JP4934909B2 - Method for manufacturing electrochromic display medium - Google Patents

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

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は電気的に記録、消去可能な可逆表示部を有するカードなどの表示媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、カード等の表示媒体において、熱により情報の書き込み、消去を繰り返し行うことが可能な熱可逆性材料をもちいた表示層を、カード等の表示媒体上に形成する方法が製造の簡易性などの点から広く利用されている。
【0003】
この表示層は、有機低分子物質を樹脂に分散させ、加熱による透明状態と白濁状態が可逆的に変化し、常温でもその二形態を維持することを利用している。
【0004】
しかしながら、使用頻度、使用環境にもよるが、書き込み、消去を繰り返すと、表示層の反射濃度に変化がなくなり、判読不能となり、繰り返し耐性に問題がある。さらに、表示形態としては、透明、白濁のコントラストのみで、多色の表示が難しい。
【0005】
また、熱可逆性材料の代わりに、磁性粉をラミネートして、この磁性粉を磁化させ表示する方法も提案されているが、やはり繰り返し耐性に問題がある。
【0006】
これらを踏まえ、近年、エレクトロクロミック表示素子などの電気化学反応を利用した表示素子が注目されている。エレクトロクロミック表示素子は繰り返し耐性に優れ、また、エレクトロクロミック材料を選定することで、多色表示が可能である。
【0007】
しかし、通常エレクトロクロミック表示素子としては、例えば過塩素酸リチウムとプロピレンカーボネートの組み合わせのような、非水系電解液が用いられ、セル内に封止されている。
【0008】
このようにセル内に電解液を封止したエレクトロクロミック素子では、フレキシブル性がないため、前述のカード等の表示媒体としての適応は困難である。
【0009】
この解決法として、電解質として溶媒に支持電解質を溶解させた溶液で、マトリクスポリマーを膨潤させた、いわゆるゲルタイプのポリマー電解質がもちいられてきた。
【0010】
具体的には溶媒としては、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクタン、アセトニトリル等が用いられ、支持電解質としては、カチオンとしては4級アルキルアンモニウムイオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、アルキルホスホニウムがよく用いられ、アニオンとしては、ハロゲンイオン、硝酸イオン、BF4等が用いられる。
【0011】
また、ポリマーとしてはポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンイミン、ポリホスファゼン等の分子内にイオン性基を有するポリマーが用いられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液状の電解液を含浸させたゲル型ポリマー電解質を用いた場合には、可逆表示部に圧力がかかった場合などに電解液の漏液が発生し、器機の破損、溶媒がマトリックスポリマー中から抜け出してくることにより電解質としての性質が変化するという課題があり、長期間の信頼性に欠けるという問題点が指摘されている。
【0013】
また、液漏れ防止のための封止が必要であり、表示部の形態に関して自由度が制限される。
【0014】
本発明の目的は従来のカード等の表示媒体の欠点を解消し、繰り返し耐性に優れ、かつフレキシブル性等の性能を損なうことのなく、表示部の形態に関して自由度の高い、エレクトロクロミック表示媒体を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、少なくとも可撓性透光性基材上に、電気的に記録、消去可能な可逆表示部を有する表示媒体の製造方法であって、溶媒にあらかじめ溶解させたポリエーテル骨格を有するマトリクスポリマーに、支持電解質と、溶媒にあらかじめ溶解させたビオローゲン化合物とを加えて、ポリマー固体電解質材料を調製する工程と、前記ポリマー固体電解質材料を、透明電極を有する一の可撓性透光性基材上に塗工法により製膜し、ポリマー固体電解質の層を形成する工程と、前記ポリマー固体電解質の層上に、透明電極を有する他の可撓性透光性基材をラミネートする工程とを備えることを特徴とするエレクトロクロミック表示媒体の製造方法である。
【0016】
請求項2に記載の発明は、ポリマー固体電解質材料を調製する工程において、架橋剤として重合性ポリアルキレンオキサイドを添加す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媒体の製造方法である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を示す。本発明による表示媒体は特に限定するものではなく様々な媒体に応用できるが、ここではハンドリングの良い、カードに応用した例で説明する。
【0031】
固体電解質をエレクトロクロミック表示素子に使用すると、電解質を含浸させるセパレーターを必要とせず、素子の製造の簡略化を図れると同時に、液漏れ等による性能低下の危険性がなく、信頼性の高い素子を製造することができる。
【0032】
