JPS60263125A - エレクトロクロミツク表示装置 - Google Patents

エレクトロクロミツク表示装置

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JPS60263125A
JPS60263125A JP59119464A JP11946484A JPS60263125A JP S60263125 A JPS60263125 A JP S60263125A JP 59119464 A JP59119464 A JP 59119464A JP 11946484 A JP11946484 A JP 11946484A JP S60263125 A JPS60263125 A JP S60263125A
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JP
Japan
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layer
transparent
oxide
display device
conductive layer
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Pending
Application number
JP59119464A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Niwa
達雄 丹羽
Kiyoshi Uchikawa
清 内川
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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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nippon Kogaku KK filed Critical Nikon Corp
Priority to JP59119464A priority Critical patent/JPS60263125A/ja
Publication of JPS60263125A publication Critical patent/JPS60263125A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G02F1/1533Constructional details structural features not otherwise provided for

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (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】 (発明の技術分野) 本発明は新規なエレクトロクロミック (以下、「エレ
クトロクロミック」をECと略す)表示装置に関する。
(発明の背景) 乾電池程度の電圧を印加することによって発色し、逆電
圧を印加することによって元の無色透明に消色するEC
表示装置(以下、ECDと略す)は、日の字型のセブン
セグメントを用いた数字その他の表示手段として利用す
べく実用化にむけて盛んに研究されている。その1つと
し、て−03,MoO3等の還元発色性EC物質を用い
たECDがある。
これらのEC物質が発色するには、電子(e−)とカチ
オン(X+)の同時注入が必要とされ、発色・消色に伴
う反応式は次のように信じられてい゛る。
消色時:賀Qg +yH1+nX ↓↑ ↓i 発色時:Xn誓03 そして、カチオン(X+)としては、イオン半径の小さ
く移動の容易なHが主として使用されている。これらの
カチオンは常時カチオンである必要はなく、電圧が印加
され電場が形成されたときカチオンが生ずればよいので
、特にHの場合には水がカチオン供給源として利用され
る。水は電場の中で H2O−H” +OH− に従って分解する。水は極く微量で十分であるらしく、
大気中から自然に杓3層に取り込まれる量の水分でしば
しば間に合う。
しかしながら、単に一03層を一対の電極で挟んで電圧
を印加して発色させても、容易に消色することができな
い。何故ならば、消色しようとして逆電圧を印加しても
陰極に通じた電極側から電子(eつが流入して来るので
、もしH+があれば、WO3+ ne−+ nH” −
Hnl[11の反応が起こって着色するからである。
そのため、−08層と一方の電極との間に絶縁層例えば
5i02. MgFzを設けたECDが提案された(特
公昭52−46098号)。このECDの絶縁層は、電
子の移動はできないが、OH″″イオンの移動は自由で
あり、このOR−イオンが電気を運び、絶縁層と電極と
の間で 2011− 820 + (1/ 2 ) (lz f
 ”2e−の反応に従って電子を陽極側に放出している
ものと思われる。
つまり発色時には、 (陰極側) WOB +ne−+nH” −41JOB
(陽極側)n(OH”)−= (n / 2 ) )120 + (n / 4 ) 
02 丁 +ne−という反応が推定され、消色時には
、 (陽極側) HnlloB −WO3+ne−+nH”
(陰極側) n)120 + 2ne−−nOH−+ 
(n /2 ) o2t という反応が生じるものと推定される。
これらの式からも明らかであるが、現実にも特公昭52
−46098号は駆動により水が消費されるので大気中
から速やかに水が供給されないと発色しなくなり、また
、駆動に伴って02ガスやH2ガスが放出されるので層
間剥離を生じるという欠点があった。
そのため、−03層の隣に[イオン良導体である電子絶
縁層/酸化発色性EC)IJを設けた全固体型ECDが
