JPS62178931A - エレクトロクロミツク素子の作製法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 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１
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１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。

［従来の技術］ 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
ロクロミック素子の一般的な構造例を第１図に示す。こ
の素子は、透明な基板ｌの４−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、陰極側発色層である
第２のエレクトロクロミック層５、導電体膜より成る第
２電極６を順次積層してなるものである。

基板ｌは一般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、プラスティック板またはアクリル板
等の無色透明な板ならば良く、また、その位置に関して
も、第１電極２の丁に限らず第２電極６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）両面に設けてもよい。

第１電極２は、ＩＴＯ膜（１１１２Ｏ３中に５ｎ０２を
混入したもの）やＮＥＳＡ　（ネサ）膜（Ｓ１１０２　
）などの透明導電１１りで構成される。第２電極６も透
明電極とすれば透明型の素子ができる。

酸化発色性の第１エレクトロクロミック層３をなす物質
としては、　Ｖ２Ｏ３，ＷＴｏ、　Ｇａ２Ｏ，Ｎｉｐ、
　ＳｎＯ。

ＰｂＯ，Ｃｅ２Ｏ：＋、　Ｔｉｅ、　Ｇａ２ａ、　Ａｇ
２Ｏ，Ｈｇ２Ｏ．　Ｔｂ２Ｏ３゜Ｓｉｎ、　Ｔａｇ、　
Ｆｅｄ、　ＯｓＯ，Ａｕ２Ｏ３．　ＭｎＯ４，Ｃｒｏ、
　ＣｄＯ。

Ｉｒ＋０３．　ＮｎＤ、　ＶＯ２，Ｃｏｏ、　ＩｒＯ２
，Ｃｒ２Ｏ３などが挙げられる。

絶縁層４をなす物質としては、ＴｉＯ２，ＺｒＯ２。

ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５　、５ｉ０２．　ＧｅＯ２、カル
コゲこトガラス。

ＮａＣｊ）、　ＫＣＩ！、　ＭｇＦ２．　ＣａＦ２．ポ
リ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、
ポリエステル。

セルロース等多くの物質が使用可能である。

還元発色性の第２エレクトロクロミック層５をなす物質
としては、ＷＯ３，Ｖ２Ｏ５，Ｇａｐ、　＋４ｎ０３゜
ＭｎＯ３，５ｎＯｚ、　Ｉｒ（ｈ、　Ｎｂ２Ｏ５，Ｖ（
ｈ、　Ｔ［！０２．　ＧｄＯ。

Ｃｒ２ａ３．　ＭｎＯ２，Ｔａ２Ｏ５．　Ｃａ２Ｏ３，
Ｒｅａｒ、　Ａｕ２Ｏ＋。

Ｆｅ２Ｏ＋、　５ｂ２Ｏ５．　ＴｉＯ２，Ｃｅ０７．５
ｂ２Ｏ３．　ＡｇＯなどが挙げられる。

この様な構成のエレクトロクロミック素子は、電極２．
６間に電圧を印加することにより電気化学的反応が誘起
され、青色、消色を行なう。

例えば、酸化発色層３を旨ＯＸ、還元発色層５をＷＯ３
で構成し、酸化発色層３側をプラス（＋）　、　還元発
色層７側をマイナス（−）に印加すると、ＩｒＯｘ及び
ｌ１１０３はそれぞれ、 ＩｒＯｘ　＋　ｙＨ２Ｏａ６　＋　Ｉｒ０ｕ（ＯＨ）ｙ
　＋　ｙＨ”　＋　ｙｅ−ＷＯ３＋ｙＨ１＋ｙｅ−→　
　ＨｙＷＯ３なる反応により、着色種１ｒＯｘ（ＤＨ）
ｙ、　Ｈｙｉ１１０３が生成して発色し、電界を逆転す
ることにより上式と逆の反応が起こり消色するものと考
えられる。

この発消色反応において、絶縁層４は、Ｈ２Ｏａ　ｄの
供給源であると同時に着色種の再結合による逆反応を防
ぐこと、換言すればイオンの導通と電子のブロッキング
を行なうという働きを有する。

酸化発色層をＩｒＯｘ、絶縁層をＴａ２Ｏ５　、還元性
発色層をｗ０３　とした場合を例にあげると、　Ｔａ２
Ｑ５゜−〇３は一般に電子ビーム蒸着法、電極は電子ビ
ーム蒸着法または反応性イオンブレーティング法により
形成されているが、　ＩｒＯｘは、反応性スパッタリン
グあるいは陽極酸化法によって薄膜形成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ すなわち、従来のエレクトロクロミック素子の作製過程
は第２図に示したように、透明電極２を形成したス（板
ｌ上に反応性スパッタリングあるいは陽極酸化法にてＩ
ｒＯｘ層３を成膜し、更に電子ビーム蒸着法にてＴａ２
Ｏ５層４、Ｗ０３層５を積層し、最後に反応性イオンブ
レーティング法または電子ビーム蒸着法によって第２電
極を形成していた。この方ｉＩ、ｌ；では、２〜３種の
成膜法を用いるため各層成脱時の真空排気時間か非常に
長くかかり、コスト高になる傾向がある。

