JPH0443251B2 - - Google Patents

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JPH0443251B2
JPH0443251B2 JP59006195A JP619584A JPH0443251B2 JP H0443251 B2 JPH0443251 B2 JP H0443251B2 JP 59006195 A JP59006195 A JP 59006195A JP 619584 A JP619584 A JP 619584A JP H0443251 B2 JPH0443251 B2 JP H0443251B2
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    • G02F—OPTICAL 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、全固体薄膜積層型エレクトロクロミ
ツク素子(以下「ECD」という)に関し、詳し
くは改善された透明性を有する酸化発色層を用い
たECDに関するものである。
ECDは例えば数字表示素子、X−Yマトリク
ス表示素子、光学シヤツタや絞り機構等に応用す
ることができるもので、例えば第1図に示す全固
体薄膜積層構造のECDが知られている。すなわ
ち、第1図に示すECDは、1対の電極12と1
6間に還元発色層13、中間層14と酸化発色層
15の薄膜積層構造が配置されている。この
ECDは、可逆的な電気化学反応により発色状態
と消色状態の光学変化が得られ、例えば還元発色
層13の側の電極12に負極性とし、酸化発色層
15の側の電極16に正極性とした電圧を印加す
ることによつて、還元発色層13と酸化発色層1
5を発色状態とすることができ、又この電圧の極
性をそれぞれ逆極性とすることにより、発色状態
から消色状態へと光学変化を生じさせることがで
きる。
ところで、米国特許第4191453号公報には酸化
イリジウムがアノード反応で発色するECDのア
ノード材料となることが提案されており、又特開
昭56−4679号公報には酸化イリイジウを前述の如
き全固体薄膜積層型ECDの酸化発色層として適
用したECDが提案されている。
しかし、この様な従来で用いられている酸化イ
リジウムの酸化発色層は応答速度が遅い点や透過
率が低いなど実用上の点で十分な性能をもつてい
ない欠点を有している。
このため、例えば米国特許第4258984号公報に
記載されている様に、スパツタリングにより形成
した酸化イリジウムの薄膜あるいは金属イリジウ
ムの薄膜を硫酸水溶液中で低周波駆動による陽極
酸化するウエツトプロセスにより、前述の欠点を
解消する方法が提案されているが、この方法で形
成した酸化イリジウム薄膜の透過率はせいぜい70
%程度以下で、十分な透明性を有しておらず又こ
の方法は薄膜積層構造体を作成する時のピンホー
ル発生の原因となつていて適当なものではない。
又、反応性スパツタリングにより作製した酸化
イリジウム薄膜もやはり透明性の高いものが得ら
れず、しかも十分なEC特性(可逆的な電気化学
反応特性)を得るためには、この酸化イリジウム
薄膜に前述の陽極酸化処理を施す必要がある。
本発明者らは、ECDの酸化発色層として酸化
イリジウム薄膜を適用する際に生じていた前述の
如き諸問題を解決すべく、鋭意検討を重ねたとこ
ろ、特に反応性スパツトリングにより酸化イリジ
ウム又は水酸化イリジウムの薄膜を形成する際の
反応ガス圧が薄膜の透過率特性と因果関係を有し
ている点を見い出した。
従つて、本発明の目的はECDの酸化発色層と
して透過率の高い酸化イリジウム(IrOχ;0.5<
χ2、好ましくは1<χ2)又は水酸化イリ
ジウム(ir(OH)n;n2)の薄膜を設けた
ECDを提供することにある。
すなわち、本発明は、一対の電極間に酸化発生
層を備えたエレクトロクロミツク素子において、
前記酸化発生層を0.1Torr以上1Torr以下のガス
圧を有する酸素および/又は水蒸気の存在下でイ
リジウムをスパツタリングすることにより形成し
た薄膜で構成したことを特徴とする。これにより
良好なEC特性を有しているとともに透過率の高
い酸化発色層をもつECDを提供することができ
る。しかも、本発明による酸化発色層は十分に可
逆的な電気化学反応を生じうる適度な多孔表面状
態を有しており、応答速度の速いECDを提供す
ることができる。