本発明のエレクトロクロミック表示媒体は、少なくとも可撓性透光性基材上に、二つの電極の間に挟まれた、電気的に記録、消去可能な可逆表示部を有する表示媒体であって、該可逆表示部が少なくとも、エレクトロクロミック材料の層、及び支持電解質を溶解させたポリエーテル骨格を有するポリマー固体電解質の層、またはエレクトロクロミック材料及び支持電解質を溶解させ、ポリエーテル骨格を有するポリマー固体電解質の層、からなる可逆表示部を含むものである。その層構成は、特に限定するものではないが、例えばエレクトロクロミック材料、ポリマー固体電解質からなる可逆表示部は2つの電極に挟まれており、さらにその外側にそれぞれ可撓性基材を積層してなるものが挙げられる。また、電極、可撓性基材は、少なくとも一方に透光性があればよく、もう一方は、透光性、不透光性、半透光性、反射性等、いずれの形態でもかまわない。
【0033】
本発明で用いる可撓性透光性基材は、特に限定するものではなく、可撓性、透光性があれば何でも良い。例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下PET)、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等を用いることができる。また、可撓性不透光性基材、可撓性半透光性基材、可撓性反射性基材としては公知の材料、例えば不透光性、半透光性プラスチックや金属材料、金属薄膜を設けたフィルムなどを用いることができる。
【0034】
透明電極としては、インジウムと錫の複合酸化物(以下ITO)、インジウムと亜鉛の複合酸化物、アルミニウムと亜鉛の複合酸化物等を用いることができる。また、不透光性電極、半透光性電極、反射性電極としては金属材料など公知の材料を用いることができる。
【0035】
本発明では、固体電解質として、ポリマー固体電解質を用いる。ポリマー固体電解質は、加工性、成形性に優れ、得られる固体電解質が柔軟であり、薄膜化も可能である点から有利である。
【0036】
本発明におけるポリマー固体電解質において、マトリクスポリマーとしてポリエーテル骨格を一部に有することを特徴とするが、ここでポリエーテルとしては、例えばポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、グリセリンポリエーテル、シリコーンポリエーテル、アクリルポリエーテル、ホスファゼンポリエーテルなどが挙げられる。なかでも、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイドは比較的入手が可能であり、加工性に優れる点などから、好ましい。
【0037】
また、上記ポリエーテルに架橋剤として、重合性ポリアルキレンオキサイドを添加、架橋させることで、ポリマー固体電解質の膜強度を向上させ、また、室温でのイオン伝導性を向上させることができるため、有効である。
【0038】
ここで重合性ポリアルキレンオキサイドとは、ポリアルキレングリコールのアクリレート誘導体、メタアクリレート誘導体、ビニル系誘導体が適し、具体的には、メトキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール−ブロック−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ブロック−ポリプロピレングリコール−ブロック−ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。またこの他に、ブロック鎖kとmをビスフェノールAで結合したエチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド−テトラメチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド−ブロック−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0039】
これらの重合性ポリアルキレンオキサイドを架橋させる方法としては、熱架橋、紫外線照射、電子線照射等公知の方法で行うことができ、特に限定するものではない。また、架橋法により過酸化物、光重合開始剤等を架橋助剤として添加することに関しても制限はない。
【0040】
本発明における固体電解質のマトリクスポリマーの分子量としては、10,000以上が必要である。分子量が小さい場合には、ポリマー固体電解質の結晶性が高くなり、これによるイオン伝導性の低下がおこると同時に、表示媒体上に表示部材として積層させた際に十分な膜強度を得ることができない。
【0041】
本発明におけるポリマー固体電解質材料のガラス転移温度Tgは−40℃以下であることが望ましい。これは、例えば支持電解質にLi系の化合物を用いた場合、マトリックスポリマーへ解離したリチウムイオンがポリマー中の酸素と会合体を作って溶媒和し、電界を印加することにより、会合と解離を繰り返しながら拡散輸送される現象を利用し、この時、イオンはアモルファス層の熱運動による高分子鎖の局所的な配置を変化させ移動する。従ってガラス転移温度の低いものを選択する必要があるためである。Tgが高い場合には室温におけるイオン伝導性が低下し、十分な表示性能が発揮できない。
【0042】
本発明におけるポリマー固体電解質材料の残留溶媒量は1重量%以下である必要がある。残留溶媒量が多い場合には、イオン伝導性が低下するとともに、電極との接着性、密着性が悪くなる。
【0043】
