JP2016173551A - エレクトロクロミック表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示基板1と、表示基板1上に設けられた表示電極2と、表示電極2上に設けられたエレクトロクロミック層4と、表示基板1に対向して設けられた対向基板9と、対向基板9上に設けられた複数の対向電極8と、表示基板1と対向基板9との間に設けられた電解液層7とを備え、表示電極2とエレクトロクロミック層4との間にイットリウムを含む金属酸化物層3を有することを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。
【選択図】図1
Description
しかし、3色又は4色で空間を分割することから、色の鮮やかさや明るさに乏しいという問題があった。
このようなエレクトロクロミック表示装置については、有機エレクトロクロミック化合物の分子設計により様々な色の発色が得られること、反射型の表示装置であること、表示メモリ性があること、低電圧で駆動できること等の理由から、電子ペーパー用途の表示装置技術の有力な候補として、材料開発からデバイス設計に至るまで、幅広く研究開発が行われている。
前記エレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミック層が設けられた前記電極との間にイットリウムを含む金属酸化物層を有することを特徴とする。
また以下の実施形態においては、一対の電極は、一方が、表示基板と該表示基板上に設けられた表示電極とからなるものであり、他方が、前記表示基板に対向して設けられた対向基板と該対向基板上に設けられた対向電極とからなるものを例にとって説明するが、本発明における一対の電極はこれらに限定されるものではない。
本発明に係るエレクトロクロミック表示装置の一実施形態について説明する。本実施形態に係るエレクトロクロミック表示装置を図1及び図2に示す。なお、図2は図1の要部拡大模式図である。
図1に示すように、表示基板1と対向基板9とは互いに対向しており、表示基板1上に、表示電極2、イットリウム含有層3、エレクトロクロミック層4、白色反射層6が形成されている。また、対向基板9上には複数の対向電極8が形成されており、表示基板1と対向基板9との間には電解質を溶解させた電解液が含浸されて電解液層7が形成されている。
<表示基板>
表示基板1としては、透明な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板、プラスチックフィルムなどが挙げられる。また、水蒸気バリア性、ガスバリア性、視認性を高めるために表示基板1の表裏面に透明絶縁層、反射防止層などがコーティングされていてもよい。
表示電極2としては、透明性及び導電性を有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
表示電極2の材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物等の金属酸化物などが挙げられる。また、透明性を有する銀ナノワイヤー、金ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、金属酸化物等のネットワーク電極又はこれらの複合層も選択可能である。
また、表示電極2の材料が塗布形成できるものであれば、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法も用いることができる。
また、表示電極2の膜厚は、特に制限されるわけではないが、ITO電極の場合であれば10〜300nmが好ましい。
表示電極2の表面抵抗率は、応答速度や表示均一性などエレクトロクロミック表示装置の表示性能に影響を与える重要な要素である。表示電極2の表面抵抗率は、エレクトロクロミック表示面積にも依存するが、100Ω/□以下が好ましく、さらに好ましくは10Ω/□以下である。
対向基板9としては、透明、不透明を問わず用いることができる。すなわち、透明基板として、ガラス基板、プラスチックフィルム等の基板や、不透明な基板として、シリコン基板、ステンレス等の金属基板、又はこれらを積層したものなど、種々の基板を用いることができる。
対向電極8の材料としては、導電性を有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の金属酸化物、あるいは亜鉛、白金等の金属、カーボン、又はそれらの複合膜などを用いることができる。
また、対向電極8が酸化還元反応により不可逆的に腐食されないように対向電極8を覆うように保護層が形成されていてもよい。
また、対向電極8の材料が塗布形成できるものであれば、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法も用いることができる。これらの中でも、パターニングが不可能なものについては前述の各種パターニング方法との組み合わせにより好適に対向電極8を形成することができる。
上述の対向電極8を覆う保護層としては、対向電極8の不可逆的な酸化還元反応による腐食を防止する役割を担う材料であれば、特に限定されるものではない。Al2O3、SiO2又はそれらを含む絶縁体材料、酸化亜鉛、酸化チタン又はこれらを含む半導体材料、あるいはポリイミド等の有機材料など、様々なものを用いることができる。これらの中でも、可逆的な酸化還元反応を示す材料が好ましい。
また、前記保護層の膜厚は、特に制限されるわけではないが、50nm〜5μmが好ましい。
エレクトロクロミック層4は、導電性微粒子又は半導体性微粒子からなる多孔質電極と、前記微粒子に担持され、酸化還元反応により呈色変化を示すエレクトロクロミック材料とを有する。
前記エレクトロクロミック材料としては、無機エレクトロクロミック化合物及び有機エレクトロクロミック化合物のいずれを用いても構わない。なお、エレクトロクロミズムを示すことで知られる導電性高分子も用いることができる。
前記有機エレクトロクロミック化合物としては、例えば、ビオロゲン誘導体、希土類フタロシアニン誘導体、スチリル誘導体などが挙げられる。
前記導電性高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、又はそれらの誘導体などが挙げられる。
nは、0、1又は2を表す。kは、0、1又は2を表す。
Xは、1価のアニオンを表す。前記一価のアニオンとしては、カチオン部と安定に対をなすものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Brイオン(Br−)、Clイオン(Cl−)、ClO4イオン(ClO4 −)、PF6イオン(PF6 −)、BF4イオン(BF4 −)などが挙げられる。
Aは、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキレン基、アリーレン基、又は複素環基を表す。
前記導電性又は半導体性微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、中でも金属酸化物が好ましい。
