JPS6186735A - 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〕 本発明は電気化学的発消色現象すなわちエレクトロクロ
ミック現象を利用したエレクトロクロミック素子に関す
るものである。

このようなエレクトロクロミック現象を利用する電気化
学的発消色素子すなわちエレクトロクロミック素子は、
例えば、数字表示素子、Ｘ−Ｙマトリクスディスプレイ
、光学シャッタ、絞り機構等に応用できるもので、その
材料で分類すると液体盤と固体型に分けられるが、本発
明は特に全固体型のエレクトロクロミック素子に関する
ものである。

〔発明の背景〕

エレクトロクロミ、り現象を利用したエレクトロクロミ
ック素子の２つの構造例を第２図および第３図に示す。

これらの図はエレクト四りロミ。

り素子の一般的な構造を示すものである。

第２図に示すエレクトロクロミック素子は、透明な基板
１の上に、透明導電体膜よリマる第１電極２、陽極側発
色層でちるエレクトロクロミック層３、誘電体膜からな
る絶縁層４、導電体膜より成る第２電極５を順次積層し
てなるものである。

また、第３図に示すエレクトロクロミ、り素子は、第２
図に示す構造における絶縁層４と第２電極５との間に、
さらに、陰極側発色層である第２のエレクトロクロミッ
ク層６を積層したものである。

上記の構造において、基板１は一般的にガラス板てよっ
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無色透明な板ならばよく、ま
た、−七の位置に関しても、第１電極２の下ではなく、
第２電極５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５を透明
導電膜にしたり、両側の電極とも透明導電膜にする必要
がある。両方の電極を透明電極とすれば、透明塵の素子
ができる。絶縁層４は誘電体のみではなく、固体電解質
等のようなものでもよい。

透明導電膜としては、ＩＴＯ膜（酸化インジウムＩｎ２
Ｏ３中に酸化錫５ｎ０２をドープしたもの）やネサ膜等
が用いられる。陽極側発色層であるエレクトロクロミッ
ク層３は、従来、三酸化り四ム（ＣｒｚＯｓ　）、水酸
化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）２）、水酸化ニッケル（Ｎ
ｔ（ｏＨ）ｚ　）等によって形成されている。誘電体か
らなる絶縁層４は、二酸化ジルコン（Ｚｒ０２）、五酸
化タンタル（Ｔａ２０５　）、酸化ケイ素（８１０，５
ｉ０２）等に代表される酸化物、あるいは７ツ化リチウ
ム（ＬｉＦ　）　、フッ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）等
に代表されるフッ化物を用いて形成する。また、陰極側
発色層であるエレクトロクロミ、り層６は、酸化タング
ステン（ＷＯ２＃ＷＯ３）、酸化モリブデン（Ｍｏ０２
゜Ｍｏ０３）　、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ３）等を用
いて形成する。

この様な構造をもつエレクトロクロミック素子は、第１
電極２と第２電極５の間に電圧を印加することにより電
気化学反応が起き、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６へのカチオンと電
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、５を用いる場合には、次の（１）
式で表わされる酸化還元反応が起き着色する。

ＷＯ３＋　ｘＨ＋　＋　ｘｅ−−：　ＨＪＣＷＯ３（１
）（１）式に従って、タングステンブロンズＨｘＷｏ　
５が形成され着色するが、ここで印加電圧を逆転すれば
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、り素子においては、素子内部の絶縁層によっ
てプロトンＨ＋が供給され着色する。

〔発明が解決Ｑようとする問題点〕

このようなエレクトロクロミック素子においては、応答
速度および寿命の点で未だ問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、このようなエレクトロクロミ、り素子におい
て、従来よりも、応答速度、寿命が良いエレクトロクロ
ミック素子を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明によるエレクトロクロミック素子の特徴とすると
ころは、導電体膜より成る第１電極と、陽極側発色層で
あるエレクトロクロミック層と、誘電体からなる絶縁層
と、陰極側発色層である第２のエレクトロクロミック層
と、導電体膜よりなる第２電極をｊ＠次次層層たエレク
トロクロミック素子において、絶縁層を２層の積層型と
し、その２層が、ＺｒＯ２層とＳ　ｌｏｚ層からなって
いることにある。