以下、本発明を図面に従つて説明する。
本発明のECDは、第1図に示す薄膜積層構造
体を用いることができ、図中の酸化発色層15と
して前述のIrOχ膜又はIr(OH)n膜を設けたも
のである。又、図中の還元発色層13は、省略す
ることも可能である。
本発明のECDで用いうる還元発色層13とし
ては、例えば二酸化タングステン((WO2)、三
酸化タングステン(WO3)、二酸化モリブデン
(MoO2)、三酸化モリブデン(MoO3)や五酸化
バナジウム(V2O5)などの薄膜を用いることが
できる。中間層14は、二酸化ジルコン
(ZrO2)、酸化ケイ素(SiO2)、二酸化ケイ素
(SiO2)、五酸化タンタル(Ta2O5)などの酸化物
あるいはフツ化リチウム(LiF)、フツ化マグネ
シウム(MgF2)などのフツ化物で代表される誘
電体からなる絶縁膜である。
こを様な酸化発色層15/中間層14/還元発
色層13からなる可逆的な電気化学反応性構造体
は、電極12と16の間に挾持され、電極12は
基体11によつて支持されている。この基体11
は一般的にガラス板によつて形成されるが、これ
はガラス板に限らず、プラスチツク板を用いるこ
ともでき、又その位置に関しても電極16の側に
設けてもよいし、目的に応じて(例えば、保護カ
バーとするなどの目的)両側に設けてもよい。
又、電極12と16としては酸化インジウム、酸
化錫いITO(Indium Tin Oxiee)などの透明導
電膜を用いることができるが、必要に応じて電極
12と16のうち何れか1方を適当な金属膜とす
ることもできる。
本発明で用いる酸化発色層15は、第2図に示
すIrOχ又はIr(OH)n薄膜作成用スパツタリン
グ装置により形成することができる。
第2図に示すスパツタリング装置は、真空槽2
01の内部にITO膜を設けたガラス板などの被蒸
着体202(図中では2つの被蒸着体202aと
202bを配置)とターゲツトになる金属イリジ
ウム(Ir)とパレツト203がそれぞれ所定の位
置に配置され、被蒸着体202は冷却水循環パイ
プ204によつて冷却されている支持体205に
よつて支えられておりスパルタリングの際には被
蒸着体を室温程度に保つことができる。又金属イ
リジウムパレツト203は電極体206(ステン
レスなど)の上に配置されている。又、この金属
イリジウムパレツト203に代えて、他のイリジ
ウムに例えばイリジウム酸化物、イリジウム水酸
化物を用いることもできる。この電極体206は
高周波電源207に接続されたマツチングボツク
ス208と接続している。又、真空槽21にはそ
れぞれ反応ガスとして酸素ガスを導入する酸素ガ
スボンベ209と真空ポンプ310に接続され、
それぞれにバルブ311と312が取り付けられ
ている。
本発明の酸化発色層となるIrOχ膜を形成する
に際して、真空槽201の内部を真空ポンプ31
0の作動により真空状態(10-5Torr)とした後
に、バルブ312を閉じて真空状態を維持する。
しかる後に、バルブ311を開放して酸素ガスボ
ンベ209より真空槽201の内部に酸素ガスを
導入し、そのガス圧が0.1Torr以上、好ましくは
0.1Torr〜1Torrとなる様にする。その後、高周
波電力(周波数13.56MHz:電力1w/cm2以下、好
ましくは0.4w/cm2以下)を電極体206に付与
し、グロー放電を生じさせてスパツタリングを行
なうことによつて、IrOχ膜を非蒸着体202a
と202bの上に形成することができる。この際
に形成されるIrOχ膜は一般的に300Å〜1000Åの
膜厚にすることにより、ECDの酸化発色層とし
て有効に機能することができる。
第3図は、発振波長633nmのヘリウム・ネオ
ンレーザに対する350ÅのIrOχ膜の透過率と
0.2w/cm2の高周波(13.56MHz)電力下でのスパ
ツタリングの際の酸素ガス圧との関係を明らかに
している。すなわち、スパツタリングの際の酸素
ガス圧を0.05Torr、0.1Torr、0.2Torrと0.3Torr
にそれぞれ設定した時に形成された350ÅのIrOχ
膜の透過率をヘリウム・ネオンレーザを用いて測
定したところ、0.1Torr以上の酸素ガス圧に設定
した時に十分に高い透過率のIrOχ膜を得られる
ことが判明した。又、混合ガス圧の上限値は、均
一なグロー放電を発生することができるまでの値
に設定すべきである。
又、前述のスパツタリングの際酸素ガスに代え
