JP2569439B2 - Manufacturing method of reflective electrochromic device - Google Patents
Manufacturing method of reflective electrochromic deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反射型エレクトロクロミック素子の新規な
製造法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel method for manufacturing a reflective electrochromic device.
電圧を印加する可逆的に電解酸化または還元反応が起
こり可逆的に着色(発色)する現象をエレクトロクロミ
ズムと言う。このような現象を示すエレクトロクロミッ
ク(以下、ECと略称する)物質の薄膜を一対の電極層で
挾持して、その電極層間に印加する電圧を操作すること
により着消色するEC素子(以下、ECDと略す)を作り、
このECDを光量制御素子(例えば防眩ミラー)や7セグ
メントを利用した数字表示素子に利用しようとする試み
は、20年以上前から行われている。A phenomenon in which a voltage is applied to cause a reversible electrolytic oxidation or reduction reaction to cause reversible coloring (color development) is called electrochromism. An EC element (hereinafter, referred to as EC) (hereinafter, referred to as EC) which sandwiches a thin film of an electrochromic (hereinafter abbreviated as EC) material exhibiting such a phenomenon between a pair of electrode layers and controls the voltage applied between the electrode layers. ECD)
Attempts to use this ECD for a light quantity control element (for example, an anti-glare mirror) or a numerical display element using 7 segments have been made for more than 20 years.
例えば、ガラス基板の上に透明電極層、三酸化タング
ステン薄膜と絶縁膜(例えば二酸化ケイ素)積層してな
るECD(特公昭52−46098号参照)が全固体型ECDとして
知られている。このECDに着色電圧VCを印加すると三酸
化タングステン(WO3)薄膜が青色に着色する。その
後、このECDに逆極性の消色電圧Vbを印加すると、WO3薄
膜の青色が消えて無色になる。For example, an ECD (see Japanese Patent Publication No. 52-46098) in which a transparent electrode layer, a tungsten trioxide thin film, and an insulating film (for example, silicon dioxide) are laminated on a glass substrate is known as an all-solid-state ECD. When this ECD to apply the coloring voltage V C tungsten trioxide (WO 3) thin film is colored blue. Thereafter, when a decoloring voltage Vb of the opposite polarity is applied to this ECD, the blue color of the WO 3 thin film disappears and the WO3 thin film becomes colorless.
この着色・消色する機構は詳しくは解明されていない
が、WO3薄膜および絶縁膜(イオン導電層)中に含まれ
る少量の水分がWO3の着色・消色を支配していると理解
されている。着色の反応式は下記のように推定されてい
る。Although the mechanism of coloring and decoloring is not elucidated in detail, it is understood that a small amount of water contained in the WO 3 thin film and the insulating film (ion conductive layer) controls the coloring and decoloring of WO 3. ing. The coloring reaction formula is estimated as follows.
H2O→H++OH- (WO3膜=陰極側) WO3+nH++ne-→HnWO3 無色 青色 (絶縁膜=陽極側) 2OH-→H2O+1/2 O2↑e- 以上の式からも理解されるように、WO3は還元により
着色する還元着色性EC物質である。WO3のほか、M0O3も
そうである。 H 2 O → H + + OH - (WO 3 film = cathode) WO 3 + nH + + ne - → HnWO 3 colorless blue (insulating film = anode) 2OH - → H 2 O + 1/2 O 2 ↑ e - or of formula As will be understood from WO, WO 3 is a reduced coloring EC substance that is colored by reduction. In addition to WO 3, M 0 O 3 also is the case.
ところで、還元に伴ない酸化反応が生じるのは必定で
あり、この場合、 2OH-→H2O+1/2O2↑+e- の酸化反応がECD系内で起こる。そのため、この種のECD
の欠点は、着色反応の際、酸素ガス発生という好まし
くない副反応により含有水分が消費されること、及び
逆の消色反応によって水が生成されないので、着色の繰
り返しには大気中からの水の補給が必要なことである。
特に後者の理由により、このタイプのECDには、着色
の再現性が大気中の水分の影響を受ける欠点がある。By the way, an oxidation reaction accompanying reduction is inevitable. In this case, an oxidation reaction of 2OH − → H 2 O + 1 / 2O 2 ↑ + e − occurs in the ECD system. Therefore, this kind of ECD
Disadvantages are that, during the coloring reaction, the contained water is consumed by an undesired side reaction of oxygen gas generation, and water is not generated by the reverse decoloring reaction. Supply is necessary.
In particular, for the latter reason, this type of ECD has the disadvantage that the reproducibility of the coloring is influenced by atmospheric moisture.
そこで、最近、着色反応により消費される水の量と同
じ量の水が消色反応により生成され、従って外界からの
水分の補強を必要とせずに着色・消色を繰り返すことが
でき、しかも繰り返される着色濃度が外界の影響を受け
ない全固体型ECDが提案された(特開昭52−73749号及び
特開昭56−4679号参照)。Therefore, recently, the same amount of water as the amount of water consumed by the coloring reaction is generated by the decoloring reaction, and therefore, the coloring and decoloring can be repeated without the need to reinforce the moisture from the outside, and the repetition is also possible. An all-solid-state ECD in which the coloring density is not affected by the external environment has been proposed (see JP-A-52-73749 and JP-A-56-4679).
提案されたECDの典型的な構造は、下記の通りであ
る。A typical structure of the proposed ECD is as follows.
