JP2007121418A - Electrochromic device - Google Patents

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochromic device having very high color purity, capable of accurate color control and capable of sharp and clear full-color image display. <P>SOLUTION: In the electrochromic device, a pair of electrode structures 11, 12 in which at least transparent electrodes 2, 7 are formed on supporting substrates 1, 6 are disposed while holding an electrolyte layer 5 in such a way that the transparent electrodes 2, 7 face each other, and a porous electrode 4 on which an organic EC dye comprising a bipyridine compound of a dimerized structure is adsorbed is formed on at least one of the transparent electrodes 2, 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、応答速度、発色効率、表示色純度に優れ、明瞭で鮮鋭な画像形成が可能であり、繰り返し耐久性にも優れたエレクトロクロミック装置に関する。   The present invention relates to an electrochromic device excellent in response speed, color development efficiency, display color purity, capable of forming a clear and sharp image, and excellent in repeated durability.

近年、明るく色純度に優れ、かつ省消費電力で、フルカラー表示への応用が容易な表示色素材料への要望が高まってきている。
従来においては、CRT、LCD、PDP、ELD等の発光型素子は明るくて見やすいという特徴を有しており、多くの技術の提案がなされてきた。
しかしながら、上記各種発光型素子は、ユーザーが発光を直視する形式で使用するものであるため、長時間閲覧すると視覚的な疲労を引き起こすという問題がある。
また携帯電話等のモバイル機器は、屋外で使用される場合が多く、太陽光下では、発光が相殺されて視認性が悪化するという問題もあった。
またLCDは、発光型素子の中でも特に需要が拡大している技術であり、大型、小型の、様々なディスプレイ用途に用いられているが、LCDは視野角が狭く、見やすさの観点からは他の発光型素子に比較すると改善すべき課題を有している。
In recent years, there has been an increasing demand for display dye materials that are bright and excellent in color purity, consume less power, and can be easily applied to full color display.
Conventionally, light-emitting elements such as CRT, LCD, PDP, ELD and the like have a feature of being bright and easy to see, and many techniques have been proposed.
However, since the various light-emitting elements are used in such a way that the user looks directly at the light emission, there is a problem that visual fatigue occurs when viewed for a long time.
In addition, mobile devices such as mobile phones are often used outdoors, and there is also a problem that the visibility is deteriorated by canceling light emission under sunlight.
In addition, LCD is a technology that is particularly in demand among light-emitting elements, and is used in various display applications such as large and small. However, LCD has a narrow viewing angle and is not easy to view. Compared to the light emitting element, there is a problem to be improved.

ところで、反射型表示素子に関しては、電子ペーパーの需要向上により、様々な技術の提案がなされている。
例えば、反射型LCDや電気泳動方式が挙げられる。
反射型LCDとしては、従来、二色性色素を用いたG−H型液晶方式や、コレステリック液晶等が知られている。これらの方式は、従来の発光型LCDと比較して、バックライトを使用しないため、省消費電力であるという利点を有しているが、視野角依存性があり、また光反射効率も低いため、必然的に画面が暗くなってしまうという問題がある。
他方、電気泳動方式は、溶媒中に分散された電荷を帯びた粒子が、電界によって移動する現象を利用した方式であり、省消費電力で、視野角依存性がないという利点を有しているが、フルカラー化を行う場合には、カラーフィルターを利用する並置混合法を適用する必要があるため、反射率が低下し、必然的に画面が暗くなってしまうという問題がある。
By the way, regarding the reflective display element, various technologies have been proposed due to an increase in demand for electronic paper.
For example, a reflective LCD or an electrophoretic method can be used.
Conventionally, as the reflective LCD, a GH type liquid crystal system using a dichroic dye, a cholesteric liquid crystal, and the like are known. These methods have the advantage of lower power consumption because they do not use a backlight compared to conventional light emitting LCDs, but they have a viewing angle dependency and low light reflection efficiency. There is a problem that the screen will inevitably become dark.
On the other hand, the electrophoresis method is a method that utilizes a phenomenon in which charged particles dispersed in a solvent move by an electric field, and has the advantage of low power consumption and no viewing angle dependency. However, in the case of performing full color, it is necessary to apply a juxtaposed mixing method using a color filter, so that there is a problem that the reflectance is lowered and the screen is inevitably darkened.

また、従来においては、自動車の調光ミラーや、時計等にエレクトロクロミック(以下、ECと略称する。)素子が用いられている。
このEC素子による発光は、偏光板等が不要であり、視野角依存性が無く、受光型で視認性に優れ、構造が簡易でかつ大型化も容易で、更には材料の選択によって多様な色調の発光が可能であるという利点を有している。
このようなEC素子を用いると、減法混色であるシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の発色が可能な色素を適用してC、M、Y発色層を積層した構成とすることによって、フルカラー表示を実現できる。
また黒色は、C、M、Yを混色することにより表示でき、白色は、各色素を消色状態として透明にし、背景色を白色にすることにより表示できる。
Conventionally, an electrochromic (hereinafter abbreviated as EC) element is used for a light control mirror of an automobile, a timepiece or the like.
The light emitted from this EC element does not require a polarizing plate, has no viewing angle dependency, has a light receiving type, has excellent visibility, has a simple structure and can be easily enlarged, and has a variety of color tones depending on the selection of materials. It has the advantage that it is possible to emit light.
When such an EC element is used, a subtractive color mixture of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) can be applied, and the C, M, and Y coloring layers are stacked. Thus, full color display can be realized.
Further, black can be displayed by mixing C, M, and Y, and white can be displayed by making each pigment transparent with the color of each pigment being decolored and making the background color white.

一方、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の発色が可能な色素を適用してR、G、B発色層を積層した構成とした場合には、白色・黒色表示は容易であるが任意の中間色表示を行うことはできない。また、R、G、Bを同一面内に並置する構成をした場合は、白色表示は容易であるが、黒色表示と任意の中間色表示を行うことはできない。   On the other hand, when the red, red, green, and blue dyes are applied and the R, G, and B color layers are stacked, white / black display is easy. There is an arbitrary neutral color display. Further, when R, G, and B are arranged in the same plane, white display is easy, but black display and arbitrary intermediate color display cannot be performed.

ところで近年、EC素子を用いた表示装置として、対の透明電極の少なくとも一方に半導体ナノ多孔質層を設け、この半導体ナノ多孔質層にEC色素を担持させた構成の表示装置に関する提案がなされている(例えば、特許文献1、2参照。)。
この表示装置は、開回路を構成して電極間の電子の移動を遮断し酸化還元状態を保持するだけで表示状態を静止できるので、表示画像を維持する電力が不要であり、消費電力が極めて低いという点で特に優れている。
Recently, as a display device using an EC element, a proposal has been made regarding a display device having a structure in which a semiconductor nanoporous layer is provided on at least one of a pair of transparent electrodes and an EC dye is supported on the semiconductor nanoporous layer. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2.)
Since this display device can form an open circuit and can stop the display state only by blocking the movement of electrons between the electrodes and maintaining the oxidation-reduction state, power for maintaining the display image is unnecessary, and power consumption is extremely high. It is particularly excellent in that it is low.

特開2003−248242号公報JP 2003-248242 A 特開2003−270670号公報JP 2003-270670 A

ところで、上記従来の公知文献は、フルカラー表示を行うことを前提としておらず、フルカラー化に必要なシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)に発色するEC色素についての開示はなされていなかった。
またこれらの表示装置は、色純度の低さや、精密かつ鮮明なカラー画像の表示を行うことが困難であるという問題を有していた。
By the way, the above-mentioned conventional known documents are not premised on performing full-color display, and have disclosed EC dyes that develop color in cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) necessary for full-color display. There wasn't.
In addition, these display devices have a problem that color purity is low and it is difficult to display a precise and clear color image.

