JPS58211123A - 封止構造を有するエレクトロクロミツク素子 - Google Patents

封止構造を有するエレクトロクロミツク素子

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JPS58211123A
JPS58211123A JP57093399A JP9339982A JPS58211123A JP S58211123 A JPS58211123 A JP S58211123A JP 57093399 A JP57093399 A JP 57093399A JP 9339982 A JP9339982 A JP 9339982A JP S58211123 A JPS58211123 A JP S58211123A
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JP
Japan
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layer
water
coloring
electrode
sealing
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Pending
Application number
JP57093399A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Kawamura
信一郎 河村
Masaaki Kaneko
正昭 金子
Yosuke Takahashi
陽介 高橋
Takanori Minamitani
南谷 孝典
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nippon Kogaku KK filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPS58211123A publication Critical patent/JPS58211123A/ja
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    • 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
    • G02F1/153Constructional details
    • G02F1/161Gaskets; Spacers; Sealing of cells; Filling or closing of cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Conductive Materials (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、旧市溝造を有するエレクトロクロミック素子
に関するものである。
電圧を印加するとり通約に[U解酸[Lま/−(1還凡
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と略称する)物質を用いて、電圧操作に
より着色または消色するEC素fを作シ、このEC素子
により時計の数字や電子計算機の数字を表示しようとの
試みは、15年以上前から行なわれている。例えば、ガ
ラス基板の上に透明電極膜(陰極)、三酸化タングステ
ン薄膜、二酸化ケイ素のような絶縁膜、電極Il!(陽
極)を順次積層してなるEC素子(特公昭52−460
98参照)が全固体型として知られている。このEC素
子に電圧を印加するとF酸化タングステン(Wo+)薄
膜がに色に着色する。
その後、このE C素−rに逆の電圧を印Unすると、
WO2薄膜の^゛色が消えて無色になる。この着色・消
色する機・溝は詳しくは解明されていないが、WO3薄
膜および絶縁膜中に含まれる少量の水分が、WO,の着
色・消色を支配していることが知られている。着色の反
応氏は下記のように推定されている。
112O□II  +01l− (絶縁膜−陽極側〕201ド−M 1120 +−)0
2↑十C−従って、このようなEC素子の欠点は、(1
)着色反応により、含有水分が消費されることおよび(
■逆の消色反応によって水が生成さrl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(2)の理由により、このタイプのEC
素子には、着色の再現性が大気の水分の影響を受ける欠
点がある。
最近、着色反応により消費される水の111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
補給を会費とせずに着色・消色を繰り返すことができる
全固体型1> (j素子が提案された(特開昭52−7
