JP2004226735A - Electrochromic display and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関し、特に電気化学の酸化還元反応を利用したエレクトロクロミック表示素子で表示を行う表示装置、およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気化学の酸化還元反応を利用して表示を行う素子としては、エレクトロクロミック表示素子が代表としてあげられる。一般的なエレクトロクロミック表示素子の構成を図9に示す。図示するように、透明電極902が形成された一対の基板901と、一方の基板の透明電極上に形成されたエレクトロクロミック材料103と、電解質106を備えている。エレクトロクロミック表示素子で任意のパターンを表示する方法としては、上基板と下基板のそれぞれに複数のストライプ状の透明電極を形成し、それぞれの電極を対向かつ交差するように配したマトリックス駆動方式を用いるのが一般的である。このような構成のエレクトロクロミック素子で、上電極の1つと下電極の1つを選択して、その間に適切な電圧を印加することにより、選択された電極が交わった画素部分のみにエレクトロクロミズム現象による着色・消色を起こさせることができる。こうした方法は、エレクトロクロミック表示素子に限るものではなく、液晶表示素子等でも行われる方法であり、単純マトリックス駆動として知られている。しかし、単純マトリックス駆動の場合、電界が電圧を印加している領域の周辺にも広がって存在しているため、目的とする付近の他の画素にも着色・消色が生じてしまう(クロストーク)という課題がある。従来、エレクトロクロミック素子において、クロストークを排除するための方法としては、画素の一つ、一つにスイッチング素子を接続し、目的とする画素のみを電気的に接続状態にする方法(アクティブマトリックス駆動)がある(例えば、特許文献1参照)。また、対象とする画素以外に電界が広がらなくなるように、基板に設けられた溝にエレクトロクロミック溶液を充填する構成が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭56−165186公報(第2頁、第2図)。
【0004】
【特許文献2】
特開平8−137412公報(第3、4頁)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来行われてきた方法ではいくつかの課題がある。まず、特許文献1に記載されているようなスイッチング素子を用いたアクティブマトリックス駆動の場合には、画素を駆動するためのスイッチング素子を、画素一つ一つに設置しなければならず、素子の製造コストが増大するという課題がある。また、スイッチング素子を形成する領域を画素の近傍に設けなければならず、表示に利用できる面積が相対的に減少してしまうという課題もある。一方、特許文献2に記載されているように、基板に設けた凹部の内部に電極を形成することにより、対象とする画素以外に電界が広がらないような基板の形状とする方法では、高解像度を得るために画素を小さくすることが困難になる。また、パターニング方法としてよく用いられるフォトリソグラフィ技術は平面基板を対象とする技術なので、凹部に電極を形成する際にフォトリソグラフィ技術を適用することは困難であり、特別なパターニング方法が必要となる。これは、製造コストを増大させる要因となりうる。本発明は、単純マトリックス駆動でもクロストークを発生させず、かつ低コストで製造できるエレクトロクロミック表示装置およびその製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のエレクトロクロミック表示装置は以下のような構成とした。すなわち、電極が設けられた基板と、電極の上に形成されたエレクトロクロミック材料層と、対向電極が形成された対向基板を備えるとともに、エレクトロクロミック材料層を介して電極と対向電極が交差することにより画素を構成するエレクトロクロミック表示装置であって、画素の領域には、対向電極とエレクトロクロミック材料層との間に電解質が設けられ、この電解質は隣接する電極には接しないように設けられている。さらに、この電解質は、画素の一部の領域に設けられている。
【0007】
また、本発明のエレクトロクロミック表示装置は、電極が設けられた基板と、電極の上に形成されたエレクトロクロミック材料層と、対向電極が形成された対向基板と、対向電極とエレクトロクロミック材料層との間に設けられ、微細な貫通孔が多数形成されたセパレータと、前記貫通孔に充填された電解質と、を備える構成とした。ここで、貫通孔の直径が電極および対向電極の幅よりも小さく、かつこれらの電極間隔よりも小さいことした。あるいは、前記貫通孔のそれぞれを、単一の電極および単一の対向電極のみと接するように配列した。
【0008】
また、本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造方法は、第一の基板の上に電極を形成する工程と、電極の上にエレクトロクロミック材料層を形成する工程と、エレクトロクロミック材料層の上に複数の微細な貫通孔を有する絶縁性の樹脂層を形成するセパレータ層形成工程と、貫通孔に電解質を充填する電解質充填工程と、対向基板の上に対向電極を形成する工程と、電極と対向電極がエレクトロクロミック材料層を介して対向するとともに、電極と対向電極が交差するように、第一の基板と対向基板を密着させる工程を備えることとした。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明のエレクトロクロミック表示装置の概略構成を図1に模式的に示す。図示するように、基板101上には電極102が形成されており、この電極102の表面には、エレクトロクロミック材料103が形成されている。一方、対向電極107が設けられた対向基板108は、電極面が内側になるように基板101と対向して配置される。さらに、その上に複数の微小な貫通孔105が多数形成されたセパレータ104が密着している。セパレータ104の貫通孔105には電解質106が充填されている。この電解質106は、液体状電解質、ゲル状電解質、固体電解質のいずれでも構わない。セパレータ104の上には、対向電極107が形成された対向基板108が設けられている。電極102と対向電極107の交差する部分が表示画素として機能する。一つの表示画素を形成している電極と対向電極の間の部位に着目すると、電解質が設けられている部位と設けられていない部位が混在することになる。すなわち、一つの表示画素にはこれら一つ一つの電解質柱は隣接する表示画素にまたがって形成されることは無い。さらに、セパレータに設けられた個々の貫通孔105のサイズは、電極102及び対向電極107の電極間距離よりも小さいか、単一の電極102と単一の対向電極107のみに接するように配置されており、貫通孔105に充填された電解質106は、隣接する他の電極からは電気的に絶縁された状態となっている。
