使用有机/金属杂化聚合物的电致变色器件及其制造方法技术

本发明专利技术的电致变色器件，包括第一电极；电致变色层，所述电致变色层位于所述第一电极上，所述电致变色层含有有机/金属杂化聚合物，所述有机/金属杂化聚合物，至少包含有机配位体及配位于所述有机配位体的金属离子；电解质层，所述电解质层位于所述电致变色层上；对电极物质层，所述电解质层位于所述电解质层上，包含导电性高分子；第二电极，所述第二电极位于所述对电极物质层上。所述导电性高分子为从由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚(对亚苯基)、聚(3,4‑乙撑二氧噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT：PSS)、聚芴、聚(对苯乙炔)、聚乙烯亚乙烯及有机/金属杂化聚合物组成的群中的选择的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用有机/金属杂化聚合物的电致变色器件及其制造方法
本专利技术涉及使用有机/金属杂化聚合物的电致变色器件及其制造方法。
技术介绍
近年来，电致变色材料作为显示器材料及调光材料备受瞩目。使用了现有的同时具有有机及无机电致变色材料的优点的有机/金属杂化聚合物作为电致变色材料的、多彩的、响应性优良的电致变色器件正在开发中。(例如参照专利文献1及2)。在专利文献1及2中，公开了有机配位体为三联吡啶基或者啡咯啉基，并且在其中配位有金属离子的有机/金属杂化聚合物及其电致变色器件。期待这些电致变色器件可以耐受在高温下的使用。然而，在高温下难以得到稳定的电致变色动作。这是因为，在高温下对电致变色器件进行通电，会引起由起因于载流子迁移率提高的过剩的载流子注入及热影响所致的凝胶电解质层的形态变化，可能导致器件的劣化，特别是对电极的ITO基板表面的急剧劣化。另外，当水从外界空气混入到器件内时，由于会在对电极和电解质层的界面引起电化学反应，因此很大可能产生氢气和氧气。该气体的产生，和膜的破坏或者对ITO膜的还原相关，是阻碍器件的耐久性的主要因素。在非专利文献1和2中，报道了电致变色器件，该电致变色器件由于采用电极/还原显色层/氧化显色层/电极作为器件结构，即使重复进行着色和褪色，由于两电极表面被膜覆盖，因此也完全不产生气体。作为该器件的难点，列举了由于着色后反应生成物直接接触，因此没有存储性。在专利文献3中，公开了器件设计准则，为了确保存储性，在还原显色层和氧化显色层之间设置了离子导电性的绝缘膜。另外，在专利文献4中，公开了由透明电极/铁-铁络合物层/透明电解质层/镍-铁络合物层/透明电极层所组成的电致变色器件。在专利文献5中，公开了由第一电极/电致变色层/第一电解质层/防劣化层/第二电极/第二电解质层/无机保护层/有机保护层所组成的电致变色器件。均在与电致变色层相对的电极侧设置有由无机材料组成的层。在专利文献6及7中，公开了为了提高电致变色器件的特性，通过使用离子液体作为电解质层，从而提高电致变色器件的存储性能。在非专利文献3中，公开了使用含有不挥发性、阻燃性的离子液体的电解质层的电致变色器件，通过加热处理，使电致变色层中的有机/金属杂化聚合物(polyFe)和离子液体(1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺)形成离子结合，成为复合物，此外通过去除器件中的溶剂，得到具有优良的响应速度、对比度和耐久性的电致变色器件。然而，期望获得更长期耐久性的器件。上述的电致变色器件的特性评价限于室温下。在高温环境下评价循环特性，展示稳定的电致变色动作的器件的开发，是重要的课题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-112957号公报专利文献2：日本特开2012-188517号公报专利文献3：日本特开昭56-4679号公报专利文献4：日本特开2016-065180号公报专利文献5：日本特开2017-021077号公报专利文献6：日本特开2012-501008号公报专利文献7：日本特开2014-178493号公报非专利文献非专利文献1：E.Inoue，K.Kawaziri，A.Izawa，Japan.J.Appl.Phys.，16(1977)2065非专利文献2：I.Shimizu,M.Shizukuishi,E.Inoue，J.Appl.Phys.，50(1979)4027非专利文献3：清野雄基等，PolymerPreprints,JapanVol.65，No.2(2016)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术鉴于上述问题点而作出，目的是提供在高温环境下具有稳定的循环特性的新颖的电致变色器件及其制造方法。解决课题的手段用于实现上述目的的本专利技术的各方式，如以下所示。[1].电致变色器件，包括第一电极；电致变色层，所述电致变色层位于所述第一电极上，含有有机/金属杂化聚合物，所述有机/金属杂化聚合物至少包含有机配位体及配位于所述有机配位体的金属离子；电解质层，所述电解质层位于所述电致变色层上；对电极物质层，所述对电极物质层位于所述电解质层上，包含导电性高分子；第二电极，所述第二电极位于所述对电极物质层上。[2].根据所述[1]项记载的电致变色器件，所述导电性高分子为从由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚(对亚苯基)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT：PSS)、聚芴、聚(对苯乙炔)、聚乙烯亚乙烯及有机/金属杂化聚合物组成的群中选择的至少一种。[3].根据所述[1]项记载的电致变色器件，包含所述导电性高分子的对电极物质层具有10nm以上50nm以下的范围的厚度。[4].根据所述[1]项记载的电致变色器件，所述对电极物质层的层厚，和所述第二电极的层厚的比例，满足于0.03以上0.71以下的范围。[5].根据所述[4]项记载的电致变色器件，所述对电极物质层的层厚，和所述第二电极的层厚的比例，满足于0.20以上0.42以下的范围。[6].根据所述[1]项记载的电致变色器件，所述有机配位体为从由三联吡啶基、啡咯啉基、联吡啶基、亚氨基及这些基团的衍生物组成的群中选择的至少一种。[7].根据所述[1]项记载的电致变色器件，所述金属离子是从由Pt、Cu、Ni、Pd、Ag、Mo、Fe、Co、Ru、Rh、Eu、Zn及Mn组成的群中选择的至少一种。[8].根据所述[1]项记载的电致变色器件，所述有机/金属杂化聚合物为从由通式(Ⅰ)、(Ⅱ)及(Ⅲ)组成的群中选择的通式所表示的至少一种。[化学式1]在所述式(I)中，M表示金属离子，X表示抗衡阴离子，S表示含碳原子及氢原子的间隔基或者直接连接两个三联吡啶基的间隔基，R1～R4各自独立地表示氢原子或者取代基，n是表示聚合度的2以上的整数；在所述式(II)中，M1～MN(N是2以上的整数)各自独立地表示氧化还原电位不同的金属离子，X1～Xn(n是2以上的整数)各自独立地表示抗衡阴离子，S1～SN(N是2以上的整数)各自独立地表示含碳原子及氢原子的间隔基或者直接连接2个三联吡啶基的间隔基，R11～R1N、R21～R2N、R31～R3N、R41～R4N(N是2以上的整数)各自独立地表示氢原子或者取代基，n1～nN是各自独立地表示聚合度的2以上的整数；在所述式(III)中，M表示金属离子，X表示抗衡阴离子，A表示含碳原子及氢原子的间隔基或者直接连接2个啡咯啉基的间隔基，R1～R4各自独立地表示氢原子或者取代基，n是表示聚合度的2以上的整数。[9].根据所述[1]记载的电致变色器件，所述电解质层至少含有高分子及支持电解质。[10].根据所述[9]项记载的电致变色器件，所述高分子为从由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚(偏二氟乙烯-c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电致变色器件，包括/n第一电极；/n电致变色层，所述电致变色层位于所述第一电极上，含有有机/金属杂化聚合物，所述有机/金属杂化聚合物至少包含有机配位体及配位于所述有机配位体的金属离子；/n电解质层，所述电解质层位于所述电致变色层上；/n对电极物质层，所述电解质层位于所述电解质层上，包含导电性高分子；/n第二电极，所述第二电极位于所述对电极物质层上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170510 JP 2017-0943051.电致变色器件，包括
第一电极；
电致变色层，所述电致变色层位于所述第一电极上，含有有机/金属杂化聚合物，所述有机/金属杂化聚合物至少包含有机配位体及配位于所述有机配位体的金属离子；
电解质层，所述电解质层位于所述电致变色层上；
对电极物质层，所述电解质层位于所述电解质层上，包含导电性高分子；
第二电极，所述第二电极位于所述对电极物质层上。