A:電極層 B:還元着色性EC層例えばWO3、M0O3 C:イオン導電層例えばSiO2、Ta2O5 D:酸化着色性EC層例えばCr2O3、IrOx、Ir(OH)y E:電極層 尚、電極層A、Eのうち少なくとも一方が透明でなけ
ればならないことは無論である。また、一方が反射層を
兼用していてもよい。A: Electrode layer B: Reduction coloring EC layer such as WO 3 , M 0 O 3 C: Ion conductive layer such as SiO 2 , Ta 2 O 5 D: Oxidation coloring EC layer such as Cr 2 O 3 , IrOx, Ir (OH ) YE: Electrode layer It goes without saying that at least one of the electrode layers A and E must be transparent. One may also serve as the reflective layer.
そして、酸化着色性EC物質として水酸化イリジウムIr
(OH)y(一般の水酸化物がそうであるように、水酸化
イリジウムは酸化イリジウムIrOxの水和物とみることも
できる。従って、本明細書では、イリジウムの酸化物、
イリジウム酸化物、酸化イリジウム、IrOx等と表現した
ときには、場合により水酸化物又は水酸化物との混合物
を指すものと理解されたい)を用いた特開昭56−4679号
のECDは、それまでに報告されたECDの中で最も優れたも
のであった。And iridium hydroxide Ir as an oxidation coloring EC substance
(OH) y (Iridium hydroxide, like a common hydroxide, can also be viewed as a hydrate of iridium oxide IrOx. Thus, in this specification, iridium oxide,
When expressed as iridium oxide, iridium oxide, IrOx, etc., it is to be understood that the term refers to a hydroxide or a mixture with a hydroxide in some cases). Was the best of the ECDs reported.
この場合、酸化着色性EC層としての水酸化イリジウム
薄膜の製造方法には、一旦、金属イリジウム薄膜を真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの
真空薄膜堆積技術により形成した後、次工程で硫酸その
他の電解液中で陽極酸化(anodic oxidation)により酸
化イリジウム薄膜に変える方法(例えば特開昭56−4679
号の実施例参照)、及び金属イリジウムをターゲット
に使用して、酸素雰囲気下で反応性スパッタリングを行
ない、一工程で直接に酸化イリジウム薄膜を得る方法
(例えばUSP4,258,984参照)、一旦、 A :電極層 B :還元発色性EC層 C :透明イオン導電層 D0 :金属イリジウム薄膜 E :電極層 の5層構造物(ECD前駆体)を作製し、次工程で水蒸気
を含むガス雰囲気中で、電極A、E間に交流電流を印加
してD0層(金属イリジウム)を酸化又は水酸化イリジウ
ムに変える方法(例えば特開昭58−70215号参照)の3
通りが報告されている。In this case, the method of manufacturing the iridium hydroxide thin film as the oxidative coloring EC layer includes once forming a metal iridium thin film by a vacuum thin film deposition technique such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating, and then using sulfuric acid or the like in the next step. A thin film of iridium oxide by anodic oxidation in an electrolytic solution (for example, JP-A-56-4679).
And a method of performing reactive sputtering in an oxygen atmosphere using a metal iridium as a target to directly obtain an iridium oxide thin film in one step (for example, see US Pat. No. 4,258,984). electrode layer B: reductive coloring EC layer C: a transparent ion conductive layer D 0: iridium thin film E: manufactured five-layer structure of the electrode layer (ECD precursor), in a gas atmosphere containing water vapor in the next step, electrodes a, D 0 layer by applying an alternating current between E method of changing the oxide or hydroxide iridium (iridium) (see, for example, JP-a-58-70215) 3
The street has been reported.
しかしながら、いずれの方法にせよD層:酸化又は水
酸化イリジウムは、単一成分の酸化又は水酸化イリジウ
ムからなり、これを用いた特開昭56−4679号のECDは、
高温耐久性に乏しいという欠点があった。However, in any case, the D layer: iridium oxide or hydroxide is composed of a single component of iridium oxide or hydroxide, and the ECD of JP-A-56-4679 using this is
There was a disadvantage that the high-temperature durability was poor.
そのため、この欠点を解決したECDが発明された(特
開昭60−222827号参照)。このECDは、特開昭56−4679
号のECDと同様に通常は5層構造を有するが、特徴的な
ことは、酸化発色性EC層が純粋な酸化又は水酸化イリジ
ウムではなく、それと分散媒例えばSnO2との分散体から
なることである。Therefore, an ECD that solves this drawback has been invented (see JP-A-60-222827). This ECD is disclosed in JP-A-56-4679.
Has a generally five-layer structure similar to the ECD of No., characteristic that is not a oxidative coloring EC layer is pure oxide or iridium hydroxide, therewith to consist dispersion of a dispersion medium for example SnO 2 It is.
この分散体層の製造方法は、特開昭60−22287号の開
示によれば、一旦、金属イリジウム薄膜と分散媒とか
らなる分散体層を形成した後、次工程で(i)加熱酸化
又は(ii)陽極酸化により金属イリジウムを酸化して、
酸化又は水酸化イリジウムと分散媒とからなる分散体層
に変える方法、蒸発源又はターゲットとして酸化イリ
ジウムと分散媒の2種を使用し、真空薄膜堆積技術(非
反応系)により、一工程で直接に分散体層を得る方法、
及び蒸発源又はターゲットとして金属イリジウムと分
散媒の2種を使用し、酸素雰囲気下で真空薄膜堆積技術
(反応系)により一工程で直接に分散体層を得る方法の
3通りがある。According to the method disclosed in JP-A-60-22287, a dispersion layer comprising a metal iridium thin film and a dispersion medium is once formed, and then, in the next step, (i) thermal oxidation or (Ii) oxidizing metal iridium by anodic oxidation,
A method of changing to a dispersion layer composed of iridium oxide or hydroxide and a dispersion medium, using two kinds of iridium oxide and a dispersion medium as an evaporation source or a target, and directly using a vacuum thin film deposition technique (non-reactive system) in one step. To obtain a dispersion layer,
And a method of directly obtaining a dispersion layer in one step by a vacuum thin film deposition technique (reaction system) under an oxygen atmosphere using two kinds of metal iridium and a dispersion medium as an evaporation source or a target.
