JP2002287173A - Electrochromic display element and method for manufacturing the same - Google Patents

Electrochromic display element and method for manufacturing the same

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JP2002287173A
JP2002287173A JP2001087113A JP2001087113A JP2002287173A JP 2002287173 A JP2002287173 A JP 2002287173A JP 2001087113 A JP2001087113 A JP 2001087113A JP 2001087113 A JP2001087113 A JP 2001087113A JP 2002287173 A JP2002287173 A JP 2002287173A
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JP
Japan
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electrochromic
layer
polymer
electrode
display device
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JP2001087113A
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Japanese (ja)
Inventor
Eriko Matsui
恵理子 松居
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochromic display element and an electrochromic display device which display a white color with high reflectance and a black color with high quality. SOLUTION: The electrochromic display element is composed of a first transparent electrode, an electrochromic layer which changes colors by electrochemical oxidation or reduction, a polymer solid electrolyte layer formed by contacting with the electrochromic layer, and a second electrode with the electrochromic layer and the polymer solid electrolyte layer interposed between the second electrode and the first transparent electrode. The electrochromic layer consists of a composite film containing a white pigment and an electrochromic material. Even when the electrochromic material returns into the original color by undoping of anions from the electrochromic layer, the electrochromic layer shields the color and displays the white color because the electrochromic layer contains the white pigment.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学的な酸
化、還元によって変色する材料を表示材料とするエレク
トロクロミック表示素子に関するものであり、さらには
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochromic display device using a material which changes its color by electrochemical oxidation and reduction as a display material, and further relates to a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】オフィスにおけるコンピューターの普及
により、文書の保存や伝達用に使用される紙の量は減少
してきているが、ディジタル情報を閲覧する際、紙に印
刷して読む傾向は依然として根強い。したがって、一時
的に使用するだけで破棄される紙の量は、逆に近年増加
する傾向にある。また、書箱・雑誌・新聞などに日々消
費される紙の量は、資源・環境の面から脅威であり、こ
れらは媒体が変わらない限り減少する見込みはない。
2. Description of the Related Art With the spread of computers in offices, the amount of paper used for storing and transmitting documents has been reduced. However, when browsing digital information, the tendency to print and read on paper is still persistent. Therefore, the amount of paper discarded only by temporarily using it tends to increase in recent years. Further, the amount of paper consumed daily for bookcases, magazines, newspapers, and the like is a threat in terms of resources and environment, and these are unlikely to decrease unless the medium changes.

【0003】しかしながら、人間の情報認識方法や思考
方法を考慮するとCRT(cathoderay tubeブラウン
管)や透過型液晶に代表されるような“ディスプレイ”
に対する“紙”の優位性も無視することはできない。そ
こで、“紙の長所”と、“ディジタル情報をそのまま扱
えるディスプレイの長所”を融合した電子ペーパーの実
現が期待されている。
However, in consideration of human information recognition and thinking methods, a "display" such as a CRT (cathoderay tube cathode ray tube) or a transmission type liquid crystal is considered.
We cannot ignore the superiority of "paper" over. Therefore, the realization of electronic paper that combines the "advantage of paper" and the "advantage of a display that can directly handle digital information" is expected.

【0004】電子ペーパーの表示方式としては、反射型
液晶方式や電気泳動方式、2色ボール表示方式、エレク
トロクロミック方式などがある。反射型液晶方式は、液
晶の旋光性や複屈折性を利用した偏光板を使用する表示
素子であるため暗く、また、金属反射板の性質上白表示
がぎらぎらとした反射光となるなどの欠点を持ち、長時
間画面を見つづけると目にかなりの負担を強いることに
なる。電気泳動方式は、白色顔料や黒色トナーなどが、
電界の作用によって電極上に積層する。2色ボール表示
方式は、半分が白色、半分が黒色などの2色に塗り分け
られた球体からなり、電界の作用による回転を利用した
ものである。どちらの方式も流状体が入り込めるだけの
隙間が必要であり、最密に充填できないことから高コン
トラストを得ることは難しい。これらの表示方式に対し
て、エレクトロクロミック方式は、目に与える負担の点
やコントラストの点などで有利と言える。
As a display method of electronic paper, there are a reflective liquid crystal method, an electrophoretic method, a two-color ball display method, an electrochromic method, and the like. The reflective liquid crystal method is a display element that uses a polarizing plate that utilizes the optical rotation and birefringence of the liquid crystal, so it is dark, and the nature of the metal reflective plate causes the white display to be a glare of reflected light. If you hold the screen for a long time, you will put a considerable burden on your eyes. In the electrophoresis method, white pigment or black toner
It is laminated on the electrode by the action of an electric field. The two-color ball display system is composed of a sphere half-colored in two colors, such as white and half black, and uses rotation by the action of an electric field. In either method, a gap is required to allow the fluid to enter, and it is difficult to obtain high contrast because the space cannot be filled in the closest density. In contrast to these display methods, the electrochromic method is advantageous in terms of the burden on the eyes and the contrast.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、エレクトロ
クロミック方式の中にも、酸化タングステンに代表され
る無機物を利用したもの、ビオロゲンに代表される有機
物の析出を利用したもの、導電性高分子の導電性を制御
したものなどいくつかの種類がある。
The electrochromic method includes those using inorganic substances typified by tungsten oxide, those using the deposition of organic substances typified by viologen, and those using conductive polymers. There are several types, such as those with controlled gender.

【0006】これらの中で、無機物エレクトロクロミッ
ク材料の作製は真空系で行うのが主流であり、コスト面
やサイズ面に問題がある。また、無機物エレクトロクロ
ミック材料には黒い色素はほとんど存在しないが、電子
ペーパーとしては、反射率の高い白および品位の良い黒
を表示できることが必要であることは自明である。
[0006] Among them, the production of inorganic electrochromic materials is mainly performed in a vacuum system, and there is a problem in cost and size. In addition, although black pigments hardly exist in inorganic electrochromic materials, it is obvious that electronic paper needs to be able to display white with high reflectance and black with high quality.

【0007】これに対して、導電性高分子を利用した方
式は、伝導度が高いほど電子の吸収が強くなり、したが
って黒色に見え、電気化学的な方法でそのエレクトロク
ロミック性を制御できることが知られている。また、導
電性高分子の中には、異種原子または分子(ドーパン
ト)がドーピングされて導電性を有するものがある。こ
のドーピングタイプには、ドーバントの種類によって伝
導度が著しく変化する。エレクトロクロミックという観
点からは、ドーピングによって劇的に色を変化させるこ
とができるというわけである。さらに、導電性高分子を
利用した方式は、溶液中で電解重合法により容易に作製
することができるという利点も有する。
On the other hand, in the method using a conductive polymer, it is known that the higher the conductivity, the stronger the absorption of electrons, and therefore, it looks black, and the electrochromic property can be controlled by an electrochemical method. Have been. Some conductive polymers have conductivity by being doped with a different atom or molecule (dopant). The conductivity of this doping type varies significantly depending on the type of dopant. From an electrochromic point of view, doping can change color dramatically. Further, the method using a conductive polymer has an advantage that it can be easily produced by an electrolytic polymerization method in a solution.

【0008】しかしながら、この導電性高分子によるエ
レクトロクロミック材料は、無機物には出すことのでき
ない黒発色が可能である代わりに、π共役系を使った導
電性材料であるがために吸収が強く、アンドープ時に発
現する本来の高分子自体の色が、濃い黄色や赤色、緑
色、藍色などと着色しており、これが大きな問題となっ
ている。電子ペーパーとして使用するためには、当然の
ことながら、反射率の高い白を表示できなければならな
い。
However, this electrochromic material made of a conductive polymer has a strong absorption because it is a conductive material using a π-conjugated system, instead of being capable of producing black color which cannot be produced by inorganic substances. The original color of the polymer itself that appears during undoping is colored deep yellow, red, green, indigo, etc., which is a major problem. In order to use it as electronic paper, it is, of course, necessary to display white with high reflectance.

【0009】本発明は、このような技術的な課題に鑑み
て提案されたものであり、反射率の高い白および品位の
良い黒を表示することができるエレクトロクロミック表
示素子、エレクトロクロミック表示装置を提供すること
を目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been proposed in view of such technical problems, and an electrochromic display element and an electrochromic display device capable of displaying white having high reflectance and black having high quality have been proposed. It is intended to provide, and further to provide a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のエレクトロクロミック表示素子は、第1の
透明電極と、前記透明電極上に接触して存在し、電気活
性を有し且つ電気化学的な酸化もしくは還元により変色
するエレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミ
ック層と接触して形成される高分子固体電解質層と、前
記第1の透明電極との間に前記エレクトロクロミック層
と前記高分子固体電解質層を挟んでなる第2の電極とを
有してなり、上記エレクトロクロミック層は、白色顔料
とエレクトロクロミック材料とを含む複合膜よりなるこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an electrochromic display device according to the present invention has a first transparent electrode, an electroactive display element which is in contact with the first transparent electrode, and has an electroactive property. An electrochromic layer that changes color by electrochemical oxidation or reduction; a polymer solid electrolyte layer formed in contact with the electrochromic layer; and the electrochromic layer and the high-electrode layer between the first transparent electrode. A second electrode sandwiching the molecular solid electrolyte layer, wherein the electrochromic layer comprises a composite film containing a white pigment and an electrochromic material.

【0011】上記構成のエレクトロクロミック表示素子
では、第1の透明電極がオンされてエレクトロクロミッ
ク層にアニオンがドープされると、エレクトロクロミッ
ク材料の電子の吸収が強くなり、品位の良い黒が表示さ
れる。
In the electrochromic display device having the above structure, when the first transparent electrode is turned on and the anion is doped in the electrochromic layer, the electron absorption of the electrochromic material is increased, and a high-quality black is displayed. You.

【0012】これに対して、第1の電極がオフされてエ
レクトロクロミック層からアニオンがアンドープされる
と、エレクトロクロミック材料は本来の色に戻るが、こ
のときエレクトロクロミック層が白色顔料を含有してい
るので、これが隠蔽されて白が表示される。
On the other hand, when the first electrode is turned off and the anion is undoped from the electrochromic layer, the electrochromic material returns to its original color. At this time, the electrochromic layer contains a white pigment. Is hidden, and white is displayed.

