(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＳＳＣおよびＥＣＤの電気化学セルの製造効率を向上し、更に電子化学セルのコストを下げる事が可能な電気化学セルを提供する。【解決手段】電気化学セルは、第１導電層402と、該第１導電層上に形成された金属酸化物層403と、ここで該金属酸化物層は、お互いに離間し、隣接した複数の金属酸化物セルを有し、前記金属酸化物層上に形成された機能色素層404と、第２導電層406と、該機能色素層と該第２導電層の間に電解質405を含み、該第１導電層、該第２導電層の少なくとも一つは透明であり、前記機能色素層が、複数の隣接した金属酸化物セルの少なくともいくつかは異なる色となるように、それぞれが色深度を有する少なくとも２つの異なる色の機能色素を含んでいる。【選択図】図４
2007149675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電層と、
前記第１導電層上に形成された金属酸化物層と、前記  前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、
第２導電層と、
前記機能色素層と前記第２導電層との間の電解質と、を含み、
金属酸化物層は、複数の金属酸化物セルを有し、
前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明であり、
前記機能色素層は、２つの異なる色の色素を含んでいること、
を特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
第１導電層と、
前記第１導電層上に形成された金属酸化物層と、前記  前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、
第２導電層と、
前記機能色素層と前記第２導電層との間の電解質と、を含み、
金属酸化物層は、複数の金属酸化物セルを有し、
前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明であり、
前記複数の金属酸化物セルのうち少なくとも２つの金属酸化物セルは異なる色深度を有していること、
を特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
請求項２に記載の電気化学セルにおいて、
前記少なくとも２つの金属酸化物セルは、異なる色を呈すること、
を特徴とする電気化学セル。
【請求項４】
請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記２つの異なる色の色素のうちの少なくとも１つは電気化学セル発電に寄与する、電気化学セル。
【請求項５】
第１導電層と、
前記第１導電層上に形成された金属酸化物層と、前記  前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、
第２導電層と、
前記機能色素層と前記第２導電層との間の電解質と、を含み、
金属酸化物層は、複数の金属酸化物セルを有し、
前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明であり、
前記機能色素層は、互いに異なる色深度を有する部分を含んでいること、
を特徴とする電気化学セル。
【請求項６】
請求項５に記載の電気化学セルにおいて、
前記互いに異なる色深度を有する部分は、色素を含み、異なるサイズを有する液滴を用いることにより形成されること、
を特徴とする電気化学セル。
【請求項７】
請求項５に記載の電気化学セルにおいて、
前記互いに異なる色深度を有する部分は、色素を含む液滴数を異ならせることにより形成されること、
を特徴とする電気化学セル。
【請求項８】
前記第１導電層上に形成され、前記複数の金属酸化物セルの各々を取り囲む分離手段を更に含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項９】
前記分離手段がポリマーパターンである、請求項８に記載の電気化学セル。
【請求項１０】
前記分離手段がポリイミドパターンである、請求項８に記載の電気化学セル。
【請求項１１】
前記分離手段の少なくとも一部が疎水および／または疎油性であり、前記第１導電層は親水および／または親油性である、請求項８乃至１０のいずれか一つに記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セル構造および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際エネルギー機関の「世界エネルギー見通し」によれば、全世界の一次エネルギー需要は２０００年から２０３０年で年率１．７％の増加が予測されており、この需要の９０％が化石燃料で賄われるであろう事も予測している。その結果、二酸化炭素は２０００年から２０３０年まで年率１．８％で増加し、２０３０年には３８０億トンに達する。この汚染の増加傾向に対する対策として、太陽電池を含む、よりクリーンで再生可能なエネルギー源が長い間待ち望まれていた。最新のシリコン型太陽電池が現在広く市販されているが、製造コストが高く、堅牢性が不足し、大きな露出面積を必要とすることによる視覚公害のため、その普及は遅れている。
【０００３】
結晶型太陽電池よりも安価に製造できる色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）は、結晶型太陽電池の代替案の一つであるが、結晶型太陽電池に比べて効率が悪く、ＤＳＳＣを実効的な電力源にするためには、かなり広い面積範囲を必要とする。
【０００４】
Ｍ．グレッツェル等による特許文献１には、代表的なＤＳＳＣが開示されている。図１に示すように、ＤＳＳＣ１０は、第１透明絶縁層１、第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層２、二酸化チタン（ＴｉＯ2）からなる透明金属酸化物層３、増感体（色素）４の単分子層、電解質層５、第２透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層６、第２透明絶縁層７から構成されてなる。
【０００５】
ＤＳＳＣは、可視光を直接吸収することにより電荷を発生する。ほとんどの金属酸化物は、電磁スペクトルの紫外域で主に光を吸収するので、増感体（色素）４は金属酸化物層３の表面に吸収され、太陽電池の光吸収域を可視光領域に広げる。
【０００６】
金属酸化物層３と増感体（色素）層４が吸収できる光量を増加させるために、金属酸化物層３の少なくともある部分は多孔質に形成し、金属酸化物層３の表面積を増加させる。表面積が増加することによって、増感体（色素）層４の量が増加し、結果的にはＤＳＳＣの光吸収が増大してエネルギー変換効率を１０％以上向上する。
【０００７】
