JP2000250074A

JP2000250074A - エレクトロクロミック素子

Info

Publication number: JP2000250074A
Application number: JP11050111A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Fukui; 俊巳福井; Toshio Tsuchiya; 俊雄土谷; Keiji Nishio; 圭史西尾
Original assignee: Kansai Research Institute KRI Inc
Current assignee: Kansai Research Institute KRI Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】応答性に優れた全固体型のエレクトロクロミ
ック素子を提供する。【手段】一対の透明基板１ａ、１ｂのそれぞれの対向
面側に透明電極層２ａ、２ｂを形成し、それぞれの透明
電極層２ａ、２ｂの表面にエレクトロクロミック層３、
４を形成し、両エレクトロクロミック層間に、プロトン
導電性ゲル電解質で形成された固体電解質層５を挾持し
て、応答速度が１秒以内である素子を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、物質に印加され
る電圧によって物質の色が可逆的に変化するエレクトロ
クロミック（以下、「ＥＣ」という）現象を応用した表
示素子であるエレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣ
Ｄ）等に使用されるＥＣ素子に関し、特に応答性に優れ
た全固体型ＥＣ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＣ素子は、電圧を印加することにより
物質が酸化または還元する電気化学反応を利用したもの
であり、その反応に伴って物質の色が可逆的に変化する
現象を応用して、表示素子や調光体、透過率可変フィル
タなどへの適用が試みられている。このＥＣ素子は、図
６に縦断面図を模式的に示すような基本構成を有してい
る。

【０００３】すなわち、ＥＣ素子は、一対の透明基板、
例えばガラス基板１０ａ、１０ｂのそれぞれの対向面側
に透明電極層、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ
Ｏｘｉｄｅ；酸化インジウム−酸化錫（Ｉｎ_２Ｏ_３−Ｓ
ｎＯ_２））電極層１２ａ、１２ｂを形成し、それぞれの
ＩＴＯ電極層１２ａ、１２ｂの表面に第１のＥＣ層１３
および第２のＥＣ層１４を形成して、両ＥＣ層１３、１
４間に電解質層１５を挾持するように設けた積層構造を
有している。あるいは、図７に縦断面図を模式的に示す
ように、一対の透明基板、例えばガラス基板２０ａ、２
０ｂのうちの一方の対向面側に透明電極層、例えばＩＴ
Ｏ電極層２１を形成するとともに、他方のガラス基板２
０ｂの対向面側に対極層２２を形成し、ＩＴＯ電極層２
１の表面にＥＣ層２３を形成して、ＥＣ層２３と対極層
２２との間に電解質層２４を挾持するように設けた積層
構造を有し、電解質層２４に白い背景板２５を配設した
構成のＥＣ素子もある。前者の図６に示したＥＣ素子
は、透過型の表示モードの相補型素子であり、後者の図
７に示したＥＣ素子は、反射型の表示モードの電荷転送
型素子である。