提案された(特開昭56−4679号)。これは酸化発
色性EC層として水酸化イリジウムを使用し、罰3の発
色時に、陽極側で Ir (OH) m +n (OH−)(無色透明) ↓ Ir (OH) l −pH20+qt120+ r 
(e″)着色種 と反応し、罰3の消色時に陰極側で Ir (OH) 1− pH,O+qH20+ r (
e−)↓ Ir (OH) m +n (OH−)と反応するもの
と考えられている。従って、水が再生されるので水が消
費されず、またH2ガスや02ガスの発生もない。
しかしながら、水酸化イリジウム層を使用すると、長時
間の高温耐久性試験に供した場合、消色時にも色が残り
、元の無色透明にならず、そのため発消色のコントラス
トが低下することが判明した。
尚、水酸化イリジウムと称したが、一般の水酸化物がそ
うであるように酸化物の水和物ととらえることもできる
。しかも、水は大気中から容易にWlllli中に浸入
する。従って、ここでは水酸化イリジウムと酸化イリジ
ウムとは厳密に区別されるものてはない。
(発明の目的) 従って、本発明の目的は、水酸化ないし酸化イリジウム
層を使用したときの欠点、即ち長時間の高温耐久性試験
に供したときのコントラストの低下を改善することにあ
る。
(発明の概要) 本発明者らは鋭意研究の結果、水酸化ないし酸化イリジ
ウム層に代えて、水酸化ないし酸化イリジウムの少なく
とも2層とそれらの間にははさまれた透明固体導電層と
の積層物を使用することによって、水酸化ないし酸化イ
リジウム層の持つ前記欠点が解消されることを見い出し
、本発明を成すに至った。
従って、本発明は、透明表示電極(A)、還元発色性エ
レクトロクロミック層(B)、必要に応じて透明イオン
導電層(C)、水酸化ないし酸化イリジウムN (D)
及び対向電極(E)からなるエレクトロクロミック表示
装置に於いて、前記層(D)として、水酸化ないし酸化
イリジウム層(DI)の少なくとも2層とそれらの間に
配置された透明固体導電層(D2)との積層物を使用し
、かつ前記(B)、(C)、(DI)及び(D2)の少
なくとも一層が前記(B)の発色に必要なカチオン又は
電圧印加によってカチオンを放出するカチオン供給源を
含ませたことを特徴とするEcDを提供する。
本発明に於いて使用される透明表示電極(A)としては
、例えば5n02.1n203 、 ITO(In20
3 に5%程度の5n02を混入させたもの)等が挙げ
られる。電極(A)の厚さとしては、透明度及び抵抗に
もよるが、一般には100〜5000人である。従って
、電極(A)は一般には、真空蒸着、反応性蒸着、イオ
ンブレーティング、反応性イオンブレーティング、スパ
ッタリング等の真空薄膜形成技術で作られるが、場合に
よっては有機金属化合物例えば金属アルコラードまたは
そのオリゴマーの溶液を塗布し、焼成して被膜を形成す
る、いわゆる厚膜法で作ってもよい。
還元発色性EC層(B)は既に知られているように非晶
賞罰3又はMoO3が使用される。これらのEC層は真
空薄膜形成技術により1.一般に100〜数万人の厚さ
に形成される。
透明・Cオン導電層(C)は、本発明のECDにメモリ
性即ち発色させた後、電圧印加を止めても、発色状態が
保持される性質をもたせるために必要に応じて設けられ
るもので、その具体的材料としては次のものが例示され
る。
■少量の水分を含む酸化タンタル(Taz% )、酸化
ニオブ(Nb20+; ) 、酸化ジルコニウム(Zr
Ol)酸化チタン(Ti02) 、酸化ハフニウム(l
If02)、酸化イツートリウム(Y20S) 、酸化
ランタン(L a 20り、酸化珪素(Si02)、フ
ッ化マグネシウム、リン酸ジルコニウムあるいはこれら
の混合物質(これらの物質は、電子に対して絶縁体であ
るが、プロトン(H)及びヒドロキシイオン(Oll 
−)に対しては良導体である。); ■塩化ナナトリウム塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭
化カリウム、Na5Zr2SizPO12、Nal、X
Zr5i7P3−ス% 、Nag’i’5i4012、
RbAg4+5−等の固体電解質; ■水又はプロトン供給源含有合成樹脂、例えばメタクリ
ル酸β−ヒドロキシエチルと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;■電解液、例えば硫酸、塩酸、リン酸
、酢酸、酪酸、しゅう酸のような酸またはその水溶液、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのようなアルカリの
水溶液、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム
、硫酸リチウムのような固体強電解質の水溶液; ■半固体ゲル電解質、例えば電解質水溶液をゲル化剤例
えばポリビニルアルコール、CMC,寒天、ゼラチン等
でゲル化させたもの; などが挙げられる。
従って、透明イオン導電層(C)は、真空薄膜形成技術
、厚膜法、封入、注入、塗布、その他の手段て形成され
る。(C)層の厚さは材料によって10人〜lf1位ま
で様々となる。
層(D′)は、本発明に於いては水酸化ないし酸化イリ
ジウム層(Dl)の少なくとも2層とそれらの間にはさ
まれた透明固体と導電層(D2)との少なくとも3層か
ら成る。例えば、DI/D2/D3の3層、DI/D2
/DI/D2の4層、DI/D2/DI/D2/DIの
5層積層物からなる。
水酸化ないし酸化イリジウム層(DI)は、Ru、Os
、Ph、Pt、Pd又はNiの水酸化ないし酸化物層に
変えることもできる。
透明固体導電層(D2)としては、■5n02.Inx
03、ITO,’ Zn01i1ノ透明導電性無fi!