本発明は以上のように従来時間がかかっていたエレクト
ロクロミンク素子作製法を簡略化することにより低コス
ト化をはかることを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］本発明によ
れば、電極をコートした基板上に酸素不足型酸化物、透
明でＨ２Ｏを含む誘電体、金属不足型酸化物となる金属
、電極を積層したｐｊＩＥ？積層体に交流電圧を印加す
ることにより該金属音を陽極酸化して作製するエレクト
ロクロミック素子の作製法が提供される。

尚、上記薄膜積層体の積層順序は、電極をコートした基
板上に酸素不足型酸化物、透明でＨ２Ｏを含む誘電体、
金属不足型酸化物となる金属、電極の順で積層したもの
でも、電極をコートした基板上に金属不足型酸化物とな
る金属、透明でＨ２Ｏを含む誘゛屯体、酸素不足型酸化
物、′１１ｔ極の順で積層したものでもよい。

第３図は本発明のエレクトロクコミック素子の作製過程
を示す図である。透明電極２をコートした基板１上に金
属不足型酸化物となる金属層３ａ、絶縁層４、酸素不足
型酸化物層５を電子ビーム蒸着法、電極６を反応性イオ
ンブレーティング法により成膜し、薄膜積層体を形成す
る。この薄）１！２積層体に交流電圧を印加することに
より、金属層３ａを陽極酸化して金属不足型酸化物層３
としてエレクトロクロミック素子が作製される。

交流電圧はＶｐｐ＝　１〜３　Ｖ、　　ｆ　＝　１０〜
５０１１Ｈ２の三角波あるいはサイン波を用い、また処
理時間は１０ｍ１ｎ〜８０ｍ１ｎ程度の時間とする。電
圧、周波数、処理時間にある程度の幅を持たせたのは、
初期の急激な電圧印加による膜（Ｉｒ）の剥離をおさえ
るためである。

［実施例］ 透明導電膜電極を０．１終層形成したガラス基板−Ｌに
金属イリジウム層を０．０２　ｐ履、五酸化タンタル層
を０．３井鳳、三酸化タングステン層を０．４　ｇｍ　
、　　１：都電極としてＩＴＯを０．１　ｇｒａ電子ビ
ーム蒸着法および高周波反応性イオンブレーフィング法
により積層しＰｊ膜錆層体を形成する。

この薄膜積層体に周波数０．０３Ｈｚ、印加電圧３■、
処理時間８０ｍ１ｎの三角波を印加した。このときの北
記薄膜積層体の透過率の処理時間による変化を第４図に
示す。この変化に伴い、エレクトロクロミック素子とし
て駆動したときの透過率変化も大となった。これは金属
イリジウム層が交流電圧により陽極酸化されたために生
ずる現象である。この方法を用いることでデバイスの堆
積が１バツチ内で行え、かつＩｒＯｘの成膜時間も局程
度に縮少されるため、１工程あたり３ｈｒ程度の時間短
縮となった。

［発明の効果］ 以し説明したように、本発明によりエレクトロクコミッ
ク素子の製法が非常に簡略化され、また処理も非常に手
軽になったため、コストが大幅に安くなった。

【図面の簡単な説明】 第１図は全固体エレクトロクロミック素子の基本的構成
図、第２図は従来のエレクトロクロミンク素子の製法工
程の一例を示す図、第３図は未発Ｊ１のエレクトロクコ
ミック素子の製法工程を示す図、第４図は交流電圧印加
による処理時間と素子透過率との関係を示すグラフであ
る。 に基板、２：第１電極。 ３ａ　：金属不足型酸化物となる金属、４：絶縁層、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電極をコートした基板上に酸素不足型酸化物、透明
   でＨ＿２Ｏを含む誘電体、金属不足型酸化物となる金属
   、電極を積層した薄膜積層体に交流電圧を印加すること
   により該金属層を陽極酸化して作製するエレクトロクロ
   ミック素子の作製法。 ２）酸素不足型酸化物が三酸化タングステン（ＷＯ＿３
   ）、透明でＨ＿２Ｏを含む誘電体が五酸化タンタル（Ｔ
   ａ＿２Ｏ＿５）、金属不足型酸化物となる金属がイリジ
   ウム（Ｉｒ）、両電極がＩＴＯまたはネサである特許請
   求の範囲第１項記載のエレクトロクロミック素子の作製
   法。