また、非特許文献(Display 20(1999)137)には、下記の式(2)、(3)に示す化合物により、ダイマーを形成させて、紫の発色を行うことについての技術が開示されている。但し式中Xは、ハロゲンであるものとする。   In addition, a non-patent document (Display 20 (1999) 137) discloses a technique for forming a purple color by forming a dimer with the compounds represented by the following formulas (2) and (3). Yes. In the formula, X is halogen.

Figure 2007121418
Figure 2007121418

Figure 2007121418
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しかしながら、上記式(2)、(3)の化合物の分子を凝集させて、青〜マゼンタの発色を行うことは一応において可能であると言えるが、これらの分子間の凝集や重なり合いを安定的に制御することは、実用的な観点からは極めて困難である。
更には、素子の作製条件や、色素化合物の電極への吸着密度等によって、上記式(2)、(3)の化合物よりなるダイマーの形成量が変化してしまうため、安定した発色スペクトルが得られないという問題を有していた。
また、これらを用いて作製した表示装置は、多数回繰り返して動作させると、ダイマー形成量が変化し、発色スペクトルの形状が変化してしまい、耐久性の点において実用上劣るという問題を有していた。
However, although it can be said that it is possible to color the blue to magenta color by aggregating the molecules of the compounds of the above formulas (2) and (3), it is possible to stably aggregate and overlap these molecules. It is extremely difficult to control from a practical viewpoint.
Furthermore, since the amount of dimer formed of the compounds of the above formulas (2) and (3) changes depending on the device fabrication conditions and the adsorption density of the dye compound to the electrode, a stable color spectrum can be obtained. It had a problem that it was not possible.
In addition, when a display device manufactured using these is operated repeatedly many times, the dimer formation amount changes, the shape of the color development spectrum changes, and there is a problem that it is practically inferior in terms of durability. It was.

そこで本発明においては、上述したような従来提案されているEC素子の問題点に鑑みて、特にマゼンタの発色が可能な、フルカラー化に寄与し得る有機エレクトロミック色素に関する提案を行うこととし、色純度が高く、鮮明な画像形成が可能であり、かつ電極への色素吸着量の依存性が低く、繰り返し耐久性にも優れたエレクトロクロミック装置を提供することとした。   Therefore, in the present invention, in view of the problems of the EC element proposed in the past as described above, a proposal is made regarding an organic electrochromic dye that can contribute to full color, particularly capable of magenta color development. It was decided to provide an electrochromic device having high purity, capable of forming a clear image, having low dependency on the amount of dye adsorbed to the electrode, and excellent in repeated durability.

本発明においては、支持基板上に、少なくとも透明電極が形成されている一対の電極構造体が、前記透明電極同士が対面するように、電解質層を挟持して配置されており、前記一対の透明電極のうちの、少なくとも一方の上に、少なくとも下記一般式(1)で示されるビピリジン化合物が吸着されている多孔質電極が形成されており、前記一対の電極構造体に、電圧を印加することにより、マゼンタの可逆的な発消色を行うことエレクトロクロミック装置を提供する。   In the present invention, a pair of electrode structures in which at least transparent electrodes are formed on a support substrate are disposed with an electrolyte layer sandwiched between the transparent electrodes so that the transparent electrodes face each other, and the pair of transparent structures A porous electrode to which at least a bipyridine compound represented by the following general formula (1) is adsorbed is formed on at least one of the electrodes, and a voltage is applied to the pair of electrode structures. Thus, an electrochromic device is provided that performs reversible color erasing of magenta.

Figure 2007121418
Figure 2007121418

但し、前記一般式(1)において、a、bはa×b=4を満たす整数であり、Xb−は適宜のb価アニオンを表している。
1〜Y4、Z1〜Z4は、水素原子か、あるいは、脂肪族炭化水素基、エーテル基、アシル基、ハロゲン基又はシアノ基、エステル基、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、芳香族炭化水素基を表し、Y1〜Y4、Z1〜Z4のうち少なくともひとつ以上は、多孔質電極へ吸着するための吸着基である。
However, in the general formula (1), a and b are integers satisfying a × b = 4, and X b− represents an appropriate b-valent anion.
Y 1 to Y 4 and Z 1 to Z 4 are hydrogen atoms, or aliphatic hydrocarbon groups, ether groups, acyl groups, halogen groups or cyano groups, ester groups, hydroxy groups, amino groups, amide groups, aromatics Represents a group hydrocarbon group, and at least one of Y 1 to Y 4 and Z 1 to Z 4 is an adsorbing group for adsorbing to the porous electrode.

本発明によれば、応答速度、発色効率に優れ、色純度が高く、精密な画像制御が可能で、明瞭な色表示を多数回繰り返しても安定して形成可能なエレクトロクロミック装置が得られた。   According to the present invention, an electrochromic device having excellent response speed and color development efficiency, high color purity, capable of precise image control, and capable of stably forming a clear color display many times was obtained. .

以下、本発明のエレクトロクロミック装置と、これを用いた表示方法について、図を参照して具体的に説明する。
但し、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜付加することができ、本発明の要旨を何ら逸脱しないものとする。
Hereinafter, the electrochromic device of the present invention and a display method using the same will be specifically described with reference to the drawings.
However, the present invention is not limited to the following examples, and a conventionally known configuration can be added as appropriate, and does not depart from the gist of the present invention.

図1に本発明のエレクトロクロミック装置の一例の概略断面図を示す。
エレクトロクロミック装置10は、支持基板1上に、透明電極2と、後述するビピリジン化合物よりなる有機EC色素3が担持された多孔質電極4とを具備する構成の表示電極構造体11と、支持基板6上に、透明電極7と多孔質電極8とを具備する構成の対向電極構造体12とが、電解質層5を介して対向配置された構成を有している。
なお、図1においては、対向する透明電極2、7のいずれにも多孔質電極4、8が形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて一方の電極にのみ多孔質電極を形成させた構成としてもよい。以下、構成要素について順次説明する。
FIG. 1 shows a schematic sectional view of an example of the electrochromic device of the present invention.
The electrochromic device 10 includes a display electrode structure 11 having a configuration in which a transparent electrode 2 and a porous electrode 4 on which an organic EC dye 3 made of a bipyridine compound described later is supported are provided on a support substrate 1, and a support substrate. 6, a counter electrode structure 12 having a configuration including a transparent electrode 7 and a porous electrode 8 is disposed so as to face each other with an electrolyte layer 5 interposed therebetween.
In FIG. 1, porous electrodes 4 and 8 are formed on both of the opposing transparent electrodes 2 and 7, but the present invention is not limited to this configuration, and only one electrode is necessary if necessary. It is good also as a structure in which the porous electrode was formed. Hereinafter, the components will be sequentially described.

支持基板1、6は、耐熱性に優れ、かつ平面方向の寸法安定性の高い材料が好適であり、具体的には、ガラス材料、透明性樹脂が適用できるが、これに限定されるものではない。
前記透明性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等が挙げられる。
The support substrates 1 and 6 are preferably made of a material having excellent heat resistance and high dimensional stability in the planar direction. Specifically, glass materials and transparent resins can be applied, but the present invention is not limited thereto. Absent.
Examples of the transparent resin include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyamide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, and polystyrene.