前記金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化カルシウム、フェライト、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、アルミノケイ酸、リン酸カルシウム、アルミノシリケート等を主成分とする金属酸化物が用いられる。
また、これらの金属酸化物は、単独で用いられてもよく、2種以上が混合され用いられてもよい。これらの中でも、電気伝導性等の電気的特性や光学的性質等の物理的特性の観点から、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化インジウム及び酸化タングステンから選ばれる1種、もしくはそれらの混合物が用いられたとき、発消色の応答速度に優れた多色表示が可能である。とりわけ、酸化チタンが用いられたとき、より発消色の応答速度に優れた多色表示が可能である。
本実施形態のエレクトロクロミック表示装置では、表示電極2とエレクトロクロミック層4との間に、イットリウムを含む金属酸化物層(イットリウム含有層と称する)を有することを特徴とする。すなわち、イットリウム含有層3は、酸化イットリウムを少なくとも含有する。
酸化チタン含有層における酸化チタンの含有量は50〜100mol%が好ましく、50〜90mol%がより好ましい。100mol%ではRFスパッタリング時の異常放電により生産性が落ちる可能性がある。
また、酸化チタン含有層の膜厚は、特に制限されるわけではないが、1〜100nmが好ましい。
イットリウム含有層3における酸化イットリウムの含有量は、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、40mol%以上100mol%以下が更に好ましい。前記含有量が、10mol%未満であると、他の元素の影響が支配的になり、エレクトロクロミック層4への電荷注入を抑えることができないなどの不具合が生じることがある。
電解液層7に含有される電解液は、電解質と該電解質を溶解させるための溶媒とから構成される。前記電解液は、表示基板1と対向基板9を貼り合わせる際に表示電極2、エレクトロクロミック層4の表示基板1側に作製した層へ含浸させることができる。
また、表示電極2、エレクトロクロミック層4を作製する段階で電解質を各層内に分布させ、表示基板1と対向基板9を貼り合わせる際に溶媒のみを含浸させることも可能である。この方法では電解液の浸透圧によって各層への含浸速度を向上させることができる。
電解質の材料としては、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級アンモニウム塩や酸類、アルカリ類の支持塩等を用いることができる。例えば、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3COO、KCl、NaClO3、NaCl、NaBF4、NaSCN、KBF4、Mg(ClO4)2、Mg(BF4)2などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記分子構造としては、カチオン成分として、例えば、N,N−ジメチルイミダゾール塩、N,N−メチルエチルイミダゾール塩、N,N−メチルプロピルイミダゾール塩等のイミダゾール誘導体;N,N−ジメチルピリジニウム塩、N,N−メチルプロピルピリジニウム塩等のピリジニウム誘導体等の芳香族系の塩;トリメチルプロピルアンモニウム塩、トリメチルヘキシルアンモニウム塩、トリエチルヘキシルアンモニウム塩等のテトラアルキルアンモニウム等の脂肪族4級アンモニウム系化合物などが挙げられる。
アニオン成分としては、大気中の安定性の面でフッ素を含んだ化合物がよく、例えば、BF4 −、CF3SO3 −、PF4 −、(CF3SO2)2N−などが挙げられる。
これらのカチオン成分とアニオン成分の組み合わせにより処方したイオン液体を用いることができる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
固体化手法としては、特に制限されるものではないが、前記電解質と溶媒をポリマー樹脂中に保持することが好ましい。これにより高いイオン伝導度と固体強度が得られるためである。
さらに、前記ポリマー樹脂としては光硬化可能な樹脂が好ましい。熱重合や溶剤を蒸発させることにより薄膜化する方法に比べて、低温かつ短時間で素子を製造できるためである。
白色反射層6は、白色顔料粒子を分散した樹脂を塗布形成する方法等によって作製することができる。
白色反射層6に含まれる白色顔料粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ、酸化セシウム、酸化イットリウムなどが挙げられる。
前記白色顔料粒子を分散させる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂などの各種高分子樹脂材料を用いることができる。
また、白色反射層6の膜厚は、特に制限されるわけではないが、1〜20μmが好ましい。
次に、本発明に係るエレクトロクロミック表示装置におけるその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。本実施形態に係るエレクトロクロミック表示装置の模式図を図3に示す。
ここで、前記複数の表示電極と前記対向電極との間には、それぞれ絶縁層が設けられていることが好ましい。
表示基板1側に第1の表示電極12、第1のイットリウムを含む金属酸化物層13、第1のエレクトロクロミック層14が形成されている。また、第1のエレクトロクロミック層14上に第1の絶縁層15が形成されている。
本実施形態のイットリウム含有層は前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
本実施形態においては、複数ある表示電極とエレクトロクロミック層との間の少なくとも一箇所に、イットリウム含有層が設けられていればよい。すなわち、図3においては、第1のイットリウム含有層13、第2のイットリウム含有層23及び第3のイットリウム含有層33のうちいずれか1つがあればよい。本実施形態において、層内・層間のクロストークを抑制するためには、これらイットリウム含有層のうち2つが設けられていることが好ましく、3つが設けられていることがより好ましい。すなわち、複数の表示電極とエレクトロクロミック層との間の全てにイットリウム含有層が設けられていることが好ましく、これにより層内・層間のクロストークをより抑制することができる。
また、第2のイットリウム含有層23も同様に、第2のイットリウム含有層23の上下に第3及び第4の酸化チタン含有層が形成され、第3の酸化チタン含有層、第2のイットリウム含有層23、第4の酸化チタン含有層とがこの順で積層されていることが好ましい。
さらに、第3のイットリウム含有層33も同様に、第3のイットリウム含有層33の上下に第5及び第6の酸化チタン含有層が形成され、第5の酸化チタン含有層、第3のイットリウム含有層33、第6の酸化チタン含有層とがこの順で積層されていることが好ましい。
