JPS6238432A - エレクトロクロミツク素子およびその製法 - 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〕 本発明は全固体薄膜積層型エレクトロクロミック素子（
以下ＥＣＤと略称する。）の改良に関し、特にＥＣ層に
接合される層を適切な物質として、メモリー、表示品位
、応答速度、寿命等のＥＣ特性を改善し、さらに消費電
力を低減せしめたＥＣＤに関するものである。

〔従来の技術〕

電気信号による可逆的な電気化学反応（酸化・還元反応
）の誘起で生ずる光吸収変化をエレクトロクロミック素
子と呼び、この素子を用いた表示素子をエレクトロクロ
ミック表示素子（ＥＣＤ）と称する。

ＥＣＤは大きく液体型と固体型に分類され、セグメント
表示、マトリクス表示、光学シャッタ、絞り機構等に応
用が期待されている。

第１図に固体薄膜積層型ＥＣＤの構成例を示す。

この素子は、透明な基板ｌの上に透明導電膜よシなる第
１電極２、酸化発色層であるエレクトロクロミック層３
、中間絶縁層４．還元発色層である第２のエレクトロク
ロミック層５、導電膜よりなる電極６を逐次積層して構
成される。

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６の間に電圧を印加することにより、
電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３へのプロトンと
電子のダブルインノエクシ、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、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。

ＷＯ３ｘＨ＋　　ｘｓ　　　＜−ＲＸＷＯ３（１）消色
　　　　　着色 （０式に従って、タングステンブロンズＨＸＷＯ５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。（り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。

上述のエレクトロ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５は酸化イリジ
ウム（Ｉ　ｒｏＸ）等のＰ型遷移金属酸化物を反応性ス
・母ツタ法或いは陽極酸化膜法にて形成している。

絶縁層４ば、電極からの電子の注入をブロッキングかつ
イオンを通過させるいわば電解質的な役割をする層であ
る。全固体薄膜ＥＣＤの絶縁層の上記の働きは従来膜形
成時に外界から自然に取シ込まれるＨ２Ｏを媒介として
おフ、且つ該膜形成は物理蒸着法で行なわれており、電
子ブロッキングが充分性なわれず、イオン導伝性も良く
ない為、素子としての応答速度、寿命が低下するという
欠点をもっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、この本うな従来の全固体薄膜積層型、ＥＣＤ
の欠点に鑑み、上記絶縁層中のＨ２Ｏを遊離状態でなく
、水利分子構成要素として層中に含ませることＫよシ、
従来よジも応答速度・寿命がよいＥＣＤを提供しようと
するものである。また、その有効な製造方法を提供しよ
うとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は全固体薄膜積層型エレクトロクロミ
ック素子においてプロトン供与・電子ブロッキング層が
Ｈ２Ｏを水和物として含むプロトン導電体を用いて形成
されてなることを特徴とするエレクトロクロミック素子
である。

また本発明はプロトン供与・電子ブロッキング層をアル
コキシドと酸化剤を用いて化学蒸着によ膜形成すること
を特徴とする該層がＨ２Ｏを水和物として誉むプロトン
導電体を用いて形成されてなる全固体薄膜積層型エレク
トロクロミック素子の製法である。

更に、本発明はプロトン供与・電子ブロッキング層を、
化学的析出法によって得られたＨ２Ｏを水和物として含
むプロトン導電体を塗布することにより形成することを
特徴とする該層がＨ２Ｏを水和物として含むプロトン導
電体を用いて形成されてなる全固体薄膜積層型エレクト
ロクロミック素子の製法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明にかかる全固体エレクトロクロミック素子は前途
の第１図に示す基本的構造において、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、グラスチック板まだ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、目的に応じ式
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、透明型素子が
できる。

絶縁層４は本発明の特徴をなすものであり、グロトン供
与・電子ブロッキングの働きをＬ、Ｈ２Ｏを水和物とし
て含むプロトン導電体により形成されている。

該プロトン導電体としては好ましくは４価の水利酸水酸
化物ＺｒＯ２’ｎＨ２Ｏ、５ｎ０２・ｎＨ２Ｏおよび５
価の水和酸水酸化物５ｂ２０５・ｎＨ２Ｏ、ＴＩＬ２０
５’ｎＨ２Ｏ等である。

該絶縁層の形成は化学的蒸着法や化学的析出法により行
なわれる。

化学的蒸着法としては、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、プラ
ズマＣ司法等通常行なわれる方法を利用することができ
る。

例えばＭＯＣＶＤ法による場合は、真空反応槽内にアル
コキシドと酸化剤を導入して分解反応を起させ、所定の
各層が基体上に予め積層されたものの表面にＨ２Ｏ７１
Ｉｌ−水和物として含むプロトン導４体を蒸着させるこ
とによジ形成される。

