JP6387673B2 - Electrochromic compound, electrochromic composition, display device and light control device - Google Patents

Electrochromic compound, electrochromic composition, display device and light control device Download PDF

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本発明は、発色時に黒色発色を呈するエレクトロクロミック化合物、エレクトロクロミック組成物、および該エレクトロクロミック化合物又はエレクトロクロミック組成物を用いた表示素子及び調光素子に関するものである。   The present invention relates to an electrochromic compound, an electrochromic composition, and a display device and a light control device using the electrochromic compound or electrochromic composition that exhibit a black color when colored.

近年、紙に替わる電子媒体として、電子ペーパーの開発が盛んに行われている。
電子ペーパーは、表示装置が紙のように用いられるところに特徴があるため、CRTや液晶ディスプレイといった従来の表示装置とは異なった特性が要求される。例えば、反射型表示装置であり、かつ、高い白反射率・高いコントラスト比を有すること、高精細な表示ができること、表示にメモリ効果があること、低電圧でも駆動できること、薄くて軽いこと、安価であること、などの特性が要求される。このうち特に、表示の品質に関わる特性として、紙と同等な白反射率・コントラスト比についての要求度が高い。
In recent years, electronic paper has been actively developed as an electronic medium replacing paper.
Since electronic paper is characterized in that the display device is used like paper, characteristics different from those of a conventional display device such as a CRT or a liquid crystal display are required. For example, it is a reflection type display device, has a high white reflectance and a high contrast ratio, can display a high definition, has a memory effect in display, can be driven even at a low voltage, is thin and light, and is inexpensive It is necessary to have characteristics such as Among these, in particular, as characteristics relating to display quality, there is a high demand for white reflectance and contrast ratio equivalent to paper.

これまで、電子ペーパー用途の表示装置として、例えば、反射型液晶を用いる方式、電気泳動を用いる方式、トナー泳動を用いる方式、などが提案されているが、その中でも主流なのは電気泳動法であり、現在、製品として市場に出ている電子ペーパーに多く用いられている。しかし、この方法では特に、高い白反射率の付与が難しく、紙が80%、新聞紙が60%に対して、この方法では40%程度ととても低い値を示すことがわかっており、この方式での大きな課題となっている。   So far, as a display device for electronic paper, for example, a method using a reflective liquid crystal, a method using electrophoresis, a method using toner migration, and the like have been proposed, but among them, the mainstream is the electrophoresis method. Currently, it is widely used in electronic paper that is on the market as a product. However, it is difficult to give a high white reflectance particularly with this method, and it is known that this method shows a very low value of about 40% with respect to 80% for paper and 60% for newspaper. It has become a big issue.

この課題を解決でき、反射型の表示装置を実現するための有望な技術として、エレクトロクロミック現象を用いる方式がある。電圧を印加することで、その極性に応じて可逆的に酸化還元反応が起こり、可逆的に色が変化する現象をエレクトロクロミズムという。このエレクトロクロミズム現象を引き起こすエレクトロクロミック化合物の発色/消色(以下、発消色)を利用した表示装置が、エレクトロクロミック表示装置である。このエレクトロクロミック表示装置については、反射型の表示装置であること、メモリ効果があること、低電圧で駆動できることから、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。この方法での白反射率は60%と、ほぼ実際の紙と同等の値を示すことが確認されている(特許文献1:特開2006−267829号公報)。
エレクトロクロミック表示装置において、上記のような課題の多くをカバーできる方式であるが、この方式で作成された特許文献2(特開2011−102287号公報)に記載のモノクロ表示素子に使用されているエレクトロクロミック化合物において、消色状態の色味が、少し黄色味を持っており、この方式の特徴である高い白反射率を実現することができていなかった。
As a promising technique for solving this problem and realizing a reflective display device, there is a method using an electrochromic phenomenon. When a voltage is applied, a phenomenon in which a redox reaction occurs reversibly according to the polarity and the color changes reversibly is called electrochromism. An electrochromic display device is a display device that utilizes the coloring / decoloring (hereinafter referred to as color erasing) of an electrochromic compound that causes this electrochromic phenomenon. Since this electrochromic display device is a reflective display device, has a memory effect, and can be driven at a low voltage, it is a leading candidate for display device technology for electronic paper use, from material development to device design. R & D has been conducted extensively. It has been confirmed that the white reflectance in this method is 60%, which is almost the same value as that of actual paper (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-267829).
In an electrochromic display device, it is a method that can cover many of the above-mentioned problems, but it is used for a monochrome display element described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-102287) created by this method. In the electrochromic compound, the color of the decolored state has a slight yellowishness, and the high white reflectance characteristic of this method cannot be realized.

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、黒色に発色し,消色時には吸収帯を持たず消色状態が無色であるエレクトロクロミック化合物、エレクトロクロミック組成物(エレクトロクロミック化合物が導電性または半導体性ナノ構造体に結合または吸着されてなるエレクトロクロミック組成物)、および該エレクトロクロミック化合物またはエレクトロクロミック組成物を用いた、高い白反射率、高いコントラストを有する表示素子、若しくは、高い透過率、高いコントラストを有する調光素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art. An electrochromic compound, an electrochromic composition (electrochromic composition) which develops a black color and does not have an absorption band at the time of decoloring and is colorless. An electrochromic composition in which a compound is bonded or adsorbed to a conductive or semiconducting nanostructure), and a display element having high white reflectance and high contrast using the electrochromic compound or electrochromic composition, or An object of the present invention is to provide a light control device having high transmittance and high contrast.

本発明者らは鋭意検討した結果、特定構造を有するエレクトロクロミック化合物を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し本発明に至った。
即ち、上記課題は、つぎの(1)に記載の「エレクトロクロミック化合物」によって解決される。
(1)「下記一般式(I)で表されることを特徴とするエレクトロクロミック化合物。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an electrochromic compound having a specific structure, and have reached the present invention.
That is, the said subject is solved by the "electrochromic compound" as described in following (1).
(1) “An electrochromic compound represented by the following general formula (I):

Figure 0006387673
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Figure 0006387673
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(式中,一般式(I)のX,X2,X3のうち、少なくとも2つが一般式(II)の構造を有する。一般式(II)の構造が2つである場合,残りのX,X2,X3のいずれかの部位は官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、あるいは、水素原子のいずれかである。Y〜Yは各々独立に水素原子または一価の基を示し、これら一価の基は置換基を有していてもよい。Rは官能基を有していてもよい一価の基を示し、これら一価の基は置換基を有していてもよい。mは0〜3のいずれかである。Aは1価のアニオンを表す。一般式(I)のX,X2,X3に入る一般式(II)のY〜Y,m,Aの構造は独立して異なっていてもよい。)」 (In the formula, at least two of X 1 , X 2 and X 3 of the general formula (I) have the structure of the general formula (II). When the structure of the general formula (II) is two, the remaining Any one of X 1 , X 2 , and X 3 is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a hydrogen atom that may have a functional group, Y 1 to Y 8. Each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group, which may have a substituent, R represents a monovalent group that may have a functional group, and The valent group may have a substituent, m is any one of 0 to 3. A represents a monovalent anion, X 1 , X 2 , X 3 in the general formula (I) The structures of Y 1 to Y 8 , m, and A − in the general formula (II) that are included may be independently different. ”

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明によれば、消色時に吸収帯を持たず、消色状態が無色である黒色発色のエレクトロクロミック化合物あるいはエレクトロクロミック組成物を得ることができる。   As is clear from the following detailed and specific description, according to the present invention, a black-colored electrochromic compound or electrochromic composition having no absorption band at the time of decoloring and having a colorless decolored state is obtained. Can do.