【0010】
次に本発明によるエレクトロクロミック表示素子の製造方法では、第一の基板101上に複数の電極102を形成する工程と、電極102の上にエレクトロクロミック材料103を形成する工程と、エレクトロクロミック材料103の上に複数の微細な貫通孔105を有する絶縁性の樹脂層を形成するセパレータ104形成工程と、微細な貫通孔105に電解質106を充填する電解質充填工程と、樹脂層と複数の対向電極107が形成された第二の基板108を、電極102と対向電極107が直交する方向で密着させる工程を含むことを特徴としている。
【0011】
そして、このセパレータ形成工程は、液体状の樹脂材料を塗布し、そこに微細な凹凸を有する治具を押し付けた状態で樹脂材料を硬化させる工程、もしくは、感光性材料を用いて、フォトリソグラフィ法により微細な貫通孔の配列パターンを形成させる工程、もしくは、スクリーン印刷やインクジェットなどの方法を用いて、貫通孔の配列パターンを形成させる工程のいずれかにより形成する。
【0012】
また、本発明によるエレクトロクロミック表示素子の第二の製造方法では、第一の基板101上に複数の電極102を形成する工程と、電極102の上にエレクトロクロミック材料103を形成する工程と、エレクトロクロミック材料103の上に絶縁性で多数の微小な貫通孔105を有するセパレータ104を接着するセパレータ接着工程と、微細な貫通孔105に電解質106を充填する電解質充填工程と、セパレータ104と対向電極107が形成された第二の基板108を電極102と対向電極107が直交する方向で密着させる工程を含むことを特徴としている。
【0013】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0014】
(実施例1)
本実施例のエレクトロクロミック表示素子の概略構成を図1に模式的に示す。本のエレクトロクロミック表示素子の具体的な構成を図1に基づいて説明する。図示するように、基板101上には電極102が形成されており、この電極102の表面には、エレクトロクロミック材料103が形成されている。さらに、その上に複数の微小な貫通孔105が多数形成されたセパレータ104が密着している。セパレータ104の貫通孔105には電解質106が充填されている。この電解質106は、液体状電解質、ゲル状電解質、固体電解質のいずれでも構わない。セパレータ104の上には、対向電極107が形成された対向基板108が設けられている。
【0015】
本実施例では、基板101にはガラス基板を用い、電極材料には酸化インジウム−酸化スズ(ITO)を用い、電極は微小な間隔を置いてストライプ状に形成されている。この電極をロー電極とする。ロー電極上には電極上にのみ、エレクトロクロミック材料103として酸化ニッケル薄膜が形成されている。ロー電極上への酸化ニッケル薄膜の形成にはスパッタリング法とフォトリソグラフィを用いたが、スパッタリング法以外にも、真空蒸着法、ゾルーゲル法、スクリーン印刷法、インクジェット法などにより酸化ニッケル薄膜を直接形成する方法、また、電気めっき等により金属ニッケル、あるいは、水酸化ニッケルの薄膜を形成しておき、熱酸化等の方法で酸化ニッケル薄膜を形成する方法などを用いることができる。特にスクリーン印刷法、インクジェット法、電気めっき利用法などの場合は、フォトリソグラフィによるパターニング工程を省略することも可能である。
【0016】
エレクトロクロミック材料103の上には、多数の貫通孔105を有するセパレータ104が密着されて形成されており、貫通孔105には電解質106として1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液が充填されている。セパレータ104の材料としては、ポリエチレンテレフタレート等の電気絶縁性と可視光透過性を有するものが使用できる。このセパレータ104内に含まれる貫通孔105は、隣接する貫通孔とは隔壁で隔離されており、かつセパレータ105の表面から裏面に貫通している構成となっている。さらにセパレータ104の基板101の反対側には、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)で形成された対向電極107を有する対向基板が密着されている。ここでは、対向電極107は、微小な間隔を置いてストライプ状に形成されたカラム電極であり、対向基板108の材料としてガラスを用いた。各基板の方向は、ロー電極とカラム電極が直交するような方向に基板101と対向基板108を合わせる。
【0017】
ここで貫通孔105のサイズであるが、ロー電極およびカラム電極の幅よりも小さく、一つのロー電極およびカラム電極の領域に複数の貫通孔105が存在することが望ましい。さらに、一つの貫通孔105は、複数のロー電極もしくは複数のカラム電極にはかからず、単一のロー電極、単一のカラム電極のみにかかるようにする必要がある。こうした構造を実現する方法としては、セパレータ104上での貫通孔105の配列パターンをロー電極およびカラム電極のパターンに合わせるか、貫通孔105のサイズをロー電極およびカラム電極の電極間隔よりも小さくしておくなどの方法が考えられる。
【0018】
このような構造において、特定の単一のロー電極と、特定の単一のカラム電極に所定の電圧を印加した場合には、電圧が印加されたロー電極とカラム電極の両方に接している貫通孔105内に存在している電解質のみに電界がかかり、電圧が印加されたロー電極上の酸化ニッケル薄膜に、電気化学反応により透明から着色へ、あるいは着色から透明への色調の変化が生じる。それぞれの貫通孔内の電解質はセパレータ104の隔壁により絶縁されセグメント化されているため、電圧を印加した電極に隣接する他の部分に電界が広がることがなく、クロストークが生じることがない。これをすべてのロー電極とカラム電極の交差部分に適用することにより、任意の画像パターンを高精細に形成することが可能である。
【0019】
なお、本実施例では、各基板101、108としてガラス基板を使用したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、これ以外の材料でも使用することが可能である。具体的には、各基板101、108の両方が電気的絶縁性を有し、かつ、各基板101、108のうち少なくとも一方の基板可視光を透過する材料であれば使用することができる。同様にロー電極、カラム電極の材料としては、電気導電性を有しており、かつ少なくとも一方が、電気導電性を有しているものならば、酸化インジウム−酸化スズ合金以外の材料を使用することが可能である。また、エレクトロクロミック材料103として酸化ニッケルを用いたが、酸化タングステン、酸化イリジウム、酸化コバルト、プルシアンブルーなどの無機系エレクトロクロミック材料、ビオロゲン化合物に代表される有機系エレクトロクロミック材料などを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。