【0013】一方、本発明のエレクトロクロミック表示
素子の製造方法は、透明支持体上に第1の透明電極を形
成する工程と、この第1の透明電極上に接触して白色顔
料を含有する高分子材料層を形成する工程と、上記白色
顔料を含有する高分子材料層を、当該高分子材料を溶解
し得る溶媒で膨潤させる工程と、上記高分子材料層が膨
潤した状態でエレクトロクロミック材料を電解重合する
ことにより、当該エレクトロクロミック材料と白色顔料
とを含む複合膜とし、これをエレクトロクロミック層と
する工程と、上記エレクトロクロミック層上に高分子固
体電解質層を形成する工程と、第2の電極を形成した支
持基板を、第2の電極が上記第1の透明電極と対向する
ように上記高分子固体電解質層上に貼り合わせる工程と
を有することを特徴とする。
On the other hand, the method of manufacturing an electrochromic display element according to the present invention comprises the steps of forming a first transparent electrode on a transparent support, and contacting the first transparent electrode with a white pigment containing a white pigment. A step of forming a molecular material layer, a step of swelling the polymer material layer containing the white pigment with a solvent capable of dissolving the polymer material, and a step of swelling the electrochromic material in a state where the polymer material layer is swollen. A step of forming a composite film containing the electrochromic material and the white pigment by electropolymerization and forming the composite film as an electrochromic layer, a step of forming a polymer solid electrolyte layer on the electrochromic layer, Bonding the support substrate on which the electrodes are formed to the polymer solid electrolyte layer such that the second electrode faces the first transparent electrode. To.

【0014】上記のように、白色顔料を含む高分子材料
層を膨潤させておき、この状態でエレクトロクロミック
材料を電解重合すると、エレクトロクロミック材料が膨
潤された高分子材料の分子鎖の間を通過して高分子材料
層内に入り込み、白色顔料と複合化される。以上の構成
を基本構造とし、これを複数個、面状に配列すれば、マ
トリクス駆動可能なエレクトロクロミック表示装置が構
成される。
As described above, when the polymer material layer containing the white pigment is swollen and the electrochromic material is electrolytically polymerized in this state, the electrochromic material passes between the molecular chains of the swollen polymer material. As a result, it enters the polymer material layer and is composited with the white pigment. If the above configuration is used as a basic structure and a plurality of these are arranged in a plane, an electrochromic display device that can be driven in a matrix is configured.

【0015】このような構造を規定したのが本発明のエ
レクトロクロミック表示装置であり、画素に対応してマ
トリクス状に配列され、駆動素子によって制御される第
1の透明電極と、前記透明電極上に接触して存在し、電
気活性を有し且つ電気化学的な酸化もしくは還元により
変色するエレクトロクロミック層と、前記エレクトロク
ロミック層と接触して形成される高分子固体電解質層
と、前記第1の透明電極との間に前記エレクトロクロミ
ック層と前記高分子固体電解質層を挟んでなる第2の電
極とを有してなり、上記エレクトロクロミック層は、白
色顔料とエレクトロクロミック材料とを含む複合膜より
なることを特徴とする。かかる構造のエレクトロクロミ
ック表示装置では、エレクトロクロミック層が駆動素子
によって選択駆動され、画像表示が行われる。
The electrochromic display device according to the present invention defines such a structure. A first transparent electrode which is arranged in a matrix corresponding to pixels and is controlled by a driving element, An electrochromic layer that is present in contact with, has an electroactivity and changes color by electrochemical oxidation or reduction, a polymer solid electrolyte layer formed in contact with the electrochromic layer, A second electrode having the electrochromic layer and the polymer solid electrolyte layer sandwiched between transparent electrodes, wherein the electrochromic layer is formed of a composite film containing a white pigment and an electrochromic material. It is characterized by becoming. In the electrochromic display device having such a structure, the electrochromic layer is selectively driven by the driving element, and an image is displayed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したエレクト
ロクロミック表示素子、その製造方法、さらにはエレク
トロクロミック表示装置について、図面を参照しながら
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electrochromic display device to which the present invention is applied, a method for manufacturing the same, and an electrochromic display device will be described in detail with reference to the drawings.

【0017】エレクトロクロミック表示素子は、図1に
示すように、視認面側から順に(図中、上から順に)、
第1の電極である透明電極1、電気活性を有し且つ電気
化学的な酸化もしくは還元により変色するエレクトロク
ロミック層2、エレクトロクロミック層と接触して形成
される高分子固体電解質層3、上記透明電極1と対向し
て形成される第2の電極4とを積層してなる積層構造体
を基本構成とするものである。
As shown in FIG. 1, the electrochromic display elements are arranged in order from the viewing surface side (in the figure, from the top).
A transparent electrode 1 serving as a first electrode, an electrochromic layer 2 having electroactivity and changing its color by electrochemical oxidation or reduction, a solid polymer electrolyte layer 3 formed in contact with the electrochromic layer, A basic structure is a laminated structure formed by laminating an electrode 1 and a second electrode 4 formed to face the electrode 1.

【0018】したがって、上記エレクトロクロミック層
2及び高分子固体電解質層3は、上記透明電極1と第2
の電極4に挟み込まれた形となり、これら電極をオン・
オフすることによりエレクトロクロミック層2へのアニ
オンのドープ・アンドープが行われ、発色・消色が繰り
返される。
Accordingly, the electrochromic layer 2 and the solid polymer electrolyte layer 3 are
And these electrodes are turned on and off.
By turning it off, doping / undoping of the anion into the electrochromic layer 2 is performed, and coloring and decoloring are repeated.

【0019】上記第1の電極である透明電極1は、これ
を通してエレクトロクロミック層2を視認することにな
るため、透明導電材料からなることが好ましい。透明導
電材料としては、InとSnOの混合物、いわ
ゆるITO膜やSnOまたはInをコーティン
グした膜を用いることが好ましい。これらITO膜やS
nOまたはInをコーティングした膜にSnや
Sbをドーピングしたものでも良く、MgOやZnOな
どを用いることも可能である。
The transparent electrode 1, which is the first electrode, is preferably made of a transparent conductive material because the electrochromic layer 2 can be visually recognized therethrough. As the transparent conductive material, a mixture of In 2 O 3 and SnO 2 , that is, a so-called ITO film or a film coated with SnO 2 or In 2 O 3 is preferably used. These ITO films and S
A film coated with nO 2 or In 2 O 3 may be doped with Sn or Sb, and MgO, ZnO or the like may be used.

【0020】上記エレクトロクロミック層2は、電気活
性を有するエレクトロクロミック材料を含有している。
エレクトロクロミック材料は、電気化学的な酸化もしく
は還元により変色する性質を有し、上記電極をオンし容
量の対向電極の一方となる透明電極1に電位差が与えら
れた時に黒色に変色する。
The electrochromic layer 2 contains an electrochromic material having electroactivity.
The electrochromic material has a property of discoloring due to electrochemical oxidation or reduction, and changes color to black when the above-mentioned electrode is turned on and a potential difference is applied to the transparent electrode 1 which is one of the opposite electrodes of the capacitor.

【0021】エレクトロクロミック材料には、エレクト
ロクロミックを呈する材料であれば任意の材料を使用す
ることができるが、品位の良い黒を表示できることなど
の理由から、π共役系導電性高分子が好適である。
As the electrochromic material, any material can be used as long as the material exhibits electrochromic properties. However, a π-conjugated conductive polymer is preferable because it can display high-quality black. is there.

【0022】π共役系導電性高分子としては、ポリアセ
チレン、ポリ(p−フェニレン)、ポリチオフェン、ポ
リ(3−メチルチオフェン)、ポリイソチアナフテン、
ポリ(p−フェニレンスルフィド)、ポリ(p−フェニレ
ンオキシド)、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレンビ
ニレン)、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリペリナフ
タレン、ニッケルフタロシアニンなどを挙げることがで
きる。
Examples of the π-conjugated conductive polymer include polyacetylene, poly (p-phenylene), polythiophene, poly (3-methylthiophene), polyisothianaphthene,
Examples thereof include poly (p-phenylene sulfide), poly (p-phenylene oxide), polyaniline, poly (p-phenylenevinylene), poly (thiophenvinylene), polyperinaphthalene, and nickel phthalocyanine.

【0023】これらπ共役系導電性高分子のなかでも特
に好ましいものの1つはポリピロールである。これは、
1)酸化電位が低い、2) クーロン効率が高い、3)
酸化時の発色が黒い、4) 繰り返し寿命が長い、とい
った理由が挙げられる。酸化電位が低いものが好まれる
理由は酸化電位が低い方が発色状態において安定だから
である。またクーロン効率が高いものが望ましいとされ
る理由は、副反応がそれだけ抑えられていることを示し
ており、高いクーロン効率が100%に近いということ
は副反応が殆ど起こってないということであり、素子と
しての寿命が長くなることを意味する。酸化時の発色が
黒いという点は、ドキュメントのディスプレイとしては
重要な性質である。他のポリマーが緑色もしくは赤みが
かった黒色であるのに対し、ポリピロールは完全な酸化
時においては黒色である。このためポリピロールを採用
することで、黒色濃度を高くすることができ、コントラ
ストを良くできることになる。更に繰り返し寿命が長い
のもポリピロールの有益な特徴の1つである。なお、上
記のポリピロールは、アニオンドープ時には良い黒を発
色するが、アンドープ時に濃い黄色を呈する。
One of the particularly preferable π-conjugated conductive polymers is polypyrrole. this is,
1) Low oxidation potential 2) High Coulomb efficiency 3)
The reason is that the coloration at the time of oxidation is dark and 4) the repetition life is long. The reason why a substance having a low oxidation potential is preferred is that a substance having a low oxidation potential is more stable in a colored state. The reason why a high coulombic efficiency is desirable is that the side reaction is suppressed so much, and that a high coulombic efficiency close to 100% means that the side reaction hardly occurs. Means that the life of the element is prolonged. The fact that the color developed during oxidation is black is an important property for a document display. Polypyrrole is black upon complete oxidation, whereas other polymers are green or reddish black. Therefore, by employing polypyrrole, the black density can be increased, and the contrast can be improved. Another advantage of polypyrrole is its long cycle life. The above-mentioned polypyrrole develops a good black color when doped with anions, but exhibits a deep yellow color when undoped.

【0024】本発明において特徴的なことは、上記エレ
クトロクロミック層2が白色顔料を含有し、上記エレク
トロクロミック材料と複合化されていることである。エ
レクトロクロミック層2が白色顔料を含有することによ
り、例えばポリピロールがアンドープ時に呈する濃い黄
色が隠蔽され、反射率の高い白色を表示することが可能
になる。
A feature of the present invention is that the electrochromic layer 2 contains a white pigment and is composited with the electrochromic material. When the electrochromic layer 2 contains a white pigment, for example, the deep yellow color exhibited when polypyrrole is undoped is concealed, and white with high reflectance can be displayed.

【0025】上記白色顔料としては、酸化チタンや酸化
アルミニウムなどが使用可能であり、さらには亜鉛華な
ども使用可能である。白色顔料の粒径は、エレクトロク
ロミック層2の厚さよりも小さいことが望ましく、その
添加濃度は25重量%以下であることが好ましい。
As the above-mentioned white pigment, titanium oxide, aluminum oxide and the like can be used, and further, zinc white and the like can be used. The particle size of the white pigment is desirably smaller than the thickness of the electrochromic layer 2, and the concentration of the white pigment is preferably 25% by weight or less.