【０００４】また、ＥＣ素子には、電解質層１５、２４
に液体電解質を用いたものと固体電解質を用いたものと
がある。液体電解質を用いたＥＣ素子の例としては、Ｉ
ＴＯガラス基板（ガラス基板／ＩＴＯ膜）／ＷＯ_３（Ｅ
Ｃ材料）／ＬｉＣｌＯ_４−プロピレンカーボネート（電
解質）／白色背景板／カーボン電極（対極材料）／ＩＴ
Ｏガラス基板（ＩＴＯ膜／ガラス基板）の構成を有し、
ＥＣ層としてのＷＯ_３膜をガラス基板のＩＴＯ膜上に真
空蒸着により形成し、活性炭クロスをカーボンペースト
でガラス基板のＩＴＯ膜上に貼り付けて対極層とした電
荷転送型ＥＣ素子が、電子部品材料研究会資料ＣＰＭ８
６−１０８（電気通信学会）に開示されている。また、
ＩＴＯガラス基板（ガラス基板／ＩＴＯ膜）／ＷＯ_３／
ＬｉＣｌＯ_４−プロピレンカーボネート／Ｖ_２Ｏ_５（Ｅ
Ｃ材料）／ＩＴＯガラス基板（ＩＴＯ膜／ガラス基板）
の構成を有し、ＥＣ層としてのＷＯ_３膜およびＶ_２Ｏ_５
膜をそれぞれゾル−ゲル法により形成した相補型ＥＣ素
子が、チン・ソリッド・フィルムズ（ＴｈｉｎＳｏｌ
ｉｄＦｉｌｍｓ）、２９３、１０８−１１２（１９９
７）に開示されている。これらの液体電解質を用いたＥ
Ｃ素子の応答速度は、例えば着色−消色の１サイクル当
り３０秒というようにある程度確保されるが、このＥＣ
素子では、電解質が溶液であるので、そのパッキングの
ための工程が煩雑となり、また、シール部からの液漏れ
や破損時の液漏れを生じる恐れがある、といった大きな
課題を有している。

【０００５】一方、固体電解質を用いたＥＣ素子の例と
しては、ＩＴＯガラス基板（ガラス基板／ＩＴＯ膜）／
ＷＯ_３／Ｓｂ_２Ｏ_３・ｎＨ_２Ｏ（電解質）／カーボン電
極の構成を有し、ＥＣ層としてのＷＯ_３膜をガラス基板
のＩＴＯ膜上に真空蒸着により形成し、電解質層および
カーボン電極層をスクリーン印刷により形成したＥＣ素
子が、電子技術、２６、５９（１９８４）に開示されて
おり、また、ＩＴＯガラス基板（ガラス基板／ＩＴＯ膜
／ＩｒＯ_Ｘ（ＥＣ材料）／Ｔａ_２Ｏ_５（電解質）／ＷＯ
_３／Ａｌの構成を有し、すべての層を真空蒸着またはス
パッタ法により形成した相補型ＥＣ素子が、プロシーデ
ィングズ・オブ・ジャパン・ディスプレイ（Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓｏｆＪａｐａｎＤｉｓｐｌａｙ）’
８６、３７２（１９８６）に開示されている。また、Ｉ
ＴＯガラス基板（ガラス基板／ＩＴＯ膜）／ＷＯ_３／Ｌ
ｉイオンゲル電解質／ＣｅＯ_２−ＴｉＯ_２（ＥＣ材料）
／ＩＴＯガラス基板（ＩＴＯ膜／ガラス基板）の構成を
有し、各層をゾル−ゲル法によりそれぞれ形成したＥＣ
素子が、ジャーナル・オブ・ノン−クリスタリン・ソリ
ッヅ（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌ
ｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ）、２１８、１８５−１８８
（１９９７）に開示されている。さらに、例えば特開平
１０−２３２４１３号公報には、ＥＣ層を設けた電極付
き基板ともう一方の電極付き基板との間に挾持される電
解質層として、レドックス材料を含有する高分子固体電
解質でありその高分子固体電解質がウレタンアクリレー
トを硬化させたものを用い、対極材料層を必要としない
ＥＣ素子が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】固体電解質を用いて電
解質層を形成したＥＣ素子は、全固体型とすることによ
り、液体電解質を用いたＥＣ素子のようにシール部から
の液漏れや破損時の液漏れといった問題が解消され、製
作工程も液体電解質を用いたＥＣ素子に比べて簡易にな
る。しかしながら、固体電解質を用いた全固体型ＥＣ素
子は、例えば応答速度が１０分以上になるといったよう
に、液体電解質を用いたＥＣ素子に比べて応答性が悪
い。