本発明におけるポリマー固体電解質材の機械物性において、静的引張試験における引張弾性率は10,000Pa〜100,000,000Paである必要がある。とくに50,000Pa〜50,000,000Paであることがより好ましい。これは例えば、カード用表示部材として使用する場合には、ある程度の変形をともなう状況下での使用が想定されるため、前記の範囲の引張弾性率が必要となる。しかし、引張弾性率が高すぎる場合には、固体電解質層が硬く脆くなり、機械的耐性に劣る。また、引張弾性率が低い場合には柔軟性は付与できるが、ハンドリングが悪くなる。以上の点から前記範囲内の引張弾性率が望ましい。
【0044】
本発明における支持電解質とは、前記マトリクスポリマーに加える電解質塩化合物のことをいう。
支持電解質としては、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiPF6、LiI、LiBr、LiSCN、LiN(CF3SO22、NaI、Li210Cl10、LiCF3CO2、NaBr、NaSCN、KSCN、MgCl2、Mg(ClO42、(CH34NBF4、(CH34NBr、(C254NClO4、(C254Ni、(C374NBr、(n−C494NClO4、(n−C494Ni、(n−C5114Niなどが挙げられる。これらの中でも、LiClO4、LiPF6、LiBF4等のLi塩がより好ましい。
【0045】
本発明において、支持電解質の使用量としては、マトリクスポリマーの重量に対して、10〜50重量%が望ましく、好ましくは20〜40重量%が望ましい。支持電解質の量が少ない場合には、イオン伝導性が低く、多い場合には加工性、成形性、機械的強度が低下する。
【0046】
本発明における電気的な酸化還元反応により、着色、消色するエレクトロクロミック材料としてはWO3、V25などの無機酸化物、ビオローゲン色素、芳香族アミン系色素、アントラキノン系色素などの低分子色素などを用いることができる。これらのうち酸化タングステンを、電極に真空蒸着する方法は、例えばカード上に表示素子を積層させる場合には、比較的容易に作成できるため好ましい。
【0047】
また、ビオローゲン化合物に関しても、ポリマー固体電解質にあらかじめ単独、もしくはメタノールなどの溶媒に溶かした形で、溶解させることで容易に作製できるため好ましい。
【0048】
また、前記エレクトロクロミック材料または前記透明電極または前記不透光性電極、半透光性電極、反射性電極をパターニングすることによりセグメントなどの様々なパターンの表示部が得られる。また、パターニングの方法は公知の技術を用いることができる。
【0049】
本発明における、ポリマー固体電解質を用いたエレクトロクロミック表示媒体の製造方法については、いわゆる一般的な製膜方法が適応できると考えられる。ポリマーおよび支持電解質の混合に関しては、機械的に混合する方法と、溶剤に溶解させて混合し溶剤を除去する方法が考えられる。
【0050】
溶剤を用いる場合には各種極性溶媒、例えばアセトン、アセトニトリル、クロロホルム、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等が単独、あるいは混合して用いられる。溶液の濃度に関しては、特に制限するものではないが、製膜後の膜厚等を考えると、5〜40重量%が好ましい。
【0051】
溶剤を用いた場合の製膜方法としては、ポリマーおよび支持電解質を溶解させた溶液を、ダイコーターもしくはスピンコートにより、直接電極上に塗工し、乾燥させる方法と、剥離紙に塗工乾燥後、製膜された固体電解質膜を電極間にラミネートする方法が考えられる。ラミネートの場合、製造工程が増えることや、剥離紙を使用することにによるコストアップをともなうため、直接塗工する方法がより好ましい。
【0052】
機械的に混合する方法としては、各種ニーダー類、オープンロール、押出機などが考えられる。混合したポリマー固体電解質材料は、一般的なTダイを用いた押出成形、およびカレンダー成形により製膜が可能である。
【0053】
これら溶剤を用いない成型方法を用いることにより、使用溶剤の回収が不用となり、コスト低減とともに、環境に負担の少ない製造が可能となる。
【0054】
【実施例】
以下に本発明の実施例を、カードに応用した例で述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0055】
層構成としては、ポリエステル基材にITOを蒸着した透明電極の間に、支持電解質が溶解したポリマー固体電解質膜が積層されている。
【0056】
本発明の特徴のひとつである、表示部材の形態に関する自由度の高さとは、例えばポリエステル基材にITO透明電極を蒸着させたフィルムに、マスキング等により部分的にエレクトロクロミック材料を蒸着し、その部分のみにポリマー電解質をラミネートすることが可能であることを示す。
【0057】
ゲル型ポリマー電解質をもちいた場合には、部分的にポリマー電解質をラミネートした際に、その表示部のみを封止するのが困難であり、カード全体を封止する必要があり、この点でも本発明は優れている。
【0058】
<実施例1>
溶媒として市販アセトニトリル(関東化学(株):特級)用い、これにポリエチレンオキサイド(分子量500,000)を20重量%溶解させた。これにLIBF4をポリマー100重量部に対し40の割合で加え、さらにメチルビオローゲンをエタノールに溶解させた溶液を、ポリマー100重量部に対しメチルビオローゲンが1の割合となるように加え、これらを撹拌脱泡し、塗工溶液とした。
【0059】
