JP2018105920A - Electro-optic device - Google Patents
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Abstract
【課題】エレクトロクロミック材料を用いる装置において良好な白色状態を実現する。
【解決手段】一面側に第1電極15を有する第1基板11と、一面側に第2電極16を有し第1基板と対向配置される第2基板12と、エレクトロデポジション材料を含有しており第1電極と第2電極との間に配置される電解質層を含み、第1電極は、電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、当該凹凸形状の表面粗さRaと平均長さRSmの比であるRa/RSmの値が0.018以上である、電気光学装置である。
【選択図】図3An excellent white state is realized in an apparatus using an electrochromic material.
A first substrate 11 having a first electrode 15 on one side, a second substrate 12 having a second electrode 16 on one side and disposed opposite to the first substrate, and an electrodeposition material. And includes an electrolyte layer disposed between the first electrode and the second electrode, and the first electrode has an uneven shape on one side in contact with the electrolyte layer, and the surface roughness Ra of the uneven shape In this electro-optical device, the value of Ra / RSm, which is the ratio of the average length RSm, is 0.018 or more.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、エレクトロクロミック材料を用いて構成される電気光学装置に関する。 The present invention relates to an electro-optical device configured using an electrochromic material.
国際公開第2012/118188号パンフレット(特許文献1)には、一対の基板と、一対の基板の対向する面に形成され、一方がナノオーダーの凹凸のある透明電極である一対の電極と、一対の電極の間に矜持され、電解質、銀を含むエレクトロクロミック材料及びメディエータを含む電解質層と、を有する調光素子が開示されている。この調光素子は、一対の電極の間に電圧を印加すると、一方の電極ではエレクトロクロミック材料中の銀イオンが還元されて銀として析出して膜を形成し、電圧を解除すると析出した銀は再び銀イオンとして溶解する。この場合に、銀が平滑な電極上に形成されたとすれば外観上は鏡面状態となり、銀が粒子修飾電極上に形成されたとすれば光の乱反射により外観上は暗状態(黒状態)となる。このため、一対の電極の片方を平滑に、もう片方を粒子修飾電極にすれば、電圧の極性によって鏡面状態と暗状態を切り替えることができる。また、電圧を解除したときには基板間が透明な状態(光が透過する状態)となる。 WO 2012/118188 pamphlet (Patent Document 1) includes a pair of substrates, a pair of electrodes formed on opposite surfaces of the pair of substrates, one of which is a transparent electrode having nano-order unevenness, and a pair of A dimming element having an electrolyte, an electrochromic material containing silver, and an electrolyte layer containing a mediator is disclosed. In this light control element, when a voltage is applied between a pair of electrodes, the silver ions in the electrochromic material are reduced and deposited as silver in one electrode to form a film, and when the voltage is released, the deposited silver is It dissolves again as silver ions. In this case, if silver is formed on a smooth electrode, the appearance is a mirror surface, and if silver is formed on a particle-modified electrode, the appearance is dark (black state) due to irregular reflection of light. . For this reason, if one of the pair of electrodes is smooth and the other is a particle-modified electrode, the mirror state and the dark state can be switched depending on the polarity of the voltage. Further, when the voltage is released, the space between the substrates is in a transparent state (a state in which light is transmitted).
上記した調光素子は、外観上得られる状態としては鏡面状態、暗状態または透明状態の何れかであるため、例えばこの調光素子を用いてプロジェクタによって投影される画像を表示するためのスクリーンを構成しようとした場合には、鏡面状態を利用することになる。しかし、鏡面状態を利用すると、画像を構成する光の入射角と反射角が等しい方向にのみ強い反射が生じるため、視野角が狭くなるという不都合がある。このため、良好な白色状態を実現することが望まれる。 Since the above-described dimming element is in a specular state, a dark state, or a transparent state as an externally obtained state, for example, a screen for displaying an image projected by a projector using the dimming element is provided. When trying to configure, the mirror state is used. However, when the mirror surface state is used, strong reflection occurs only in the direction in which the incident angle and the reflection angle of the light constituting the image are equal, so that there is a disadvantage that the viewing angle becomes narrow. For this reason, it is desired to realize a good white state.
本発明に係る具体的態様は、エレクトロクロミック材料を用いる装置において良好な白色状態を実現することが可能な技術を提供することを目的の1つとする。 A specific aspect of the present invention is to provide a technique capable of realizing a good white state in an apparatus using an electrochromic material.