本発明において、複数の表示電極のうち、表示基板1に接している第1の表示電極12以外の表示電極を中間表示電極と称することがある。すなわち、本実施形態においては、第2の表示電極22及び第3の表示電極32を中間表示電極と称することがある。中間表示電極としては、上述の表示電極2と同様のものを用いることができ、また上述したように、透明性及び導電性を有する材料であることが好ましい。
本実施形態において、中間表示電極は少なくともイオン透過性を有している。真空製膜法や各種印刷法で形成した中間表示電極のうち、イオン透過性に乏しいものについては微細な貫通孔を設けることでイオン透過性を補うことが可能である。
(1)前記中間表示電極を形成する前にあらかじめ下地層として凹凸を持つ層を形成しそのまま凹凸を有する中間表示電極とする方法。
(2)前記中間表示電極を形成する前にマイクロピラーなどの凸形状構造体を形成し、該表示電極形成後に該凸形状構造体を取り除く方法。
(3)前記中間表示電極を形成する前に発泡性の高分子重合体等を散布し、該中間表示電極を形成後に加熱や脱気する等の処理を施して発泡させる方法。
(4)直接中間表示電極に各種放射線を輻射して細孔を形成させる方法。
本発明において、複数のエレクトロクロミック層のうち、第1のエレクトロクロミック層14以外のエレクトロクロミック層を中間エレクトロクロミック層と称することがある。すなわち、本実施形態においては、第2のエレクトロクロミック層24及び第3のエレクトロクロミック層34を中間エレクトロクロミック層と称することがある。
多孔性としては、目的に応じて適宜選択することができるが、孔径及び孔密度を以下のようにすることが好ましい。
微細貫通孔の孔径は、0.01μm〜100μmが好ましく、0.1μm〜5μmがより好ましい。
前記微細貫通孔の中間表示電極の表面積に対する孔面積の比(孔密度)は、目的に応じて適宜設定することができるが、0.01%〜40%が好ましく、20%〜40%がより好ましい。
光学透過率としては、目的に応じて適宜選択することができるが、60%以上100%未満が好ましく、90%以上100%未満がより好ましい。
上述したように複数の表示電極と対向電極8との間には、それぞれ絶縁層が設けられていることが好ましく、本実施形態においては、第1の絶縁層15及び第2の絶縁層25が図示されている。第1の絶縁層15又は第2の絶縁層25は、第1の表示電極12と第2の表示電極22、又は第2の表示電極22と第3の表示電極32とが電気的に絶縁されるように隔離するためのものである。
また、図3には図示されていないが、さらに第4の表示電極、第4のエレクトロクロミック層を増やして設ける場合にも、それぞれの隣接する中間表示電極間での絶縁性を補償するための絶縁層を挿入することが好ましい。
絶縁層の形成方法としては、例えば、焼結法(高分子微粒子や無機粒子をバインダ等に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又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、溶剤で有機物又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等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。
ここで、絶縁層上に形成される前記表示電極層の導電性のためには、小さな粒径の金属酸化物微粒子を用いた平坦な絶縁層を形成することが好ましい。また、球形の金属酸化物微粒子ではなく、針状や数珠状、鎖状の金属酸化物微粒子は空隙率の高さから電解液浸透性に有利である。すなわち、これらの金属酸化物微粒子の積層体や複合体により空隙率の高さと平坦性を実現する絶縁層が特に有用である。
ZnSを主な成分として含む材料としては、例えば、ZnS−SiO2、ZnS−SiC、ZnS−Si、ZnS−Geなどが挙げられる。ZnSの含有率は、絶縁層を形成した際の結晶性を良好に保つために、50mol%〜90mol%が好ましい。したがって、ZnS−SiO2(モル比=8/2)、ZnS−SiO2(モル比=7/3)、ZnS、ZnS−ZnO−In2O3−Ga2O3(モル比=60/23/10/7)がより好ましい。
このような絶縁層の材料を用いることにより、薄膜で良好な絶縁効果が得られ、多層化による膜強度低下及び膜剥離を防止することができる。
本実施形態において、電解液層7は前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
本実施形態における電解液層7は、第1、第2の絶縁層、第1〜第3のエレクトロクロミック層、第1〜第3の表示電極、対向電極8のいずれか又は全てにわたって含浸される。
本実施形態において、白色反射層6は前記第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
本実施形態においては、上記の他にその他の層をさらに有していてもよい。前記その他の層としては、キズ、剥離などによる欠陥を防止するためのハードコート層や、反射を抑制するためのAR(Anti−Reflection)コート層などが挙げられる。
前記ハードコート層としては、溶液を塗布して形成するもので、UV硬化樹脂、熱硬化樹脂など、特に限定されるものではなく、一般的な光学部材用のハードコート材料を用いることができる。また、上述したハードコート材料とARコート材料のみで、層を形成してもよい。
本発明のエレクトロクロミック表示装置の製造方法は、表示基板上に表示電極を形成する工程と、前記表示電極上にイットリウムを含む金属酸化物層を形成する工程と、前記イットリウムを含む金属酸化物層上にエレクトロクロミック層を形成する工程と、前記表示基板と対向する対向基板上に複数の対向電極を形成する工程と、前記表示基板と前記対向基板との間に電解液層を形成する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
図1及び図2に示す実施例1のエレクトロクロミック表示装置を以下のようにして作製した。
表示基板1としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により厚み100nmのITO(インジウムスズ酸化物)膜を20mm×20mmの領域、及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、表示電極2を作製した。
次に、表示電極2上に、スパッタリング法により、厚み10nmの第1の酸化チタン含有層10a、厚み5nmのイットリウムを含む金属酸化物層3としての酸化イットリウム(Y2O3)層(酸化イットリウムの含有量100mol%)、厚み10nmの第2の酸化チタン含有層10bを順次形成した。
次に、第2の酸化チタン含有層10b上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物とからなるエレクトロクロミック層4を形成した。エレクトロクロミック層4の厚みは約1μmであった。
次に、エレクトロクロミック層4の上に、平均一次粒子径250nmの白色酸化チタン粒子分散液(酸化チタン微粒子(CR50、石原産業社製)45重量%、水性ポリエステル系ウレタン樹脂(HW350、DIC社製)5重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール50重量%)をスピンコートし、厚さ5μmの白色反射層6を形成し、表示基板1を作製した。