【0020】
また、本実施例では、エレクトロクロミック材料103をロー電極上に形成したが、カラム電極上に形成してもよく、また、電解質としては、水溶液以外にも、有機液体、固体電化質、ゲル状電解質(ポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリル等に電解質を含浸させたもの)を用いてもよい。
【0021】
(実施例2)
本実施のエレクトロクロミック表示素子の構造を図2に模式的に示す。本実施例では、エレクトロクロミック材料103が基板101全体を覆うように形成されている点で実施例1とは異なっている。その他の基本的な構成は実施例1と同様なので詳細は省略する。図示するように、基板101上の電極102の全体に被覆するようにエレクトロクロミック材料103が設けられている。本実施例では、電極102の形状に合わせてエレクトロクロミック材料103をパターニングする必要がないため、実施例1よりも低コストに製造することが可能である。エレクトロクロミック材料103として酸化ニッケル薄膜を用いている。酸化ニッケル薄膜の形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ゾルーゲル法、スクリーン印刷法、インクジェット法等により酸化ニッケル薄膜を直接形成する方法、また、電気めっき等により金属ニッケル、あるいは、水酸化ニッケルの薄膜を形成しておき、熱酸化等の方法で酸化ニッケル薄膜を形成する方法などがある。
【0022】
エレクトロクロミック材料103の上には、多数の貫通孔105が形成されたセパレータ104が密着されており、貫通孔105には電解質106が充填されている。
【0023】
(実施例3)
本実施の形態では、本発明のエレクトロクロミック表示素子でカラー表示を行う場合の例について説明する。図3は、本発明のカラー表示用エレクトロクロミック表示素子の構造を示す模式図である。第一の基板101としては、ガラス基板を用い、その上には、ストライブ状に赤(R)、緑(G)、青(B)の光透過性材料が配されたカラーフィルタ301が形成されている。さらにカラーフィルタ301の個々のストライブ上には、酸化インジウム−酸化スズ(ITO)により電極(電極102)が形成されている。電極102上には電極上にのみ、エレクトロクロミック材料103として酸化ニッケル薄膜が形成されている。電極102上への酸化ニッケル薄膜の形成法としては、実施例1および実施例2に記載した方法が利用可能である。また、酸化ニッケル薄膜は、実施例2で示したように第一の基板101全体上に形成されていてもよい。
【0024】
エレクトロクロミック材料103の上には、多数の貫通孔105を有するセパレータ104が密着して形成されており、貫通孔105には、電解質106として1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液が充填されている。セパレータ104の材料としては、ポリエチレンテレフタレート等の電気絶縁性と可視光透過性を有するものが使用できる。このセパレータ104内に含まれる貫通孔105は、隣接する貫通孔105とは隔壁で隔離されており、かつセパレータ105の表面から裏面に貫通している構成となっている。さらにセパレータ104の第一の基板101の反対側には、複数の酸化インジウム−酸化スズ(ITO)電極(対向電極107)が微小な間隔を置いてストライプ状に形成されたガラス第二の基板108が、密着されている。この時、電極102と対向電極107が直交するような方向に第一の基板101と第二の基板108を合わせる。
【0025】
貫通孔105のサイズや配置は、本実施例においても、実施例1および実施例2で記載した条件を満たす必要がある。
【0026】
さらに、第二の基板108の背面には、背面板302が設置されている。背面板302は光を反射する反射板もしくは、白色に発光するバックライトのいずれかを含んでいるが、本発明のエレクトロクロミック表示素子の構成に必須なものではない。また、背面板302の機能を第二の基板108に含んだ構成とすることも可能である。
【0027】
このような構造において、特定の単一の電極102と、特定の単一の対向電極107に所定の電圧を印加した場合、電圧が印加された電極102と対向電極107の両方に接している貫通孔105内に存在している電解質106のみに電界がかかり、電圧が印加された電極102上の酸化ニッケル薄膜に、電気化学反応により透明から着色、あるいは着色から透明の色調の変化が生じる。
【0028】
背面板302が反射板であった場合には、第一の基板101側から入射した光は、カラーフィルタ301を通して酸化ニッケル薄膜に到達する。酸化ニッケル薄膜が透明状態であった場合には、そのままカラーフィルタ301でRGBのいずれかの色になった光が酸化ニッケル薄膜を透過し背面板302で反射して、第一の基板101の外側へと戻っていく(ON状態)。しかし、酸化ニッケル薄膜が着色状態にあった場合には、酸化ニッケル薄膜は着色状態で黒色に近い色であるので、その部分の光は酸化ニッケル薄膜で吸収されてしまい、その色の光は第一の基板101の外部へは戻らない(OFF状態)。このように画素ごとにRGBのON・OFF状態を変化させることにより、任意のカラーパターンの表示を行うことができる。
【0029】
背面板302がバックライトであった場合も同様に、酸化ニッケル薄膜が透過状態では、バックライトから出た光は、酸化ニッケル薄膜、カラーフィルタ302を通じて第一の基板101の外側に出る(ON状態)、酸化ニッケル薄膜が着色状態では、その部分の光は第一の基板101の外側に出ることはない(OFF状態)。よって、背面板302が反射板の場合と同様、画素ごとにRGBのON・OFF状態を変化させることが可能となり、任意のカラーパターンの表示を行うことができる。
【0030】
このようなカラーフィルタを用いた構成の場合、クロストークが生じると、色ににじみやぼけが生じるが、本実施例のエレクトロクロミック表示素子では、酸化ニッケル薄膜は電解質がセパレータ104の隔壁でセグメント化されているため、電圧を印加した電極に隣接する他の部分に電界が広がることがなく、クロストークが生じることがないので、このような問題は発生しない。
【0031】
なお、本実施例では、第一の基板、第二の基板にガラス基板を使用したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、これ以外の材料でも使用することが可能である。具体的には、第一の基板、第二の基板の両方が電気的絶縁性を有し、かつ、第一の基板、第二の基板の少なくともいずれか一方が可視光を透過する材料であれば使用することができる。同様に電極102、対向電極107の材料としては、電気導電性を有しており、かつ少なくとも一方が電気導電性を有しているものならば、酸化インジウム−酸化スズ合金以外の材料を使用することが可能である。また、エレクトロクロミック材料として酸化ニッケルを用いたが、透明状態←→黒、透明状態←→白、透明状態←→反射状態に近い変化をする材料であれば用いることができる。