本発明に係る一態様の電気光学装置は、(a)一面側に第1電極を有する第1基板と、(b)一面側に第2電極を有し、前記第1基板と対向配置される第2基板と、(c)エレクトロデポジション材料を含有しており、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される電解質層を含み、(d)前記第1電極は、前記電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、当該凹凸形状の表面粗さRaと平均長さRSmの比であるRa/RSmの値が0.018以上である、電気光学装置である。 An electro-optical device according to one aspect of the present invention includes (a) a first substrate having a first electrode on one surface side, and (b) a second electrode on one surface side, and is disposed to face the first substrate. A second substrate; and (c) an electrodeposition material containing an electrolyte layer disposed between the first electrode and the second electrode, and (d) the first electrode comprising the electrolyte The electro-optical device has a concavo-convex shape on one side in contact with the layer, and a value of Ra / RSm, which is a ratio between the surface roughness Ra and the average length RSm, of the concavo-convex shape is 0.018 or more.
上記構成によれば、エレクトロクロミック材料を用いる装置において、入射光の散乱による良好な白色状態を実現することが可能になる。 According to the above configuration, it is possible to realize a good white state due to scattering of incident light in an apparatus using an electrochromic material.
図1は、一実施形態の電気光学装置の構成を示す模式的な断面図である。図1に示す電気光学装置は、例えばプロジェクタによって投影される画像を表示するためのスクリーンとして用いられるものであり、第1基板11、第2基板12、電解質層13、シール材14、駆動装置20を含んで構成されている。第1基板11と第2基板12とは、互いの一面側を向かい合わせて配置されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an electro-optical device according to an embodiment. The electro-optical device shown in FIG. 1 is used, for example, as a screen for displaying an image projected by a projector, and includes a first substrate 11, a second substrate 12, an electrolyte layer 13, a sealing material 14, and a driving device 20. It is comprised including. The first substrate 11 and the second substrate 12 are arranged with their one side facing each other.
第1基板11は、例えば透光性を有する硬質の基板(例えばガラス基板)である。この第1基板11の一面側には、そのほぼ全面にわたって微細な凹凸形状を有する第1電極15が設けられている。同様に、第2基板12は、例えば透光性を有する硬質の基板(例えばガラス基板)である。この第2基板12の一面側には、そのほぼ全面にわたって平坦な第2電極16が設けられている。 The first substrate 11 is a hard substrate (for example, a glass substrate) having translucency, for example. On the one surface side of the first substrate 11, a first electrode 15 having a fine uneven shape is provided over almost the entire surface. Similarly, the 2nd board | substrate 12 is a hard board | substrate (for example, glass substrate) which has translucency, for example. On the one surface side of the second substrate 12, a flat second electrode 16 is provided over almost the entire surface.
電解質層13は、エレクトロデポジション材料を含む電解液を用いて構成されており、第1基板11と第2基板12の各一面側の間に配置されている。詳細には、電解質層13を構成する電解液は、エレクトロクロミック材料、メディエータ、支持電解質、溶媒、ゲル化用ポリマーなどを含んで構成される。 The electrolyte layer 13 is configured by using an electrolytic solution containing an electrodeposition material, and is disposed between each surface of the first substrate 11 and the second substrate 12. Specifically, the electrolytic solution constituting the electrolyte layer 13 includes an electrochromic material, a mediator, a supporting electrolyte, a solvent, a gelling polymer, and the like.
電解質層13を構成する材料の一例として、エレクトロクロミック材料にはAgBrを350mM用い、メディエータにはCuCl2を30mM用い、支持電解質にはLiBrを700mM用い、溶媒にはトリグライムを用いることができる。 As an example of the material constituting the electrolyte layer 13, 350 mM of AgBr can be used for the electrochromic material, 30 mM of CuCl 2 can be used for the mediator, 700 mM of LiBr can be used for the supporting electrolyte, and triglyme can be used for the solvent.
なお、銀化合物は上記に限定されず、塩化銀、酸化銀、臭化銀、ヨウ化銀、硝酸銀などを用いることができる。銀化合物の濃度は、例えば5mM以上500mM以下であることが好ましいがこれに限定されない。 Note that the silver compound is not limited to the above, and silver chloride, silver oxide, silver bromide, silver iodide, silver nitrate, or the like can be used. The concentration of the silver compound is preferably, for example, 5 mM or more and 500 mM or less, but is not limited thereto.
支持電解質は、発色材料の酸化還元反応等を促進するものであれば特に限定されず、例えばリチウム塩(LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4等)、カリウム塩(KCl、KBr、KI等)、ナトリウム塩(NaCl、NaBr、NaI等)を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、例えば10mM以上1M以下であることが好ましいがこれに限定されない。 The supporting electrolyte is not particularly limited as long as it promotes the redox reaction or the like of the coloring material. For example, lithium salt (LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 etc.), potassium salt (KCl, KBr, KI etc.) ), Sodium salts (NaCl, NaBr, NaI, etc.) can be preferably used. The concentration of the supporting electrolyte is preferably 10 mM or more and 1 M or less, but is not limited thereto.