3749弓公報参照〕。ここに提案された■うC素子は
、基本的には透明電極、電解還元発色は薄膜夕11えば
WO,、電解酸化性薄膜例えば■0.!、対向電極およ
び透明電極と対向電極との任意の間に設けられた絶縁性
薄膜の5層からなる。
しかしながら、ここに提案されたEC素子は、外界から
の水分の補給を必要とせずに着色・消色を繰り返すこと
ができるというものの、着色濃度が外界の湿気によって
影響を受は再現性が悪いという欠点があった。特にEC
素子を室温以−Lの高温環境下に置いて着消色を繰り返
すと、着色濃度および応答速度が次牙に低下し、ついに
は全く着色を示さなくなるという欠点があった。これら
の欠点は、EC素子を電子部品にしばしば多用されてい
るエボ牛シ樹脂で封止してみると、ある程度改良された
が、末だ実用化するには十分ではなかった。
従つ゛C1本発明の目的は外界の湿度の影響を受けずに
着消色を繰り返すことができ、しかも高温環境下で使用
された場合にも耐久性の良好なIB C素子を提供する
ことにある。
本発明者らは、封止構造について鋭意研究を進めた結果
、含水層と封水層の少なくとも2層でEC素子を封止す
′ることにより、外部環境特に温度、湿度の影響を受け
ずに、しかも高温耐久性が向上することを見い出し、本
発明を完成するに至った。
従って、本発明の要旨は(A)電極層、(+1)可逆的
電解酸化性物質層、(C)イオン導体層。
(r))可逆的電解還元性物質層および(10電極層を
積層してなり、(■])または(1))層の少なくとも
一方が120物質であり、電極層(A)、(g)のうち
少なくとも表示側の電極層が透明であるI> C素子を
含水層および封水層で一1’l Iトしたことにある。
次いで図面を引用して実症例により本発明を具体的に説
明する。
牙1図は本実施例にかかるlu C素子の断面模式図で
あり、この素子は次のように作1’−,7′lる。
ガラス、プラスチックのような透明基板(S)の」−に
まずF部電極(A)をjA層する。電極()\)として
は、例えばSnO2、ITO(酸化インジウムに5%程
度のS n O2の混入したもので、透明性がよい)、
酸化インジウム(In203)、ヨウ化銅、金、白金、
パラジウム、アルミニウムなどが使用される。電極層(
−A)の厚さは001〜05μInで十分であるが、こ
れにより厚いものを望む場合には、厚くともよい。
薄い電極の港層には、真空蒸着、スパッタリングなどの
公知の薄膜形成技術が用いられる。
次いで可逆的電解酸化性物質層(B)を積層する。この
ような物質(13)としては、例えば水酸化イリジウム
、水酸化ニッケル、水酸化ルテニウム、水酸化ロジウム
、水酸化クロムなどの遷移金属水酸化物が使用される。
ここに例示した水酸化物はいずれも酸化性EC物質(酸
化状態で着色する)である。これらの水酸化物は直接蒸
着することは困難であるので、先ず相当する金属を蒸着
し、蒸着後またはパターニング後に酸またはアルカリ水
溶液中で陽極酸化することにより水酸化物(+8 C物
質)に変えるか、あるいは1y c素子(といっても正
確には未だEC機能を有し7ないが)の製造後に、露出
状態で交流電圧を印加することにより陽極酸化して水酸
化物(1・: (!物質)に変える。
(10層の厚さは通常0001〜数μIl1缶で十分で
ある。その後、イオン導電体層((υを積層する。この
ようなイオン導電体(C)としては、 (イ)少量の水を含み、そのため電子絶縁1’Lではあ
るがイオン導電性を示すfallえば酸化タンタル(T
a2O,)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化ジルコニ
ウム(ZrO2)、酸化チ・タン (’l” +02 
)、酸化ハフニウム(1lro2) 、酸化イツトリウ
ム(Y2O2)、酸化ランタン(L;+z03 )、酸
化珪素(S+02 )、フッ化マグネシウム、リン酸ジ
ルコニウムなどの無機固体物質、(ロ) 固体電解質1
1603例えばIIIJI)(ハ) 水またはイオン含
水合成樹脂990.。
000例えばメタクリル酸β−ヒドロ牛ジエチルと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が挙げられる。
(0)層は水またはイオン含有合成樹脂の場合には(B
)層と(D)層との接着剤層を兼用させてもよく、この
方法でシシ、(A)〜(+3)積層物と(D)〜(+8
)積層物を予め別々に作成しておき、両者で(0)層を
挾持する方法でEC素子が作られる。この場合、(C)
層の厚さは約01〜1000μrnで十分である。
(0)層を薄くしたい目的からは(イ)を使用すること
は好ましく、この場合には厚さを0001〜10μmに
することが可能である。
(0)層はCo)層を通して(B)層まだは(D)層の
着色を表示したい場合には、透明なものでなければなら