前記塗工溶液を、市販PET/ITOフィルム(日東電工株式会社、エレクリスタ300−O)にバーコターににより塗工し、80℃で5分間乾燥させポリマー固体電解質膜を製膜した。その後、固体電解質膜の上に、前述と同様のPET/ITOフィルムをラミネートした後、積層体を一般的なカードサイズ(85mm×57mm)に切り抜いた。
【0060】
作製したカードに関して、電極を取り付け、3Vの電荷を印可した際の色変化を観察し、また、サイクル耐性について観察した。
【0061】
<実施例2>
PET/ITOフィルムにマスキングにより、真空度3×10-5torr、加速電圧6keV、電流10〜20mA、製膜スピード1.5〜2nmの条件で真空蒸着を行い、膜厚5000Åで酸化タングステンを星形に真空蒸着した。
【0062】
ポリマー固体電解質は、オープンロールで混練温度80℃にてポリエチレンオキサイドとLIBF4を混練した試料を、加工温度120℃でTダイによる押出成形を行った。剥離紙としては市販剥離PET(東セロ(株)離型PET:03−3
8−MB)を用い、剥離紙上に均一な厚さでポリマー固体電解質膜を製膜する事ができた。
【0063】
前述星形酸化タングステン蒸着PET/ITOフィルムをカード状に切り抜き、星形を覆う大きさに切り抜いたポリマー固体電解質膜、PET/ITOフィルムをラミネートし積層体を得た。概要図を図2に示す。この積層体について、実施例1と同様に、電極を取り付け、3Vの電荷を印可した際の色変化を観察し、また、サイクル耐性について観察した。
【0064】
実施例1、実施例2ともに電荷を印加することにより、フィルムが着色するのが確認できた。光学反射濃度が1になるまでに要する時間はともに数秒程度であった。着色された試料は2時間後の観察においては消色せず、メモリー性を有していた。
【0065】
実施例2においては、酸化タングステンを蒸着した星形の形状に着色する様子が観察された。
【0066】
また、電極を付け替え、逆の電荷を印加する事により、消色する様子が確認でき、数秒程度で初期状態に戻ることが確認できた。この着色、消色を繰り返し、サイクル耐性を調べたが、1000サイクルまでの観察においては、劣化は観られず、初期の表示特性を維持していた。
【0067】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、電解質材料としてポリエーテル骨格を有し、支持電解質を溶解させたポリマー固体電解質を用いることにより、繰り返し耐性が高く、液漏れなどの無い、かつ、フレキシブル性を損なうことのないエレクトロクロミック表示媒体を容易に製造できた。
【0068】
また、本発明をカードに応用した場合、実施例からも明らかなように、本発明により、従来の表示部付きカードに比べ、表示部の形態に関して、自由度が高く、単純にラミネートするのみで表示部付きカードを製造することができた。
【0069】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2におけるカード概要を示す説明図
【符号の説明】
1・・・可撓性透光性基材
2・・・透明電極層
3・・・ポリマー固体電解質層
4・・・エレクトロクロミック層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display medium such as a card having a reversible display portion that can be electrically recorded and erased.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a display medium such as a card, a method of forming a display layer on a display medium such as a card using a thermoreversible material capable of repeatedly writing and erasing information by heat is easy to manufacture. It is widely used in terms of
[0003]
This display layer utilizes the fact that an organic low molecular weight substance is dispersed in a resin, a transparent state and a cloudy state are reversibly changed by heating, and the two forms are maintained even at room temperature.
[0004]
However, depending on the use frequency and the use environment, if writing and erasing are repeated, the reflection density of the display layer is not changed and becomes unreadable and there is a problem with repeated durability. Furthermore, as a display form, only transparent and cloudy contrast is provided, and multicolor display is difficult.