【0032】
また、本実施例では、エレクトロクロミック材料を電極102上に形成したが、対向電極107上に形成してもよく、また、電解質としては、水溶液以外にも、有機液体、固体電化質、ゲル状電解質(ポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリル等に電解質を含浸させたもの)を用いてもよい。
【0033】
(実施例4)
本実施例では、本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造方法について説明する。本実施例のエレクトロクロミック表示装置の製造工程を図4に模式的に示す。まず、第一の基板であるガラス基板401上にスパッタリングにより酸化インジウム−酸化スズ合金(ITO)層402を形成した(図4(b))。この際、できるだけ抵抗値が低く、かつ可視光の透過率が高くなるような成膜条件に設定した。
【0034】
次に、ITO層402をフォトリソグラフィによりストライプ状の電極102のパターンを形成した後(図4(c))、ガラス基板401を10重量%の硝酸ニッケル水溶液中に浸漬させ、パラジウム基板を対向電極として、−1V vs Ag/AgCl電極の電圧をロー電極102全体に印加して、電極102の表面に水酸化ニッケル層403を形成した(図4(d))。さらに、その後、基板全体を200℃のオーブン中で1時間熱処理し、形成した水酸化ニッケル層403を酸化ニッケル層404に変化させた(図4(e))。
【0035】
続いて、アクリル樹脂モノマーと硬化剤を適切な割合で混合したセパレータ原料層405をガラス基板401上に均一な厚みで塗布し(図4(f))、その後、微細な突起が一面に配置されている穿孔治具406をこのセパレータ原料層405に押し付けながら、セパレータ原料層405を硬化させ、セパレータ104を形成した(図4(g))。穿孔治具406表面に形成されている微細な突起は、直径が電極102と対向電極107の電極間隔よりも小さく、高さはセパレータ原料層404の厚みよりも大きくする必要がある。硬化後、穿孔治具406をセパレータ原料層404から分離すると、透明な絶縁性材料に多数の貫通孔105が形成されたセパレータ104が形成された(図4(h))。
【0036】
続いて、ゲル状電解質407として、1mol/lの水酸化ナトリウムを含浸させたポリエチレンオキサイドを、セパレータ104上の貫通孔105の内部にキャスト法により充填した(図4(i))。
【0037】
一方、第二のガラス基板408も同様な手順で、基板上にスパッタリングにより、酸化インジウム−酸化スズ合金(ITO)層402を形成した後、フォトリソグラフィによりパターニングを行い対向電極107を形成した(図4(j))。ここでも電極102形成の場合と同様に、できるだけ抵抗値が低く、かつ可視光の透過率が高くなるような成膜条件に設定した。
【0038】
最後に、ガラス基板401と第二のガラス基板408を、電極102と対向電極107が直交する方向で重ね合わせ、圧力を印加しながら、アクリル樹脂の軟化点近くの温度まで加熱することで、第二のガラス基板とセパレータ104を接合して、エレクトロクロミック表示装置が完成した(図4(k))。
【0039】
(実施例5)
本実施例では、エレクトロクロミック表示装置の製造方法の内、実施例4のセパレータ形成工程とは別の形態について説明する。図5は、本実施例のセパレータ形成工程を示す図である。
【0040】
ロー電極102と酸化ニッケル層404が形成されたガラス基板401上に、可視光領域光透過性と紫外線感光性の両方を有するセパレータ原料層405を均一な厚みで塗布した(図5(a))。セパレータ原料層405の紫外線感光性は、ポジ型・ネガ型のいずれでもよい。このセパレータ原料層405を、貫通孔105のパターンが形成されたフォトマスク501を介して露光させた(図5(b))。その後の現像工程を経て、貫通孔105を有するセパレータ104を形成した(図5(c))。
【0041】
(実施例6)
本実施例では、エレクトロクロミック表示装置の製造方法の内、セパレータ形成工程について説明する。図6は、本実施例のセパレータ形成工程を示す図である。
【0042】
電極102と酸化ニッケル層404が形成されたガラス基板401を、XY方向に駆動可能なXY軸ステージ上に設置した。さらに、ガラス基板401上には、インクジェットヘッド602が対向するように設置されている(図6(a))。次に、XY軸ステージ601により、ガラス基板401を移動させながら、インクジェットヘッド602から液体状のセパレータ原料603を射出させることで、ガラス基板401上にセパレータ原料層405を形成した。このとき、XY軸ステージ601の移動と、インクジェットヘッド602の各ノズルのON・OFFを連携させて制御を行うことにより、セパレータ原料層405の形成時に同時に貫通孔105のパターンを形成することが可能であった(図6(b))。その後、必要に応じて溶媒除去(蒸発)、熱重合、光重合などの処理をすることによりセパレータ原料層405を硬化させ、ガラス基板401上に貫通孔105を有するセパレータ104を形成した。
【0043】
(実施例7)
本実施例では、エレクトロクロミック表示装置の製造方法の内、セパレータ形成工程の一形態について説明する。図7は、本実施例のセパレータ形成工程を示す図である。
【0044】
電極102と酸化ニッケル層404が形成されたガラス基板401上に、貫通孔部分はマスクされているスクリーン版702を設置し、スクリーン版702上には、セパレータ原料604を載せた(図7(a))。その後、スキージ701でセパレータ原料603をならしながら、セパレータ原料604をスクリーン版702のパターン開口部を通じてガラス基板401上に転写し、貫通孔105を有するセパレータ原料層405を形成した。続いて、溶媒除去(蒸発)や熱重合・光重合などの処理を必要に応じて行うことにより、セパレータ原料層405を硬化させ、ガラス基板401上に貫通孔105を有するセパレータ104を形成した(図7(b))。
【0045】
(実施例8)
本実施例では、エレクトロクロミック表示素子の製造方法の内、セパレータ形成工程について説明する。図8は、本実施例のセパレータ形成工程を示す図である。
【0046】
