JP2010117407A - 表示素子 - Google Patents

表示素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2010117407A
JP2010117407A JP2008288576A JP2008288576A JP2010117407A JP 2010117407 A JP2010117407 A JP 2010117407A JP 2008288576 A JP2008288576 A JP 2008288576A JP 2008288576 A JP2008288576 A JP 2008288576A JP 2010117407 A JP2010117407 A JP 2010117407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
group
display element
compound
sch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008288576A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Ishige
修 石毛
Kaori Ono
香織 大野
Keigo Tamaki
継吾 玉木
Takeshi Hakii
健 波木井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2008288576A priority Critical patent/JP2010117407A/ja
Publication of JP2010117407A publication Critical patent/JP2010117407A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

【課題】低電圧での駆動が可能でコントラストが高く、且つ電極の腐食がなく、繰り返し駆動の安定性に優れた表示素子を提供すること。
【解決手段】1対の対向する電極間に有機溶媒、金属塩化合物、銀塩溶剤を含む電解質組成物を含み、電圧を印加することにより黒色と白色を表示することを特徴とする表示素子であって、該銀塩溶剤として下記一般式1で表される化合物の少なくとも1つを含有し、且つ電解質組成物から金属塩化合物及び銀塩溶剤を除いた組成物の含水率が0.5質量%以下であることを特徴とする表示素子。
【化1】
Figure 2010117407

【選択図】なし

Description

本発明は、新規な電解質組成物を用いた電気化学的な表示素子に関するものである。
近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報をより簡便な電子情報として入手、電子情報を閲覧する機会が益々増大している。
このような電子情報の閲覧手段として、従来の液晶ディスプレイやCRT、また近年では、有機ELディスプレイ等の発光型が主として用いられている。しかしながら、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間に亘ってこの閲覧手段を注視する必要があり、これらの行為は人間に優しい手段とは言い難い。一般に発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限され、静止画面に視線を合わせる必要が生じる、長時間読むと消費電力が嵩む等が指摘されている。
これらの欠点を補う表示手段として、外光を利用し、像保持のために電力を消費しない、所謂「メモリー性」を有する反射型ディスプレイが知られているが、下記の理由で十分な性能を有しているとは言い難い。
即ち、反射型液晶等の偏光板を用いる方式は、反射率が約40%と低いため白表示に難がある。また、ポリマー分散型液晶は高い電圧を必要とし、且つ有機物同士の屈折率差を利用しているため、得られる画像のコントラストが十分でない。また、ポリマーネットワーク型液晶は電圧高いことと、メモリー性を向上させるために複雑なTFT回路が必要である等の課題を抱えている。また、電気泳動法による表示素子は10V以上の高い電圧が必要となり、電気泳動性粒子凝集による耐久性に懸念がある。
これら上述の各方式の欠点を解消する表示方式として、金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式(以下、ED方式と略す)が知られている。ED方式は3V以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、黒と白のコントラストや黒品質に優れる等の利点があり、様々な方法が開示されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
しかしながら、ED方式の表示素子では、電極が電解液と直接接触するため電極の腐食が起こり易い状況にあると考えられる。例えば、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリシアノメチド等、特定のアニオン構造を有するイオン性化合物を用いたED方式の表示素子(例えば、特許文献4参照)の明細書中には、電極の腐食性を抑制する等の目的が記載されている。しかしながら、特許文献4の実施例ではコントラストとメモリー性が記載されているのみで、電極腐食防止の効果が得られるかどうかは記載されていない。
また、ED方式、特に金属塩として銀塩化合物を用いたED方式では、メルカプトアゾール系の化合物を用いることが知られている(例えば、特許文献5参照)。特許文献5等では、一般式としてメルカプトアゾール類の塩も記載されているが、実際にメルカプトアゾール類の塩を用いた例は記載されておらず、またメルカプトアゾール類の塩によって、電極の腐食が防止されることは一切示唆されていない。
更に、電解質層の含水率を規定したED方式の表示素子の明細書中(例えば、特許文献6参照)に、水分により酸化銀や水酸化銀が生成し電極表面が汚染されることが記載されているが、電極の腐食に対する影響は記載されていない。
このようにED方式の耐久性を向上する上で、電極の腐食を防止することは重要な課題と考えられるが、電極腐食を防止する有効な技術は未だ見出されておらず、改善が望まれていた。
米国特許第4,240,716号明細書 特許第3428603号公報 特開2003−241227号公報 特開2006−323022号公報 特開2005−266652号公報 特開2005−283986号公報
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、低電圧での駆動が可能でコントラストが高く、且つ電極の腐食がなく、繰り返し駆動の安定性に優れた表示素子を提供することにある。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
1.1対の対向する電極間に有機溶媒、金属塩化合物、銀塩溶剤を含む電解質組成物を含み、電圧を印加することにより黒色と白色を表示することを特徴とする表示素子であって、該銀塩溶剤として下記一般式1で表される化合物の少なくとも1つを含有し、且つ電解質組成物から金属塩化合物及び銀塩溶剤を除いた組成物の含水率が0.5質量%以下であることを特徴とする表示素子。
Figure 2010117407
(式中、Zは含窒素複素環を構成するのに必要な原子群表す。nは0〜5の整数を表し、Rは置換基を表す。nが2以上の場合、それぞれのRは同じであってもよく、異なってもよく、お互いに連結して縮合環を形成してもよい。RからRで表される置換基は各々置換基を有してもよい脂肪族基、芳香族基、複素環基を表す。また、RからRで表される置換基は各々連結して環構造を形成してもよい。)
2.前記1対の対向する電極の内、表示電極が透明導電性酸化物からなり、前記金属塩化合物が銀塩化合物であることを特徴とする前記1に記載の表示素子。
3.前記金属塩化合物以外に更に酸化還元されうる補助化合物を含有することを特徴とする前記1または2に記載の表示素子。
4.前記酸化還元されうる補助化合物が表示電極と対向する側の電極に固定化されていることを特徴とする前記3に記載の表示素子。
本発明により、低電圧での駆動が可能でコントラストが高く、且つ電極の腐食がなく、繰り返し駆動の安定性に優れた表示素子を提供することができた。
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明の表示素子は、1対の対向する電極間に有機溶媒、金属塩化合物、銀塩溶剤を含む電解質組成物を含み、電圧を印加することにより黒色と白色を表示することを特徴とする表示素子であって、該銀塩溶剤として前記一般式1で表される化合物の少なくとも1つを含有し、且つ電解質組成物から金属塩化合物及び銀塩溶剤を除いた組成物の含水率が0.5質量%以下であることを特徴とする。
本発明において、黒色表示とは金属塩化合物が還元されて金属を析出して黒色を呈している状態を言い、白色表示とは金属の析出がなく金属塩化合物が溶解して色を呈していなく、白色散乱物による白色を呈している状態を言う。