対向基板9としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により、7mm×15mmの領域を3か所、及びそれぞれの引き出し部分にメタルマスクを介して、厚み100nmのITO膜を形成し、対向電極8とした。
対向電極8には保護層として平均粒径20nmの酸化アンチモン錫微粒子分散液(三菱マテリアル社製、酸化アンチモン錫微粒子固形分濃度5重量%、水性ポリエステル系ウレタン樹脂(HW350、DIC社製)5重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール90重量%)をスピンコートし、厚さ250nmの保護層を形成し、対向基板9を作製した。
電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム、溶媒としてジメチルスルホキシド及びポリエチレングリコール(分子量:200)、さらにUV硬化接着剤(PTC10 十条ケミカル社製)を1.2:5.4:6:16で混合した電解液を用意し、対向基板9側に滴下塗布した。その後、表示基板1と重ね合わせ、対向基板9側よりUV光照射硬化させて貼り合わせ、実施例1のエレクトロクロミック表示装置を作製した。なお、電解液層7の厚さはビーズスペーサを電解液層7に0.2重量%混合することにより10μmに設定した。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
以下のようにして、イットリウムを含む金属酸化物層3を設けなかった以外は、実施例1と同様にして、比較例1のエレクトロクロミック表示装置を作製した。
表示基板1としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により厚み100nmのITO膜を20mm×20mmの領域、及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、表示電極2を作製した。
次に、表示電極2上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物とからなるエレクトロクロミック層4を形成した。エレクトロクロミック層4の厚みは約1μmであった。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
以下のようにして、イットリウムを含まない金属酸化物層を設けた以外は、実施例1と同様にして、比較例2のエレクトロクロミック表示装置を作製した。なお、イットリウム含有層3の代わりにZnS−SiO2層を形成した。
表示基板1としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により厚み100nmのITO膜を20mm×20mmの領域、及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、表示電極2を作製した。
次に、表示電極2上に、スパッタリング法により、厚み10nmの第1の酸化チタン含有層10a、厚み10nmの(イットリウムを含まない)金属酸化物層としてのZnS−SiO2層、厚み10nmの第2の酸化チタン含有層10bを順次形成した。ZnS−SiO2層の形成に用いたスパッタリングターゲットの組成比は、ZnS:SiO2=80mol%:20mol%とした。
次に、第2の酸化チタン含有層10b上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物とからなるエレクトロクロミック層4を形成した。エレクトロクロミック層4の厚みは約1μmであった。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
以下のようにして、イットリウムを含まない金属酸化物層を設けた以外は、実施例1と同様にして、比較例3のエレクトロクロミック表示装置を作製した。なお、イットリウム酸化物層の代わりにBi2O3−B2O3層を形成した。
表示基板1としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により厚み100nmのITO膜を20mm×20mmの領域、及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、表示電極2を作製した。
次に、表示電極2上に、スパッタリング法により、厚み10nmの第1の酸化チタン含有層10a、厚み10nmの(イットリウムを含まない)金属酸化物層としてのBi2O3−B2O3層、厚み10nmの第2の酸化チタン含有層10bを順次形成した。Bi2O3−B2O3層の形成に用いたスパッタリングターゲットの組成比は、Bi2O3−B2O3=66.6mol%:33.4mol%とした。
次に、第2の酸化チタン含有層10b上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物とからなるエレクトロクロミック層4を形成した。エレクトロクロミック層4の厚みは約1μmであった。
作製した実施例1、比較例1、比較例2及び比較例3のエレクトロクロミック表示装置について、以下のようにして、電気光学特性、表示画像保持性能、耐光性評価を評価した。
<電気光学特性の評価>
表示電極2を作用電極とし、3つの対向電極8のうちの1つを参照電極及びカウンター電極として、サイクリックボルタンメトリー(CV)法により電気特性を評価した。また同時に、550nmの反射光強度を測定し、光学特性も評価した。
測定には電気化学アナライザーALS660C(BAS(Bioanalytical Systems)社製)及び分光器USB4000(オーシャンオプティクス社製)を用いた。反射光強度は、標準白色板(日本色彩研究所製)からの反射率を100%とした。CV測定の掃引速度は0.5V/secで測定し、さらに電圧に対する反射率変化を測定した。
実施例1の酸化ピーク電位(消色電位)は+5.5V、比較例1の酸化ピーク電位は+0.4V、比較例3の酸化ピークは+6.0Vであった。また、比較例2では酸化還元反応に伴う電流がほとんど観測されず、また反射率変化もほとんど観測されなかった。この結果から、イットリウムを含む金属酸化物層3を設けることによって酸化還元反応が起こるピーク電位がシフトし、発色及び消色反応に閾値ができることが判明した。
また、イットリウムを含まない絶縁性の金属酸化物層としてZnS−SiO2層を設けた場合(比較例2)、エレクトロクロミック層4の発消色反応がほとんど観測されなかった。このことから、イットリウムを含む金属酸化物層3が発消色のピーク電位のコントロールに有効であることが示された。
続いて経時での解像度変化を確認するために、表示画像保持性能を評価した。実施例1、比較例1のそれぞれの表示電極を負極に、それぞれの3つの対向電極8のうちの1つを正極に接続し、十分な発色濃度が得られるまで+5Vの電圧をそれぞれ印加した。選択した対向電極8に対向したエレクトロクロミック層4上に、対向電極8の形状を反映したマゼンタ色の発色領域が観測された。それぞれのエレクトロクロミック表示装置でのマゼンタ色の発色領域の550nmの反射率が5%に達するまでの時間は実施例1では約2秒、比較例1では約0.5秒であった。
