JPS63294537A

JPS63294537A - リ−ク電流を低減させたｅｃ素子

Info

Publication number: JPS63294537A
Application number: JP62130827A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamada; 昌幸山田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-12-01

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、エレクトロクロミック素子の改良に関する。

以下、エレクトロクロミックをｒＥＣ。

と略称し、ＥＣ素子をｒＥＣＤ、と略称する。

〔従来の技術〕

電圧を印加すると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と略省する）物質を用いて、電圧操作により着消
色するＥＣ素子（以下、ＥＣＤと略す）を作り、このＥ
ＣＤ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０例えば、ガラス基板
の上に透明電極膜（陰極）、二酸化タングステン薄膜、
二酸化ケン素のような絶縁膜、電極膜（陽極）順次積層
してなるＥＣＤ　（特公昭５２−４６０９８参照）、力
（全固体型ＥＣＤとして知られている。このＥＣＤに電
圧を印加すると二酸化タングステン（ＷＯｓ）ｔｉ膜が
青色に着色する。その後、このＥＣＤに逆の電圧を印加
すると、ＷＯ３薄膜の青色が消えて無色になる。この着
色・消色する機構は詳しくは解明されていないが、Ｗ０
、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Ｗ　Ｏｘ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
。

陰極側：Ｈ，Ｏ→Ｈ”　＋０Ｈ− ＷＯｓ　＋ｎＨ”　＋ｎ　ｅ−→ＨｌｌＷＯｘ（無色透
明）　　　　　　　　（青色）陽極側：ＯＨ−−１／２　Ｈｚ　Ｏ＋１／４０ｘ　　↑＋１／２
ｅ−ところで、ＥＣ層を直接又は間接的に挟む一対の電
極層は、ＥＣＪｉの着消色を外部に見せるために少なく
とも一方は透明でなければならない。特に透過型のＥＣ
Ｄの場合には両方とも透明でなければならない、透明な
電極材料としては、現在のところＳ　ｎ　Ｏｘ、　Ｉ　
ｎｚ　ｏ、、ＩＴＯ（ＳｎｏｗとＩｎ８０．との混合物
）、ＺｎＯなどが知られているが、これらの材料は比較
的透明度が悪いために薄（せねばならず、この理由及び
そ他の理由からＥＣＤは基板例えばガラス板やプラスチ
ック板の上に形成するのが？通であり、このようなＥＣ
Ｄの構造の一例を第３図に示す。

第３図に於いて、（Ａ）は上部電極、（Ｂ）は下部透明
電極、（Ｅ）は還元着色性ＥＣ層（例えばＷＯ２）、（
Ｄ）はイオン導電層、（Ｃ）は可逆的電解酸化層又は酸
化着色性ＥＣ層（例えば酸化又は水酸化イリジウム）を
それぞれ示し、基本的にはこの（Ａ）〜（Ｂ）の積層構
造だけでＥＣＤが構成されるが、前述のとおり、これら
のＥＣＤは基板（Ｓ）上に形成される。

（Ｒ）はＥＣＤの封止材例えばエポキシ樹脂であり、（
Ｇ）は保護用の封止基板である。

ところで、従来のＥＣＤでは、基板上に第１ＦＪとして
上部電極（Ａ）の取出し部（Ｆ）と、それと隔てて下部
電極（Ｂ）及び下部電極に連続した下部電極の取出し部
（Ｂ、）を形成し、この上に、酸化イリジウム層（Ｃ）
、酸化タンタルｉ　（Ｄ）及び酸化タングステン層（Ｅ
）を同一マスクで順に蒸着した。さらに上部電極（Ａ）
としてＡＮを別マスクで蒸着し、この時ＡＩ！、は既に
基板（Ｓ）上に形成された取出し電極形成部（Ｆ）と接
触するようにした。