[0005]
A method of laminating magnetic powder instead of a thermoreversible material and magnetizing and displaying the magnetic powder has also been proposed, but there is still a problem with repeated resistance.
[0006]
Based on these, in recent years, display elements using electrochemical reactions such as electrochromic display elements have attracted attention. The electrochromic display element is excellent in repeated resistance, and multicolor display is possible by selecting an electrochromic material.
[0007]
However, as an electrochromic display element, a nonaqueous electrolytic solution such as a combination of lithium perchlorate and propylene carbonate is used and sealed in a cell.
[0008]
Thus, the electrochromic element in which the electrolytic solution is sealed in the cell does not have flexibility, so that it is difficult to adapt as a display medium such as the aforementioned card.
[0009]
As a solution to this problem, a so-called gel type polymer electrolyte in which a matrix polymer is swollen with a solution in which a supporting electrolyte is dissolved in a solvent as an electrolyte has been used.
[0010]
Specifically, propylene carbonate, γ-butyrolactan, acetonitrile or the like is used as the solvent, and as the supporting electrolyte, quaternary alkyl ammonium ions, lithium ions, sodium ions, alkyl phosphoniums are often used as cations, and as anions. In this case, halogen ion, nitrate ion, BF 4 or the like is used.
[0011]
As the polymer, a polymer having an ionic group in the molecule, such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyethyleneimine, and polyphosphazene is used.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a gel type polymer electrolyte impregnated with a liquid electrolyte is used, leakage of the electrolyte occurs when pressure is applied to the reversible display area, damage to the equipment, and the solvent is contained in the matrix polymer. There is a problem that the properties as an electrolyte change due to coming out of the above, and there is a problem that it lacks long-term reliability.
[0013]
Further, sealing for preventing liquid leakage is necessary, and the degree of freedom is limited with respect to the form of the display unit.
[0014]
An object of the present invention is to provide an electrochromic display medium which eliminates the disadvantages of conventional display media such as cards, has excellent repeatability, and has a high degree of freedom with respect to the form of the display unit without impairing performance such as flexibility. The purpose is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a method of manufacturing a display medium having a reversible display portion that can be electrically recorded and erased on at least a flexible light-transmitting substrate, wherein the polycrystal previously dissolved in a solvent is used. A step of preparing a polymer solid electrolyte material by adding a supporting electrolyte and a viologen compound previously dissolved in a solvent to a matrix polymer having an ether skeleton, and the polymer solid electrolyte material comprising a flexible electrode having a transparent electrode Forming a polymer solid electrolyte layer on the transparent translucent substrate by coating, and forming another flexible translucent substrate having a transparent electrode on the polymer solid electrolyte layer. And a laminating step . A method for producing an electrochromic display medium.
[0016]
The invention according to claim 2 is the method for producing an electrochromic display medium according to claim 1, wherein polymerizable polyalkylene oxide is added as a crosslinking agent in the step of preparing the polymer solid electrolyte material. .
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Details of the present invention will be described below. The display medium according to the present invention is not particularly limited and can be applied to various media. Here, an example applied to a card with good handling will be described.
[0031]
When a solid electrolyte is used for an electrochromic display element, a separator impregnated with the electrolyte is not required, and the manufacture of the element can be simplified.At the same time, there is no risk of performance degradation due to liquid leakage, etc. Can be manufactured.
[0032]
The electrochromic display medium of the present invention is a display medium having a reversible display portion that can be electrically recorded and erased, sandwiched between two electrodes, on at least a flexible translucent substrate, The reversible display portion is at least an electrochromic material layer and a polymer solid electrolyte layer having a polyether skeleton in which a supporting electrolyte is dissolved, or a polymer solid electrolyte having a polyether skeleton in which an electrochromic material and a supporting electrolyte are dissolved. Including a reversible display portion consisting of a plurality of layers. Although the layer structure is not particularly limited, for example, a reversible display portion made of an electrochromic material or a polymer solid electrolyte is sandwiched between two electrodes, and a flexible base material is laminated on the outside thereof. The thing which becomes. Further, at least one of the electrode and the flexible substrate may be translucent, and the other may be in any form such as translucency, translucency, semi-translucency, and reflectivity. .
[0033]
The flexible translucent substrate used in the present invention is not particularly limited, and any material may be used as long as it has flexibility and translucency. For example, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET), polypropylene, cycloolefin polymer, polyamide, polyether sulfone, polymethyl methacrylate, polycarbonate and the like can be used. Moreover, as a flexible light-impermeable base material, a flexible semi-light-transmissive base material, and a flexible reflective base material, a well-known material, for example, a light-transmissive, semi-light-transmissive plastic, a metal material, A film provided with a metal thin film can be used.