本発明のエレクトロクロミック化合物を用いた一般的な表示素子の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the general display element using the electrochromic compound of this invention. 本発明のエレクトロクロミック組成物を用いた一般的な表示素子の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the general display element using the electrochromic composition of this invention. 本発明のエレクトロクロミック組成物を用いた一般的な調光素子の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the general light control element using the electrochromic composition of this invention. 実施例1で作製したエレクトロクロミック表示層を形成した表示電極の消色状態と発色状態における吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum in the decoloring state and coloring state of the display electrode in which the electrochromic display layer produced in Example 1 was formed. 実施例1で作製したエレクトロクロミック表示素子と比較例1で作製したエレクトロクロミック表示素子の消色状態における吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum in the decolored state of the electrochromic display element produced in Example 1, and the electrochromic display element produced in the comparative example 1. FIG. 実施例1で作製したエレクトロクロミック表示素子と比較例1で作製したエレクトロクロミック表示素子との色彩値の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the color value of the electrochromic display element produced in Example 1, and the electrochromic display element produced in the comparative example 1. FIG. 実施例3で作製したエレクトロクロミック表示層を形成した表示電極の消色状態と発色状態における吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum in the decoloring state and coloring state of the display electrode in which the electrochromic display layer produced in Example 3 was formed.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は上記(1)に記載の「エレクトロクロミック化合物」に係るものであるが、この「エレクトロクロミック化合物」は、つぎの(2)〜(6)記載の「エレクトロクロミック化合物」の態様を包含する。また本発明は、つぎの(7)記載の「表示素子」、(8)記載の「調光素子」をも包含するものであるので、これら(2)〜(8)記載の「エレクトロクロミック化合物」、「表示素子」および「調光素子」についても併せて詳細に説明する。
(2)「一般式(I)のX,X2,X3のうち、2つが一般式(II)の構造を有することを特徴とする前期(1)に記載のエレクトロクロミック化合物」。
(3)「一般式(II)のRの少なくとも1つが水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を有することを特徴とする前記(1)または(2)に記載のエレクトロクロミック化合物」。
(4)「一般式(I)のX〜X3のうち、少なくとも1つが水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を有することを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物」。
(5)「水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基が、ホスホン酸基、リン酸基、カルボン酸基、シリル基又はシラノール基から選択される基であることを特徴とする前記(3)または(4)に記載のエレクトロクロミック化合物」。
(6)「前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物と導電性または半導体性ナノ構造体が結合または吸着されてなることを特徴とするエレクトロクロミック組成物」。
(7)「表示電極と、該表示電極に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極と、両電極間に配置された電解質とを備え、該表示電極の表面に、少なくとも前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物又は該エレクトロクロミック化合物と前記(6)に記載のエレクトロクロミック組成物を含む表示層を有することを特徴とする表示素子」。
(8)「表示電極と、該表示電極に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極と、両電極間に配置された電解質とを備え、該表示電極の表面に、少なくともエレクトロクロミック化合物又はエレクトロクロミック組成物を有する素子において、該エレクトロクロミック化合物又はエレクトロクロミック組成物が、前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物又は前記(6)に記載のエレクトロクロミック組成物であり、表示電極、対向電極、電解質が透明であることを特徴とする調光素子」。
そして、本発明のエレクトロクロミック化合物またはエレクトロクロミック組成物を用いることで、高い白反射率、高いコントラストを有するモノクロ表示素子を提供することができる。さらに、高い透明性、高いコントラストを有するモノクロ調光素子を提供することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention relates to the “electrochromic compound” described in (1) above, and this “electrochromic compound” includes the following aspects of “electrochromic compound” described in (2) to (6). To do. The present invention also includes the “display element” described in the following (7) and the “light control element” described in (8), and therefore the “electrochromic compound” described in (2) to (8). ”,“ Display element ”, and“ light control element ”will also be described in detail.
(2) “The electrochromic compound according to (1) above, wherein two of X 1 , X 2 and X 3 in the general formula (I) have the structure of the general formula (II)”.
(3) The electrochromic as described in (1) or (2) above, wherein at least one of R in the general formula (II) has a functional group that can be directly or indirectly bonded to a hydroxyl group Compound".
(4) The above-mentioned (1) to (3), wherein at least one of X 1 to X 3 in the general formula (I) has a functional group that can be directly or indirectly bonded to a hydroxyl group. The electrochromic compound according to any one of the above.
(5) “The functional group that can be bonded directly or indirectly to the hydroxyl group is a group selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxylic acid group, a silyl group, or a silanol group” The electrochromic compound according to (3) or (4) above.
(6) “Electrochromic composition characterized in that the electrochromic compound according to any one of (1) to (5) and a conductive or semiconducting nanostructure are bonded or adsorbed”.
(7) “A display electrode, a counter electrode provided to face the display electrode at a distance from each other, and an electrolyte disposed between the two electrodes, and at least the (1 A display element comprising a display layer containing the electrochromic compound or electrochromic compound according to any one of (1) to (5) and the electrochromic composition according to (6) above.
(8) “A display electrode, a counter electrode provided to face the display electrode with a space therebetween, and an electrolyte disposed between the two electrodes, and at least an electrochromic compound on the surface of the display electrode Alternatively, in an element having an electrochromic composition, the electrochromic compound or electrochromic composition is the electrochromic compound according to any one of (1) to (5) or the electrochromic composition according to (6). A light control element characterized in that the display electrode, the counter electrode, and the electrolyte are transparent.
By using the electrochromic compound or the electrochromic composition of the present invention, a monochrome display element having high white reflectance and high contrast can be provided. Furthermore, it is possible to provide a monochrome light control device having high transparency and high contrast.

前述のように本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、下記一般式(I)で表されるエレクトロクロミック化合物であれば、上記課題を解決しうることを見出した。すなわち、一般式(I)で表されるエレクトロクロミック化合物は黒色発色を呈し、さらに消色時の色づきが少ないものである。   As described above, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved if the electrochromic compound represented by the following general formula (I) is used. . That is, the electrochromic compound represented by the general formula (I) exhibits a black color, and is less colored when decolored.

Figure 0006387673
Figure 0006387673

Figure 0006387673
(式中,一般式(I)のX,X2,X3のうち、少なくとも2つが一般式(II)の構造を有する。一般式(II)の構造が2つである場合,残りのX,X2,X3のいずれかの部位は官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、あるいは、水素原子のいずれかである。Y〜Yは各々独立に水素原子または一価の基を示し、これら一価の基は置換基を有していてもよい。Rは官能基を有していてもよい一価の基を示し、これら一価の基は置換基を有していてもよい。mは0〜3のいずれかである。Aは1価のアニオンを表す。一般式(I)のX,X2,X3に入る一般式(II)のY〜Y,m,Aの構造は独立して異なっていてもよい。
Figure 0006387673
(In the formula, at least two of X 1 , X 2 and X 3 of the general formula (I) have the structure of the general formula (II). When the structure of the general formula (II) is two, the remaining Any one of X 1 , X 2 , and X 3 is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a hydrogen atom that may have a functional group, Y 1 to Y 8. Each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group, which may have a substituent, R represents a monovalent group that may have a functional group, and The valent group may have a substituent, m is any one of 0 to 3. A represents a monovalent anion, X 1 , X 2 , X 3 in the general formula (I) The structures of Y 1 to Y 8 , m, and A − in the general formula (II) to be entered may be independently different.

一般式(II)中、Y〜Yで示される一価の基としては、各々独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、カルボニル基、アミド基、アミノカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、スルホンアミド基、アミノスルホニル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、および複素環基から選択される一価の基が挙げられ、これら一価の基は置換基を有していてもよい。また、Rで示される一価の基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基から選択される官能基を有していてもよい一価の基が挙げられ、これら一価の基は置換基を有していてもよい。ここで、置換基を有していてもよい前記カルボニル基としては、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基等が、置換基を有していてもよい前記アミノカルボニル基としては、モノアルキルアミノカルボニル基、ジアルキルアミノカルボニル基、モノアリールアミノカルボニル基、ジアリールアミノカルボニル基等が、前記スルホニル基としては、アルコキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基等が、置換基を有していてもよい前記アミノスルホニル基としては、モノアルキルアミノスルホニル基、ジアルキルアミノスルホニル基、モノアリールアミノスルホニル基、ジアリールアミノスルホニル基等が、前記アミノ基としては、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基等が、それぞれ挙げられる。 In the general formula (II), the monovalent groups represented by Y 1 to Y 8 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, hydroxyl group, nitro group, cyano group, carboxyl group, carbonyl group, amide group, amino group. Carbonyl group, sulfonic acid group, sulfonyl group, sulfonamido group, aminosulfonyl group, amino group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, and heterocyclic group The monovalent group selected from these is mentioned, These monovalent groups may have a substituent. Examples of the monovalent group represented by R include a monovalent group that may have a functional group selected from an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group. The group may have a substituent. Here, as the carbonyl group which may have a substituent, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group and the like may have a substituent. As a monoalkylaminocarbonyl group, a dialkylaminocarbonyl group, a monoarylaminocarbonyl group, a diarylaminocarbonyl group, etc., and as the sulfonyl group, an alkoxysulfonyl group, an aryloxysulfonyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, etc. However, the aminosulfonyl group optionally having a substituent includes a monoalkylaminosulfonyl group, a dialkylaminosulfonyl group, a monoarylaminosulfonyl group, a diarylaminosulfonyl group, and the like, Te is a monoalkylamino group, such as dialkylamino group may be mentioned, respectively.

即ち、前記一般式(II)において、Y〜Yで示される一価の基としては、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアルキルカルボニル基、置換基を有していてもよいアリールカルボニル基、アミド基、置換基を有していてもよいモノアルキルアミノカルボニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノカルボニル基、置換基を有していてもよいモノアリールアミノカルボニル基、置換基を有していてもよいジアリールアミノカルボニル基、スルホン酸基、置換基を有していてもよいアルコキシスルホニル基、置換基を有していてもよいアリールオキシスルホニル基、置換基を有していてもよいアルキルスルホニル基、置換基を有していてもよいアリールスルホニル基、スルホンアミド基、置換基を有していてもよいモノアルキルアミノスルホニル基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノスルホニル基、置換基を有していてもよいモノアリールアミノスルホニル基、置換基を有していてもよいジアリールアミノスルホニル基、アミノ基、置換基を有していてもよいモノアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいジアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい複素環基などが挙げられる。また、Bで示される一価の基としては、各々独立に官能基を有していてもよいアルキル基、官能基を有していてもよいアルケニル基、官能基を有していてもよいアルキニル基、および官能基を有していてもよいアリール基などが挙げられ、これら一価の基は置換基を有していてもよい。 That is, in the general formula (II), the monovalent group represented by Y 1 to Y 8 has a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, or a substituent. Alkoxycarbonyl group, optionally substituted aryloxycarbonyl group, optionally substituted alkylcarbonyl group, optionally substituted arylcarbonyl group, amide group, substituted A monoalkylaminocarbonyl group which may have a group, a dialkylaminocarbonyl group which may have a substituent, a monoarylaminocarbonyl group which may have a substituent, and a substituent. Diarylaminocarbonyl group, sulfonic acid group, alkoxysulfonyl group which may have a substituent, aryl which may have a substituent Xylsulfonyl group, optionally substituted alkylsulfonyl group, optionally substituted arylsulfonyl group, sulfonamide group, optionally substituted monoalkylaminosulfonyl group, substituted A dialkylaminosulfonyl group which may have a group, a monoarylaminosulfonyl group which may have a substituent, a diarylaminosulfonyl group which may have a substituent, an amino group and a substituent A monoalkylamino group which may have a substituent, a dialkylamino group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, and a substituent. An alkynyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an aryl which may have a substituent Oxy group which may have a substituent alkylthio group which may have a substituent arylthio group, and a heterocyclic group which may have a substituent. In addition, as the monovalent group represented by B, each independently an alkyl group which may have a functional group, an alkenyl group which may have a functional group, or an alkynyl which may have a functional group Groups, and aryl groups which may have a functional group, and the like, and these monovalent groups may have a substituent.