その後、それぞれの表示電極2と対向電極8の接続を開放した。開放して10分後には、実施例1では対向電極8を反映したパターンが判別できたものの、比較例1では対向電極8のパターンは判別できず、滲んだマゼンタ色の領域が残っていた。比較例1に比べて実施例1の表示画像保持性能は高かった。
実施例1、比較例1及び比較例3で作製したエレクトロクロミック表示装置について12時間の光照射試験を実施した。蛍光灯下で試料に1000ルクスの光が照射されるように設定した。光照射後、実施例1及び比較例1においては外観に目立った変化は見られなかったものの、比較例3のエレクトロクロミック表示装置は外観が黒色化していた。このときの波長550nmの反射率変化は、標準白色板(日本色彩研究所製)からの反射率を100%として、約45%から約30%へ低下していた。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
図3に示す実施例2のエレクトロクロミック表示装置を以下のようにして作製した。
−第1の表示電極、第1のイットリウム含有層及び第1のエレクトロクロミック層の作製−
表示基板1としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により厚み100nmのITO膜を20mm×20mmの領域、及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、第1の表示電極12を作製した。
次に、第1の表示電極12上に、スパッタリング法により、厚み5nmの第1の酸化チタン含有層10a、厚み5nmの第1のイットリウム含有層13としての酸化イットリウム(Y2O3)層(酸化イットリウムの含有量100mol%)、厚み5nmの第2の酸化チタン含有層10bを順次形成した。
次に、第2の酸化チタン含有層10b上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物とからなる第1のエレクトロクロミック層14を形成した。第1のエレクトロクロミック層14の厚みは約1μmであった。
平均一次粒径20nmのシリカ微粒子分散液(シリカ固形分濃度13重量%、ポリビニルアルコール樹脂(PVA500、日本酢ビ・ポバール社製)2重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール85重量%)をスピンコートし、120℃のホットプレートで10分間アニール処理し、厚さ約1μmである多孔性の第1の絶縁層15を得た。さらに、平均粒径450nmのシリカ粒子分散液(シリカ固形分濃度1重量%、2−プロパノール99重量%)をスピンコートした。続いて、この上にZnS−SiO2(80mol%:20mol%)をスパッタリング法により厚みが100nmとなるように形成し、第1の絶縁層15を形成した。
さらに、第1の絶縁層15上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO膜を、第1の表示電極12で形成したITO膜と重なる部分の20mm×20mmの領域に形成した。また、メタルマスクを介して、第1の表示電極12の引き出し部分とは異なる部分に引き出し部分を形成し、第2の表示電極22を得た。
次に、第2の表示電極22上に、スパッタリング法により、厚み10nmの第3の酸化チタン含有層、厚み10nmの第2のイットリウム含有層23としての酸化イットリウム含有層、厚み10nmの第4の酸化チタン含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)を順次形成した。
さらに、2−プロパノール浴中で3分間超音波照射を行い、先に散布した平均粒径450nmのシリカ粒子を除去し、微細貫通孔を有する第2の表示電極22、及び第2のイットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)23を形成した。なお、第1の表示電極12からの引き出し部分と第2の表示電極22からの引き出し部分の間の抵抗は、40MΩ以上であり、絶縁状態であった。
前記第4の酸化チタン含有層上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、酸化チタン粒子膜上に、イエロー発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(4,4’−(1,3,4−oxadiazole−2,5−diyl)bis(4,1−phenylene))bis(1−(8−phosphonooctyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第2のエレクトロクロミック層24を形成した。第2のエレクトロクロミック層24は厚さ約1μmであった。
平均一次粒径20nmのシリカ微粒子分散液(シリカ固形分濃度13重量%、ポリビニルアルコール樹脂(PVA500、日本酢ビ・ポバール社製)2重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール85重量%)をスピンコートし、120℃のホットプレートで10分間アニール処理し、厚さ約1μmである多孔性の第2の絶縁層25を得た。さらに、平均粒径450nmのシリカ粒子分散液(シリカ固形分濃度1重量%、2−プロパノール99重量%)をスピンコートした。続いて、この上にZnS−SiO2(80mol%:20mol%)をスパッタリング法により厚みが100nmとなるように形成し、第2の絶縁層25を形成した。
さらに、第2の絶縁層25上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO膜を、第1の表示電極12及び第2の表示電極22で形成したITO膜と重なる部分の20mm×20mmの領域に形成した。また、メタルマスクを介して、第1の表示電極12及び第2の表示電極22引き出し部分とは異なる部分に引き出し部分を形成し、第3の表示電極32を形成した。
次に、第3の表示電極32上に、スパッタリング法により、厚み10nmの第5の酸化チタン含有層、厚み10nmの第3のイットリウム含有層33としての酸化イットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)、厚み10nmの第6の酸化チタン含有層を順次形成した。
さらに、2−プロパノール浴中で3分間超音波照射を行い、先に散布した平均粒径450nmのシリカ粒子を除去し、微細貫通孔を有する第3の表示電極32、及び第3のイットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)33を形成した。
なお、第2の表示電極22からの引き出し部分と第3の表示電極32からの引き出し部分の間の抵抗は40MΩ以上であり、絶縁状態であった。
