JP2016065180A - Ink, electrochromic device using the ink, and apparatus for fabricating electrochromic device - Google Patents
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本発明は、エレクトロクロミックデバイスの印刷に使用されるインクジェット用インク及びこのインクジェット用インクを用いたエレクトロクロミックデバイス及びエレクトロクロミックデバイスを作成する装置に関する。 The present invention relates to an ink-jet ink used for printing an electrochromic device, an electrochromic device using the ink-jet ink, and an apparatus for producing the electrochromic device.
エレクトロクロミックデバイスは、構造として一対の導電性の透明基板に異なる金属錯体を成膜し、電解質を挟んで張り合わせたデバイスであり、電圧印加による酸化還元反応により、デバイスの色可変が可能になる。異なる金属錯体として、鉄(Fe)−鉄錯体とニッケル(Ni)−鉄錯体を使ったエレクトロクロミックデバイスの色変化は青色から電圧を印加すると薄黄色となる。これらの鉄錯体は、その水溶液の溶媒にメタノールとグリセリンを加えることにより、凝集沈殿を起こすことなくインクジェットヘッドから液滴吐出可能な水溶液になる。 An electrochromic device is a device in which different metal complexes are formed on a pair of conductive transparent substrates as a structure, and the electrolyte is sandwiched between them. The color of the device can be changed by an oxidation-reduction reaction by applying a voltage. As a different metal complex, the color change of an electrochromic device using an iron (Fe) -iron complex and a nickel (Ni) -iron complex becomes light yellow when a voltage is applied from blue. By adding methanol and glycerin to the solvent of the aqueous solution, these iron complexes become aqueous solutions that can be ejected from an inkjet head without causing aggregation and precipitation.
この水溶液の組成比率の例を示すと、鉄錯体水溶液(3wt%)=1:メタノール=1:グリセリン=1となる。また、従来、耐久性を向上させたエレクトロクロミック方式の表示素子の製造方法が提供されている(特許文献1参照)。 この表示装置の製造方法は、対向電極間に、エレクトロクロミック色素と、該エレクトロクロミック色素を担持する金属酸化物を含む多孔質層とを有する表示素子の製造方法であって、該多孔質層に、インクジェット装置により、該表示装置の1画素内における該金属酸化物を含む多孔質層への該エレクトロクロミック色素の担持量を均一化させる機能を有する複数種のインクを付与する工程を有することを特徴とする。 An example of the composition ratio of this aqueous solution is: iron complex aqueous solution (3 wt%) = 1: methanol = 1: glycerin = 1. Conventionally, a method for manufacturing an electrochromic display element with improved durability has been provided (see Patent Document 1). This display device manufacturing method is a method for manufacturing a display element having an electrochromic dye and a porous layer containing a metal oxide supporting the electrochromic dye between opposing electrodes, And a step of applying a plurality of types of ink having a function of uniformizing the amount of the electrochromic dye supported on the porous layer containing the metal oxide in one pixel of the display device by an inkjet device. Features.
単にインクジェットヘッドから液滴吐出が可能な水溶液では、文字や模様などのインクジェット印刷は不十分であり、インクジェット印刷のためには、液滴の安定した繰り返し吐出、飛翔、着弾、および吐出位置の再現性が可能な性質を持った水溶液即ち水性インクが必要である。また、水性インクとしては、実際のインクジェットプリンタにおいて繰り返し印刷が可能である必要がある。インクの粘度が適正でないとインクジェットプリンタのノズルが詰まり、インクの吐出が安定しないので、印刷結果が悪くなる問題がある。また、印刷可能な水溶液(水性インク)であっても、溶媒に劇物のメタノールが含まれる場合は、インクジェット用インクとして、安全性の見地から好ましくない。 With an aqueous solution that can eject droplets from an inkjet head, inkjet printing of characters and patterns is insufficient. For inkjet printing, stable and repeated ejection of droplets, flight, landing, and reproduction of ejection positions There is a need for an aqueous solution, i.e., a water-based ink, that has the property of being capable of. Further, the water-based ink needs to be able to be repeatedly printed in an actual ink jet printer. If the viscosity of the ink is not appropriate, the nozzles of the ink jet printer are clogged, and the ink discharge is not stable, resulting in a problem that the printing result is deteriorated. Moreover, even if it is a printable aqueous solution (aqueous ink), when a deleterious methanol is contained in a solvent, it is not preferable as an inkjet ink from the viewpoint of safety.