〜Yの一価の基により、エレクトロクロミック化合物の溶媒に対する溶解性を付与することができるので素子作製プロセスが容易になる。一方、これらの基により、耐熱性・耐光性などの安定性が低下しやすいので、好ましくは水素原子、ハロゲン、炭素数6以下の置換基がよい。 Since the monovalent group of Y 1 to Y 8 can impart solubility of the electrochromic compound to the solvent, the device manufacturing process is facilitated. On the other hand, the stability such as heat resistance and light resistance is likely to be lowered by these groups. Therefore, a hydrogen atom, a halogen, or a substituent having 6 or less carbon atoms is preferable.

は1価のアニオンを表し、カチオン部と安定に対を成すものであれば特に限定されるものではないが、臭素イオン(Br)、塩素イオン(Cl)、過塩素酸イオン(ClO )、六ふっ化りん酸イオン(PF )、四ふっ化ほう酸イオン(BF ),トリフルオロメタンスルホナートイオン(CF3SO3 )等が好ましい。 A represents a monovalent anion and is not particularly limited as long as it forms a stable pair with the cation moiety, but bromine ion (Br ), chlorine ion (Cl ), perchlorate ion ( ClO 4 ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ), tetrafluoroborate ion (BF 4 ), trifluoromethanesulfonate ion (CF 3 SO 3 ) and the like are preferable.

本発明のエレクトロクロミック化合物は一般式(I)のX〜Xのうち2つ,または3つが一般式(II)の構造である。3つの場合,2つの場合のいずれも黒色を発色するが,2つの場合のほうがエレクトロクロミック化合物の溶解性が高く,素子作製プロセスが容易になる。 In the electrochromic compound of the present invention, two or three of X 1 to X 3 in the general formula (I) have the structure of the general formula (II). In the case of three, the color of black is colored in both cases, but in the case of two, the solubility of the electrochromic compound is higher and the device fabrication process becomes easier.

本発明のエレクトロクロミック化合物は,水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を有することが好ましい。水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基としては、水酸基に対して水素結合、吸着あるいは化学反応により直接的あるいは間接的に結合可能な官能基であればよく、その構造は限定されるものではないが、好ましい例としては、ホスホン酸基、リン酸基、トリクロロシリル基、トリアルコキシシリル基、モノクロロシリル基、モノアルコキシシリル基等のシリル基(又はシラノール基)やカルボキシル基が挙げられる。トリアルコキシシリル基としては、トリエトキシシリル基、トリメトキシシリル基等が好ましい。なかでも、導電性または半導体性ナノ構造体への結合力が高いホスホン酸基又はシリル基(トリアルコキシシリル基、あるいはトリヒドキシシリル基)が特に好ましい。   The electrochromic compound of the present invention preferably has a functional group that can be directly or indirectly bonded to a hydroxyl group. The functional group that can be directly or indirectly bonded to the hydroxyl group may be any functional group that can be directly or indirectly bonded to the hydroxyl group by hydrogen bonding, adsorption or chemical reaction, and the structure is limited. Although not preferred, preferred examples include phosphonic acid groups, phosphoric acid groups, trichlorosilyl groups, trialkoxysilyl groups, monochlorosilyl groups, monoalkoxysilyl groups, and other silyl groups (or silanol groups) and carboxyl groups. Can be mentioned. The trialkoxysilyl group is preferably a triethoxysilyl group or a trimethoxysilyl group. Among these, a phosphonic acid group or a silyl group (trialkoxysilyl group or trihydroxysilyl group) having a high binding force to the conductive or semiconducting nanostructure is particularly preferable.

水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基の位置としては,一般式(II)のRの部位が最もよい。また,一般式(I)のX,X,Xに対して一般式(II)が2つ導入されている構造においては,X,X,Xのうち残りの1つに水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を導入してもよい。もちろん,水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基は1つに限らず,2つ,3つ導入しても構わない。 As the position of the functional group that can be bonded directly or indirectly to the hydroxyl group, the R site in the general formula (II) is the best. In the structure in which two general formulas (II) are introduced with respect to X 1 , X 2 , and X 3 in general formula (I), the remaining one of X 1 , X 2 , and X 3 You may introduce | transduce the functional group which can be couple | bonded directly or indirectly with respect to a hydroxyl group. Of course, the number of functional groups that can be directly or indirectly bonded to the hydroxyl group is not limited to one, and two or three functional groups may be introduced.

本発明のエレクトロクロミック化合物の具体例を下記構造式(3)〜(29)に示すが、本発明のエレクトロクロミック化合物はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the electrochromic compound of the present invention are shown in the following structural formulas (3) to (29), but the electrochromic compound of the present invention is not limited thereto.

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また、本発明に係るエレクトロクロミック組成物は、本発明のエレクトロクロミック化合物[前記一般式(I)で表されるエレクトロクロミック化合物]に導電性または半導体性ナノ構造体が結合されてなることを特徴とするものである。
本発明のエレクトロクロミック組成物は、エレクトロクロミック表示素子に用いたとき、黒色発色を呈しさらに画像のメモリ性すなわち発色画像保持特性に優れたものとなる。なお、導電性または半導体性ナノ構造体とは、ナノ粒子もしくはナノポーラス構造体等、ナノスケールの凹凸を有する構造体である。
The electrochromic composition according to the present invention is characterized in that a conductive or semiconducting nanostructure is bonded to the electrochromic compound of the present invention [electrochromic compound represented by the general formula (I)]. It is what.
The electrochromic composition of the present invention exhibits a black color when used in an electrochromic display element, and further has excellent image memory properties, that is, a color image retention property. Note that the conductive or semiconducting nanostructure is a structure having nanoscale unevenness such as a nanoparticle or a nanoporous structure.

前述のように一般式(I)のうちに水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を有する場合、例えば、本発明のエレクトロクロミック化合物が、結合または吸着構造としてスルホン酸基またはリン酸基あるいはカルボキシル基を有するとき、該エレクトロクロミック化合物は容易に前記ナノ構造体と複合化し、発色画像保持性に優れたエレクトロクロミック組成物となる。上記スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基はエレクトロクロミック化合物中に複数有していてもよい。また、本発明のエレクトロクロミック化合物が、シリル基又はシラノール基を有するとき、シロキサン結合を介して前記ナノ構造体と結合されてその結合は強固なものとなり、やはり安定なエレクトロクロミック組成物が得られる。ここで言うシロキサン結合とは、ケイ素原子および酸素原子を介した化学結合である。また、該エレクトロクロミック組成物は、前記エレクトロクロミック化合物と前記ナノ構造体がシロキサン結合を介して結合した構造をしていればよく、特にその結合方法・形態は限定しない。   As described above, when the functional group that can be directly or indirectly bonded to the hydroxyl group in the general formula (I), for example, the electrochromic compound of the present invention has a sulfonic acid group or When it has a phosphoric acid group or a carboxyl group, the electrochromic compound is easily complexed with the nanostructure and becomes an electrochromic composition having excellent color image retention. A plurality of the sulfonic acid group, phosphoric acid group and carboxyl group may be present in the electrochromic compound. In addition, when the electrochromic compound of the present invention has a silyl group or a silanol group, it is bonded to the nanostructure through a siloxane bond, and the bond becomes strong, and a stable electrochromic composition is also obtained. . The siloxane bond referred to here is a chemical bond via a silicon atom and an oxygen atom. In addition, the electrochromic composition only needs to have a structure in which the electrochromic compound and the nanostructure are bonded via a siloxane bond, and the bonding method and form thereof are not particularly limited.

前記導電性または半導体性ナノ構造体を構成する材質としては、透明性や導電性の面から金属酸化物が好ましい。このような金属酸化物の例としては、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。   The material constituting the conductive or semiconducting nanostructure is preferably a metal oxide in terms of transparency and conductivity. Examples of such metal oxides include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, zirconium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, boron oxide, magnesium oxide, strontium titanate, potassium titanate, barium titanate, calcium titanate. Metal oxides mainly composed of calcium oxide, ferrite, hafnium oxide, tungsten oxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, barium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, aluminosilicate, calcium phosphate, aluminosilicate, etc. Used. Moreover, these metal oxides may be used independently and 2 or more types may be mixed and used.

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を鑑みるに、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、酸化タングステン等の金属酸化物から選ばれる一種、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る。   In view of physical properties such as electrical properties and optical properties such as electrical conductivity, from metal oxides such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, zirconium oxide, iron oxide, magnesium oxide, indium oxide and tungsten oxide When one kind selected or a mixture thereof is used, the response speed of color development and decoloration is excellent. In particular, when titanium oxide is used, the response speed of color development and decoloration is more excellent.