エレクトロクロミック表示体（ＥＣＤ）は比較的新しい電気化学・双安定表示体である。ＤＳＳＣと応用分野は異なるが、両者は多くの物理的特徴を共有しており、図１に示す増感体（色素）層４をエレクトロクロミック材層に交換したものである。エレクトロクロミック材層は、電流あるいは電圧が装置両端に印加されると可逆性の色変化を呈す。すなわち、酸化状態では透明になり、還元状態では着色する。
【０００８】
第２透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層６が接地電位のままで、第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層２に負電位が十分に印加されると、電子は金属酸化物層３の伝導帯に注入され、吸着分子を還元する（着色過程）。第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層２に正電位が印加されると逆の作用が生じ、分子は消色する（透明となる）。
【０００９】
平面基板上のエレクトロクロミック単分子層一層では消色と非消色状態との明確なカラーコントラストを提供するのに十分な光を吸収できない。従って、高多孔質、広表面積、ナノ結晶金属酸化物層３が使用され、エレクトロクロモフォをその上に拘束するための広い有効表面積を提供することで、非消色状態での光吸収を促進する。光が厚い金属酸化物層３を通過する際に、光は増感体（色素）４で着色された数百の単分子層を横切るため、強力に吸収される。
【００１０】
両電気化学装置の構造は似通っているので、ＤＳＳＣの製造方法のみを一例として述べる。同様に、本工程は僅かの変更を加えることでＥＣＤの製造に適用しても良い。
【００１１】
図１に示すＤＳＳＣ１０を製造するために、高粘度ペーストのスクリーン印刷、ドクターブレード法、スパッタリング、スプレーコーティング等の様々な技術のいずれか一つを用いて、金属酸化物層３を第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層２上に数ミクロンの厚みに形成する。代表的なペーストは、水、あるいは、有機溶剤ベースの金属酸化物、代表的には二酸化チタン（ＴｉＯ2）、のナノ粒子懸濁液（粒径５〜５００ｎｍ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの粘度改質バインダ、トリトン−Ｘのような界面活性剤で構成されている。塗布後、ペーストは溶剤を除去するために乾燥され、４５０℃まで加熱されて焼結される。この高温処理により金属酸化物の粒径と密度が変わり、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの有機バインダ成分が確実に除去されて、良好な導電経路と良好に規定された材料多孔性が提供される。また、焼結により金属酸化物層と第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層２の間に良好な電気的導通が確保される。
【００１２】
乾燥および冷却後、多孔質金属酸化物層３を低濃度（１ｍＭ以下）増感体（色素）液に長時間、通常２４時間、浸漬することにより増感体（色素）４で覆い、増感体（色素）４が、カルボン酸誘導体で構成されることの多い機能配位子構造を介して金属酸化物層３上に吸収されるようにする。水溶性溶媒は増感体（色素）４の金属酸化物層３表面上への吸収を阻害するため、この工程の代表的な溶液としては、アセトニトリルあるいはエタノールが使用される。
【００１３】
次に、多孔質金属酸化物層３と、その上に形成された増感体（色素）層４を有する第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層２は、第２透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層６に組付けられる。電解質層５を満たす前に、電極層２および６を周辺スペーサ誘電体カプセル材料を挟持させて重ね合わせ、少なくとも１０μｍの電極間ギャップを作る。スペーサ材料は、通常はカプセル封止をする熱可塑性材料である。通常有機溶剤中にヨウ化物／三ヨウ化物塩を含む電解質層５が導入されると、ＤＳＳＣは、水の浸入を防ぎ、すなわち装置の劣化を防止するために、残りの全ての開口部を熱可塑性ガスケット、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化型樹脂のいずれかで封止して完成する。
【００１４】
ＤＳＳＣを加工するために使用される材料は、全てとは言えないにしてもほとんどが、空気中および大気圧条件下でも扱うことが可能であり、結晶型太陽電池の加工に伴う高価な真空プロセスを必要としないので、ＤＳＳＣは結晶型太陽電池よりも低コストで製造することが可能となる。
【００１５】
ＥＣＤの加工工程は、幾つかの例外はあるが、ＤＳＳＣのそれと大変似通っている。多孔質金属酸化物層３は、多くの場合、スクリーン印刷でパターニングされて所望の形状を得、選択領域を着色あるいは消色する事によって、装置が情報を伝達することを可能にする。また、増感体（色素）層４は、吸収エレクトロクロモフォ材料層に置き換えられる。更に、一般的には焼結金属酸化物の大きな粒子である透過性拡散反射体層は、第１電極層２と第２電極層６の間に置く事ができ、表示画像のコントラストを上げる。
【００１６】
Ｈ．ホフマンによる特許文献２にもＤＳＳＣ１００が開示されている。図２に示すように、ＤＳＳＣ１００は、ガラスあるいはプラスチックの第１基板１０１、第１透明導電酸化物（ＴＣＯ）層１０２、二酸化チタン（ＴｉＯ２）層１０３、色素層１０４、電解質層１０５、第２透明導電酸化物（ＴＣＯ）層１０６、ガラスあるいはプラスチックの第２基板１０７、絶縁ウェブ１０８と１０９とから構成されてなる。絶縁ウェブ１０８と１０９はＤＳＳＣ１００の個別セル１１０を形成するために使用される。
【００１７】
絶縁ウェブ１０８、１０９の間に形成された個別セル１１０と、絶縁ウェブ１０９、１０８の間に形成された隣接した個別セル１１０とは異なっており、それは、各隣接する個別セル１１０ではＴｉＯ2層１０３と電解質層１０５が入れ替わっているからである。従って、隣接する個別セル１１０は逆の電気極性を有している。この異なる層の交番区域は、導電層１０２と１０６から成る導電層１１１を形成し、各導電層１１１は一つの個別セル１１０の正（負）電極と隣接する個別セル１１０の負（正）電極とを接続している。この構成により、多層構造の採用を必要とせず、ＤＳＳＣ全体の出力電圧を増加する方法が提供される。
【００１８】
桜井氏等による特許文献３には、多色ＤＳＳＣ２００が開示されている。図３に示すように、多色ＤＳＳＣ２００は、第１透明電極層２０１、二酸化チタン（ＴｉＯ2）からなる透明半導体層２０２、透明半導体層２０２の表面に吸収された４色の増感体色素吸収部２０３、２０４、２０５、２０６、キャリア輸送層２０７、第２透明電極層２０８、ならびに第１電極層２０１および第２電極層２０８に設けられた補助電極２０９から構成されてなる。