化学的析出法Ｑてよる場合は、例えば反応浴数から目的
のＨ２Ｏを水和物として含むゾロトン４４電体を析出さ
せたものを、所定の各層が基体上に予め積層されたもの
の表面に塗布することにより形成される。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に説明する。

実施例１ 第２図は本発明の絶縁層’１７１２０５膜の作成装置で
あるＭＯＣＵＤ法の一例であり、１は原料であるエトキ
シタンタル（ＴａＯＣ２Ｈ５）のボンベであり、２は酸
化剤であるアルコールのボンベである。また５はヒータ
ー付のホルダーで、４はガラス基板である。

７は反応槽であり、これは真空（〜１０−５ｔｏｒｒ程
度）に保たれている。

ボンベ１から導入された反応がス（エトキシタンタルの
蒸気）がアルコール２と混合しながら反応槽７に流れこ
むが、ホルダー５の付近は高温（ヒーターによって数百
℃となっている）であるため分解・酸化してＴａ２０５
・ｎＨ２Ｏが、予め所定の各層が基体上に形成されたも
のの表面にたい積する。

このような方法で作成した本発明のエレクトロクコミッ
ク素子は物理蒸着によって作成されたものと比較してＥ
ＣＤ特性が優れ、応答速度が従来の２倍になり、（例え
ば透過率変化が５０％変化するのに、４００　ｍ８ｅｃ
かかっていたものが２００ｍ５ｅｃになった。（面積は
ｌα２））メモリー性も良く、透過率が５チもどるのに
従来わずか数ｓｅｃであったのが、数十ｍｉｎにまでな
った。

実施例２ 本発明の絶縁層であるＺ　ｒＯ２・ｎＨ２Ｏ膜はＺ　ｒ
ＯＣｌ−２溶液に濃アンモニア溶液を加え、生成したゼ
ラチン状の物質を蒸留水で洗った後、ＫＯＨ水浴液を加
えて浮遊してくる物質を第１図の１．２．３上にスピン
ナー塗布し、乾燥させ、さらに５，６を蒸着することに
よって作成した。ＥＣＤ特性は実施例１と同様であった
。

実施例３ 本発明の絶縁層であるＳｎＯ□・ｎＨ２Ｏ膜は５ｎＣ１
４溶液にＮＨ４０Ｈを加え、得られる沈殿物を実施例２
と同様スピンナー塗布、乾燥することによジ作成した。

ＥＣＤ特性は実施例１と同様でおった。

以上説明したように、本発明によれば全固体薄膜積層型
エレクトロクロミック素子の７″ａ　）ン供与・電子ブ
ロッキング層をＨ２Ｏを水和物として含むプロトン導電
体を用いて形成することにより、メモリ性の高く応答速
度寿命にすぐれたＥＣＤを提供することが可能となった
。

また、本発明の化学蒸着法または化学的析出法によって
プロトン供与・電子ブロッキング層を形成することによ
り、上記の本発明のＥＣＤを製造する方法を提供するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は全固体薄膜ＥＣＤの構成断面図、第２図はＭＯ
ＣＶＤ装置図である。 ｌ・・・基板、２・・・第１！極、３・・・酸化発色層
（ＥＣ層）、４・・・絶縁層、５・・・還元発色層（Ｅ
Ｃ層）６・・・上側第２電極。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）全固体薄膜積層型エレクトロクロミック素子にお
   いてプロトン供与・電子ブロッキング層がＨ＿２Ｏを水
   和物として含むプロトン導電体を用いて形成されてなる
   ことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
2. （２）上記プロトン導電体が、４価の水和酸水酸化物Ｚ
   ｒＯ＿２・ｎＨ＿２Ｏ、ＳｎＯ＿２・ｎＨ＿２Ｏおよび
   ５価の水和酸水酸化物Ｓｂ＿２Ｏ５・ｎＨ＿２Ｏ、Ｔａ
   ＿２Ｏ＿５・ｎＨ＿２Ｏから選ばれた一以上の化合物で
   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。
3. （３）プロトン供与・電子ブロッキング層をアルコキシ
   ドと酸化剤を用いて化学蒸着により形成することを特徴
   とする該層がＨ＿２Ｏを水和物として含むプロトン導電
   体を用いて形成されてなる全固体薄膜積層型エレクトロ
   クロミック素子の製法。
4. （４）プロトン供与・電子ブロッキング層を、化学的析
   出法によって得られたＨ＿２Ｏを水和物として含むプロ
   トン導電体を塗布することにより形成することを特徴と
   する該層がＨ＿２Ｏを水和物として含むプロトン導電体
   を用いて形成されてなる全固体薄膜積層型エレクトロク
   ロミック素子の製法。