本発明は、市販の水性インクにも使われている高い安全性の溶媒を使ってインクジェットプリンタにて安定した液滴吐出が可能なエレクトロクロミック金属錯体、特に鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体の成膜用のインクジェット用インクを提供することを目的とするものである。 The present invention is an electrochromic metal complex, particularly an iron-iron complex, a nickel-iron complex, which can be stably ejected by an inkjet printer using a highly safe solvent that is also used in commercially available water-based inks. An object of the present invention is to provide an ink-jet ink for film formation of a cobalt-iron complex.
上記目的を達成するため、本発明は、インクジェットプリンタで液滴吐出し印刷するためのエレクトロクロミック金属錯体を含むインクジェット用インクであって、該インクを、インクの粘度が安定した液滴吐出のための所定の範囲内の値となるように金属錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えて構成したことを特徴とする。
また本発明は、前記金属錯体水溶液が鉄錯体水溶液であることを特徴とする。
また本発明は、前記鉄錯体水溶液が鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体、の中の一つであることを特徴とする。
また本発明は、前記鉄錯体水溶液が鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体、の2つ以上の組み合わせであることを特徴とする。
また本発明は、前記インクの所定の粘度の値が3〜5mPa・Sであることを特徴とする。
また本発明は、前記鉄−鉄錯体水溶液、ニッケル−鉄錯体水溶液、またはコバルト−鉄錯体水溶液とプロピレングリコールとエタノールの組成比率が8〜12:2〜4:1〜2であることを特徴とする。
また本発明は、前記プロピレングリコールの替わりに前記プロピレングリコール以外のグリコール類で代用したことを特徴とする。
また本発明は、一対の導電性の透明基板に金属錯体を成膜し、電解質を挟んで張り合わせたエレクトロクロミックデバイスであって、前記金属錯体の膜を、金属錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えて成るインクジェット用金属錯体インクを用いて印刷により形成したことを特徴とする。
また本発明は、一対の導電性の透明基板に鉄錯体を成膜し、電解質を挟んで張り合わせたエレクトロクロミックデバイスであって、前記鉄錯体の膜を、鉄錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えて成るインクジェット用鉄錯体インクを用いて印刷により形成したことを特徴とする。
また本発明は、一対の導電性の透明基板に異なる金属錯体を成膜し、電解質を挟んで張り合わせたエレクトロクロミックデバイスであって、前記異なる金属錯体が鉄−鉄錯体とニッケル−鉄錯体とから成り、鉄−鉄錯体の膜を、鉄−鉄錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えて成るインクジェット用鉄−鉄錯体インクを用いて印刷により形成し、ニッケル−鉄錯体の膜を、ニッケル−鉄錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えて成るインクジェット用ニッケル−鉄錯体インクを用いて印刷により形成したことを特徴とする。
また本発明は、前記異なる金属錯体が鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体とから成り、これらの中の選択した鉄錯体の膜を、鉄錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えて成るインクジェット用鉄錯体インクを用いて印刷により形成したことを特徴とする。
また本発明は、前記インクの粘度の値が3〜5mPa・Sであることを特徴とする。
また本発明は、前記鉄−鉄錯体水溶液とプロピレングリコールとエタノールの組成比率が8〜12:2〜4:1〜2であることを特徴とする。
また本発明は、前記ニッケル−鉄錯体水溶液とプロピレングリコールとエタノールの組成比率が8〜12:2〜4:1〜2であることを特徴とする。
また本発明は、前記プロピレングリコールの替わりに前記プロピレングリコール以外のグリコール類で代用したことを特徴とする。
また本発明は、エレクトロクロミックデバイスを作成する装置であって、複数のインク供給部を備え、これら複数のインク供給部に異なった金属錯体のインクを収納し、複数のインク供給部の中から選択したインクをインクジェットヘッドからエレクトロクロミックデバイスの部品に吐出して印刷し、該部品にエレクトロクロミックデバイスに使用される金属錯体層を形成するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an inkjet ink containing an electrochromic metal complex for ejecting and printing droplets with an inkjet printer, and the ink is used for ejecting droplets with stable ink viscosity. This is characterized in that propylene glycol and ethanol are added to an aqueous metal complex solution so as to have a value within the predetermined range.
