独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长野间口裕]（以下简称“AIST”）纳米系统研究部[研究部主任八濑清]绿色技术研究小组研究小组组长河本彻和首席研究员田中恒使用了上面印有细金属布线的透明电极。普鲁士蓝型复合物的纳米粒子墨水电致变色元件该元件是一种电致变色元件，可在不降低响应速度的情况下实现高透射率和反射率，并且还减少了稀有金属铟的使用量。
精细金属布线是通过使用AIST专有的超级喷墨方法印刷金纳米粒子墨水而形成的。新开发的电致变色器件在15伏或更低的电压下表现出白黄色的颜色变化，并且在大部分可见光范围内其白色反射率超过55%。此外，响应速度比没有精细金属布线的情况快大约八倍，并且即使在1,000次操作之后也没有观察到明显的速度下降。未来，使用电致变色器件调光玻璃是啊电子纸等器件的面积。
该研究成果将在第十届国际纳米技术展览会暨技术会议上展示（纳米技术2011) 在 AIST 展位“利用纳米技术的大面积项目”的一部分发布
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图1 具有印刷细金属布线（左）和颜色变化（右）的电致变色元件的结构。 EC层是电致变色层。
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近年来，从提高空调能效的角度出发，能够控制玻璃颜色、调节透过的光量的控光玻璃受到关注。该技术的典型例子是电致变色元件，通电时会变色，并已投入实际应用。
此外，电子纸是一种同样控制颜色的反射式显示设备，不需要能量来维持其显示，因此其节能特性受到关注。使用电致变色材料的电子纸被认为比使用其他技术制造的电子纸具有优势，例如更便宜并且具有超过 50% 的高白色反射率，从而可以实现更明亮的显示。例如，美国研究公司Display Search预测，到2013年，电致变色元件将成为产品标签等小型电子纸的主要技术，也有望应用于户外广告的大面积设备。
构成电致变色器件的重要组成部分是电致变色材料、电解质和透明电极（图2左）。产业技术研究院以普鲁士蓝作为电致变色材料为重点，通过使用普鲁士蓝或其类似物的纳米粒子墨水进行印刷，成功开发出透射型电致变色元件光控玻璃。2007 年 8 月 8 日 AIST 新闻稿）。这种控光玻璃元件的颜色变化具有记忆特性。换言之，只有在改变颜色时才消耗电力，并且在改变之后，可以保持颜色状态而不消耗电力。此外，通过使用凝胶电解质，可以通过涂覆(AIST 新闻稿，2010 年 3 月 26 日）。利用这项技术，大部分器件制造都是通过印刷和涂层完成的，从而可以降低成本，并且通过使用白色电解质凝胶，还可以创建可用于电子纸的反射器件。
透明电极是一个重要的部件，因为通过电极可以看到电致变色层的颜色变化。为了提高电致变色元件的透过率和反射率，必须提高透明电极的可见光透过率。另一方面，为了即使在大面积的器件中也能获得足够快的响应速度，需要降低透明电极的电阻。主要用于透明电极的氧化铟锡（ITO）比金、银、铝等常见金属具有更高的电阻率，需要更厚的薄膜来降低电阻。然而，由于可见光透射率随着膜变厚而降低，因此难以同时实现电阻的降低和透射率的增加。此外，由于ITO含有稀有金属铟，因此存在成本和未来资源安全的担忧。
这次，我们通过减少ITO膜厚度并在ITO膜上应用精细金属布线，旨在解决透明电极的问题，例如提高光学性能、保持响应速度以及减少稀有金属的使用量。为了实际使用，需要将金属布线小型化到肉眼看不见的程度，因此我们通过使用超级喷墨方法绘制布线来演示上述内容，这样可以轻松实现小型化。
该研究和开发的一部分是在2010财年战略性基础技术发展支援项目“利用真空密封技术生产模块连接电子纸”的支持下，与东和制作所株式会社和大和技研株式会社共同研究而完成的。
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图2 普通电致变色器件的结构（左）和本次开发的电致变色器件的结构（右）。 EC层是电致变色层。通过在透明电极上应用细金属布线并减少膜的厚度，减少了ITO的使用量。
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新开发的电致变色器件采用透明电极，在 ITO 薄膜上印刷有精细金属布线（图 2 右）。金属布线的超级喷墨法(2002 年 4 月 1 日 AIST 新闻稿)，SIJ Technology Co, Ltd，一家 AIST 技术转让企业，使用金纳米粒子墨水印刷线路。超级喷墨法是一种可以比普通喷墨法画出更细线条的技术，所得到的布线线宽为20～50μm，线厚为数百nm～数μm，如图3所示。这次使用的ITO膜厚约为20nm，方块电阻虽然约为300Ω/□，但通过以1mm间隔印刷线宽50μm的布线，薄层电阻降低至50Ω/□。一般来说，方块电阻为50Ω/□的ITO的膜厚约为50nm，但通过采用金属布线，我们能够将ITO的使用量减少一半以上。
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图3 使用金纳米粒子墨水印刷形成的金属布线的显微图像
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使用这种具有精细金属布线的透明电极，镍取代的普鲁士蓝型络合物（Ni[Fe(CN)6]x13236_132696]x) 使用纳米颗粒制造了电致变色器件。电解质层使用与白色颜料混合的凝胶电解质。当电极间施加15伏以下的电压时，器件呈现黄白色的颜色变化，如图4所示。
图 5 显示了该元素在可见光区域的反射光谱。白色时的最大反射率超过60%，即使在人眼敏感的500～600nm波长范围内，也超过55%。此外，通过采用精细金属布线，响应速度大大提高，与没有布线的情况相比，颜色变化结束所需的时间减少到约1/8。 （颜色变化的结束是根据电荷注入量的变化来确定的。电荷注入总量的微小差异是由于元件膜厚度的微小差异造成的。）
如上所述，通过应用精细金属布线，可以降低ITO透明电极的电阻，同时改善电致变色器件的光学性能、保持响应速度并减少稀有金属的使用量。此外，在实际使用中，期望配线是不可见的，但是如果配线间隔变窄，则可以通过更细的配线来降低电阻。由于是采用超级喷墨方式打印，有利于小型化，还可以让布线“隐形”。
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图 4 带金属布线的元件的颜色变化行为
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图 5 具有精细金属布线的器件的特性。反射率变化（左）和电荷注入行为（右）。
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我们的目标是通过进一步研究布线方法和线宽，同时提高反射率和响应速度。对于电致变色器件本身，我们正在努力提高响应性和耐用性等基本特性，同时，我们正在与企业共同研究，以改进特定于每个应用的器件功能，目标是在几年内实现电致变色器件的商业化。