また、前記第１層の形成は、従来、（１）、一旦、基板表面の全体又はほぼ全体に電極層を
形成した後、フォトエツチングによりバターニングする
か、又は（２）、電極層を直接マスク蒸着するかのいずれかの方
法によって行なわれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の層構造に場合、ＥＣ３層（Ｃ）〜（Ｅ）を同一マ
スクにより形成しており、その後に蒸着するＡｌ（Ａ）
とＥＣ３層の中では比較的低抵抗の酸化イリジウム層（
Ｃ）とが溝付近で接触し、（Ｃ）層を介して下部電極層
（Ｂ）とのリーク電流が増大する恐れがある（第３図参
照）。

また、前記第１層の形成方法に於いて、（１）の方法は
、フォトレジストの塗布→パターンの露光→現像による
フォトレジストのパターニング→エツチング→洗浄→乾
燥という複雑な工程を要し、そのため製造コストが高く
なり製造時間が長くなるという問題点があった。また、
上部電極（Ａ）の取出し部（Ｆ）と下部電極（Ｂ）との
間の溝を細くしようとすると、精密なマスクパターンが
必要になるが、そのようなマスクパターンの作成は難し
く、従って、いきおい溝は太くならざるを得ないという
問題点があった。また、レジストむらができる、エツチ
ングむらができる、細い溝の場合に修正ができないなど
の問題点があった。

一方、（２）の方法は、細い溝の形成が困難なばかりで
なく、溝の線が不揃いで美観が劣るという問題点があっ
た。

〔問題点を解決するための手段〕そのため、本発明は、溝付近で上部電極（Ａ）と下部電
極（Ｂ）とが酸化イリジウムＩＩ（Ｃ）を介して接触す
るのを防止するため、溝付近で上部電極（Ａ）と酸化イ
リジウム層（Ｃ）との間に酸化タンタル層−イオン導電
Ｎ　（Ｄ）及び／又は酸化タングステン層＝還元着色性
ＥＣ層（Ｅ）が介在する構造とした。

〔作用〕

本発明の構造０ＥＣＤを製造するには、例えば次のよう
にする。基板表面の全体に電極層を形成し、次に酸化イ
リジウム層（Ｃ）を形成し、その後、レーザーその他の
カッティング手段により２層重ねてのカッティングによ
り溝形成を行い、これにより上部電極（Ａ）の取出し部
（Ｆ）と下部電極部（Ｂ）及び下部電極に連続した下部
電極の取出し部（Ｂ１）を形成し、その後、別マスクに
て酸化タンタル層（Ｄ）及び酸化タングステン層（Ｅ）
を形成する。

この場合、層（Ｄ）及び（Ｅ）の材料が、下部電極（Ｂ
）及び酸化イリジウム層（Ｃ）の溝に面している（溝に
露出している）端面を被覆するようにする。一般には、
マスク蒸着する際のマスクの開口部の溝側の端を外方向
にずらして、開口部を広げるだけでよい。

次に上部電極（Ａ）としてＡｌを（Ｆ゛）の上の（Ｃ）
層の一部と接触するように形成する。

このような構造にすると、上部電極（Ａ）と酸化イリジ
ウム層（Ｃ）とが接触しないので下部電極７１１　（Ｂ
）とのリーク電流が増大することはない。

また上部電極（Ａ）の取出し部（Ｆ）と下部電極部（Ｂ
）との間のブランク（溝）の幅は０．１閣以下にするこ
とが好ましい、これにより下部電極部（Ｂ）を取出し部
（Ｆ）側に近づけることができ、それだけ表示部の面積
を大きくすることができる。尚、余り狭くすると両者の
間で短絡する恐れがあるので３０ｕｍ以上の幅にするこ
とが好ましい。

また、電極の取出しは、基板端面に外部配線（ＬＡ）、
（Ｌｌ）を接合するか、又は、予め外部配線（ＬＡ）、
（Ｌ、）を接合しである導電性クリップ（Ｈ）の装着に
より行なう、尚、基板端面に外部配線を接合する場合は
、ＩＴＯ蒸着時に廻り込みを利用して基板端面までＩＴ
ＯＪｉを形成しておく必要がある。