前記第6の酸化チタン含有層上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、酸化チタン粒子膜上に、シアン発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(isoxazole−3,5−diyl)bis(1−(2−phosphonoethyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第3のエレクトロクロミック層34を形成した。第3のエレクトロクロミック層34は厚さ約1μmであった。
次に、第3のエレクトロクロミック層34上に、平均一次粒子径250nmの白色酸化チタン粒子分散液(酸化チタン微粒子(CR50、石原産業社製)45重量%、水性ポリエステル系ウレタン樹脂(HW350、DIC社製)5重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール50重量%)をスピンコートし、厚さ5μmの白色反射層6を形成し、表示基板1を作製した。
対向基板9としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により、7mm×15mmの領域を3か所、及びそれぞれの引き出し部分にメタルマスクを介して、厚み100nmのITO膜を形成し、対向電極8とした。
対向電極8には保護層として平均粒径20nmの酸化アンチモン錫微粒子分散液(三菱マテリアル社製、酸化アンチモン錫微粒子固形分濃度5重量%、水性ポリエステル系ウレタン樹脂(HW350、DIC社製)5重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール90重量%)をスピンコートし、厚さ250nmの保護層を形成し、対向基板9を作製した。
電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム、溶媒としてジメチルスルホキシド及びポリエチレングリコール(分子量:200)、さらにUV硬化接着剤(PTC10 十条ケミカル社製)を1.2:5.4:6:16で混合した電解液を用意し、対向基板9側に滴下塗布した。その後、表示基板1と重ね合わせ、対向基板9側よりUV光照射硬化させて貼り合わせ、実施例2のエレクトロクロミック表示装置を作製した。なお、電解質層の厚さはビーズスペーサを電解層に0.2重量%混合することにより10μmに設定した。
作製した実施例2のエレクトロクロミック表示装置について、以下のようにして発色特性の評価を行った。
<<発色試験>>
3つの対向電極8のうち1か所を正極に、第1の表示電極12を負極につなぎ、定電圧電源を用いて+6Vの電圧を十分な発色濃度となるまで0.5秒間印加した。その結果、エレクトロクロミック層に、選択された対向電極の形状を反映した、マゼンタ色の領域が観測された。
続いて、先ほど選択した対向電極8とは異なる別の1か所の対向電極8を正極に、第2の表示電極22を負極につなぎ、定電圧電源を用いて+6Vの電圧を0.5秒間印加した。選択された対向電極の形状を反映したイエロー色の領域が観測された。このとき先に発色していたマゼンタの領域には変化がなかった。
続いて残りの1か所の対向電極8を正極に、第3の表示電極32を負極につなぎ、定電圧電源を用いて+6Vの電圧を0.5秒間印加した。選択された対向電極8の形状を反映したシアン色の領域が観測された。このとき先に発色していたマゼンタならびにイエローの領域にはほとんど変化がなかった。
第3の表示電極32を開放して1分間経過後でもマゼンタ、イエロー、シアンのそれぞれの領域の色は混ざることなく残っていた。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
以下のようにして、イットリウムを含む金属酸化物層を設けなかった以外は、実施例2と同様にして、比較例4のエレクトロクロミック表示装置を作製した。
−第1の表示電極及び第1のエレクトロクロミック層の作製−
表示基板1としての40mm×40mmのガラス基板上に、スパッタリング法により厚み100nmのITO膜を20mm×20mmの領域、及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、第1の表示電極12を作製した。
次に、第1の表示電極12上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物とからなる第1のエレクトロクロミック層14を形成した。第1のエレクトロクロミック層14の厚みは約1μmであった。
さらに、第1の絶縁層15上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO膜を、第1の表示電極12で形成したITO膜と重なる部分の20mm×20mmの領域に形成した。また、メタルマスクを介して、第1の表示電極12とは異なる部分に引き出し部分を形成し、第2の表示電極22を得た。
さらに、2−プロパノール浴中で3分間超音波照射を行い、先に散布した平均粒径450nmのシリカ粒子を除去し、微細貫通孔を有する第2の表示電極22を形成した。なお、第1の表示電極12からの引き出し部分と第2の表示電極22からの引き出し部分の間の抵抗は40MΩ以上であり、絶縁状態であった。
第2の表示電極22上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、酸化チタン粒子膜上に、イエロー発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(4,4’−(1,3,4−oxadiazole−2,5−diyl)bis(4,1−phenylene))bis(1−(8−phosphonooctyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第2のエレクトロクロミック層24を形成した。第2のエレクトロクロミック層24は厚さ約1μmであった。
さらに、第2の絶縁層25上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO膜を、第1の表示電極12及び第2の表示電極22で形成したITO膜と重なる部分の20mm×20mmの領域に形成した。また、メタルマスクを介して、第1の表示電極12及び第2の表示電極22とは異なる部分に引き出し部分を形成し、第3の表示電極32を得た。
さらに、2−プロパノール浴中で3分間超音波照射を行い、先に散布した平均粒径450nmのシリカ粒子を除去し、微細貫通孔を有する第3の表示電極32を形成した。なお、第2の表示電極22からの引き出し部分と第3の表示電極32からの引き出し部分の間の抵抗は40MΩ以上であり、絶縁状態であった。
第3の表示電極32上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、酸化チタン粒子膜上に、シアン発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(isoxazole−3,5−diyl)bis(1−(2−phosphonoethyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第3のエレクトロクロミック層34を形成した。第3のエレクトロクロミック層34は厚さ約1μmであった。