溶媒は、発色材料等を安定的に保持することができるものであって、第1基板11、第2基板12の構成材料と屈折率nが近いか同程度であれば特に限定されない。屈折率が同程度であることが望ましいのは、電気光学装置を透明状態とする場合において界面での反射が極力生じないようにして透明性を高めるためである。例えば、各基板の屈折率が1.52の無アルカリガラスであるとすると、溶媒とガラスとの屈折率差が±0.15であれば界面反射を1%以下にでき、屈折率差が±0.10であれば界面反射を0.5%以下にできる。このような溶媒としては炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、さらには、イオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を用いることができる。具体的には、トリグライム(n=1.432)、炭酸プロピレン(n=1.419)、ジメチルスルホキシド(n=1.479)、N,N−ジメチルホルムアミド(n=1.431)、テトラヒドロフラン(n=1.409)、γ−ブチロラクトン(n=1.436)等を用いることができる。 The solvent is not particularly limited as long as it can stably hold the coloring material and the like, and the refractive index n is close to or similar to the constituent materials of the first substrate 11 and the second substrate 12. It is desirable that the refractive indexes be approximately the same, in order to enhance transparency by preventing reflection at the interface as much as possible when the electro-optical device is in a transparent state. For example, if each substrate is made of alkali-free glass having a refractive index of 1.52, if the refractive index difference between the solvent and the glass is ± 0.15, the interface reflection can be reduced to 1% or less, and the refractive index difference is ± If it is 0.10, interface reflection can be made 0.5% or less. As such a solvent, a polar solvent such as propylene carbonate, an organic solvent having no polarity, an ionic liquid, an ion conductive polymer, a polymer electrolyte, and the like can be used. Specifically, triglyme (n = 1.432), propylene carbonate (n = 1.419), dimethyl sulfoxide (n = 1.479), N, N-dimethylformamide (n = 1.431), tetrahydrofuran ( n = 1.409), γ-butyrolactone (n = 1.436), and the like can be used.
シール材14は、第1基板11と第2基板12の各一面側の間において、基板同士が重なる領域を囲んで設けられており、電解質層13を封止する。シール材14としては、例えばUV硬化型のシール材、UV・熱硬化型のシール材、熱硬化型のシール材を用いることができる。 The sealing material 14 is provided between each surface side of the first substrate 11 and the second substrate 12 so as to surround a region where the substrates overlap each other, and seals the electrolyte layer 13. As the sealing material 14, for example, a UV curable sealing material, a UV / thermosetting sealing material, or a thermosetting sealing material can be used.
本実施形態では、シール材14にはギャップ材(例えば直径50μm)が添加されており、このギャップ材によって第1基板11と第2基板12の相互間距離(セル厚)を確保する。なお、第1基板11、第2基板12として大面積のものを用いる場合には、セル厚のムラを低減するために基板面内にギャップ材を分散配置することが好ましい。 In the present embodiment, a gap material (for example, 50 μm in diameter) is added to the sealing material 14, and the gap distance (cell thickness) between the first substrate 11 and the second substrate 12 is secured by this gap material. In addition, when using the thing of a large area as the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 12, in order to reduce the nonuniformity of cell thickness, it is preferable to disperse | distribute a gap material in a substrate surface.
駆動装置20は、第1電極15および第2電極16と接続されており、これらを介して電解質層13へ駆動電圧を供給する。 The driving device 20 is connected to the first electrode 15 and the second electrode 16 and supplies a driving voltage to the electrolyte layer 13 through these.
図2は、第1電極の構成を詳細に説明するための模式的な断面図である。第1電極15の構成としてはいくつかの態様が考えられる。図2(A)に示す態様の第1電極15は、第1基板11の一面側に形成された多数の微細な凹部21の表面形状に沿って設けられた導電膜22を含んで構成されている。図示のように導電膜22は、凹部21の表面形状に沿って設けられ、第1基板11の一面側において多数の凹部24からなる凹凸形状を有する。図2(B)に示す態様の第1電極15は、第1基板11の一面側に設けられた導電膜23を有しており、導電膜23はその一面側に微細な多数の凹部24からなる凹凸形状を有する。これらの何れの態様によっても微細な凹凸形状を有する第1電極15が得られる。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the first electrode in detail. Several configurations are conceivable for the configuration of the first electrode 15. The first electrode 15 in the embodiment shown in FIG. 2A includes a conductive film 22 provided along the surface shape of a large number of minute recesses 21 formed on one surface side of the first substrate 11. Yes. As illustrated, the conductive film 22 is provided along the surface shape of the recess 21, and has an uneven shape including a large number of recesses 24 on one surface side of the first substrate 11. The first electrode 15 in the embodiment shown in FIG. 2B has a conductive film 23 provided on one surface side of the first substrate 11, and the conductive film 23 is formed from a large number of fine recesses 24 on the one surface side. It has an uneven shape. According to any of these aspects, the first electrode 15 having a fine uneven shape can be obtained.