いずれの場合にも、酸化又は水酸化イリジウムは、分
散体中に分子レベルで又は超微粒子塊として分散してい
る。In each case, the iridium oxide or hydroxide is dispersed in the dispersion at the molecular level or as a mass of ultrafine particles.
しかしながら、の(i)加熱酸化による製法は、金
属イリジウムの酸化が完全に進むことがなく、そのた
め、分散体層の透明性が不十分で灰色をしたものしか得
られないという問題点を有する。However, (i) the production method by thermal oxidation has a problem that the oxidation of metal iridium does not proceed completely, and therefore, the transparency of the dispersion layer is insufficient and only a gray color can be obtained.
の(ii)陽極酸化による製法は、陽極酸化という湿
式工程がはいる(他の工程は乾式工程で済む)ことでEC
Dの生産効率が大幅に低下し、またコストが高くなると
いう問題点を有する。(Ii) The production method by anodic oxidation has a wet process called anodic oxidation (the other processes can be done by dry process)
There is a problem that the production efficiency of D is greatly reduced and the cost is high.
の蒸発源はターゲットとして酸化イリジウムを用い
る製法は、蒸発源及びターゲットの製作が困難で実用的
ではないという問題点並びに製造中に突沸が発生して分
散体層にブツブツ(粗大な塊)がはいってしまうという
問題点を有する。The production method using iridium oxide as a target for the evaporation source is problematic in that the production of the evaporation source and the target is difficult and impractical, and bumping occurs during the production, causing the dispersion layer to have a lump. Has the problem that
の反応系堆積技術による製法は、得られたECDの着
消色の変化幅が小さいという問題点並びに再現性に乏し
くロット間で性能がバラツクという問題点を有する。The production method using the reaction-based deposition technique described above has a problem that the obtained ECD has a small change width of coloration and decoloration and a problem that the reproducibility is poor and the performance varies between lots.
そこで、本発明者らは、先に鋭意研究の結果、偶然に
も、D層の代りに「金属イリジウム(分散質)と分散媒
とからなる分散体層D0」を積層した5層構造の積層物を
作り、この積層物の電極層A、E間に、酸素ガス又は水
蒸気を含むガス雰囲気中で、交流電圧を印加することに
より、D0層中のイリジウム金属を酸化又は水酸化イリジ
ウムに変えると、 A :電極層 B :還元発色性EC層 C :イオン導電層 D0 :酸化又は水酸化イリジウム(分散質)と分散媒と
からなる分散体層 E :電極層 からなる5層構造のECDが得られ、このECDは、組成及び
構造上は特開昭60−22287号のものと同一であるもの
の、不思議なことに、前記問題点を有しないことを見い
出し、先願発明(特願昭63−454号)に成すに至った。Therefore, the present inventors have conducted intensive research and found that a five-layer structure in which a “dispersion layer D 0 made of metal iridium (dispersoid) and a dispersion medium” is laminated instead of the D layer by accident. A laminate is made, and between the electrode layers A and E of the laminate, by applying an AC voltage in a gas atmosphere containing oxygen gas or water vapor, the iridium metal in the D 0 layer is converted into oxidized or iridium hydroxide. In other words, A: an electrode layer B: a reduced color-forming EC layer C: an ion conductive layer D 0 : a dispersion layer composed of iridium oxide or hydroxide (dispersoid) and a dispersion medium E: a five-layer structure composed of an electrode layer An ECD was obtained. Although the ECD had the same composition and structure as that of Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-22287, it was mysteriously found that it did not have the above-mentioned problems. (63-454).
つまり、先願発明は、前記D0層を含む5層構造の積層
物の電極A、E間に、酸素ガス又は水蒸気を含むガス雰
囲気中で、交流電圧を印加してD0層中のイリジウム金属
を酸化又は水酸化イリジウムに変えることにより前記D
層を含む5層構造のECDを製造する発明である。That is, in the prior invention, an AC voltage was applied between the electrodes A and E of the five-layered structure including the D 0 layer in an atmosphere of oxygen gas or water vapor to apply iridium in the D 0 layer. By converting the metal to iridium oxide or iridium hydroxide,
This is an invention for producing an ECD having a five-layer structure including layers.
しかしながら、電極A、Eのうち、一方を透明電極
層、他方を反射性の金属電極層とした反射型ECDを製造
する場合、先願発明の明細書に具体的に開示された実施
例の製造方法(本明細書に添付した第2図の構造のもの
を出発原料となる)では、その後の研究の結果、製造
に時間がかかるという問題点、製造されたECDを着色
させたとき着色ムラが発生し易いという問題点のあるこ
とが判明した。However, when manufacturing a reflection type ECD in which one of the electrodes A and E is a transparent electrode layer and the other is a reflective metal electrode layer, the manufacturing method of the embodiment specifically disclosed in the specification of the prior invention is required. In the method (the starting material is the one having the structure shown in FIG. 2 attached to the present specification), as a result of subsequent research, it takes a long time to manufacture, and when the manufactured ECD is colored, coloring unevenness occurs. It has been found that there is a problem that it easily occurs.