以下、本発明の表示素子の詳細について説明する。
(含水率)
本発明の含水率とは、電解質組成物の構成から、金属塩化合物及び銀塩溶剤を除いた組成物の単位質量あたりに含まれる水の質量%で表される。含水率0.5質量%以上の場合、一般式1で示される化合物を用いても、通電後の電極の腐食が大きい。また、一般式1で示される化合物を含まない場合、含水率が0.5質量%以下であっても、通電後の電極の腐食が大きい。本発明において、含水率は好ましくは500ppm以下であり、より好ましくは100ppm以下であり、更に好ましくは50ppm以下である。
電解質の含水率を低下させる方法としては、従来公知の任意の乾燥方法で電解質の各材料を乾燥させることができる。また、金属塩化合物及び銀塩溶剤も事前に脱水乾燥してから用いることが好ましい。
(一般式1で表される化合物)
一般式1で表される化合物は、ED方式の表示素子において金属塩化合物(特に銀塩)の溶解析出を促進するために用いられる銀塩溶剤と同一範疇の化合物である。銀塩溶剤として、メルカプトアゾール等、複素環チオール化合物は良く用いられている。また、複素環チオールのアンモニウム塩等も一般式等では開示されている。これら公知の銀塩溶剤と比較して、本発明に係る一般式1で示される化合物の構造的特徴は、特定構造を有するカチオンを対塩として用いたことにある。
前記一般式1において、Zを構成成分とする含窒素複素環としては、例えば、テトラゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、インドール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾセレナゾール環、ナフトオキサゾール環等が挙げられる。これら含窒素複素環の中では、トリアゾール環及びベンズイミダゾール環が好ましい。
一般式1のRで表される置換基としては特に制限はないが、例えば、下記の様な置換基が挙げられる。
ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、ドデシル、ヒドロキシエチル、メトキシエチル、トリフルオロメチル、ベンジル等)、アリール基(例えば、フェニル、ナフチル等)、アルキルカルボンアミド基(例えば、アセチルアミノ、プロピオニルアミノ、ブチロイルアミノ等)、アリールカルボンアミド基(例えば、ベンゾイルアミノ等)、アルキルスルホンアミド基(例えば、メタンスルホニルアミノ基、エタンスルホニルアミノ基等)、アリールスルホンアミド基(例えば、ベンゼンスルホニルアミノ基、トルエンスルホニルアミノ基等)、アルコキシ基、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、トリルチオ基等)、アルキルカルバモイル基(例えば、メチルカルバモイル、ジメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、ジブチルカルバモイル、ピペリジルカルバモイル、モルホリルカルバモイル等)、アリールカルバモイル基(例えば、フェニルカルバモイル、メチルフェニルカルバモイル、エチルフェニルカルバモイル、ベンジルフェニルカルバモイル等)、カルバモイル基、アルキルスルファモイル基(例えば、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ジエチルスルファモイル、ジブチルスルファモイル、ピペリジルスルファモイル、モルホリルスルファモイル等)、アリールスルファモイル基(例えば、フェニルスルファモイル、メチルフェニルスルファモイル、エチルフェニルスルファモイル、ベンジルフェニルスルファモイル等)、スルファモイル基、シアノ基、アルキルスルホニル基(例えば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基等)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル、4−クロロフェニルスルホニル、p−トルエンスルホニル等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ブトキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(例えばフェノキシカルボニル等)、アルキルカルボニル基(例えば、アセチル、プロピオニル、ブチロイル等)、アリールカルボニル基(例えば、ベンゾイル基、アルキルベンゾイル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチロイルオキシ等)、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基、アミノ基、ヒドロキシ基または複素環基(例えば、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、セレナゾール環、テトラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、チアジン環、トリアジン環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、インドレニン環、ベンズセレナゾール環、ナフトチアゾール環、トリアザインドリジン環、ジアザインドリジン環、テトラアザインドリジン環基等)を挙げられる。これらの置換基は更に置換基を有するものを含む。
一般式1において、RからRで表される置換基は各々置換基を有してもよい脂肪族基、芳香族基、複素環基を表す。
からRで表される脂肪族基としては、置換基を有してもよい直鎖状または分岐状のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基を表し、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、トリフルオロメチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が例示される。
からRで表される芳香族基としては、置換基を有してもよいフェニル基、ナフチル基等の単環式もしくは縮合多環式炭化水素系芳香族基が挙げられ、具体的にはフェニル基、ナフチル基、p−メトキシフェニル基、トリル基等が挙げられる。RからRで表される複素環基としては、単環式または多環式の芳香族または非芳香族複素環基が挙げられる。複素環基の具体例としては、例えば、4−ピリジル、2−フリル、2−チエニル基やこれらの縮合環基などが挙げられる。
また、RからRで表される置換基は、各々連結して環構造を形成してもよい。即ち、一般式1の化合物はシクロアンモニウム塩、スピロアンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩等を包含する。
以下に一般式1で示される化合物のアニオン部分の代表的な具体例、及びカチオン部の代表的な具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
Figure 2010117407
Figure 2010117407
Figure 2010117407
なお、一般式1で示される化合物は、上記アニオン部を表すアラビア数字とカチオン部を表すアルファベットとの組み合わせで表記する。例えば、例示化合物1a、例示化合物2cと表記した場合、各々下記構造の化合物を表している。
Figure 2010117407
〔表示素子の基本構成〕
本発明の表示素子においては、表示部には対応する1つの対向電極が設けられている。表示部に近い対向電極の1つである電極1には、ITO電極等の透明電極、他方の電極2には導電性電極が設けられている。電極1と電極2との間に、本発明に係る有機溶媒、金属塩化合物と一般式1で表される化合物等を含有した電解質層を有し、対向電極間に正負両極性の電圧を印加することにより、白色表示と黒色表示を可逆的に切り替えることができる。
〔基板〕
本発明で用いることのできる基板としては、透明基板であることが好ましく、このような透明基板としては、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート等)、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、シリコン樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、セルロース誘導体、ポリオレフィンなどの高分子のフィルムや板状基板、ガラス基板などが好ましく用いられる。本発明に用いられる透明な基板とは、可視光に対する透過率が少なくとも50%以上の基板を言う。
また、対向基板としては、例えば、金属基板、セラミック基板等の無機基板など不透明な基板を用いることもできる。
〔電極〕
(表示電極)