【０００７】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、固体電解質を用いた全固体型のＥＣ
素子であって、応答性に優れたＥＣ素子を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
一対の基板のそれぞれの対向面側に電極層を形成し、そ
れら両電極層間にＥＣ層および固体電解質層を挾持した
ＥＣ素子において、前記固体電解質層をプロトン導電性
ゲル電解質によって形成し、応答速度が１秒以内である
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載のＥ
Ｃ素子において、それぞれの基板を透明素材で形成する
とともに、それぞれの電極層を透明導電性材料で形成
し、第１のＥＣ層と第２のＥＣ層との間に固体電解質層
を設けたこと、すなわち、透明基板／透明電極層／第１
のＥＣ層／固体電解質層／第２のＥＣ層／透明電極層／
透明基板の構成を有した相補型素子であることを特徴と
する。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または請
求項２記載のＥＣ素子において、それぞれの基板を有機
−無機ハイブリッド材料で形成して、それぞれの基板が
可撓性を有することを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１または請
求項２記載のＥＣ素子において、それぞれの基板をプラ
スチック材料で形成して、それぞれの基板が可撓性を有
することを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載のＥＣ素子において、固体電解
質層を形成するプロトン導電性ゲル電解質として、炭
素、酸素、シリコン、硫黄、燐および水素からなる群よ
り選ばれた１種もしくは２種以上の元素を含む物質を用
いたことを特徴とする。

【００１３】請求項６に係る発明は、請求項１ないし請
求項５のいずれかに記載のＥＣ素子において、ＥＣ層が
非晶質膜であることを特徴とする。

【００１４】請求項７に係る発明は、請求項１ないし請
求項６のいずれかに記載のＥＣ素子において、ＥＣ層お
よびプロトン導電性ゲル電解質で形成される固体電解質
層がそれぞれ、金属アルコキシドまたは金属塩を原料と
したゾル−ゲル法により成膜された非晶質膜であること
を特徴とする。

【００１５】請求項８に係る発明は、請求項１ないし請
求項７のいずれかに記載のＥＣ素子において、エレクト
ロクロミック層の厚みを５０μｍ〜１μｍとしたことを
特徴とする。

【００１６】請求項９に係る発明は、請求項１ないし請
求項８のいずれかに記載のＥＣ素子において、固体電解
質層を形成するプロトン導電性ゲル電解質として、ポリ
エチレングリコール鎖を有しアルコキシシランの加水分
解物もしくは加水分解重縮合物を含有し硫酸基または燐
酸基を含む物質を用いたことを特徴とする。

【００１７】請求項１ないし請求項９に係る各発明のＥ
Ｃ素子は、電解質層が固体であるため、シール部からの
液漏れや破損時の液漏れを生じる恐れが無く安全であ
り、製作工程も比較的に簡易であるとともに、固体電解
質層がプロトン導電性ゲル電解質によって形成されてい
ることにより、応答速度が１秒以内であり応答性に優れ
ている。このＥＣ素子における応答速度が速いのは、電
圧を印加した際に固体電解質層を形成しているプロトン
導電性ゲル電解質中で電解二重層が形成されることによ
るものと考えられる。この点について、図４および図５
に示した模式図に基づいて説明する。

【００１８】図４および図５は、ＥＣ素子の積層構造を
示す模式図であり、図４が、電圧を印加していない状態
を示し、図５が、電圧を印加した時の状態を示してい
る。これらの図において、符号３０ａ、３０ｂが、それ
ぞれ電極層、例えばＩＴＯ電極層を示し、符号３１ａ、
３１ｂが、それぞれＥＣ層、例えば３１ａが酸化バナジ
ウム層、３１ｂが酸化イリジウム（水酸化物の形態であ
るかも知れない）層を示し、符号３２が、プロトン導電
性ゲル電解質、図示例では硫酸基を含む物質によって形
成された固体電解質層を示し、また、符号３３、３４
が、直流電源およびスイッチをそれぞれ示している。な
お、これらの図においては、一対の基板の図示を省略し
ている。