両面に接着層が設けられ、かつ多数の微細な貫通孔105が形成されたセパレータフィルム801を、電極102と酸化ニッケル層404が形成されたガラス基板401上に接着層により接着したものをセパレータ層104とした。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、高価なスイッチング素子を用いることながないため、低コストでクロストークのない画像を表示することが可能である。さらに、スイッチング素子を設ける領域が不要であるため、表示に利用できる領域が広くとれるという利点もある。また、基板の凹部にフォトリソグラフィによりパターニングする必要がないため、製造コストの増大を招くこともなく、さらに高解像度にも対応がしやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエレクトロクロミック表示装置の構造を示す模式図である。
【図2】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の他の構造を示す模式図である。
【図3】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の、カラー表示用の構造を示す模式図である。
【図4】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造方法を説明する模式図である。
【図5】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造工程のうち、セパレータ形成工程を説明する模式図である。
【図6】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造工程のうち、セパレータ形成工程を説明する模式図である。
【図7】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造工程のうち、セパレータ形成工程を説明する模式図である。
【図8】本発明によるエレクトロクロミック表示装置の製造工程のうち、セパレータ形成工程を説明する模式図である。
【図9】従来のエレクトロクロミック表示装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
101 第一の基板
102 ロー電極
103 エレクトロクロミック材料
104 セパレータ
105 貫通孔
106 電解質
107 カラム電極
108 第二の基板
401 ガラス第一の基板
402 ITO層
403 水酸化ニッケル層
404 酸化ニッケル層
405 セパレータ原料層
406 穿孔治具
407 ゲル状電解質[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device, and more particularly to a display device that performs display with an electrochromic display element using an electrochemical oxidation-reduction reaction, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A representative example of an element that performs display using an electrochemical redox reaction is an electrochromic display element. A configuration of a general electrochromic display element is shown in FIG. As shown, a pair of
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-56-165186 (2nd page, FIG. 2).
[0004]
[Patent Document 2]
JP-A-8-137712 (pages 3 and 4).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are several problems with the conventional methods. First, in the case of active matrix driving using a switching element as described in Patent Document 1, a switching element for driving a pixel must be provided for each pixel. There exists a subject that manufacturing cost increases. In addition, a region for forming the switching element has to be provided in the vicinity of the pixel, and there is a problem that an area that can be used for display is relatively reduced. On the other hand, as described in Patent Document 2, by forming an electrode inside a recess provided in a substrate, a method for forming a substrate shape so that an electric field does not spread other than the target pixel is achieved. Therefore, it is difficult to make the pixel small in order to obtain the above. In addition, since a photolithography technique often used as a patterning method is a technique for a flat substrate, it is difficult to apply the photolithography technique when forming an electrode in a recess, and a special patterning method is required. This can be a factor that increases manufacturing costs. The present invention provides an electrochromic display device that can be manufactured at low cost without generating crosstalk even with simple matrix driving, and a manufacturing method thereof.