〔発明の効果〕

ＺｒＯ２膜は、エレクトロクロミ、り素子のいわゆる絶
縁層（固体電解質とみなしても良い）としては、かなり
良いが、電子ｆ四、キングが８１０２膜より性能が落ち
、さらに、単膜のみでは、安定性（寿命）も悪い。一方
、５ｔｏ２膜は、電子ブロッキングの性能は良いが、イ
オン導伝性が悪く、単膜のみでは、エレクトロクロミッ
ク素子の特性を悪くしてしまう。

本発明によるエレクトロクロミック素子は、上記のよう
にＺｒＯ２膜とＳｉＯ２膜の積層体によって絶縁層を構
成することによって、これらの薄膜における上記の欠点
を相補い、それぞれの単膜のみでは出しえなかった性能
を、積層することにより、発揮させ従来よりも、はるか
に優れたエレクトロクロミ、り素子を提供するのである
。

〔発明の実施例〕

本発明によるエレク）ａクロミック素子の一実施例を第
１図に示す。このエレクトロクロミック素子の基本的構
成は第３図に示すものと同様であるので、第３図に示す
部分と同じ部分は同じ符号によって指示する。

図示の実施例において、１は透明な基板、２は透明導電
体より成る第１の電極、３は陽極側発色層である第１の
エレクトロクロミ、り層、６は陰極側発色ノコである第
２のエレクトロク四ミ、り層、５は導電体膜より成る第
２電極を示す。

第１および第２のエレクトロクロミック層３および６の
間に配置された絶縁層はＺｒＯ２膜４ａと５ｔｏ２膜４
ｂによって構成されている。

なお、上記の構成において、第１のエレクトロクロミッ
ク層３と第２のエレクトロクｏ　ｉツク層６は逆にして
も良い。また、ＺｒＯ２膜４ａと５ｔｏ２膜４ｂを積層
した絶縁層は、好ましくは、ＺｒＯ２膜４ａ側が陰極側
発色層に接しているのが良い。また、それぞれの膜厚も
、ＺｒＯ２膜は１０００〜４０００　Ｘ　。

ｓ　ｉｏ２膜は３０〜５００Ｘの間が好ましい。

実施例１ 透明な基板１上に、適当な引き出し電極部及びリード部
を備えたＩＴＯ膜よりなる電極２を形成した。Ｈ２ガス
と０２ガスの比が１：２となっているガスを導入し、０
．４　Ｔｏｒｒの圧力下で、金属Ｉｒをターダクトにし
た、反応性高岡波スＡ　、夕方法で、上記の電極２上に
、陽極側発色層である第１のエレクトロクロミ、り層３
として、Ｉ　ｒ　（ＯＨ）２膜５００Ｘを形成した。次
に、絶縁層４ｍ、４ｂとして、真空蒸着方法により、Ｓ
ｉＯ２膜を１００１．ＺｒＯ２膜を２８００１　（それ
ぞれ、５ｉ０２．ＺｒＯ２を蒸着材料として）形成した
。陰極側発色層であるエレクトロクロミック層６として
ＷＯ３膜を４０００１形成し、さらにそれらの膜の上に
、第２電極５として、半透明Ａｕ電極をつけた。

この様にして形成したエレクトロクロミック素子は、２
．２Ｖの定電圧駆動で、ΔＣ０Ｄ０．３になるまでの応
答速度が１５０ｍ５ｅｃ、寿命も１０６回にまでなり、
応答速度および寿命に、かなりの改善がみられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るエレクトロクロミック素子の実
施例を示す断面図、第２図および第３図はエレクトロク
ロミック素子の一般的構造を示す断面図である。 １・・・基板、　　　　　　２・・・第１電極、３・・
・エレクトロクロミ、り層、 ４・・・絶縁層、５−・・第２電極、 ６・・・エレクトロクロミック層、 ４ａ、４ｂ・・・絶縁層。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電体膜より成る第１電極と、陽極側発色層であるエレ
   クトロクロミック層と、誘電体膜からなる絶縁層と、陰
   極側発色層である第２のエレクトロクロミック層と、導
   電体膜よりなる第２電極とを順次積層してなるエレクト
   ロクロミック素子において、絶縁層を、ＺｒＯ＿２簿膜
   とＳｉＯ＿２簿膜の積層にしたことを特徴とするエレク
   トロクロミック素子。