【００１９】
多色ＤＳＳＣ２００は、透明半導体層２０２を赤色増感体色素吸収部２０３にのみ適合した開口部を有するマスクで覆い、赤色増感体色素に所定の時間浸した後、赤色増感体色素より取り出し、マスクを取り除いて製作する。そして、透明半導体層２０２を緑色増感体色素吸収部２０４にのみ適合した開口部を有するマスクで覆い、緑色増感体色素に所定の時間浸した後、緑色増感体色素より取り出し、マスクを取り除く。次に、透明半導体層２０２を青色増感体色素吸収部２０５にのみ適合した開口部を有するマスクで覆い、青色増感体色素に所定の時間浸した後、青色増感体色素より取り出し、マスクを取り除く。最後に、透明半導体層２０２を黒色増感体色素に所定の時間浸した後、黒色増感体色素より取り出す。
【００２０】
多色ＤＳＳＣ２００は、個々の色素吸収部２０３，２０４，２０５，２０６から透明半導体層２０２に広がる色素の滲みにより低画質であり、階調（コントラスト）の制御もままならない。
【００２１】
入射光子の電流変換効率を向上しＤＳＳＣの安定性／再現性を管理するためには、金属酸化物層の物理特性、すなわち増感体（色素）分子の吸収を正確に管理することが重要である。しかし、スクリーン印刷を用いた金属酸化物層の製造では、粘性ペーストから気体を完全に取り除く事が不可能である事から、残渣詰まりあるいはスクリーン目の汚れ、基板表面からの分離中のスクリーンへの付着、乾燥中での内在気泡の膨張が原因で、多くの場合、膜厚みに＋５％のバラツキが生じる。ドクターブレード法のような他の方法においても、大幅な空間的バラツキを伴わずに良好に区画された厚い金属酸化物層を提供する事の難しさに悩まされることになる。従って、結果として生じる多孔率や膜質のバラツキがこのような金属酸化物層の至る所に起こり易く、ＤＳＳＣとＥＣＤの其々の効率と画質の劣化を招くことになる。
【００２２】
ＥＣＤの場合には、画素で構成された表示体のインチ当りドット数（ｄｐｉ）を増やすといった、より高品質の画像を得るための更なる微細金属酸化物層構造を構築することが求められ、スクリーン印刷に対する要求はより一層深刻である。ｄｐｉが増えると、スクリーンのメッシュサイズがメッシュ分離幅に近づき、最小構成サイズが制約されることになる。
【００２３】
従って、ＤＳＳＣおよびＥＣＤ用に、上述した製造技術を用い、機能的に増感された厚い多孔質金属酸化物層を基にした電気化学装置の製造は、大型の装置の製造に対する、装置の再現性および適応性の観点から不適当である。
【００２４】
【特許文献１】米国特許第４９２７７２１号「光電気化学電池」
【００２５】
【特許文献２】米国特許第５８３０５９７号「光化学電池の製造方法および製造装置」
【００２６】
【特許文献３】米国特許第６３１０２８２Ｂ１号「光電変換素子および色素増感型太陽電池」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は、上記の従来技術の電気化学セル（ＤＳＳＣおよびＥＣＤの）製造の問題を解決するために、それらの製造効率を向上し、更に電子化学セルのコストを下げる事を目的としている。更に本発明は、従来技術に比べぼやけ（滲み）および階調（コントラスト）において画質が向上した多色および／またはグレースケール電子化学セルを作る事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明に係る電気化学セルは、第１導電層と、前記第１導電層上に形成された金属酸化物層と、前記  前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、第２導電層と、前記機能色素層と前記第２導電層との間の電解質と、を含み、金属酸化物層は、複数の金属酸化物セルを有し、前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明であり、前記機能色素層は、２つの異なる色の色素を含んでいることを特徴とする。
本発明に係る他の電気化学セルは、第１導電層と、前記第１導電層上に形成された金属酸化物層と、前記  前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、第２導電層と、前記機能色素層と前記第２導電層との間の電解質と、を含み、金属酸化物層は、複数の金属酸化物セルを有し、前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明であり、前記複数の金属酸化物セルのうち少なくとも２つの金属酸化物セルは異なる色深度を有していることを特徴とする。
上記の電気化学セルにおいて、前記少なくとも２つの金属酸化物セルは、異なる色を呈するようにしてもよい。
上記の電気化学セルにおいて、前記２つの異なる色の色素のうちの少なくとも１つは電気化学セル発電に寄与するようにしてもよい。
本発明に係る他の電気化学セルは、第１導電層と、前記第１導電層上に形成された金属酸化物層と、前記  前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、第２導電層と、前記機能色素層と前記第２導電層との間の電解質と、を含み、金属酸化物層は、複数の金属酸化物セルを有し、前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明であり、前記機能色素層は、互いに異なる色深度を有する部分を含んでいることを特徴とする。
上記の電気化学セルにおいて、前記互いに異なる色深度を有する部分は、色素を含み、異なるサイズを有する液滴を用いることにより形成されるようにしてもよい。
上記の電気化学セルにおいて、前記互いに異なる色深度を有する部分は、色素を含む液滴数を異ならせることにより形成されるようにしてもよい。
上記の電気化学セルにおいて、前記第１導電層上に形成され、前記複数の金属酸化物セルの各々を取り囲む分離手段を更に含むようにしてもよい。
上記の電気化学セルにおいて、前記分離手段がポリマーパターンであってもよい。
上記の電気化学セルにおいて、前記分離手段がポリイミドパターンであってもよい。
上記の電気化学セルにおいて、前記分離手段の少なくとも一部が疎水および／または疎油性であり、前記第１導電層は親水および／または親油性であるようにしてもよい。
本発明の第１態様における電気化学セルは、第１導電層と、該第１導電層上に形成された金属酸化物層と、ここで該金属酸化物層は、お互いに離間し、隣接した複数の金属酸化物セルを有し、前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、第２導電層と、該機能色素層と該第２導電層の間に電解質を含み、該第１導電層、該第２導電層の少なくとも一つは透明であり、前記機能色素層が、複数の隣接した金属酸化物セルの少なくともいくつかは異なる色となるように、それぞれが色深度を有する少なくとも２つの異なる色の機能色素を含んでいる。