前記金属酸化物の形状としては、平均一次粒子径が30nm以下の金属酸化物微粒子であることが好ましい。粒子径が小さいほど金属酸化物に対する光の透過率が向上し、単位体積当たりの表面積(以下、「比表面積」という。)が大きい形状が用いられる。大きな比表面積を有することで、より効率的にエレクトロクロミック化合物が担持され、発消色の表示コントラスト比に優れた多色カラー表示が可能である。ナノ構造の比表面積は、特に限定されるものではないが、例えば、100m/g以上とすることができる。 The shape of the metal oxide is preferably metal oxide fine particles having an average primary particle diameter of 30 nm or less. As the particle diameter is smaller, the light transmittance with respect to the metal oxide is improved, and a shape having a larger surface area per unit volume (hereinafter referred to as “specific surface area”) is used. By having a large specific surface area, the electrochromic compound is more efficiently supported, and a multicolor display with an excellent display contrast ratio for color development and decoloration is possible. Although the specific surface area of a nanostructure is not specifically limited, For example, it can be 100 m < 2 > / g or more.

次に、本発明に係る表示素子について説明する。
本発明の表示素子は、表示電極と、該表示電極に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極と、両電極間に配置された電解質とを備え、該表示電極の対向電極側の表面に、前記一般式(I)で表されるエレクトロクロミック化合物を含む表示層を有することを特徴とするものである。
Next, the display element according to the present invention will be described.
A display element of the present invention includes a display electrode, a counter electrode provided to face the display electrode with a space therebetween, and an electrolyte disposed between both electrodes, and the display electrode on the counter electrode side of the display electrode It has the display layer containing the electrochromic compound represented by the said general formula (I) on the surface.

図1に、本発明のエレクトロクロミック化合物を用いた一般的な表示素子の構成例を示す。図1に示すように、本発明の表示素子10は、表示電極1と、該表示電極1に対して間隔をおいて対向して設けられた対向電極2と、両電極(表示電極1と対向電極2)間に配置し,、少なくとも本発明の記載のエレクトロクロミック化合物(有機エレクトロクロミック化合物)4を溶解させた電解質3とを備える。本表示素子ではエレクトロクロミック化合物は電極表面でのみ酸化還元反応により発消色する。   FIG. 1 shows a configuration example of a general display element using the electrochromic compound of the present invention. As shown in FIG. 1, a display element 10 of the present invention includes a display electrode 1, a counter electrode 2 provided to face the display electrode 1 at a distance from each other, and both electrodes (opposing the display electrode 1 And an electrolyte 3 in which at least the electrochromic compound (organic electrochromic compound) 4 described in the present invention is dissolved. In the present display element, the electrochromic compound develops and discolors only on the electrode surface by a redox reaction.

図2に本発明のエレクトロクロミック化合物を用いたもう1つの一般的な表示素子の構成例を示す。
本発明の表示素子20は、表示電極1と、該表示電極1に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極2と、両電極(表示電極1と対向電極2)間に配置された電解質3とを備え、該表示電極1の表面に、少なくとも本発明のエレクトロクロミック組成物4aを含む表示層5を有する。また、対向電極2の表示電極1側に、白色粒子からなる白色反射層6を有する。
本発明のエレクトロクロミック組成物中のエレクトロクロミック化合物は、分子構造中に水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基(吸着基)、いわゆる、結合基を有しているものを用いることができるので、前記結合基が導電性または半導体性ナノ構造体に結合して、エレクトロクロミック組成物を構成することができる。そして、該エレクトロクロミック組成物が表示電極1上に層状に設けられて、表示層5が形成されている。
FIG. 2 shows another structural example of a general display element using the electrochromic compound of the present invention.
The display element 20 of the present invention is disposed between the display electrode 1, the counter electrode 2 provided to face the display electrode 1 with a space therebetween, and both electrodes (the display electrode 1 and the counter electrode 2). And a display layer 5 including at least the electrochromic composition 4 a of the present invention on the surface of the display electrode 1. The counter electrode 2 has a white reflective layer 6 made of white particles on the display electrode 1 side.
As the electrochromic compound in the electrochromic composition of the present invention, a functional group (adsorptive group) that can be directly or indirectly bonded to a hydroxyl group in the molecular structure, that is, a compound having a so-called bonding group is used. Therefore, the bonding group can be bonded to a conductive or semiconducting nanostructure to form an electrochromic composition. The electrochromic composition is provided in a layered manner on the display electrode 1 to form the display layer 5.

以下、本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック表示素子10、20に用いられる構成材料について説明する。
表示電極1を構成する材料としては、透明導電基板を用いることが望ましい。透明導電基板としてはガラス、あるいはプラスチックフィルムに透明導電薄膜をコーティングしたものが望ましい。
透明導電薄膜材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、光の透過性を確保する必要があるため、透明且つ導電性に優れた透明導電性材料が用いられる。これにより、発色させる色の視認性をより高めることができる。
透明導電性材料としては、スズをドープした酸化インジウム(略:ITO)、フッ素をドープした酸化スズ(略:FTO)、アンチモンをドープした酸化スズ(略:ATO)等の無機材料を用いることができるが、特に、インジウム酸化物(以下、In酸化物という)、スズ酸化物(以下、Sn酸化物という)、または亜鉛酸化物(以下、Zn酸化物という)の何れか1つを含む無機材料であることが好ましい。In酸化物、Sn酸化物およびZn酸化物は、スパッタ法により、容易に成膜が可能な材料であると共に、良好な透明性と電気伝導度が得られる材料である。また、特に好ましい材料は、InSnO、GaZnO、SnO、In、ZnOである。
表示電極1を設ける表示基板(符号は不表示)を構成する材料としては、ガラスあるいはプラスチック等が挙げられる。表示基板として、プラスチックフィルムを用いれば軽量でフレキシブルな表示素子を作製することができる。
Hereinafter, constituent materials used for the electrochromic display elements 10 and 20 according to the embodiment of the present invention will be described.
As a material constituting the display electrode 1, it is desirable to use a transparent conductive substrate. The transparent conductive substrate is preferably glass or a plastic film coated with a transparent conductive thin film.
The transparent conductive thin film material is not particularly limited as long as it is a conductive material, but a transparent conductive material that is transparent and excellent in conductivity is used because it is necessary to ensure light transmission. . Thereby, the visibility of the color to develop can be improved more.
As the transparent conductive material, it is possible to use an inorganic material such as tin-doped indium oxide (abbreviation: ITO), fluorine-doped tin oxide (abbreviation: FTO), or antimony-doped tin oxide (abbreviation: ATO). In particular, an inorganic material containing any one of indium oxide (hereinafter referred to as In oxide), tin oxide (hereinafter referred to as Sn oxide), or zinc oxide (hereinafter referred to as Zn oxide) It is preferable that In oxides, Sn oxides, and Zn oxides are materials that can be easily formed by a sputtering method, and are excellent in transparency and electrical conductivity. Particularly preferable materials are InSnO, GaZnO, SnO, In 2 O 3 and ZnO.
Examples of the material constituting the display substrate (not shown) on which the display electrode 1 is provided include glass or plastic. If a plastic film is used as the display substrate, a lightweight and flexible display element can be manufactured.

対向電極2としては、ITO、FTO、酸化亜鉛等の透明導電膜、あるいは亜鉛、白金等の導電性金属膜、さらにはカーボンなどが用いられる。対向電極2も一般的には対向基板(符号は不表示)上に形成する。対向電極基板もガラス、あるいはプラスチックフィルムが望ましい。対向電極2として、チタン、亜鉛等の金属板が用いられる場合、対向電極2が基板を兼ねる。
さらに、対向電極2を構成する材料が、表示層のエレクトロクロミック組成物が起こす酸化還元反応と逆の逆反応を起こす材料を含む場合、安定した発消色が可能である。すなわち、エレクトロクロミック組成物が酸化により発色する場合は還元反応を起こし、エレクトロクロミック組成物が還元により発色する場合は酸化反応を起こす材料を対向電極2として用いると、エレクトロクロミック組成物を含む表示層5における発消色の反応がより安定となる。
As the counter electrode 2, a transparent conductive film such as ITO, FTO, or zinc oxide, a conductive metal film such as zinc or platinum, or carbon is used. The counter electrode 2 is also generally formed on a counter substrate (not shown). The counter electrode substrate is also preferably glass or plastic film. When a metal plate such as titanium or zinc is used as the counter electrode 2, the counter electrode 2 also serves as a substrate.
Further, when the material constituting the counter electrode 2 includes a material that causes a reverse reaction opposite to the oxidation-reduction reaction caused by the electrochromic composition of the display layer, stable color development and decoloration is possible. That is, when the electrochromic composition is colored by oxidation, a reduction reaction is caused. When the electrochromic composition is colored by reduction, a material that causes an oxidation reaction is used as the counter electrode 2. The reaction of color development and decoloration in 5 becomes more stable.

電解質3を構成する材料としては、一般的に、支持塩を溶媒に溶解させたものが用いられる。
支持塩として、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を用いることができる。具体的な例としては、LiClO、LiBF、LiAsF、LiPF、CFSOLi、CFCOOLi、KCl、NaClO、NaCl、NaBF、NaSCN、KBF、Mg(ClO、Mg(BF等を用いることができる。
As a material constituting the electrolyte 3, a material in which a supporting salt is dissolved in a solvent is generally used.
As the supporting salt, for example, inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, acids, and alkali supporting salts can be used. Specific examples include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , CF 3 SO 3 Li, CF 3 COOLi, KCl, NaClO 3 , NaCl, NaBF 4 , NaSCN, KBF 4 , Mg (ClO 4 ) 2. Mg (BF 4 ) 2 or the like can be used.

