JPS631566B2 - - Google Patents
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- JPS631566B2 JPS631566B2 JP53138988A JP13898878A JPS631566B2 JP S631566 B2 JPS631566 B2 JP S631566B2 JP 53138988 A JP53138988 A JP 53138988A JP 13898878 A JP13898878 A JP 13898878A JP S631566 B2 JPS631566 B2 JP S631566B2
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- electrochromic
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- electrolyte
- electrochromic layer
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/15—Devices 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
- G02F1/1514—Devices 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 characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
- G02F1/1523—Devices 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 characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
- G02F1/1525—Devices 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 characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material characterised by a particular ion transporting layer, e.g. electrolyte
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- G02F1/1523—Devices 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 characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising inorganic material
- G02F1/1524—Transition metal compounds
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- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一つの電極上に置かれ且つ電解質層と
接触する永続的電気発色性（electrochromic）材
料の層および上記電極に向い合つて上記電解質層
と接触する対向電極より成る在来技術の電気光学
装置を改善した発明に関するものである。そして
この改善は電解質と電気発色性材料層との間に非
電気発色性材料層を置くことにより成る。電気発
色性材料層を通して両電極間に電流を流すと該材
料の光吸収特性が変化して暗色又は明色に変色す
ることによつて電気発色装置が作動する。このよ
うな装置には装置に電場を与付する手段とその電
場を逆転する手段の両者が具備されている。
接触する永続的電気発色性（electrochromic）材
料の層および上記電極に向い合つて上記電解質層
と接触する対向電極より成る在来技術の電気光学
装置を改善した発明に関するものである。そして
この改善は電解質と電気発色性材料層との間に非
電気発色性材料層を置くことにより成る。電気発
色性材料層を通して両電極間に電流を流すと該材
料の光吸収特性が変化して暗色又は明色に変色す
ることによつて電気発色装置が作動する。このよ
うな装置には装置に電場を与付する手段とその電
場を逆転する手段の両者が具備されている。
従来多くの用途を持つこのような装置は報告さ
れている。例えば米国特許第3708220号明細書に
は特殊なゲル状電解質溶液を用いた電気発色装置
が記述されている。
れている。例えば米国特許第3708220号明細書に
は特殊なゲル状電解質溶液を用いた電気発色装置
が記述されている。
米国特許第3521941号明細書には酸化けい素、
ふつ化マグネシウム、ふつ化カルシウムおよび類
似物のような無機イオン伝導体を利用した電気発
色装置が開示されているが非電気発色層の使用は
示されていない。