【0026】また、上記エレクトロクロミック層2は、
上記エレクトロクロミック材料と白色顔料とを複合化す
るために、高分子材料を含有することが好ましい。
The electrochromic layer 2 comprises:
In order to composite the electrochromic material and the white pigment, it is preferable to contain a polymer material.

【0027】係る高分子材料としては、ポリエチレンオ
キサイド系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリロニ
トリル系、メタクリレート系、フッ化ブニリデン系など
の高分子材料を挙げることができる。
Examples of the polymer material include polyethylene oxide-based, polyvinyl alcohol-based, polyacrylonitrile-based, methacrylate-based, and vinylidene fluoride-based polymer materials.

【0028】一般に、エレクトロクロミック材料として
用いられるπ共役系導電性高分子は、成形性、加工性が
悪く、溶媒に不溶であるばかりか、機械的に堅くて脆い
という特徴を有している。上記高分子材料と複合化する
ことで、これらの欠点を補うことができる。特に、ポリ
エチレンオキサイド系、ポリビニルアルコール系、ポリ
アクリロニトリル系などの高分子材料を用いれば、電気
化学重合(いわゆる電解重合)により、良好な複合化状
態を得ることができる。上記高分子材料は、電解重合の
際に膨張(膨潤)し、その結果、高分子材料中に上記π
共役系導電性高分子が拡散するからである。
Generally, a π-conjugated conductive polymer used as an electrochromic material has poor moldability and workability, is insoluble in a solvent, and is mechanically hard and brittle. These disadvantages can be compensated by forming a composite with the above polymer material. In particular, when a polymer material such as polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and polyacrylonitrile is used, a favorable composite state can be obtained by electrochemical polymerization (so-called electrolytic polymerization). The polymer material expands (swells) during electrolytic polymerization, and as a result, the π
This is because the conjugated conductive polymer diffuses.

【0029】ところで、エレクトロクロミック表示素子
においては、上記エレクトロクロミック層2にイオンを
供給するための電解質層が必要である。このとき、表示
素子としては、液体を用いていない全固体であることが
信頼性の面から望まれており、可能な限り電解質層も固
体化することが好ましい。液体を使用すると、液の漏洩
や電極間の短絡など様々な問題が生じるためである。
Incidentally, in the electrochromic display element, an electrolyte layer for supplying ions to the electrochromic layer 2 is required. At this time, it is desired from the viewpoint of reliability that the display element is an all solid that does not use a liquid, and it is preferable that the electrolyte layer be solidified as much as possible. The use of liquid causes various problems such as leakage of liquid and short circuit between electrodes.

【0030】しかしながら、後述のような高分子固体電
解質(例えばポリエチレンオキサイドなどに支持電解質
を混合させたもの。イオン伝導性を有する。)を用いる
と、高分子固体電解質層3とエレクトロクロミック層2
との密着性の不備が問題となる。密着性の不備は、円滑
なイオン供給に影響を与え、当然のことながら、表示素
子の短寿命化や低応答速度につながる。
However, when a polymer solid electrolyte (for example, a mixture of polyethylene oxide or the like and a supporting electrolyte, which has ion conductivity) as described below is used, the polymer solid electrolyte layer 3 and the electrochromic layer 2 are used.
Deficiency in adhesion to the film causes a problem. Insufficient adhesion affects smooth ion supply, and naturally leads to a shorter life of the display element and a lower response speed.

【0031】そこで、上記高分子材料には、高分子固体
電解質層3に含まれる高分子材料と同種の高分子材料を
用いることが好ましい。上記エレクトロクロミック材料
との複合化の際の膨潤も併せて考慮すると、具体的に
は、ポリエチレンオキサイド系、ポリビニルアルコール
系、ポリアクリロニトリル系などの高分子材料が好まし
く、これらの中から高分子固体電解質層3に用いられる
高分子材料に応じて選択使用すればよい。
Therefore, it is preferable to use the same polymer material as the polymer material contained in the polymer solid electrolyte layer 3 as the polymer material. Taking into account the swelling at the time of complexing with the electrochromic material, specifically, polymer materials such as polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and polyacrylonitrile are preferable, and among these, polymer solid electrolytes are preferable. The material may be selectively used depending on the polymer material used for the layer 3.

【0032】これにより、上記エレクトロクロミック層
2と高分子固体電解質層3が、同じ高分子材料によりネ
ットワーク化(一体化)され、密着性の問題が解消され
て、エレクトロクロミック層2と高分子固体電解質層3
間において速やかなイオン伝導が実現される。
As a result, the electrochromic layer 2 and the polymer solid electrolyte layer 3 are networked (integrated) with the same polymer material, and the problem of adhesion is solved. Electrolyte layer 3
Rapid ion conduction is realized between the two.

【0033】また、同種の高分子材料でなくても、上記
高分子固体電解質層3に含まれる高分子材料と濡れ性の
良い高分子材料であれば、ある程度の効果を期待するこ
とができる。
Even if they are not the same kind of polymer material, a certain effect can be expected as long as the polymer material contained in the polymer solid electrolyte layer 3 has good wettability with the polymer material.

【0034】上記高分子固体電解質層3は、上記の通り
エレクトロクロミック層2にイオン(アニオン)を供給
するために設けられるものであり、マトリクス高分子材
料中に支持電解質が分散されている。
The solid polymer electrolyte layer 3 is provided for supplying ions (anions) to the electrochromic layer 2 as described above, and a supporting electrolyte is dispersed in a matrix polymer material.

【0035】高分子固体電解質層3を構成する高分子固
体電解質に用いるマトリクス(母材)高分子としては、
骨格ユニットがそれぞれ−(C-C-O)n−、−(C-C-N)n
−、−(C-C-S)n−で表されるポリエチレンオキサイ
ド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンスルフィドが挙
げられる。これらを主鎖構造として、枝分があってもよ
い。また、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニ
リデン、ポリフッ化ビニリデンクロライド、ポリカーボ
ネートなども好ましい。
The matrix (base material) polymer used for the solid polymer electrolyte constituting the solid polymer electrolyte layer 3 includes:
The skeleton units are-(CCO) n- and-(CC-N) n, respectively.
-,-(CC-S) n-, polyethylene oxide, polyethyleneimine and polyethylene sulfide. These may have a branch as a main chain structure. Further, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polycarbonate and the like are also preferable.

【0036】高分子固体電解質層3形成する際には、前
記マトリクス高分子に所要の可塑剤を加えるのが好まし
い。好ましい可塑剤としては、マトリクス高分子が親水
性の場合には、水、エチルアルコール、イソプロピルア
ルコールおよびこれらの混合物等が好ましく、疎水性の
場合にはプロピレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセ
トニトリル、スルフォラン、ジメトキシエタン、エチル
アルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルフォル
ムアミド、ジメチルスルフォキシド、ジメチルアセトア
ミド、n−メチルピロリドンおよびこれらの混合物が好
ましい。
When forming the polymer solid electrolyte layer 3, it is preferable to add a required plasticizer to the matrix polymer. As a preferable plasticizer, when the matrix polymer is hydrophilic, water, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and a mixture thereof are preferable.When the matrix polymer is hydrophobic, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone are preferable. , Acetonitrile, sulfolane, dimethoxyethane, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, n-methylpyrrolidone and mixtures thereof are preferred.

【0037】上記高分子固体電解質層3には、前記マト
リクス高分子に支持電解質を分散せしめて形成される
が、その電解質としては、リチウム塩、例えばLiC
l、LiBr、LiI、LiBF、LiClO、L
iPF、LiCFSOなどや、カリウム塩、例え
ばKCl、KI、KBrなどや、ナトリウム塩、例えば
NaCl、NaI、NaBr、或いはテトラアルキルア
ンモニウム塩、例えば、ほうフッ化テトラエチルアンモ
ニウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、ほうフッ
化テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルア
ンモニウム、テトラブチルアンモニウムハライドなどを
挙げることができる。上述の4級アンモニウム塩のアル
キル鎖長は不揃いでも良い。
The solid polymer electrolyte layer 3 is formed by dispersing a supporting electrolyte in the matrix polymer. The electrolyte may be a lithium salt such as LiC
1, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 , L
iPF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like, potassium salts such as KCl, KI and KBr, and sodium salts such as NaCl, NaI, NaBr or tetraalkylammonium salts such as tetraethylammonium borofluoride and tetraethyl perchlorate Examples thereof include ammonium, tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium perchlorate, and tetrabutylammonium halide. The alkyl chain lengths of the above quaternary ammonium salts may be irregular.

【0038】また、高分子固体電解質層3には、コント
ラストを向上させるために、エレクトロクロミック層2
と同様、白色顔料を添加してもよい。使用可能な白色顔
料は、先のエレクトロクロミック層2と同様である。
The solid polymer electrolyte layer 3 has an electrochromic layer 2 for improving contrast.
Similarly to the above, a white pigment may be added. Usable white pigments are the same as in the electrochromic layer 2 described above.

【0039】この白色顔料を混ぜる割合としては、約1
〜20重量%が好ましく、より好ましくは約1〜10重
量%であり、さらに好ましくは約5〜10重量%であ
る。このような割合に規制するのは、酸化チタンなどの
白色顔料は、高分子への溶解性はなく分散するだけであ
って、混合する割合が増えると、白色顔料が凝集する結
果、光学濃度が不均一になってしまうからである。ま
た、白色顔料にはイオン導電性がないため、混合割合の
増加は高分子固体電解質の導電性の低下を招く。両者を
考慮すると、混合割合の上限はおよそ20重量%であ
る。
The mixing ratio of this white pigment is about 1
-20% by weight, more preferably about 1-10% by weight, even more preferably about 5-10% by weight. Restricting to such a ratio, white pigments such as titanium oxide do not dissolve in the polymer but only disperse.When the mixing ratio increases, the white pigment aggregates, and the optical density is reduced. This is because it becomes uneven. In addition, since the white pigment has no ionic conductivity, an increase in the mixing ratio causes a decrease in the conductivity of the solid polymer electrolyte. Considering both, the upper limit of the mixing ratio is about 20% by weight.