[0034]
As the transparent electrode, a composite oxide of indium and tin (hereinafter referred to as ITO), a composite oxide of indium and zinc, a composite oxide of aluminum and zinc, or the like can be used. Moreover, well-known materials, such as a metal material, can be used as an opaque electrode, a semi-transparent electrode, and a reflective electrode.
[0035]
In the present invention, a polymer solid electrolyte is used as the solid electrolyte. The polymer solid electrolyte is advantageous in that it is excellent in processability and moldability, the obtained solid electrolyte is flexible, and a thin film can be formed.
[0036]
The solid polymer electrolyte in the present invention is characterized in that it has a polyether skeleton in part as a matrix polymer. Here, examples of the polyether include polyethylene oxide, polypropylene oxide, glycerin polyether, silicone polyether, acrylic poly Examples include ether and phosphazene polyether. Of these, polyethylene glycol and polypropylene oxide are preferable because they are relatively available and have excellent processability.
[0037]
In addition, by adding a polymerizable polyalkylene oxide as a cross-linking agent to the above polyether and cross-linking it, the film strength of the polymer solid electrolyte can be improved and the ion conductivity at room temperature can be improved. It is.
[0038]
Here, as the polymerizable polyalkylene oxide, acrylate derivatives, methacrylate derivatives, and vinyl derivatives of polyalkylene glycol are suitable. Specifically, methoxyethylene glycol mono (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, Octoxy polyethylene glycol-block-polypropylene glycol mono (meth) acrylate, lauroxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, stearoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, allyloxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, nonylphenoxy polyethylene glycol mono (Meth) acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate, nonylpheno Sipoly (ethylene glycol-propylene glycol) mono (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol block Polypropylene glycol block Polyethylene glycol di (meth) acrylate, polytetramethylene glycol di (meth) acrylate, poly (ethylene glycol-tetramethylene glycol) di (meth) acrylate, poly (propylene glycol-tetramethylene glycol) di ( And (meth) acrylate. In addition, ethylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate, ethylene oxide-propylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate, and propylene oxide-tetramethylene oxide-modified bisphenol A in which block chains k and m are bonded with bisphenol A. Examples include di (meth) acrylate, ethylene oxide-block-propylene oxide-modified bisphenol A di (meth) acrylate, and the like.
[0039]
The method for crosslinking these polymerizable polyalkylene oxides can be carried out by a known method such as thermal crosslinking, ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, and is not particularly limited. Moreover, there is no restriction | limiting also regarding adding a peroxide, a photoinitiator, etc. as a crosslinking adjuvant by a crosslinking method.
[0040]
The molecular weight of the matrix polymer of the solid electrolyte in the present invention is required to be 10,000 or more. When the molecular weight is small, the crystallinity of the polymer solid electrolyte is increased, resulting in a decrease in ion conductivity, and at the same time, sufficient film strength cannot be obtained when laminated as a display member on a display medium. .
[0041]
The glass transition temperature Tg of the polymer solid electrolyte material in the present invention is desirably −40 ° C. or lower. This is because, for example, when a Li-based compound is used for the supporting electrolyte, lithium ions dissociated into the matrix polymer create an association with oxygen in the polymer, solvate, and repeatedly apply association and dissociation by applying an electric field. However, at this time, ions move by changing the local arrangement of polymer chains due to the thermal motion of the amorphous layer. Therefore, it is necessary to select one having a low glass transition temperature. When Tg is high, ion conductivity at room temperature is lowered and sufficient display performance cannot be exhibited.
[0042]
The residual solvent amount of the polymer solid electrolyte material in the present invention needs to be 1% by weight or less. When the amount of the residual solvent is large, the ion conductivity is lowered and the adhesion and adhesion to the electrode are deteriorated.
[0043]
In the mechanical properties of the polymer solid electrolyte material in the present invention, the tensile elastic modulus in the static tensile test needs to be 10,000 Pa to 100,000,000 Pa. In particular, 50,000 Pa to 50,000,000 Pa is more preferable. For example, when it is used as a display member for a card, it is assumed that the card is used in a situation with a certain degree of deformation. Therefore, the tensile elastic modulus in the above range is required. However, if the tensile modulus is too high, the solid electrolyte layer becomes hard and brittle, and the mechanical resistance is poor. Further, when the tensile elastic modulus is low, flexibility can be imparted, but handling becomes worse. From the above points, a tensile elastic modulus within the above range is desirable.
