JPH073255A - エレクトロクロミック膜形成用材料及びその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】粒径が１μｍ〜０．１ｎｍのエレクトロクロミ
ズムを示す物質１００重量部をバインダー２０〜０．１
重量部を含む分散媒体に分散してなるエレクトロクロミ
ック膜形成用材料。およびそれを使用したエレクトロク
ロミック素子。 【効果】エレクトロクロミック素子が、容易に製造で
き、かつ大面積化が可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロクロミック
膜形成用材料およびそれを使用したエレクトロクロミッ
ク素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電圧を印加することにより色が可逆的に
変化するエレクトロクロミズムを応用したエレクトロク
ロミック素子は、表示にメモリー性がある、消費電力が
少ない、視角依存性がない、大面積表示に適している等
の特徴がある。これらの特徴を活かし、調光素子、表示
素子等への用途が考えられ、古くから広く研究が行われ
てきた。

【０００３】エレクトロクロミック素子は、一般に透明
電極、電解質、エレクトロクロミック膜、透明電極の積
層構造からなる。そして、エレクトロクロミック膜の材
料としては酸化タングステンを代表とする遷移金属化合
物や、金属錯体、有機色素など無機系、有機系さまざま
な物質が、検討されている。さらに、真空蒸着、スパッ
タリング、電界成膜、化学的成膜等によりエレクトロク
ロミック膜は形成されている。

【０００４】真空蒸着、スパッタリングによる成膜は高
価な装置を必要とし、装置内を高真空に保たなければな
らない。また良好な発色をおこなうためには、エレクト
ロクロミック膜は多孔質でなければならず、成膜条件を
厳密に管理する必要がある。そのため多大のエネルギー
を必要とし、製造コストが大きくなり、省エネルギー化
が望めなく、さらに大面積化を困難なものにしている。
また電界成膜、化学的成膜法は、多孔質膜を作成するた
めには、成膜条件を厳密に管理する必要があり、さらに
使用する原材料が限定されるため製造コストが大きくな
ってしまう。また、表示パターンを必要とするときは、
エッチング、マスク等の特殊な処理が必要不可欠であ
り、これも製造コストを大きくしてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、従来のエ
レクトロクロミック素子の製造における欠点、すなわち
エレクトロクロミック膜の成膜時に高真空や条件の厳密
なコントロールが必要であり、大きな製造コストがかか
り、さらに大面積化が困難であるという欠点を克服する
ためになされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、粒径が１μｍ〜０．１ｎｍのエレクトロクロミズ
ムを示す物質１００重量部をバインダー２０〜０．１重
量部を含む分散媒体に分散してなるエレクトロクロミッ
ク膜形成用材料であり、請求項２の発明は、透明電極、
電解質、エレクトロクロミック膜、透明電極の積層構造
からなるエレクトロクロミック素子において、該エレク
トロクロミック膜が請求項１記載の材料をから形成され
た膜であることを特徴とするエレクトロクロミック素子
であり、請求項３の発明は、透明電極、第一のエレクト
ロクロミック膜、電解質、第二のエレクトロクロミック
膜、透明電極の積層構造からなるエレクトロクロミック
素子において、第一および／または第二のエレクトロク
ロミック膜が請求項１記載の材料をから形成された膜で
あることを特徴とするエレクトロクロミック素子であ
る。

【０００７】本発明のエレクトロクロミック層形成用材
料は、エレクトロクロミズムを示す物質をバインダーと
溶剤からなる分散媒体に分散させたものである。本発明
においてエレクトロクロミズムを示す物質としては、公
知のエレクトロクロミズムを示す物質が適宜使用可能で
あり、無機物質に限定されるものではなく、有機物質で
も良い。無機物質としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕの化合物などのいずれで
も良いが、好ましくは上記元素の酸化物、水酸化物およ
び窒化物が良く、さらに好ましくはＴｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｉ
ｎ、Ｗ、Ｉｒの酸化物、水酸化物および窒化物が良い。
有機物質としては、プルシアンブルー、アントラキノ
ン、スチレル、ビオロゲン、テトラチアフルバレン、ポ
リチオフェン、フタロシアニンおよびこれらの変成体な
どのいずれでも良い。

【０００８】本発明において、バインダーとしては、公
知のものが適宜使用可能であり、フェノール樹脂、尿素
樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、シリコン樹脂、エ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ポリスチ
レン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポ
リ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ニトロセルロース等
の熱可塑性樹脂、また、紫外線、近紫外線、可視光、近
赤外線、赤外線若しくは電子線、ガンマ線等の放射線照
射によりラジカル重合が可能なエチレン性不飽和結合を
有する化合物を挙げることができる。ラジカル重合が可
能なエチレン性不飽和結合を有する化合物とは、分子中
にラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくと
も一つ以上有する化合物であればどの様なものでも良
く、また、任意の比率で二種以上混合しても差し支えな
い。