ない。
次に可逆的電解還元性物質層(1〕〕を積層する。この
ような物質(+)つとしては、例えば非晶質三酸化タン
グステン(WO,)、三酸化モリブデン(MoO,)な
どが挙げられる。こ1+、らの例示物質は還元発色性E
C物質として知られているが、EC現象を得るには例え
ば1【】〜50容量%の水分を含ませることが必゛決で
ある。(1))層の厚さも通常0001〜数μI11位
で十分であり、この上うな薄膜はJk、空蒸石、スパッ
タリング、イオンブレーティング、(:VDなどの薄膜
形成技術により形成される5゜次いで電極層(IC)を
電極層(A)と同様に積層する。電極層を通して(13
)層°または(1))層の着色状態を表示したい場合に
は、そのlli lik層は透明でなければならない。
パターン表示したい場合、電極層または(11)もしく
は(D)層の少なくとも1層を所望パターン状にパター
ニングしてもよい。
こうして形成されたEC素子を先ずバ水層(W)で封止
する。含水層(W)を形成するには封止作業時に液状で
あって短時間で硬化するものが好ましく、含水層(W)
を形成する((月としては、例えば予め含水させた合成
樹脂、例えばエボ牛シ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン
樹脂、ビニル樹脂、キシレン系樹脂、ポリエステル樹脂
、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂などが
使用される。これらの合成樹脂には、走しつかえない限
りフィラーを含ませてもよい。
含水合成樹脂は、予め含水させておくと、硬化性や接着
性が低下することが多いので、予め含水させておかずに
、■硬化を高湿度例えば相対湿度70%以上の雰囲気下
で行なうか、■硬化後、高湿度雰囲気例えば相対湿度7
0%の雰囲気中にしばらく(例えば2.4時間以上)放
置するか、■硬化後、温水中にしばらく(例えば、50
Cの水に50分)放置するか、■硬化後、他の含水材料
例えば硬化前の水ガラスとしばらく接触させる方法によ
り、含水層(W)を形成することが好ましい。
次いで封水層(X)で封止する。この様子を1・2図に
i新面模式図として示す。図中、ECDはEC素子を表
わす。
封水層(X)を構成する物質は、封止する際には液状で
封止後硬化する、例えば水ガラス、改質水ガラス(例え
ば■、1□0・5SiO□、 Li2O・31シ()!
+ 、Na2O・2L1203 等のガラス粉末を溶解
した水ガラス、シリコーンオイルを#解した水ガラス)
などが使用される。これらの水ガラスは常温ないし70
C以下の温度にて硬化さげる。
こうして本発明の+(0素子が得られるが、含水層(W
)で封止した後に7CJCの低湿度゛δ囲気中に素子を
放置してEC機能をそう失させ、その上で改めて例えば
75Cの温水中に60分間浸漬することにより1・】0
機能を回復させると共に、含水層(W)を回復させ、次
いで封水層(X)で封止する方法を採用すると、素子内
の含水量を一定量に揃えることができるので素子間の着
色性能のバラつきが解消されるという利点がある。
封水層(X)として完全なものはカラスであ゛す、従っ
て1・6図(断面模式図)に示すtflj造も本発明の
実施態様の一つである。牙6図中、(Xg)はガラス板
を表わし、(POD)はEC素子を表わす。つまり、E
CDは面方向に対して厚み方向が極めて小さいので、周
・6図の実施態様でも効果がある。ガラス板(Xg)は
板厚01顛もあれば十分である。
従って、刃′4図(断面模式図ンに示すように、封水層
(X)としてのガラス板(Xg)と含水層(W)とを重
ねることなく両者でE C素子を封+t しても高温耐
久性は向上する。
あるいは、水ガラスまたは改質水ガラスで封止した後、
硬化する前にガラス板(Xg)をのせて、牙5図に示す
如き構造にしてもよいし、含水層(W)で封止後硬化す
る前にカラス板(Xg)をのせて、外周端面を牙−6図
に示すように水ガラスまたは改質水ガラス(X)で封止
してもよい。
更に含水層(W)の封止硬化後、直接ガラス板(Xg)
をのせずに透明な接着剤(M)層を塗布した後、硬化す
る前に牙7図に示す如くガラス板(Xg)をのせ、外周
端面を水ガラス°まだは改質水ガラス(X)で封止して
もよい。接着剤層(M)は、ガラス板(Xg)の下に空
気層があるとき、その空気層とガラス板(Xg)との界
面での高い反射率に基づくEC素子の見ばえの悪さを解
消する働きもする。また接着剤層(M)の代りに反射率
の調整、装飾効果の付与などを目的とした曲の層を設け
てもよい、封水層(X)としての水ガラスまたは改質水
ガラスは、大気中に長い間装置すると4媒1生に劣るの
で、例えば牙8〜11図(断面模式図)に示すように外
気に触れる部分に保1.φ層(Y)を設けることは望ま