【0040】上記高分子固体電解質層3の膜厚は、20
μm〜200μmであることが好ましく、より好ましく
は50μm〜150μmであり、さらに好ましくは70
μm〜150μmである。高分子固体電解質層3の膜厚
が薄い方が電極間の抵抗が小さくなるので発色・消色時
間の低減や消費電力の低下につながり好ましい。しか
し、20μm以下になると、機械的強度が低下して、ピ
ンホールや亀裂が生じて好ましくない。
The polymer solid electrolyte layer 3 has a thickness of 20
μm to 200 μm, more preferably 50 μm to 150 μm, even more preferably 70 μm to 150 μm.
μm to 150 μm. The thinner polymer solid electrolyte layer 3 is preferable because the resistance between the electrodes becomes smaller, which leads to a reduction in coloring / decoloring time and a reduction in power consumption. However, when the thickness is 20 μm or less, the mechanical strength is reduced, and pinholes and cracks are generated, which is not preferable.

【0041】第1の電極である透明電極1とは反対側の
面には、上記第2の電極4が形成される。この第2の電
極4は、透明である必要はなく、電気化学的に安定な金
属であれば何でもよいが、好ましいのは白金、クロム、
アルミニウム、コバルト、パラジウムなどであり、これ
らの金属からなる膜を成膜することで作成できる。
The second electrode 4 is formed on the surface opposite to the transparent electrode 1 which is the first electrode. The second electrode 4 does not need to be transparent, and may be any metal that is electrochemically stable. Platinum, chromium,
Aluminum, cobalt, palladium, and the like can be formed by forming a film made of these metals.

【0042】上記第2の電極4上には、図2に示すよう
に、応答速度向上などを目的に、第2のエレクトロクロ
ミック層を対向エレクトロクロミック層5として形成す
ることも可能である。この場合、対向エレクトロミック
層5の色が、透明電極1側のエレクトロクロミック層2
の色の妨げにならないような材料を選択することが好ま
しい。例えば、透明電極1側のエレクトロクロミック層
2に含まれるエレクトロクロミック材料がポリピロール
である場合、対向エレクトロクロミック層5を酸化タン
グステンにすればよい。透明電極1側のエレクトロクロ
ミック層2(ポリピロール)がアニオンのアンドープに
よって黄色を呈しているとき、対向側の対向エレクトロ
クロミック層5の酸化タングステンは透明である。透明
電極1側のエレクトロクロミック層2(ポリピロール)
がアニオンのドープによって黒発色のとき、対向側の対
向エレクトロクロミック層5の酸化タングステンは青発
色となる。
As shown in FIG. 2, a second electrochromic layer can be formed as the opposing electrochromic layer 5 on the second electrode 4 for the purpose of improving the response speed and the like. In this case, the color of the opposing electrochromic layer 5 is changed to the electrochromic layer 2 on the transparent electrode 1 side.
It is preferable to select a material that does not hinder the color of the image. For example, when the electrochromic material contained in the electrochromic layer 2 on the transparent electrode 1 side is polypyrrole, the opposing electrochromic layer 5 may be made of tungsten oxide. When the electrochromic layer 2 (polypyrrole) on the transparent electrode 1 side is yellow due to undoping of an anion, the tungsten oxide of the opposing electrochromic layer 5 on the opposing side is transparent. Electrochromic layer 2 (polypyrrole) on transparent electrode 1 side
Is black due to the doping of an anion, the tungsten oxide of the opposing electrochromic layer 5 on the opposite side has a blue color.

【0043】対向エレクトロクロミック層5の色が透明
電極1側のエレクトロクロミック層2の色と異なる場合
には、先に述べたように高分子固体電解質層3にも白色
顔料を添加することによって対向エレクトロクロミック
層5の色が実質的に邪魔しないようにすることが好まし
い。例えば、透明電極1側のエレクトロクロミック層2
も対向エレクトロクロミック層5も同じポリピロールを
使用した場合、透明電極1側のエレクトロクロミック層
2(ポリピロール)がアニオンのアンドープによって黄
色を呈しているとき、対向側の対向エレクトロクロミッ
ク層5(ポリピロール)はアニオンのドープによって黒
発色となる。このような場合には、高分子固体電解質層
3に白色顔料を添加することにより、対向エレクトロク
ロミック層5の発色を隠蔽することが好ましい。
When the color of the opposing electrochromic layer 5 is different from the color of the electrochromic layer 2 on the transparent electrode 1 side, the white pigment is added to the polymer solid electrolyte layer 3 as described above, so that It is preferable that the color of the electrochromic layer 5 does not substantially disturb. For example, the electrochromic layer 2 on the transparent electrode 1 side
When the same polypyrrole is used for both the opposing electrochromic layer 5 and the electrochromic layer 2 (polypyrrole) on the transparent electrode 1 side is yellow due to undoping of the anion, the opposing electrochromic layer 5 (polypyrrole) is Black color is formed by doping with an anion. In such a case, it is preferable to add a white pigment to the solid polymer electrolyte layer 3 to hide the color development of the opposing electrochromic layer 5.

【0044】以上の構成を有するエレクトロクロミック
表示素子では、第1の透明電極1がオンされてエレクト
ロクロミック層2にアニオンがドープされると、エレク
トロクロミック材料が黒発色し、品位の良い黒が表示さ
れる。
In the electrochromic display device having the above-described structure, when the first transparent electrode 1 is turned on and the electrochromic layer 2 is doped with an anion, the electrochromic material develops a black color, and a high-quality black is displayed. Is done.

【0045】第1の電極1がオフされてエレクトロクロ
ミック層2からアニオンがアンドープされると、エレク
トロクロミック材料本来の色に戻るが、このときエレク
トロクロミック層2が白色顔料を含有しているので、こ
れが隠蔽されて反射率の高い白が表示される。
When the first electrode 1 is turned off and the anion is undoped from the electrochromic layer 2, the color returns to the original color of the electrochromic material. At this time, since the electrochromic layer 2 contains a white pigment, This is concealed and white with high reflectance is displayed.

【0046】次に、上述のエレクトロクロミック表示素
子の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the above-described electrochromic display element will be described.

【0047】上記エレクトロクロミック表示素子の製造
においては、エレクトロクロミック層におけるエレクト
ロクロミック材料と白色顔料、高分子材料の複合化が鍵
になる。そこで、以下においては、この複合化技術を中
心に説明する。
In the manufacture of the above-described electrochromic display element, the key is to combine the electrochromic material, the white pigment, and the polymer material in the electrochromic layer. Therefore, in the following, the description will focus on this composite technology.

【0048】上記エレクトロクロミック表示素子を作製
するには、先ず、図3Aに示すように、透明基板11上
に形成された透明電極12を用意し、図3Bに示すよう
に、この透明電極12上に白色顔料を添加した高分子薄
膜13を形成する。
To manufacture the above-mentioned electrochromic display element, first, as shown in FIG. 3A, a transparent electrode 12 formed on a transparent substrate 11 is prepared, and as shown in FIG. To form a polymer thin film 13 having a white pigment added thereto.

【0049】このとき、高分子薄膜13の厚さは、所望
のエレクトロクロミック層の厚さに応じて設定すればよ
い。例えば、エレクトロクロミック層の厚さを1μm厚
にするのであれば、上記高分子薄膜13の厚さも1μm
にする。かかる高分子薄膜13は、スピンコート法など
により塗布形成すればよい。
At this time, the thickness of the polymer thin film 13 may be set according to the desired thickness of the electrochromic layer. For example, if the thickness of the electrochromic layer is 1 μm, the thickness of the polymer thin film 13 is also 1 μm.
To The polymer thin film 13 may be formed by coating by a spin coating method or the like.

【0050】実際には、例えばポリエチレンオキサイド
を8重量%の割合で溶解させた炭酸プロピレン(電解質
を0〜1モル/リットル含む。)中に界面活性剤5重量
%とともに酸化チタン20重量%を添加した溶液を用意
する。このとき、酸化チタンの凝集を防ぐために、超音
波ホモジナイザなどを用いて十分に攪拌する。
In practice, for example, 20% by weight of titanium oxide is added together with 5% by weight of a surfactant to propylene carbonate (containing 0 to 1 mol / liter of electrolyte) in which polyethylene oxide is dissolved at a ratio of 8% by weight. Prepare the prepared solution. At this time, in order to prevent aggregation of the titanium oxide, the mixture is sufficiently stirred using an ultrasonic homogenizer or the like.

【0051】この溶液を、透明電極12上にスピンコー
トする。スピンコートは、例えば500rpm,4秒、
次いで2500rpm,20秒なる条件で行う。
This solution is spin-coated on the transparent electrode 12. Spin coating is performed, for example, at 500 rpm for 4 seconds.
Then, it is performed under the conditions of 2500 rpm and 20 seconds.

【0052】次いで、例えば80℃のホットプレート上
で15分間乾燥させ、図3Cに示すように、ほぼ1μm
厚の白色顔料添加高分子薄膜13を得る。次に、この白
色顔料添加高分子薄膜13の上に積層するのではなく、
当該高分子薄膜13と複合するようにエレクトロクロミ
ック材料(例えばポリピロール)を電解重合法によって
形成する。
Then, the substrate is dried on a hot plate at, for example, 80 ° C. for 15 minutes and, as shown in FIG.
A thick white pigment-added polymer thin film 13 is obtained. Next, instead of being laminated on the white pigment-added polymer thin film 13,
An electrochromic material (for example, polypyrrole) is formed by an electrolytic polymerization method so as to be composited with the polymer thin film 13.

【0053】ポリピロールは、電解重合法で容易に薄膜
が作製できる。電解液には、誘電率の高い溶液、例えば
アセトニトリルや炭酸プロピレンなどに、過塩素酸系電
解質たとえば過塩素酸テトラエチルアンモニウムや過塩
素酸テトラエチルフォスフォニウムなどを1モル/リッ
トル溶解させたものを用いる。この電解液に、ピロール
モノマーを0.1〜1モル/リットル程度混合する。作
用電極には透明電極付のガラス基板やプラスチック基板
を用いる。対極は、ステンレス板でもよいしプラチナ板
でもよい。
Polypyrrole can be easily formed into a thin film by an electrolytic polymerization method. As the electrolytic solution, a solution having a high dielectric constant, such as acetonitrile or propylene carbonate, in which a perchloric acid-based electrolyte such as tetraethylammonium perchlorate or tetraethylphosphonium perchlorate is dissolved at 1 mol / liter is used. . The electrolytic solution is mixed with a pyrrole monomer in an amount of about 0.1 to 1 mol / l. A glass substrate or a plastic substrate with a transparent electrode is used as a working electrode. The counter electrode may be a stainless steel plate or a platinum plate.