[0044]
The supporting electrolyte in the present invention refers to an electrolyte salt compound added to the matrix polymer.
As the supporting electrolyte, LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiI, LiBr, LiSCN, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , NaI, Li 2 B 10 Cl 10 , LiCF 3 CO 2 , NaBr, NaSCN, KSCN, MgCl 2 , Mg (ClO 4 ) 2 , (CH 3 ) 4 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 Ni , (C 3 H 7 ) 4 NBr, (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 Ni, (n-C 5 H 11 ) 4 Ni, and the like. Among these, Li salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 are more preferable.
[0045]
In the present invention, the usage amount of the supporting electrolyte is desirably 10 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight, based on the weight of the matrix polymer. When the amount of the supporting electrolyte is small, the ionic conductivity is low, and when it is large, the workability, formability, and mechanical strength are lowered.
[0046]
Electrochromic materials that are colored or decolored by an electrical redox reaction in the present invention include inorganic molecules such as WO 3 and V 2 O 5 , low molecular weight compounds such as viologen dyes, aromatic amine dyes, and anthraquinone dyes. A pigment | dye etc. can be used. Of these, the method of vacuum-depositing tungsten oxide on the electrode is preferable because, for example, when a display element is stacked on a card, it can be formed relatively easily.
[0047]
A viologen compound is also preferable because it can be easily prepared by dissolving it in advance in a polymer solid electrolyte alone or in a solvent such as methanol.
[0048]
Further, by patterning the electrochromic material, the transparent electrode, the non-translucent electrode, the semi-transparent electrode, or the reflective electrode, display portions having various patterns such as segments can be obtained. Moreover, a well-known technique can be used for the patterning method.
[0049]
It is considered that a so-called general film forming method can be applied to the method for producing an electrochromic display medium using a polymer solid electrolyte in the present invention. Regarding mixing of the polymer and the supporting electrolyte, a method of mixing mechanically and a method of dissolving in a solvent and mixing to remove the solvent can be considered.
[0050]
When a solvent is used, various polar solvents such as acetone, acetonitrile, chloroform, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran and the like are used alone or in combination. Although it does not restrict | limit especially regarding the density | concentration of a solution, When considering the film thickness after film forming etc., 5 to 40 weight% is preferable.
[0051]
As a film-forming method using a solvent, a solution in which a polymer and a supporting electrolyte are dissolved is directly applied to an electrode by a die coater or a spin coat and dried. A method of laminating the formed solid electrolyte membrane between the electrodes is conceivable. In the case of laminating, since the manufacturing process increases and the cost increases due to the use of release paper, the direct coating method is more preferable.
[0052]
Various kneaders, open rolls, extruders, and the like are conceivable as the mechanical mixing method. The mixed polymer solid electrolyte material can be formed by extrusion using a general T die and calendering.
[0053]
By using these molding methods that do not use a solvent, it is not necessary to recover the solvent used, and it is possible to reduce the cost and manufacture with less burden on the environment.
[0054]
【Example】
Examples of the present invention will be described below by examples applied to a card, but the present invention is not limited to these examples.
[0055]
As a layer configuration, a polymer solid electrolyte film in which a supporting electrolyte is dissolved is laminated between transparent electrodes obtained by depositing ITO on a polyester substrate.
[0056]
One of the features of the present invention is the high degree of freedom regarding the form of the display member. For example, an electrochromic material is partially deposited by masking or the like on a film in which an ITO transparent electrode is deposited on a polyester base material. It shows that it is possible to laminate the polymer electrolyte only on the part.
[0057]
When a gel type polymer electrolyte is used, when the polymer electrolyte is partially laminated, it is difficult to seal only the display portion, and it is necessary to seal the entire card. The invention is excellent.
[0058]
<Example 1>
Commercially available acetonitrile (Kanto Chemical Co., Ltd .: special grade) was used as a solvent, and 20% by weight of polyethylene oxide (molecular weight 500,000) was dissolved therein. LIBF 4 was added at a ratio of 40 to 100 parts by weight of the polymer, and a solution obtained by dissolving methyl viologen in ethanol was added so that the ratio of methyl viologen was 1 with respect to 100 parts by weight of the polymer. Defoamed to obtain a coating solution.