Further, the invention is characterized in that the metal complex aqueous solution is an iron complex aqueous solution.
In the invention, the iron complex aqueous solution is one of an iron-iron complex, a nickel-iron complex, and a cobalt-iron complex.
In the present invention, the iron complex aqueous solution is a combination of two or more of an iron-iron complex, a nickel-iron complex, and a cobalt-iron complex.
In the invention, it is preferable that the predetermined viscosity value of the ink is 3 to 5 mPa · S.
The present invention is also characterized in that the composition ratio of the iron-iron complex aqueous solution, the nickel-iron complex aqueous solution, or the cobalt-iron complex aqueous solution, propylene glycol, and ethanol is 8-12: 2-4: 1-2. To do.
The present invention is characterized in that a glycol other than the propylene glycol is substituted for the propylene glycol.
The present invention also relates to an electrochromic device in which a metal complex is formed on a pair of conductive transparent substrates and bonded with an electrolyte interposed therebetween, and the metal complex film is added to a metal complex aqueous solution by adding propylene glycol and ethanol. It is formed by printing using an ink jet metal complex ink.
The present invention also relates to an electrochromic device in which an iron complex is formed on a pair of conductive transparent substrates and bonded together with an electrolyte sandwiched between the iron complex film and propylene glycol and ethanol added to an iron complex aqueous solution. It is formed by printing using an iron complex ink for inkjet.
Further, the present invention is an electrochromic device in which different metal complexes are formed on a pair of conductive transparent substrates, and the electrolytes are sandwiched, and the different metal complexes are composed of an iron-iron complex and a nickel-iron complex. An iron-iron complex film is formed by printing using an iron-iron complex ink for ink jet, in which propylene glycol and ethanol are added to an iron-iron complex aqueous solution, and the nickel-iron complex film is formed by nickel-iron It is formed by printing using an ink-jet nickel-iron complex ink obtained by adding propylene glycol and ethanol to an aqueous complex solution.
In the present invention, the different metal complex comprises an iron-iron complex, a nickel-iron complex, and a cobalt-iron complex, and a film of the selected iron complex is added to the aqueous solution of iron complex by adding propylene glycol and ethanol. It is formed by printing using an iron complex ink for inkjet.
In the invention, it is preferable that the ink has a viscosity value of 3 to 5 mPa · s.
Moreover, this invention is characterized by the composition ratio of the said iron-iron complex aqueous solution, propylene glycol, and ethanol being 8-12: 2-4: 1-2.
In the present invention, the composition ratio of the nickel-iron complex aqueous solution, propylene glycol, and ethanol is 8-12: 2-4: 1-2.
The present invention is characterized in that a glycol other than the propylene glycol is substituted for the propylene glycol.
The present invention is also an apparatus for creating an electrochromic device, comprising a plurality of ink supply units, storing different metal complex inks in the plurality of ink supply units, and selecting from the plurality of ink supply units The ink thus formed is ejected from an ink jet head onto a part of an electrochromic device and printed to form a metal complex layer used in the electrochromic device.
本発明によれば、この水性インクを使うことにより、高い安全性の元に文字や模様などのインクジェット印刷が可能になる。また、インクジェットプリンタにて安定した吐出と印刷結果が得られるようになるため、プリンタの解像度に合った多彩な印刷が可能となるエレクトロクロミックデバイスの作成ができる。また複数のインクをインクジェットプリンタに設けて印刷することにより、インクを入れ替える事なしに必要な色などの部品を作成する事が出来る。 According to the present invention, by using this water-based ink, ink jet printing of characters and patterns can be performed with high safety. In addition, since stable ejection and printing results can be obtained with an ink jet printer, it is possible to create an electrochromic device that enables a variety of printing that matches the resolution of the printer. In addition, by providing a plurality of inks in an ink jet printer and printing, it is possible to create parts such as necessary colors without replacing the inks.