透明電極2、7は、所定の透明基板上に透明電極層が積層されたものとする。
透明電極層の形成用材料としては、例えば、In23とSnO2との混合物、いわゆるITO膜や、SnO2またはIn23をコーティングした膜等が挙げられる。
また、上記ITO膜や、SnO2 またはIn23をコーティングした膜にSn、Sb、F等をドーピングしても良く、その他MgOやZnO等も適用できる。
The transparent electrodes 2 and 7 are formed by laminating a transparent electrode layer on a predetermined transparent substrate.
Examples of the material for forming the transparent electrode layer include a mixture of In 2 O 3 and SnO 2 , a so-called ITO film, and a film coated with SnO 2 or In 2 O 3 .
Further, Sn, Sb, F, or the like may be doped into the ITO film or a film coated with SnO 2 or In 2 O 3 , and other MgO, ZnO, or the like can be applied.

多孔質電極4、8は、後述する色素の担持機能を高くするべく、表面積が大きい材料により構成する。例えば、表面及び内部に微細孔を有した多孔質形状、ロット形状、ワイヤ形状等となっているものが好ましい。
多孔質電極4、8の材料は、例えば、金属、真性半導体、酸化物半導体、複合酸化物半導体、有機半導体、カーボン等が適用できる。
金属としては、例えば、Au、Ag、Pt、Cu等が挙げられ、真性半導体としては、例えば、Si、Ge、Te等が挙げられる。酸化物半導体としては、例えば、TiO2、SnO2、Fe23、SrTiO3、WO3、ZnO、ZrO2、Ta25、Nb25、V25、In23、CdO、MnO、CoO、TiSrO3、KTiO3、Cu2O、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム等が挙げられる。また、複合体酸化物半導体としては、例えば、SnO2−ZnO、Nb25−SrTiO3、Nb25−Ta25、Nb25−ZrO2、Nb25−TiO2、Ti−SnO2、Zr−SnO2、Sb−SnO2、Bi−SnO2、In−SnO2等が挙げられ、特にTiO2、SnO2、Sb−SnO2、In−SnO2が好適である。また、有機半導体としては、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド等が挙げられる。
The porous electrodes 4 and 8 are made of a material having a large surface area in order to enhance the dye-supporting function described later. For example, those having a porous shape, a lot shape, a wire shape or the like having fine pores on the surface and inside are preferable.
As the material of the porous electrodes 4 and 8, for example, a metal, an intrinsic semiconductor, an oxide semiconductor, a composite oxide semiconductor, an organic semiconductor, carbon, or the like can be applied.
Examples of the metal include Au, Ag, Pt, and Cu. Examples of the intrinsic semiconductor include Si, Ge, and Te. Examples of the oxide semiconductor include TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , SrTiO 3 , WO 3 , ZnO, ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , In 2 O 3 , Examples thereof include CdO, MnO, CoO, TiSrO 3 , KTiO 3 , Cu 2 O, sodium titanate, barium titanate, and potassium niobate. Examples of the complex oxide semiconductor include SnO 2 —ZnO, Nb 2 O 5 —SrTiO 3 , Nb 2 O 5 —Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 —ZrO 2 , Nb 2 O 5 —TiO 2. , Ti—SnO 2 , Zr—SnO 2 , Sb—SnO 2 , Bi—SnO 2 , In—SnO 2, etc., and particularly TiO 2 , SnO 2 , Sb—SnO 2 , and In—SnO 2 are suitable. . Examples of the organic semiconductor include polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyphenylene vinylene, and polyphenylene sulfide.

次に、有機EC色素3について説明する。
有機EC色素3は、多孔質電極4の表面及び内部の微細孔に担持されているものとし、本発明においては、特に、下記一般式(1)で示される二量体のビピリジン化合物であるものとする。
Next, the organic EC dye 3 will be described.
The organic EC dye 3 is assumed to be carried on the surface of the porous electrode 4 and inside the fine pores. In the present invention, the organic EC dye 3 is particularly a dimeric bipyridine compound represented by the following general formula (1) And

Figure 2007121418
Figure 2007121418

但し、上記一般式(1)において、a、bはa×b=4を満たす整数であり、Xb-は適宜のb価アニオンを表している。これは、弗素イオン、塩素イオン、臭素イオン、沃素イオン、過塩素酸イオン、過沃素酸イオン、六弗化燐酸イオン、六弗化アンチモン酸イオン、六弗化錫酸イオン、燐酸イオン、硼弗化水素酸イオン、四弗硼素酸イオン等の無機酸イオン、チオシアン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ナフタレンジスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、ベンゼンカルボン酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、トリハロアルキルカルボン酸イオン、アルキル硫酸イオン、トリハロアルキル硫酸イオン、ニコチン酸イオン、テトラシアノキノジメタンイオン等の有機酸イオンから選択されるものとする。 However, in the above general formula (1), a and b are integers satisfying a × b = 4, and X b− represents an appropriate b-valent anion. Fluorine ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion, perchlorate ion, periodate ion, hexafluorophosphate ion, hexafluoroantimonate ion, hexafluorostannate ion, phosphate ion, boron fluoride Inorganic acid ions such as hydrocyanic acid ions and tetrafluoroboric acid ions, thiocyanate ions, benzenesulfonate ions, naphthalenesulfonate ions, naphthalene disulfonate ions, p-toluenesulfonate ions, alkylsulfonate ions, benzenecarboxylic acids It is selected from organic acid ions such as ions, alkyl carboxylate ions, trihaloalkyl carboxylate ions, alkyl sulfate ions, trihaloalkyl sulfate ions, nicotinate ions, and tetracyanoquinodimethane ions.

1〜Y4、Z1〜Z4は、水素原子、脂肪族炭化水素基、エーテル基、アシル基、ハロゲン基、シアノ基、エステル基、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、芳香族炭化水素基のいずれかを表すものとし、Y1〜Y4、Z1〜Z4のうち少なくともひとつ以上は、多孔質電極へ吸着するための吸着基であるものとする。
多孔質電極へ吸着するための吸着基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の酸性基、アミノ基、金属アルコキシド、金属ハロゲン化物等が挙げられる。
Y 1 to Y 4 and Z 1 to Z 4 are a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an ether group, an acyl group, a halogen group, a cyano group, an ester group, a hydroxy group, an amino group, an amide group, and an aromatic hydrocarbon. Any one of the groups is represented, and at least one of Y 1 to Y 4 and Z 1 to Z 4 is an adsorption group for adsorbing to the porous electrode.
Examples of the adsorbing group for adsorbing to the porous electrode include acidic groups such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphonic acid group, an amino group, a metal alkoxide, and a metal halide.

上記一般式(1)に示した有機EC色素のビピリジン化合物は、前述した従来技術で適用していた色素化合物(一般式(2)、(3))と異なり、分子中で、両端部の芳香環によってビピリジン構造が二量化された構造となっているので、安定したマゼンタ発色を容易に実現できる。
この一般式(1)においては、4価として表記されているが、マゼンタ発色を行う際には、還元反応により2価のラジカル状態となる。この化合物はこの2価の状態に安定化させることが可能であり、マゼンタ発色用の有機EC色素として極めて優れていることが確かめられた。
上記一般式(1)で表されるビピリジン化合物の具体例〔化5〕〜〔化13〕を下記に示す。
The bipyridine compound of the organic EC dye represented by the general formula (1) is different from the dye compounds (general formulas (2) and (3)) applied in the conventional technique described above, and the fragrances at both ends in the molecule. Since the bipyridine structure is dimerized by the ring, stable magenta color development can be easily realized.
In this general formula (1), it is expressed as tetravalent, but when magenta color development is performed, a divalent radical state is obtained by a reduction reaction. This compound can be stabilized in this divalent state, and it was confirmed that it is extremely excellent as an organic EC dye for magenta color development.
Specific examples [Chemical Formula 5] to [Chemical Formula 13] of the bipyridine compound represented by the general formula (1) are shown below.