しい。゛このよ・)な保護層(Y)を形成する材料とし
ては、シアノアクリレート系湿気硬化型樹脂、ブチルゴ
ム、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ビニ
ル樹脂、スチレン樹脂、キシレン系樹脂(商品名パリレ
ン)、飽和または不飽′4111ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂などが1吏用される。そのほわ無機薄膜
、例えばスパッタリング法で形成した充填密度の高いA
l、、O,。
8102などの薄膜も使用し得る。
次に本発明の封止構造によってEC素子の高温耐久性が
どの程度向上するか、その結果の一例を示す。試、1橡
方法は、70C1相対湿度20%の恒温槽内に120素
子を放置し、それを一定時間ごとに取り出して常温に戻
した後、着色電圧を印加して着色濃度に比例する注入電
荷量(Q)を測定する。この結果を試験前の素子の注入
電荷M(Q、)で割り、経時グラフを書くと牙12図の
如くなる。牙12図中、(1)は封止の全くないID 
C素子、(2)は従来のエポキシ樹脂で」4正したもの
、(5)は含水層(W:含水エポキシ樹脂)だけで封止
したもの、(4)は牙6図に示したように含水層(W)
および封水層:水ガラス(X)とガラス板(Xg)で封
止したもの、(5)は3・10図に示り、たよりに含水
層(W)および封水層:水ガラス(X)とガラス板(X
g)で封止した上に更に保護層(Y:エポキシ樹脂〕を
設けたものである。
以上のとおり、本発明によればEC素子の商品化に際し
ての大きな問題点であった外部環境変化に伴なう特性変
動が解消され、かつ高温耐久性に秀れたEC素子が得ら
Jする。
【図面の簡単な説明】
判′1図は本発明の一実施例に使用された1シ0素子の
断面模式図であり、牙20〜′1−11図はいずれも本
発明の一実施態様を示す断面模式1・12図は各種EC
素子の高温耐久性試録の結果を表わすグラフである。 〔主要部分の符号の説明〕 電  極  層  −一−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−=  −−A可逆的電解
酸化性物質層−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−13イオン導電体層 −−−−−一−〜−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−(j可逆的電解還
元性物質層 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−1)電極層−−−−−一−−−−7−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1う基   
板 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−m−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−SEcEC素子−−
−−−一−−−−−−−−−−−−−−−−−−一一一
〜−−−−−・1す(ロ)含水層−一一一一−−−−−
−〜−−−−−〜−一−−−−・−一一一−−−−−−
−・W封水層−一一−−−−−−−−−−−−−−−一
一−−−−・−・x、 Xg保護層・−−−−−一−−
−−−〜−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一
−−−Y出 願 人−日本光学工業株式会社 矛1図 牙2国 土3図 :A74図 矛5国 千6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (A)電極層、(IO1丁逆的通約酸化!′F物寅層、
    ((:)イオン導電体層、(1))可逆的市解質元曲゛
    吻質層も・よび(1シ)電極層を積層してなり、(1す
    ゛または(1)〕層の少なくとも一方がエレクトロクロ
    ミック物質であり、電極層(A)、(E)のうち少なく
    とも人手側の電極層が透明であるエレクトロクロミック
    素子を、角水層および封水層で旧市し7たことを特徴と
    する封1[、構漬を有するエレクトロクロミック素F。
JP57093399A 1982-06-01 1982-06-01 封止構造を有するエレクトロクロミツク素子 Pending JPS58211123A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6343127U (ja) * 1986-09-08 1988-03-23
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