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the electrochromic display device of the present invention has the following configuration. That is, a substrate provided with an electrode, an electrochromic material layer formed on the electrode, and a counter substrate on which a counter electrode is formed, and the electrode and the counter electrode cross each other through the electrochromic material layer In the electrochromic display device constituting the pixel, an electrolyte is provided between the counter electrode and the electrochromic material layer in the pixel region, and the electrolyte is provided not to contact an adjacent electrode. Yes. Furthermore, this electrolyte is provided in a partial region of the pixel.
[0007]
The electrochromic display device of the present invention includes a substrate provided with an electrode, an electrochromic material layer formed on the electrode, a counter substrate on which a counter electrode is formed, a counter electrode, and an electrochromic material layer. The separator includes a separator in which a large number of fine through holes are formed, and an electrolyte filled in the through holes. Here, the diameter of the through hole is smaller than the width of the electrode and the counter electrode, and smaller than the distance between these electrodes. Alternatively, each of the through holes was arranged so as to contact only a single electrode and a single counter electrode.
[0008]
The method for manufacturing an electrochromic display device according to the present invention includes a step of forming an electrode on a first substrate, a step of forming an electrochromic material layer on the electrode, and a plurality of layers on the electrochromic material layer. A separator layer forming step of forming an insulating resin layer having fine through holes, an electrolyte filling step of filling the through holes with an electrolyte, a step of forming a counter electrode on the counter substrate, an electrode and a counter electrode Are arranged so as to face each other through the electrochromic material layer, and include a step of bringing the first substrate and the counter substrate into close contact so that the electrode and the counter electrode cross each other.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A schematic configuration of the electrochromic display device of the present invention is schematically shown in FIG. As shown in the figure, an
[0010]
Next, in the method for manufacturing an electrochromic display element according to the present invention, a step of forming a plurality of
[0011]
Then, this separator forming step is a step of applying a liquid resin material and curing the resin material in a state where a jig having fine irregularities is pressed thereon, or a photolithographic method using a photosensitive material. Thus, it is formed by either a step of forming an array pattern of fine through-holes or a step of forming an array pattern of through-holes using a method such as screen printing or inkjet.