【００１９】ＥＣ素子のＩＴＯ電極層３０ａ、３０ｂ間
に電圧を印加していないときは、図４に示すように、固
体電解質層３２中においてＨＳＯ_４ ⁻イオンおよびＨ_３
Ｏ^＋イオンは層全体に分散している。なお、図４におい
ては、ＨＳＯ_４ ⁻イオンの分散状態だけを示し、Ｈ_３Ｏ
^＋イオンの分散状態の図示を省略している。そして、図
５に示すように、ＩＴＯ電極層３０ａ、３０ｂ間に電圧
を印加すると、固体電解質層３２中においてＨ_３Ｏ^＋イ
オンおよびＨＳＯ_４ ⁻イオンの移動が起こり、Ｈ_３Ｏ^＋
イオンおよびＨＳＯ_４ ⁻イオンが酸化バナジウム層３１
ａおよび酸化イリジウム層３１ｂに沿ってそれぞれ集ま
り、固体電解質層３２のゲル電解質中で電解二重層が形
成される。この状態で、酸化バナジウム層３１ａ中への
プロトン（Ｈ^＋）の挿入と酸化イリジウム層３１ｂから
のプロトン（Ｈ^＋）の引き抜きが行われ、還元反応によ
り酸化バナジウム層３１ａが着色し、酸化反応により酸
化イリジウム層３１ｂが着色する。また、ＩＴＯ電極層
３０ａ、３０ｂ間に正・負の逆電位を印加すると、逆の
反応が起こり、酸化バナジウム層３１ａおよび酸化イリ
ジウム層３１ｂの色が消えて透明な状態に戻る。このよ
うに、ＥＣ素子のＩＴＯ電極層３０ａ、３０ｂ間に電圧
を印加した時に固体電解質層３２のゲル電解質中で電解
二重層が形成されることにより、応答速度が速くなるも
のと考えられる。

【００２０】また、請求項３、４に係る各発明のＥＣ素
子は、可撓性があり、また、軽量化が可能である。さら
に、請求項３に係る発明のＥＣ素子では、加熱プロセス
が可能であるので、透明電極やＥＣ材料の特性を向上さ
せることが可能になる。

【００２１】請求項６に係る発明のＥＣ素子では、ＥＣ
層を形成する際に加熱処理が必要である場合には、加熱
温度が低くてよいことになる。

【００２２】請求項７に係る発明のＥＣ素子では、ゾル
−ゲル法によりＥＣ層や電解質層を形成する場合におけ
る加熱温度が低くてよいことになる。

【００２３】請求項８に係る発明のＥＣ素子では、電圧
の印加時に適当な色濃度となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図１ないし図３を参照しながら説明する。

【００２５】図１は、この発明の実施形態の１例を示
し、ＥＣ素子を模式的に示す縦断面図である。このＥＣ
素子は、一対の透明基板１ａ、１ｂのそれぞれの対向面
側に透明電極層２ａ、２ｂを形成し、一方の透明電極層
２ａの表面にＥＣ材料ＡからなるＥＣ層３を、他方の透
明電極層２ｂの表面にＥＣ材料ＢからなるＥＣ層４をそ
れぞれ形成し、両ＥＣ層３、４間に固体電解質層５を挾
持して構成されており、透明基板１ａ／透明電極層２ａ
／ＥＣ材料ＡからなるＥＣ層３／固体電解質層５／ＥＣ
材料ＢからなるＥＣ層４／透明電極層２ｂ／透明基板１
ｂという積層構造を有する相補型素子である。そして、
固体電解質層５が、プロトン導電性ゲル電解質によって
形成されている。