従って、本発明の目的は、これらの問題点のない反射
型ECDの新規な製造方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel method of manufacturing a reflective ECD that does not have these problems.
本発明者らは、偶然にも、積層順序を変えて、反射性
金属電極層に接するようにD0層:イリジウム金属又はそ
の低級酸化物を含む層を配置した5層構造物を出発原料
とすることにより、前記目的が達成されることを見い出
し、本発明を成すに至った。The present inventors happened to change the laminating order and use a five-layer structure in which a D 0 layer: a layer containing iridium metal or a lower oxide thereof is arranged so as to be in contact with the reflective metal electrode layer as a starting material. As a result, it has been found that the above-mentioned object is achieved, and the present invention has been accomplished.
よって、本発明は、上から順に、 A :反射性金属電極層 D0 :イリジウム金属又はその低級酸化物を含む層 C :イオン導電層 B :還元発色性エレクトロクロミック層 E :透明電極層 S :透明基板 の5層構造からなる積層物の電極層A、E間に、酸素又
は水蒸気を含むガス雰囲気中で、交流電圧を印加するこ
とにより、D0層のイリジウム金属又はその低級酸化物
を、酸化物化又は高級酸化物化することを特徴とする反
射型エレクトロクロミック素子の製造法を提供する。Therefore, the present invention provides, in order from the top, A: a reflective metal electrode layer D 0 : a layer containing iridium metal or a lower oxide thereof C: an ion conductive layer B: a reduced color-forming electrochromic layer E: a transparent electrode layer S: By applying an AC voltage in a gas atmosphere containing oxygen or water vapor between the electrode layers A and E of a laminate having a five-layer structure of a transparent substrate, the iridium metal or its lower oxide of the D 0 layer is Provided is a method for manufacturing a reflection-type electrochromic device, which is characterized by being oxidized or converted to a higher oxide.
本発明のように、D0:イリジウム金属又はその低級酸
化物を含む層を、A:反射性金属電極層に隣接した5層積
層物を、出発原料とすると、イリジウムの酸化が進み易
い理由は、次のように推測される。As in the present invention, when D 0 : a layer containing iridium metal or a lower oxide thereof, A: a five-layer laminate adjacent to the reflective metal electrode layer is used as a starting material, the reason why oxidation of iridium is easy to proceed is as follows. Is estimated as follows.
(イ)D0に隣接する電極層が先願発明の実施例(本願第
2図)のように透明電極(E)であると、それは比較的
電気抵抗が高いので、それの電極取出し部に外部配線
(F)を接続して交流電圧を印加した場合、透明電極層
(E)の中に電圧勾配が生じ、その結果、透明電極層
(E)の取出し部に近い部分では十分な量の正電荷が供
給されるので、D0層の酸化が速く進んでイリジウム金属
又はその低級酸化物は、EC性を示す酸化物(上述のよう
に場合により水酸化物)又は高級酸化物(上述のように
場合により水酸化物)に変化する。When the electrode layer adjacent to (i) D 0 is a transparent electrode as in the embodiment of the prior invention (second aspect view) (E), which is relatively high electric resistance, the electrode extraction portion of it When an AC voltage is applied by connecting the external wiring (F), a voltage gradient is generated in the transparent electrode layer (E), and as a result, a sufficient amount of voltage is generated in a portion near the extraction portion of the transparent electrode layer (E). since positive charges are supplied, iridium metal or proceeds faster oxidation of D 0 layer their lower oxides, oxides having an EC property (hydroxide optionally as described above) or a higher oxide (described above As the case may be.
尚、D0層はかなり不透明でグレーの金属反射色を呈し
ているが、酸化物又は高級酸化物になると、無色透明と
なり、膜厚が約5倍程度に増加する。Although D 0 layer exhibits a considerable opaque gray metal reflection color, at the oxide or higher oxides, becomes colorless and transparent, the thickness increased to approximately 5 times.
その結果、更に正電荷が供給されると、イリジウムは
より高い酸化状態となり、層は透明なグレー(反射色を
持たない)を呈し、交流電圧の印加により、層は無色透
明透明グレーの色変化を繰り返す。これがEC性であ
る。As a result, when further positive charges are supplied, the iridium is in a higher oxidation state, the layer exhibits a transparent gray (having no reflection color), and the layer changes color to a colorless transparent transparent gray upon application of an AC voltage. repeat. This is EC property.
しかし、取出し部より遠い部分では十分な量の電荷が
供給・奪取されないので、D0層の酸化は遅い。However, since a sufficient amount of charge in the portion far from the take-out portion is not supplied, taken, oxidation of D 0 layer is slow.
そのため、D0層全体が酸化物又は高級酸化物になるの
に時間がかかるばかりでなく、局部的に酸化されない部
分が残ったりして着色ムラが生じることになる。Therefore, not only does it take time until the entire D0 layer becomes an oxide or a higher oxide, but also a portion that is not locally oxidized remains, causing coloring unevenness.
また、透明電極層(E)は、全体に均一な抵抗値に作
成することが難しく、このことも着色ムラを生じさせる
原因となると考えられる。Further, it is difficult to form the transparent electrode layer (E) to have a uniform resistance value as a whole, and this is also considered to cause coloring unevenness.