Figure 2007121418
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前記ビピリジン化合物よりなる有機EC色素を、多孔質電極4に担持する方法としては、例えば、多孔質電極の表面に吸着させる方法や、多孔質電極表面と有機EC色素とを化学的に結合させる方法等、従来公知の技術を適用できる。
具体的には、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート等の塗布法、電界析出法、電界重合法、担持させる化合物の溶液に浸す自然吸着法等を適宜選定でき、特に自然吸着法、及び多孔質電極表面への有機EC色素を化学結合させる方法が好適である。
Examples of the method of supporting the organic EC dye composed of the bipyridine compound on the porous electrode 4 include a method of adsorbing on the surface of the porous electrode and a method of chemically bonding the surface of the porous electrode and the organic EC dye. Conventionally known techniques can be applied.
Specifically, a dry process such as a vacuum deposition method, a coating method such as spin coating, an electric field deposition method, an electric field polymerization method, a natural adsorption method immersed in a solution of a compound to be supported, and the like can be appropriately selected. A method of chemically bonding an organic EC dye to the porous electrode surface is suitable.

自然吸着法としては、所定の有機EC色素を溶解した溶液中に、予め乾燥処理を施した多孔質電極4を形成しておいた透明基板を浸漬する方法や、所定の有機EC色素を溶解した溶液を多孔質電極4に塗布する方法が挙げられる。
有機EC色素を多孔質電極4に自然吸着させるためには、有機EC色素の化学構造中に吸着性官能基を導入することが必要である。この吸着性官能基は、吸着させる多孔質電極の材料に応じて適宜選定するものとし、例えば、多孔質電極4が酸化物半導体により構成されている場合には、有機EC色素の化学構造中に、ホスホン酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミノ基等の吸着性官能基を導入しておくことが好ましい。
前記吸着性官能基は、有機EC色素の骨格に直接、あるいはその他の所定の官能基を介して導入してもよい。前記のうち、所定の官能基を介して吸着基を導入する場合は、アルキル基、フェニル基、エステル、アミド基等の官能基を介して吸着基を導入する方法が好適である。
なお、有機EC色素を溶解する溶媒としては、例えば、水、アルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素等が適用できる。これらは、単独で用いてもよく、適宜混合して用いてもよい。
As a natural adsorption method, a method in which a transparent substrate on which a porous electrode 4 that has been previously dried is formed is immersed in a solution in which a predetermined organic EC dye is dissolved, or a predetermined organic EC dye is dissolved. The method of apply | coating a solution to the porous electrode 4 is mentioned.
In order to spontaneously adsorb the organic EC dye on the porous electrode 4, it is necessary to introduce an adsorptive functional group into the chemical structure of the organic EC dye. This adsorptive functional group is appropriately selected according to the material of the porous electrode to be adsorbed. For example, when the porous electrode 4 is composed of an oxide semiconductor, it is included in the chemical structure of the organic EC dye. It is preferable to introduce an adsorptive functional group such as a phosphonic acid group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a hydroxy group, or an amino group.
The adsorptive functional group may be introduced directly into the skeleton of the organic EC dye or via another predetermined functional group. Among the above, when introducing an adsorbing group through a predetermined functional group, a method of introducing the adsorbing group through a functional group such as an alkyl group, a phenyl group, an ester, an amide group or the like is preferable.
Examples of the solvent for dissolving the organic EC dye include water, alcohol, acetonitrile, propionitrile, halogenated hydrocarbons, ethers, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, esters, Carbonates, ketones, hydrocarbons and the like can be applied. These may be used singly or may be used in combination as appropriate.

また、多孔質電極4の表面に前記有機EC色素を化学結合させる際には、多孔質電極4の表面と有機EC色素骨格との間に、所定の官能基を介してもよい。例えば、アルキル基、フェニル基、エステル、アミド等の官能基が好適である。
また、多孔質電極4の表面をシランカップリング剤等によって改質した後に、有機EC色素を化学結合して形成させるようにしてもよい。
Further, when the organic EC dye is chemically bonded to the surface of the porous electrode 4, a predetermined functional group may be interposed between the surface of the porous electrode 4 and the organic EC dye skeleton. For example, functional groups such as alkyl groups, phenyl groups, esters, and amides are suitable.
Further, after the surface of the porous electrode 4 is modified with a silane coupling agent or the like, an organic EC dye may be chemically bonded and formed.

なお、図1には、有機EC色素3を表示電極構造体11側の多孔質電極4のみに担持させた例について示したが、本発明のエレクトロクロミック装置はこの構成に限定されるものではない。
すなわち、対向電極構造体12側の多孔質電極8にも所定の有機EC色素を担持させた構成としてもよい。この場合には、発色反応と消色反応とが、酸化反応、還元反応のうち、それぞれ逆反応に応じて生じるように材料選定することが必要である。
例えば、多孔質電極4に担持させたビピリジン色素が還元反応によってラジカル状態となり発色する場合には、多孔質電極8には定常状態で多孔質電極4に担持させたビピリジン色素と同色調であり、酸化反応によって消色する有機EC色素を選定する。
このように、両電極構造体11、12において有機EC色素を担持させた構成とすることにより、最終的に得られるエレクトロクロミック装置において、発色が明瞭化し、画像の鮮明さを向上させることができる。
Although FIG. 1 shows an example in which the organic EC dye 3 is supported only on the porous electrode 4 on the display electrode structure 11 side, the electrochromic device of the present invention is not limited to this configuration. .
In other words, the porous electrode 8 on the counter electrode structure 12 side may be configured to carry a predetermined organic EC dye. In this case, it is necessary to select materials so that the coloring reaction and the decoloring reaction occur according to the reverse reaction of the oxidation reaction and the reduction reaction, respectively.
For example, when the bipyridine dye supported on the porous electrode 4 becomes a radical state by the reduction reaction and develops color, the porous electrode 8 has the same color tone as the bipyridine dye supported on the porous electrode 4 in a steady state. An organic EC dye that is decolorized by an oxidation reaction is selected.
As described above, by adopting a configuration in which the organic EC dye is supported in both the electrode structures 11 and 12, in the finally obtained electrochromic device, the color development can be clarified and the sharpness of the image can be improved. .

電解質層5は、溶媒に支持電解質が溶解された構成を有している。
支持電解質としては、例えばLiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO3等のリチウム塩や、例えばKCl、KI、KBr等のカリウム塩や、例えばNaCl、NaI、NaBr等のナトリウム塩や、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等のテトラアルキルアンモニウム塩が挙げられる。
電解質層5には、必要に応じて公知の酸化還元化合物を添加してもよい。酸化還元物質としては、例えばフェロセン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、フェニレンジアミン誘導体等が適用できる。
溶媒としては、支持電解質を溶解し、上述した有機EC色素を溶解しないものを選択する。
例えば、水、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレン等から適宜選定する。
The electrolyte layer 5 has a configuration in which a supporting electrolyte is dissolved in a solvent.
Examples of the supporting electrolyte include lithium salts such as LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , and LiCF 3 SO 3 , potassium salts such as KCl, KI, and KBr, and NaCl, NaI, NaBr, and the like. And tetraalkylammonium salts such as tetraethylammonium borofluoride, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium borofluoride, tetrabutylammonium perchlorate, and tetrabutylammonium halide.
A known redox compound may be added to the electrolyte layer 5 as necessary. As the redox substance, for example, a ferrocene derivative, a tetracyanoquinodimethane derivative, a benzoquinone derivative, a phenylenediamine derivative, or the like can be applied.
As the solvent, a solvent that dissolves the supporting electrolyte and does not dissolve the organic EC dye described above is selected.
For example, it is appropriately selected from water, acetonitrile, dimethylformamide, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate and the like.