【００２９】
本発明の第２態様における電気化学セルは、第１導電層と、該第１導電層上に形成された金属酸化物層と、ここで該金属酸化物層は、お互いに離間し、隣接した複数の金属酸化物セルを有し、前記金属酸化物層上に形成された機能色素層と、第２導電層と、該機能色素層と該第２導電層の間に電解質を含み、該第１導電層、該第２導電層の少なくとも一つは透明であり、前記機能色素層が、前記複数の隣接した金属酸化物セルの少なくともいくつかは異なる色深度となるように、少なくとも２つの異なる色深度を有する機能色素を含んでいる。
【００３０】
一態様では、少なくとも２つの異なる色の機能色素のうちの少なくとも１つが電気化学セル発電に寄与する。他の態様では、少なくとも一つの金属酸化物セル上の機能色素層の色深度が、金属酸化物層の層厚の変更によって変わる。他の態様では、少なくとも一つの金属酸化物セル上の機能色素層の色深度が、その上に形成する機能色素の液滴サイズの変更によって変わる。他の態様では、少なくとも一つの金属酸化物セル上の機能色素層の色深度が、その上に形成する前記機能色素の液滴数の変更によって変わる。他の態様では、少なくとも一つの金属酸化物セル上の機能色素層の色深度が、その上に形成する機能色素の濃度の変更によって変わる。
【００３１】
更なる態様である電気化学セルは、前記第１導電層上に形成され、前記複数の隣接する金属酸化物セルの其々を取り囲む分離手段を更に含む。他の態様において、前記分離手段は、ポリマーパターン、またはポリイミドパターンである。他の態様では、前記分離手段の少なくとも一部は、疎水および／または疎油性であり、前記第１導電層は、親水および／または親油性である。
【００３２】
他の態様として、前記分離手段は前記第１導電層上にセルのマトリクスを形成する。他の態様では、それぞれの前記金属酸化物セルは、実質的に正方形、円形、六角形、または実質的に矩形状である。他の態様では、前記分離手段は、バンクである。
【００３３】
一態様では、第１導電層は透明であり、電気化学セルは、前記少なくとも一つの透明導電層に対して前記機能色素層の反対側に設けられた反射体層を更に含む。他の態様である電気化学セルは、前記電解質と前記第２導電層間に電気触媒層を更に含む。他の態様では、前記電気触媒層は、プラチナ、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、オスミウムのいずれか一つである。
【００３４】
更なる態様である電気化学セルは、前記第１導電層の、前記金属酸化物層と反対面上に第１絶縁基板を更に含む。他の態様である電気化学セルは、前記第２導電層の、前記電解質と反対面上に第２絶縁基板を更に含む。他の態様では、前記第１絶縁基板はガラスまたはプラスチックである。他の態様として、前記金属酸化物層は二酸化チタン層である。他の態様では、前記金属酸化物層は金属酸化物の粒子を含み、前記機能色素層は前記金属酸化物層の該粒子の表面上に形成される。
【００３５】
一態様では、前記第１および第２導電層は、連続層である。他の態様において、前記第１導電層は、透明導電酸化物層である。他の態様において、前記第２導電層は、透明導電酸化物層である。更なる態様では、前記電気化学セルは、色素増感太陽電池である。他の態様では、前記電気化学セルは、エレクトロクロミック表示体である。他の態様として、前記機能色素層は、エレクトロクロモフォ層である。
【００３６】
本発明の第３態様の電気化学セルの形成方法は、第１導電層を形成し、お互いに離間する隣接した複数の金属酸化物セルを有する金属酸化物層を前記第１導電層上に形成し、機能色素層を、金属酸化物層上に、其々が色深度を有する少なくとも２つの異なる色の機能色素を、隣接した金属酸化物セルの少なくともいくつかは異なる色となるように塗布することにより形成し、第２導電層を形成し、該第２導電層と前記機能色素層との間に電解質を設けること、を含み、前記第１および第２導電層の少なくとも一つが透明とする。
【００３７】
本発明の第４態様の電気化学セルの形成方法は、第１導電層を形成し、お互いに離間する隣接した複数の金属酸化物セルを有する金属酸化物層を前記第１導電層上に形成し、少なくとも２つの異なる色深度を有する機能色素層を、金属酸化物層上に、隣接した複数の金属酸化物セルの少なくともいくつかが異なる色深度を有するよう形成し、第２導電層を形成し、前記機能色素層と該第２導電層との間に電解質を設けること、を含み、前記第１および第２導電層の少なくとも一つは透明とする。
【００３８】
一態様において、その方法は、前記第１導電層上に、前記複数の隣接する金属酸化物セルの其々を取り囲む分離手段を形成することを更に含む。他の態様において、前記金属酸化物層は、前記第１導電層上にインクジェット印刷する。他の態様として、前記金属酸化物層は前記第１導電層上に１回の工程でインクジェット印刷する。他の態様では、前記機能色素は前記金属酸化物層の隣接した金属酸化物セル上にインクジェット印刷される。
【００３９】
一態様において、その方法は、前記少なくとも一つの透明導電層に対して前記機能色素層の反対側に反射体層を設けることを更に含む。他の態様において、その方法は、前記電解質と前記第２導電層間に電気触媒層を形成することを更に含む。他の態様において、その方法は、第１絶縁基板上に前記第１導電層を、該第１絶縁基板と前記電解質とが前記第１導電層の対向面上になるよう形成することを更に含む。他の態様において、その方法は、第２絶縁基板上に前記第２導電層を、該第２絶縁基板と前記電解質とが前記第２導電層の対向面上になるよう形成することを更に含む。
【００４０】
本発明の第５実施例における電気化学セル構造は、互いに離間する隣接した複数のマイクロ電気化学セルを含み、該マイクロ電気化学セルは互いに異なる機能色素、透過率、反射率、または色度を有する。一態様における電気化学セル構造は、前記複数の隣接したマイクロ電子化学セルの其々を取り囲む分離手段を更に含む。他の実施様態では、前記分離手段は、バンクである。
【００４１】
本発明の第６態様における電気化学セル構造は、基板上に形成された色素増感体太陽電池と、エレクトロクロミック表示体とを含む。
【発明の効果】
【００４２】
インクジェット印刷を用いる本発明の電気化学セルの製造方法には、フォーマットの拡大、縮小のための機械設備の再投資が不要であるという、スクリーン印刷による製造方法に優る利点がある。これは、インクジェットを用いた製造はソフトウェアで制御されており、ソフトウェアは新しいスクリーン発注するといった費用が発生することなく再設定することが出来るためである。さらに、パターニングされたスクリーンは１００回程度しか使用できないが、インクジェットヘッドは、パターニングされたスクリーンよりかなり耐久性がある。
【００４３】