図2(C)は、第1電極の凹凸形状について詳細に説明するための模式的な断面図である。第1電極15の導電膜22(または23)の表面における凹凸は、例えば図示のように凹部24の深さLと幅Wによって定義することができる。凹部24の深さLは、例えば400nm程度であり、凹部24の幅Wは、例えば数μmである。なお、凹部24の形状モデルとしては図示のような半球状を考えるが、実際には半球状に近いランダム形状になると考えられ、その深さや幅も一定ではなくある一定範囲においてバラツキを有し得る。 FIG. 2C is a schematic cross-sectional view for explaining in detail the uneven shape of the first electrode. The unevenness on the surface of the conductive film 22 (or 23) of the first electrode 15 can be defined by, for example, the depth L and the width W of the recess 24 as illustrated. The depth L of the recess 24 is, for example, about 400 nm, and the width W of the recess 24 is, for example, several μm. Although a hemispherical shape as shown in the figure is considered as the shape model of the concave portion 24, it is considered that the shape is actually a random shape close to a hemispherical shape, and the depth and width thereof are not constant but may vary within a certain range. .
図3は、電気光学装置の動作原理を説明するための模式的な断面図である。図3(A)には、白色状態を実現する際の動作原理を示す。第1電極15と第2電極16の間に、第1電極15側が相対的に低電位となるようにして直流電圧を印加することで、金属核が発生して成長し、図示のように第1電極15の凹部24上に金属膜30が析出する。ここで析出する金属膜30は、図示のように各凹部24を含んで構成される微小な凹凸形状に沿うようにして形成された緻密な膜となる。このときの凹凸形状が可視光の波長サイズ以上であれば入射光は散乱されるので、外観上は白色状態となる。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation principle of the electro-optical device. FIG. 3A shows the operating principle when realizing the white state. By applying a DC voltage between the first electrode 15 and the second electrode 16 so that the first electrode 15 side is at a relatively low potential, metal nuclei are generated and grown, and as shown in FIG. A metal film 30 is deposited on the recess 24 of one electrode 15. The metal film 30 deposited here is a dense film formed so as to follow a minute concavo-convex shape including each concave portion 24 as shown in the figure. If the uneven shape at this time is equal to or larger than the wavelength size of visible light, the incident light is scattered, so that the appearance is white.
また、図3(B)には、鏡面状態を実現する際の動作原理を示す。第1電極15と第2電極16の間に、第2電極16側が相対的に低電位となるようにして直流電圧を印加することで、金属核が発生して成長し、図示のように第2電極16の表面上に平坦な金属膜30が析出する。このときの平坦な金属膜への入射光は正反射されるので、外観上は鏡面状態となる。なお、第1電極15と第2電極16の間に電圧を印加しない状態(電圧無印加状態)においては、金属膜が析出しないため、外観上は透明状態となる。 FIG. 3B shows an operation principle when realizing the mirror state. By applying a DC voltage between the first electrode 15 and the second electrode 16 so that the second electrode 16 side is at a relatively low potential, metal nuclei are generated and grown. A flat metal film 30 is deposited on the surface of the two electrodes 16. Since the incident light on the flat metal film at this time is regularly reflected, the appearance is a mirror surface. In addition, in a state where no voltage is applied between the first electrode 15 and the second electrode 16 (a state where no voltage is applied), the metal film is not deposited, so that the appearance is transparent.
すなわち本実施形態の電気光学装置は、第1電極15と第2電極16の間への電圧印加の状態に応じて、外観上、白色状態(光散乱状態)、鏡面状態(光反射状態)および透明状態(光透過状態)の各状態を得ることができる。 That is, according to the state of voltage application between the first electrode 15 and the second electrode 16, the electro-optical device according to the present embodiment has a white state (light scattering state), a specular state (light reflection state), and an appearance. Each state of a transparent state (light transmission state) can be obtained.
次に、本実施形態の電気光学装置の製造方法について説明する。ここでは、第1基板11の一面側の多数の微細な凹部21に設けられた導電膜22を含んで第1電極15が構成されている場合(図2(A)参照)について、その好適な製造方法の一例を説明する。 Next, a method for manufacturing the electro-optical device of this embodiment will be described. Here, it is preferable for the case where the first electrode 15 is configured including the conductive film 22 provided in a large number of minute recesses 21 on one surface side of the first substrate 11 (see FIG. 2A). An example of the manufacturing method will be described.