!化物が使用される。
このような層(Dl)の製造法を例示すれば次の通りで
ある。以下の説明でMlは分散質(DI)を構成する金
属単体を、Mloはその酸化物を意味する。
(i)抵抗加熱、電子ビーム加熱、高周波加熱又はレー
ザービーム加熱による真空蒸着:(i−a)非反応性の
場合 蒸発源材料として、Mhoを使用する。
(i−b)反応性の場合 02ガスの存在下に活性化手段(例えば高周波印加又は
加熱)と共に、 蒸発源材料として、Ill、M、Oを使用する。
(11)高周波スパッタリング: (ii−a)非反応性の場合 不活性ガスの存在下に、ターゲットとしてMIOを使用
する。
(ii−b)反応性の場合 02ガス(不活性ガスを加えてもよい)の存在下に、タ
ーゲットとして、M、、M2Oを使用する。
(ii)直流スパッタリング: 02ガス(不活性ガスを加えてもよい)の存在下に、タ
ーゲットとして、Mlを使用する。
層(Dl)の膜厚としては、一般に50人〜lfi位あ
れば十分てあり、層(D2)の膜厚としては一般に50
人〜1顛位あれば十分である。
先に述べたように還元発色性EC層(B)の発色にはカ
チオンが必要であり、層(B)、層(C)、層(Dl)
及び層(D2)と少な(とも1層にはカチオンまたは電
圧印加によりカチオンを放出するカチオン供給源を含ま
せることが必要であるが、層(B)および層(Dl)に
含ませる場合にはカチオンは実用上プロトン(H+)に
限られ、カチオン供給源は実用上、水(H,O)に限ら
れる。
水の場合には、ECDの製造時に格別含有させることを
しな(とも、しばしば大気中から自然に層中に侵入する
対向電極(E)は、表示電極(A)に使用する透明導電
性材料と同様のものが使用されるが、本発明のECDが
反射型の場合には反射性の導電性材料例えば、^l、A
g、Auなどを使用することもできる。
こうして本発明のECDが構成される。本発明のECD
は、一般には表示電極(A)、EC層(B)、場合によ
りイオン導電層(C)、積層物層(D’)及び対向電極
(E)の4層又は5層構造からなるが、第2A図及び第
2B図に示すような構造であってもよい。図中、(F)
は補助電極である。
このECDに1.0〜1.8ボルト程度の直流電圧を印
加すると0.01〜数秒で青色に発色し、この発色状態
は(C)層が存在する場合には電圧印加を止めても比較
的長時間保持され、同程度の逆電圧を印加すると、発色
に要した時間よりやや短時間て元の無色透明に戻る。時
間はかかるが電極(A)と(E)を短絡しても消色する
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
(実施例1) 厚さ1500人のITO透明導電層(E)の形成された
ガラス基板(S)を用意し、導電層(E)の上に下記条
件: 蒸発源:金属1r 6 真空度: 5 XIOTorr 4 02分圧: 3 XIOTorr 基板温一度:20℃ の下に高周波スパッタリングにより、膜厚350人の透
明な酸化イリジウム層(Dl)を形成させた。
続いて、下記条件: 蒸発源−13とSn%との混合i 真空度:5X10−≦ Torr 02分圧:3×10−斗Torr 基板温度:150℃ の下に高周波イオンブレーティングにより、膜厚120
0人のITO(D2)を形成させた。
更に下記条件: 蒸発源:金属1r 真空度: 5 xio−’ Torr ^r分圧’ 3 xto−’ Torr基板温度=20
℃ の下に高周波スパッタリングにより、膜厚350人の透
明な酸化イリジウム層(DI)を形成させた。
これによりDI/D2/DIからなる3層構造の積層物
(Dl)とした。
次にその上に下記条件: 蒸発ill : Ta205 真空度: 5 Xl0−’ Torr 02分圧: 4 Xl0−’ Torr基板温度=15
0℃ の下に真空蒸着により、膜厚5000人の透明イオン導
電層(C)を形成させた。
その上に更に下記条件: 蒸発源:WO3 真空度: 5 Xl0−’ Torr Ar分圧: 4 xto Torr 基板温度:150℃ の下に真空蒸着により、膜厚5000人の透明な非晶質
−03N(B)を形成させた。
最後に一03層(B)の上に下記条件・蒸発源:In2
09と5n02との混合物真空度: 5 X 10−’
 Torr02分圧:3×10−◆ Torr 基板温度:150℃ の下に高周波イオンブレーティングにより、膜厚250
0人の透明表示電極(A)を形成させた。
こうし゛て、第1図に示す構造を有するECDが得られ
た。このECDをエポキシ樹脂で封止した後、電極(A
)、(Dl)を通じて1.4ボルトの発色電圧を印加す
ると、150 msegで、青色に発色し、発色時の透
過率(Tc)は波長λ−600n+nで22%であり、
この発色状態は電圧印加を止めても保持された。次に−
1,4ボルトの消色電圧を印加すると、約120 m5
ecで元の無色透明に戻り、消色時の透過率(Tb)は
80%であった。
(実施例2) 実施例1に於いて、蒸発源として金属1rに代えてRu
を使用したほかは全く同様にしてECDを作成した。
エポキシ樹脂で封止後、発消色テストを行うと、+1.