更には、インクジェットを用いた製造により可能になるドロップオンデマンド配置はスクリーン印刷に比べ無駄が少ない。各塗布層を乾燥し、その上に重ねて印刷して厚みを作るという従来のインクジェットによる重ね印刷とは異なり、密閉領域に多量の液体を投入して所望の厚みを得るインクジェットフラッド充填技術は破壊に強い金属酸化物層を得る方法とされている。さらに、フラッド充填法を適用するためにバンク構造を利用して表面を制限することで、長期的に均一な材料の分配ができ、それにより均一性と再現性が確保出来る。その上、バンク構造を用いた表面密閉で、異なる色のセルとセルは色分離され、より質のよい画質とコントラストが確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
本発明は、色素増感型太陽電池（ＤＳＳＣ）やエレクトロクロミック表示体（ＥＣＤ）等の電気化学セルに関するものである。本発明によれば、電気化学セル４００は、図４が示すように、第１透明絶縁基板層４０１、第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層４０２、金属酸化物層４０３、増感体（色素）／エレクトロクロミック材層４０４、電解質層４０５、第２透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層４０６、第２透明絶縁基板層４０７から構成される。
【００４６】
第１および第２透明絶縁基板層４０１、４０７はガラスまたはプラスチックであることが好ましい。金属酸化物層４０３は半導体であり、二酸化チタン（ＴｉＯ2）からなることが好ましい。
【００４７】
金属酸化物層４０３は、好ましくは、表面上の増感体（色素）／エレクトロクロミック材層４０４の密着力を促進する材料から成ることが好ましい。また、金属酸化物層４０３の粒子は、適度に光透過性を有していなければならない。５００ｎｍより大きな粒子は不透明であると予想され、一般的には、本発明での使用は適当でないと考えられる。このような大きな粒子はインクジェットのノズル詰まりを起こしやすくもある。
【００４８】
本発明の第１実施形態によれば、バンク構造４１０は、金属酸化物層４０３が独立したセルから成るよう金属酸化物層４０３を第１ＴＣＯ層４０２上に積層する前に形成する。一実施形態では、バンク構造４１０はポリマーまたはポリイミドから形成される。
【００４９】
金属酸化物層４０３の形成に使用される金属酸化物インクの性質により、バンク構造の一部は疎水性および／または疎油性であり、ＴＣＯ層４０２は親水性および／または親油性であることが好ましい。
【００５０】
バンク構造４１０は、個別画素セルのマトリクスを形成する如何なる所望の形状も第１ＴＣＯ層４０２上に取る事ができ、その中に分離された金属酸化物のセルが形成されるので、ショートの原因となるバンク構造４１０間を橋渡しする金属酸化物は生じない。
【００５１】
電気化学セルがＥＣＤであれば、像形成を制御するために、すべての金属酸化物セル（画素）がお互いに電気的に分離されていることが望ましい。電気化学セルがＤＳＳＣであり、金属酸化物セルの電気的な分離が必要ない場合は、均一な金属酸化物の分布が能動素子領域に渡って維持されていることが好ましい。
【００５２】
ＥＣＤ電気化学セルは複数のマイクロ電気化学セルから成るとされ、異なるマイクロ電気化学セルは異なる色のエレクトロクロモフォ層４０４を有することがある。エレクトロクロモフォ層４０４は、やはりそれぞれ異なる透過率、反射率、または色度を持つとされる。各マイクロ電気化学セルを、共にＥＣＤを形成する他のマイクロ電気化学セルからバンク構造４１０によって分離する。さらに、ＥＣＤ電気化学セルは基板上に形成された１つまたはそれ以上の色素増感太陽電池と１つまたはそれ以上のエレクトロクロミック表示体の組み合せによって構成され得る。各マイクロ電気化学セルは差し渡し２０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。
【００５３】
本発明の更なる実施形態では、電気触媒層を電解質層４０５と第２ＴＣＯ層４０６の間に形成する。電気触媒層は２  ｎｍを超える厚さであることが好ましく、電解質の再生を促進するために選択する。ＤＳＳＣの場合には、有効電気触媒金属としては白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、またはオスミウムの白金族より選択することができる。電気触媒層を使うことにより、本発明の電気化学セル全体の性能が向上する。
【００５４】
また、本発明は、本発明の電気化学電池４００の製造方法にも関する。図５は本発明の電気化学セル４００の形成方法を示す工程系統図である。
【００５５】
ＴＣＯ層４０２は図５ａの第１透明絶縁基板層４０１上に形成する。ＴＣＯ層４０２は８−１０Ω．ｓｑ．の面積抵抗を持ち、インジウムスズ酸化物かフッ素ドープしたスズ酸化物からなるのが好ましい。フッ素ドープしたスズ酸化物が好ましい理由としては安価であり高温焼結工程において不活性であることが挙げられる。
【００５６】
次に、図５ｂに示すように、ＴＣＯ層４０２上にバンク構造４１０を形成する。本発明の第１実施形態では、バンク構造４１０は正方形の画素セルのマトリクスを形成する。ＴＣＯ層４０２上にバンク構造４１０を形成するため、光反応性ポリイミド原料をＴＣＯ層４０２上に塗布し、乾燥する。次に、画素セルのマトリクス形状をしたマスクをＴＣＯ層４０２上に配置し、紫外線をマスクを介して照射することにより、露光領域でポリイミドの架橋結合を生じさせる。露出していない領域は化学現像により除去し、バンク構造４１０を３５０°Ｃで熱硬化する。
【００５７】
そして、バンク構造４１０を有するＴＣＯ層４０２を酸素または酸素・四フッ化炭素プラズマ処理し、露出領域に残ったポリイミドを除去する。また、ＴＣＯ層４０２の親水性を保ちつつ、ポリイミドバンク構造４１０が疎水性になるように、四フッ化炭素（ＣＦ４）プラズマ処理をする。
【００５８】
次に、金属酸化物層４０３を、バンク構造４１０が形成されたＴＣＯ層４０２上にインクジェット印刷する。それぞれの分離画素セルに金属酸化物インクを噴出し、図５ｃに示す金属酸化物層４０３を形成する。含有粒子の直径が５００ｎｍ未満であり、体積分率（ｖ／ｖ）１０％以下の濃度の水性コロイド二酸化チタン（ＴｉＯ2）インクの使用が好ましい。金属酸化物インクは、液剤とインクジェットヘッドの適合性を確保するために、その他の添加物を含有してもよい。塗布後、金属酸化物層４０３を乾燥し、さらに空気中にて３００度以上で焼結させる。
【００５９】
ＤＳＳＣまたはＥＣＤ画像が形成される背景を均一にするために、金属酸化物層４０３のデバイス領域上の層厚を精密に制御することが不可欠である。金属酸化物層４０３の層厚は、水性コロイドＴｉＯ2インクの濃度と塗布量で管理する。金属酸化物層４０３の最高層厚の最終的なバラツキは、５０ｃｍ2の基板面積に渡って画素セル間で１．５％未満である。
【００６０】