【００２６】透明基板１ａ、１ｂは、透明性を有するガ
ラス材料やプラスチック材料、あるいは有機−無機ハイ
ブリッド材料で形成されているが、ＥＣ素子としての透
光性に影響を与えなければ、透明基板１ａ、１ｂの形成
材料は特に限定されない。透明基板１ａ、１ｂをプラス
チック材料や有機−無機ハイブリッド材料で形成したと
きは、素子自体に可撓性があり、また、軽量化が可能で
ある。有機−無機ハイブリッドの無機成分は、例えばＳ
ｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３やＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｎｂ
_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５等の遷移金属酸化物であり、有機成
分は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン
（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等のポリオレフィン、
ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレングリコ
ール（ＰＥＧ）などのポリエーテル、ポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポ
リビニルホルマール（ＰＶＦ）、ポリメタクリル酸（Ｐ
ＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリア
クリル酸エステル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などのビ
ニル系、ポリイミド、ポリアミド、ヒドロキシプロピル
セルロース（ＨＰＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）等の
セルロース系、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）、ビニリデン、ゴム系材
料、フェノール、メラニン、ポリウレタンなどである。

【００２７】透明電極層２ａ、２ｂは、ＩＴＯ、ＳｎＯ
_２：Ｆ（フッ素ドープ酸化スズ）、Ａｂ−ＳｎＯ_２（Ａ
ＴＯ）、ＺｎＯ、Ａｌ−ＺｎＯ（ＡＺＯ）などの通常知
られている透明導電性材料を用いて、真空蒸着法やゾル
−ゲル法などの通常知られている方法により透明基板１
ａ、１ｂ上に成膜することにより形成される。

【００２８】ＥＣ層３、４を形成するＥＣ材料として
は、ＷＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＩｒＯ_Ｘ、プルシアンブルー、
ポリアニリンなどが使用されるが、非晶質酸化物である
ことが特に好ましい。例えば、ＥＣ層３を形成する材料
ＡとしてＷＯ_３が使用され、ＥＣ層４を形成するＥＣ材
料ＢとしてＩｒＯ_２・ｘＨ_２Ｏ（水和物として化学式を
記載したが、実際は水酸化物であるかも知れない）が使
用される。

【００２９】ＥＣ層３、４の成膜方法としては、スパッ
タ、ＣＶＤなどの気相法や、ゾル−ゲル法、噴霧熱分解
法、水熱法等の液相法が用いられる。特に、金属塩や金
属アルコキシドを出発原料にしたゾル−ゲル法により成
膜して、ＥＣ層３、４を形成することが好ましく、ＥＣ
層３、４が非晶質膜であることが好ましい。この場合、
出発原料としては、ＷＣｌ_５、ＷＣｌ_６、Ｗ（Ｏ
Ｒ）_５、Ｈ_２ＷＯ_４、ＶＯＣｌ_３、ＶＯ（ＯＲ）_３、Ｉ
ｒＣｌ_３、ＩｒＣｌ_４、などが使用される。アルコキシ
ドのＲは、好ましくは炭素数１から５までのアルキル基
である。成膜方法としては、スピン、ディップ、フロ
ー、バーコートなどの方法が用いられる。また、ゲル膜
の加熱処理は、例えば１００℃〜６００℃で行われが、
好ましくは４００℃以下、より好ましくは３００℃以下
の温度で行われる。この温度範囲であれば、有機−無機
ハイブリッド上での成膜が可能である。

【００３０】固体電解質層５を形成するプロトン導電性
ゲル電解質としては、炭素、酸素、シリコン、硫黄、燐
および水素からなる群より選ばれた１種もしくは２種以
上の元素を含む物質が用いられる。より具体的には、ポ
リエチレングリコール（ＰＥＧ）鎖を有し、アルコキシ
シランの加水分解物もしくは加水分解重縮合物（ケイ酸
もしくはポリケイ酸またはそれらの誘導体）を含有し、
硫酸基または燐酸基を含む物質が好ましい。固体電解質
層５は、金属塩や金属アルコキシドを出発原料にしたゾ
ル−ゲル法により成膜して形成することが好ましく、非
晶質膜とすることが好ましい。より具体的には、プロト
ン導電性ゲル電解質は、金属塩や金属アルコキシドとア
ミノアルキルポリエチレングリコールと硫酸や燐酸との
反応により合成される。そして、得られた反応物を、透
明基板１ａ、１ｂ上に形成されたＥＣ層３（またはＥＣ
層４）の表面に塗布し、あるいはＥＣ層３、４間に流し
込んだ後、ゲル化させることにより、固体電解質層５が
形成される。

