JPS63208829A

JPS63208829A - エレクトロクロミツク素子

Info

Publication number: JPS63208829A
Application number: JP62041492A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawate; 信一河手; Kiyoshi Iizuka; 飯塚　清志; Ryoji Fujiwara; 良治藤原; Masahiro Fushimi; 正弘伏見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1987-02-26
Publication date: 1988-08-30

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、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。

（従来の技術）エレクトロクロミック現象とは、電圧を加えた時に酸化
還元反応により物質が着色又は消色する現象を指す。

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マトリックスディスプ
レイ、可ｆＮＤフィルタ、光学シャッタ、絞り機構等に
応用できるものである。

従来のエレクトロクロミック素子は一般に第１図に示す
如く、透明な基板上の上に透明導電体膜よりなる第一電
極２、エレクトロクロミック層３、誘電体膜からなる絶
縁層４、第二電極５を順次積層してなるものである。

また、第２図に示すエレクトロクロミック素子は、第１
図に示す構造における絶縁層４と第二電極５との間に、
更に、エレクトロクロミック層３と逆の極性で発色する
第二のエレクトロクロミック層６を積層したものである
。

上記の如き従来技術のエレクトロクロミック素子の形成
方法においては、スパッタリング法、真空蒸着法等によ
り第一電極上にエレクトロクロミック層を形成後、該層
に何らの処理も加えずそのままの状態（いわゆるａｓ　
ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）でその上に絶縁層を形成していた
。

（発明が解決しようとしている問題点）上記の如き従来
のエレクトロクロミック素子は応答速度が１分でないと
いう欠点があった。

従って、本発明の目的は上述の如き従来技術の欠点を解
決したエレクトロクロミック素子を提供することである
。

（問題点を解決するための手段）本発明者は上記の従来技術の欠点を解決すべく説、０研
究の結果、エレクトロクロミック層を形成後、直ちにそ
の上に絶縁層を形成せずに、該エレクトロクロミック層
を熟成（エイジング）処理することによって２７−の応
答特性が著しく向上することを見い出し本発明を完成し
た。

すなわち、本発明は、基板上に、導電体膜より成る第一
電極と、エレクトロクロミック層と、誘電体膜からなる
絶縁層と、導電体膜よりなる第二電極を順次積層し、或
いは上記の絶縁層と第二電極の間に更に上記エレクトロ
クロミック層と逆の極性で発色する第二のエレクトロク
ロミック層を６１層してなるエレクトロクロミック素子
において、第一電極上のエレクトロクロミック層が、絶
縁層の形成前にエイジング処理されていることを特徴と
するエレクトロクロミック素ｆである。

（好ましい実施態様）次に本発明を本発明の好ましい一例を図解的に示す添付
図面を参照して更に具体的に説明する。

本発明のエレクトロクロミック素子は、第１図及び第２
図に示す如く、それらの基本的構成は従来公知のエレク
トロクロミック素子と同様でよいものであるが、そのエ
レクトロクロミック層３が、その上に絶縁層４を形成す
る前に予めエイジング処理されていることを主たる特徴
とするものである。

上記エイジング処理として好ましい方法は、形成後のエ
レクトロクロミック層を、例えば、硫酸等の電解液中で
電位を複数回掃引して発消色を繰り返す方法である。

従って、上記好ましいエイジング処理の方法を更に詳し
く説明する。

第３図は本発明のエイジング処理に用いるガラスセルの
１例を示す説明図である。第３図において、１１はＩＴ
Ｏ付ガ付人ラス基板上膜したエレクトロクロミック膜、
１２は飽和カロメル参照電極（以下ＳＣＥと略す）、１
３は白金電極、１４は一例として０．ＩＮのＨ，ＳＯ４
水溶液である。

この様なセルを第４図に示すガラスセルの駆動装置で駆
動してエレクトロクロミック層３のエイジング処理を行
う。１５はポテンシオスタット、１６はポテンシャルス
ィーパ−である。

上記のエイジング処理に際しては、第３図に示すガラス
セルに、−例として第５図に示す様な三角波電位（対Ｓ
ＣＥ電位、以下省略する）を掃引してエレクトロクロミ
ック層３の発消色を繰り返す。繰り返しの回数は数回〜
２０回が望ましく、多くとも３０回行えば十分である。

本発明におけるエイジング処理において、電位の印加は
三角波電位の掃引に限定されることなく、正弦波や矩形
波等又はこれらの組合せによっても同様な結果を得るこ
とができる。又、ガラスセル内においてＩＩｔ酸以外の
酸や中性塩水溶液等の電解液を用いても同様の結果を得
ることができる。