また、電解質層5には、いわゆるマトリックス材を適用してもよい。
マトリックス材は、目的に応じて適宜選択でき、例えば、骨格ユニットがそれぞれ、−(C−C−O)n−、−(CC(CH3)−O)n−、−(C−C−N)n−、若しくは−(C−C−S)n−で表されるポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、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。
なお、これらを主鎖構造として、適宜枝分かれ構造を有していてもよい。また、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート等も好適である。
Further, a so-called matrix material may be applied to the electrolyte layer 5.
Matrix material can be appropriately selected depending on the purpose, for example, skeletal unit respectively, - (CC-O) n -, - (CC (CH 3) -O) n -, - (CC-N ) n- , or-(C-C-S) n- , for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, and polyethylene sulfide.
In addition, you may have a branched structure suitably by making these into a principal chain structure. Polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, and the like are also suitable.

電解質層5は、高分子固体電解質層としてもよい。
なお、この場合、マトリックス材のポリマーに所定の可塑剤を添加することが好ましい。
可塑剤としては、マトリックスポリマー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、及びこれらの混合物が好適であり、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、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、n−メチルピロリドン、及びこれらの混合物が好適である。
The electrolyte layer 5 may be a polymer solid electrolyte layer.
In this case, it is preferable to add a predetermined plasticizer to the polymer of the matrix material.
As the 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- Preferred are butyrolactone, acetonitrile, sulfolane, dimethoxyethane, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, n-methylpyrrolidone, and mixtures thereof.

次に、上述したエレクトロクロミック装置10を用いた表示方法について説明する。
図1のエレクトロクロミック装置10において、多孔質電極4の表面には、定常状態において可視域に吸収をもたない有機EC色素である、一般式(1)に示すビピリジン化合物が担持されている。
エレクトロクロミック装置10を構成する対の電極構造体11、12に、所定のリード線を結線し表示装置として構成する。
所定のリード線を通じて所定の電圧を印加すると、多孔質電極4とこれに担持された有機EC色素材料との間に電子の授受がなされ、有機EC色素において電気化学的な還元反応が起き、マゼンダに発色する。
Next, a display method using the electrochromic device 10 described above will be described.
In the electrochromic device 10 of FIG. 1, the surface of the porous electrode 4 carries a bipyridine compound represented by the general formula (1), which is an organic EC dye that does not absorb in the visible region in a steady state.
A predetermined lead wire is connected to the pair of electrode structures 11 and 12 constituting the electrochromic device 10 to constitute a display device.
When a predetermined voltage is applied through a predetermined lead wire, electrons are exchanged between the porous electrode 4 and the organic EC dye material carried on the porous electrode 4, and an electrochemical reduction reaction occurs in the organic EC dye, and magenta. Color develops.

なお、本発明のエレクトロクロミック装置は、図1に示した構成に限定されるものではなく、多色表示が可能な装置構成とすることもできる。
すなわち、図1に示すエレクトロクロミック構成と同様の構造であって、有機EC色素として、イエロー(Y)、シアン(C)に発色する材料を多孔質電極に担持させた電極構造体を積層させることにより、複数色の組み合わせやこれらの発消色表示を可逆的に行うことができるフルカラー表示のエレクトロクロミック装置が得られる。
Note that the electrochromic device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may be configured as a device capable of multicolor display.
That is, an electrode structure having the same structure as the electrochromic structure shown in FIG. 1 and having a porous electrode supported by a material that develops yellow (Y) or cyan (C) as an organic EC dye is laminated. As a result, a full color display electrochromic device capable of reversibly performing a combination of a plurality of colors and the color generation / deletion display thereof can be obtained.

次に、本発明のエレクトロクロミック装置についての具体的な実施例と、比較例を挙げて説明する。   Next, specific examples of the electrochromic device of the present invention and comparative examples will be described.

(表示電極構造体の作製)
厚さ1.1mmのガラス製の支持基板1上に、平面的に15Ω/□のFTO膜(透明電極2)を形成した。
次に、PH=約1.0の塩酸水溶液に1次粒径20nmの酸化チタンを15重量%分散させたスラリーに、ポリエチレングリコールを5重量%の割合で溶解させて塗料を作製した。この塗料を、上記FTO膜上にスキージ法によって塗布した。
次に、ホットプレート上で80℃、15分間の乾燥処理を行い、さらに、電気炉で500℃、1時間焼結を行い、膜厚3μmの酸化チタン多孔質電極4が形成されたFTO基板が得られた。
(Preparation of display electrode structure)
On a support substrate 1 made of glass having a thickness of 1.1 mm, a 15 Ω / □ FTO film (transparent electrode 2) was formed in a plane.
Next, polyethylene glycol was dissolved at a rate of 5% by weight in a slurry in which 15% by weight of titanium oxide having a primary particle diameter of 20 nm was dispersed in an aqueous hydrochloric acid solution having a pH of about 1.0 to prepare a coating material. This paint was applied on the FTO film by a squeegee method.
Next, an FTO substrate on which a titanium oxide porous electrode 4 having a film thickness of 3 μm is formed by performing a drying process at 80 ° C. for 15 minutes on a hot plate, further sintering at 500 ° C. for 1 hour in an electric furnace. Obtained.

(有機EC色素の多孔質電極への吸着)
上記酸化チタン膜よりなる多孔質電極4が形成されたFTO基板を、ビピリジン化合物の0.02M水溶液に1時間、6時間、あるいは24時間浸漬させ、酸化チタン電極に色素(有機EC色素膜)を吸着させた。
その後、エタノール溶液で洗浄処理を行い乾燥処理を行った。
(Adsorption of organic EC dye to porous electrode)
The FTO substrate on which the porous electrode 4 made of the titanium oxide film is formed is immersed in a 0.02M aqueous solution of a bipyridine compound for 1 hour, 6 hours or 24 hours, and a dye (organic EC dye film) is placed on the titanium oxide electrode. Adsorbed.
Thereafter, the substrate was washed with an ethanol solution and dried.

(対向電極構造体の作製)
厚さ1.1mmのガラス製の支持基板6上に、平面的に15Ω/□のFTO膜(透明電極7)を形成した。
次に、酸性水溶液に1次粒径20nmのアンチモンドープされた酸化スズを20重量%分散させたスラリーに、ポリエチレングリコールを5重量%の割合で溶解させて塗料を作製した。この塗料を、上記FTO膜上にスキージ法によって塗布した。
次に、ホットプレート上で80℃、15分間の乾燥処理を行い、さらに、電気炉で500℃、1時間焼結を行い、膜厚7μmのアンチモンドープ酸化スズ多孔質電極8が形成されたFTO基板が得られた。
(Preparation of counter electrode structure)
On a support substrate 6 made of glass having a thickness of 1.1 mm, a 15Ω / □ FTO film (transparent electrode 7) was formed in a plane.
Next, polyethylene glycol was dissolved at a ratio of 5% by weight in a slurry in which 20% by weight of antimony-doped tin oxide having a primary particle diameter of 20 nm was dispersed in an acidic aqueous solution to prepare a paint. This paint was applied on the FTO film by a squeegee method.
Next, FTO in which an antimony-doped tin oxide porous electrode 8 having a film thickness of 7 μm was formed by performing a drying treatment at 80 ° C. for 15 minutes on a hot plate and further sintering at 500 ° C. for 1 hour in an electric furnace. A substrate was obtained.