【００３１】上記した実施形態では、透過型の表示モー
ドのＥＣ素子について説明したが、この発明は、図２に
模式的に縦断面図を示すように、反射型の表示モードの
ＥＣ素子についても同様に適用し得る。図２に示したＥ
Ｃ素子は、図１に示したＥＣ素子と同様に、一対の透明
基板１ａ、１ｂのそれぞれの対向面側に透明電極層２
ａ、２ｂを形成し、一方の透明電極層２ａの表面にＥＣ
材料ＡからなるＥＣ層３を、他方の透明電極層２ｂの表
面にＥＣ材料ＢからなるＥＣ層４をそれぞれ形成し、両
ＥＣ層３、４間に固体電解質層６を挾持して構成されて
いる。そして、このＥＣ素子には、固体電解質層６に白
い背景板７が配設されている。

【００３２】

【実施例】この発明の実施例について、ＥＣ素子の製造
方法を具体的に示しながら説明する。

【００３３】［ＷＯ_３塗布液の合成１］六塩化タングス
テンを脱水エタノールに溶解させた後、その溶液を５０
℃の温度で２４時間加熱しながら撹拌した。これによ
り、ＷＯ_３として３重量％のエタノール塗布液を調製し
た。

【００３４】［ＷＯ_３塗布液の合成２］ペンタエトキシ
タングステンを脱水エタノールに溶解させた後、その溶
液を０．１Ｍ塩酸−エタノール溶液（Ｈ_２Ｏ／Ｗ＝１モ
ル）で加水分解した。これにより、ＷＯ_３として３重量
％のエタノール塗布液を調製した。

【００３５】［Ｖ_２Ｏ_５塗布液の合成１］オキシ塩化バ
ナジウムを脱水エタノールに溶解させた後、その溶液を
５０℃の温度で２４時間加熱しながら撹拌した。これに
より、Ｖ_２Ｏ_５として３重量％のエタノール塗布液を調
製した。

【００３６】［Ｖ_２Ｏ_５塗布液の合成２］トリエトキシ
バナジルを脱水エタノールに溶解させることにより、Ｖ
_２Ｏ_５として３重量％のエタノール塗布液を調製した。

【００３７】［ＩｒＯ_２塗布液の合成］四塩化イリジウ
ムを脱水エタノールに溶解させた後、その溶液にＩｒと
当モルの酢酸を添加した。これにより、ＩｒＯ_２として
２重量％のエタノール塗布液を調製した。

【００３８】［ゲル電解質の合成］テトラエトキシシラ
ン（ＴＥＯＳ）と水（Ｈ_２Ｏ／ＴＥＯＳ＝８倍モル）と
α，ω−ジ（２−アミノプロピル）ポリエチレングリコ
ール（ＴＥＯＳの重量比で７倍）とを混合し、透明溶液
を得た後、その透明溶液に１Ｍ硫酸（Ｈ_２Ｏ／ＴＥＯＳ
＝７０倍モル）を加えた。得られた混合液に超音波照射
を行い、消泡およびゲル化を促進させて、ゲル電解質を
得た。

【００３９】［ＥＣ素子の作製］（実施例１〜９）ＩＴＯ電極膜が被着したそれぞれの基
板上にディップコータを用いてＥＣ材料Ａ、Ｂをそれぞ
れ成膜させた後、加熱処理し、ＥＣ層が形成された一対
の基板間にゲル電解質を挟み、４０ｍｍ角のＥＣ素子を
作製した。使用した基板、ＥＣ材料Ａ、Ｂ、加熱温度、
ＥＣ層の膜厚および結晶性の有無を表１にまとめて示
す。表１中の「結晶性」は、Ｘ線回折により調べた結果
であり、「×」が非晶質膜、「○」が結晶性膜であるこ
とをそれぞれ示す。また、実施例９において、基板を形
成するハイブリッド材料には、ＳｉＯ_２／ポリイミドハ
イブリッドを用いた。