本発明のエレクトロクロミックＡ−ｆは、以上の通りエ
レクトロクロミック層３が予めエイジング処理されてい
ることを特徴とし、それ以外の構成については特別に限
定されない。

すなわち、１例として第１図及び第２図に示すものによ
り、その構成を説明すると、基板上は一般的にはガラス
板によって形成されるが、ガラス板に限らず、ポリスチ
レン、ポリカーボネート、アクリル等の透明なプラスチ
ック板でもよい。

エレクトロクロミック層３が陽極側発色層であれば、例
えば、酸化イリジウム（Ｉｒｅ、）　、酸化ニッケル（
Ｎｉｐ、）　、三酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ＊）等によって
形成される。又、エレクトロクロミック層３が陰極側発
色層であれば、三酸化タングステン（ｗｏｅ）、二酸化
タングステン（１１０２）、二酸化モリブデン（Ｍ００
□）、三酸化モリブデン（Ｍｏ０３）、五酸化バナジウ
ム（ｖ２ｏｓ）等を用いて形成される。

誘電体からなる絶縁層４は、五酸化タンタル（Ｔａ２０
ｓ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ□）等により代表される酸
化物、或いはフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネ
シウム（Ｍｇｈ）等に代表されるフッ化物を用いて形成
される。

以上の如き構造を有する本発明のエレクトロクロミック
素ｆは、第−電極２と第二電極５との間に電圧を印加す
ることにより、エレクトロクロミック層３又は６中で電
気化学反応が起き、これらの層が着色又は消色するもの
であり、この着色機構は、例えば、エレクトロクロミッ
ク層３又は６へのカチオンと電子のダブルインジェクシ
ジンによるブロンズ形成にあると一般に云われている。

例えば、エレクトロクロミック物質として１０゜を用い
た場合には、次の（１）式で表わされる酸化還元反応が
起きて着色する。

Ｖ２Ｏ３＋ｘｌｌ”　　＋ｘａ−；ゴ：ＨＸＷＯ３（１
）Ｆ２（１）式に従って、タングステンブロンズ１１．
１０．が形成されて着色するが、ここで印加電圧を逆転
すれば、消色状態になる。

（１）式のこのような反応は、本発明のエレクトロクロ
ミック素子においては、素子内部の絶縁層によってＨｏ
が供給され着色するものである。

（作用・効果）以上の如き本発明によれば、第一電極上のエレクトロク
ロミック層をスパッタリング法、真空蒸着法等により形
成後、前述の如く発消色を繰り返す等のエイジング処理
を行った後、絶縁層を形成することによって、前記従来
技術の欠点が解決された。

すなわち、エイジング処理を行った結果、第一電極上の
エレクトロクロミック層のエレクトロクロミック特性が
向上し、エイジング処理を行わない従来例よりも応答速
度の速いエレクトロクロミック素子を提供することがで
きた。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例１厚み０．８鰭のガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ　７０５９）基
板上上に、適当な引き出し電極部及びリード部を備えた
ＩＴＯ膜より成る第一電極２を形成した。

その上に金属イリジウム（Ｉ「）をターゲットとし、反
応性ガスとして酸素を０．１　ｔｏｒｒの圧力、「「パ
ワーＳＯＷ及びＪ＆膜速度２．０人／ｗｉｎ、で、１．
５００人の厚みの陽極発色層であるエレクトロクロミッ
ク層として、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）膜を反応性ス
パッタリング法により成膜した。

続いてこのＩ「０×膜に０．ＩＮのｌＩ２５Ｏ４中で三
角波電位を＋１．２５〜−〇、２５ＶＳＣＥ（７）振幅
で１５回婦掃引た。これを洗浄、乾燥後、更に絶縁層と
してＴａ２０６１１ｉ４を１．５人／ｓｅｃ、の蒸着速
度で３，０００人、更にその上に第二電極５として半透
明金膜を３００人の厚みに電子ビーム法により逐次蒸着
し、第１図に示す本発明の全固体エレクトロクロミック
素子を作成した。

この素子に第一電極２を基準として、＋１．５Ｖの直流
電圧を第一電極２と第二電極５の間に印加したところ、
２５０５ｓｅｃ、でΔ０Ｄ＝０．２７の濃度変化を示し
た。従来例のエイジング処理をせずに同様に作成した素
子の場合の八〇Ｄ＝０．２３と比較して、本発明により
素子の応答速度が著しく向上した。

実施例２厚み０．８開のガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ　７０５９）基
板上上に、適当な引き出し電極部及びリード部を備えた
ＩＴＯＩ＋！２より成る第一電極２を形成した。