(ロ)D0層を酸化する酸素又は水分は、外部から金属電
極層(A)を通してやって来ると考えられるが、D0層
が、A/B/C/D0/E/S基板の積層物中にあると、外部からの
酸素又は水分はA/B/Cの3層を通過してやって来なけれ
ばならず、そのため、十分な量の酸素又は水分がD0層に
供給されずに酸化が進み難くなる。尚、S基板側から酸
素又は水分が供給されることはない。(B) oxygen or moisture oxidizes the D 0 layer is thought to come through the metal electrode layer from the outside (A), D 0 layers, A / B / C / D 0 / E / S laminate substrate When it is inside, external oxygen or moisture must come through the three layers of A / B / C, so that a sufficient amount of oxygen or moisture is not supplied to the D0 layer and oxidation occurs. It will be difficult to proceed. Incidentally, oxygen or moisture is not supplied from the S substrate side.
それに対して、本発明のように、D0層が、A/D0/C/B/E
/Sの基板の積層物中にあると、外部からの酸素又は水分
はA層1層だけを通過すればよいので、通過し易く、そ
のため、酸化が進み易い。On the other hand, as in the present invention, the D 0 layer has A / D 0 / C / B / E
In the / S substrate laminate, external oxygen or moisture only needs to pass through one layer A, so that it is easy to pass, and therefore oxidation is easy to proceed.
(ハ)D0層が酸化されると、膜厚が約5倍程度に膨張す
るが、D0層が、A/B/C/D0/E/S基板の積層物中にあると、
D0層はA/B/C3層に抑えつけられて、膨張し難いので、酸
化が進み難い。(C) When the D 0 layer is oxidized, the film thickness expands to about 5 times. When the D 0 layer is in the laminate of the A / B / C / D 0 / E / S substrate,
D 0 layer attached suppressed to A / B / C3 layer, since hardly expanded, hardly proceeds oxide.
それに対して、本発明のように、D0層が、A/D0/C/B/E
/S基板の積層物中にあると、D0層の上にはA層1層だけ
なので、膨張し易く、そのため、酸化が進む易い。On the other hand, as in the present invention, the D 0 layer has A / D 0 / C / B / E
In the laminate of the / S substrate, there is only one layer A on the D0 layer, so that it easily expands, and therefore oxidation is apt to proceed.
透明電極層(E)を積層する透明基板(S)として
は、例えば、ガラス、セラミックス、プラスチックスの
ように強靭で透明なものが使用される。As the transparent substrate (S) on which the transparent electrode layer (E) is laminated, for example, a tough and transparent material such as glass, ceramics, or plastics is used.
透明電極層(E)を構成する材料としては、酸化スズ
(SnO2)、ITO(酸化インジウムに5%程度のSnO2の混
入したもの−透明性がよい)、酸化インジウム(In
2O3)、ヨウ化銅、酸化亜鉛等が使用さる。The materials constituting the transparent electrode layer (E) include tin oxide (SnO 2 ), ITO (indium oxide mixed with about 5% of SnO 2- good transparency), indium oxide (In
2 O 3 ), copper iodide, zinc oxide and the like are used.
金属電極層(A)を構成する材料としては、例えばク
ロム、スズ、亜鉛、ニッケル、金、白金、パラジウム、
ロジウム、アルミニウム、銀などが使用される。As a material constituting the metal electrode layer (A), for example, chromium, tin, zinc, nickel, gold, platinum, palladium,
Rhodium, aluminum, silver and the like are used.
電極層(A)、(E)の厚さは0.01〜0.5μmで十分
であるが、これより厚いものを望む場合には、厚くとも
よい。The thickness of the electrode layers (A) and (E) is sufficient to be 0.01 to 0.5 μm, but may be thicker if desired.
B層の還元発色性EC層としては、三酸化タングステ
ン、三酸化モリブデン等が挙げられるが、なかでも三酸
化タングステンが好ましい。Examples of the reduced color-forming EC layer of the B layer include tungsten trioxide, molybdenum trioxide and the like, and among them, tungsten trioxide is preferable.
C層のイオン導電層としては、 液状電解質………例えば硫酸、塩酸のような酸又はそ
の水溶性、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのような
アルカリの水溶液、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩
化リチウム、硫酸リチウムのような固体強電解質の水溶
液。As the ion conductive layer of the C layer, a liquid electrolyte, for example, an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid or its water solubility, an aqueous solution of an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, sodium chloride, lithium chloride, lithium chloride, An aqueous solution of a solid strong electrolyte such as lithium sulfate.
半固体ゲル電解質……例えば電解質水溶液をゲル化剤
例えばポリビニルアルコール、CMC、寒天、ゼラチンな
どでゲル化させたもの。Semi-solid gel electrolyte: for example, an aqueous electrolyte solution gelled with a gelling agent such as polyvinyl alcohol, CMC, agar, or gelatin.
固体電解質……例えばHVP、β−Al2O3、Na3Zr2Si2PO
12、Na1+ZZr2SiXP3-XO12、Na5YSi4O12、RbAg4I5など。Solid electrolyte: For example, HVP, β-Al 2 O 3 , Na 3 Zr 2 Si 2 PO
Such as 12, Na 1 + Z Zr 2 Si X P 3-X O 12, Na 5 YSi 4 O 12, RbAg 4 I 5.
水又はイオン含有合成樹脂固体……例えばメタクリル
酸β−ヒドロキシエチルと2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸との共重合体、含水メタクリル
酸メチル共重合体のような含水ビニル重合体、含水ポリ
エステルなど。Water or ion-containing synthetic resin solid: for example, a water-containing vinyl polymer such as a copolymer of β-hydroxyethyl methacrylate and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, a water-containing methyl methacrylate copolymer, and a water-containing polyester Such.