[0012]
In the second method for manufacturing an electrochromic display element according to the present invention, a step of forming a plurality of
[0013]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
Example 1
A schematic configuration of the electrochromic display element of this example is schematically shown in FIG. A specific configuration of the electrochromic display element will be described with reference to FIG. As shown in the figure, an
[0015]
In this embodiment, a glass substrate is used as the
[0016]
On the
[0017]
Here, the size of the through
[0018]
In such a structure, when a predetermined voltage is applied to a specific single row electrode and a specific single column electrode, the penetration that is in contact with both the row electrode and the column electrode to which the voltage is applied An electric field is applied only to the electrolyte present in the
[0019]
In this embodiment, glass substrates are used as the
[0020]
In this embodiment, the
[0021]
(Example 2)
The structure of the electrochromic display element of this embodiment is schematically shown in FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
[0022]
A
[0023]
(Example 3)
In this embodiment mode, an example in which color display is performed using the electrochromic display element of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the electrochromic display element for color display of the present invention. A glass substrate is used as the
[0024]
A
[0025]
The size and arrangement of the through
[0026]
Further, a
[0027]
In such a structure, when a predetermined voltage is applied to the specific
[0028]
When the
[0029]
Similarly, when the
[0030]
In the configuration using such a color filter, when crosstalk occurs, the color blurs or blurs. However, in the electrochromic display element of this example, the nickel oxide thin film is segmented by the partition walls of the
[0031]
In this embodiment, glass substrates are used for the first substrate and the second substrate. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and other materials can be used. . Specifically, both the first substrate and the second substrate have electrical insulation, and at least one of the first substrate and the second substrate is a material that transmits visible light. Can be used. Similarly, as the material of the
[0032]
In this embodiment, the electrochromic material is formed on the
[0033]
Example 4
In this example, a method for manufacturing an electrochromic display device according to the present invention will be described. A manufacturing process of the electrochromic display device of this example is schematically shown in FIG. First, an indium oxide-tin oxide alloy (ITO)
[0034]
Next, after the
[0035]
Subsequently, a separator
[0036]
Subsequently, as the gel electrolyte 407, polyethylene oxide impregnated with 1 mol / l sodium hydroxide was filled in the through-
[0037]
On the other hand, in the same manner, the second glass substrate 408 was formed on the substrate by sputtering to form an indium oxide-tin oxide alloy (ITO)
[0038]
Finally, the
[0039]
(Example 5)
In this example, a mode different from the separator forming step of Example 4 in the method for manufacturing an electrochromic display device will be described. FIG. 5 is a diagram showing a separator forming process of the present embodiment.
[0040]
On the
[0041]
(Example 6)
In this embodiment, a separator forming step will be described in the method for manufacturing an electrochromic display device. FIG. 6 is a diagram showing a separator forming process of the present embodiment.
[0042]
The
[0043]
(Example 7)
In this embodiment, one embodiment of a separator forming process will be described in the method for manufacturing an electrochromic display device. FIG. 7 is a diagram showing a separator forming process of the present embodiment.
[0044]
On the
[0045]
(Example 8)
In this example, a separator forming step will be described in the method for manufacturing an electrochromic display element. FIG. 8 is a diagram showing a separator forming process of the present embodiment.
[0046]
A separator layer is formed by adhering a separator film 801 provided with an adhesive layer on both sides and having a large number of fine through-
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, since an expensive switching element is not used, an image free from crosstalk can be displayed at low cost. In addition, since an area for providing a switching element is not necessary, there is an advantage that a wide area can be used for display. In addition, since it is not necessary to pattern the concave portion of the substrate by photolithography, there is an effect that the manufacturing cost is not increased and it is easy to cope with a higher resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of an electrochromic display device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing another structure of the electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure for color display of the electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view illustrating a method for manufacturing an electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view for explaining a separator forming step in the manufacturing process of the electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a separator forming step in the manufacturing process of the electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a separator forming step in the manufacturing process of the electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a separator forming step in the manufacturing process of the electrochromic display device according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing the structure of a conventional electrochromic display device.
[Explanation of symbols]
101 First substrate
102 Raw electrode
103 Electrochromic materials
104 separator
105 Through hole
106 electrolyte
107 column electrode
108 Second substrate
401 Glass first substrate
402 ITO layer
403 Nickel hydroxide layer
404 Nickel oxide layer
405 Separator material layer
406 Drilling jig
407 Gel electrolyte
Claims (12)
前記画素の領域には、前記対向電極と前記エレクトロクロミック材料層との間に電解質が設けられ、前記電解質は隣接する前記電極には接しないように設けられたことを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。A substrate provided with an electrode; an electrochromic material layer formed on the electrode; and a counter substrate on which a counter electrode is formed. The electrode and the counter electrode intersect with each other through the electrochromic material layer. An electrochromic display device that constitutes a pixel by
An electrochromic display device, wherein an electrolyte is provided in the pixel region between the counter electrode and the electrochromic material layer, and the electrolyte is provided so as not to contact the adjacent electrode. .