(電解質層用の溶液の調製)
電解質層5形成用溶液は、ガンマブチロラクロンに、過塩素酸リチウムを0.1mol/L溶解させ、脱水、脱気したものを適用した。
(Preparation of solution for electrolyte layer)
As the electrolyte layer 5 forming solution, a solution obtained by dissolving 0.1 mol / L of lithium perchlorate in gamma-butyrolacron, dehydrating and degassing was applied.

(電極構造体の貼り合わせ)
上述のようにして作製した表示電極構造体(色素吸着酸化チタン多孔質電極付き基板)と、対向電極構造体(アンチモンドープ酸化スズ多孔質電極付き基板)とを、厚さ50μmの熱可塑性フィルム接着剤を用いて、90℃で貼り合わせた。
この際、後述の工程により、電解液を注入できるように、一部分に注入口を形成した。
(Lamination of electrode structure)
Adhesion of display electrode structure (substrate with dye-adsorbed titanium oxide porous electrode) and counter electrode structure (substrate with antimony-doped tin oxide porous electrode) produced as described above to a thermoplastic film having a thickness of 50 μm Using an agent, bonding was performed at 90 ° C.
At this time, an injection port was formed in a part so that the electrolyte solution could be injected by a process described later.

(電解質溶液の注入)
前記電解液を、注入口から注入した。
その後、注入口をエポキシ系の熱硬化樹脂で封止することにより、電解質層を挟持した状態で対向した電極構造体を具備するエレクトロクロミック装置が完成した。
上述したエレクトロクロミック装置の製造工程に従い、多孔質電極に担持させる有機EC色素について異なるものを適用し、下記実施例、及び比較例のサンプルセルを作製した。
(Injection of electrolyte solution)
The electrolytic solution was injected from the injection port.
Thereafter, the injection port was sealed with an epoxy-based thermosetting resin, thereby completing an electrochromic device including electrode structures facing each other with the electrolyte layer sandwiched therebetween.
In accordance with the manufacturing process of the electrochromic device described above, different organic EC dyes supported on the porous electrode were applied to prepare sample cells of the following examples and comparative examples.

(有機EC色素化合物の合成:前記〔化5〕)
クロロホルム40mlに3,4−ジメチル安息香酸0.03モル、N-ブロモスクシンイミド0.062モル、過酸化ベンゾイル0.001モルを加えて、100℃で3時間反応させた。溶媒を減圧除去して得られた白色粉末を、ジエチルエーテルと純水で良く洗浄し乾燥させると、3,4−ビス(ブロモメチル)安息香酸を得た。
1H-NMR(DMSO)δ:13.20(1H,s),8.06(1H,s),7.88(1H,d,J=7.8Hz),7.61(1H,d,J=8.0Hz),
4.89(4H,d,J=13.9Hz).
アセトニトリル50mlに4,4’−ビピリジンを0.05モル溶解させ還流した。そこへ0.02モルの1,2−ビス(ブロモメチル)ベンゼンを溶解させた40mlのアセトニトリルを滴下した。2時間後析出した固体をろ取しアセトニトリルで洗浄すると、1,1’’−[1,2−フェニレン−ビス(メチレン)]ビス−4,4’―ビピリジニウム−ジブロミドを得た。
1H-NMR(D20)δ:8.63(4H,d,J=5.6Hz),8.40(4H,d,J=2.7Hz),8.08(4H,d,J=5.6Hz),
7.65(4H,d,J=18.5Hz),7.49(4H,d,J=3.4Hz),5.97(4H,s).
IPA/水=1:1混合溶媒40mlに上記の方法で得られた2種の化合物を0.01モルずつ溶解させ、24時間還流した。析出した固体をろ取し、MeOHで再結晶することにより、有機EC色素(〔化5〕)を得た。
1H-NMR(D20)δ:9.18-9.09(3H,m),8.27(8H,m),8.07(2H,m),7.95(2H,m),7.82-7.77(8H,m),
6.24-5.91(8H,m).
なお、上記〔化6〕〜〔化13〕に示した化合物についても、上記〔化5〕と同様の手順で合成できる。
(Synthesis of organic EC dye compound: [Chemical Formula 5])
To 40 ml of chloroform, 0.03 mol of 3,4-dimethylbenzoic acid, 0.062 mol of N-bromosuccinimide and 0.001 mol of benzoyl peroxide were added and reacted at 100 ° C. for 3 hours. The white powder obtained by removing the solvent under reduced pressure was thoroughly washed with diethyl ether and pure water and dried to obtain 3,4-bis (bromomethyl) benzoic acid.
1H-NMR (DMSO) δ: 13.20 (1H, s), 8.06 (1H, s), 7.88 (1H, d, J = 7.8Hz), 7.61 (1H, d, J = 8.0Hz),
4.89 (4H, d, J = 13.9Hz).
0.05 mol of 4,4′-bipyridine was dissolved in 50 ml of acetonitrile and refluxed. Thereto was added dropwise 40 ml of acetonitrile in which 0.02 mol of 1,2-bis (bromomethyl) benzene was dissolved. After 2 hours, the precipitated solid was collected by filtration and washed with acetonitrile to obtain 1,1 ″-[1,2-phenylene-bis (methylene)] bis-4,4′-bipyridinium-dibromide.
1H-NMR (D20) δ: 8.63 (4H, d, J = 5.6Hz), 8.40 (4H, d, J = 2.7Hz), 8.08 (4H, d, J = 5.6Hz),
7.65 (4H, d, J = 18.5Hz), 7.49 (4H, d, J = 3.4Hz), 5.97 (4H, s).
The two compounds obtained by the above method were dissolved in 0.01 mol each in 40 ml of a mixed solvent of IPA / water = 1: 1 and refluxed for 24 hours. The precipitated solid was collected by filtration and recrystallized from MeOH to obtain an organic EC dye ([Chemical Formula 5]).
1H-NMR (D20) δ: 9.18-9.09 (3H, m), 8.27 (8H, m), 8.07 (2H, m), 7.95 (2H, m), 7.82-7.77 (8H, m),
6.24-5.91 (8H, m).
The compounds shown in the above [Chemical 6] to [Chemical 13] can also be synthesized by the same procedure as in the above [Chemical 5].

〔実施例〕
有機EC色素として、上記のようにして合成した〔化5〕の化合物を適用し、表示電極構造体を構成する多孔質電極に吸着させて、エレクトロクロミック装置を作製した。
このエレクトロクロミック装置の、表示電極と対向電極の間に、−1.5Vの電圧を印加すると、直ちに鮮やかなマゼンタの発色を示した。表示変更の応答速度は約180msであった。
また、電極間に0.5Vを印加すると再び直ちに透明となった。表示変更の応答速度は約60msであった。
表示電極の有機EC色素溶液への浸漬時間を1時間、6時間、24時間と変更させて、それぞれ表示電極と対向電極の間に、−1.5Vを印加したときの発色の濃度について測定を行ったところ、図2の可視吸収スペクトルに示すように、スペクトル形状は変化しなかった。
図2に示すように、有機EC色素溶液への浸漬時間が長いと発色濃度も高くなる傾向にあったが、浸漬時間を1時間程度の短時間とした場合であっても、実用上充分な発色濃度が得られた。
また、この例におけるエレクトロクロミック装置の表示電極と対向電極の間に、−1.5Vと0.5Vを交互に1Hzで100万回印加した前後の可視吸収スペクトルを測定した。その結果を図3に示す。これによると、100万回電圧印加を繰り返した後においても初期の状態とスペクトル形状の変化が殆ど見られなかった。
図2、3から明らかなように、本発明のエレクトロクロミック装置によれば、吸収波長幅が狭く、鮮やかなマゼンタの発消色を可逆的に行うことができた。
また、本発明において特有の、一般式(1)で示す構造のビピリジン化合物を有機EC色素として適用したことにより、電極への吸着量が少量であっても、実用上充分な発色濃度が得られ、さらには、多数回繰り返して発消色動作を行った場合においても極めて安定なマゼンタ発色の画像表示が実現できた。
〔Example〕
As the organic EC dye, the compound of [Chemical Formula 5] synthesized as described above was applied and adsorbed to the porous electrode constituting the display electrode structure to produce an electrochromic device.
When a voltage of -1.5 V was applied between the display electrode and the counter electrode of this electrochromic device, a bright magenta color was immediately exhibited. The response speed of the display change was about 180 ms.
Further, when 0.5 V was applied between the electrodes, it became transparent again immediately. The response speed of the display change was about 60 ms.
The immersion time of the display electrode in the organic EC dye solution was changed to 1 hour, 6 hours, and 24 hours, and the measurement was performed for the color density when -1.5 V was applied between the display electrode and the counter electrode. As a result, the spectral shape did not change as shown in the visible absorption spectrum of FIG.
As shown in FIG. 2, the color density tends to increase when the immersion time in the organic EC dye solution is long, but even if the immersion time is set to a short time of about 1 hour, it is practically sufficient. A color density was obtained.
Further, a visible absorption spectrum before and after applying -1.5 V and 0.5 V alternately 1 million times at 1 Hz between the display electrode and the counter electrode of the electrochromic device in this example was measured. The result is shown in FIG. According to this, even after the voltage application was repeated 1 million times, almost no change in the initial state and spectrum shape was observed.
As is apparent from FIGS. 2 and 3, according to the electrochromic device of the present invention, the absorption wavelength width was narrow, and vivid magenta color development / decoloration could be performed reversibly.
Further, by applying the bipyridine compound having the structure represented by the general formula (1), which is peculiar to the present invention, as an organic EC dye, a practically sufficient color density can be obtained even if the amount of adsorption to the electrode is small. Furthermore, even when the color-decoloring operation is repeated many times, an extremely stable magenta color image display can be realized.

〔比較例1〕
有機EC色素として、上記一般式(2)に示した化合物を適用した。なお、この場合、一般式(2)中のX-は、Cl-であるものとする。
これを図1に示すエレクトロクロミック装置の表示電極構造体11を構成する多孔質電極4に吸着させた。
このエレクトロクロミック装置の、表示電極と対向電極の間に、−1.5Vの電圧を印加すると、紫の発色を示した。表示変更の応答速度は約180msであった。
また、表示電極と対向電極との間に0.5Vの電圧を印加すると、再び直ちに消色し、透明となった。表示変更の応答速度は約60msであった。
表示電極の有機EC色素溶液への浸漬時間を1時間、6時間、24時間と変更させて、それぞれ表示電極と対向電極の間に、−1.5Vの電圧を印加したときの発色の濃度について測定を行ったところ、図4の可視吸収スペクトルに示すように、浸漬時間に応じて発色の濃度の変化が見られ、かつスペクトル形状が変化した。
図4に示すように、吸収波長幅がブロードであり、鮮鋭な色表示を行うという点において、上記実施例の場合に劣っている。また、有機EC色素溶液への浸漬時間によって吸収波長にずれが生じており、安定した発色が得られないことが解った。
また、この例におけるエレクトロクロミック装置の表示電極と対向電極の間に、−1.5Vと0.5Vを交互に1Hzで100万回印加した前後の可視吸収スペクトルを測定した。その結果を図5に示す。
これによると、100万回電圧印加を繰り返した後においては、初期状態と明らかにスペクトル形状に変化が生じており、多数回使用により発色状態が不安定になることが確かめられた。
図4、5から明らかなように、有機EC色素として、一般式(2)に示した化合物を適用すると、紫の発色を示したが、フルカラー表示として要求されるマゼンタの発色は得られなかった。
また、多孔質電極への色素の吸着濃度が少ないと、上記実施例に比較すると発色濃度が薄くなり、多数回動作によって、発色濃度の低下が大きく、安定な表示を行うことができなかった。
[Comparative Example 1]
As the organic EC dye, the compound represented by the general formula (2) was applied. In this case, X in the general formula (2) is Cl .
This was adsorbed to the porous electrode 4 constituting the display electrode structure 11 of the electrochromic device shown in FIG.
When a voltage of −1.5 V was applied between the display electrode and the counter electrode of this electrochromic device, a purple color was exhibited. The response speed of the display change was about 180 ms.
Further, when a voltage of 0.5 V was applied between the display electrode and the counter electrode, the color immediately disappeared again and became transparent. The response speed of the display change was about 60 ms.
The color density when the voltage of −1.5 V is applied between the display electrode and the counter electrode by changing the immersion time of the display electrode in the organic EC dye solution to 1 hour, 6 hours, and 24 hours, respectively. As a result of the measurement, as shown in the visible absorption spectrum of FIG. 4, a change in color density was observed depending on the immersion time, and the spectrum shape was changed.
As shown in FIG. 4, the absorption wavelength width is broad and inferior to the case of the above embodiment in that sharp color display is performed. Further, it was found that the absorption wavelength was shifted depending on the immersion time in the organic EC dye solution, and stable color development could not be obtained.
Further, a visible absorption spectrum before and after applying -1.5 V and 0.5 V alternately 1 million times at 1 Hz between the display electrode and the counter electrode of the electrochromic device in this example was measured. The result is shown in FIG.
According to this, it was confirmed that after the voltage application was repeated 1 million times, the spectrum shape clearly changed from the initial state, and the color development state became unstable after many uses.
As is apparent from FIGS. 4 and 5, when the compound represented by the general formula (2) was applied as the organic EC dye, a purple color was exhibited, but the magenta color required for full color display was not obtained. .
In addition, when the adsorption density of the dye to the porous electrode is small, the color density is reduced as compared with the above examples, and the color density is greatly decreased by many operations, and stable display cannot be performed.