また、溶媒として、例えば、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、γ―ブチロラクトン、エチレンカーボネート、スルホラン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−エトキシメトキシエタン、ポリエチレングリコール、アルコール類、が用いられる。   Examples of the solvent include propylene carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, sulfolane, dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane, and polyethylene glycol. , Alcohols are used.

その他、支持塩を溶媒に溶解させた液体状の電解質に特に限定されるものではないため、ゲル状の電解質や、ポリマー電解質等の固体電解質も用いられる。例えば、パーフルオロスルホン酸系高分子膜などの固体系などがある。溶液系はイオン伝導度が高いという利点があり、固体系は劣化がなく高耐久性の素子を作製することに適している。
また、本発明の表示素子を反射型表示素子として用いる場合、図2に示すように、表示電極1と対向電極2の間に白色反射層6を設けることが望ましい。白色反射層6としては、白色顔料粒子を樹脂に分散させ対向電極2上に塗布することが最も簡便な作製方法である。
白色顔料微粒子としては、一般的な金属酸化物からなる粒子が適用でき、具体的には酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化セシウム、酸化イットリウムなどが挙げられる。また、ポリマー電解質に白色顔料粒子を混合することによって、白色反射層を兼ねることもできる。
In addition, since it is not particularly limited to a liquid electrolyte in which a supporting salt is dissolved in a solvent, a gel electrolyte or a solid electrolyte such as a polymer electrolyte is also used. For example, there are solid systems such as perfluorosulfonic acid polymer membranes. The solution system has an advantage of high ionic conductivity, and the solid system is suitable for producing a highly durable element without deterioration.
When the display element of the present invention is used as a reflective display element, it is desirable to provide a white reflective layer 6 between the display electrode 1 and the counter electrode 2 as shown in FIG. For the white reflective layer 6, it is the simplest production method to disperse white pigment particles in a resin and apply it on the counter electrode 2.
As the white pigment fine particles, particles made of a general metal oxide can be applied, and specific examples include titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, silicon oxide, cesium oxide, yttrium oxide and the like. Moreover, it can also serve as a white reflective layer by mixing white pigment particles in the polymer electrolyte.

表示素子10、20の駆動方法としては、任意の電圧、電流を印加することができればどのような方法を用いても構わない。パッシブ駆動方法を用いれば安価な表示素子を作製することができる。また、アクティブ駆動方法を用いれば高精細、かつ高速な表示をおこなうことができる。対向基板上にアクティブ駆動素子を設けることで容易にアクティブ駆動ができる。   As a driving method of the display elements 10 and 20, any method may be used as long as an arbitrary voltage and current can be applied. If a passive driving method is used, an inexpensive display element can be manufactured. Further, if the active driving method is used, high-definition and high-speed display can be performed. Active driving can be easily performed by providing an active driving element on the counter substrate.

図3に本発明のエレクトロクロミック化合物を用いたもう1つの一般的な調光素子の構成例を示す。
本発明の調光素子30は、表示電極1と、該表示電極1に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極2と、両電極(表示電極1と対向電極2)間に配置された電解質3とを備え、該表示電極1の表面に、少なくとも本発明のエレクトロクロミック組成物4aを含む表示層5を有する。
本発明のエレクトロクロミック組成物中のエレクトロクロミック化合物は、分子構造中に水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基(吸着基)、いわゆる、結合基を有しているものを用いることができるので、前記結合基が導電性または半導体性ナノ構造体に結合して、エレクトロクロミック組成物を構成することができる。そして、該エレクトロクロミック組成物が表示電極1上に層状に設けられて、表示層5が形成されている。
FIG. 3 shows a configuration example of another general light control device using the electrochromic compound of the present invention.
The light control element 30 of the present invention is disposed between the display electrode 1, the counter electrode 2 provided to face the display electrode 1 with a space therebetween, and both electrodes (the display electrode 1 and the counter electrode 2). And a display layer 5 containing at least the electrochromic composition 4 a of the present invention on the surface of the display electrode 1.
As the electrochromic compound in the electrochromic composition of the present invention, a functional group (adsorptive group) that can be directly or indirectly bonded to a hydroxyl group in the molecular structure, that is, a compound having a so-called bonding group is used. Therefore, the bonding group can be bonded to a conductive or semiconducting nanostructure to form an electrochromic composition. The electrochromic composition is provided in a layered manner on the display electrode 1 to form the display layer 5.

以下、本発明の実施の形態に係るエレクトロクロミック調光素子30に用いられる構成材料について説明する。
表示電極1を構成する材料としては、透明導電基板を用いる必要がある。透明導電基板としてはガラス、あるいはプラスチックフィルムに透明導電薄膜をコーティングしたものが望ましい。
透明導電薄膜材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、光の透過性を確保する必要があるため、透明且つ導電性に優れた透明導電性材料が用いられる。これにより、発色させる色の視認性をより高めることができる。
透明導電性材料としては、スズをドープした酸化インジウム(略:ITO)、フッ素をドープした酸化スズ(略:FTO)、アンチモンをドープした酸化スズ(略:ATO)等の無機材料を用いることができるが、特に、インジウム酸化物(以下、In酸化物という)、スズ酸化物(以下、Sn酸化物という)、または亜鉛酸化物(以下、Zn酸化物という)の何れか1つを含む無機材料であることが好ましい。In酸化物、Sn酸化物およびZn酸化物は、スパッタ法により、容易に成膜が可能な材料であると共に、良好な透明性と電気伝導度が得られる材料である。また、特に好ましい材料は、InSnO、GaZnO、SnO、In、ZnOである。
Hereinafter, the constituent material used for the electrochromic light control element 30 according to the embodiment of the present invention will be described.
As a material constituting the display electrode 1, it is necessary to use a transparent conductive substrate. The transparent conductive substrate is preferably glass or a plastic film coated with a transparent conductive thin film.
The transparent conductive thin film material is not particularly limited as long as it is a conductive material, but a transparent conductive material that is transparent and excellent in conductivity is used because it is necessary to ensure light transmission. . Thereby, the visibility of the color to develop can be improved more.
As the transparent conductive material, it is possible to use an inorganic material such as tin-doped indium oxide (abbreviation: ITO), fluorine-doped tin oxide (abbreviation: FTO), or antimony-doped tin oxide (abbreviation: ATO). In particular, an inorganic material containing any one of indium oxide (hereinafter referred to as In oxide), tin oxide (hereinafter referred to as Sn oxide), or zinc oxide (hereinafter referred to as Zn oxide) It is preferable that In oxides, Sn oxides, and Zn oxides are materials that can be easily formed by a sputtering method, and are excellent in transparency and electrical conductivity. Particularly preferable materials are InSnO, GaZnO, SnO, In 2 O 3 and ZnO.

表示電極1を設ける表示基板(符号は不表示)を構成する材料としては、ガラスあるいはプラスチック等が挙げられる。表示基板として、プラスチックフィルムを用いれば軽量でフレキシブルな表示素子を作製することができる。
対向電極2も、表示電極1同様に、透明導電基板を用いる必要がある。透明導電基板としてはガラス、あるいはプラスチックフィルムに透明導電薄膜をコーティングしたものが望ましい。
Examples of the material constituting the display substrate (not shown) on which the display electrode 1 is provided include glass or plastic. If a plastic film is used as the display substrate, a lightweight and flexible display element can be manufactured.
As with the display electrode 1, the counter electrode 2 also needs to use a transparent conductive substrate. The transparent conductive substrate is preferably glass or a plastic film coated with a transparent conductive thin film.

透明導電薄膜材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、光の透過性を確保する必要があるため、透明且つ導電性に優れた透明導電性材料が用いられる。これにより、発色させる色の視認性をより高めることができる。
透明導電性材料としては、スズをドープした酸化インジウム(略:ITO)、フッ素をドープした酸化スズ(略:FTO)、アンチモンをドープした酸化スズ(略:ATO)等の無機材料を用いることができるが、特に、インジウム酸化物(以下、In酸化物という)、スズ酸化物(以下、Sn酸化物という)、または亜鉛酸化物(以下、Zn酸化物という)の何れか1つを含む無機材料であることが好ましい。In酸化物、Sn酸化物およびZn酸化物は、スパッタ法により、容易に成膜が可能な材料であると共に、良好な透明性と電気伝導度が得られる材料である。また、特に好ましい材料は、InSnO、GaZnO、SnO、In、ZnOである。
The transparent conductive thin film material is not particularly limited as long as it is a conductive material, but a transparent conductive material that is transparent and excellent in conductivity is used because it is necessary to ensure light transmission. . Thereby, the visibility of the color to develop can be improved more.
As the transparent conductive material, it is possible to use an inorganic material such as tin-doped indium oxide (abbreviation: ITO), fluorine-doped tin oxide (abbreviation: FTO), or antimony-doped tin oxide (abbreviation: ATO). In particular, an inorganic material containing any one of indium oxide (hereinafter referred to as In oxide), tin oxide (hereinafter referred to as Sn oxide), or zinc oxide (hereinafter referred to as Zn oxide) It is preferable that In oxides, Sn oxides, and Zn oxides are materials that can be easily formed by a sputtering method, and are excellent in transparency and electrical conductivity. Particularly preferable materials are InSnO, GaZnO, SnO, In 2 O 3 and ZnO.