その他……酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ニオブ(Nb2
O5)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(Ti
O2)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化イットリウム(Y2
O3)、酸化ランタン(La2O3)、酸化珪素(SiO2)フッ
化マグネシウム、リン酸ジルコニウムあるいはこれらの
混合物質。これらの物質は、電子に対して絶縁体である
が、プロトン(H+)及びヒドロキシイオン(OH-)に対
しては良導体である。Others: Tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2
O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (Ti
O 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), yttrium oxide (Y 2
O 3 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium fluoride, zirconium phosphate, or a mixture thereof. These materials are insulators for electrons, but are good conductors for protons (H + ) and hydroxy ions (OH − ).
C層は、液状又は半固体ゲル状の場合、B層とD0層に
サンドイッチされた形で存在するが、水又はイオン含有
合成樹脂固体の場合、B層とD0との接着剤層を兼用させ
てもよく、この方法は本出願人の特願昭56−98404号の
明細書に詳しい。この場合、C層の厚さは約0.1〜1000
μmで十分である。The C layer is present in a form sandwiched between the B layer and the D 0 layer in the case of a liquid or semi-solid gel, but in the case of water or an ion-containing synthetic resin solid, the adhesive layer of the B layer and the D 0 is used. This method may be combined, and this method is described in detail in the specification of Japanese Patent Application No. 56-98404 of the present applicant. In this case, the thickness of the C layer is about 0.1 to 1000
μm is sufficient.
C層を薄くしたい目的あるいは液もれの心配を解決し
たい目的から、のいわゆる固体絶縁体を使用すること
は好ましく、この場合には厚さを0.001〜10μmにする
ことが可能である。It is preferable to use a so-called solid insulator for the purpose of reducing the thickness of the C layer or solving the problem of liquid leakage. In this case, the thickness can be reduced to 0.001 to 10 μm.
C層は、できるだけ透明なものでなければならない。 The C layer must be as transparent as possible.
D0層は、金属イリジウム又はその低級酸化物を含む層
である。この層は、分散質が金属イリジウム又はその低
級酸化物で、それが分散媒に分散した分散体であっても
よい。分散媒としては、例えばSnO2、InO3、ITO、Zno
等の透明導電性無機酸化物、Ta2O5、TiO2、SiO2、WO3、
MoO3、Sb2O3等の透明無機酸化物及びMgF2、CaF2等の
透明無機弗化物等が使用される。これらの中でも、Sn
O2、In2O3、ITO、Zno及びTa2O5は好ましいものである。D 0 layer is a layer containing an iridium metal or a lower oxide. This layer may be a dispersion in which the dispersoid is metal iridium or its lower oxide, which is dispersed in a dispersion medium. As a dispersion medium, for example, SnO 2 , InO 3 , ITO, Zno
Such as transparent conductive inorganic oxides, Ta 2 O 5 , TiO 2 , SiO 2 , WO 3 ,
Transparent inorganic oxides such as MoO 3 and Sb 2 O 3 and transparent inorganic fluorides such as MgF 2 and CaF 2 are used. Among these, Sn
O 2 , In 2 O 3 , ITO, Zno and Ta 2 O 5 are preferred.
分散質としてのIr金属又はその低級酸化物は、分散体
中に重量%で15〜60%特に15〜25%含ませることが好ま
しい。The dispersoid preferably contains 15 to 60% by weight, particularly 15 to 25% by weight of Ir metal or its lower oxide in the dispersion.
ここでは、分散質と分散媒との関係は、逆であっても
よく、分散体層(D0)は混合物と見ることもできる。重
要なことは、分散質としてのIr金属が原子レベルで又は
超微粒子状態で分散されていることである。Here, the relationship between the dispersoid and the dispersion medium may be reversed, and the dispersion layer (D 0 ) can be regarded as a mixture. What is important is that Ir metal as a dispersoid is dispersed at an atomic level or in an ultrafine particle state.
このような分散体層(D0)は、真空薄膜堆積技術で作
られる。Such a dispersion layer (D 0 ) is made by a vacuum thin film deposition technique.
D0層の厚さはB層も同じであるが、通常0.001〜数μ
mで十分である。The thickness of the D 0 layer is the same layer B, usually 0.001 number μ
m is sufficient.
A〜E層は、C層が液状、半固体ゲル状、合成樹脂で
ある場合を除き、真空薄膜堆積技術例えば真空蒸着、ス
パッタリングなどにより形成される。The layers A to E are formed by a vacuum thin film deposition technique, for example, vacuum evaporation or sputtering, unless the layer C is a liquid, a semi-solid gel, or a synthetic resin.
また、パターン状に表示したい場合には、C層を除
く、いずれか少なくとも一層をパターニングしてもよ
く、あるいは任意の層間又は層上にパターン状の遮光層
又は電子・イオン絶縁性の層を設けてもよい。Further, when it is desired to display in a pattern, at least one layer may be patterned except for the C layer, or a patterned light-shielding layer or an electron / ion insulating layer may be provided on any interlayer or layer. You may.
A〜E層はC層の選択に応じてA〜Eを順に積層する
か又はA−D0積層物とB−E積層物を予め作成してお
き、両者でC層を挾持する方法で、出発材料となる5層
構造の積層物が得られる。A~E layer prepared in advance and whether or A-D 0 laminate laminated in this order and B-E laminate A~E Depending on the choice of C layer, a method of sandwiching the C layer in both, A laminate having a five-layer structure as a starting material is obtained.