対向電極の内、表示側には位置する電極としては透明電極であることが好ましい。透明電極としては、透明で電気を通じるものであれば特に制限はない。例えば、Indium Tin Oxide(ITO:インジウム錫酸化物)、Indium Zinc Oxide(IZO:インジウム亜鉛酸化物)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化インジウム、酸化亜鉛、白金、金、銀、ロジウム、銅、クロム、炭素、アルミニウム、シリコン、アモルファスシリコン、BSO(Bismuth Silicon Oxide)等が挙げられる。また、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリセレノフェニレン等、及びそれらの修飾化合物を単独あるいは混合して用いることができる。
表示側には位置する電極としては、Indium Tin Oxide(ITO:インジウム錫酸化物)、Indium Zinc Oxide(IZO:インジウム亜鉛酸化物)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の、透明導電性酸化物からなる電極であることが好ましい。
表面抵抗値としては100Ω/□以下が好ましく、10Ω/□以下がより好ましい。透明電極の厚みは特に制限はないが、0.1〜20μmであるのが一般的である。
〈透明多孔質電極〉
透明電極の1つの態様として、上記透明電極上にナノ多孔質化構造を有するナノ多孔質電極を設けることができる。このナノ多孔質電極は、表示素子を形成した際に実質的に透明で、エレクトロクロミック色素等の電気活性物質を担持することができる。
本発明で言うナノ多孔質化構造とは、層中にナノメートルサイズの孔が無数に存在し、ナノ多孔質化構造内を電解質中に含まれるイオン種が移動可能な状態のことを言う。
このようなナノ多孔質電極の形成方法としては、ナノ多孔質電極を構成する微粒子を含んだ分散物を、インクジェット法、スクリーン印刷法、ブレード塗布法などで層状に形成した後に、所定の温度で加熱、乾燥、焼成することよって多孔質化する方法や、スパッタ法、CVD法、大気圧プラズマ法などで電極層を構成した後に、陽極酸化、光電気化学エッチングすることによってナノ多孔質化する方法などが挙げられる。また、ゾルゲル法や、Adv.Mater.2006,18,2980−2983に記載された方法でも、形成することができる。
ナノ多孔質電極を構成する微粒子の主成分は、Cu、Al、Pt、Ag、Pd、Au等の金属やITO、SnO、TiO、ZnO等の金属酸化物やカーボンナノチューブ、グラッシーカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、窒素含有カーボン等の炭素電極から選択することができ、好ましくはITO、SnO、TiO、ZnO等の金属酸化物から選択されることである。
ナノ多孔質電極が透明性を有するためには、平均粒子径が5nm〜10μm程度の微粒子を用いることが好ましい。微粒子の形状は不定形、針状、球形など任意の形状のものを用いることができる。ナノ多孔質電極の膜厚は0.1〜10μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.25〜5μmの範囲である。
(対向電極)
対向電極としては、電気を通じるものであれば特に制限されず用いることができる。
対向電極の構成材料としては、上記透明電極と同じ材料に加え、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマスなどの金属及びそれらの合金、カーボン等、透明性を有しない材料でも好ましく用いることができる。
〈多孔質カーボン電極〉
本発明においては、多孔質カーボン電極を用いることもできる。吸着担持可能な多孔質炭素電極としては、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、複合炭素体や、ホウ素、窒素、リン等を炭素にドープして焼成した炭素化合物、等が挙げられる。炭素粒子の形状としては、メソフェーズ小球体、繊維状黒鉛が挙げられる。メソフェーズ小球体はコールタールピッチなどを350〜500℃で焼成することで得られ、これら小球体を更に分級して高温焼成で黒鉛化すると、良好な多孔質炭素電極が得られる。また、ピッチ系、PAN系、及び気相成長繊維から繊維状黒鉛を得ることができる。
〈グリッド電極:補助電極〉
本発明に係る対向電極の内、少なくとも一方の電極に補助電極を付帯させることができる。補助電極は主となる電極部より電気抵抗が低い材料を用いることが好ましい。例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマスなどの金属及びそれらの合金等を好ましく用いることができる。
補助電極は、主となる電極部と基板との間と主となる電極部の基板と反対側の表面とのいずれに設置することもできる。いずれにしても、補助電極が主となる電極部と電気的に接続していればよい。
補助電極の配置パターンには特に制限はない。直線状、メッシュ状、円形など、求められる性能に応じて適宜形成することが可能である。主となる電極部が複数の部分に分割されている場合には、分割された電極部同士を接続する形で設けてもよい。但し、主となる電極部が表示側の基板に設けられた透明電極の場合、補助電極は表示素子の視認性を阻害しない形状と頻度で設けることが求められる。
補助電極を形成する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、フォトリソグラフィ法でパターニングする方法、印刷法やインクジェット法、電解メッキや無電解メッキ、銀塩感光材料を用いて露光、現像処理してパターン形成する方法でもよい。
補助電極パターンのライン幅やライン間隔は任意の値で構わないが、導電性を高くするためにはライン幅を太くする必要がある。一方、透明電極に補助電極を付帯させる場合には、視認性の観点から表示素子観察側から見た補助電極の面積被覆率は30%以下が好ましく、更に好ましくは10%以下である。
このように、透過率と導電性の点から補助電極のライン幅は1μm以上、100μm以下が好ましく、ライン間隔は50μmから1000μmが好ましい。
(電極の形成方法)
透明電極、金属補助電極を形成するには、公知の方法を用いることができる。例えば、基板上にスパッタリング法等でマスク蒸着する方法や、全面形成した後にフォトリソグラフィ法でパターニングする方法等が挙げられる。また、電解メッキや無電解メッキ、印刷法や、インクジェット法によっても電極形成が可能である。
インクジェット方式を用いて基板上にモノマー重合能を有する触媒層を含む電極パターンを形成した後に、該触媒により重合されて重合後に導電性高分子層になりうるモノマー成分を付与して、モノマー成分を重合し、更に該導電性高分子層の上に銀等の金属メッキを行うことにより金属電極パターンを形成することもでき、フォトレジストやマスクパターンを使用することがないので工程を大幅に簡略化できる。
電極材料を塗布方式で形成する場合には、例えば、ディッピング法、スピナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等の公知の方法を用いることができる。
インクジェット方式の中でも、下記の静電インクジェット方式は高粘度の液体を高精度に連続的に印字することが可能であり、本発明に係る透明電極や金属補助電極の形成に好ましく用いられる。インクの粘度は好ましくは30mPa・s以上であり、更に好ましくは100mPa・s以上である。
〈静電インクジェット方式〉
本発明の表示素子においては、複合電極の透明電極及び金属補助電極の少なくとも1方が、帯電した液体を吐出する内部直径が30μm以下のノズルを有する液体吐出ヘッドと、前記ノズル内に溶液を供給する供給手段と、前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段とを備えた液体吐出装置を用いて形成されることが好ましい態様の1つである。更にノズル内の溶液がノズル先端部から、凸状に盛り上がった状態を形成する凸状メニスカス形成手段を設けた吐出装置を用いて形成されることが好ましい。
また、凸状メニスカス形成手段を駆動する駆動電圧の印加、及び吐出電圧印加手段による吐出電圧の印加を制御する動作制御手段を備え、この動作制御手段は前記吐出電圧印加手段による吐出電圧の印加を行わせつつ液滴の吐出に際して、凸状メニスカス形成手段の駆動電圧の印加を行わせる第一の吐出制御部を有する液体吐出装置を用いることも好ましい。
また、凸状メニスカス形成手段の駆動及び吐出電圧印加手段による電圧印加を制御する動作制御手段を備え、この動作制御手段は、前記凸状メニスカス形成手段による溶液の盛り上げ動作と前記吐出電圧の印加とを同期させて行う、第二の吐出制御部を有することを特徴とする液体吐出装置を用いること、前記動作制御手段は、前記溶液の盛り上げ動作及び吐出電圧の印加の後に、前記ノズル先端部の液面を内側に引き込ませる動作制御を行う、液面安定化制御部を有する液体吐出装置を用いることも好ましい形態である。
このような静電インクジェットを用いて電極パターンを作製することにより、オンデマンド性に優れ、廃棄材料が少なく、寸法精度に優れた電極を得ることができ有利である。
〔電子絶縁層〕
本発明の表示素子においては、電気絶縁層を設けることができる。
本発明に適用可能な電子絶縁層は、イオン電導性、電子絶縁性を合わせて有する層であればよく、例えば、極性基を有する高分子や塩をフィルム状にした固体電解質膜、電子絶縁性の高い多孔質膜とその空隙に電解質を担持する擬固体電解質膜、空隙を有する高分子多孔質膜、含ケイ素化合物の様な比誘電率が低い無機材料の多孔質体、等が挙げられる。
多孔質膜の形成方法としては、燒結法(融着法)(高分子微粒子や無機粒子をバインダ等を添加して部分的に融着させ粒子間に生じた孔を利用する)、抽出法(溶剤に可溶な有機物または無機物類と溶剤に溶解しないバインダ等で構成層を形成した後に、溶剤で有機物または無機物類を溶解させ細孔を得る)、高分子重合体等を加熱や脱気するなどして発泡させる発泡法、良溶媒と貧溶媒を操作して高分子類の混合物を相分離させる相転換法、各種放射線を輻射して細孔を形成させる放射線照射法等の公知の形成方法を用いることができる。
具体的には、特開平10−30181号、特開2003−107626号、特公平7−95403号、特許第2635715号、同2849523号、同2987474号、同3066426号、同3464513号、同3483644号、同3535942号、同3062203号の各公報等に記載の電子絶縁層を挙げることができる。
〔電解質組成物〕
(有機溶媒)
本発明に係る電解質組成物には有機溶媒を併用してもよい。有機溶媒としては沸点が120〜300℃の範囲にあることが好ましく、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ブチロニトリル、プロピオニトリル、アセトニトリル、アセチルアセトン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ブタノール、1−ブタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、無水酢酸、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、ジメトキシエタン、ジエトキシフラン、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリクレジルホスフェート、2エチルヘキシルホスフェート、ジオクチルフタレート、ジオクチルセバケート等を挙げることができる。
(金属塩化合物)
本発明に係る金属塩化合物とは、少なくとも1方の電極上で電極の駆動操作により、溶解・析出を行うことができる金属種を含む塩であれば、如何なる化合物であってもよい。好ましい金属種は、銀、ビスマス、銅、ニッケル、鉄、クロム、亜鉛等であり、更に好ましくは、銀、ビスマスであり、特に好ましくは銀である。
〈銀塩化合物〉
本発明に係る銀塩化合物とは、銀または、銀を化学構造中に含む化合物、例えば、酸化銀、硫化銀、金属銀、銀コロイド粒子、ハロゲン化銀、銀錯体化合物、銀イオン等の化合物の総称であり、固体状態や液体への可溶化状態や気体状態等の相の状態種、中性、アニオン性、カチオン性等の荷電状態種は、特に問わない。
本発明に係る電解質組成物に含まれる金属イオン濃度は、0.2モル/kg≦[Metal]≦2.0モル/kgが好ましい。金属イオン濃度が0.2モル/kg以上であれば、十分な濃度の銀溶液となり所望の駆動速度を得ることができ、2モル/kg以下であれば析出を防止し、低温保存時での電解質液の安定性が向上する。
(ハロゲンイオン、金属イオン濃度比)
本発明の表示素子においては、電解質に含まれるハロゲンイオンまたはハロゲン原子のモル濃度を[X](モル/kg)とし、前記電解質に含まれる銀または銀を化学構造中に含む化合物の銀の総モル濃度を[Metal](モル/kg)としたとき、下式(1)で規定する条件を満たすことが好ましい。
式(1):0≦[X]/[Metal]≦0.1
本発明で言うハロゲン原子とは、ヨウ素原子、塩素原子、臭素原子、フッ素原子のことを言う。[X]/[Metal]が0.1よりも大きい場合は、金属の酸化還元反応時に、X→Xが生じ、Xは析出した金属と容易にクロス酸化して析出した金属を溶解させ、メモリー性を低下させる要因の1つになるので、ハロゲン原子のモル濃度は金属銀のモル濃度に対してできるだけ低い方が好ましい。本発明においては、0≦[X]/[Metal]≦0.001がより好ましい。ハロゲンイオンを添加する場合、ハロゲン種については、メモリー性向上の観点から、各ハロゲン種モル濃度総和が[I]<[Br]<[Cl]<[F]であることが好ましい。
本発明に係る電解質組成物には、更に下記のような成分を併用してもよい。
(支持電解質)
本発明において用いられる支持電解質としては、電気化学の分野または電池の分野で通常使用される塩類、酸類、アルカリ類が使用できる。塩類としては特に制限はなく、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩;4級アンモニウム塩;環状4級アンモニウム塩;4級ホスホニウム塩などが使用できる。
塩類の具体例としては、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、及び(CSOから選ばれる対アニオンを有するLi塩、Na塩、あるいはK塩が挙げられる。
また、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、及び(CSOから選ばれる対アニオンを有する4級アンモニウム塩、具体的には、(CHNBF、(CNF、(n−CNBF、(CNBr、(CH5)NClO、(n−CNClO、CH(CNBF、(CH(CNBF、(CHNSOCF、(CNSOCF、(n−CNSOCF、更には、
Figure 2010117407
等が挙げられる。
また、ハロゲンイオン、SCN、ClO 、BF 、CFSO 、(CFSO、(CSO、PF 、AsF 、CHCOO、CH(C)SO 、及び(CSOから選ばれる対アニオンを有するホスホニウム塩、具体的には、(CHPBF、(CPBF、(CPBF、(CPBF等が挙げられる。また、これらの混合物も好適に用いることができる。
本発明に係る支持電解質としては4級アンモニウム塩が好ましく、特に4級スピロアンモニウム塩が好ましい。
電解質塩の使用量は任意であるが、一般的には、電解質塩は溶媒中に上限としては20M以下、好ましくは10M以下、更に好ましくは5M以下存在していることが望ましく、下限としては通常0.01M以上、好ましくは0.05M以上、更に好ましくは0.1M以上存在していることが望ましい。
(銀塩溶剤)
本発明に係る一般式1で表される化合物は、ED方式の表示素子において金属塩化合物(特に銀塩)の溶解析出を促進するために用いられる銀塩溶剤と同一範疇の化合物である。本発明の目的を達成する上で、一般式1で示される化合物のみを銀塩溶剤として用いることが好ましいが、析出する金属の色調を調節したり、金属塩化合物(特に銀塩)の溶解析出を促進する目的等で公知の銀塩溶剤を併用してもよく、下記一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物を含有することができる。
〈一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物〉
一般に、銀の溶解析出を生じさせるためには、電解質中で銀を可溶化することが必要であり、例えば、銀と配位結合を生じさせ、銀と弱い共有結合を生じさせるような、銀と相互作用を示す化学構造種を含む化合物が有用である。前記化学構造種として、ハロゲン原子、メルカプト基、カルボキシル基、イミノ基等が知られているが、本発明においては、チオエーテル基を含有する化合物は銀塩溶剤として有用に作用し、且つ共存化合物への影響が少なく溶媒への溶解度が高い特徴がある。
一般式(G1) Rg11−S−Rg12
一般式(G1)において、Rg11、Rg12は各々置換または無置換の炭化水素基を表す。また、これらの炭化水素基では1個以上の窒素原子、酸素原子、リン原子、硫黄原子、ハロゲン原子を含んでもよく、Rg11とRg12が互いに連結し、環状構造を取ってもよい。
炭化水素基に置換可能な基としては、例えば、アミノ基、グアニジノ基、4級アンモニウム基、ヒドロキシル基、ハロゲン化合物、カルボン酸基、カルボキシレート基、アミド基、スルフィン酸基、スルホン酸基、スルフェート基、ホスホン酸基、ホスフェート基、ニトロ基、シアノ基等を挙げることができる。
以下、本発明において適用可能な一般式(G1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。
G1−1:CHSCHCHOH
G1−2:HOCHCHSCHCHOH
G1−3:HOCHCHSCHCHSCHCHOH
G1−4:HOCHCHSCHCHSCHCHSCHCHOH
G1−5:HOCHCHSCHCHOCHCHOCHCHSCHCHOH
G1−6:HOCHCHOCHCHSCHCHSCHCHOCHCHOH
G1−7:HCSCHCHCOOH
G1−8:HOOCCHSCHCOOH
G1−9:HOOCCHCHSCHCHCOOH
G1−10:HOOCCHSCHCHSCHCOOH
G1−11:HOOCCHSCHCHSCHCHSCHCHSCHCOOH
G1−12:HOOCCHCHSCHCHSCHCH(OH)CHSCHCHSCHCHCOOH
G1−13:HOOCCHCHSCHCHSCHCH(OH)CH(OH)CHSCHCHSCHCHCOOH
G1−14:HCSCHCHCHNH
G1−15:HNCHCHSCHCHNH
G1−16:HNCHCHSCHCHSCHCHNH
G1−17:HCSCHCHCH(NH)COOH
G1−18:HNCHCHOCHCHSCHCHSCHCHOCHCHNH
G1−19:HNCHCHSCHCHOCHCHOCHCHSCHCHNH
G1−20:HNCHCHSCHCHSCHCHSCHCHSCHCHNH
G1−21:HOOC(NH)CHCHCHSCHCHSCHCHCH(NH)COOH
G1−22:HOOC(NH)CHCHSCHCHOCHCHOCHCHSCHCH(NH)COOH
G1−23:HOOC(NH)CHCHOCHCHSCHCHSCHCHOCHCH(NH)COOH
G1−24:HN(=O)CCHSCHCHOCHCHOCHCHSCHC(=O)NH
G1−25:HN(O=)CCHSCHCHSCHC(O=)NH
G1−26:HNHN(O=)CCHSCHCHSCHC(=O)NHNH
G1−27:HC(O=)NHCHCHSCHCHSCHCHNHC(O=)CH
G1−28:HNOSCHCHSCHCHSCHCHSONH
G1−29:NaOSCHCHCHSCHCHSCHCHCHSONa
G1−30:HCSONHCHCHSCHCHSCHCHNHOSCH
G1−31:HN(NH)CSCHCHSC(NH)NH・2HBr
G1−32:H(NH)CSCHCHOCHCHOCHCHSC(NH)NH・2HCl
G1−33:HN(NH)CNHCHCHSCHCHSCHCHNHC(NH)NH・2HBr
G1−34:〔(CHNCHCHSCHCHSCHCHN(CH2+・2Cl
Figure 2010117407
Figure 2010117407
上記例示した各化合物の中でも、本発明の目的効果をいかんなく発揮できる観点から、特に、例示化合物G1−2、G1−3が好ましい。
Figure 2010117407
前記一般式(G2)において、Mは水素原子、金属原子を表す。Zは含窒素複素環を構成するのに必要な原子群表す。nは0〜5の整数を表し、Rg21は置換基を表し、nが2以上の場合、それぞれのRg21は同じであってもよく、異なってもよく、お互いに連結して縮合環を形成してもよい。
Mで表される金属原子としては、例えば、Li、Na、K、Mg、Ca、Zn、Ag、等が挙げられる。一般式(G2)のZを構成成分とする含窒素複素環としては、例えば、テトラゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、インドール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾセレナゾール環、ナフトオキサゾール環等が挙げられる。一般式(G2)において、Rg21で表される置換基としては特に制限はない。
次に、一般式(G2)で表される化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
Figure 2010117407
Figure 2010117407
析出する金属の色調を調節したり、金属塩化合物(特に銀塩)の溶解析出を促進する目的等で上記一般式(G2)で表される化合物を併用することはできるが、本発明の目的効果をいかんなく発揮する上では、極力その使用量を少なくすることが好ましい。
(酸化還元されうる補助化合物(プロモーター))
本発明の表示素子においては、金属塩化合物(特に銀塩)の溶解析出を促進する目的、酸化還元されうる補助化合物(以下、プロモーターと記す)を添加してもよい。プロモーターは酸化還元反応の結果として、可視領域(400〜700nm)の光学濃度が変化しないものでもよいし、変化するもの、即ち前記EC化合物であってもよく、電極上に固定化されていてもよく、電解質中に添加されていてもよいが、少なくとも1種のプロモーターが対向電極上に固定化されていることが好ましい。
本発明に用いることができる好ましいプロモーターとしては、例えば、以下のような化合物が挙げられる。
1)TEMPO等に代表されるN−オキシル誘導体、N−ヒドロキシフタルイミド誘導体、ヒドロキサム酸誘導体等、N−O結合を有する化合物
2)ガルビノキシル等、o−位に嵩高い置換基を導入したアリロキシ遊離基を有する化合物
3)フェロセン等、メタロセン誘導体
4)ベンジル(ジフェニルエタンジオン)誘導体
5)テトラゾリウム塩/ホルマザン誘導体
6)フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アクリジン等のアジン系化合物
7)ビオロゲン等ピリジニウム化合物。
その他、ベンゾキノン誘導体、ベルダジル等ヒドラジル遊離基化合物、チアジル遊離基化合物、ヒドラゾン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアリルアミン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、チアントレン誘導体等もプロモーターとして用いることができる。
本発明の表示素子においては、上記1)及び3)の範疇のプロモーターが好ましく、特にフェロセン誘導体が好ましい。
なお、上記プロモーターが対向電極上に固定化されるためには、−COH、−P=O(OH)、−OP=O(OH)、−SOHまたは−Si(OR)(Rは、アルキル基を表す。)などを有することが好ましく、最も好ましくは−Si(OR)である。これらの基は対向電極上の水酸基と化学結合し、固定化される。
(白色散乱物)
本発明においては、表示コントラスト及び白表示反射率をより高める観点から、白色散乱物を含有することが好ましく、多孔質白色散乱層を形成させて存在させてもよい。
本発明に適用可能な多孔質白色散乱層は、電解質溶媒に実質的に溶解しない水系高分子と白色顔料との水混和物を塗布乾燥して形成することができる。
本発明で言う電解質溶媒に実質的に溶解しないとは、−20℃から120℃の温度において、電解質溶媒1kgあたりの溶解量が0g以上、10g以下である状態と定義し、重量測定法、液体クロマトグラムやガスクロマトグラムによる成分定量法等の公知の方法により溶解量を求めることができる。
本発明において、電解質溶媒に実質的に溶解しない水系高分子としては、水溶性高分子、水系溶媒に分散した高分子を挙げることができる。
水溶性化合物としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体等の蛋白質またはセルロース誘導体、デンプン、アラビアゴム、デキストラン、プルラン、カラギーナン等の多糖類のような天然化合物や、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド重合体やそれらの誘導体等の合成高分子化合物が挙げられる。ゼラチン誘導体としては、アセチル化ゼラチン、フタル化ゼラチン、ポリビニルアルコール誘導体としては、末端アルキル基変性ポリビニルアルコール、末端メルカプト基変性ポリビニルアルコール、セルロース誘導体としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。更に、リサーチ・ディスクロージャー及び特開昭64−13546号公報の71〜75頁に記載されたもの、また米国特許第4,960,681号明細書、特開昭62−245260号公報等に記載の高吸水性ポリマー、即ち−COOMまたは−SOM(Mは水素原子またはアルカリ金属)を有するビニルモノマーの単独重合体またはこのビニルモノマー同士もしくは他のビニルモノマー(例えば、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸アンモニウム、アクリル酸カリウム等)との共重合体も使用される。これらのバインダは2種以上組み合わせて用いることもできる。
本発明においては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン系化合物を好ましく用いることができる。
水系溶媒に分散した高分子としては、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム等のラテックス類、ポリイソシアネート系、エポキシ系、アクリル系、シリコン系、ポリウレタン系、尿素系、フェノール系、ホルムアルデヒド系、エポキシ−ポリアミド系、メラミン系、アルキド系樹脂、ビニル系樹脂等を水系溶媒に分散した熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらの高分子の内、特開平10−76621号公報に記載の水系ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。
本発明に係る水系高分子の平均分子量は、重量平均分子量で10,000〜2,000,000の範囲が好ましく、より好ましくは30,000〜500,000の範囲である。
本発明で適用可能な白色顔料としては、例えば、二酸化チタン(アナターゼ型あるいはルチル型)、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム及び水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、アルカリ土類金属塩、タルク、カオリン、ゼオライト、酸性白土、ガラス、有機化合物としてポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素−ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂、ポリアミド樹脂などが単体または複合混合で、または粒子中に屈折率を変化させるボイドを有する状態で使用されてもよい。
本発明では、上記白色粒子の中でも二酸化チタンが好ましく用いられ、特に無機酸化物(Al、AlO(OH)、SiO等)で表面処理した二酸化チタン、これらの表面処理に加えてトリメチロールエタン、トリエタノールアミン酢酸塩、トリメチルシクロシラン等の有機物処理を施した二酸化チタンがより好ましく用いられる。これらの白色粒子の内、高温時の着色防止、屈折率に起因する素子の反射率の観点から、酸化チタンまたは酸化亜鉛を用いることがより好ましい。
本発明において、水系化合物と白色顔料との水混和物は、公知の分散方法に従って白色顔料が水中分散された形態が好ましい。水系化合物/白色顔料の混合比は容積比で1〜0.01が好ましく、より好ましくは0.3〜0.05の範囲である。
多孔質白色散乱層の膜厚は、5〜50μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは10〜30μmの範囲である。
アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の水との溶解性が高い化合物が好ましく用いられ、水/アルコール系溶剤との混合比は質量比で0.5〜20の範囲が好ましく、より好ましくは2〜10の範囲である。
(イオン性液体)
本発明の表示素子にはイオン性液体を適用することができる。本発明で言うイオン液体とは常温溶融塩とも言われ、融点が100℃以下の塩である。この塩は同数のカチオンとアニオンから構成されており、分子構造によって融点が室温以下の物質も数多く存在し、これらは溶媒をまったく加えなくても室温で液体状態である。イオン性液体は、強い静電的な相互作用をもっているため蒸気圧がほとんどないことが大きな特徴であり、高温でも蒸発がなく揮発しない。
本発明に用いるイオン性液体としては、一般的に研究、報告されている物質ならばどのようなものでも構わない。特に有機のイオン性液体は、室温を含む幅広い温度領域で液体を示す分子構造がある。
本発明で好適に用いることができるイオン性液体は、式Qで表され、20〜100℃、好ましくは20〜80℃、より好ましくは20〜60℃、更に好ましくは20〜40℃、特に20℃で液体として存在する塩のことを指し、粘度(25℃)は、常温で融体である限り特に制限されないが、好ましくは1〜200mPa・sである。更に、式中、Qで表されるカチオン成分はオニウムカチオンが好ましく、更に好ましくはアンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン及びホスホニウムカチオンである。
上述のイオン性流体について具体的に詳述すると、上式中のQとしては、R、R、R、R=CR、R=CRが挙げられる。
ここで、RからRは、互いに独立して、水素、飽和または不飽和の炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜11のアラルキル基、R−X−(R−Y−)−(式中、Rは炭素数4以下のアルキル基、Rは炭素数4以下のアルキレン基、X及びYは酸素原子または硫黄原子、nは0〜10の整数を示す)を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)からなる群から選択されるアンモニウム及び/またはホスホニウムイオン、R=CR−R−RC=N、R−R−S、R=CR−R−RC=P(ここで、R、R及びRは前記で定義したものと同じであり、そしてRは炭素数1〜6のアルキレンまたはフェニレン基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)からなる群から選択される第四級アンモニウム及び/またはホスホニウムイオン、更には下記一般式で表される窒素、硫黄及びリン原子から選ばれる原子を1、2または3個含む窒素、硫黄及びリン原子含有複素環から誘導されるアンモニウムイオン、スルホニウムイオンまたはホスホニウムイオンなどを挙げることができる。
Figure 2010117407
式中、R及びRは上記で定義した通りであり、ZはN、N=C、S、PあるいはP=Cを含む4〜10員環を構成しうる原子を指し、この構成する原子には置換基を有していてもよい。
上述の中でRからRの具体的な例はとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなどの直鎖または分枝を有するアルキル基、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどのシクロアルキル基、無置換あるいはハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br、I)、水酸基、低級アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等の各基)、カルボキシル基、アセチル基、プロパノイル基、チオール基、低級アルキルチオ基(例えば、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ等の各基)、アミノ基、低級アルキルアミノ基、ジ低級アルキルアミノ基などの置換基を1〜3個有するフェニル、ナフチル、トルイル、キシリル等のアリール基、ベンジルなどのアラルキル基などを挙げることができる。また、Rの具体的な例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル基などのアルキル基などが挙げられ、Rとしてはメチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン基などのアルキレン基などを挙げることができる。更にRの具体的な例としては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンなどのアルキレン基、フェニレンなどのフェニレン基などを挙げることができる。
また、式中のAで表される対アニオンとしては、ヘキサフルオロリン酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、ヘキサフルオロヒ酸塩、フルオロスルホン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、硝酸塩、アルキルスルホン酸塩、フッ化アルキルスルホン酸塩または水素硫酸塩を表す。
更に、国際公開第95/18456号パンフレット、特開平8−259543号公報、特開2001−243995号公報、電気化学第65巻11号923頁(1997年)、EP−718288号、J.Electrochem.Soc.,Vol.143,No.10,3099(1996)、Inorg.Chem.1996,35,1168〜1178等に記載されているピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩なども本発明に応じては適時選択して用いることができる。
(固体電解質、ゲル電解質)
本発明に係る電解質組成物は、溶媒やイオン性液体からなる溶液状の電解質以外にも、実質的に溶媒を含まない固体電解質や高分子化合物を含有した高粘度な電解質やゲル状の電解質(以下、ゲル電解質)を用いることができる。
本発明に適用可能な固体電解質、ゲル電解質としては、例えば、特開2002−341387号公報に記載の固体電解質、特開2002−341387号公報に記載のポリマー固体電解質、特開2004−20928号公報に記載の高分子固体電解質、特開2004−191945号公報に記載の高分子固体電解質、特開2005−338204号公報に記載の固体高分子電解質、特開2006−323022号公報に記載の高分子固体電解質、特開2007−141658号公報に記載の固体電解質、特開2007−163865号公報に記載の固体電解質、ゲル電解質等を挙げることができる。
(電解質添加の増粘剤)
本発明の表示素子においては、電解質に増粘剤を使用することができ、例えば、ゼラチン、アラビアゴム、ポリ(ビニルアルコール)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(アルキレングリコール)、カゼイン、デンプン、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メチルメタクリル酸)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(メタクリル酸)、コポリ(スチレン−無水マレイン酸)、コポリ(スチレン−アクリロニトリル)、コポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(ビニルアセタール)類(例えば、ポリ(ビニルホルマール)及びポリ(ビニルブチラール))、ポリ(エステル)類、ポリ(ウレタン)類、フェノキシ樹脂、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(エポキシド)類、ポリ(カーボネート)類、ポリ(ビニルアセテート)、セルロースエステル類、ポリ(アミド)類、疎水性透明バインダとして、ポリビニルブチラール、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、ポリウレタン等が挙げられる。
これらの増粘剤は2種以上を併用して用いてもよい。また、特開昭64−13546号公報の71〜75頁に記載の化合物を挙げることができる。これらの中で好ましく用いられる化合物は、各種添加剤との相溶性と白色粒子の分散安定性向上の観点から、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、ヒドロキシプロピルセルロース類、ポリアルキレングリコール類、ポリビニルアセタール類である。
本発明の表示素子において、増粘剤として好ましいのは平均重合度100〜500のポリエチレングリコールであり、電解質層の有機溶媒に対して質量比で5〜20%の範囲で添加するのが好ましい。
(その他の添加剤)
本発明の表示素子の構成層には、保護層、フィルター層、ハレーション防止層、クロスオーバー光カット層、バッキング層等の補助層を挙げることができ、これらの補助層中には、各種の化学増感剤、貴金属増感剤、感光色素、強色増感剤、カプラー、高沸点溶剤、カブリ防止剤、安定剤、現像抑制剤、漂白促進剤、定着促進剤、混色防止剤、ホルマリンスカベンジャー、色調剤、硬膜剤、界面活性剤、増粘剤、可塑剤、スベリ剤、紫外線吸収剤、イラジエーション防止染料、フィルター光吸収染料、防ばい剤、ポリマーラテックス、重金属、帯電防止剤、マット剤等を、必要に応じて含有させることができる。
上述したこれらの添加剤は、より詳しくは、リサーチ・ディスクロージャー(以下、RDと略す)第176巻Item/17643(1978年12月)、同184巻Item/18431(1979年8月)、同187巻Item/18716(1979年11月)及び同308巻Item/308119(1989年12月)に記載されている。
これら三つのリサーチ・ディスクロージャーに示されている化合物種類と記載箇所を以下に掲載した。
添加剤 RD17643 RD18716 RD308119
頁 分類 頁 分類 頁 分類
化学増感剤 23 III 648右上 96 III
増感色素 23 IV 648〜649 996〜8 IV
減感色素 23 IV 998 IV
染料 25〜6 VIII 649〜650 1003 VIII
現像促進剤 29 XXI 648右上
カブリ抑制剤・安定剤
24 IV 649右上 1006〜7 VI
増白剤 24 V 998 V
硬膜剤 26 X 651左 1004〜5 X
界面活性剤 26〜7 XI 650右 1005〜6 XI
帯電防止剤 27 XII 650右 1006〜7 XIII
可塑剤 27 XII 650右 1006 XII
スベリ剤 27 XII
マット剤 28 XVI 650右 1008〜9 XVI
バインダ 26 XXII 1003〜4 IX
支持体 28 XVII 1009 XVI
〔表示素子のその他の構成要素〕
本発明の表示素子には、必要に応じてシール剤、柱状構造物、スペーサー粒子を用いることができる。
シール剤は外に漏れないように封入するためのものであり封止剤とも呼ばれ、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エン−チオール系樹脂、シリコン系樹脂、変性ポリマー樹脂等の、熱硬化型、光硬化型、湿気硬化型、嫌気硬化型等の硬化タイプを用いることができる。
柱状構造物は基板間の強い自己保持性(強度)を付与し、例えば、格子配列等の所定のパターンに一定の間隔で配列された、円柱状体、四角柱状体、楕円柱状体、台形柱状体等の柱状構造物を挙げることができる。また、所定間隔で配置されたストライプ状のものでもよい。この柱状構造物はランダムな配列ではなく、等間隔な配列、間隔が徐々に変化する配列、所定の配置パターンが一定の周期で繰り返される配列等、基板の間隔を適切に保持でき、且つ画像表示を妨げないように考慮された配列であることが好ましい。柱状構造物は表示素子の表示領域に占める面積の割合が1〜40%であれば、表示素子として実用上十分な強度が得られる。
1対の基板間には、該基板間のギャップを均一に保持するためのスペーサーが設けられていてもよい。このスペーサーとしては、樹脂製または無機酸化物製の球体を例示できる。また、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングしてある固着スペーサーも好適に用いられる。基板間のギャップを均一に保持するために柱状構造物のみを設けてもよいが、スペーサー及び柱状構造物をいずれも設けてもよいし、柱状構造物に代えて、スペーサーのみをスペース保持部材として使用してもよい。スペーサーの直径は柱状構造物を形成する場合は、その高さ以下、好ましくは当該高さに等しい。柱状構造物を形成しない場合は、スペーサーの直径がセルギャップの厚みに相当する。
〔表示素子駆動方法〕
本発明の表示素子の駆動操作は単純マトリックス駆動であっても、アクティブマトリック駆動であってもよい。本発明で言う単純マトリックス駆動とは、複数の正極を含む正極ラインと複数の負極を含む負極ラインとが対向する形で互いのラインが垂直方向に交差した回路に、順次電流を印加する駆動方法のことを言う。単純マトリックス駆動を用いることにより、回路構成や駆動ICを簡略化でき安価に製造できるメリットがある。アクティブマトリックス駆動は、走査線、データライン、電流供給ラインが碁盤目状に形成され、各碁盤目に設けられたTFT回路により駆動させる方式である。画素毎にスイッチングが行えるので、階調やメモリー機能などのメリットがあり、例えば、特開2004−29327号公報の図5に記載されている回路を用いることができる。
〔商品適用〕
本発明の表示素子は、電子書籍分野、IDカード関連分野、公共関連分野、交通関連分野、放送関連分野、決済関連分野、流通物流関連分野等の用いることができる。具体的には、ドア用のキー、学生証、社員証、各種会員カード、コンビニストアー用カード、デパート用カード、自動販売機用カード、ガソリンステーション用カード、地下鉄や鉄道用のカード、バスカード、キャッシュカード、クレジットカード、ハイウェイカード、運転免許証、病院の診察カード、電子カルテ、健康保険証、住民基本台帳、パスポート、電子ブック等が挙げられる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
《表示素子の作製》
〔表示電極1の作製〕
厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、ピッチ145μm、電極幅130μmのITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)膜を公知の方法に従って形成し、透明電極(表示電極1)を得た。
(電極1の作製)
厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、公知の方法を用いて、電極厚み0.1μm、ピッチ145μm、電極間隔130μmのITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)膜を得た。これを電極1とする。
(電極2の作製)
電極1上にITOインク(X−490CN27、住友金属鉱山製、平均粒子径:20nm)をスピンコート法により塗布し、その後180℃焼成を行った。焼成後また塗布、焼成を計2回繰り返し、厚み0.9μmの多孔質の電極2を得た。
(電極3の作製)
メタノール200ml中に、フェロセン酢酸5gを溶解した溶液を調製し、上記電極2を浸漬し、室温で24時間放置した。更にトリフルオロ酢酸1gを加えて、2時間超音波を照射した。次いでクロロホルムで洗浄し、80℃で2時間乾燥後、更に減圧乾燥して、電極3を得た。