これも表示電極1同様に、対向電極2を設ける表示基板(符号は不表示)を構成する材料としては、ガラスあるいはプラスチック等が挙げられる。表示基板として、プラスチックフィルムを用いれば軽量でフレキシブルな表示素子を作製することができる。
さらに、対向電極2を構成する材料が、表示層のエレクトロクロミック組成物が起こす酸化還元反応と逆の逆反応を起こす材料を含む場合、安定した発消色が可能である。すなわち、エレクトロクロミック組成物が酸化により発色する場合は還元反応を起こし、エレクトロクロミック組成物が還元により発色する場合は酸化反応を起こす材料を対向電極2として用いると、エレクトロクロミック組成物を含む表示層5における発消色の反応がより安定となる。
電解質3を構成する材料としては、一般的に、支持塩を溶媒に溶解させたものが用いられる。調光素子の場合、特に、電解質3は無色透明である必要がある。
Similarly to the display electrode 1, examples of the material constituting the display substrate (not shown) provided with the counter electrode 2 include glass or plastic. If a plastic film is used as the display substrate, a lightweight and flexible display element can be manufactured.
Further, when the material constituting the counter electrode 2 includes a material that causes a reverse reaction opposite to the oxidation-reduction reaction caused by the electrochromic composition of the display layer, stable color development and decoloration is possible. That is, when the electrochromic composition is colored by oxidation, a reduction reaction is caused. When the electrochromic composition is colored by reduction, a material that causes an oxidation reaction is used as the counter electrode 2. The reaction of color development and decoloration in 5 becomes more stable.
As a material constituting the electrolyte 3, a material in which a supporting salt is dissolved in a solvent is generally used. In the case of a light control element, in particular, the electrolyte 3 needs to be colorless and transparent.

支持塩として、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を用いることができる。具体的な例としては、LiClO、LiBF、LiAsF、LiPF、CFSOLi、CFCOOLi、KCl、NaClO、NaCl、NaBF、NaSCN、KBF、Mg(ClO、Mg(BF等を用いることができる。 As the supporting salt, for example, inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, acids, and alkali supporting salts can be used. Specific examples include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , CF 3 SO 3 Li, CF 3 COOLi, KCl, NaClO 3 , NaCl, NaBF 4 , NaSCN, KBF 4 , Mg (ClO 4 ) 2. Mg (BF 4 ) 2 or the like can be used.

また、溶媒として、例えば、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、γ―ブチロラクトン、エチレンカーボネート、スルホラン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−エトキシメトキシエタン、ポリエチレングリコール、アルコール類、が用いられる。
その他、支持塩を溶媒に溶解させた液体状の電解質に特に限定されるものではないため、ゲル状の電解質や、ポリマー電解質等の固体電解質も用いられる。例えば、パーフルオロスルホン酸系高分子膜などの固体系などがある。溶液系はイオン伝導度が高いという利点があり、固体系は劣化がなく高耐久性の素子を作製することに適している。
調光素子30の駆動方法としては、任意の電圧、電流を印加することができればどのような方法を用いても構わない。パッシブ駆動方法を用いれば安価な調光素子を作製することができる。また、透明なアクティブ駆動素子を用いれば高精細、かつ高速な調光をおこなうことができる。例えば、透明なアクティブ駆動素子としてはIGZOなどが挙げられる。
Examples of the solvent include propylene carbonate, acetonitrile, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, sulfolane, dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane, and polyethylene glycol. , Alcohols are used.
In addition, since it is not particularly limited to a liquid electrolyte in which a supporting salt is dissolved in a solvent, a gel electrolyte or a solid electrolyte such as a polymer electrolyte is also used. For example, there are solid systems such as perfluorosulfonic acid polymer membranes. The solution system has an advantage of high ionic conductivity, and the solid system is suitable for producing a highly durable element without deterioration.
As a method for driving the light control element 30, any method may be used as long as an arbitrary voltage and current can be applied. If a passive driving method is used, an inexpensive light control element can be manufactured. Further, if a transparent active drive element is used, high-definition and high-speed light control can be performed. For example, IGZO is an example of a transparent active drive element.

以下、実施例にて本発明のエレクトロクロミック化合物およびエレクトロクロミック組成物、またそれらを用いた表示素子若しくは調光素子について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the electrochromic compound and the electrochromic composition of the present invention, and the display device or the light control device using the same will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
<エレクトロクロミック化合物(9)[構造式(9)]の合成>
〈a〉中間体(9−1)の合成
[Example 1]
<Synthesis of Electrochromic Compound (9) [Structural Formula (9)]>
<a> Synthesis of intermediate (9-1)

Figure 0006387673
Figure 0006387673

フラスコに2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジん3.0gを入れ、アルゴンガスで置換した後にジオキサン(100mL)、フェニルピリジンボロン酸ピナコールエステル (18.5g)、PdCl2(PPh3)2 (600 mg)を加えた。2M K2CO3 (17mL)を加え、50℃で14時間撹拌し,さらに室温で16時間撹拌した。内容物をセライトろ過し、ろ液に水、クロロホルムを加えて有機層を分離した後、水層をクロロホルムで3回抽出した。合わせた有機層を飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ液を濃縮し、粗体を得た。(収量7.5 g)
シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒CHCl3/MeOH=93/7)で精製し、得られた固体をクロロホルム/ヘキサン中で分散洗浄し、濾取した固体を真空乾燥させ、白色の固体として目的物を得た(収量6.9g,収率78 %)
The flask was charged with 3.0 g of 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine and replaced with argon gas, and then dioxane (100 mL), phenylpyridineboronic acid pinacol ester (18.5 g), PdCl 2 ( PPh 3 ) 2 (600 mg) was added. 2M K 2 CO 3 (17 mL) was added, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 14 hours, and further stirred at room temperature for 16 hours. The contents were filtered through Celite, and water and chloroform were added to the filtrate to separate the organic layer. The aqueous layer was extracted with chloroform three times. The combined organic layers were washed with saturated brine, dried over sodium sulfate, and the filtrate was concentrated to obtain a crude product. (Yield 7.5 g)
Purified by silica gel chromatography (developing solvent CHCl3 / MeOH = 93/7), the obtained solid was dispersed and washed in chloroform / hexane, and the filtered solid was vacuum-dried to obtain the desired product as a white solid. (Yield 6.9g, Yield 78%)

〈b〉エレクトロクロミック化合物(9)[構造式(9)]の合成 <B> Synthesis of Electrochromic Compound (9) [Structural Formula (9)]

Figure 0006387673
Figure 0006387673

25ml三つ口フラスコに、中間体(9−1) 0.5g、8−ブロモオクチルホスホン酸 4.0g、ジメチルホルムアミド 3.0mlを加え、90℃で8時間反応させた。室温に戻した後、この溶液を2−プロパノールに排出し、次いで、得られた固形分を2−プロパノール中に分散させた後、回収し、100℃で2日間減圧乾燥して目的物を得た。
収量1.1g、収率85%。
To a 25 ml three-necked flask, 0.5 g of the intermediate (9-1), 4.0 g of 8-bromooctylphosphonic acid, and 3.0 ml of dimethylformamide were added and reacted at 90 ° C. for 8 hours. After returning to room temperature, this solution was discharged into 2-propanol, and then the obtained solid content was dispersed in 2-propanol and then recovered and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 2 days to obtain the desired product. It was.
Yield 1.1 g, yield 85%.

〔エレクトロクロミック表示素子の作製および評価〕
(a)表示電極およびエレクトロクロミック表示層の形成
まず、25mm×30mmのFTO導電膜付きガラス基板(AGCファブリテック製社)を準備し、その上面の19mm×15mmの領域に、酸化チタンナノ粒子分散液(昭和タイタニウム社製 SP210)をスピンコート法により塗布し、120℃で15分間アニール処理を行うことによって、酸化チタン粒子膜を形成した。この酸化チタン粒子膜に構造式(22)で示される化合物の1wt%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液を塗布液としてスピンコート法により塗布し、120℃で10分間アニール処理を行うことによって酸化チタン粒子表面にエレクトロクロミック化合物を吸着させた表示層5を形成した。
なお、作製のエレクトロクロミック表示素子の構成は図2の構成に準ずる(白色反射層は除く)ものである。
[Production and evaluation of electrochromic display elements]
(A) Formation of display electrode and electrochromic display layer First, a 25 mm × 30 mm glass substrate with an FTO conductive film (manufactured by AGC Fabricec) was prepared, and a titanium oxide nanoparticle dispersion liquid was prepared in a 19 mm × 15 mm region on the upper surface. (SP210 manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.) was applied by spin coating and annealed at 120 ° C. for 15 minutes to form a titanium oxide particle film. A 1 wt% 2,2,3,3-tetrafluoropropanol solution of the compound represented by the structural formula (22) is applied to the titanium oxide particle film by a spin coating method as a coating solution, and annealed at 120 ° C. for 10 minutes. Thus, the display layer 5 in which the electrochromic compound was adsorbed on the surface of the titanium oxide particles was formed.
In addition, the structure of the produced electrochromic display element is based on the structure of FIG. 2 (except for the white reflective layer).

(b)白色反射層の形成
さらに、この上に2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液に結着ポリマーとして、ウレタンペースト(DIC社製 HW140SF)10wt%溶解した溶液を準備し、この溶液に酸化チタン粒子(商品名:CR90 石原産業株式会社製、平均粒子径:約250nm)を50wt%分散したペーストをエレクトロクロミック層表面にスピンコート法により塗布し、120℃で5分間アニール処理を行うことにより、約1μmの白色反射層を形成した。
(B) Formation of white reflective layer Further, a solution in which 10 wt% of urethane paste (HW140SF manufactured by DIC) was dissolved as a binder polymer in a 2,2,3,3-tetrafluoropropanol solution was prepared. A paste in which 50 wt% of titanium oxide particles (trade name: CR90, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., average particle size: about 250 nm) is dispersed is applied to the electrochromic layer surface by spin coating, and annealed at 120 ° C. for 5 minutes. As a result, a white reflective layer of about 1 μm was formed.