【0054】このピロールモノマー入り電解液に、+2
mA程度定電流で30mC/cm程度印加すると、作
用電極である透明電極上に、ピロールが重合し、同時に
電解酸化され、アニオンドープされた黒色ポリピロール
導電性薄膜が形成される。この導電膜は、1〜3×10
S/cm程度の電気伝導度を示す。ついで−1mA定
電流を6mC/cm程度印加するとアニオンがアンド
ープされ、高い導電性を示さず濃い黄色を呈するように
なる。
The electrolyte containing pyrrole monomer was added with +2
When a current of about 30 mA / cm 2 is applied at a constant current of about mA, pyrrole is polymerized and simultaneously electrolytically oxidized on the transparent electrode serving as a working electrode to form an anion-doped black polypyrrole conductive thin film. This conductive film is 1 to 3 × 10
It shows an electrical conductivity of about 3 S / cm. Then, when the -1mA constant current is applied about 6mC / cm 2 anions are undoped, so exhibits a thick yellow not exhibit a high conductivity.

【0055】以上はごく一般的なポリピロール重合膜作
製法である。この作製法を応用して上記白色顔料添加高
分子薄膜13との複合化を行う。
The above is a very general method for producing a polypyrrole polymer film. The composite with the white pigment-added polymer thin film 13 is formed by applying this manufacturing method.

【0056】すなわち、前記の方法で作製した白色顔料
添加高分子薄膜13付きの透明基板11を、この高分子
薄膜13を溶解し得る溶媒、例えば炭酸プロピレンを含
む電解重合液中に浸し、図3Dに示すように、高分子薄
膜13を膨潤させてからエレクトロクロミック材料(ポ
リピロール)の電解重合を行う。
That is, the transparent substrate 11 provided with the white pigment-added polymer thin film 13 produced by the above-described method is immersed in an electrolytic polymerization solution containing a solvent capable of dissolving the polymer thin film 13, for example, propylene carbonate. As shown in (1), after the polymer thin film 13 is swollen, electrolytic polymerization of an electrochromic material (polypyrrole) is performed.

【0057】例えば、ピロールを1モル/リットル、電
解質を1モル/リットルの割合で含む炭酸プロピレン中
に15秒間浸してから、ポリピロール電解重合を行う。
高分子薄膜13を構成するポリエチレンオキサイドは、
炭酸プロピレンに可溶であるが、直ぐに全てが溶け出す
わけではなく、一定時間内では、透明基板11から剥が
れることなく高分子薄膜13が膨潤するだけにとどま
る。
For example, polypyrrole electrolytic polymerization is performed after immersion in propylene carbonate containing pyrrole at 1 mol / l and electrolyte at 1 mol / l for 15 seconds.
Polyethylene oxide constituting the polymer thin film 13 is:
Although it is soluble in propylene carbonate, not all is immediately dissolved, and within a certain time, the polymer thin film 13 only swells without being peeled off the transparent substrate 11.

【0058】ここで、白色顔料添加高分子薄膜13を膨
潤させるところに複合化の重要性がある。高分子薄膜1
3を予め膨潤させておくと、電解重合液中のピロールが
マトリクス高分子であるポリエチレンオキサイドの分子
鎖間を通り抜け、高分子薄膜13中に入り込んで高分子
材料や白色顔料と複合化される。
Here, the swelling of the white pigment-added polymer thin film 13 is important for compounding. Polymer thin film 1
When the polymer 3 is swollen in advance, pyrrole in the electrolytic polymerization solution passes between molecular chains of polyethylene oxide as a matrix polymer, enters the polymer thin film 13 and is complexed with a polymer material and a white pigment.

【0059】本発明では、この複合化された膜をエレク
トロクロミック層として利用する。図3Eは、ポリピロ
ールが複合化された様子を示すものであり、透明電極1
2上の領域(図中、黒色で示す領域)において、ポリピ
ロールが複合化されている。
In the present invention, the composite film is used as an electrochromic layer. FIG. 3E shows a state in which polypyrrole is compounded, and the transparent electrode 1
In the upper region (the region shown in black in the figure), polypyrrole is complexed.

【0060】なお、上記膨潤させる時間が長すぎると、
高分子薄膜13が溶解してしまい、エレクトロクロミッ
ク材料が高分子薄膜13中に拡散するのではなく、エレ
クトロクロミック材料のみからなるエレクトロクロミッ
ク層が透明基板11上に直接形成されてしまう。したが
って、通常は、上記膨潤時間は1分以内とすることが好
ましい。逆に、膨潤させる時間が短すぎると、エレクト
ロクロミック層が高分子薄膜13上に積層される形で形
成されてしまうので、やはり注意を要する。
If the swelling time is too long,
The polymer thin film 13 is dissolved, and the electrochromic material does not diffuse into the polymer thin film 13, but an electrochromic layer made of only the electrochromic material is directly formed on the transparent substrate 11. Therefore, usually, the swelling time is preferably within 1 minute. On the other hand, if the swelling time is too short, the electrochromic layer will be formed on the polymer thin film 13 so as to be laminated, so that care must be taken.

【0061】次いで、この複合化された高分子薄膜(エ
レクトロクロミック層)上に、イオンを供給するための
電解質層となる高分子固体電解質層を形成する。
Next, a polymer solid electrolyte layer serving as an electrolyte layer for supplying ions is formed on the composite polymer thin film (electrochromic layer).

【0062】このとき、高分子固体電解質層を構成する
マトリクス高分子は、上記高分子薄膜13と同種の高分
子材料であることが好ましい。
At this time, the matrix polymer constituting the solid polymer electrolyte layer is preferably a polymer material of the same kind as the polymer thin film 13.

【0063】例えばポリエチレンオキサイド(勿論、高
分子固体電解質に用いられる高分子材料であれば、他の
高分子材料でも構わない。)を8重量%溶解させた炭酸
プロピレンを、上記複合化されたエレクトロクロミック
層上にブレード法によって100μm厚に塗布する。1
0分間放置後、80℃の恒温槽中で1時間乾燥させるこ
とにより、エレクトロクロミック層と分子レベルでネッ
トワーク化された高分子固体電解質層が得られる。
For example, propylene carbonate in which 8% by weight of polyethylene oxide (of course, any other polymer material may be used as long as it is a polymer material used for a polymer solid electrolyte) is dissolved in the composite electrolyte. It is applied to a thickness of 100 μm on the chromic layer by a blade method. 1
After leaving it for 0 minutes, it is dried for 1 hour in a thermostat at 80 ° C., thereby obtaining a polymer solid electrolyte layer networked at the molecular level with the electrochromic layer.

【0064】後は、対極となる第2の電極を貼り合わせ
ることでエレクトロクロミック表示素子を完成する。こ
のとき、応答速度向上などの理由で、対極となる第2の
電極上にも対向エレクトロクロミック層が形成されてい
ても構わない。
Thereafter, an electrochromic display element is completed by bonding a second electrode serving as a counter electrode. At this time, the opposing electrochromic layer may be formed also on the second electrode serving as the counter electrode for reasons such as improvement in response speed.

【0065】貼り合わせの際には、高分子固体電解質層
と第2の電極、あるいはその上に形成された対向エレク
トロクロミック層との密着性を上げるために、少量の炭
酸プロピレンを高分子固体電解質層上に塗布してから行
うとさらに良好な貼り合わせ状態を実現することができ
る。
At the time of bonding, a small amount of propylene carbonate is added to the polymer solid electrolyte layer in order to increase the adhesion between the polymer solid electrolyte layer and the second electrode or the opposing electrochromic layer formed thereon. A better bonding state can be realized when the coating is performed after being applied on the layer.

【0066】以上の手法により、白色顔料、エレクトロ
クロミック材料、さらには高分子固体電解質層を、同種
の高分子材料、あるいは相溶性の良い高分子材料で複合
化させることにより、エレクトロクロミック層の白色
化、応答速度の向上、長寿命化が可能である。
According to the above method, the white pigment, the electrochromic material, and the polymer solid electrolyte layer are composited with the same kind of polymer material or a polymer material having good compatibility to obtain a white color of the electrochromic layer. , Improved response speed, and longer life.

【0067】次に、上記エレクトロクロミック表示素子
の応用例として、マトリクス駆動されるエレクトロクロ
ミック表示装置について説明する。
Next, an electrochromic display device driven by a matrix will be described as an application example of the electrochromic display element.

【0068】マトリクス駆動されるエレクトロクロミッ
ク表示装置は、図4及び図5に示すように、駆動素子で
あるTFT(Thin Film Transistor)23によって制
御される第1の透明電極である透明画素電極22と、電
気活性を有し且つ電気化学的な酸化もしくは還元により
変色するエレクトロクロミック層24と、このエレクト
ロクロミック層24と接触した高分子固体電解質層25
と、第1の透明電極に対向する第2の電極としての各画
素に共通な共通電極26とを有し、上記透明画素電極2
2を複数個、面状(マトリクス状)に配列してなること
を特徴とする。
As shown in FIGS. 4 and 5, the matrix driven electrochromic display device has a transparent pixel electrode 22 which is a first transparent electrode controlled by a TFT (Thin Film Transistor) 23 which is a driving element. An electrochromic layer 24 having electroactivity and discoloring by electrochemical oxidation or reduction; and a solid polymer electrolyte layer 25 in contact with the electrochromic layer 24
And a common electrode 26 common to each pixel as a second electrode facing the first transparent electrode.
2 is arranged in a plane (matrix).

【0069】透明画素電極22とTFT23は、各1つ
の組み合わせて1画素を構成するように形成されてお
り、透明支持体21上に各画素がマトリクス状に配列さ
れている。透明支持体21としては、石英ガラス板、白
板ガラス板などの透明ガラス基板を用いることが可能で
あるが、これに限定されず、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリエチレンテレフタレートなどのエステル、ポリ
アミド、ポリカーボネート、酢酸セルロースなどのセル
ロースエステル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などの
フッ素ポリマー、ポリオキシメチレンなどのポリエーテ
ル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、メチルペンテンポリマーなどのポリオレ
フィン、及びポリイミド−アミドやポリエーテルイミド
などのポリイミドを例として挙げることができる。これ
ら合成樹脂を支持体として用いる場合には、容易に曲が
らないような剛性基板状にすることも可能であるが、可
とう性を持ったフィルム状の構造体とすることも可能で
ある。
The transparent pixel electrode 22 and the TFT 23 are formed so as to constitute one pixel by combining each one, and the pixels are arranged in a matrix on the transparent support 21. As the transparent support 21, a transparent glass substrate such as a quartz glass plate or a white plate glass plate can be used, but not limited thereto, esters such as polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, polyamide, polycarbonate, and cellulose acetate. Such as cellulose esters, polyvinylidene fluoride, fluoropolymers such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers, polyethers such as polyoxymethylene, polyacetals, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyolefins such as methylpentene polymers, and polyimides. Examples include polyimides such as amides and polyetherimides. When such a synthetic resin is used as a support, it can be formed into a rigid substrate shape that does not easily bend, but it can also be formed into a flexible film-like structure.