【００４０】

【表１】

【００４１】実施例１〜９で得られたＥＣ素子の評価結
果を表２にまとめて示す。表２中、「透過率」は、到達
透過率を意味し、「応答速度」は、到達透過率となるま
での時間を示す。また、実施例１で得られたＥＣ素子に
ついて、３Ｖの電圧の印加時間と着色および消色時の電
流密度の変化との関係を示すグラフを図３に示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】実施例１〜９のＥＣ素子の応答性は、全て
１秒以下であった。また、プラスチック材料や有機−無
機ハイブリッド材料を用いて基板を形成したＥＣ素子
（実施例７〜９）は、可撓性を有し、曲面状態で透過率
変化が確認された。また、実施例１〜９のＥＣ素子は、
２００回を超える繰り返し作動でも、透過率や応答性に
変化が認められなかった。

【００４４】（比較例１）グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、テトラエトキシシラン、過塩素酸リチウ
ム、テトラ−ｎ−プロポキシジルコニウムおよびテトラ
エチレングリコールを出発原料としたＬｉイオンゲル電
解質を調製した。上記した実施例１と同様に、ＩＴＯ電
極膜が被着したガラス基板上にディップコータを用いて
ＷＯ_３−１（上記［ＷＯ_３塗布液の合成１］で調製した
塗布液）およびＩｒＯ_２（上記［ＩｒＯ_２塗布液の合
成］で調製した塗布液）をそれぞれ成膜させた後、３０
０℃の温度で加熱処理し、ＥＣ層が形成された一対の基
板間にＬｉイオンゲル電解質を挟み、ＥＣ素子を作製し
た。

【００４５】図３に評価結果を示すように、比較例１の
ＥＣ素子では、透過率が３０％となるまで着色する時間
が１００秒以上必要であった。

【００４６】（比較例２）過塩素酸リチウムのプロピレ
ンカーボネート溶液を液体Ｌｉイオン電解質として、上
記した実施例１と同様の構成で、ＥＣ素子を作製した。

【００４７】図３に評価結果を示すように、比較例２の
ＥＣ素子では、透過率が３０％となるまで着色する時間
が１５秒以上必要であった。

【００４８】以上のように、この発明の実施例１〜９で
得られたＥＣ素子は、比較例１、２で得られた従来タイ
プのＥＣ素子に比べて、非常に応答性が良く、１秒以内
の応答速度で着色−消色の変化が可能であった。また、
プラスチック材料や有機−無機ハイブリッド材料で形成
された基板を使用して作製されたＥＣ素子は、通常のガ
ラス基板を用いたＥＣ素子とは異なり、素子自体に可撓
性があり、軽量化が可能であるため、様々な方面への応
用が期待される。

【００４９】

【発明の効果】請求項１に係る発明によると、固体電解
質を用いた全固体型のＥＣ素子であって、応答速度が１
秒以内である応答性に優れたＥＣ素子が得られる。

【００５０】請求項２に係る発明では、応答速度が１秒
以内である応答性に優れた相補型のＥＣ素子が得られ
る。

【００５１】請求項３、４に係る各発明では、可撓性が
あり軽量化されたＥＣ素子が得られ、従来には無いフィ
ルムタイプのディスプレイなど、様々な応用が期待され
る。さらに、請求項３に係る発明では、加熱プロセスが
可能であるので、透明電極やＥＣ材料の特性を向上させ
て、高性能のＥＣ素子を提供することができる。