無アルカリガラス基板などの透明基板の一面に、例えばブラスト処理を施すことにより、透明基板の一面側に微細な凹凸形状を形成する。これにより、一面側に微細な凹凸形状を有する第1基板11が得られる。このとき、ブラスト処理の諸条件を適宜設定することで、第1基板11の凹凸形状の粗さ具合を制御することができる。ブラスト処理を用いる場合に、その諸条件としては、投射材(砥粒)の粒径、投射材の材質、投射圧力、投射角度、処理時の基板距離、処理時間などが挙げられる。なお、ブラスト処理に変えてウェットエッチング処理などを用いてもよい。ウェットエッチング処理の諸条件としては、薬液組成、濃度、処理時間などが挙げられる。 By subjecting one surface of a transparent substrate such as an alkali-free glass substrate to blasting, for example, a fine uneven shape is formed on the one surface side of the transparent substrate. Thereby, the 1st board | substrate 11 which has a fine uneven | corrugated shape on the one surface side is obtained. At this time, the roughness of the uneven shape of the first substrate 11 can be controlled by appropriately setting various conditions for the blast treatment. When blasting is used, the conditions include the particle size of the projection material (abrasive grains), the material of the projection material, the projection pressure, the projection angle, the substrate distance during processing, the processing time, and the like. Note that a wet etching process or the like may be used instead of the blasting process. Various conditions for the wet etching treatment include chemical composition, concentration, treatment time, and the like.
次に、第1基板11の凹凸形状を有する面に導電膜を形成する。例えば、ITO(インジウム錫酸化物)からなる透明導電膜(ITO膜)をスパッタ法によって成膜する。これにより、第1基板11の一面側に設けられた多数の微細な凹部21に設けられた導電膜22によって構成される第1電極15が得られる。導電膜22としてのITO膜のシート抵抗は例えば5Ω/sq.程度であり、膜厚は数百nmである。 Next, a conductive film is formed on the surface of the first substrate 11 having an uneven shape. For example, a transparent conductive film (ITO film) made of ITO (indium tin oxide) is formed by sputtering. Thereby, the 1st electrode 15 comprised by the electrically conductive film 22 provided in many fine recessed parts 21 provided in the one surface side of the 1st board | substrate 11 is obtained. The sheet resistance of the ITO film as the conductive film 22 is, for example, about 5Ω / sq., And the film thickness is several hundred nm.
また、無アルカリガラス基板などの透明基板をもう1つ用意し、その一面に導電膜を形成する。例えば、ITO膜をスパッタ法によって成膜する。これにより、一面側に第2電極16を有する第2基板12が得られる。導電膜としてのITO膜のシート抵抗は例えば5Ω/sq.程度であり、膜厚は数百nmである。 In addition, another transparent substrate such as an alkali-free glass substrate is prepared, and a conductive film is formed on one surface thereof. For example, an ITO film is formed by sputtering. Thereby, the 2nd board | substrate 12 which has the 2nd electrode 16 on the one surface side is obtained. The sheet resistance of the ITO film as the conductive film is, for example, about 5Ω / sq., And the film thickness is several hundred nm.
なお、透明導電膜としては可視光領域での光透過性が高ければ特に限定されず、例えばZnO膜、Ga2O5膜、グラフェン膜などを用いることもできる。また、透明導電膜の形成方法についても特に限定はなく、例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スピンコーティング法など種々考えられる。 Note that the transparent conductive film is not particularly limited as long as light transmittance in the visible light region is high. For example, a ZnO film, a Ga 2 O 5 film, a graphene film, or the like can be used. Moreover, there is no limitation in particular also about the formation method of a transparent conductive film, For example, various methods, such as a vacuum evaporation method, an ion plating method, a spin coating method, are considered.
次に、一方の基板、例えば第1基板11の一面側にギャップ材を添加されたシール材料を塗布する。シール材料としては、例えば紫外線硬化型、熱硬化型、紫外線硬化と熱硬化の混合型など種々のものを用いることができる。 Next, a sealing material to which a gap material is added is applied to one substrate, for example, one surface side of the first substrate 11. As the sealing material, for example, various types such as an ultraviolet curing type, a thermosetting type, a mixed type of ultraviolet curing and thermosetting can be used.
また、他方の第2基板12の一面側にギャップ材を散布する。このときの散布量は1〜3個/mm2とするのが経験上好ましいがこれに限られない。なお、ギャップ材に代えて、リブなどの突起体を基板上に形成することでギャップコントロールを行ってもよい。この場合、突起体のアスペクト比はなるべく高いことが好ましい。 Further, a gap material is dispersed on the one surface side of the other second substrate 12. Although it is preferable from experience that the application rate at this time is 1 to 3 / mm 2 , it is not limited thereto. In addition, it may replace with a gap material and may perform gap control by forming protrusions, such as a rib, on a board | substrate. In this case, the aspect ratio of the protrusion is preferably as high as possible.