【０００９】ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合
を有する化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル
酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイ
ン酸等の不飽和カルボン酸及びそれらの塩、エステル、
ウレタン、アミド、無水物、アクリロニトリル、スチレ
ン、更に種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテ
ル、不飽和ポリアミド、不飽和ポリウレタン等のラジカ
ル重合性化合物が挙げられる。

【００１０】本発明において分散溶媒としては、公知の
溶媒が適宜使用可能であり、有機溶媒に限定されるもの
ではなく、無機溶媒でも良く、もちろん水でも良い。有
機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、エーテル
系、炭化水素系、ハロゲン系、炭化水素系など何れでも
良い。具体例としてはメタノール、エタノール、アセト
ン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジプロピ
ルエーテル、トルエン、キシレンなどを挙げることがで
きるが、これらのみに限定されるものではない。また無
機溶媒としては液体アンモニア、液体二酸化炭素、シリ
コーンオイルなどが挙げられるが、通常良く使用される
ものとしては、水との混合物である酸またはアルカリ水
溶液が挙げられる。

【００１１】本発明のエレクトロクロミズムを示す物質
の平均粒径は、１０μｍ以下の微粒子状態であり、好ま
しくは１μｍ〜０．１ｎｍである。粒子の平均粒径は、
Ｂ．Ｅ．Ｔ．比表面積計により測定されるものである。
エレクトロクロミズムを示す物質の粒径が１０μｍより
大きくなると発色不良となり好ましくない。

【００１２】本発明の２層のエレクトロクロミック層を
有するエレクトロクロミック素子においては、第一の層
を酸化発色型エレクトロクロミック膜とし、第二の層を
還元発色型エレクトロクロミック層とすることが好まし
い。酸化発色型エレクトロクロミック膜とは、エレクト
ロクロミズムを示す物質が酸化することにより発色する
膜のことであり、具体例としてはＮｉ（ＯＨ）n 、Ｉｒ
（ＯＨ）n 、Ｒｈ（ＯＨ）n 、Ｃｒ₂Ｏ₃、プルシアンブ
ルーなどを挙げることができるが、これのみに限定され
るものではない。還元発色型エレクトロクロミック膜と
は、エレクトロクロミズムを示す物質が還元することに
より発色する膜のことであり、具体例としてはＷＯ₃、
ＭｏＯ₃、ＴｉＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＡｕＷＯ₃、ヘ
テロポリ酸などを挙げることができるが、これのみに限
定されるものではない。

【００１３】エレクトロクロミズムを示す物質とバイン
ダーの比率は、エレクトロクロミズムを示す物質１００
重量部に対してバインダーが５０〜０．０１重量部であ
ることが好ましいが、さらに好ましくは２０〜０．１重
量部が良い。

【００１４】本発明のエレクトロクロミック素子は、透
明電極、電解質、エレクトロクロミック膜、透明電極の
積層構造からなるエレクトロクロミック素子、または透
明電極、第一のエレクトロクロミック膜、電解質、第二
のエレクトロクロミック膜、透明電極の積層構造からな
るエレクトロクロミック素子である。本発明の電極は、
酸化錫および／または酸化インジュウムのような透明電
極であることが好ましい。

【００１５】電解質としては、公知の電解質が適宜使用
可能であり、無機電解質に限定されるものではなく、有
機電解質でも良いが、塩基性無機溶媒もしくはＬｉを含
む有機電解質等が使用できる。電解質の膜は１０〜０．
１μｍとすることが好ましい。

【実施例】以下実施例を挙げて、本発明を具体的に説明
する。ただし、本発明の範囲は、下記実施例により何等
限定されるものではない。

【００１６】実施例１ ボールミルに、粒径０．１μｍの市販の酸化タングステ
ン粉末２．０ｇ、メチルエチルケトン１０ｍｌ、キシロ
ール：酢酸ブチル：アクリルポリオール＝１：１：１
（重量比）からなる分散媒体０．６ｇを仕込み、２４時
間分散をおこない、分散液を調整した。

【００１７】次に協栄セミコンダクター（株）製、スピ
ンコーターＩＨ−３００ＤＬを使用し、１０Ω／ｃｍ²
以下のＩＴＯガラス透明電極上に上記分散液を塗布し
た。さらに塗膜を５０℃、６時間空気に放置し、塗膜中
の溶媒を除去し、エレクトロクロミック膜を得た。エレ
クトロクロミック膜に−１Ｖを１分間印加したときの吸
光度を図３に、＋１Ｖを１分間印加したときの吸光度を
図４に示す。吸光度の測定には、（株）島津製作所製、
分光光度計ＵＶ−３１００を使用し、３００ｎｍ〜１０
００ｎｍの波長領域を測定した。