次に、増感体（色素）４０４を金属酸化物層４０３が形成された各画素セルにインクジェット印刷する。この製造方法では、異なる増感体（色素）４０４を異なる画素セルに塗布することが出来るため、画像の１画素に対応するバンク構造４１０の各画素セルにカラーおよび／またはグレースケール画像を作成するための異なる色の画素セルの形成が可能となる。そのため、解像度２００ｄｐｉもしくはそれ以上の高画像品質の電気化学セルを作ることが出来る。増感体（色素）４０４は、図５ｄに示すように、金属酸化物膜４０３に吸収される。増感体（色素）４０４の固定化後、余分な増感体（色素）４０４と残った液剤を除去するため、全体をエタノールですすぎ洗浄し、窒素でブロー乾燥する。
【００６１】
多孔質金属酸化物層４０３と、その上に形成された増感体（色素）層４０４を有する第１ＴＣＯ層４０２は、次に第２ＴＣＯ層４０６に組付けられる。電解質層４０５を満たす前に、電極層４０２および４０６を周辺スペーサを挟持させ重ね合わせ、電極間ギャップを作る。電解質層４０５を導入したら、残りの開口部を封止しＤＳＳＣを完成させる。
【００６２】
本発明の電気化学セルに電気触媒層が必要であれば、電気触媒層を、電極層４０２と４０６とを一緒に重ね合わせる前に第２ＴＣＯ層４０６上に形成する。
【００６３】
インクジェットヘッドは、体積のバラツキがＴＣＯ層４０２上の正確な位置に対して±１．５％未満に規定された水性コロイド金属酸化物インク滴を供給できる。さらに、１．５％以下というこの体積精度は市販のプリンタヘッドの精度に相当する。また、この数値を１％以下に低減出来るさまざまな工業用ヘッドや補完的技術の利用が可能である。
【００６４】
インクジェットで塗布することにより、ＴＣＯ層４０２上のバンク構造４１０の各画素セル内に金属酸化物を正確な位置に要求通り塗布出来る。このようにして、金属酸化物層４０３の層厚を正確に管理でき、均一な多孔質金属酸化物層４０３を形成することが出来る。さらに、インクジェットで塗布することにより、金属酸化物層４０３上のバンク構造４１０の各画素セル内に増感体（色素）を正確な位置に塗布出来る。
【００６５】
バンク構造４１０の少なくとも一部は疎水性および／または疎油性であり、ＴＣＯ層４０２の少なくとも一部が親水性および／または親油性である場合、バンク構造４１０は塗布されたインクをはじくため、対象面上に塗布された物質の最終位置を修正し、インクジェットノズル軸から噴出する液滴の本来の側方向への広がり±１５μｍを補正する。このインクのはじきは、ＥＣＤの場合には、印刷された金属酸化物４０３がバンク構造４１０を橋渡しすることに因る画素ショートを防ぐのに特に有益である。また、バンク構造４１０により、バンクレスの自由印刷に必要な３０μｍのスペースが許容される場合よりＥＣＤ画素間のギャップを狭めることができるため、ＥＣＤ内により高い能動面積比を得られ、画質を高めることができる。さらに、バンクが印刷された増感体インクを特定のデバイス領域に限定することにより、その画像の鮮明度を維持することができる。
【００６６】
但し、バンク構造４１０の一部だけが疎水性および／または疎油性である必要がある。例えば、バンク壁が親水性でその上部が疎水性であれば、図６に示すように、全面が疎水性である場合と比べて、水性金属酸化物インクの最終的な塗布形状が変化する。
【００６７】
図６は、完全に疎水性のバンク（ａ）と親水性の側面を有するバンク（ｂ）を用いたインクジェット液滴形状のシミュレーションを示す。バンク構造４１０は図６からは除いてある。
【００６８】
金属酸化物層４０３は効果的に機能するよう数ミクロンの厚さとなるようにする。従来のインクジェット印刷では、インクの厚さを重ね印刷技術により所望の厚さにする。当該技術では、各塗布層が乾燥、焼結され、そして別のインク層等を所望の厚さになるまで重ね印刷する。
【００６９】
しかし、本発明はフラッド充填技術を用い、大量の金属酸化物インクをワンパスでバンク構造４１０の各画素セルに導入する。バンク構造４１０は金属酸化物インクが隣接した画素セルに広がるのを防ぐ。この方法を使えば、所望の厚さの金属酸化物層４０３を形成するのに１回の乾燥、焼結工程が必要なだけとなる。バンク構造４１０は増感体（色素）４０４が隣接した画素セルに広がるのも防ぐため、色滲みを防ぎ、電気化学セル上に形成される如何なる画像のコントラストを改善する。
【００７０】
増感体（色素）インク液剤は、毛細現象により多孔質金属酸化物層４０３に吸収される。もしバンク構造４１０で金属酸化物層４０３を分離画素セルに分けていなければ、増感体（色素）４０４がインクジェットヘッドから噴出される際に、金属酸化物層４０３上に広がり、画質が損なわれてしまうだろう。
【００７１】
図７は、インクジェット液滴の標準サイズである直径３０μｍの液滴が、毛細効果や乾燥効果を無視して５  μｍ厚のナノ多孔質層に完全に吸収された場合の体積維持効果を示す。金属酸化物の充填密度が増加するにつれて、液滴の広がる範囲も増加する。従って、切れ目のないナノ多孔質金属酸化物層４０３上では、層厚や充填密度によって画像解像度が液滴サイズから提案される解像度よりも極めて低いものとなる。
【００７２】
切れ目のないナノ多孔質金属酸化物層４０３を使用した場合には、塗布されたインクがただ多孔質金属酸化物層４０３を通して広がってしまうため、インクジェットによる色素の重ね印刷では画像の色深度の制御が困難となる。解像度および色と色のコントラストを上げ、増感体（色素）４０４の色深度の制御を可能にするため、金属酸化物層４０３を分離画素セルに分け、１つのセルに導入された増感体（色素）４０４がそのセル内に残るようにする。このようにして、バンク構造４１０を液体の側方拡散の防止に使用する。
【００７３】
さらに、バンク構造４１０を用いると、金属酸化物層４０３は全面において均一且つ再現可能な断面形状を有することが可能となり、画像全体の色深度の均一化を助ける。所望の画質を供給するためには、バンク構造で制限された画素セルは可能な限り小さい必要がある。
【００７４】
ＤＳＳＣの場合は、全ての色画素セルが増感体（色素）４０４を使用した彩色が必要なわけではない。しかしながら、画像に使用される色彩のうち少なくともいくつかは増感体（色素）４０４で彩色されていると好ましい。残りの画像の画素セルは、画像に寄与するものの電気化学セル発電ではない不活性色素により形成される。不活性色素とはいっても、良好な画像安定性を供給すべく金属酸化物層４０３に化学的に結合している。もしたった１つだけ着色増感体（色素）４０４を使用するとすれば、黒色が好ましい。これは、黒色増感体（色素）４０４が高エネルギー変換効率を有するからである。
【００７５】
しかしながら、最大限の出力を得るために、全画素セルが電気化学セル発電に寄与する増感体（色素）４０４により彩色されることが好ましい。これは、複数の分離画素セルの使用により、本発明の電子化学セルのエネルギー変換効率が領域ごとに下がるためである。さらに、たとえいくつかの画素セルが電気化学セル発電に寄与する増感体（色素）４０４により彩色されていても、本発明の電子化学セルのエネルギー変換効率はさらに下がる。
