JPS6240431A - エレクトロクロミツク素子 - 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】 〔発明の利用分野〕 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）に関するものである。

〔発明の背景〕

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現
象と呼び、この現象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２図に固体薄膜積層型ＥＣＤの従来の構成例を示す。

この素子は、透明な基板１の上に透明４電膜よりなる第
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、導電膜よシなる第２を極６を逐次積層し
て構成される。

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ばよく、！九そ
の位置に関しても、第１電極２の下ではなく、第２這極
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６と透明導電膜にした
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Ｆ！！極とすれば、透明型素子ができ
る。

絶縁層４は誘ｆＩ体のみではなく、固体電解質等のよう
なものでもよい。

この様な構造をもつエレクトロクロミック素子は、第１
Ｔ！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
電子のダブルインジェクショ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、ｗｏ、１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。

兜＋　ｘＨ＋＋　ｘｅ−≠ＨｘＷＯｓ　　　　　　（１
）（１）式に従って、タングステンブロンズＨｘＷｏ　
３　カ形成され着色するが、ここで印加電圧を逆転すれ
は消色状態となる。（１）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１−に
よってプロトン肋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（ＩｒＯ）等のＰ型遷移金属酸化物を反応性スパッ
タ法或いは陽極酸化膜法にて形成している。

絶縁層４は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目をはだす層であ
るが、従来のようｔ’−Ｔａ２０５等一層のみではこの
ブロッキングが充分に行なわれ得す、素子としての応答
速度・寿命を低下させる欠点をもっていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、全固体薄膜積層型エレクトロクロミッ
ク素子（ＥＣＤ　）を改良し、特にメモリー表示品位・
応答速度・寿命等の特性を改善し、さらに消費電力を低
減せしめたＥＣＤを提供することにある０ 〔発明の概要〕 本発明の特徴とするところは、上記のような全固体薄膜
積層型エレクトロクロミック素子において、プロトン供
与および電子ブロッキングを行う上記の中間絶縁層をｐ
−１−ｎの３層積層構成としたことにある。

中間絶縁層とｐ−１−ｎの３層構造にする理由は次の通
りである。

ＥＣＤの着消色は前述のように、陰極側では肋と電子の
ダブルインジェクションによりＷＯ３＋　ｘＩ（＋＋　
ｘ＠−−＋　　ＨｘＷＯ５（ｅ　：１［子）なる反応で
起こる。これに対する補償反応（酸化）として陽極側で
は Ｉ　ｒ　Ｏｙ　＋　Ｚ　ＯＨ’″十Ｚｈ　−）　　Ｉｒ
ｅｙ（ＯＨ）、　　　　　　（２）（ｈ：正孔（ホール
）） なる反応が起こるものと考えられている。

尚（１）　（２）式で着消色に関与しているＨ”　＋ｏ
Ｈ−は素子内に含まれる吸着水が供給源となっている。

そこで例えば素子の応答性を向上させるためにハ、ＷＯ
３側ではＨ＋および電子のモビリティ−を、Ｉｒ０Ｘ側
ではＯＨ−および正孔のモビリティ−？高めてやればよ
いわけである。

計およびＯＨ−は素子のＨ２Ｏ竜で決まり、応答はＨ”
　、　ＯＨ−およびそれに対応する電子・正孔のモビリ
ティ−状態密度に依存している。成解液タイグのＥＣＤ
を考えた場合、中間絶縁層は、電子的には完壁にブロッ
キングされてｂる。しかし本発明のＥＣのタイプはある
程度電子的であるものと考えられる。そこで上記のよう
にＷＯ３型はｎ型、ＩｒＯｘ側はｐ型、その中間は接合
がつながるようにｌ型とすることにより応答が改善され
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例について説明する。第１図は本発
明によるエレクトロクロミック素子の構成の一例を示す
。第１図に示すエレクトロクロミック素子は基本的に第
２図に示すものと同様に、透明な基板１と、透明導電膜
よシなる第１電極２と、酸化発色層であるエレクトロク
ロミック層３と、中間絶縁層４と、還元発色層である第
２のエレクトロクロミック層と、導電膜よシなる第２電
極６を逐次積層して構成される。

本発明においては、中間絶縁層４は、ｎ型の層４１とｉ
型の７！４２とｐ型の層４３の３層によって構成されて
いる。

〔実施例１〕 ガラス製の透明基板１、ＩＴＯよりなる第１透明電［２
、ＷＯ３よりなる酸化発色側エレクトロクロミック層３
、中間絶縁層４、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ膜）よシな
る還元発色側エレクトロクロミック層５、およびＩＴＯ
よシなる第２透明を極６を積層してエレクトロクロミッ
ク素子を作成した。

中間絶縁層４は、Ｔａ２Ｏ３よシなる層４１、Ｓ　ｒ　
０２よりなる層４２、Ｃｒ２Ｏ３薄膜よりなる層４３０
３層構成とした。

上記の素子を作成するにあたって、電極２および６は反
応性ＲＦイオンブレーティング法で、層３および４は電
子ビーム蒸着法で、層５は反応性ス・孕ツタリング法で
作製した。

膜厚は次の通りであった。

透明電極２　　：　　１００ＯＸ エレクトロクロミックｊｔ５３：４０００ｉ中間絶縁層
４ ４１　　：　　３００Ｘ ４２　　：　　３００Ｘ ４３　　：　　３００１ エレクトロクロミック層５ニア００Ｘ 電　　極　　６　　　：　　　１００ＯＸなお層４のＴ
ｔＬ２０５はｎ型、Ｃｒ２Ｏ３はｐ型であることが熱起
電力のシグナルによシ判定でき、またＳ　ｔ　Ｏ２は〜
１Ｏ−１４ｓ−ｃｒｎ−１という導電率でほぼｉ型であ
るといえる。

以上のように作製した本発明のエレクトロクロミック素
子の着消色特性と、従来の型のＴａ２０５−らかに着色
濃度も、応答速度も向上しており、寿命も従来のものと
比較して１ケタ程度向上した。

〔実施例２〕 〔実施例１〕のエレクトロクコミック素子において、層
４１をＺｒＯ２、層４２を５ｉ０２、層４３をＮｌ　（
ＯＨ）２薄膜としたところ同様に素子のＥＣ特性が向上
した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、全固体薄膜積層型エレ
クトロクロミック素子の中間絶縁層をｐ−１−ｎ構造と
することにより、還元発色層、酸化発色層間の電子的ポ
テンシャルおよび化学ポテンシャルの傾きをなだらかに
し、メモリ性の高く、速度寿命にすぐれたＥＣＤを作成
することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る全固体薄膜積層型エレクトロクロ
ミック素子の構成の一例を示す断面図、２図に示すエレ
クトロクロミック素子の着消色特性を比較して示す図で
ある。 １・・・基板　　　　　　　２・・・第１電極３・・・
エレクトロクロミック層（酸化発色層）４・・・中間絶
縁層 ５・・・エレクトロクロミック層（還元発色層）６・・
・第２電極 新　　部　　興　　冶 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、プロトン供与および電子ブロッキングを行なう中間
   絶縁層をｐ−ｉ−ｎの３層構成にしたことを特徴とする
   エレクトロクロミック素子。 ２、上記中間絶縁層の構成成分が酸化物であることを特
   徴とした特許請求の範囲第１項記載のエレクトロクロミ
   ック素子。