導電性クリップは、バネ性を有する金属でできているこ
とが好ましく、また金属はハンダ付けも良好に実施でき
るので好ましい、好ましいバネ性を有する金属としては
、リン青銅が挙げられるが、その外ハガネなども使用さ
れる。金属クリップは、少なくとも取出し部との接触面
に、比較的軟らかい金属例えばスズ、インジウム、ハン
ダ、それらの混合物、その他の導電性材料で被覆されて
いてもよい、そのようなりリップは、取出し部との接触
が最高となろう、なぜならば、一般には金属表面は顕微
鏡で見た場合微妙な凹凸があり、単に圧接しただけでは
取出し部との良好な接触が最高とはならないからである
。またリン青銅のクリップにスズめっきすると、耐蝕性
が向上する利点もある。

またクリップは、取出し部を基板に対し常に押さえつけ
ているので、仮に温水浸漬試験に供しても取出し部が基
板から剥がれる危険もない、ただ、クリップを取りつけ
るときに、取出し部を破損する恐れがあるので、取出し
部はそれ自身強靭なＩＴｏその他の酸化物系電極材料で
できていることが好ましい、もっとも、取り付は作業に
細心の注意を払えば、破損の恐れは解消される。

導電性クリップは、ＥＣＤの周辺部の遮蔽材又は装飾材
を兼用していてもよい、特に基板側からＥＣＤを見るこ
とになる防眩ミラー（反射光量が電気的にコントロール
もの）の場合には、なるべく表示部の面積を大きくして
周辺部を細くすることが美観上好ましいので、蓋用する
ことは有利である。

クリップがハンダ付は可能な材料でできている場合には
、外部配線をクリップに接続するとき、ハンダ付けすれ
ばよいが、クリップが金属でできている場合には、ハン
ダ付けに変えて導電性接着剤、圧着又は圧締めにより接
続してもよい。

外部配線のクリップへの接続時期は、持続がハンダ付け
の場合、ＥＣＤに取りつける前に行なうことが好ましい
、そうすれば、ＥＣＤがハンダ付けの熱を受けず、熱に
よる損傷の危険がなくなる。

外部配線とクリップとの接続部は、物理的、化学的に弱
いので、封止することが好ましい、この封止は、ＥＣＤ
の封止と同時に行なうと、別の封止工程が不要になるの
で特に好ましい。

一方、本発明に於けるＥＣＤのＭｉ層構造は、特にどれ
と限定されるものではないが、固体型ＥＣＤの構造とし
ては、例えば■電極Ｊｉ／ＥＣ層／イオン導電層／電極
層のような４層構造、■電極層／還元着色型ＥＣ層／イ
オン導電層／可逆的電解酸化層ないし酸化着色型ＥＣＣ
層重電極層ような５層構造があげれらる。

透明電極の材料としては、例えばＳｎＯ□、Ｉｎ２０１
、ＩＴＯなどが使用される。このような電極層は、−Ｓ
には真空蒸着、イオンブレーティング、スパッタリング
などの真空薄膜形成技術で形成される。（還元着色性）
ＥＣ層としては一般にＷＯ、、Ｍｏｂ、などが使用され
る。

イオン導電層としては、例えば酸化ケイ素、酸化タンタ
ル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化
ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、フン化
マグネシウムなどが使用される。これらの物質薄膜は製
造方法により電子に対して絶縁体であるが、プロトン（
Ｈ゛）およびヒドロキシイオン（ＯＨ−）に対しては良
導体となる。Ｅ（４Ｊの着色消色反応にはカチオンが必
要とされ、Ｈ３イオンやＬｉ３イオンをＥＣ層その他に
含有させる必要がある。Ｈ゛イオン初めからイオンであ
る必要はなり、電圧が印加されたときにＨ９イオンが生
じればよく、従ってＨ°イオンの代わりに水を含有させ
てもよい。この水は非常に少なくて十分であり、しばし
ば、大気中から自然に侵入する水分でも着消色する。