(c)対向電極の形成
一方、前記ガラス基板とは別に25mm×30mmのITO導電膜付きガラス基板(ジオマテック社製)を準備し、対向基板とした。
(C) Formation of counter electrode On the other hand, a glass substrate with an ITO conductive film of 25 mm × 30 mm (manufactured by Geomat Co., Ltd.) was prepared separately from the glass substrate, and used as a counter substrate.

(d)エレクトロクロミック表示素子の作製
表示基板と対向基板を75μmのスペーサを介して貼り合わせ、セルを作製した。次に、過塩素酸テトラブチルアンモニウムをジメチルスルホキシドに20wt%を溶解させた電解質溶液を調製し、セル内に封入することでエレクトロクロミック表示素子を作製した。
(D) Production of electrochromic display element A display substrate and a counter substrate were bonded to each other through a 75 μm spacer to produce a cell. Next, an electrolyte solution in which 20% by weight of tetrabutylammonium perchlorate was dissolved in dimethyl sulfoxide was prepared and sealed in a cell to produce an electrochromic display element.

[比較例1]
特許文献2(特開2011−102287号公報)に記載されている[化46]で示される下記構造式(44)で表されるエレクトロクロミック化合物を合成した。
[Comparative Example 1]
An electrochromic compound represented by the following structural formula (44) represented by [Chemical Formula 46] described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-102287) was synthesized.

Figure 0006387673
Figure 0006387673

得られたエレクトロクロミック化合物を用いたほかは実施例1の(a)〜(d)と全く同じ方法で表示電極およびエレクトロクロミック表示層を形成し、エレクトロクロミック表示素子を作製した。   A display electrode and an electrochromic display layer were formed in exactly the same manner as in Examples 1 (a) to (d) except that the obtained electrochromic compound was used, thereby producing an electrochromic display element.

〔発消色比較試験1〕
石英セルに実施例1と比較例1で作製したエレクトロクロミック表示層を形成した表示電極(a)を各々入れ、対極として白金電極、参照電極としてAg/Ag+電極(ビー・エー・エス株式会社 RE−7)を用い,過塩素酸テトラブチルアンモニウムをジメチルスルホキシドに0.1Mを溶解させた電解液でセル内を満たした。この石英セルに重水素タングステンハロゲン光(オーシャンオプティクス社 DH−2000)を照射し、透過した光をスペクトロメータ(オーシャンオプティクス社 USB4000)で検出し、吸収スペクトルを測定した。消色状態および発色状態における吸収スペクトルを図4に示す。電圧印加前の消色状態では400nm〜700nmの可視域全体で吸収がなく透明であった。ポテンショスタット(ビー・エー・エス株式会社 ALS−660C)を用いて−1.5V電圧印加したところ、黒色発色を示した。
実施例1のエレクトロクロミック表示層(d)と比較例1のエレクトロクロミック表示層(d)との消色状態での吸収スペクトルの比較を図5に示す。比較例1は消色状態でも400nm付近に吸収が見られ、実施例1のエレクトロクロミック化合物より消色体に色づきがあった。
[Color-decoloration comparison test 1]
A display electrode (a) on which an electrochromic display layer prepared in Example 1 and Comparative Example 1 is formed is put in a quartz cell, and a platinum electrode is used as a counter electrode, and an Ag / Ag + electrode is used as a reference electrode. -7), and the inside of the cell was filled with an electrolytic solution in which 0.1 M of tetrabutylammonium perchlorate was dissolved in dimethyl sulfoxide. The quartz cell was irradiated with deuterium tungsten halogen light (Ocean Optics DH-2000), the transmitted light was detected with a spectrometer (Ocean Optics USB4000), and the absorption spectrum was measured. FIG. 4 shows absorption spectra in the decolored state and the colored state. In the decolored state before voltage application, there was no absorption in the entire visible range of 400 nm to 700 nm, and it was transparent. When a voltage of -1.5 V was applied using a potentiostat (ALS Co., Ltd. ALS-660C), black color was developed.
FIG. 5 shows a comparison of absorption spectra in the decolored state between the electrochromic display layer (d) of Example 1 and the electrochromic display layer (d) of Comparative Example 1. In Comparative Example 1, absorption was observed at around 400 nm even in the decolored state, and the decolored body was more colored than the electrochromic compound of Example 1.

実施例1および比較例1で作製した各々のエレクトロクロミック表示素子(d)について、発消色の比較評価を実施した。発消色の評価は、大塚電子株式会社製分光測色装置MCPD7700を用いて拡散光を照射することで行った。色彩値はCIE L*a*b*の色空間で評価し,a* vs b*を図6にプロットした。
各々の表示素子への−4.0Vの電圧印加後の発色状態において、実施例1,比較例1のエレクトロクロミック表示素子ともにa* vs b*プロットの原点に非常に近く、ブラックとほぼ同様の色づきをしていることを確認できた。
電圧印加前の消色状態においては、a* vs b*プロットにおいて、原点にプロットされるジャパンカラーホワイトと比較して、実施例1はほぼ同様の色味を示している。一方、比較例1に関しては、b*の値が大きくなっており、黄色の色づきがあることが分かった。
以上の結果より、実施例1と比較例1のエレクトロクロミック表示素子を比較すると実施例1のほうがより消色状態の色づきがなく、白反射率が高いことが分かる。
Each electrochromic display element (d) produced in Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to comparative evaluation of color development and decoloration. Evaluation of color development / decoloration was performed by irradiating diffused light using a spectrocolorimeter MCPD7700 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The color value was evaluated in the color space of CIE L * a * b *, and a * vs b * was plotted in FIG.
In the coloring state after applying a voltage of −4.0 V to each display element, both the electrochromic display elements of Example 1 and Comparative Example 1 are very close to the origin of the a * vs b * plot, and are almost the same as black. I was able to confirm that it was colored.
In the decolored state before voltage application, Example 1 shows almost the same color in the a * vs b * plot as compared to Japan Color White plotted at the origin. On the other hand, regarding Comparative Example 1, the value of b * was large, and it was found that there was yellow coloring.
From the above results, it can be seen that when the electrochromic display elements of Example 1 and Comparative Example 1 are compared, Example 1 is less colored in a decolored state and has a higher white reflectance.

[実施例2]
〔エレクトロクロミック調光素子の作製および評価〕
(a)表示電極およびエレクトロクロミック表示層の形成
まず、25mm×30mmのFTO導電膜付きガラス基板(AGCファブリテック製社)を準備し、その上面の19mm×15mmの領域に、酸化チタンナノ粒子分散液(昭和タイタニウム社製 SP210)をスピンコート法により塗布し、120℃で15分間アニール処理を行うことによって、酸化チタン粒子膜を形成した。この酸化チタン粒子膜に構造式(9)で示される化合物の1wt%2,2,3,3−テトラフロロプロパノール溶液を塗布液としてスピンコート法により塗布し、120℃で10分間アニール処理を行うことによって酸化チタン粒子表面にエレクトロクロミック化合物を吸着させた表示層5を形成した。
なお、作製のエレクトロクロミック調光素子の構成は図3の構成に準ずる(白色反射層は除く)ものである。
[Example 2]
[Production and evaluation of electrochromic light control devices]
(A) Formation of display electrode and electrochromic display layer First, a 25 mm × 30 mm glass substrate with an FTO conductive film (manufactured by AGC Fabricec) was prepared, and a titanium oxide nanoparticle dispersion liquid was prepared in a 19 mm × 15 mm region on the upper surface. (SP210 manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.) was applied by spin coating and annealed at 120 ° C. for 15 minutes to form a titanium oxide particle film. A 1 wt% 2,2,3,3-tetrafluoropropanol solution of the compound represented by the structural formula (9) is applied to the titanium oxide particle film by a spin coating method as a coating solution, and annealed at 120 ° C. for 10 minutes. Thus, the display layer 5 in which the electrochromic compound was adsorbed on the surface of the titanium oxide particles was formed.
In addition, the structure of the produced electrochromic light control element is based on the structure of FIG. 3 (a white reflective layer is excluded).

(b)対向電極の形成
一方、前記ガラス基板とは別に25mm×30mmのITO導電膜付きガラス基板(ジオマテック社製)を準備し、対向基板とした。
(B) Formation of counter electrode On the other hand, a glass substrate with an ITO conductive film of 25 mm × 30 mm (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) was prepared separately from the glass substrate, and used as a counter substrate.

(c)エレクトロクロミック調光素子の作製
表示基板と対向基板を75μmのスペーサを介して貼り合わせ、セルを作製した。次に、過塩素酸テトラブチルアンモニウムをジメチルスルホキシドに20wt%を溶解させた電解質溶液を調製し、セル内に封入することでエレクトロクロミック調光素子を作製した。
(C) Production of electrochromic light control device The display substrate and the counter substrate were bonded to each other through a 75 μm spacer to produce a cell. Next, an electrolyte solution in which 20% by weight of tetrabutylammonium perchlorate was dissolved in dimethyl sulfoxide was prepared, and sealed in a cell to produce an electrochromic light control device.