【0070】透明画素電極22は、略矩形若しくは正方
形パターンに形成された透明導電性膜からなり、図4に
示すように、各画素間が分離されており、その一部には
各画素ごとのTFT23が配設されている。透明画素電
極22には、例えばIn とSnOの混合物、い
わゆるITO膜や、SnOまたはInをコーテ
ィングした膜を用いることが好ましい。これらITO膜
やSnOまたはIn をコーティングした膜にS
nやSbをドーピングしたものでも良く、MgOやZn
Oなどを用いることも可能である。
The transparent pixel electrode 22 is substantially rectangular or square.
It consists of a transparent conductive film formed in a shape pattern.
As shown, each pixel is separated and some of them are
A TFT 23 is provided for each pixel. Transparent pixel
The pole 22 has, for example, In2O 3And SnO2A mixture of
So-called ITO film or SnO2Or In2O3The coat
It is preferable to use a coated film. These ITO films
And SnO2Or In 2O3To the film coated with S
n or Sb may be doped, and MgO or Zn
O or the like can also be used.

【0071】各画素ごとに形成されたTFT23は図示
しない配線によって選択され、対応する透明画素電極2
2を制御する。TFT23は画素間のクロストークを防
止するのに極めて有効である。TFT23は例えば透明
画素電極22の一角を占めるように形成されるが、透明
画素電極22がTFT23と積層方向で重なる構造であ
っても良い。TFT23には、具体的には、ゲート線と
データ線が接続され、各ゲート線に各TFT23のゲー
ト電極が接続され、データ線には各TFT23のソース
・ドレインの一方が接続され、そのソース・ドレインの
他方は透明画素電極22に電気的に接続される。なお、
TFT23以外の駆動素子は平面型ディスプレイに用い
られているマトリクス駆動回路で、透明支持体21上に
形成できるものであれば他の材料でもよい。
The TFT 23 formed for each pixel is selected by a wiring (not shown), and the corresponding transparent pixel electrode 2
2 is controlled. The TFT 23 is extremely effective for preventing crosstalk between pixels. The TFT 23 is formed, for example, so as to occupy one corner of the transparent pixel electrode 22, but may have a structure in which the transparent pixel electrode 22 overlaps the TFT 23 in the laminating direction. Specifically, a gate line and a data line are connected to the TFT 23, a gate electrode of each TFT 23 is connected to each gate line, and one of a source and a drain of each TFT 23 is connected to the data line. The other of the drains is electrically connected to the transparent pixel electrode 22. In addition,
Driving elements other than the TFT 23 are matrix driving circuits used in flat-panel displays, and may be other materials as long as they can be formed on the transparent support 21.

【0072】このような透明画素電極22とTFT23
はエレクトロクロミック層24に接している。エレクト
ロクロミック層24は、先に述べた通り、電気活性を有
するπ共役系導電性高分子(エレクトロクロミック材
料)と白色顔料、さらには高分子材料が複合化された層
である。
The transparent pixel electrode 22 and the TFT 23
Is in contact with the electrochromic layer 24. As described above, the electrochromic layer 24 is a layer in which an electrically active π-conjugated conductive polymer (electrochromic material), a white pigment, and a polymer material are combined.

【0073】エレクトロクロミック層24は電気化学的
な酸化もしくは還元により変色する性質を有し、容量の
対向電極の一方となる透明画素電極22に電位差が与え
られた時に黒色に変色する。この発色を行うエレクトロ
クロミック層24に接するように高分子固体電解質層2
5が形成されている。
The electrochromic layer 24 has a property of changing its color by electrochemical oxidation or reduction, and changes its color to black when a potential difference is applied to the transparent pixel electrode 22 which is one of the opposite electrodes of the capacitor. The solid polymer electrolyte layer 2 is in contact with the electrochromic layer 24 that performs the color formation.
5 are formed.

【0074】一方、第1の透明電極と対向する側には、
第2の電極として共通電極26が形成される。この共通
電極26は、電気化学的に安定な金属であれば何でもよ
いが、好ましいのは白金、クロム、アルミニウム、コバ
ルト、パラジウムなどであり、支持体27上に金属膜な
どの良導体からなる膜を成膜することで作成できる。更
に主反応に用いる金属を予め或いは随時十分に補うこと
ができれば、カーボンを共通電極として使用可能であ
る。そのためのカーボンを電極上に担持させる方法とし
て、樹脂を用いてインク化し、基板面に印刷する方法が
ある。カーボンを使用することで、電極の低価格化を図
ることができる。
On the other hand, on the side facing the first transparent electrode,
A common electrode 26 is formed as a second electrode. The common electrode 26 may be made of any metal that is electrochemically stable, but is preferably platinum, chromium, aluminum, cobalt, palladium, or the like. A film made of a good conductor such as a metal film is formed on the support 27. It can be created by forming a film. Further, carbon can be used as a common electrode if the metal used for the main reaction can be sufficiently supplemented beforehand or at any time. As a method of supporting carbon on the electrode for that purpose, there is a method of forming an ink using a resin and printing the ink on a substrate surface. By using carbon, the cost of the electrode can be reduced.

【0075】支持体27としては、透明である必要はな
く、共通電極26や高分子固体電解質層25を確実に保
持できる基板やフィルムなどを用いることができる。例
示すると、石英ガラス板、白板ガラス板などのガラス基
板、セラミック基板、紙基板、木材基板を用いることが
可能であるが、これに限定されず、合成樹脂基板とし
て、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタ
レートなどのエステル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、酢酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンーコヘキ
サフルオロプロピレンなどのフッ素ポリマー、ポリオキ
シメチレンなどのポリエーテル、ポリアセタール、ポリ
スチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペン
テンポリマーなどのポリオレフィン、及びポリイミド−
アミドやポリエーテルイミドなどのポリイミドを例とし
て挙げることができる。これら合成樹脂を支持体として
用いる場合には、容易に曲がらないような剛性基板状に
することも可能であるが、可とう性を持ったフィルム状
の構造体とすることも可能である。共通電極26に十分
な剛性がある場合には、支持体27を設けなくとも良
い。
The support 27 does not need to be transparent, and may be a substrate or a film capable of securely holding the common electrode 26 and the solid polymer electrolyte layer 25. For example, a glass substrate such as a quartz glass plate or a white plate glass plate, a ceramic substrate, a paper substrate, or a wood substrate can be used, but not limited thereto. As the synthetic resin substrate, polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, etc. Ester, polyamide, polycarbonate, cellulose ester such as cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, fluorine polymer such as polytetrafluoroethylene-cohexafluoropropylene, polyether such as polyoxymethylene, polyacetal, polystyrene, polyethylene, polypropylene, methylpentene Polyolefins such as polymers, and polyimides
Examples include polyimides such as amides and polyetherimides. When such a synthetic resin is used as a support, it can be formed into a rigid substrate shape that does not easily bend, but it can also be formed into a flexible film-like structure. If the common electrode 26 has sufficient rigidity, the support 27 need not be provided.

【0076】図5に示すように、第1の透明電極側と第
2の電極を対向させるために、両支持体21、27を保
持する封着樹脂部28が周囲に形成される。この封着樹
脂部28によって両支持体21、27とこれらの間に配
設された透明画素電極22とTFT23、エレクトロク
ロミック層24、高分子固体電解質層25、共通電極2
6が確実に保持されることになる。
As shown in FIG. 5, in order to make the first transparent electrode side and the second electrode face each other, a sealing resin portion 28 holding both supports 21 and 27 is formed around the periphery. With the sealing resin portion 28, both the supports 21, 27, the transparent pixel electrode 22 and the TFT 23, the electrochromic layer 24, the polymer solid electrolyte layer 25, the common electrode 2
6 will be securely held.

【0077】上述の構造のエレクトロクロミック表示装
置においては、TFT23を用いてマトリクス駆動が可
能であり、上記白色顔料とエレクトロクロミック材料が
複合化されたエレクトロクロミック層24を選択駆動す
ることで、黒品位、白レベルに優れた画像表示を行うこ
とができる。
In the electrochromic display device having the above-described structure, matrix driving can be performed using the TFT 23. By selectively driving the electrochromic layer 24 in which the white pigment and the electrochromic material are combined, a black quality can be obtained. Image display with excellent white level can be performed.

【0078】図6は、エレクトロクロミック表示装置の
回路図の一例を示すものである。TFT34と透明画素
電極35からなる画素がマトリクス状に配されており、
容量の対向電極側が共通電極となる。各画素を選択する
ためのデータ線駆動回路32、32aとゲート線駆動回
路33が設けられており、それぞれ所定のデータ線37
とゲート線36が信号制御部31からの信号によって選
択される。
FIG. 6 shows an example of a circuit diagram of an electrochromic display device. Pixels composed of a TFT 34 and a transparent pixel electrode 35 are arranged in a matrix,
The counter electrode side of the capacitor becomes the common electrode. Data line driving circuits 32 and 32a for selecting each pixel and a gate line driving circuit 33 are provided.
And the gate line 36 are selected by a signal from the signal control unit 31.

【0079】[0079]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、実
験結果を基に説明するが、本発明がこれらに限定される
ものではないことは言うまでもない。 [実施例1]
EXAMPLES Hereinafter, specific examples of the present invention will be described based on experimental results, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. [Example 1]

【0080】(表示極の作成)厚さ1.1mで10cm×
10cmのガラス基板上に、150μmピッチで平面的に
配列されたITO膜とTFT(Thin Film transisto
r)を公知の方法により作成した。酸化チタン(石原産
業社製、粒径200nm)の濃度が15重量%となるよ
うに、ポリエチレンオキサイドを8重量%の割合で溶解
させた炭酸プロピレン溶液(ライオン社製界面活性剤を
10重量%含有)中に添加し、超音波ホモジナイザを用
いて60秒間攪拌し均一に分散させた。
(Preparation of Display Electrodes) 10 cm × 1.1 m thick
An ITO film and a TFT (Thin Film Transistor) arranged in a plane at a pitch of 150 μm on a 10 cm glass substrate.
r) was prepared by a known method. A propylene carbonate solution (containing 10% by weight of a surfactant manufactured by Lion Corporation) in which polyethylene oxide is dissolved at a ratio of 8% by weight so that the concentration of titanium oxide (Ishihara Sangyo Co., Ltd., particle size: 200 nm) is 15% by weight. ), And uniformly dispersed by stirring for 60 seconds using an ultrasonic homogenizer.

【0081】この白色顔料入り高分子溶液を、ITO膜
上にスピンコートした。スピンコートは、500rp
m,4秒、次いで2500rpm,20秒なる条件で行
った。次いで、80℃のホットプレート上で15分間乾
燥させた。次いで、このようにして作製した酸化チタン
添加ポリエチレンオキサイド膜付き基板に公知の方法に
より駆動回路につながるリード部を形成した。
This polymer solution containing a white pigment was spin-coated on an ITO film. Spin coating is 500 rpm
m, 4 seconds, and then 2500 rpm, 20 seconds. Then, it was dried on a hot plate at 80 ° C. for 15 minutes. Next, a lead portion connected to a drive circuit was formed on the thus-prepared substrate with a titanium oxide-added polyethylene oxide film by a known method.