ふつ化マグネシウム、ふつ化カルシウムおよび類
似物のような無機イオン伝導体を利用した電気発
色装置が開示されているが非電気発色層の使用は
示されていない。
本発明は電解質と電気発色性層の間に非電気発
色性層を加えるものである。非電気発色層は電気
発色性材料を非電気発色性に転化したものであ
る。
色性層を加えるものである。非電気発色層は電気
発色性材料を非電気発色性に転化したものであ
る。
非電気発色層を設けることによつて従来の装置
よりも一層安定性の高い固体無機電解質を持つ電
気発色装置が得られる。同一材料を電気発色性な
らびに非電気発色性層として使用すると二つの層
に異質材料を用いた時におこる制御不能なドーピ
ング効果の可能性が無くなる。制御し難いドーピ
ングは装置の長期間の切換特性に有害な作用をす
る。
よりも一層安定性の高い固体無機電解質を持つ電
気発色装置が得られる。同一材料を電気発色性な
らびに非電気発色性層として使用すると二つの層
に異質材料を用いた時におこる制御不能なドーピ
ング効果の可能性が無くなる。制御し難いドーピ
ングは装置の長期間の切換特性に有害な作用をす
る。
従つて本発明の目的は従来の装置におけるより
も一層長い寿命を持つ装置を作ることである。
も一層長い寿命を持つ装置を作ることである。
上記のおよびその他の本発明の目的および長所
は図面をを参照しつつ述べられる以下の説明によ
つて一層明らかになるであろう。
は図面をを参照しつつ述べられる以下の説明によ
つて一層明らかになるであろう。
第１図は従来の電気発色装置を説明するもので
あつて透明なガラス又は樹脂上に沈着した電極よ
り成る前面電極層１を出発物として作成される。
この電極上に電気発色性材料２の層を作り次いで
電解質３を、最後に対向電極４を設ける。
あつて透明なガラス又は樹脂上に沈着した電極よ
り成る前面電極層１を出発物として作成される。
この電極上に電気発色性材料２の層を作り次いで
電解質３を、最後に対向電極４を設ける。
第２図は本発明の装置であつて、電気発色性層
２と電解質３の間に非電気発色層５を一体化して
いる。
２と電解質３の間に非電気発色層５を一体化して
いる。
ここに用いる「永続的電気発色性材料」の意味
は与えられた極性の電場の適用に応じて与えられ
た波長区域の電磁輻射に対してほとんど吸収を持
たない第一永続的状態から与えられた波長区域の
電磁輻射を吸収する第二永続状態に変化し、一度
第二状態に移ると反対極性の電場の適用に応じて
再び第一状態に復帰する材料を定義するものであ
る。このような材料の或るものは電場消滅の短絡
状態に応じて第一状態に帰えることも可能であ
る。
は与えられた極性の電場の適用に応じて与えられ
た波長区域の電磁輻射に対してほとんど吸収を持
たない第一永続的状態から与えられた波長区域の
電磁輻射を吸収する第二永続状態に変化し、一度
第二状態に移ると反対極性の電場の適用に応じて
再び第一状態に復帰する材料を定義するものであ
る。このような材料の或るものは電場消滅の短絡
状態に応じて第一状態に帰えることも可能であ
る。
「永続的」の意味はその材料が吸収状態に変化
した後に電場を除去してもそのまま吸収状態に残
留する能力を謂うもので、フランツーケルジツシ
効果の場合のように電場を除去すると瞬間的に最
初の状態に戻るものと異なる。
した後に電場を除去してもそのまま吸収状態に残
留する能力を謂うもので、フランツーケルジツシ
効果の場合のように電場を除去すると瞬間的に最
初の状態に戻るものと異なる。
装置の電気発色性材料を形成する材料は一般に
電気絶縁体又は半導体である。すなわち金属、金
属の合金および他の金属含有化合物のような比較
的電気伝導度の高いものは除外される。
電気絶縁体又は半導体である。すなわち金属、金
属の合金および他の金属含有化合物のような比較
的電気伝導度の高いものは除外される。
永続的電気発色性材料の他の特徴は使用条件の
もとで固体の無機物であり、純粋質、合金又は化
学的化合物を問わず少くとも一つの可変酸化状態
を持つ元素を含有するもの、すなわち酸化状態が
０のほかに二つ以上の状態に存在しうる周期表の
少くとも一つの元素を含むことである。酸化状態
の意味はT.Moeller：Inorganic Chemistry（米国
ニユーヨーク市 ジヨン ウイリー エンド サ
ンズ社1952年発行）中に定義されている。
もとで固体の無機物であり、純粋質、合金又は化
学的化合物を問わず少くとも一つの可変酸化状態
を持つ元素を含有するもの、すなわち酸化状態が
０のほかに二つ以上の状態に存在しうる周期表の
少くとも一つの元素を含むことである。酸化状態
の意味はT.Moeller：Inorganic Chemistry（米国
ニユーヨーク市 ジヨン ウイリー エンド サ
ンズ社1952年発行）中に定義されている。
これらの材料には遷移元素（ランタニドおよび
アクチニド系元素を含す）および銅のような非ア
ルカリ金属元素を含む材料が包含される。この種
の好適な材料は酸化状態が＋２から＋８まで変わ
りうる遷移金属の化合物の薄膜である。例を示す
と、遷移金属の酸化物、オキシ硫化物、ハロゲン
