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JPS59121318A - 全固体型エレクトロクロミツク素子 - Google Patents

全固体型エレクトロクロミツク素子

Info

Publication number
JPS59121318A
JPS59121318A JP57231164A JP23116482A JPS59121318A JP S59121318 A JPS59121318 A JP S59121318A JP 57231164 A JP57231164 A JP 57231164A JP 23116482 A JP23116482 A JP 23116482A JP S59121318 A JPS59121318 A JP S59121318A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrochromic
electrode
solid
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57231164A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuya Ishiwatari
和也 石渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP57231164A priority Critical patent/JPS59121318A/ja
Publication of JPS59121318A publication Critical patent/JPS59121318A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1514Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F1/1523Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
    • G02F1/1524Transition metal compounds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

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】 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。
エレクトロクロミック現象とは、電圧を加えた時に酸化
還元反応によシ物質に色が付く現象を指す。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、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、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
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2つの構造例を第1図および第2図
に示す。
第1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、透明導電体膜よシなる第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。
また、第2図に示すエレクトロクロミック素子は、第1
図に示す構造における絶縁層4と第2t3.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。
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、プラスチッ
ク板またはアクリル板等の透明な板ならはよく、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
。両方の電極を透明型部とすれば、素子を透明型として
使用できる。この様な透明導電膜としては、ITO膜(
酸化インジウムIn2O3中に酸化錫5n02を5%前
後含む)やネザ膜等が用いられる。
上記の構造において、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(Cr2O5) 
s水酸化イリジウム(Ir(OH)2 )、水酸化ニッ
ケル(N5(on)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)
、酸化ケイ素(SiO)、二酸化ケイ素(5to2 )
、五酸化タンタル(Ta205 )等に代表される酸化
物、あるいはジツ化リチウム(LiF )、フッ化マグ
ネシウム(MgFz)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、二酸化タングステン(WO2)、三酸化タ
ングステン(WOs )、二酸化モリブデン(MOO2
)、三酸化モリブデン(Mo5s )、五酸化バナジウ
ム(V2O5)等を用いて形成する。
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
チオンと電子のダブ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Q′こ言われている。例えば、工V
クトロクロミック物質とし、て、WO5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。
VK)5 + xH+ xe  −HxWO5(1)(
1)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。(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。
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JA 3は前記
のように三酸化クロム(cr20s ) 、水酸化イリ
ジウム(工r(OH)2)、水酸化ニッケル(N1(0
H)2)等よ構成シ、これらの材料を反応性ス1?ツタ
或いは陽極酸化膜法によって形成している。
本発明は、このようなエレクトロクロミック素子におい
て、陽極側発色層であるエレクトロクロミック層を、従
来のものとは異なる全く新しい材料によ;て構成して、
従来のものに比して優れた応答速度および着色濃度の発
色を得ることのできる全固体型エレクトロクロミック素
子を提供しようとするものである。
本発明による全固体型エレクトロクロミック素子の特徴
とするところは、駆1図に示すように導電体膜よ構成る
第1電極と、陽極側発色層であるエレクトロクロミック
層と、誘電体膜からなる絶縁層と、導電体膜よシ々る第
2電極を順次積層した全固体型エレクトロクロミック素
子、あるいは、第2図に示すように、上記の絶縁層と第
2電極の間にさらに陰極側発色層である第2のエレクト
ロクロミック層を積層してなる全固体型エレクトロミッ
ク素子において、陽極側発色層でちるエレクトロクロミ
ック層が酸化鉄よ構成ることにある。
この酸化鉄の膜は、反応性イオングレーティングによっ
て形成することができ、蒸発材として鉄(Fe ) 6
るいはその酸化物を用い、雰囲気に、02ガスを導入す
ることによって所望のエレクトロクロミック層の膜を得
ることができる。
本発明による全固体型エレクトロクロミック素子を製造
するのに使用される反応性イオンブレーティング装置の
一例を第3図に示す。図中、10はイオ、プV−ヶ47
.装置。1本体、□□は拡散、、?7ノ、12は電子銃