2.根据权利要求1所述的电致变色器件，所述导电性高分子为从由聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚(对亚苯基)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT：PSS)、聚芴、聚(对苯乙炔)、聚乙烯亚乙烯及有机/金属杂化聚合物组成的群中选择的至少一种。


3.根据权利要求1所述的电致变色器件，包含所述导电性高分子的对电极物质层具有10nm以上50nm以下的范围的厚度。


4.根据权利要求1所述的电致变色器件，所述对电极物质层的层厚和所述第二电极的层厚的比例，满足于0.03以上0.71以下的范围。


5.根据权利要求4所述的电致变色器件，所述对电极物质层的层厚和所述第二电极的层厚的比例，满足于0.20以上0.42以下的范围。


6.根据权利要求1的电致变色器件，所述有机配位体为从由三联吡啶基、啡咯啉基、联吡啶基、亚氨基及这些基团的衍生物组成的群中选择的至少一种。


7.根据权利要求1所述的电致变色器件，所述金属离子是从由Pt、Cu、Ni、Pd、Ag、Mo、Fe、Co、Ru、Rh、Eu、Zn及Mn组成的群中选择的至少一种。


8.根据权利要求1的电致变色器件，所述有机/金属杂化聚合物为从由通式(Ⅰ)、(Ⅱ)及(Ⅲ)组成的群中选择的通式所表示的至少一种；
[化学式1]



在所述式(I)中，M表示金属离子，X表示抗衡阴离子，S表示含碳原子及氢原子的间隔基或者直接连接2个三联吡啶基的间隔基，R1～R4各自独立地表示氢原子或者取代基，n是表示聚合度的2以上的整数；
在所述式(II)中，M1～MN(N是2以上的整数)各自独立地表示氧化还原电位不同的金属离子，X1～Xn(n是2以上的整数)各自独立地表示抗衡阴离子，S1～SN(N是2以上的整数)各自独立地表示含碳原子及氢原子的间隔基或者直接连接2个三联吡啶基的间隔基，R11～R1N、R21～R2N、R31～R3N、R41～R4N(N是2以上的整数)各自独立地表示氢原子或者取代基，n1～nN是各自独立地表示聚合度的2以上的整数；
在所述式(III)中，M表示金属离子，X表示抗衡阴离子，A表示含碳原子及氢原子的间隔基或者直接连接2个啡咯啉基的间隔基，R1～R4各自独立地表示氢原子或者取代基，n是表示聚合度的2以上的整数。


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【专利技术属性】
技术研发人员：樋口昌芳，清野雄基，
申请(专利权)人：国立研究开发法人物质·材料研究机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP