[发明专利]电致变色装置和用于制造电致变色装置的方法

说明书

技术领域

本发明的方面可涉及电致变色装置和用于制造电致变色装置的方法的至少一种。

背景技术

其中通过施加电压可逆地引起氧化还原反应以可逆地改变颜色的现象称作电致变色。利用这样的电致变色的装置为电致变色装置。对于电致变色装置，迄今为止已进行了许多研究，因为实现由电致变色的特性导致的应用可为可能的。

存在作为待用于电致变色装置的电致变色材料的有机材料或无机材料。有机材料可具有用于彩色显示装置的前途，因为由于其分子结构，显现多种颜色可为可能的，但对于其耐久性可存在问题，因为其为有机物质。另一方面，无机材料可具有在颜色控制方面的问题，但可具有优异的耐久性，特别是在其中使用固体电解质层的情况中。已通过利用这样的特征作为其中其较低的色度可为有利的应用研究了向调光玻璃或ND滤光片的实际应用。然而，在使用固体电解质层的装置中，可存在响应速度可较低的问题。

在这样的电致变色装置中，氧化还原反应通常在如下的构造中进行：其中电致变色材料在两个相对的电极之间形成且能够进行离子传导的电解质层填充在所述电极之间。在电致变色装置中，可存在以这样的方式的缺点：由于其中显色或消色通过利用氧化还原反应进行的原理，显色或消色的响应速度可较低。

而且，电解质层的性能(离子传导性等)可影响显色的响应速度或记忆效应，因为电致变色是电化学现象。尽管在其中电解质层是以电解质溶解于溶剂中这样的方式的液体状电解质层的情况中可容易地获得较高的响应性，但考虑到元件的强度或可靠性，已研究了通过固体化或凝胶化的改善。

即，电解质流体已常规地用于电池或电致变色装置中作为电致变色元件。于是，由于电解质流体的偏移、以及电解质流体的泄漏或如由溶剂的蒸 发导致的电池中的干燥，电池容器中的隔膜可处于部分干燥的状态，且这样的事件可导致内部阻抗的升高或内部短路。

特别地，当电致变色装置用于调光玻璃或显示应用中时，其可必须用透明材料例如玻璃或塑料在至少一个方向上密封，且于是，用金属等完全密闭电解质可为困难的，使得电解质流体的泄漏或蒸发可为更大的问题。

对于用于解决如上所述的缺点的方法，已提出使用聚合物固体电解质。对于具体实例，提供含有氧乙烯链或氧丙烯链的基体聚合物和无机盐的固溶体可为可能的，但这些可完全为固体且可具有如下的实际问题：尽管可提供优异的加工性能，但其电导率可比通常的非水电解质流体的电导率低若干数量级。

此外，已提出用于将有机电解质流体溶解在聚合物中以成为半固体状态的方法(例如，参见日本已审专利申请No.3-73081)或用于进行流体单体与添加的电解质的聚合反应以提供含有电解质的交联聚合物的方法以改善聚合物固体电解质的电导率。然而，它们都未被开发至实用的水平。

同时，这样的电致变色装置通常通过如下制造：在两个相对的电极之间形成电致变色材料，随后插入和贴合(结合)能够进行离子传导的电解质层。如果在不进行这样的贴合过程的情况下制造电致变色装置是可能的，则在多种位置例如曲面上形成装置使得可扩大其适用范围可为可能的，且在一侧上的支持体可为不必要的，使得以较低的成本制造可为可能的。

然而，对于常规的技术，以薄膜工艺在支持体上形成电致变色装置可为困难的。即，在其中在电解质层上形成电极以省略贴合过程的情况中，可存在如下问题：当使用全固体电解质层时，响应速度可较低，如以上所提及的。而且，当使用有机材料层作为全固体电解质层时，可存在如下问题：待在电解质层上形成的电极层的电阻可容易地为较高的且正常地进行氧化还原驱动可为不可能的。特别地，当将通常通过真空成膜而形成且被用作为透明电极的氧化物例如ITO、SnO₂或AZO的层在有机膜的表面上成膜时，透明性和导电性两者可无法容易地为相容的。

另一方面，当使用无机材料层作为全固体电解质层时，可导致对无机电致变色化合物的限制。对于使用无机电致变色化合物的实例，提供具有如下结构的电致变色元件可为可能的：还原显色层和氧化显色层相对和通过在其间插入固体电解质层而进行布置。在这样的电致变色元件中，还原显色层由 含有氧化钨和氧化钛的材料构成且氧化显色层由含有氧化镍的材料构成。而且，公开了电致变色元件(例如，参见日本专利No.4105537)，其中具有透明性且由不同于氧化镍的金属氧化物、或金属、或不同于氧化镍的金属氧化物与金属的复合物构成的中间层被布置在氧化显色层和固体电解质层之间。