化物、セレン化物、テルル化物、クロム酸塩、モ
リブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジン酸
塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、チタン酸塩、錫
酸塩および類似物である。特に適するものは周期
表の（）Ｂ、（）Ｂおよび（）Ｂ属金属の
錫酸塩、酸化物および硫化物およびランタニド系
金属の酸化物および硫化物の薄膜である。
アクチニド系元素を含す）および銅のような非ア
ルカリ金属元素を含む材料が包含される。この種
の好適な材料は酸化状態が＋２から＋８まで変わ
りうる遷移金属の化合物の薄膜である。例を示す
と、遷移金属の酸化物、オキシ硫化物、ハロゲン
化物、セレン化物、テルル化物、クロム酸塩、モ
リブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジン酸
塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、チタン酸塩、錫
酸塩および類似物である。特に適するものは周期
表の（）Ｂ、（）Ｂおよび（）Ｂ属金属の
錫酸塩、酸化物および硫化物およびランタニド系
金属の酸化物および硫化物の薄膜である。
これらの化合物に関するその他の化合物の例は
ここに引用する米国特許第3521941号明細書中に
示されている。
ここに引用する米国特許第3521941号明細書中に
示されている。
永続的電気発色の正確な機構は未知であるが発
色は負に帯電された電気発色性層に生起すること
が観察される。一般に永続的電気発色の現象は水
素又はリチウムのような陽イオンが陰極に移動
し、電気発色像の層中に電荷を相殺する電子の流
れによつて発色中心が生成するものと信じられて
いる。
色は負に帯電された電気発色性層に生起すること
が観察される。一般に永続的電気発色の現象は水
素又はリチウムのような陽イオンが陰極に移動
し、電気発色像の層中に電荷を相殺する電子の流
れによつて発色中心が生成するものと信じられて
いる。
永続的電気発色性材料を薄膜として用いる時の
厚さは約0.1〜100ミクロンの範囲であることが好
ましい。しかし小さな電圧が非常にうすいフイル
ムを横切つて強い電場を生成するのでフイルムの
厚さは0.1〜10ミクロンのようにうすい方が好ま
しい。最適な厚さはフイルムとして使用する特定
な化合物の性質およびフイルム作成方法によつて
定まるであろう。何となれば特定の化合物とフイ
ルム作成方法が装置製造についての物理的（例え
ば不均質フイルム表面）および経済的な制限を加
えるからである。
厚さは約0.1〜100ミクロンの範囲であることが好
ましい。しかし小さな電圧が非常にうすいフイル
ムを横切つて強い電場を生成するのでフイルムの
厚さは0.1〜10ミクロンのようにうすい方が好ま
しい。最適な厚さはフイルムとして使用する特定
な化合物の性質およびフイルム作成方法によつて
定まるであろう。何となれば特定の化合物とフイ
ルム作成方法が装置製造についての物理的（例え
ば不均質フイルム表面）および経済的な制限を加
えるからである。
酸化タングステンを電気発色性発像材料として
使用し電極間に電圧を加えると元来無色の電気発
色性層が青色になる。すなわち永続的の電気発色
性層は可視光の赤色端を含む帯上に電磁輻射を吸
収するように成りそのために発像層に青色外見を
与える。電場を加えない時には電気発色性発像層
は殆んど非吸収性で無色である。
使用し電極間に電圧を加えると元来無色の電気発
色性層が青色になる。すなわち永続的の電気発色
性層は可視光の赤色端を含む帯上に電磁輻射を吸
収するように成りそのために発像層に青色外見を
与える。電場を加えない時には電気発色性発像層
は殆んど非吸収性で無色である。
ここに用いる電極には電気発色性フイルムと対
照的に電気伝導性の任意の材料が用いられる。こ
れら電気伝導性材料は一般に適当な基体物質例え
ばガラス、木材、紙、プラスチツクス、石膏およ
び類似物で透明、半透明、不透明又は他の光学的
性質を持つ材料上に被覆されている。電極と基体
の組合わせのうち少くとも一つは透明であり、両
者のいづれもが透明であつてもよい。
照的に電気伝導性の任意の材料が用いられる。こ
れら電気伝導性材料は一般に適当な基体物質例え
ばガラス、木材、紙、プラスチツクス、石膏およ
び類似物で透明、半透明、不透明又は他の光学的
性質を持つ材料上に被覆されている。電極と基体
の組合わせのうち少くとも一つは透明であり、両
者のいづれもが透明であつてもよい。
ここに用いる電解質は米国特許第3521941号の
「電流担体透過性絶縁体」である。好適な材料に
は酸化けい素、ふつ化カルシウム、ふつ化マグネ
シウムが含まれる。このような絶縁体を装置中に
直接生成させるように金属表面を酸化又は硫化し
て調製した他の金属の酸化物又は硫化物も用いら
れる。その実例には上記の材料並に酸化アルミニ
ウムおよびセレン化物、砒化物、窒化物、ふつ化