本発明では、この積層物を酸素ガス又は水蒸気を含む
ガス雰囲気例えば大気中に置き、その電極層A−E間に
交流電圧を印加する。交流の周波数は0.01〜10Hz位で十
分であり、波形は三角波、矩形波、ノコギリ波、正弦波
のいずれでもよい。電圧は0.5〜3ボルト位で十分であ
る 交流電圧を印加すると、D0層のIr金属は大気中又は他
の層中からの酸素又は水分と反応し、次第に金属色が抜
けて酸化又は水酸化物になるに従い、透明化し、やがて
エレクトロクロミズムを示すようになる。In the present invention, the laminate is placed in a gas atmosphere containing oxygen gas or water vapor, for example, in the air, and an AC voltage is applied between the electrode layers AE. The alternating current frequency of about 0.01 to 10 Hz is sufficient, and the waveform may be any of a triangular wave, a rectangular wave, a sawtooth wave, and a sine wave. When the voltage is an AC voltage is applied is sufficient 0.5-3 volts position, Ir metal D 0 layer reacts with oxygen or moisture from the atmosphere, or other layers in the oxide or hydroxide gradually metallic color omission As it becomes an object, it becomes transparent and eventually shows electrochromism.
こうして、高いコントラスト比を有するECDが得られ
る。Thus, an ECD having a high contrast ratio is obtained.
本発明によれば、酸又はアルカリ水溶液中で電解酸化
する方法に比べて、製造設備及び工程が簡略化され、製
造コストの大巾な低下が期待される。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, compared with the method of carrying out electrolytic oxidation in an acid or alkali aqueous solution, manufacturing equipment and process are simplified, and a drastic reduction in manufacturing cost is expected.
本発明により製造されたECDは、低電圧で反射率を変
えることができ、反射率可変なミラーとして有用であ
る。例えば、自動車の防眩ミラーとして有用である。The ECD manufactured according to the present invention can change the reflectance at a low voltage and is useful as a mirror having a variable reflectance. For example, it is useful as an anti-glare mirror for an automobile.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
(1) 厚さ0.15μmのITO透明電極層(E)が形成さ
れた縦8cm×横15cm×厚さ2mmのガラス基板(S)を用意
した。(1) A glass substrate (S) having a length of 8 cm × a width of 15 cm × a thickness of 2 mm on which an ITO transparent electrode layer (E) having a thickness of 0.15 μm was formed was prepared.
(2) 蒸発源としてWO3を配置した電子ビーム加熱真
空蒸着装置に前記基板をセットし、真空蒸着法(真空度
1〜2×10-4Torr、蒸着速度5〜10×10-4μm/sec)に
より厚さ0.25μmの三酸化タングステンからなる還元発
色性EC層(B)を形成させた。(3)続いて、B層の上
に真空蒸着法(真空度1〜2×10-4Torr、蒸着速度2〜
3×10-4μm/sec)により厚さ0.25μmの5酸化タンタ
ルからなる透明イオン導電層(C)を形成した。(2) The substrate was set in an electron beam heating vacuum vapor deposition apparatus in which WO 3 was arranged as an evaporation source, and a vacuum vapor deposition method (vacuum degree: 1 to 2 × 10 −4 Torr, vapor deposition rate: 5 to 10 × 10 −4 μm / sec), a reduced color-forming EC layer (B) made of tungsten trioxide having a thickness of 0.25 μm was formed. (3) Subsequently, a vacuum deposition method (vacuum degree: 1 to 2 × 10 −4 Torr, deposition rate:
A transparent ion conductive layer (C) made of tantalum pentoxide having a thickness of 0.25 μm was formed at 3 × 10 −4 μm / sec).
(4)蒸発源(2元)としてIr金属と酸化スズをセット
し、同じ電子ビーム加熱真空蒸着装置で、真空度:1〜5
×10-5Torr、蒸着速度:10Å/秒の条件で真空蒸着(非
反応性)を行ない、E層の上に厚さ700Åの分散体層(D
0)を形成した。(4) Ir metal and tin oxide are set as the evaporation source (binary), and the degree of vacuum is 1 to 5 with the same electron beam heating vacuum evaporation apparatus.
Vacuum deposition (non-reactive) was performed under the conditions of × 10 -5 Torr, deposition rate: 10Å / sec, and a 700Å thick dispersion layer (D
0 ) was formed.
この分散体層(D0)を分析したところ、分散体層を10
0重量%として20%のIr金属が含まれていた。When this dispersion layer (D 0 ) was analyzed, it was found that the dispersion layer was 10
It contained 20% of Ir metal as 0% by weight.
(5) 最後に、D0層の上に 蒸発源:Al 真空度:5×10-6Torr 基板温度:室温 の条件下に真空蒸着により膜厚1000Åの反射性Al電極層
(A)を形成させた。(5) Finally, a reflective Al electrode layer (A) having a thickness of 1000 mm is formed on the D 0 layer by vacuum evaporation under the conditions of evaporation source: Al, vacuum degree: 5 × 10 −6 Torr, substrate temperature: room temperature. I let it.
(6) こうして得られた5層構造の積層物(第1図参
照)の電極層A−E間に、外部配線(F)を通じて±1.
35V、周期0.05Hzの交流電圧を1〜2時間印加すること
により、D0層中のIr金属を酸化物に変えて、5層構造を
反射型ECDを製造した。(6) Between the electrode layers A and E of the laminate having a five-layer structure (see FIG. 1) obtained in this manner, ± 1.
35V, by applying 1 to 2 hours AC voltage cycle 0.05 Hz, instead of oxides of Ir metal 0 layer in D, to produce a reflective ECD a five-layer structure.