以下、本発明のエレクトロクロミックデバイスの印刷に使用されるインクジェット用インク及びインクジェット用インクを使用したエレクトロクロミックデバイス及びエレクトロクロミックデバイスを作成する装置の構成を詳細に説明する。
本実施形態において、エレクトロクロミックデバイス2は、5層から成り、1層目は、ITOガラスなど透明かつ絶縁性のガラスなどに透明かつ導電性の酸化インジウム錫(ITO)などの膜を設けた透明電極4により構成される。2層目は、鉄(Fe) −鉄錯体から成る鉄−鉄錯体層6から構成される。
Hereinafter, the ink-jet ink used for printing the electrochromic device of the present invention, the electrochromic device using the ink-jet ink, and the configuration of an apparatus for producing the electrochromic device will be described in detail.
In this embodiment, the
3層目は、KTFSI(カリウムトリフルオロメタンスルホニルイミド)等の透明電解質から成る透明電解質層8により構成される。4層目は、ニッケル(Ni)−鉄錯体から成るニッケル−鉄錯体層10により構成される。5層目は、ITOガラスなどの透明電極12により構成される。
上記した5層構造のエレクトロクロミックデバイスの透明電極間に電源Vから電圧が印加されると、この電圧印加による2層目の色変化の化学式は次の通りである。
The third layer is composed of a
When a voltage is applied from the power source V between the transparent electrodes of the electrochromic device having the above five-layer structure, the chemical formula of the color change of the second layer by the voltage application is as follows.
電圧印加による4層目の色変化の化学式は次の通りである。 The chemical formula of the color change of the fourth layer by voltage application is as follows.
2層目と4層目の鉄錯体層6,10は、図2,図3に示されるインクジェットプリンタにより印刷され形成される。インクジェットプリンタに使用されるインクは、鉄錯体水溶液とプロピレングリコールとエタノールの溶媒とから構成され、該インクの成分比率はインクの粘度が、インクジェットヘッドの安定した液滴吐出を可能とする適正な値となるように実験的に選択される。
これに基づき、本件発明者はインクの組成と組成比率に関して各種の実験を行い、その結果、図4の表に示す実験データを得ることができた。これらの実験データに基づき、本実施形態では、インクの組成と組成比率は下記のように設定されている。
The second and fourth
Based on this, the present inventor conducted various experiments regarding the composition and composition ratio of the ink, and as a result, the experimental data shown in the table of FIG. 4 could be obtained. Based on these experimental data, in this embodiment, the composition and composition ratio of the ink are set as follows.
[インク溶媒と組成比率]
鉄−鉄錯体水溶液(3〜4wt%)=8〜12:プロピレングリコール=2〜4:エタノール=1〜2
粘度3〜5mPa・S
ニッケル−鉄錯体水溶液(3〜4wt%)=8〜12:プロピレングリコール=2〜4:エタノール=1〜2
粘度3〜5mPa・S
コバルト−鉄錯体水溶液(3〜4wt%)=8〜12:プロピレングリコール=2〜4:エタノール=1〜2
粘度3〜5mPa・S
[Ink solvent and composition ratio]
Iron-iron complex aqueous solution (3-4 wt%) = 8-12: Propylene glycol = 2-4: Ethanol = 1-2
Viscosity 3-5mPa · S
Nickel-iron complex aqueous solution (3-4 wt%) = 8-12: Propylene glycol = 2-4: Ethanol = 1-2
Viscosity 3-5mPa · S
Cobalt-iron complex aqueous solution (3-4 wt%) = 8-12: Propylene glycol = 2-4: Ethanol = 1-2
Viscosity 3-5mPa · S
上記実施形態では、溶媒を安全性の高いものとし、メタノールなどの劇物を含まないこと及びインクジェット印刷描画が可能であり、凝集沈澱を起こすことがなく、実際のインクジェットプリンタにて印刷可能なエレクトロクロミック鉄錯体のインクジェット用インクを実現している。安定した液滴吐出のための粘度は3〜5mPa・Sが望ましい。本実施形態では、3〜5mPa・Sの粘度が得られるように、鉄錯体水溶液、プロピレングリコール、エタノールの組成比率を決定した。 In the above embodiment, the solvent is high in safety, does not contain a deleterious substance such as methanol, and ink jet printing drawing is possible. Electrolysis that can be printed by an actual ink jet printer without causing aggregation and precipitation. Ink-jet ink of chromic iron complex is realized. The viscosity for stable droplet discharge is desirably 3 to 5 mPa · S. In this embodiment, the composition ratio of the iron complex aqueous solution, propylene glycol, and ethanol was determined so that a viscosity of 3 to 5 mPa · S was obtained.