作製した比較例4のエレクトロクロミック表示装置について、以下のようにして発色特性の評価を行った。
<<発色試験>>
3つの対向電極8のうち1か所を正極に、第1の表示電極12を負極につなぎ、定電圧電源を用いて+6Vの電圧を十分な発色濃度となるまで0.5秒間印加した。その結果、第1のエレクトロクロミック層14に、選択された対向電極8の形状を反映した、マゼンタ色の領域が観測された。
続いて、先ほど選択した対向電極8とは異なる別の1か所の対向電極8を正極に、第2の表示電極22を負極につなぎ、定電圧電源を用いて+6Vの電圧を0.5秒間印加した。選択された対向電極8の形状を反映したイエロー色の領域が観測された。このとき先に発色していたマゼンタの領域にはさらにイエロー色の発色が認められ、レッド色に色が変化した。
続いて残りの1か所の対向電極8を正極に、第3の表示電極32を負極につなぎ、定電圧電源を用いて+6Vの電圧を0.5秒間印加した。選択された対向電極8の形状を反映したシアン色の領域が観測された。このとき先に発色していたマゼンタの領域にもさらにシアンの発色が見られ、黒色に色へと色が変化した。また、先に発色していたイエローの領域にはマゼンタとシアンの発色が見られ、こちらも黒色へと色が変化した。
第3の表示電極32を開放して1分間経過後にはマゼンタ、イエロー、シアンのそれぞれの領域の色は同様の黒色へと色が変化していた。比較例4の表示画像保持性能は実施例2と比べて格段に悪く、マゼンタ、イエロー及びシアン色を同時に表示させることができなかった。
<エレクトロクロミック表示装置の作製>
実施例2において、対向電極8及び対向基板9として3.5インチサイズのアクティブマトリクスTFTを備えた駆動基板を用い、表示基板1、第1の表示電極12、第2の表示電極22、第3の表示電極32のサイズを変えた以外は、実施例2と同様にして、実施例3のエレクトロクロミック表示装置を以下のように作製した。使用した駆動基板はQVGAの3.5インチ低温ポリシリコンTFTであり、画素サイズは223.6μm×223.6μmであった。
表示基板1として90mm×90mmのガラス基板を用いて、表示基板1上にスパッタリング法により厚み100nmのITO膜を、75mm×60mmの領域及び引き出し部分にメタルマスクを介して形成し、第1の表示電極12を作製した。
次に、第1の表示電極12上に、スパッタリング法により、第1の表示電極12を覆うように、厚み10nmの第1の酸化チタン含有層10a、厚み5nmの第1のイットリウム含有層13として酸化イットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)、厚み10nmの第2の酸化チタン含有層10bで順次形成した。
次に、第2の酸化チタン含有層10b上に、酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、マゼンタ色発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(1−phenyl−1H−pyrrole−2,5−diyl)bis(1−(4−(phosphonomethyl)benzyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第1のエレクトロクロミック層14を形成した。
平均一次粒径20nmのシリカ微粒子分散液(シリカ固形分濃度13重量%、ポリビニルアルコール樹脂(PVA500、日本酢ビ・ポバール社製)2重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール85重量%)をスピンコートし、120℃のホットプレートで10分間アニール処理し、厚み約1μmである多孔性の第1の絶縁層15を得た。さらに、平均粒径450nmのシリカ粒子分散液(シリカ固形分濃度1重量%、2−プロパノール99重量%)をスピンコートした。続いて、この上にZnS−SiO2(80mol%:20mol%)スパッタリング法により厚みが100nmとなるように形成し、第1の絶縁層15を形成した。
さらに、第1の絶縁層15上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO膜を、第1の表示電極12で形成したITO膜と重なる部分の75mm×60mmの領域に形成した。また、メタルマスクを介して、第1の表示電極12の引き出し部分とは異なる部分に引き出し部分を形成し、第2の表示電極22を得た。
次に、第2の表示電極22上に、スパッタリング法により、第2の表示電極22を覆うように、厚み10nmの第3の酸化チタン含有層、厚み10nmの第2のイットリウム含有層23として酸化イットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)、厚み10nmの第4の酸化チタン含有層を順次形成した。
さらに、2−プロパノール浴中で3分間超音波照射を行い、先に散布した平均粒径450nmのシリカ粒子を除去し、微細貫通孔を有する第2の表示電極22及び第2のイットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)23を形成した。
次に、この上に酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、イエロー色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(4,4’−(1,3,4−oxadiazole−2,5‐diyl)bis(4,1−phenylene))bis(1−(8−phosphonooctyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第2のエレクトロクロミック層24を形成した。
平均一次粒径20nmのシリカ微粒子分散液(シリカ固形分濃度13重量%、ポリビニルアルコール樹脂(PVA500、日本酢ビ・ポバール社製)2重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール85重量%)をスピンコートし、120℃のホットプレートで10分間アニール処理し、厚み約1μmである多孔性の第2の絶縁層25を得た。さらに、平均粒径450nmのシリカ粒子分散液(シリカ固形分濃度1重量%、2−プロパノール99重量%)をスピンコートした。続いて、この上にZnS−SiO2(80mol%:20mol%)をスパッタリング法により厚みが100nmとなるように形成し、第2の絶縁層25を形成した。
次に、第2の絶縁層25上に、スパッタリング法により、厚み100nmのITO膜を、第2の表示電極22で形成したITO膜と重なる部分の75mm×60mmの領域に形成した。また、メタルマスクを介して、第1の表示電極12ならびに第2の表示電極22のそれぞれの引き出し部分とは異なる部分に引き出し部分を形成し、第3の表示電極32を得た。
次に、第3の表示電極32上に、スパッタリング法により、第3の表示電極32を覆うように、厚み10nmの第5の酸化チタン含有層、厚み10nmの第3のイットリウム含有層33として酸化イットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)、厚み10nmの第6の酸化チタン含有層を順次形成した。