〔比較例2〕
有機EC色素として、上記一般式(3)に示した化合物を適用した。なお、この場合、一般式(3)中のX-は、Cl-であるものとする。
これを図1に示すエレクトロクロミック装置の表示電極構造体11を構成する多孔質電極4に吸着させた。
このエレクトロクロミック装置の、表示電極と対向電極の間に、−1.5Vを印加すると、マゼンタ〜紫の発色を示した。表示変更の応答速度は約180msであった。また、電極間に0.5Vを印加すると再び直ちに消色し、透明となった。表示変更の応答速度は約60msであった。
表示電極の有機EC色素溶液への浸漬時間を1時間、6時間、24時間と変更させて、それぞれ表示電極と対向電極の間に、−1.5Vの電圧を印加したときの発色の濃度について測定を行ったところ、図6の可視吸収スペクトルに示すように、浸漬時間に応じて発色の濃度の変化が見られ、かつスペクトル形状が変化した。
図6に示すように、吸収波長幅がブロードであり、鮮鋭な色表示を行うという点において、上記実施例の場合に劣っている。また、有機EC色素溶液への浸漬時間によって吸収波長にずれが生じており、安定した発色が得られなかったことが解った。
また、この例におけるエレクトロクロミック装置の表示電極と対向電極の間に、−1.5Vと0.5Vを交互に1Hzで100万回印加した前後の可視吸収スペクトルを測定し、その結果を図7に示す。
これによると、100万回電圧印加を繰り返した後においては、初期状態と明らかにスペクトル形状に変化が生じており、多数回使用により発色状態が不安定になることが確かめられた。
図6、7から明らかなように、有機EC色素として、一般式(3)に示した化合物を適用すると、マゼンタ〜紫の発色を示したが、フルカラー表示として要求される明瞭なマゼンタの発色は得られなかった。
また、多孔質電極への色素の吸着濃度が少ないと、上記実施例に比較すると発色濃度が薄くなり、多数回動作によって、発色濃度の低下が大きく、安定な表示を行うことができなかった。
[Comparative Example 2]
As the organic EC dye, the compound represented by the general formula (3) was applied. In this case, X in the general formula (3) is Cl .
This was adsorbed to the porous electrode 4 constituting the display electrode structure 11 of the electrochromic device shown in FIG.
When −1.5 V was applied between the display electrode and the counter electrode of this electrochromic device, magenta to purple color was exhibited. The response speed of the display change was about 180 ms. Further, when 0.5 V was applied between the electrodes, the color disappeared immediately and became transparent. The response speed of the display change was about 60 ms.
The color density when the voltage of −1.5 V is applied between the display electrode and the counter electrode by changing the immersion time of the display electrode in the organic EC dye solution to 1 hour, 6 hours, and 24 hours, respectively. As a result of the measurement, as shown in the visible absorption spectrum of FIG. 6, a change in color density was observed depending on the immersion time, and the spectrum shape was changed.
As shown in FIG. 6, it is inferior to the above embodiment in that the absorption wavelength width is broad and sharp color display is performed. It was also found that the absorption wavelength was shifted depending on the immersion time in the organic EC dye solution, and stable color development could not be obtained.
Further, the visible absorption spectrum before and after applying -1.5 V and 0.5 V alternately 1 million times at 1 Hz between the display electrode and the counter electrode of the electrochromic device in this example was measured, and the result is shown in FIG. Shown in
According to this, it was confirmed that after the voltage application was repeated 1 million times, the spectrum shape clearly changed from the initial state, and the color development state became unstable after many uses.
As apparent from FIGS. 6 and 7, when the compound represented by the general formula (3) was applied as the organic EC dye, magenta to purple color was exhibited. However, the clear magenta color required for full color display was obtained. It was not obtained.
In addition, when the adsorption density of the dye to the porous electrode is small, the color density is reduced as compared with the above examples, and the color density is greatly decreased by many operations, and stable display cannot be performed.

上述したことから明らかなように、本発明によれば、電極構造体を構成する多孔質電極に担持する有機EC色素として、一般式(1)に示す二量化されたビピリジン化合物を適用したことにより、極めて応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、安定に可逆的な発消色を行うことができるマゼンタ発色のエレクトロクロミック装置を提供できた。   As is apparent from the above, according to the present invention, the dimerized bipyridine compound represented by the general formula (1) is applied as the organic EC dye supported on the porous electrode constituting the electrode structure. Thus, it was possible to provide a magenta color electrochromic device that is extremely excellent in response and has a sharp color tone and can perform stable reversible color development.

本発明のエレクトロクロミック装置の一例の概略断面図を示す。1 shows a schematic cross-sectional view of an example of an electrochromic device of the present invention. 実施例の装置の可視吸収スペクトルを測定した結果を示す。The result of having measured the visible absorption spectrum of the apparatus of an Example is shown. 実施例の装置の可視吸収スペクトル変化を測定した結果を示す。The result of having measured the visible absorption spectrum change of the apparatus of an Example is shown. 比較例1の装置の可視吸収スペクトルを測定した結果を示す。The result of having measured the visible absorption spectrum of the apparatus of the comparative example 1 is shown. 比較例1の装置の可視吸収スペクトル変化を測定した結果を示す。The result of having measured the visible absorption spectrum change of the apparatus of the comparative example 1 is shown. 比較例2の装置の可視吸収スペクトルを測定した結果を示す。The result of having measured the visible absorption spectrum of the apparatus of the comparative example 2 is shown. 比較例2の装置の可視吸収スペクトル変化を測定した結果を示す。The result of having measured the visible absorption spectrum change of the apparatus of the comparative example 2 is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1,6……支持基板、2……透明電極、3……有機EC色素、4,8……多孔質電極、5……電解質層、10……エレクトロクロミック装置、11……表示電極構造体、12……対向電極構造体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,6 ... Support substrate, 2 ... Transparent electrode, 3 ... Organic EC pigment | dye, 4,8 ... Porous electrode, 5 ... Electrolyte layer, 10 ... Electrochromic device, 11 ... Display electrode structure , 12 ... Counter electrode structure

Claims (2)

支持基板上に、少なくとも透明電極が形成されている一対の電極構造体が、前記透明電極同士が対面するように、電解質層を挟持して配置されており、
前記一対の透明電極のうちの、少なくとも一方の上に、少なくとも下記一般式(1)で示されるビピリジン化合物が吸着されている多孔質電極が形成されており、
前記一対の電極構造体に、電圧を印加することにより、マゼンタの可逆的な発消色を行うことを特徴とするエレクトロクロミック装置。
Figure 2007121418

但し、前記一般式(1)において、a、bはa×b=4を満たす整数であり、Xb−は適宜のb価アニオンを表している。
1〜Y4、Z1〜Z4は、水素原子か、あるいは、脂肪族炭化水素基、エーテル基、アシル基、ハロゲン基又はシアノ基、エステル基、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、芳香族炭化水素基を表し、Y1〜Y4、Z1〜Z4のうち少なくともひとつ以上は、多孔質電極へ吸着するための吸着基である。
A pair of electrode structures on which at least a transparent electrode is formed on a support substrate are disposed so as to sandwich an electrolyte layer so that the transparent electrodes face each other,
A porous electrode on which at least a bipyridine compound represented by the following general formula (1) is adsorbed is formed on at least one of the pair of transparent electrodes,
An electrochromic device, wherein a voltage is applied to the pair of electrode structures to reversibly magenta color.
Figure 2007121418

However, in the general formula (1), a and b are integers satisfying a × b = 4, and X b− represents an appropriate b-valent anion.
Y 1 to Y 4 and Z 1 to Z 4 are hydrogen atoms, or aliphatic hydrocarbon groups, ether groups, acyl groups, halogen groups or cyano groups, ester groups, hydroxy groups, amino groups, amide groups, aromatics Represents a group hydrocarbon group, and at least one of Y 1 to Y 4 and Z 1 to Z 4 is an adsorbing group for adsorbing to the porous electrode.
前記多孔質電極が、メソポーラス形状、粒子状、ロット形状、ワイヤ形状の、金属、半導体材料、あるいは導電性高分子により形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエレクトロクロミック装置。
2. The electrochromic device according to claim 1, wherein the porous electrode is made of a metal, a semiconductor material, or a conductive polymer having a mesoporous shape, a particle shape, a lot shape, or a wire shape.
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