【００７６】
増感体（色素）４０４の色深度は、バンク構造４１０の各画素セルに印刷する液滴の大きさや数の調整や、また、金属酸化物層４０３の層厚を調整することで制御出来る。
【００７７】
画像構成によってシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、または赤、緑、青、黒といった少なくとも４色のインクは写真画質を得るために必要である。これらの着色増感体（色素）４０４の多くは既存しており、例えば、ＲＵII（ｄｍｂｐｙ）2（ｄｃｂｐｙ）Ｃ１2は黄色色素として、Ｎ７１９は紫／赤色色素、二価鉄複合体は青色色素として知られている。１つの画素セル内に混色を作るには、まず一色を該画素セルに所定量噴射し、もう一色を異なる量の噴射で重ね印刷する。
【００７８】
本発明におけるさらなる実施形態では、電子化学セルの画質向上のため、図８に示すように、不活性拡散白色反射体層４１２を増感体（色素）層４０４と第２ＴＣＯ層４０６の間に設ける。白色反射体層４１２は表示される画像に対し無色の背景を構成する。また、白色反射体層４１２は増感体（色素）層４０４を通る光路をも倍にし、電子化学セルの効率を上げる。白色反射体層４１２は、大きな（ミクロンオーダー）ＴｉＯ2粒子から成るうる。白色反射体層を他の場所に形成してもこの効果が得られることは明らかである。例えば、第２導電体層および対応する基板が透明である場合、反射体層は基板の後ろ側または基板と導電体層の間に形成されてもよい。また、好ましくはあるけれども、反射体層は必ずしも白色である必要はなく、所望の画像によっては替わりに他の色であっても良い。
【００７９】
別の実施形態では、一色のみの増感体（色素）４０４を本発明の電子化学セルに使用する。黒色増感体（色素）は高エネルギー変換効率を有するため、黒色は増感体（色素）として好ましい。電子化学セルの概観審美性の向上のため、金属酸化物層４０３上に画像の画素に対応するバンク構造４１０の各画像セルに一色のみの増感体（色素）４０４を使用して、カラー階調画像を作成してもよい。
【００８０】
カラー階調画像を作成するために、各画素セルの増感体（色素）４０４の”色”深度を、バンク構造４１０の各画素セルに印刷する液滴の大きさや数を調整することにより制御する。各画素セルに印刷する液滴の数が多ければ多いほど、その画素セルは濃くなる。また、増感体（色素）４０４の色深度は金属酸化物層４０３の層厚を調整することで制御出来る。
【００８１】
後者の方法により画像のコントラストを作成すると、インクジェット印刷によって金属酸化物層４０３の層厚が変えられるため、増感体（色素）４０４をインクジェット印刷する必要がなくなる。最終金属酸化物層４０３の膜は標準増感体（色素）４０４の溶剤に単に浸せばよい。それによって、画像のコントラストは、図１２に示すように増感体（色素）を吸収するそれぞれの領域の容量により示される。
【００８２】
図１２は、金属酸化物（この場合ＴｉＯ2）を２００ｄｐｉポリイミドバンクのパターニングをしたＩＴＯで覆われたガラス基板上にインクジェット印刷することにより作成したＤＳＳＣ電池の完成体を示す。金属酸化物の厚さは、焼結後０．３ｍＭのＮ７１９エタノール溶液に２４時間浸した画素間においてバラツキがあった。電子化学セルは、前記した標準的な方法により次のように完成させた。得られた白黒の写真画質画像には３４の階調がある。
【００８３】
各画素セル内の増感体（色素）４０４の色深度を制御することで、電子化学セルが２００ｄｐｉもしくはそれ以上の解像度の高画質を有することが可能となる。上述のように、カラー階調画像の画質は、増感体（色素）層４０４と第２ＴＣＯ層４０６の間に形成された不活性拡散白色反射体層４１２によりさらに向上し得る。
【００８４】
正方形の画素セルのマトリクスを有するバンク構造４１０は、金属酸化物インクで各画素セルを充填するためにフラッド充填技術が使われた場合、図９に示すようなピラミッド形の金属酸化物形状となる。バンク構造４１０は、塗布された金属酸化物インクを、ＴＣＯ層４０２の画素セル内の局所領域に閉じ込める役割を果たす。この制限がないと、金属酸化物インクは塗布後にＴＣＯ層４０２を自由に横断して行き渡り、切れ目のない金属酸化物層４０３を形成してしまうことになる。
【００８５】
図１０に、同量の金属酸化物を４００μｍ角の領域に均一に塗布した断面形状を示す。図１０ａはバンク構造４１０を有さないＴＣＯ層４０２を、図１０ｂは７６μｍ間隔に形成した２μｍ幅のバンク構造４１０を有するＴＣＯ層４０２を示す。バンク構造４１０がないと液体の傾斜はかなり浅く、バンクによって制限される場合よりも周縁部で金属酸化物層４０３の不均一性が大きくなる。
【００８６】
本発明のバンク構造４１０により、金属酸化物層４０３は切れ目のない金属酸化物層４０３に比べて、曲げ応力に対して破砕することなく適応でき、プラスチックの第１絶縁基板４０１のような、可撓性の基板４０１が利用できるようになる。
【００８７】
本発明の第１実施形態は、図９に示すように、バンク構造４１０は正方形の画素セルのマトリクスからなるが、画素セルは正方形に限定されない。本発明の電気化学セル４００がＥＣＤの場合、正方形の画素はアクティブマトリックスバックプレーン形成技術に対応しているようなものが好ましいが、本発明の電気化学セル４００がＤＳＳＣの場合、様々な異なる画素セル形状を使用することができる。
【００８８】
ＴＣＯ層４０２全体での金属酸化物インクの最大あるいは平均厚みに画素セル形状がほとんど影響しない事はわかっている。しかし、塗布された金属酸化物インクの量がバンク／インク／空気の界面におけるバンク材料の前進接触角を越えた場合には、バンク構造４１０を突破し、隣接する画素セル内に含まれていた金属酸化物インクと一緒になってしまうと思われる。従って、所定の塗布量に対してバンク／インク／空気の界面における金属酸化物インクの接触角を最小にする画素セル形状が好ましい。更に、表面でのインクの収縮を最小化し、周縁部における最小表面エネルギー液体傾斜を少なくする画素セル形状が好ましい。図８は、三角形、正方形、六角形の画素セル形状に対する理論最大接触角を示す。
【００８９】
接触角が９０度未満の場合、同じ単位面積を有する三角形、正方形、六角形の画素セル構造の最大接触角の予測比は、其々２．３：１．９：１．０となる。画素の辺数が増えると、接触角は減少する。従って、円形画素セルではバンク／インク／空気の界面における接触角が最小となり、バンク構造４１０を突破する前の最大の金属酸化物インクを受容する。しかし、円形画素セルはモザイク状に配置できないので有効装置面積には制限があり、より高い充填密度の画素セルに比べて装置性能が下がる。三角形の画素セル形状はより良い能動面積を有するが、制約されてインクジェット印刷された金属酸化物インクの接触角が大きいという欠点がある。従って、画素セルが六角形や正方形である方が本発明のＤＳＳＣに使用するのに好ましい。