次に、第1基板11と第2基板12の間にエレクトロデポジション材料を含む電解液を封入する。この工程は、例えば、ワンドロップフィリング法(ODF法)によって行うことができる。具体的には、第1基板11の一面側のシール材料に囲まれた領域内に電解液を滴下した後、この第1基板11の一面と第2基板12の一面を向かい合わせて両者を貼り合わせる。そして、紫外線および/または熱を与えることによってシール材料を硬化させる。これにより、シール材14と、これによって周囲を封止された電解質層13が得られる。なお、第1基板11と第2基板12を先に貼り合わせた後に両者間へ真空注入法によって電解液を注入してもよいし、その他の方法を用いてもよい。 Next, an electrolytic solution containing an electrodeposition material is sealed between the first substrate 11 and the second substrate 12. This step can be performed, for example, by a one-drop filling method (ODF method). Specifically, after the electrolytic solution is dropped into a region surrounded by the sealing material on the one surface side of the first substrate 11, the one surface of the first substrate 11 and the one surface of the second substrate 12 are faced to each other, and both are attached. Match. Then, the sealing material is cured by applying ultraviolet rays and / or heat. Thereby, the sealing material 14 and the electrolyte layer 13 whose periphery is sealed thereby are obtained. Note that after the first substrate 11 and the second substrate 12 are bonded together, an electrolytic solution may be injected between them by a vacuum injection method, or other methods may be used.
以上のようにして、本実施形態の電気光学装置を製造することができる。なお、第1電極15が第1基板11の一面側に設けられた導電膜23の一面に多数の微細な凹部24を設けて構成されている場合(図2(B)参照)についても、第1電極15を得る工程を除いて上記と同様の製造方法を用いることができる。なお、第1電極15を得る工程については、例えば、第1基板11の一面上にスパッタ法など適宜の成膜法によって導電膜23を形成し、その導電膜23の一面をブラスト処理やエッチング処理によって加工することによって多数の凹部24を形成すればよい。 As described above, the electro-optical device of this embodiment can be manufactured. Even when the first electrode 15 is configured by providing a large number of fine recesses 24 on one surface of the conductive film 23 provided on one surface side of the first substrate 11 (see FIG. 2B), Except for the step of obtaining one electrode 15, the same manufacturing method as described above can be used. As for the step of obtaining the first electrode 15, for example, the conductive film 23 is formed on one surface of the first substrate 11 by an appropriate film forming method such as sputtering, and the one surface of the conductive film 23 is blasted or etched. A large number of recesses 24 may be formed by processing according to the above.
(実施例)
電気光学装置の実施例として、いくつかのサンプルを作製した。
各サンプルの電解質層13の層厚は50μmとした。電解質としては、溶媒をトリグライムとし、エレクトロクロミック材としてAgBrを350mM添加し、支持電解質としてLiBrを700mM加え、メディエータとしてCuCl2を30mM加えた。また、第1電極15、第2電極16としてはそれぞれシート抵抗5Ω/sq.のITO膜を用いた。
(Example)
As an example of the electro-optical device, several samples were manufactured.
The thickness of the electrolyte layer 13 of each sample was 50 μm. As an electrolyte, a solvent was triglyme, 350 mM of AgBr was added as an electrochromic material, 700 mM of LiBr was added as a supporting electrolyte, and 30 mM of CuCl 2 was added as a mediator. As the first electrode 15 and the second electrode 16, ITO films having a sheet resistance of 5Ω / sq. Were used.
第1電極15の表面の凹凸形状については、ブラスト条件を変えることで以下のように表面状態、具体的には平均粗さ(算術平均粗さ)Ra、平均長さRSm、平均深さRcがそれぞれ異なるサンプルを作製した。ここでいう平均粗さ(算術平均粗さ)Ra、平均長さRSm、平均深さRcのそれぞれはJIS規格(JIS B 0601:2001)により定義されるものに対応している。 About the uneven | corrugated shape of the surface of the 1st electrode 15, surface conditions, specifically average roughness (arithmetic average roughness) Ra, average length RSm, and average depth Rc are changed as follows by changing blast conditions. Different samples were prepared. The average roughness (arithmetic average roughness) Ra, the average length RSm, and the average depth Rc here correspond to those defined by the JIS standard (JIS B 0601: 2001).