4 Vで150 m5ec 、 Tc=26%であり、
−1,4Vで150 m5ec 、 Tb=75%(λ
=600 nm)であった。
(比較例1) 実施例1で用いたガラス基板(S)を用意し、その導1
11’1(D2)の上に下記条件;蒸発fi:金属1r 6 真空度: 5 xio Torr 4 02分圧: 3 XIOTorr 基板温度:20°C の下に高周波スパッタリングにより、酸化イリジウムだ
けからなる膜厚700人のEC層(D)を形成させた。
その後、実施例1と同様にしてECDを作成し封止し、
発消色テストを行ったところ、150 m5eCでTc
 = 25%、 IQQ m5ec ′tlTb=80
%てあった。
(高温耐久性試験) 実施例1.2及び比較例1で作成した封止ECDを、コ
ントラスト比をめた上で80℃、 200 時間の高温
耐久性試験に供し、その後コントラスト比をめた。この
結果を下記第1表に示す。尚、コントラスト比は次のよ
うにめた。
コントラスト比=log (TI/T2)TI=消色時
の飽和透過率(%) T2=発色時の飽和透過率(%) 測定波長λ−600n課 第1表(高温耐久性試験デコタ) (発明の効果) 以上の通り、本発明によれば、製造後に着色のない無色
透明なECDが得られ、しかも高温耐久性試験後にコン
トラストの低下の極めて少ないECDが得られる。
【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の断面図で
ある。第2A図及び第2B図は、本発明の他の実施例に
かかるECDの断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 A・・・透明表示電極 B・・・還元発色性EC層 C・・・透明イオン導電層 DI・・・水酸化ないし酸化イリジウムその他の層 D2・・・透明固体導電層 DI・・・I)1/D2/Diの如き積層物F・・・補
助電極、S・・・基板 出願人 日本光学工業株式会社 代理人渡辺 隆男 第1図 第2A図 第2B図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 透明表示電極(A)、還元発色性エレクトロクロミック
    層(B)、必要に応じて透明イオン導電層(C)、水酸
    化ないし酸化イリジウム層(D)及び対向電極(E)か
    らなるエレクトロクロミック表示装置に於いて、 前記層(D)を、Ir、Ru、Os、Rh、PL、Pd
    及びNiから選ばれた一種又は二種以上の金属の酸化物
    もしくは水酸化物の透明層(DI)の少なくとも2層と
    それらの間に配置された透明固体導電層(D2)との積
    層物(Dl)で構成し、かつ前記(B)、(C)、(D
    l)、及び(D2)の少なくとも一層が前記(B)の発
    色に必要なカチオン又は電圧印加によってカチオンを放
    出するカチオン供給源を含ませたことを特徴とするエレ
    クトロクロミック表示装置。
JP59119464A 1984-06-11 1984-06-11 エレクトロクロミツク表示装置 Pending JPS60263125A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63210916A (ja) * 1987-02-27 1988-09-01 Toyota Central Res & Dev Lab Inc エレクトロクロミツク材料および素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63210916A (ja) * 1987-02-27 1988-09-01 Toyota Central Res & Dev Lab Inc エレクトロクロミツク材料および素子

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