【0082】このガラス基板42を図7に示すように、
電解重合用ガラス槽41内に設置した。ガラス槽41内
の電解液は、炭酸プロピレン中に、テトラエチルアンモ
ニウムテトラルルオロボレートを1モル/リットル、ピ
ロールを0.1モル/リットル溶解せしめて得た。上記
電解重合用ガラス槽41内には、上記ガラス基板42の
他、対向電極としてプラチナ基板43を、また参照電極
として銀ワイヤ44を図7に示すように配した。
As shown in FIG. 7, the glass substrate 42 is
It was set in a glass tank 41 for electrolytic polymerization. The electrolytic solution in the glass tank 41 was obtained by dissolving tetraethylammonium tetrafluoroborate at 1 mol / l and pyrrole at 0.1 mol / l in propylene carbonate. In the glass bath 41 for electrolytic polymerization, in addition to the glass substrate 42, a platinum substrate 43 as a counter electrode and a silver wire 44 as a reference electrode were arranged as shown in FIG.

【0083】前記酸化チタン添加ポリエチレンオキサイ
ド膜付き基板42を電解液中に浸してから15秒後に、
駆動回路より全体に2mAの電流を通電電気量が3C
(30mC/cm)となるまで通電した。ITO上に
は、テトラフルオロボレートアニオンがドーピングされ
て黒色を呈するポリピロールと酸化チタン添加ポリエチ
レンオキサイドの複合膜が形成された。
15 seconds after immersing the substrate 42 with the titanium oxide-added polyethylene oxide film in the electrolytic solution,
A current of 2 mA is supplied from the drive circuit as a whole.
(30 mC / cm 2 ). On the ITO, a composite film of polypyrrole and titanium oxide-added polyethylene oxide, which was black and was doped with a tetrafluoroborate anion, was formed.

【0084】次いで、該ガラス基板を、プロピレンカー
ボネート中にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートを1モル/リットル溶解せしめて得た電解液を
含むガラス槽内に設置し、−1mAの電流を通電電気量
が0.8C(8mC/cm)となるまで通電し、電解
重合時にポリピロール中にドーピングされたイオンを脱
ドープした。ポリピロール/酸化チタン添加ポリエチレ
ンオキサイドの複合膜はクリーム色に変化した。次い
で、この基板を取り出しエタノールで洗浄した後、真空
乾燥した。
Next, the glass substrate was placed in a glass bath containing an electrolytic solution obtained by dissolving tetraethylammonium tetrafluoroborate in propylene carbonate at 1 mol / liter, and a current of -1 mA was applied to the glass container. Electric current was supplied until the current reached 0.8C (8 mC / cm 2 ), and ions doped in polypyrrole during electrolytic polymerization were dedoped. The composite film of polypyrrole / polyethylene oxide added with titanium oxide turned creamy. Next, the substrate was taken out, washed with ethanol, and dried in vacuum.

【0085】(高分子固体電解質の調製と塗布)分子量
約35万のポリフッ化ビニリデン8重量部とテトラエチ
ルアンモニウムテトラフルオロボレート1モルをプロピ
レンカーボネートに溶解させ、次いでこれに平均粒径2
00nmの酸化チタン25重量部を添加し、超音波ホモ
ジナイザーで、これを均一に分散せしめた。上記基板に
この高分子溶液を、1000rpm,4秒、次いで30
00rpm,30秒なる条件でスピンコートし、これを
80℃のホットプレート上で15分間乾燥した。
(Preparation and Coating of Solid Polymer Electrolyte) 8 parts by weight of polyvinylidene fluoride having a molecular weight of about 350,000 and 1 mol of tetraethylammonium tetrafluoroborate were dissolved in propylene carbonate.
Twenty-five parts by weight of 00 nm titanium oxide was added, and this was uniformly dispersed with an ultrasonic homogenizer. This polymer solution is applied to the substrate at 1000 rpm for 4 seconds, and then for 30 seconds.
Spin coating was performed at 00 rpm for 30 seconds, followed by drying on a hot plate at 80 ° C. for 15 minutes.

【0086】(第2電極基板の貼り合わせ)上記複合膜
を形成し、さらにその上に高分子固体電解質層を形成し
たガラス基板上に、炭酸プロピレンを10マイクロリッ
トル滴下し、第2電極基板を直ちに貼り合わせた。そし
て、貼り合わせの端面をエポキシ系の紫外線硬化樹脂
(触媒化成工業社製、ホトレック)を封止剤として封止
した。
(Lamination of Second Electrode Substrate) On the glass substrate on which the above-mentioned composite film was formed and on which a polymer solid electrolyte layer was formed, 10 μl of propylene carbonate was dropped, and the second electrode substrate was laminated. Immediately bonded. Then, the end face of the bonding was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin (Photorec, manufactured by Catalyst Chemicals, Inc.) as a sealant.

【0087】このようにして得られたエレクトロクロミ
ック表示素子の色(アニオンアンドープ時の白色度)
は、L*a*b*表色系で、b*値が+11となり、ク
リーム色から黒色への変化応答時間は50sであった。
また、繰り返し耐久性(応答時間が10%長くなるまで
の回数)も10を越えていた。
The color (whiteness at the time of undoping anions) of the thus obtained electrochromic display device
Was an L * a * b * color system, the b * value was +11, and the change response time from cream to black was 50 s.
The repeating durability (response time count until 10% longer) also exceeds the 10 6.

【0088】[比較例1]エレクトロクロミック層をポ
リピロール単独の膜とした他は、実施例1と同様にエレ
クトロクロミック表示素子を作製した。
Comparative Example 1 An electrochromic display element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the electrochromic layer was a film made of polypyrrole alone.

【0089】このようにして得られたエレクトロクロミ
ック表示素子の色は、L*a*b*表色系で、b*値が
+50となり、クリーム色から黒色への変化応答時間は
65sであった。繰り返し耐久性(応答時間が10%長
くなるまでの回数)は、10 程度であった。
The thus obtained electrochromic
The color of the color display element is L * a * b * color system, and b * value is
+50, and the change response time from cream to black is
It was 65 s. Repeat durability (response time is 10% longer
Number of times until it becomes 10) 2It was about.

【0090】[実施例2]本実施例では、第2電極基板
に対向エレクトロクロミック層を形成した。その他は実
施例1と同様である。
Example 2 In this example, a counter electrochromic layer was formed on a second electrode substrate. Others are the same as the first embodiment.

【0091】(対向エレクトロクロミック層の作製)第
2電極基板を電解重合用ガラス槽内に設置した。ガラス
槽内の電解液は、炭酸プロピレン中に、テトラエチルア
ンモニウムテトラルルオロボレートを1モル/リット
ル、ピロールを1モル/リットル溶解せしめて得た。上
記電解重合用ガラス槽内には、上記第2電極基板の他、
対向電極としてプラチナ基板を、また参照電極として銀
ワイヤ配した。前記第2電極基板を電解液中に浸してか
ら、駆動回路より全体に2mμAの電流を通電電気量が
3C(30mC/cm)となるまで通電した。ITO
膜上には、テトラフルオロボレートアニオンがドーピン
グされて黒色を呈するポリピロール膜が形成された。
(Preparation of Opposing Electrochromic Layer) The second electrode substrate was placed in a glass tank for electrolytic polymerization. The electrolytic solution in the glass tank was obtained by dissolving tetraethylammonium tetrafluoroborate at 1 mol / l and pyrrole at 1 mol / l in propylene carbonate. In the glass bath for electrolytic polymerization, in addition to the second electrode substrate,
A platinum substrate was provided as a counter electrode, and a silver wire was provided as a reference electrode. After the second electrode substrate was immersed in the electrolytic solution, a current of 2 mA was applied from the drive circuit to the whole until the amount of electricity passed became 3 C (30 mC / cm 2 ). ITO
On the film, a polypyrrole film having a black color was formed by doping with a tetrafluoroborate anion.

【0092】次いで、該第2電極基板を、プロピレンカ
ーボネート中にテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートを1モル/リットル溶解せしめて得た電解液
を含むガラス槽内に設置し、−1mAの電流を通電電気
量が0.8C(8mC/cm )となるまで通電し、電
解重合時にポリピロール中にドーピングされたイオンを
脱ドープした。ポリピロール膜はクリーム色に変化し
た。このようにして得られたエレクトロクロミック表示
素子の色は、L*a*b*表色系で、b*値が+11と
なり、クリーム色から黒色への変化応答時間は120m
sであった。
Next, the second electrode substrate is
-Tetraethylammonium tetrafluoride in carbonate
Electrolyte obtained by dissolving 1 mol / l of roborate
And placed in a glass tank containing
0.8C (8mC / cm 2) Until it becomes
The ions doped in polypyrrole during depolymerization
Dedoped. The polypyrrole film turns creamy
Was. Electrochromic display obtained in this way
The element colors are L * a * b * color system, and b * value is +11.
The response time from cream to black is 120m
s.

【0093】また、繰り返し耐久性(応答時間が10%
長くなるまでの回数)も10を越えていた。さらに、
繰り返し耐久性を測定するために、1Hzの矩形波を±
1.2V印加し続け、応答波形の変化を観測した。12
日後、応答時間は125msとあまり変化していなかっ
た。
Further, the durability against repetition (response time is 10%
The number of times until it became longer exceeded 10 6 . further,
To measure the repetition durability, a 1 Hz square wave was
The application of 1.2 V was continued, and the change in the response waveform was observed. 12
After a day, the response time had not changed much at 125 ms.

【0094】[比較例2]エレクトロクロミック層及び
対向エレクトロクロミック層をポリピロール単独の膜と
した他は、実施例2と同様にエレクトロクロミック表示
素子を作製した。
Comparative Example 2 An electrochromic display element was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the electrochromic layer and the opposing electrochromic layer were made of a single film of polypyrrole.

【0095】このようにして得られたエレクトロクロミ
ック表示素子の色は、L*a*b*表色系で、b*値が
+50となり、クリーム色から黒色への変化応答時間は
350msであった。繰り返し耐久性(応答時間が10
%長くなるまでの回数)は、10程度であった。ま
た、繰り返し耐久性を測定するために、1Hzの矩形波
を±1.2V印加し続け、応答波形の変化を観測したと
ころ、12日後の応答時間は390msと10%以上、
遅くなっていた。
The color of the electrochromic display device thus obtained was L * a * b * color system, the b * value was +50, and the change response time from cream to black was 350 ms. . Repeat durability (response time is 10
% Number until long) it was about 10 3. In addition, in order to measure the repetition durability, a 1 Hz rectangular wave was continuously applied at ± 1.2 V, and a change in a response waveform was observed.
I was late.