(EBガン)、13は傘、(基板ホルダー)、14はD
Cバイアスを印加するDC−々イアス源、15は高周波
コイル(RFコイル)、16は02ガスヲ供給する02
ガスボンベ、17は二一ドルパにプ18は基板(被蒸着
体)を示す。
第3図に示す装置によってエレクトロクロミック素子會
製造する工程は次の通りである。
先ず、基板1の上に適当な引出し′fIL極部およびリ
ード部を備えた第1電極2を形成し、これを第3図の装
僧°内に18で示す如く設置し蒸発材として鉄(F、)
あるいはその酸化物を用い、02ガスポンベ16から0
2ガスを導入し、反応性イオンシレーティング方法によ
シ陽極側発色層であるエレクトロクロミック層3を上記
の第1電極2の上に形成する。次に、この膜の上に、真
空蒸着方法によシ絶縁層4を形成し、次に、該絶縁層4
の上に第2電極5の膜を形成しく第1図に示すエレクト
ロクロミック素子の場合)、或いは該絶縁層4の上に、
陰極側発色層であるエレクトロクロミック層6を真空蒸
漸法で形成した上、第2電極50Mを形成する(第2図
に示すエレクトロクロミック素子の場合)。
本発明によれば、従来の工・レフトロクロミック素子と
較べて応答速度、発色効率および寿命を改善することが
できる。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1 厚み0.8tmのガラス(Corning 7059 
)の基板1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9成る第1電極2を形成し、蒸着材料
にFeを用い、反応性イオンブレーティング方法によシ
、上記の第1電極2上に、陽極側発色層である、エレク
トロクロミック層3を形成した。
条件としては、02ガスを5.OX 10  Torr
壕で導入し、蒸着速度を1.5 X / seeとした
。膜厚は1000Xであった。この膜の上に、真空蒸着
方法により、絶縁層4としてTa205の層を3000
X付けた。この時の真空度は2.OX 10  Tor
rs蒸着速度VilOX/seeであった。さらに、こ
れらの膜の上に、第2電極5として半透明導電Au膜を
300X付けた。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子を第1及び第2電極間に、2.2vの電圧を印加し
騒動したところ、着色濃度がΔO1Dで0.3に達する
までに900 m5ecであった。
実施例 厚み0.8 vanのガラ、X (Corning 7
059 )の基板1」−に、適当な引き出し電極部及び
リード部を備えだITO膜より成る第1を極2を形成し
、蒸着材料にFei用い、反応性イオングレーティング
方法によシ、陽極側発色層である、エレクトロクロミッ
ク層3f:形成した。
条件としては、02ガスを3.5 X I OTorr
まで尋人し、蒸着速度を1.2 X/ seeとしだ。
膜厚は1000Xであった。この膜の上に、真空#着方
法により、絶縁層4としてTa2050層v3oooX
伺け、゛すらに、陰極側発色層であるエレクトロクロミ
ック層6としてWO3の膜14oooi付けた。
この時の真空度は2. OX 10−5Torr 、蒸
着速度は10 X / seeであった。芒らに、これ
らの膜の上に、第2嵐極5として半透明導電Au膜を3
00X付けた。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子を第1及び第2電極間に、2.2Vの′電圧を印刀
口し駆動したところ、着色濃度がΔO,Dで0.3に達
する゛までに700 m5ecであった。
実施例3 厚み0.8 turnのガラス(Corning 70
59 )の基板1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9成る第1電極2を形付し、蒸
着材料にFe2O3を用い、反応性イオンブレーティン
グ方法によシ、陽極側発色層である、エレクトロクロミ
ック層3を形成した。
条件としては、02ガスを3. OX 10−’ To
rr  まで導入し、蒸着速度を2. OX/ see
とした0膜厚は100OXであった。この膜の上に、真
空蒸着方法によシ、絶縁層4としてT’a205のノ燭
を3000X付けた。この時の真空度は2. OX 1
0= Torr )蒸着速度は8 X / secであ
った。をらに、これらの膜の上に、第2″G、極5とし
て半透明導電Au1jを300X付けた。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子を第1及び第2を極間に、2.2Vの電圧を目] 
)313し駆動したところ、着色張度がΔO,Dで03
に達するまでに950 m5ecであった。
実施例4 厚、% o、 8 mmのガラス(Corning 7
.059 )の基板1上f/CX適当な引き出し電極部
及びり−−ド部を備えたITO膜より成る第1電極2全
形成し、蒸着桐材にF、203を用い、反応性イオン方
法−ティング方法眞より、b極側発色層である、エレク
トロクロミック層3を形成した。
条件としては、02ガスを3.OX 10  Torr
まで2!7人し、蒸層速朋全20X/SeCとした。膜
厚は1000″Aであった。この膜の上に、真空蒸着方
法により、絶縁層4としてTa205の層を3000X
利け、第1EC層であるWO30層全4000X付けた
。さらに、陰極側発色層であるエレクトロクロミック層
6としてwO3の層を4000X付けた。
この時の真空度は2.OX 10  Torr、蒸者速
度は10 X/’ seeであ−った。きらに、これら
の膜の上に、第2 ′1M、極5として半透明導電Au
膜全300 X4寸 け ブこ 。
この様にして製作した、全固体型エレクトロクロミック
素子を第1及び裁2電極間に、2.2Vの電圧を印加し
駆動したところ、着色濃度がΔODで0.3に達するま
でに700 m5ecであった。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明に係る全固体型エレクト
ロクロミック素子の2つの例を示す断面図、第3図は本
発明素子を製造するのに使用されるイオンプレティング
装置を示す概略図である。 1・・・基板      2・・・第1 ’ii:極3
・・・エレクトロクロミック層 4・・・絶縁層     5・・・第2箪極6・・・エ
レクトロクロミック層 10・・・イオンブレーティング装義本体11・・・拡
散ポンf   12・・・電子銃(EBガン)13・・
・傘(基板ホルダー) 14・・・DCバイアス源 15・・・高周波コイル(
RFコイル)        16・・・02カスボン
ベ17・・・ニードルパルプ 18・・・基#、(被蒸
着体)第 1 □不浸 Jノ 第 2 4−  ′ 第3 & −二一一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 導電体膜よシ成る第1電極と、陽極側発色層であるエレ
    クトロクロミック層と、誘電体刃裏からなる絶縁層と、
    導電体膜よりなる第2電極を順次積層し、或いは上記の
    絶縁層と第2電極の間にさらに1@極側発色層である第
    2のエレクトロクロミック層を積層してなる全固体型エ
    レクトロクロミック素子において、陽極側発色層である
    エレクトロクロミック層は酸化鉄よシなることを特徴と
    する全固体型エレクトロクコミック素子。
JP57231164A 1982-12-28 1982-12-28 全固体型エレクトロクロミツク素子 Pending JPS59121318A (ja)

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