ＥＣ層とイオン導電層とは、どちらを上にしても下にし
てもよい。さらにＥＣ層に対して間にイオン環を層を挟
んで可逆的電解酸化層（ないし酸化着色型ＥＣ層）又は
触媒層を配設してもよい。

このような層としては、例えば酸化ないし水酸化イリジ
ウム、同じくニッケル、同しくクロム、同じくバナジウ
ム、同じくルテニウム、同じくロジウムなどがあげられ
る。これらの物質は、イオン導電層又は透明電極中に分
散されていても良いし、それらを分散していてもよい。

不透明な電極層は、反射層と兼用していてもよく、例え
ば金、銀、アルミニム、クロム、スズ、亜鉛、ニッケル
、ルテニウム、ロジウム、ステンレスなどの金属が使用
される。

〔実施例！〕

第１図は本実施例のＥＣＤの断面図である。

（１）、ガラス基板（Ｓ）上にＩＴＯ膜を形成し、次に
酸化スズを含む酸化イリジウム層（Ｃ）をガラス基板周
辺端よりやや内側に形成する。次に照射位置における光
束直径が１〜１０００μｍのＹＡＧレーザ−（波長１．
０６４　μｍ；ＱスイッチｌＫＨ２：パワー１００＝１
０００ｍＷ）を照射しながら、スキャン速度１〜５０ｍ
ｆｆ１／秒でこれを移動させることにより、上部電極の
取出し部（Ｆ）と下部電極部（Ｂ）との間の溝を形成し
た。

（２）８次に酸化タンタルＪｉ　（Ｄ）及び酸化タング
ステン層（Ｅ）を酸化イリジウム層（Ｃ）及び下部電極
（Ｂ）の溝に面している端面部分を覆うように順に形成
した。

（３）、その上に上部電極（Ａ）としてＡＮを上部電極
の取出し部（Ｆ）上の（Ｃ）層の残り（Ｃ１）と接触す
るように形成した。（Ｃ，）層は比較的抵抗が低いので
、（Ａ）と（Ｆ）との間に（ｃ＋）ＦＪが介在していて
も（Ａ）−（Ｆ）の導通はとれる。

（４）１次にガラス基板（Ｓ）端面部（ＩＴＯが廻り込
んでいるところ）の上部電極取出し部側及び下部電極取
出し側にそれ・ぞれ外部配線（ＬＡ　）、（Ｌｅ）をボ
ンディングした。

（５）、最後にエポキシ樹脂封止剤（Ｒ）で素子を封止
すると共に、封止基板（Ｇ）を接着して封止を完了し本
実施例のＥＣＤを製作した。

このＥＣＤに駆動電源（Ｓｕ）から着色電圧（＋１．３
５Ｖ）を印加すると、基板（Ｓ）から入射させた波長６
３３ｎｍの光（Ｌ）に対して反射率が１５％に減少しく
１０秒後）、この反射率は電圧印加を止めても、しばら
く保たれた。今度は消色電圧（−１，３５Ｖ）を印加す
ると、同じく反射率は６５％に回復した（１０秒後）。

従って、本実施例のＥＣＤは自動車そ他の防眩ミラーと
して有用で、後ろから接近する自動車の強いライトがミ
ラーに当たった時、電圧を印加して反射率を落とせば、
ドライバーは眩しくなくな（実施例２〕第２図は本実施例のＥＣＤの断面図である。