その上に陰極側発色層であるエレクトロクロミック層と
して、ＷＯｌを１３人／ｓｅｃ、の蒸着速度で４，００
０人の厚みに電子ビーム法により蒸着した。続いてこの
ｗｏ、　Ｈに０．ＩＮの）１２ＳＯ，中で三角波電位を
＋０．５０〜−１．０ＯＶＳＣＥの振幅で１０回掃引し
た。これを洗浄、乾燥後更に絶縁層としてＴａ２Ｏ，膜
４を１．５人／ｓｅｅ、の蒸着速度で３，０００人、更
にその上に第二電極５として半透明金膜を３００人の厚
みに電子ビーム法により逐次蒸着し、第１図に示す本発
明の全固体エレクトロクロミック素子を作成した。

この素子に第一電極２を基準として、＋１．５Ｖの直流
電圧を第一電極２と第二電極５との間に印加したところ
、２５０　ｍ５ｅｃ、でΔ０Ｄ＝０．３９の濃度変化を
示した。従来例のエイジング処理をせずに同様に作成し
た素子の場合の△０Ｄ＝０．３５と比較して、本発明に
より素子の応答速度が著しく向」ニした。

実施例３厚み０．８ｍｍのガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ　７０５９）
基板上トに、適当な引き出し電極部及びリード部を備え
たＩＴＯ膜より成る第一電極２を形成した。

そのトに金属ニッケル（Ｎｉ）をターゲットとし、反応
性ガスとして流量比１：４：８のアルゴン、酸素及び水
素を導入し、０．１ｔｏｒｒの圧力、ｒｆパワー１５０
ＷＥ１．び成１反速度１．０人／ｓｅｃ。

で、３００人の厚みの陽極発色層であるエレクトロクロ
ミック層として、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）　ＩＩＱを
反応性スパッタリング法により成膜した。

続いてこのＮｉＯｘ膜に０．ＩＮの１１□ＳＯ，中で三
角波電位を＋１．５０〜−０．５０ＶＳ（：εの振幅で
１０回掃引した。これを洗浄、乾燥後、更に絶縁層とし
てＴａ２０５膜４を１．５人／ｓｅｃ、の蒸着速度で、
３．０００人、その上に陰極側発色層としてＷＯ，を１
３人／ｓｅｃ、の蒸着速度で４，０００人５更にその上
に第二電極５として半透明金膜を３００人の厚みに電子
ビーム法により逐次蒸着し、第２図に示す本発明の全固
体エレクトロクロミック素子を作成した。

この素子に第一電極２を基準として、＋１．５Ｖの直流
電圧を第一電極２と第二電極５の間に印加したところ、
２５０　ａ＋ｓｅｃ、でΔ０Ｄ＝０．４３の濃度変化を
示した。従来例のエイジング処理をせずに同様に作成し
た素子の場合の八〇Ｄ＝０．４０と比較して、本発明に
より素子の応答速度が著しく向上した。

以と説明した様に、第一電極上のエレクトロクロミック
層を形成後５これをエイジング処理を行った後、絶縁層
を形成することによって、従来例よりも応答速度の速い
エレクトロクロミック素ｒを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明に係る全固体型エレクトロ
クロミック素子の２例を示す断面図、第３図は本発明の
エイジング処理に用いるガラスセルの１例を示す説明図
、第４図はガラスセルの駆動装置の説明図、第５図は駆
動電位波形を示すグラフである。１・・・基板２・・・第一電極３・−エレクトロクロミック層（陽極側）４・・・絶縁
層５・・・第二電極６・−エレクトロクロミック層（陰極側）１１−・・エ
レクトロクロミック層１２−・・飽和カロメル゛参照電極（ＳＣＥ）１３・−
白金電極１４　”’＋１２５０４水溶液１５−−ポテンシオスタット１６・−ポテンシャルスィーパ− 特許出願人　　　キャノン株式会社代理人　　弁理士　と　１）勝　広第１図３〜゛、°、°、°、°、゛、°、°、°。第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に、導電体膜より成る第一電極と、エレク
トロクロミック層と、誘電体膜からなる絶縁層と、導電
体膜よりなる第二電極を順次積層し、或いは上記の絶縁
層と第二電極の間に更に上記エレクトロクロミック層と
逆の極性で発色する第二のエレクトロクロミック層を積
層してなるエレクトロクロミック素子において、第一電
極上のエレクトロクロミック層が、絶縁層の形成前にエ
イジング処理されていることを特徴とするエレクトロク
ロミック素子。
（２）エイジング処理が複数回の電位の掃引である特許
請求の範囲第（１）項に記載のエレクトロクロミック素
子。
（３）電位の掃引が電解液中で行われる特許請求の範囲
第（２）項に記載のエレクトロクロミック素子。
（４）電位の掃引が数回乃至３０回である特許請求の範
囲第（２）項に記載のエレクトロクロミック素子。