て、水蒸気を用いることによつてIr(OH)n膜を
形成することができ、さらに酸素ガスと水蒸気の
混合ガスを用いることもでき、何れの場合におい
て前述と同様の効果が得られる。
従来のスパツタリングで得たIrOχ膜は、透過
性が悪く、陽極酸化等の後処理をしなければ品位
のよい膜は得られなかつた。これは第3図から明
らかなようにガスの低いところで(およそ
0-3Torr以下)成膜していたからである。
ガス圧を高めれば、たしかに膜の透過性はあが
るわけで、しかしECDの酸化発色層として用い
た場合には応答速度の速いECDを得ることがで
きる。
以下、本発明を実施例に従つて説明する。
実施例 1 ITO膜を設けた0.8mmのガラス基板と金属イリ
ジウムを用意し、それぞれ第2図に示すスパツタ
リング装置に取り付けた。しかる後、スパツタリ
ング装置の真空槽中の空気を真空ポンプにより排
気し、酸素ガス導入管より酸素ガスを真空槽内に
導入し、0.2Torrの酸化ガス圧状態とした。次い
で、周波数13.56MHzの高周波を0.2w/cm2の電力
下で電極体に付与して、約1時間のスパツタリン
グを行い、ITO膜上に350ÅのIrOχ膜を形成し
た。
この膜の上に、真空蒸着法によりTa2O5膜を
3000Åの膜厚で設けた、この時の真空度は2.1×
10-5Torr、蒸着速度は8Å/secであつた。さら
に、この膜の上に還元発色層となるWO3膜を真
空蒸着法により4000Åの膜厚で設け、さらに半透
明Au膜を300Åの膜厚で設けた。
この様にして作成したECDは、従来のものと
比較して高い透明性を有していた。さらに、この
ECDの電極(ITO膜と半透明Au膜)間に2.2Vの
直流電圧(ITO膜電極を正極性にし、半透明Au
膜電極を負極性にした)を印加したところ、極め
て速い応答速度で発色状態に変化した。次いで、
電圧の供給をとめたところ、この発色状態は維持
されており、さらに前述の極性の逆の極性で
2.2Vの直流電圧を印加したところ、発色状態か
ら消色状態へと光学変化を生じた。
実施例 2 実施例1で用いた酸素ガスに代えて水蒸気を用
いた以外は、実施例1と同様の方法でECDを作
成し、さらにそれの評価を行なつたところ、実施
例1と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、エレクトロクロミツク素子の断面図
である。第2図は、本発明で用いたスパツタリン
グ装置を模式的に表わす断面図である。第3図
は、ガス圧とIrOχ膜の透過率との関係を表わす
説明図である。 11;基板、12,16;電極、13;還元発
色層、14;中間層、15;酸化発色層、20
1;真空槽、202;被蒸着体、203;金属イ
リジウムパレツト、204;冷却水循環パイプ、
205;支持体、206;電極、207;高周波
電源、208;マツチングボツクス、209;酸
素ガスボンベ、310;真空ポンプ、311,3
12;バルブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一対の電極間に酸化発生層を備えたエレクト
    ロクロミツク素子において、前記酸化発生層を
    0.1Torr以上1Torr以下のガス圧を有する酸素お
    よび/又は水蒸気の存在下でイリジウムをスパツ
    タリングすることにより形成した薄膜で構成した
    ことを特徴とするエレクトロクロミツク素子。
JP59006195A 1984-01-17 1984-01-17 エレクトロクロミツク素子 Granted JPS60150034A (ja)

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JPS60150034A JPS60150034A (ja) 1985-08-07
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DE3900244A1 (de) * 1988-01-05 1989-07-13 Nikon Corp Verfahren zum herstellen eines elektrochromen bauelements
KR19990084108A (ko) * 1999-09-14 1999-12-06 강보선 전기에너지에 의한 변색필름

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