（１）、ガラス基板（Ｓ）上にＩＴＯ膜を形成し、次に
酸化スズを含む酸化イリジウム層（Ｃ）をガラス基板周
辺端よりやや内側に形成する０次に照射位置における光
束直径が１〜１０００μ■のＹＡＧレーザ−（波長１．
０６４　、ｕｓ；ＱスイッチＩＫＩＩ２　：パワー１０
０〜１００１００Ｏを照射しながらスキャン速度１〜５
０−７秒でこれを移動させることにより上部電極の取出
し部（Ｆ）と下部電極部（Ｂ）との間の溝を形成した。

（２）０次に酸化タンタル層（Ｄ）及び酸化タングステ
ン層（Ｅ）を酸化イリジウム層（Ｃ）及び下部電極（Ｂ
）の溝に面する端面を覆うように順に形成した。

（３）、その上に上部電極（Ａ）としてＡｌを上部電極
の取出し部（Ｆ）上の（Ｃ）層の残り（Ｃ１）と接触す
るように形成した。

（４）、予め、ハンダ、導電性接着剤又は圧着、圧締め
により外部配線（Ｌａ　）、（Ｌｍ　）を接続しである
リン青銅クリップ（Ｈ）を下部電極の取出し部（Ｆｏ）
と下部電極の取出し部（Ｂ、）　に装着する。

（５）、最後にエポキシ樹脂封止剤（Ｒ）で素子を封止
すると共に、封止基板（Ｇ）を接着して封止を完了し、
本実施例のＥＣＤを製作した。

このＥＣＤに、駆動電源（Ｓｏ）から着色電圧（＋１．
３５Ｖ）を印加すると、基板（Ｓ）から入射させた波長
６３３ｎ−の光（Ｌ）に対して、反射率が１５％に減少
しく１０秒後）、この反射率は電圧印加を止めてもしば
ら（保たれた。今度は、消色電圧（−１，３５Ｖ）を印
加すると、同じく反射率は６５％に回復した（１０秒後
）。

従って、本実施例のＥＣＤは、自動車その他の防眩ミラ
ーとして有用で、後ろから接近する自動車の強いライト
がミラーに当たったとき、電圧を印加して反射率を落と
せば、ドライバーは眩しくなくなる。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、ＥＣＤの上部電極と下
部電極が確実に分断された層構造にしであるので短絡す
る恐れがなくなり、リーク電流を低減することができる
。

また、レーザーカッティングによりパターニングするの
で、フォトエツチングによるパターニングに比ベニ程が
簡単でＥＣＤの製造コストが安く済む、また、容易に細
い溝を形成することができるので、表示部を大きくとる
ことが可能になる。

従って、本発明の方法で製造した電極を使用して、実施
してＥＣＤを作成し、このＥＣＤを例えば光量が変えら
れる防眩ミラーに使用すれば、表示部の周辺部が相対的
に小さくなって美観が優れることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１にかかるＥＣＤの概略断面
図である。第２図は、本発明の実施例２にかかるＥＣＤの概略断面
図である。第３図は、従来のＥＣＤにかかる概略断面図である。〔主要部分の符号の説明〕Ａ・・・上部電極Ｂ・・・下部電極Ｂ、・・・下部電極の取出し部Ｅ・・・還元着色性ＥＣＩ！！ｌ又はＷＯｓ層Ｆ・・・
上部電極の取出し部Ｈ・・・導電性クリップＬ＾、Ｌ婁・・・外部配線Ｃ・・・酸化着色性ＥＣ層又は酸化イリジウム層ＣＩ・
・・０層の残り

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、上部電極の電極取出し部と、それと隔てて下部
電極及び下部電極に連続した下部電極の電極取出し部が
形成された基板の上に、少なくともエレクトロクロミッ
ク層及び上部電極を積層してなるエレクトロクロミック
素子に於いて、上部電極層と下部電極層が短絡しにくい
層構造にして、リーク電流を低減させたことを特徴とす
るエレクトロクロミック素子。
（２）、上部電極の電極取出し部と下部電極の分割をレ
ーザーカッティングにより行なったことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のエレクトロクロミック素子。