【００５２】請求項５に係る発明では、応答速度が１秒
以内である応答性に優れた全固体型ＥＣ素子が得られ
る。

【００５３】請求項６に係る発明では、ＥＣ層を形成す
る際に加熱処理が必要である場合には、加熱温度が低く
てよいことになり、基板としてプラスチック材料や有機
−無機ハイブリッド材料で形成された基板を用いてＥＣ
素子を作製することが可能である。

【００５４】請求項７に係る発明では、ゾル−ゲル法に
よりＥＣ層や電解質層を形成する場合における加熱温度
が低くてよいことになり、基板としてプラスチック材料
や有機−無機ハイブリッド材料で形成された基板を用い
てＥＣ素子を作製することが可能である。

【００５５】請求項８に係る発明では、電圧の印加時に
適当な色濃度となるＥＣ素子が得られる。

【００５６】請求項９に係る発明では、応答速度が１秒
以内である応答性に優れた全固体型ＥＣ素子が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の１例を示し、ＥＣ素子の
基本構成を模式的に示す縦断面図である。

【図２】この発明の別の実施形態を示し、ＥＣ素子の基
本構成を模式的に示す縦断面図である。

【図３】この発明の実施例で得られたＥＣ素子につい
て、３Ｖの電圧の印加時間と着色および消色時の電流密
度の変化との関係を示すグラフである。

【図４】この発明に係るＥＣ素子における応答速度が速
い理由を説明するためのＥＣ素子の積層構造を示す模式
図であり、ＥＣ素子に電圧を印加していない状態を示す
図である。

【図５】同じく、ＥＣ素子に電圧を印加した時の状態を
示す模式図である。

【図６】従来のＥＣ素子の基本構成の１例を模式的に示
す縦断面図である。

【図７】図６に示したＥＣ素子とは異なるタイプの従来
のＥＣ素子の基本構成の１例を模式的に示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ透明基板２ａ、２ｂ透明電極層３、４ＥＣ層５、6 固体電解質層７白い背景板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2K001 AA02 CA02 CA04 CA08 CA19 CA20 CA37 DA04 DA19 5G301 CA30 CD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板のそれぞれの対向面側に電極
層を形成し、それら両電極層間にエレクトロクロミック
層および固体電解質層を挾持したエレクトロクロミック
素子において、前記固体電解質層をプロトン導電性ゲル電解質によって
形成し、応答速度が１秒以内であることを特徴とするエ
レクトロクロミック素子。
【請求項２】それぞれの基板が透明素材で形成される
とともに、それぞれの電極層が透明導電性材料で形成さ
れ、第１のエレクトロクロミック層と第２のエレクトロ
クロミック層との間に固体電解質層が設けられた請求項
１記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】それぞれの基板が、有機−無機ハイブリ
ッド材料で形成されて、可撓性を有する請求項１または
請求項２記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】それぞれの基板が、プラスチック材料で
形成されて、可撓性を有する請求項１または請求項２記
載のエレクトロクロミック素子。
【請求項５】固体電解質層を形成するプロトン導電性
ゲル電解質が、炭素、酸素、シリコン、硫黄、燐および
水素からなる群より選ばれた１種もしくは２種以上の元
素を含む物質である請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】エレクトロクロミック層が非晶質膜であ
る請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のエレクト
ロクロミック素子。
【請求項７】エレクトロクロミック層およびプロトン
導電性ゲル電解質で形成される固体電解質層がそれぞ
れ、金属アルコキシドまたは金属塩を原料としたゾル−
ゲル法により成膜された非晶質膜である請求項１ないし
請求項６のいずれかに記載のエレクトロクロミック素
子。
【請求項８】エレクトロクロミック層の厚みが５０μ
ｍ〜１μｍである請求項１ないし請求項７のいずれかに
記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】固体電解質層を形成するプロトン導電性
ゲル電解質が、ポリエチレングリコール鎖を有しアルコ
キシシランの加水分解物もしくは加水分解重縮合物を含
有し硫酸基または燐酸基を含む物質である請求項１ない
し請求項８のいずれかに記載のエレクトロクロミック素
子。