さらに、2−プロパノール浴中で3分間超音波照射を行い、先に散布した平均粒径450nmのシリカ粒子を除去し、微細貫通孔を有する第3の表示電極32及び第3のイットリウム含有層(酸化イットリウムの含有量100mol%)33を形成した。
次に、この上に酸化チタン微粒子分散液(SP210、昭和タイタニウム社製)をスピンコートし、120℃で15分間のアニール処理により、酸化チタン粒子膜を形成した。
次に、前記酸化チタン粒子膜上に、シアン色に発色するエレクトロクロミック化合物であるビオロゲン化合物(4,4’−(isoxazole−3,5−diyl)bis(1−(2−phosphonoethyl)pyridinium)bromide)の1重量%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液をスピンコートし、120℃で10分間のアニール処理により、酸化チタン粒子とエレクトロクロミック化合物からなる第3のエレクトロクロミック層34を形成した。
次に、第3のエレクトロクロミック層34上に、平均一次粒子径250nmの白色酸化チタン粒子分散液(酸化チタン微粒子(CR50、石原産業社製)45重量%、水性ポリエステル系ウレタン樹脂(HW350、DIC社製)5重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール50重量%)をスピンコートし、厚さ5μmの白色反射層6を形成し、表示基板1を作製した。
対向基板9としてのQVGAの3.5インチ低温ポリシリコンTFT基板上の画素電極部に保護層として平均粒径20nmの酸化アンチモン錫微粒子分散液(三菱マテリアル社製、酸化アンチモン錫微粒子固形分濃度5重量%、水性ポリエステル系ウレタン樹脂(HW350、DIC社製)5重量%、2,2,3,3−テトラフロロプロパノール90重量%)をスピンコートし、厚さ250nmの保護層を形成し、対向基板9を作製した。
電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム、溶媒としてジメチルスルホキシド及びポリエチレングリコール(分子量:200)、さらにUV硬化接着剤(PTC10、十条ケミカル社製)を1.2:5.4:6:16で混合した電解液を用意し、対向基板9側に滴下塗布した。その後、表示基板1と重ね合わせ、対向基板9側よりUV光照射硬化させて貼り合わせ、実施例3のエレクトロクロミック表示装置を作製した。なお、電解液層7の厚さはビーズスペーサを電解液層7に0.2重量%混合することにより10μmに設定した。
作製した実施例3のエレクトロクロミック表示装置について、以下のようにして、発色試験を行った。
<<発色試験>>
作製した実施例3のエレクトロクロミック表示装置をFPGA(field−programmable gate array)を搭載したTFTの駆動装置及びパソコンと接続し、以下のような発色試験を実施した。
8.9mm2の領域をマゼンタ発色するように該当する領域の画素電極及び第1の表示電極12に電圧を印加するようにTFTを動作させた。約1秒間で該当する領域にマゼンタ色の発色が得られた。
また、その領域と一部を重なるようにさらに他の領域に8.9mm2の領域をイエロー発色するように、該当する領域の画素電極及び第2の表示電極22に電圧を印加するようにTFTを動作させた。約1.2秒間で該当する領域でイエロー色の発色が得られた。重なった領域ではレッド色の発色が得られた。
さらにマゼンタ、イエロー色を表示させた領域と一部を重なるようにさらに他の領域に8.9mm2の領域をシアン発色するように、該当する領域の画素電極及び第3の表示電極32に電圧を印加するようにTFTを動作させた。約1秒間で該当する領域にシアン色の発色が得られ、マゼンタ色と重なる領域にはブルー色の領域が、イエロー色と重なる領域にはグリーン色の領域が、レッド色と重なる領域には黒色の領域が得られた。
表示された画像は、1分間経過後でもほぼ発色直後のままの状態で保持されていた。
2 表示電極
3 イットリウム含有層
4 エレクトロクロミック層
6 白色反射層
7 電解液層
8 対向電極
9 対向基板
10a、10b 酸化チタン含有層
12 第1の表示電極
13 第1のイットリウム含有層
14 第1のエレクトロクロミック層
15 第1の絶縁層
22 第2の表示電極
23 第2のイットリウム含有層
24 第2のエレクトロクロミック層
25 第2の絶縁層
32 第3の表示電極
33 第3のイットリウム含有層
34 第3のエレクトロクロミック層
Claims (8)
- 一対の対向する電極と、
前記一対の電極の一方に設けられたエレクトロクロミック層と、
前記対向する電極の間に設けられた電解液層とを備え、
前記エレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミック層が設けられた前記電極との間にイットリウムを含む金属酸化物層を有することを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。 - 前記一対の電極は、
一方が、表示基板と該表示基板上に設けられた表示電極とからなるものであり、
他方が、前記表示基板に対向して設けられた対向基板と該対向基板上に設けられた対向電極とからなるものである、
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表示装置。 - 表示基板と、
前記表示基板上に設けられ、それぞれ異なる平面に設けられた複数の表示電極と、
前記複数の表示電極上のそれぞれに設けられた複数のエレクトロクロミック層と、
前記表示基板に対向して設けられた対向基板と、
前記対向基板上に設けられた対向電極と、
前記表示基板と前記対向基板との間に設けられた電解液層とを備え、
前記複数の表示電極と前記複数のエレクトロクロミック層との間の少なくとも一箇所に、イットリウムを含む金属酸化物層を有することを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。 - 前記複数の表示電極と前記対向電極との間には、それぞれ絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項3に記載のエレクトロクロミック表示装置。
- 前記表示電極及び前記エレクトロクロミック層は、多孔性及び光学透過性を有することを特徴とする請求項3又は4に記載のエレクトロクロミック表示装置。
- 前記絶縁層は、多孔性及び光学透過性を有することを特徴とする請求項4又は5に記載のエレクトロクロミック表示装置
- 前記イットリウムを含む金属酸化物層が、酸化チタン含有層と酸化チタン含有層との間に形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のエレクトロクロミック表示装置。
- 前記対向基板及び前記対向電極は、画素電極及び駆動回路が形成されたマトリクス表示基板からなることを特徴とする請求項2から7のいずれかに記載のエレクトロクロミック表示装置。
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