上記プロピレングリコールはプロピレングリコール以外のグリコール類などの有機化合物での代用も可能である。
図2はエレクトロクロミックを作成するために使用されるインクジェットプリンタを示し、このプリンタ14は、本体16と、該本体16のコントローラに入出力インターフェイスを介して接続するパーソナルコンピュータなどのコンピュータ18とから構成される。
The propylene glycol can be replaced with an organic compound such as glycols other than propylene glycol.
FIG. 2 shows an ink jet printer used to create an electrochromic. This
印刷により金属錯体が成膜されるエレクトロクロミックデバイスの電極板などの透明な構成材(部品)は、印刷面を上にして、プラテン20上の搬送補助部材22に保持された状態で印刷時、メディア駆動機構により搬送される。このプラテン20上のデバイス構成材に対して、その搬送方向とは直角な主走査方向にインクジェットヘッド24がそのノズルから金属錯体のインク即ち鉄錯体水溶液にプロピレングリコールとエタノールを加えたインクを吐出しながら移動し、コンピュータ18からインクジェットプリンタ14のコントローラに転送される印字データが、該コントローラに格納されたソフトウエアの制御によりデバイス構成材に印字される。インクジェットヘッド24に連結する各インクタンク26(インク供給部)には、本発明にかかる鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体の各インクやこれらの溶媒の組成比率の異なるインクが格納され、選択されたインクがインクジェットヘッド24に供給される。
鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体は、非発光表示の場合にはシアン、イエロー、マゼンタを表現できるため、組み合わせによりその他の色も作成が可能である。なお、鉄−鉄錯体、ニッケル−鉄錯体、コバルト−鉄錯体以外に使用できる別の金属との組み合わせを用いても良い。
また印刷により金属錯体が成膜されるクロミックデバイスの電極板などの透明な構成材も用途により種々のものが使用できる。
Transparent components (parts) such as an electrode plate of an electrochromic device on which a metal complex is formed by printing are printed with the printing surface up and held by the
The iron-iron complex, nickel-iron complex, and cobalt-iron complex can express cyan, yellow, and magenta in the case of non-luminous display, and therefore other colors can be created by combining them. In addition, you may use the combination with another metal which can be used besides an iron-iron complex, a nickel-iron complex, and a cobalt-iron complex.
Various transparent components such as an electrode plate of a chromic device on which a metal complex is formed by printing can be used depending on the application.
コンピュータ18又はプリンタ本体16のコントローラには、印刷解像度に対応するため、印刷解像度ごとにインク吐出波形の組み合わせを行うためのインク吐出波形の組み合わせテーブルが設けられている。インクジェットプリンタ14は、このテーブルに基づいて適正なインク吐出波形を設定し、異なった金属錯体インク又は異なった組成比率のインクを入れた複数のインクタンク26から適正なインクタンク26を選択して、選択したインクにより印刷解像度に応じて印字を行う。
The controller of the
2 エレクトロクロミックデバイス
4 透明電極
6 鉄−鉄錯体層
8 透明電解質層
10 ニッケル−鉄錯体層
12 透明電極
14 インクジェットプリンタ
16 本体
18 コンピュータ
20 プラテン
22 搬送補助部材
24 インクジェットヘッド
26 インクタンク
2
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