サンプル1: Ra=0.12μm、RSm=20.0μm、Rc=0.43μm
サンプル2: Ra=0.49μm、RSm=18.5μm、Rc=1.77μm
サンプル3: Ra=0.54μm、RSm=25.2μm、Rc=1.93μm
Sample 1: Ra = 0.12 μm, RSm = 20.0 μm, Rc = 0.43 μm
Sample 2: Ra = 0.49 μm, RSm = 18.5 μm, Rc = 1.77 μm
Sample 3: Ra = 0.54 μm, RSm = 25.2 μm, Rc = 1.93 μm
図4は、実施例の電気光学装置の各サンプルにおける表面処理状態の観察画像を示す図である。詳細には、図4(A)は上記サンプル1の観察画像、図4(B)は上記サンプル2の観察画像である。なお、サンプル3の観察画像は省略する。図示のように、サンプル1は、表面粗さRaが0.12μm、表面に形成される各凹部24の径が概ね2〜5μmである。サンプル2は、表面粗さRaが0.49μm、表面に形成される各凹部24の径が概ね3〜7μmである。 FIG. 4 is a diagram illustrating an observation image of the surface treatment state of each sample of the electro-optical device according to the example. Specifically, FIG. 4A is an observation image of the sample 1 and FIG. 4B is an observation image of the sample 2. Note that the observation image of sample 3 is omitted. As shown in the figure, the sample 1 has a surface roughness Ra of 0.12 μm, and the diameter of each recess 24 formed on the surface is approximately 2 to 5 μm. Sample 2 has a surface roughness Ra of 0.49 μm, and the diameter of each recess 24 formed on the surface is approximately 3 to 7 μm.
次に、各サンプルの視野角特性について説明する。一般的に、スクリーンの視野角の特性は、被測定物の基板面の法線方向を基準として5°傾いた角度における反射輝度に対する、各角度での反射輝度の角度依存性により評価される。スクリーンに投影した映像を視認できる範囲は視野範囲角度と呼ばれ、相対反射輝度が1/2の値となる角度をいう。スクリーンとして用いるには、視野範囲角度が60°以上であることが好ましい。各サンプルについて、各角度での反射輝度を5°〜60°の範囲で5°毎に測定した。 Next, the viewing angle characteristics of each sample will be described. In general, the characteristics of the viewing angle of the screen are evaluated by the angle dependency of the reflected luminance at each angle with respect to the reflected luminance at an angle of 5 ° with respect to the normal direction of the substrate surface of the object to be measured. The range in which the image projected on the screen can be viewed is called the viewing range angle, which is the angle at which the relative reflection brightness is ½. For use as a screen, the viewing field angle is preferably 60 ° or more. For each sample, the reflection luminance at each angle was measured every 5 ° in the range of 5 ° to 60 °.
図5は、実施例の電気光学装置のスクリーン特性を示す図である。サンプル1では視野範囲角度が10°程度となるが、サンプル2、3では視野範囲角度が少なくとも60°以上であり、十分なスクリーン特性を有することが分かる。サンプル2、3のそれぞれの表面粗さRaは0.25μm以上である。一般的にRaが波長の1/2以上であると散乱が強まると言われており、このことと一致した結果が得られていることが分かる。 FIG. 5 is a diagram illustrating screen characteristics of the electro-optical device according to the example. In sample 1, the viewing range angle is about 10 °, but in samples 2 and 3, the viewing range angle is at least 60 ° or more, indicating that the screen has sufficient screen characteristics. The surface roughness Ra of each of the samples 2 and 3 is 0.25 μm or more. In general, it is said that when Ra is ½ or more of the wavelength, scattering is intensified, and it can be seen that a result consistent with this is obtained.
図6は、実施例の電気光学装置の相対反射輝度と表面粗さの関係を示す図である。表面粗さRaが0.4μmよりも大きくなると視野範囲角度は大きくなる傾向にあるが、必ずしも表面粗さRaに対して60°での相対反射輝度は単調に増加していない。これは、第1電極15の表面凹凸の密度に関係すると考えられる。表面凹凸は平均長さRSmの間隔で存在しているが、Raに対してRSmが大きくなると表面凹凸の密度が低くなり散乱は小さくなる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between relative reflection luminance and surface roughness of the electro-optical device according to the example. When the surface roughness Ra is larger than 0.4 μm, the viewing range angle tends to increase, but the relative reflection luminance at 60 ° with respect to the surface roughness Ra does not necessarily increase monotonously. This is considered to be related to the density of the surface irregularities of the first electrode 15. The surface irregularities exist at intervals of the average length RSm, but when RSm increases with respect to Ra, the density of the surface irregularities decreases and scattering decreases.
図7は、実施例の電気光学装置の相対反射輝度とRa/RSm(RaとRSmの比)との関係を示す図である。図示のように、Ra/RSmが大きくなるほど60°での相対反射輝度は大きくなることが分かる。各プロットに基づいて得た近似曲線によれば、60°での相対反射輝度を0.5以上とするためには、Ra/RSmの値が少なくとも0.018以上であればよいことが分かる。 FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the relative reflection luminance of the electro-optical device according to the example and Ra / RSm (ratio of Ra and RSm). As shown in the figure, it can be seen that the relative reflection luminance at 60 ° increases as Ra / RSm increases. According to the approximate curve obtained based on each plot, it is understood that the value of Ra / RSm should be at least 0.018 or more in order to set the relative reflection luminance at 60 ° to 0.5 or more.