(電極4の作製)
厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、公知の方法を用いて、電極厚み0.1μm、ピッチ145μm、電極間隔130μmのニッケル電極を形成し、得られた電極を更に置換金メッキ浴に浸漬し、電極表面から深さ0.05μmが金で置換された金−ニッケル電極(電極4)を得た。
〔対向電極1の作製〕
上記作製した電極1上に、下記二酸化チタン分散物を乾燥後の平均膜厚が20μmになるようにスクリーン印刷し、その後50℃で30分間乾燥して溶媒を蒸発させた後、85℃の雰囲気中で1時間乾燥させて多孔質白色散乱層を形成した対向電極1を作製した。
〈二酸化チタン分散物の調製〉
水/エタノール混合溶液に、クラレポバールPVA235(クラレ製、ポリビニルアルコール樹脂)を固形分濃度で2質量%になるように添加し、加熱溶解させた後、石原産業製の二酸化チタンCR−90を20質量%となるように超音波分散機で分散させて、二酸化チタン分散物を得た。
〔対向電極2〜4の作製〕
対向電極1の作製法と同様にして、電極2〜4に対して多孔質白色散乱層を形成した対向電極2〜4を得た。
〔電解質組成物の調製〕
〔電解質組成物1の調製〕
γ−ブチロラクトン5gに、支持電解質として下記SBP・PTS0.05gを加えた溶液を2サンプル用意し、一方を含水率測定用サンプルとし、含水率をカールフィッシャー法で測定した。他方の溶液には、更に銀塩溶剤としてG2−12及びG2−18各0.2g、金属塩化合物としてトシル酸銀0.2gを加え、加熱溶解後、室温まで放冷して電解質組成物1とした。
〔電解質組成物2〜12の調製〕
銀塩溶剤を表1に示す化合物に変更する以外は、電解質組成物1と同様にして、電解質組成物2〜12を調製した。なお、電解質組成物4〜12の調製においては、予め脱水乾燥した溶媒及び支持電解質を用いた。
〔電解質組成物13の調製〕
先に調製した電解質組成物6に純水を加え含水率を調整し、電解質組成物13とした。
なお、表1の略称は以下の通りである。
DMF:ジメチルホルムアミド
γ−BL:γ−ブチロラクトン
EC:エチレンカーボネート
EtN・ClO:テトラエチルアンモニウムパークロレート
EtN・Br:テトラエチルアンモニウムブロマイド
Figure 2010117407
Figure 2010117407
〔表示素子の作製〕
〔表示素子1の作製〕
対向電極1の周辺部を、平均粒径40μmのガラス製球形ビーズを体積分率として10%含むオレフィン系封止剤で縁取りした後に、対向電極1と表示電極1とを、それぞれストライプ状の電極が直交するように貼り合わせ、更に加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解質組成物1を真空注入し、注入口をエポキシ系の紫外線硬化樹脂にて封止し、表示素子1を作製した。
〔表示素子2〜21の作製〕
上記表示素子1の作製において、対向電極1及び電解質組成物1を、それぞれ下記表2に示すように変更した以外は同様にして、表示素子2〜21を作製した。
〔繰り返し駆動させたときの反射率の安定性の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、+1.5Vの電圧を1秒間印加した後に−1.5Vの電圧を0.5秒間印加してグレーを表示させたときの波長550nmでの反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM−3700dで測定した。同様な駆動条件で合計10回駆動させ、得られた反射率の平均値をRave1とした。更に1万回繰り返し駆動させた後に同様な方法でRave2を求めた。RBK1=|Rave1−Rave2|とし、RBK1を繰り返し駆動させたときの反射率の安定性の指標とした。ここでは、RBK1の値が小さいほど、繰り返し駆動させたときの反射率の安定性に優れることになる。結果を表2に示す。
〔電極腐食の評価〕
上記繰り返し駆動させたときの反射率の安定性の評価に用いた表示素子を分解して、表示電極を取り出し、光干渉式膜厚計を用いてITOの膜厚を測定した。1万回駆動前後での膜厚減少率Δl(%表示)を表2に示す。Δlが小さいほど、電極の腐食が少なく安定性に優れる。
Figure 2010117407
表2に記載の結果から明らかなように、本発明に係る電解質組成物を用いた表示素子は、比較電解質組成物を用いた場合よりも、電極の腐食が少なく、繰り返し駆動した際の反射率変化が少ないことが分かる。

Claims (4)

  1. 1対の対向する電極間に有機溶媒、金属塩化合物、銀塩溶剤を含む電解質組成物を含み、電圧を印加することにより黒色と白色を表示することを特徴とする表示素子であって、該銀塩溶剤として下記一般式1で表される化合物の少なくとも1つを含有し、且つ電解質組成物から金属塩化合物及び銀塩溶剤を除いた組成物の含水率が0.5質量%以下であることを特徴とする表示素子。
    Figure 2010117407
    (式中、Zは含窒素複素環を構成するのに必要な原子群表す。nは0〜5の整数を表し、Rは置換基を表す。nが2以上の場合、それぞれのRは同じであってもよく、異なってもよく、お互いに連結して縮合環を形成してもよい。RからRで表される置換基は各々置換基を有してもよい脂肪族基、芳香族基、複素環基を表す。また、RからRで表される置換基は各々連結して環構造を形成してもよい。)
  2. 前記1対の対向する電極の内、表示電極が透明導電性酸化物からなり、前記金属塩化合物が銀塩化合物であることを特徴とする請求項1に記載の表示素子。
  3. 前記金属塩化合物以外に更に酸化還元されうる補助化合物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の表示素子。
  4. 前記酸化還元されうる補助化合物が表示電極と対向する側の電極に固定化されていることを特徴とする請求項3に記載の表示素子。
JP2008288576A 2008-11-11 2008-11-11 表示素子 Pending JP2010117407A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008288576A JP2010117407A (ja) 2008-11-11 2008-11-11 表示素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008288576A JP2010117407A (ja) 2008-11-11 2008-11-11 表示素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010117407A true JP2010117407A (ja) 2010-05-27

Family

ID=42305129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008288576A Pending JP2010117407A (ja) 2008-11-11 2008-11-11 表示素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010117407A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011085622A (ja) 電解液および電気化学デバイス
JP5003685B2 (ja) 表示素子
JP5353894B2 (ja) 表示素子
JP5338436B2 (ja) 修飾電極及び電気化学表示素子
JP2010117409A (ja) 表示素子
JP2008224717A (ja) 表示素子
JP2010243632A (ja) 表示素子の駆動方法及び表示素子
JP2010256436A (ja) 電気化学表示素子
JP2010164683A (ja) 表示素子
JP2010169933A (ja) 修飾電極、その製造方法及びそれを用いた電気化学表示素子
JP5347516B2 (ja) 電気化学的表示素子の製造方法
JP2010217692A (ja) 表示素子
JP2010117407A (ja) 表示素子
JP5488600B2 (ja) 表示素子
JP2010256603A (ja) 表示素子
JP2010139541A (ja) 表示素子
JP5293324B2 (ja) 修飾電極及び電気化学表示素子
JP2011017837A (ja) 表示素子
JP2010134226A (ja) 表示素子
JP2010117406A (ja) 表示素子
JP2010117405A (ja) 表示素子
JP2010117408A (ja) 表示素子
JP2010054566A (ja) 電解質組成物及び表示素子
JP2010197809A (ja) 表示素子の駆動方法
JP2010164861A (ja) 表示素子