物、臭化物および炭化物の各材料のような他の無
機絶縁体もまた用いられる。
「電流担体透過性絶縁体」である。好適な材料に
は酸化けい素、ふつ化カルシウム、ふつ化マグネ
シウムが含まれる。このような絶縁体を装置中に
直接生成させるように金属表面を酸化又は硫化し
て調製した他の金属の酸化物又は硫化物も用いら
れる。その実例には上記の材料並に酸化アルミニ
ウムおよびセレン化物、砒化物、窒化物、ふつ化
物、臭化物および炭化物の各材料のような他の無
機絶縁体もまた用いられる。
ここに用いる非電気発色性層は電気発色性層を
なすものと同一のものであつて電気発色性層と密
着して置かれる。装置がほとんど乾燥（水分約５
％以下）している時普通の電気発色装置作動電圧
の電場のもとに置いた時に発色しないものは非電
気発色性と看做される。非電気発色層は同一物質
でエレクトロクロム物質として作用するものより
も基本的により高い酸化状態にある。非電気発色
性材料を付着させる時には、電気発色層生成の場
合に還元性又は中性雰囲気下に付着させるのに反
して酸化性雰囲気下にそしてより低速度で行な
う。電気発色性層用に使用出来る材料のどのよう
なものまた非電気発色性層用の使用出来るが、酸
化タングステンはその両者にとつて一層好適であ
る。
なすものと同一のものであつて電気発色性層と密
着して置かれる。装置がほとんど乾燥（水分約５
％以下）している時普通の電気発色装置作動電圧
の電場のもとに置いた時に発色しないものは非電
気発色性と看做される。非電気発色層は同一物質
でエレクトロクロム物質として作用するものより
も基本的により高い酸化状態にある。非電気発色
性材料を付着させる時には、電気発色層生成の場
合に還元性又は中性雰囲気下に付着させるのに反
して酸化性雰囲気下にそしてより低速度で行な
う。電気発色性層用に使用出来る材料のどのよう
なものまた非電気発色性層用の使用出来るが、酸
化タングステンはその両者にとつて一層好適であ
る。
本発明の装置は真空蒸着法を用いて所期の構造
が出来るまで一つの層上に他の層を付着させるこ
とによつて容易に製造することが出来る。
が出来るまで一つの層上に他の層を付着させるこ
とによつて容易に製造することが出来る。
次の実施例は本発明の説明およびその具体形お
よび実施の態様を示すためのものであつて本発明
を制限するものではない。
よび実施の態様を示すためのものであつて本発明
を制限するものではない。
実施例 １
電気発色性制御伝達装置を次の如く調整した：
電気発色性酸化タングステンの2.000Åの層を
一枚の透明な伝導性酸化インジウムガラス上に付
着させた。この電気発色性層上に650Åの厚さの
非電気発色性酸化タングステン（高酸化状態）層
を1.7×10-4torrで毎秒３Åの速度で酸素雰囲気下
で加熱蒸発付着させた。次いで1600Åの厚さの酸
化けい素次いで120Åの厚さの金を蒸着させた。
金属は対向電極として作用する。
一枚の透明な伝導性酸化インジウムガラス上に付
着させた。この電気発色性層上に650Åの厚さの
非電気発色性酸化タングステン（高酸化状態）層
を1.7×10-4torrで毎秒３Åの速度で酸素雰囲気下
で加熱蒸発付着させた。次いで1600Åの厚さの酸
化けい素次いで120Åの厚さの金を蒸着させた。
金属は対向電極として作用する。
第二の装置は第一装置と同様ではあるが非電気
発色層を省いた。
発色層を省いた。
二つの装置の酸化インジウムと金の層の間に直
流電圧を適用して試験した。装置を発色させ光の
透過を低下させるために酸化インジウム層を負
に、また消色して光の透過を増すために酸化イン
ジウム層を正に荷電した。発色消色の周期を切換
サイクルと呼ぶ。活性面積に対し約15MC／CM2
の電気量を各半サイクル間に通過させた。非電気
発色性層を持つ装置は2000回をこえる切換サイク
ルに作動したがこれを持たない装置は500回に達
しないうちに機能を失つた。
流電圧を適用して試験した。装置を発色させ光の
透過を低下させるために酸化インジウム層を負
に、また消色して光の透過を増すために酸化イン
ジウム層を正に荷電した。発色消色の周期を切換
サイクルと呼ぶ。活性面積に対し約15MC／CM2
の電気量を各半サイクル間に通過させた。非電気
発色性層を持つ装置は2000回をこえる切換サイク
ルに作動したがこれを持たない装置は500回に達
しないうちに機能を失つた。
実施例 ２
実施例１と同じ手順を繰り返したが、酸化けい
素の代りにふつ化マグネシウム（1800Å）を用い
た。その結果はほぼ同様であつた。
素の代りにふつ化マグネシウム（1800Å）を用い
た。その結果はほぼ同様であつた。
第１図および第２図はエレクトロクロム装置を
構成する種々の層の断面図で、第１図は従来の装
置、第２図は本発明の装置である。 １……前面電極層、２……電気発色材料層、３
……電解質層、４……対向電極、５……非電気発
色材料層。
構成する種々の層の断面図で、第１図は従来の装
置、第２図は本発明の装置である。 １……前面電極層、２……電気発色材料層、３
……電解質層、４……対向電極、５……非電気発