図8は、表面凹凸のサイズと散乱効率の関係を示す図である。表面凹凸による散乱は凹凸高さによってもその散乱効率が異なる。銀膜からなる第1電極15の表面凹凸を球で近似した場合、各サイズの凹凸部1個に対する散乱効率は図示の通りとなる。Mie散乱理論により散乱断面積を求め、散乱効率は散乱断面積と凹凸部1個の投影断面積の比により求めた。散乱断面積が投影断面積よりも大きくなる場合の散乱効率は1とした。図8より、散乱効率は表面凹凸のサイズが10μmになると可視光領域で0.5程度となる。すなわち50%は正反射成分となり、鏡面反射に近い反射特性となる。したがって、表面凹凸の平均深さRcはこれよりも小さい必要があり、10μm以下にするとよいことが分かる。また、一般的に表面凹凸のサイズが入射光の波長の1/10以下になると散乱は生じないため、これよりも大きなサイズにするとよいことが分かる。視野範囲角度が60°以上であるサンプル2、3の平均深さRcはそれぞれ1.77μm、1.93μmであり、計算によって求めた散乱効率の高い表面凹凸のサイズとよく一致している。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the size of the surface irregularities and the scattering efficiency. Scattering due to unevenness on the surface has different scattering efficiency depending on the unevenness height. When the surface unevenness of the first electrode 15 made of a silver film is approximated by a sphere, the scattering efficiency for one uneven portion of each size is as illustrated. The scattering cross section was determined by Mie scattering theory, and the scattering efficiency was determined by the ratio of the scattering cross section and the projected cross section of one concavo-convex portion. The scattering efficiency was 1 when the scattering cross section was larger than the projected cross section. From FIG. 8, the scattering efficiency is about 0.5 in the visible light region when the size of the surface irregularities is 10 μm. That is, 50% is a regular reflection component, which is a reflection characteristic close to specular reflection. Therefore, it can be seen that the average depth Rc of the surface irregularities needs to be smaller than this, and should be 10 μm or less. In general, when the size of the surface irregularities becomes 1/10 or less of the wavelength of incident light, scattering does not occur. The average depths Rc of the samples 2 and 3 having a viewing range angle of 60 ° or more are 1.77 μm and 1.93 μm, respectively, which are in good agreement with the surface unevenness size with high scattering efficiency obtained by calculation.
以上のような実施形態並びに実施例によれば、エレクトロクロミック材料を用いる電気光学装置において入射光の散乱による良好な白色状態を実現することが可能となる。 According to the embodiments and examples as described above, it is possible to realize a good white state due to scattering of incident light in an electro-optical device using an electrochromic material.
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した説明では本発明に係る電気光学装置の好適な用途の一例としてスクリーンを挙げていたが、用途はこれに限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to the content of embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in the above description, the screen is cited as an example of a suitable application of the electro-optical device according to the present invention, but the application is not limited to this.
11:第1基板
12:第2基板
13:電解質層
14:シール材
15:第1電極
16:第2電極
20:駆動装置
21、24:凹部
22、23:導電膜
30:金属膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11: 1st board | substrate 12: 2nd board | substrate 13: Electrolyte layer 14: Sealing material 15: 1st electrode 16: 2nd electrode 20: Drive device 21, 24: Recessed part 22, 23: Conductive film 30: Metal film
Claims (5)
一面側に第2電極を有し、前記第1基板と対向配置される第2基板と、
エレクトロデポジション材料を含有しており、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される電解質層と、
を含み、
前記第1電極は、前記電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、当該凹凸形状の表面粗さRaと平均長さRSmの比であるRa/RSmの値が0.018以上である、
電気光学装置。 A first substrate having a first electrode on one side;
A second substrate having a second electrode on one side and disposed opposite to the first substrate;
An electrolyte layer containing an electrodeposition material and disposed between the first electrode and the second electrode;
Including
The first electrode has a concavo-convex shape on one side in contact with the electrolyte layer, and a value of Ra / RSm, which is a ratio of the surface roughness Ra to the average length RSm, is 0.018 or more. is there,
Electro-optic device.
請求項1に記載の電気光学装置。 The surface roughness Ra of the concavo-convex shape is ½ or more of visible light wavelength,
The electro-optical device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の電気光学装置。 The surface roughness Ra of the irregular shape is larger than 0.4 μm,
The electro-optical device according to claim 1.
請求項1〜3の何れか1項に記載の電気光学装置。 An average depth Rc of the uneven shape is 10 μm or less.
The electro-optical device according to claim 1.
前記電解質層に含まれる溶媒の屈折率と前記第1基板及び前記第2基板の各々の屈折率との差が±0.15以内である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気光学装置。 The refractive index of each of the first substrate and the second substrate is 1.42 or more and 1.55 or less,
The difference between the refractive index of the solvent contained in the electrolyte layer and the refractive index of each of the first substrate and the second substrate is within ± 0.15,
The electro-optical device according to claim 1.
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