実施例で(2)の工程と(4)の工程とを入れ換え
て、5層構造の積層物(第2図参照)を製造した。In the example, the steps (2) and (4) were interchanged to produce a five-layered laminate (see FIG. 2).
得られた積層物(第2図参照)の電極層A−E間に、
外部配線(F)を通じて±1.35V、周期0.05Hzの交流電
圧を印加することにより、D0層中のIr金属を酸化物に変
えて、5層構造を反射型ECDを製造した。このとき、D0
層を酸化物にするのに10時間要した。Between the electrode layers AE of the obtained laminate (see FIG. 2)
By applying an AC voltage of ± 1.35 V and a cycle of 0.05 Hz through the external wiring (F), the Ir metal in the D 0 layer was changed to an oxide, and a reflective ECD having a five-layer structure was manufactured. At this time, D 0
It took 10 hours for the layer to become oxide.
上記実施例及び比較例で製造したECDの上にエポキシ
樹脂(封止剤兼接着剤)を用いて封止用ガラス基板を接
着することにより封止した後、下記試験に供した。The ECDs manufactured in the above Examples and Comparative Examples were sealed by bonding a sealing glass substrate using an epoxy resin (sealant / adhesive), and then subjected to the following test.
着消色試験 実施例及び比較例のECDの電極層A−E間に着色電圧
+1.35Vを印加し続けると、反射率は急激に低下し、約1
0秒で飽和した。この状態は電圧印加を止めても保持さ
れた。しかし、比較例のECDには、着色ムラが見られ
た。Coloring / Decoloring Test When a coloring voltage of +1.35 V is continuously applied between the electrode layers A and E of the ECDs of the examples and the comparative examples, the reflectance sharply decreases, and about 1
Saturated at 0 seconds. This state was maintained even when the voltage application was stopped. However, coloring unevenness was observed in the ECD of the comparative example.
次に消色電圧−1.35Vを印加し続けると、反射率は急
激に回復し、約10秒で飽和した。しかし、比較例のECD
には、着色ムラが見られた。Then, when the decoloring voltage of -1.35 V was continuously applied, the reflectance rapidly recovered and was saturated in about 10 seconds. However, the comparative ECD
Had uneven coloring.
なお、反射率はいずれも波長λ=600nmの単色光を用
い、ECDの中心位置で測定した。The reflectance was measured at the center position of the ECD using monochromatic light having a wavelength λ = 600 nm.
そこで、各ECDについて、着色電圧+1.35Vを10秒印加
して反射率Rcを同様に測定し、次に消色電圧−1.35Vを1
0秒印加して反射率Rbを同様に測定した。この結果を下
記第1表に示す。Therefore, for each ECD, coloring voltage + 1.35V was applied 10 seconds was measured in the same manner the reflectance R c, then the decoloring voltage -1.35 V 1
Applying 0 seconds, the reflectance Rb was measured similarly. The results are shown in Table 1 below.
〔発明の効果〕 以上の通り、本発明は、先願発明に比べ製造時間
(大気中酸化の時間)が短い、着消色ムラが発生し難
いという効果がある。 [Effects of the Invention] As described above, the present invention has an effect that the production time (time of oxidation in the atmosphere) is shorter than that of the prior invention, and uneven coloring and erasing hardly occurs.
第1図は、本発明の製法に使用される出発原料(前駆
体)の一実施例としての5層構造の積層物の断面構造を
説明する概念図である。 第2図は、先願発明の実施例で使用された出発原料(前
駆体)としての積層物の断面構造を説明する概念図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 A……反射性金属電極層 D0……イリジウム金属又はその低級酸化物を含む層 C……イオン導電層 B……還元発色性エレクトロクロミック層 E……透明電極層 S……透明基板FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a five-layered laminate as an example of a starting material (precursor) used in the production method of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a cross-sectional structure of a laminate as a starting material (precursor) used in an example of the prior application invention. [Description of Signs of Main Parts] A: Reflective metal electrode layer D 0: Layer containing iridium metal or its lower oxide C: Ion conductive layer B: Reduction color-forming electrochromic layer E: Transparent electrode Layer S: Transparent substrate
Claims (1)
は水蒸気を含むガス雰囲気中で、交流電圧を印加するこ
とにより、D0層のイリジウム金属又はその低級酸化物
を、酸化物化又は高級酸化物化することを特徴とする反
射型エレクトロクロミック素子の製造法。1. In order from the top, A: reflective metal electrode layer D 0 : layer containing iridium metal or its lower oxide C: ionic conductive layer B: reduction electrochromic electrochromic layer E: transparent electrode layer S: transparent By applying an alternating voltage between the electrode layers A and E of the laminate having a five-layer structure of the substrate in a gas atmosphere containing oxygen or water vapor, the iridium metal or its lower oxide of the D 0 layer is oxidized. A method for producing a reflection-type electrochromic device, characterized in that the reflection-type electrochromic device is converted into a material or a higher oxide.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63230694A JP2569439B2 (en) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | Manufacturing method of reflective electrochromic device |
FR8900080A FR2625573B1 (en) | 1988-01-05 | 1989-01-05 | METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTROCHROMIC EFFECT DEVICE |
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GB8900161A GB2213606B (en) | 1988-01-05 | 1989-01-05 | Method for producing electrochromic device |
US07/522,451 US5011582A (en) | 1988-01-05 | 1990-05-14 | Method for producing electrochromic device with application of AC voltage between the electrode layers |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
JPH0279028A JPH0279028A (en) | 1990-03-19 |
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-
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- 1988-09-14 JP JP63230694A patent/JP2569439B2/en not_active Expired - Lifetime
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