前記電極の上に形成されたエレクトロクロミック材料層と、
対向電極が形成された対向基板と、
前記対向電極と前記エレクトロクロミック材料層との間に設けられ、微細な貫通孔が多数形成されたセパレータと、
前記貫通孔に充填された電解質と、
を備えることを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。A substrate provided with electrodes;
An electrochromic material layer formed on the electrode;
A counter substrate on which a counter electrode is formed;
A separator provided between the counter electrode and the electrochromic material layer, in which a large number of fine through holes are formed;
An electrolyte filled in the through hole;
An electrochromic display device comprising:
前記電極の上にエレクトロクロミック材料層を形成する工程と、
前記エレクトロクロミック材料層の上に複数の微細な貫通孔を有する絶縁性の樹脂層を形成するセパレータ層形成工程と、
前記貫通孔に電解質を充填する電解質充填工程と、
対向基板の上に対向電極を形成する工程と、
前記電極と前記対向電極が前記エレクトロクロミック材料層を介して対向するとともに、前記電極と前記対向電極が交差するように、前記第一の基板と前記対向基板を密着させる工程と、
を備えることを特徴とするエレクトロクロミック表示装置の製造方法。Forming an electrode on the first substrate;
Forming an electrochromic material layer on the electrode;
A separator layer forming step of forming an insulating resin layer having a plurality of fine through holes on the electrochromic material layer;
An electrolyte filling step of filling the through hole with an electrolyte;
Forming a counter electrode on the counter substrate;
The electrode and the counter electrode are opposed to each other through the electrochromic material layer, and the first substrate and the counter substrate are in close contact so that the electrode and the counter electrode intersect with each other;
An electrochromic display device manufacturing method comprising:
前記エレクトロクロミック材料層を液体状の樹脂材料で均一な厚みで被覆する工程と、
前記貫通孔の直径と前記樹脂層の厚みに応じた微小な複数の突起が前記貫通孔の配列と同一に配されたセパレータ穿孔治具を、前記液体状の樹脂材料に押し付ける工程と、
前記液体状の樹脂材料を硬化させる工程と、
前記セパレータ穿孔治具を硬化した樹脂材料と分離する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載のエレクトロクロミック表示装置の製造方法。The separator layer forming step includes
Coating the electrochromic material layer with a liquid resin material with a uniform thickness;
Pressing a separator drilling jig in which a plurality of minute protrusions corresponding to the diameter of the through hole and the thickness of the resin layer are arranged in the same manner as the array of the through holes against the liquid resin material;
Curing the liquid resin material;
The method for manufacturing an electrochromic display device according to claim 7, further comprising a step of separating the separator punching jig from the cured resin material.
前記エレクトロクロミック材料層を感光性樹脂材料で均一な厚みで被覆する工程と、
前記貫通孔に準じた直径および配列パターンを有するマスクを用いて、前記感光性樹脂材料を露光・現像する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載のエレクトロクロミック表示装置の製造方法。The separator layer forming step includes
Coating the electrochromic material layer with a photosensitive resin material with a uniform thickness;
8. The method of manufacturing an electrochromic display device according to claim 7, further comprising a step of exposing and developing the photosensitive resin material using a mask having a diameter and an array pattern corresponding to the through holes.
前記貫通孔の直径以上の開口で、前記貫通孔と同一の配列パターンを有するマスクを前記エレクトロクロミック材料層上に密着させる工程と、
前記マスク上から樹脂材料を塗布し、前記エレクトロクロミック材料層上の前記マスクの開口部のみに選択的に樹脂材料を付着させる工程と、
前記樹脂材料を硬化させる工程を含む請求項7に記載のエレクトロクロミック表示装置の製造方法。The separator layer forming step includes
A step of adhering a mask having the same arrangement pattern as the through-holes on the electrochromic material layer at an opening having a diameter equal to or larger than the diameter of the through-holes;
Applying a resin material from above the mask, and selectively attaching the resin material only to the opening of the mask on the electrochromic material layer;
The method for manufacturing an electrochromic display device according to claim 7, comprising a step of curing the resin material.
前記エレクトロクロミック材料層上に前記貫通孔の配列パターンに沿って、液体状の樹脂材料をインクジェット法により付着させる工程と、
樹脂材料を硬化させる工程を含む請求項7に記載のエレクトロクロミック表示装置の製造方法。The separator layer forming step includes
A step of adhering a liquid resin material on the electrochromic material layer along the arrangement pattern of the through holes by an inkjet method;
The manufacturing method of the electrochromic display device of Claim 7 including the process of hardening a resin material.
絶縁性で多数の微小な貫通孔を有するセパレータを前記エレクトロクロミック材料層の上に接着する工程であること、を特徴とする請求項7に記載のエレクトロクロミック表示装置の製造方法。The separator layer forming step includes
8. The method of manufacturing an electrochromic display device according to claim 7, wherein the separator is a step of adhering an insulating separator having a large number of minute through holes on the electrochromic material layer.
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