【００１８】この様にして得られたエレクトロクロミッ
ク膜を用い以下のようにしてエレクトロクロミック素子
を作製した。対向電極として１０Ω／ｃｍ² 以下のＩＴ
Ｏガラス透明電極を用いた。スペーサーを挟み、エレク
トロクロミック膜と対向電極をエポキシ樹脂により接着
した後、エレクトロクロミック膜と対向電極の間に、
０．１ｍｏｌ／ｌのＫＯＨ水溶液を注入した。作製した
エレクトロクロミック素子を図１に示す。

【００１９】実施例２ 市販の０．１μｍの酸化イリジウム粉末を電気炉中で、
５００℃、２時間熱処理を行なった後、この粉末２．０
ｇ、メチルエチルケトン１０ｍｌ、キシロール：酢酸ブ
チル：アクリルポリオール＝１：１：１（重量比）から
なる分散媒体０．６ｇ及び直径１ｍｍのジルコニアビー
ズ１０ｍｌを仕込み、２４時間分散を行い、分散液を調
整した。

【００２０】次に協栄セミコンダクター（株）製、スピ
ンコーターＩＨー３００ＤＬを使用し、１０Ω／ｃｍ²
以下のＩＴＯガラス透明電極上に上記分散液を塗布し
た。さらに塗膜を５０℃、６時間空気に放置した後塗膜
中の溶媒を除去し、酸化ニッケルのエレクトロクロミッ
ク膜を得た。次に、粒径０．１μｍの市販の酸化タング
ステン粉末を用いて、酸化ニッケルのエレクトロクロミ
ック膜の調製法と全く同様の方法により酸化タングステ
ンのエレクトロクロミック膜を得た。この様にして得ら
れた２種類のエレクトロクロミック膜を用いて、以下の
様にしてエレクトロクロミック素子を作製した。

【００２１】スペーサーを挟み、２種類のエレクトロク
ロミック膜をエポキシ樹脂により接着した後、２種類の
エレクトロクロミック膜の間に、１Ｍ過塩素酸／プロピ
レンカーボネート溶液を注入した。作製したエレクトロ
クロミック素子を図２に示す。このエレクトロクロミッ
ク素子の吸光度を測定した後、このエレクトロクロミッ
ク素子に対して、酸化ニッケルのエレクトロクロミック
膜側のＩＴＯ透明電極を陽極、酸化タングステンのエレ
クトロクロミック膜側をＩＴＯ透明電極を陰極として１
Ｖの電圧を印加した時の吸光度を測定した。

【００２２】実施例１と同様の分光光度計により３００
ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域における吸光度を電極印
加の前後で測定し、両者を比較することにより、この素
子がエレクトロクロミズムを示すことが確認された。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、実施例から明らかな如
く、エレクトロクロミズムを示す物質の粒子をバインダ
ーを含む分散媒体に分散してなるエレクトロクロミック
膜形成用材料を使用することにより、エレクトロクロミ
ック素子を作製できるようになった。これにより、エレ
クトロクロミック素子が実用化に近づき、その産業的意
義は極めて多大である。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１のエレクトロクロミック素子の断面
図

【図２】 実施例２のエレクトロクロミック素子の断面
図

【図３】 吸光度を示すグラフ

【図４】 吸光度を示すグラフ

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 透明電極 ３ スペーサー ４ エレクトロクロミック膜 ５ 透明電極 ６ ガラス基板 ７ 電解質 ８ 接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径が１μｍ〜０．１ｎｍのエレクトロ
   クロミズムを示す物質１００重量部をバインダー２０〜
   ０．１重量部を含む分散媒体に分散してなるエレクトロ
   クロミック膜形成用材料。
2. 【請求項２】 透明電極、電解質、エレクトロクロミッ
   ク膜、透明電極の積層構造からなるエレクトロクロミッ
   ク素子において、該エレクトロクロミック膜が請求項１
   記載の材料をから形成された膜であることを特徴とする
   エレクトロクロミック素子。
3. 【請求項３】 透明電極、第一のエレクトロクロミック
   膜、電解質、第二のエレクトロクロミック膜、透明電極
   の積層構造からなるエレクトロクロミック素子におい
   て、第一および／または第二のエレクトロクロミック膜
   が請求項１記載の材料をから形成された膜であることを
   特徴とするエレクトロクロミック素子。