or less of the effective value of the applied voltage at the time of ON is applied. Apply and OF
A method for driving an electrochromic element, characterized in that the pulse width of the reversely applied voltage when F is shorter than that when it is ON.
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