[0059]
The coating solution was applied to a commercially available PET / ITO film (Nitto Denko Corporation, Electrister 300-O) with a bar coater and dried at 80 ° C. for 5 minutes to form a polymer solid electrolyte membrane. Thereafter, the same PET / ITO film as described above was laminated on the solid electrolyte membrane, and then the laminate was cut out to a general card size (85 mm × 57 mm).
[0060]
With respect to the produced card, an electrode was attached, and a color change when a charge of 3 V was applied was observed, and the cycle resistance was observed.
[0061]
<Example 2>
By masking the PET / ITO film, vacuum deposition is performed under the conditions of a vacuum degree of 3 × 10 −5 torr, an acceleration voltage of 6 keV, a current of 10 to 20 mA, and a film forming speed of 1.5 to 2 nm. Vacuum-deposited into shape.
[0062]
The polymer solid electrolyte was obtained by extruding a sample obtained by kneading polyethylene oxide and LIBF 4 with an open roll at a kneading temperature of 80 ° C. using a T die at a processing temperature of 120 ° C. As release paper, commercially available release PET (Tosero Co., Ltd. Release PET: 03-3)
8-MB), a solid polymer electrolyte membrane could be formed on the release paper with a uniform thickness.
[0063]
The above-mentioned star-shaped tungsten oxide vapor-deposited PET / ITO film was cut into a card shape, and a polymer solid electrolyte film and PET / ITO film cut into a size covering the star shape were laminated to obtain a laminate. A schematic diagram is shown in FIG. About this laminated body, the electrode was attached like Example 1, the color change at the time of applying the electric charge of 3V was observed, and the cycle tolerance was observed.
[0064]
It was confirmed that the film was colored by applying an electric charge in both Example 1 and Example 2. The time required for the optical reflection density to reach 1 was about several seconds. The colored sample did not lose its color when observed after 2 hours, and had a memory property.
[0065]
In Example 2, the appearance of coloring in a star shape deposited with tungsten oxide was observed.
[0066]
Moreover, by changing the electrode and applying a reverse charge, it was confirmed that the color disappeared, and it returned to the initial state in about several seconds. This coloring and decoloring were repeated to examine the cycle resistance, but no deterioration was observed in the observation up to 1000 cycles, and the initial display characteristics were maintained.
[0067]
【Effect of the invention】
As is clear from the above explanation, according to the present invention, by using a polymer solid electrolyte having a polyether skeleton as an electrolyte material and having a supporting electrolyte dissolved therein, the repetition resistance is high, there is no liquid leakage, and the like. An electrochromic display medium that does not impair flexibility can be easily manufactured.
[0068]
In addition, when the present invention is applied to a card, as is apparent from the examples, the present invention has a higher degree of freedom with respect to the form of the display unit than the conventional card with a display unit, and simply laminating. A card with a display unit could be manufactured.
[0069]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a card according to a second embodiment.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flexible translucent base material 2 ... Transparent electrode layer 3 ... Polymer solid electrolyte layer 4 ... Electrochromic layer

Claims (2)

少なくとも可撓性透光性基材上に、電気的に記録、消去可能な可逆表示部を有する表示媒体の製造方法であって、溶媒にあらかじめ溶解させたポリエーテル骨格を有するマトリクスポリマーに、支持電解質と、溶媒にあらかじめ溶解させたビオローゲン化合物とを加えて、ポリマー固体電解質材料を調製する工程と、前記ポリマー固体電解質材料を、透明電極を有する一の可撓性透光性基材上に塗工法により製膜し、ポリマー固体電解質の層を形成する工程と、前記ポリマー固体電解質の層上に、透明電極を有する他の可撓性透光性基材をラミネートする工程とを備えることを特徴とするエレクトロクロミック表示媒体の製造方法A method of manufacturing a display medium having a reversible display portion that can be electrically recorded and erased on at least a flexible translucent substrate , and supported by a matrix polymer having a polyether skeleton previously dissolved in a solvent A step of preparing a polymer solid electrolyte material by adding an electrolyte and a viologen compound previously dissolved in a solvent, and coating the polymer solid electrolyte material on one flexible translucent substrate having a transparent electrode. Forming a polymer solid electrolyte layer by a method, and laminating another flexible translucent substrate having a transparent electrode on the polymer solid electrolyte layer. A method for producing an electrochromic display medium. ポリマー固体電解質材料を調製する工程において、架橋剤として重合性ポリアルキレンオキサイドを添加す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媒体の製造方法 The method for producing an electrochromic display medium according to claim 1, wherein a polymerizable polyalkylene oxide is added as a crosslinking agent in the step of preparing the polymer solid electrolyte material .
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