【００９０】
本発明のＤＳＳＣは、エネルギー変換効率（η）が５．０％、開路電圧（Ｖｏｃ）が０．４８Ｖ、短絡回路電流（Ｉｓｃ）が１５ｍＡ／ｃｍ２、充てん比（ＦＦ）が５７％で形成されている。本発明の基板面積５０ｃｍ2にわたる電気化学セルのエネルギー変換効率のバラツキは１．５％未満である。これは、本発明のインクジェットによる製造方法のプロセス安定性によるものである。
【００９１】
バンク構造４１０の幅が広くなると、ＥＣＤの動作においては画質が低下し、ＤＳＳＣの動作においては能動領域の減少により効率性が低下するといった悪影響が両方に生じる。従って、バンク構造４１０の幅は、０．２μｍから２０μｍであることが望ましい。０．２μｍはフォトリソグラフィによってバンク構造４１０をコスト効率良く形成するための解像度限界である。２０μｍは、一般的な最低表示解像度７２ｄｐｉに比べて、画像の深刻な悪化や、性能抑制を生じる前のバンク構造４１０の最も効率のよい幅であると考えられる。インクジェット技術の使用により、長さは数百ミクロン未満が好ましいものの、１ｍｍ2未満のサイズの親水性画素セルを容易に得ることが出来る。
【００９２】
ＤＳＳＣの場合、光の吸収は多孔性の金属酸化物層４０３の厚さに比例する。もし金属酸化物層４０３が薄すぎれば、入射光線の一部は、ポテンシャル効率を失い、妨げられる事なく金属酸化物層４０３を通過する。金属酸化物層４０３が厚すぎると、有用な光は全て完全に吸収された時点で、残りの金属酸化物層４０３の厚みは不要となる。従って、塗布された金属酸化物層４０３の厚さは、０．５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
【００９３】
更に、スクリーン印刷より優れたインクジェット印刷によって形成した金属酸化物層４０３の厚さは均一であるため、最適な金属酸化物層４０３の厚さはインクジェット印刷の使用でより薄くなる。
【００９４】
更に、スクリーン印刷の場合、インクの粘度はインクジェット印刷に適した粘度よりもかなり高くなくてはならない。そのため、粘度を増すために添加する材料を焼結工程で除去しなければならない。従って、塗布されたままの、焼結する前の金属酸化物層４０３の厚さはインクジェット印刷時よりスクリーン印刷時のほうが厚くなるはずである。
【００９５】
バンク構造４１０は、金属酸化物インクを塗布する前にＴＣＯ層４０２上に分離した画素セルのマトリクス形成に使用されるが、本発明はバンクに限定されない。ＴＣＯ層４０２上に分離画素セルを形成する方法は、ＴＣＯ層４０２に溝を作る等、どんな方法でもよい。
【００９６】
更に、第１透明導電酸化物層４０２が酸化物で形成されるかは本発明の電気化学セルが機能する上で必須ではない。更に、第２透明導電酸化物層４０６が透明であるか、あるいは酸化物で形成されるかは本発明の電気化学セルが機能する上で必須ではない。第２基板（あるいは完成装置内の基板も）を備えることは、全く必須ではない。
【００９７】
バンク構造を形成するのに適したどんな材料も用いることができるが、ポリマーのパターンとして塗布される事が好ましく、ポリイミドのパターンがより好ましい。
【００９８】
液体の電解質を述べてきたが、固体あるいはゲル状の電解質もまた本発明での使用に適しており、これに関連して、本明細書における電極／導電層と他の要素間に電解質を設けるための如何なる引例も、電極／導電層および／または他の要素を電解質上に形成する事を含んでいる。
【００９９】
誤解を避けるため明確にしておくと、この明細書における階調は、黒を含み得る任意の１色またはそれ以上の色の異なる濃淡や濃度を示すものである。例えば、階調表示は濃淡の異なる青、または濃淡の異なる赤、濃淡の異なる緑、および濃淡の異なる青、を含み得る。
【０１００】
要約すると、本発明は、異なる色深度を有する画素の一色の表示、同じ色深度を有する特定色の各画素の二色またはそれ以上の色の表示、および異なる色深度を有する特定色の画素の二色またはそれ以上の色の表示を供給し得るという利点がある。
【０１０１】
本明細書の記載はあくまで一例であり、本発明の範囲から逸脱することなく、変形例を作り得ることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、ＤＳＳＣ、ＥＣＤ等の電気化学セルの製造において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、従来技術の代表的な色素増感体太陽電池（ＤＳＳＣ）を示す。
【図２】図２は、従来技術のＤＳＳＣを詳細に示す。
【図３】図３は、従来技術の多色ＤＳＳＣを示す。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態における電気化学セルを示す。
【図５】図５は、本発明の電気化学セル４００の製造を示す工程フロー図である。
【図６】図６は、完全に疎水性のバンク（ａ）と親水性の側面を有するバンク（ｂ）を用いたインクジェット液滴形状のシミュレーションを示す。
【図７】図７は、直径３０μｍの液滴が５μｍ厚のナノ多孔質層に完全に吸収された際の体積維持効果を示す。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態における電気化学セルを示す。
【図９】図９は金属酸化物で充填されたバンク構造の画素セルを示す。
【図１０】図１０は、バンク構造を有する場合と有さない場合の同じ大きさの２つの領域に塗布された同量の金属酸化物の断面形状を示す。
【図１１】図１１は三角形、正方形、六角形の画素セルの最大接触角を示す。
【図１２】図１２はインクジェット印刷した写真画像を採用した２００ｄｐｉのＤＳＳＣセルを示す。
【符号の説明】
【０１０４】
４００  電気化学セル
４０１  第１透明絶縁基板層
４０２  第１透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層
４０３  金属酸化物層
４０４  増感体（色素）／エレクトロクロミック材層
４０５  電解質層
４０６  第２透明導電性酸化物（ＴＣＯ）電極層
４０７  第２透明絶縁基板層
４１０  バンク構造
【図１】
2007149675.tif 000003
【図２】
2007149675.tif 000004
【図３】
2007149675.tif 000005
【図４】
2007149675.tif 000006
【図５】
2007149675.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007149675.tif 000011
【図１０】
2007149675.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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