【0096】[比較例3]高分子固体電解質層に酸化チ
タンを添加せず、他は比較例2と同様にエレクトロクロ
ミック表示素子を作製したところ、アニオンアンドープ
時にも黒色化してしまっていた。
Comparative Example 3 An electrochromic display element was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that titanium oxide was not added to the polymer solid electrolyte layer. The electrochromic display element was also blackened when anion was undoped.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のエレクトロクロミック表示素子及びエレクトロクロ
ミック表示装置においては、エレクトロクロミック材料
と白色顔料を複合化しているので、反射率の高い白およ
び品位の良い黒を表示することができる。
As is clear from the above description, in the electrochromic display element and the electrochromic display device of the present invention, since the electrochromic material and the white pigment are combined, the white and the high-reflectivity can be obtained. Good black can be displayed.

【0098】また、本発明のエレクトロクロミック表示
素子の製造方法によれば、エレクトロクロミック材料と
白色顔料、さらには高分子材料を良好な複合化状態とす
ることができ、上記構成のエレクトロクロミック表示素
子を容易に製造することができる。
Further, according to the method of manufacturing an electrochromic display device of the present invention, an electrochromic material, a white pigment, and a polymer material can be in a good composite state. Can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エレクトロクロミック表示素子の一構成例を示
す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of an electrochromic display element.

【図2】エレクトロクロミック表示素子の他の構成例を
示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another configuration example of the electrochromic display element.

【図3】エレクトロクロミック材料と白色顔料添加高分
子薄膜との複合化のプロセスを説明する模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a process of compounding an electrochromic material and a white pigment-added polymer thin film.

【図4】マトリクス駆動されるエレクトロクロミック表
示装置の構成例を示す概略斜視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a configuration example of an electrochromic display device driven by a matrix.

【図5】図4に示すエレクトロクロミック表示装置の要
部概略断面図である。
5 is a schematic sectional view of a main part of the electrochromic display device shown in FIG.

【図6】エレクトロクロミック表示装置の回路図であ
る。
FIG. 6 is a circuit diagram of an electrochromic display device.

【図7】実施例において電解重合に用いた電解槽の構成
を示す概略斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a configuration of an electrolytic cell used for electrolytic polymerization in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明電極 2 エレクトロクロミック層 3 高分子固体電解質層 4 第2の電極 5 対向エレクトロクロミック層 21 透明支持体 22 透明画素電極 23 TFT 24 エレクトロクロミック層 25 高分子電解質層 26 共通電極 27 支持体 28 封着樹脂部 REFERENCE SIGNS LIST 1 transparent electrode 2 electrochromic layer 3 polymer solid electrolyte layer 4 second electrode 5 opposing electrochromic layer 21 transparent support 22 transparent pixel electrode 23 TFT 24 electrochromic layer 25 polymer electrolyte layer 26 common electrode 27 support 28 sealing Resin part

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動素子によって制御される第1の透明
電極と、前記透明電極上に接触して存在し、電気活性を
有し且つ電気化学的な酸化もしくは還元により変色する
エレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミック
層と接触して形成される高分子固体電解質層と、前記第
1の透明電極との間に前記エレクトロクロミック層と前
記高分子固体電解質層を挟んでなる第2の電極とを有し
てなり、上記エレクトロクロミック層は、白色顔料とエ
レクトロクロミック材料とを含む複合膜よりなることを
特徴とするエレクトロクロミック表示素子。
A first transparent electrode controlled by a driving element, an electrochromic layer present in contact with the transparent electrode, the electrochromic layer having electroactivity and discoloring by electrochemical oxidation or reduction; A polymer solid electrolyte layer formed in contact with the electrochromic layer; and a second electrode having the electrochromic layer and the polymer solid electrolyte layer interposed between the first transparent electrode. Wherein the electrochromic layer comprises a composite film containing a white pigment and an electrochromic material.
【請求項2】 上記エレクトロクロミック材料がπ共役
系導電性高分子であることを特徴とする請求項1記載の
エレクトロクロミック表示素子。
2. The electrochromic display device according to claim 1, wherein the electrochromic material is a π-conjugated conductive polymer.
【請求項3】 上記エレクトロクロミック材料がポリピ
ロールであることを特徴とする請求項2記載のエレクト
ロクロミック表示素子。
3. The electrochromic display device according to claim 2, wherein said electrochromic material is polypyrrole.
【請求項4】 上記白色顔料が酸化チタンであることを
特徴とする請求項1記載のエレクトロクロミック表示素
子。
4. The electrochromic display device according to claim 1, wherein said white pigment is titanium oxide.
【請求項5】 上記エレクトロクロミック層は、高分子
材料を含有することを特徴とする請求項1記載のエレク
トロクロミック表示素子。
5. The electrochromic display device according to claim 1, wherein the electrochromic layer contains a polymer material.
【請求項6】 上記高分子材料は、上記高分子固体電解
質層に含まれる高分子材料と同種の高分子材料であるこ
とを特徴とする請求項5記載のエレクトロクロミック表
示素子。
6. The electrochromic display device according to claim 5, wherein the polymer material is a polymer material of the same kind as the polymer material contained in the polymer solid electrolyte layer.
【請求項7】 上記高分子材料は、上記高分子固体電解
質層に含まれる高分子材料と濡れ性の良い高分子材料で
あることを特徴とする請求項5記載のエレクトロクロミ
ック表示素子。
7. The electrochromic display device according to claim 5, wherein the polymer material is a polymer material having good wettability with the polymer material contained in the polymer solid electrolyte layer.
【請求項8】 上記高分子材料は、ポリエチレンオキサ
イドであることを特徴とする請求項5記載のエレクトロ
クロミック表示素子。
8. The electrochromic display device according to claim 5, wherein said polymer material is polyethylene oxide.
【請求項9】 上記高分子固体電解質層が白色顔料を含
有することを特徴とする請求項1記載のエレクトロクロ
ミック表示素子。
9. The electrochromic display device according to claim 1, wherein the solid polymer electrolyte layer contains a white pigment.
【請求項10】 上記高分子固体電解質層と上記第2の
電極電極の間に第2のエレクトロクロミック層を有する
ことを特徴とする請求項1記載のエレクトロクロミック
表示素子。
10. The electrochromic display device according to claim 1, further comprising a second electrochromic layer between the polymer solid electrolyte layer and the second electrode.
【請求項11】 透明支持体上に第1の透明電極を形成
する工程と、この第1の透明電極上に接触して白色顔料
を含有する高分子材料層を形成する工程と、上記白色顔
料を含有する高分子材料層を、当該高分子材料を溶解し
得る溶媒で膨潤させる工程と、上記高分子材料層が膨潤
した状態でエレクトロクロミック材料を電解重合するこ
とにより、当該エレクトロクロミック材料と白色顔料と
を含む複合膜とし、これをエレクトロクロミック層とす
る工程と、上記エレクトロクロミック層上に高分子固体
電解質層を形成する工程と、第2の電極を形成した支持
基板を、第2の電極が上記第1の透明電極と対向するよ
うに上記高分子固体電解質層上に貼り合わせる工程とを
有することを特徴とするエレクトロクロミック表示素子
の製造方法。
11. A step of forming a first transparent electrode on a transparent support, a step of contacting the first transparent electrode to form a polymer material layer containing a white pigment, Swelling the polymer material layer containing the polymer material with a solvent capable of dissolving the polymer material, and electrolytically polymerizing the electrochromic material in a state where the polymer material layer is swollen, so that the electrochromic material and the white A step of forming a composite film containing a pigment and forming the composite film as an electrochromic layer, a step of forming a polymer solid electrolyte layer on the electrochromic layer, and a step of forming a support substrate on which the second electrode is formed by a second electrode A step of adhering on the polymer solid electrolyte layer so as to face the first transparent electrode.
【請求項12】 上記エレクトロクロミック材料が、π
共役系導電性高分子であることを特徴とする請求項11
記載のエレクトロクロミック表示素子の製造方法。
12. The method according to claim 12, wherein the electrochromic material is π
12. A conjugated conductive polymer.
A method for producing the electrochromic display element according to the above.
【請求項13】 上記高分子固体電解質層に上記高分子
材料層と同種の高分子材料を使用し、当該高分子固体電
解質層を上記エレクトロクロミック層上に塗布形成する
ことを特徴とする請求項11記載のエレクトロクロミッ
ク表示素子の製造方法。
13. The polymer solid electrolyte layer, wherein the same polymer material as that of the polymer material layer is used, and the polymer solid electrolyte layer is formed by coating on the electrochromic layer. 12. The method for producing an electrochromic display element according to item 11.
【請求項14】 上記第2の電極上に予め第2のエレク
トロクロミック層を形成しておき、この第2のエレクト
ロクロミック層が上記高分子固体電解質層と接触するよ
うに支持基板を貼り合わせることを特徴とする請求項1
1記載のエレクトロクロミック表示素子の製造方法。
14. A second electrochromic layer is formed on the second electrode in advance, and a supporting substrate is bonded so that the second electrochromic layer contacts the solid polymer electrolyte layer. Claim 1 characterized by the following:
2. The method for producing an electrochromic display element according to item 1.
【請求項15】 画素に対応してマトリクス状に配列さ
れ、駆動素子によって制御される第1の透明電極と、前
記透明電極上に接触して存在し、電気活性を有し且つ電
気化学的な酸化もしくは還元により変色するエレクトロ
クロミック層と、前記エレクトロクロミック層と接触し
て形成される高分子固体電解質層と、前記第1の透明電
極との間に前記エレクトロクロミック層と前記高分子固
体電解質層を挟んでなる第2の電極とを有してなり、上
記エレクトロクロミック層は、白色顔料とエレクトロク
ロミック材料とを含む複合膜よりなることを特徴とする
エレクトロクロミック表示装置。
15. A first transparent electrode arranged in a matrix corresponding to pixels and controlled by a driving element, and a first transparent electrode which is in contact with the transparent electrode and has an electroactive and electrochemical property. An electrochromic layer that changes color by oxidation or reduction; a solid polymer electrolyte layer formed in contact with the electrochromic layer; and the electrochromic layer and the solid polymer electrolyte layer between the first transparent electrode An electrochromic display device, comprising: a second electrode sandwiching the second electrode, and the electrochromic layer is made of a composite film containing a white pigment and an electrochromic material.
【請求項16】 上記第2の電極は共通電極であること
を特徴とする請求項15記載のエレクトロクロミック表
示装置。
16. The electrochromic display device according to claim 15, wherein said second electrode is a common electrode.
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