色材料層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一つの電極表面上の永続的電気発色性材料の
一つの層、前記電気発色性材料層と接触するこれ
と同一材料より成る非電気発色層、該非電気発色
層に接触する電流担体透過性絶縁体電解質、前記
電解質に接触する対向電極および電極間に反対極
性の電場を選択的に適用するための電気的手段よ
り成る電気発色装置。 ２ 電気発色層と非電気発色層がそれぞれ酸化タ
ングステンである特許請求の範囲第１項記載の装
置。 ３ 電解質が主として酸化けい素、ふつ化カルシ
ウムおよびふつ化マグネシウムよりなる群から選
ばれる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 電解質が酸化けい素である特許請求の範囲第
１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/851,071 US4170406A (en) | 1977-11-14 | 1977-11-14 | Electrochromic devices having protective interlayers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5489653A JPS5489653A (en) | 1979-07-16 |
| JPS631566B2 true JPS631566B2 (ja) | 1988-01-13 |
Family
ID=25309897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13898878A Granted JPS5489653A (en) | 1977-11-14 | 1978-11-13 | Electric coloring device |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4170406A (ja) |
| JP (1) | JPS5489653A (ja) |
| AU (1) | AU520179B2 (ja) |
| BE (1) | BE871953A (ja) |
| BR (1) | BR7807180A (ja) |
| CA (1) | CA1111537A (ja) |
| DE (1) | DE2846101A1 (ja) |
| ES (1) | ES475061A1 (ja) |
| FR (1) | FR2408849A1 (ja) |
| GB (1) | GB2007866B (ja) |
| IT (1) | IT1106407B (ja) |
| NL (1) | NL7809938A (ja) |
| SU (1) | SU1048994A3 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54158249A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-13 | Toshiba Corp | Display cell |
| US4475795A (en) * | 1978-10-23 | 1984-10-09 | Timex Corporation | Electrochromic films having improved etch resistance |
| US4240713A (en) * | 1978-11-08 | 1980-12-23 | Timex Corporation | Electrode barrier layer for hydrogen-colored electrochromic displays |
| US4306773A (en) * | 1978-11-20 | 1981-12-22 | General Motors Corporation | Electrochromic display device having reduced film dissolution |
| US4297006A (en) * | 1978-12-28 | 1981-10-27 | Timex Corporation | Protective membrane for electrochromic displays |
| EP0084604A1 (en) * | 1982-01-25 | 1983-08-03 | American Cyanamid Company | Thin film transistor-driven electrochromic display and system |
| US4500174A (en) * | 1983-01-05 | 1985-02-19 | Conner Bruce E | Electrochromic imaging apparatus |
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