〔発消色比較試験2〕
実施例2で作製した調光素子(c)に重水素タングステンハロゲン光(オーシャンオプティクス社 DH−2000)を照射し、透過した光をスペクトロメータ(オーシャンオプティクス社 USB4000)で検出し、透過スペクトルを測定した。電圧印加前の消色状態では400nm〜700nmの可視域全体で吸収がなく透明であった。とくに、550nmの透過率は80%を示した。一方、この素子に−6.0Vで2秒間、電圧印加したところ、黒色発色を示し、550nmにおける透過率は25%にまで減少していることが確認できた。
この結果より、構造式(9)で示されるエレクトロクロミック化合物を用いることにより、高コントラストな調光素子ができた。
[Color-decoloration test 2]
The light control device (c) produced in Example 2 was irradiated with deuterium tungsten halogen light (Ocean Optics DH-2000), the transmitted light was detected with a spectrometer (Ocean Optics USB4000), and the transmission spectrum was measured. did. In the decolored state before voltage application, there was no absorption in the entire visible range of 400 nm to 700 nm, and it was transparent. In particular, the transmittance at 550 nm was 80%. On the other hand, when a voltage was applied to this device at −6.0 V for 2 seconds, black color was developed, and it was confirmed that the transmittance at 550 nm was reduced to 25%.
From this result, a high-contrast light control device was obtained by using the electrochromic compound represented by the structural formula (9).

[実施例3]
<エレクトロクロミック化合物(10)[構造式(10)]の合成>
〈a〉中間体(10−1)の合成
[Example 3]
<Synthesis of Electrochromic Compound (10) [Structural Formula (10)]>
<a> Synthesis of intermediate (10-1)

Figure 0006387673
Figure 0006387673

フラスコに2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン 3.0gを入れ、アルゴンガスで置換した後にジオキサン(100mL)、ピリジルボロン酸ピナコールエステル (9.0 g)、PdCl2(PPh3)2 (300mg)を加えた。2M K2CO3 (14mL)を加え、50℃で8時間撹拌し,さらに室温で10時間撹拌した。内容物をセライトろ過し、ろ液に水、クロロホルムを加えて有機層を分離した後、水層をクロロホルムで3回抽出した。合わせた有機層を飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ液を濃縮し、粗体を得た。(収量4.5 g)
シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒CHCl/MeOH=93/7)で精製し、得られた固体をクロロホルム/ヘキサン中で分散洗浄し、濾取した固体を真空乾燥させ、白色の固体として目的物を得た(収量4.1g,収率81%)。
The flask was charged with 3.0 g of 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine and substituted with argon gas, and then dioxane (100 mL), pyridylboronic acid pinacol ester (9.0 g), PdCl 2 (PPh 3 ). 2 (300 mg) was added. 2M K 2 CO 3 (14 mL) was added, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 8 hours, and further stirred at room temperature for 10 hours. The contents were filtered through Celite, and water and chloroform were added to the filtrate to separate the organic layer. The aqueous layer was extracted with chloroform three times. The combined organic layers were washed with saturated brine, dried over sodium sulfate, and the filtrate was concentrated to obtain a crude product. (Yield 4.5 g)
Purification by silica gel chromatography (developing solvent CHCl 3 / MeOH = 93/7), the obtained solid was dispersed and washed in chloroform / hexane, and the collected solid was dried under vacuum to obtain the desired product as a white solid. (Yield 4.1 g, Yield 81%).

〈b〉エレクトロクロミック化合物(10)[構造式(10)]の合成 <B> Synthesis of Electrochromic Compound (10) [Structural Formula (10)]

Figure 0006387673
Figure 0006387673

実施例1〈b〉と同様にして、中間体(10−1)と8−ブロモオクチルホスホン酸を用いて、無色の粉末である目的物を得た。   In the same manner as in Example 1 <b>, the target product as a colorless powder was obtained using intermediate (10-1) and 8-bromooctylphosphonic acid.

〔エレクトロクロミック表示素子の作製および評価〕
使用したエレクトロクロミック化合物を実施例3で合成したものに替えた以外は実施例1と同じ方法でエレクトロクロミック表示素子を作製した。
[Production and evaluation of electrochromic display elements]
An electrochromic display element was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrochromic compound used was changed to that synthesized in Example 3.

〔発消色試験3〕
実施例1と同様の方法で吸収スペクトルを測定した結果を図7に示す。電圧印加前の消色状態では400nm〜700nmの可視域全体で吸収がなく透明であった。ポテンショスタット(ビー・エー・エス株式会社 ALS−660C)を用いて−1.5V電圧印加したところ、黒色発色を示した。
[Color-decoloration test 3]
The result of measuring the absorption spectrum by the same method as in Example 1 is shown in FIG. In the decolored state before voltage application, there was no absorption in the entire visible range of 400 nm to 700 nm, and it was transparent. When a voltage of -1.5 V was applied using a potentiostat (ALS Co., Ltd. ALS-660C), black color was developed.

各々の実施例で作製したエレクトロクロミック表示素子に−3Vを3秒印加すると黒色に発色した。このときの550nmの反射率は下記の表の通りであった。   When -3V was applied to the electrochromic display device produced in each example for 3 seconds, the color was black. At this time, the reflectance at 550 nm was as shown in the following table.

Figure 0006387673
Figure 0006387673

1 表示電極
2 対向電極
3 電解質
4 エレクトロミック化合物
4a エレクトロミック組成物
5 表示層
6 白色反射層
10 表示素子
20 表示素子
30 調光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display electrode 2 Counter electrode 3 Electrolyte 4 Electrochemical compound 4a Electromic composition 5 Display layer 6 White reflective layer 10 Display element 20 Display element 30 Light control element

特開2006−267829号公報JP 2006-267829 A 特開2011−102287号公報JP 2011-102287 A

Claims (7)

下記一般式(I)で表されることを特徴とするエレクトロクロミック化合物。
Figure 0006387673
Figure 0006387673
(式中、一般式(I)のX,X,Xのうち、少なくとも2つが一般式(II)の構造を有する。一般式(II)の構造が2つである場合、残りのX,X,Xのいずれかの部位は官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、あるいは、水素原子のいずれかである。Y〜Yは各々独立に水素原子または一価の基を示し、これら一価の基は置換基を有していてもよい。Rは官能基を有していてもよい一価の基を示し、これら一価の基は置換基を有していてもよく、Rの少なくとも1つが水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を有する。mは0〜3のいずれかである。Aは1価のアニオンを表す。一般式(I)のX,X,Xに入る一般式(II)のY〜Y、m、Aの構造は独立して異なっていてもよい。
An electrochromic compound represented by the following general formula (I):
Figure 0006387673
Figure 0006387673
(In the formula, at least two of X 1 , X 2 and X 3 in the general formula (I) have the structure of the general formula (II). When the structure of the general formula (II) is two, the remaining Any one of X 1 , X 2 , and X 3 is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a hydrogen atom that may have a functional group, Y 1 to Y 8. Each independently represents a hydrogen atom or a monovalent group, which may have a substituent, R represents a monovalent group that may have a functional group, valent group rather it may also have a substituent, .m having at least one directly or indirectly bondable functional group relative to the hydroxyl group of R is either 0 to 3 .A -. the Y 1 to Y 8 in the general formula (II) entering the X 1, X 2, X 3 of a monovalent anion general formula (I), m, - of the structure may be different independent).
一般式(I)のX,X,Xのうち、2つが一般式(II)の構造を有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化合物。 2. The electrochromic compound according to claim 1 , wherein two of X 1 , X 2 , and X 3 in the general formula (I) have the structure of the general formula (II). 一般式(I)のXX in general formula (I) 1 〜X~ X 3 のうち、少なくとも1つが水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基を有することを特徴とする請求項1または2に記載のエレクトロクロミック化合物。3. The electrochromic compound according to claim 1, wherein at least one of them has a functional group capable of binding directly or indirectly to a hydroxyl group. 水酸基に対して直接的または間接的に結合可能な官能基が、ホスホン酸基、リン酸基、カルボン酸基、シリル基及びシラノール基から選択される基であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物。The functional group that can be directly or indirectly bonded to a hydroxyl group is a group selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a carboxylic acid group, a silyl group, and a silanol group. 4. The electrochromic compound according to any one of 3. 請求項1乃至4のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物と導電性または半導体性ナノ構造体が結合または吸着されてなることを特徴とするエレクトロクロミック組成物。An electrochromic composition comprising the electrochromic compound according to any one of claims 1 to 4 and a conductive or semiconducting nanostructure bonded or adsorbed. 表示電極と、該表示電極に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極と、両電極間に配置された電解質とを備え、該表示電極の表面に、少なくとも請求項1乃至4のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物または該エレクトロクロミック化合物と請求項5に記載のエレクトロクロミック組成物を含む表示層を有することを特徴とする表示素子。A display electrode, a counter electrode provided to face the display electrode at a distance from each other, and an electrolyte disposed between the two electrodes, the surface of the display electrode having at least any one of claims 1 to 4 A display element comprising a display layer comprising the electrochromic compound according to claim 1 or the electrochromic compound and the electrochromic composition according to claim 5. 表示電極と、該表示電極に対して間隔をおいて対向して設けた対向電極と、両電極間に配置された電解質とを備え、該表示電極の表面に、少なくともエレクトロクロミック化合物またはエレクトロクロミック組成物を有する素子において、該エレクトロクロミック化合物またはエレクトロクロミック組成物が、請求項1乃至4のいずれかに記載のエレクトロクロミック化合物または請求項5に記載のエレクトロクロミック組成物であり、表示電極、対向電極、電解質が透明であることを特徴とする調光素子。A display electrode; a counter electrode provided opposite to the display electrode at an interval; and an electrolyte disposed between the electrodes, and at least an electrochromic compound or an electrochromic composition on the surface of the display electrode In an element having a structure, the electrochromic compound or the electrochromic composition is the electrochromic compound according to any one of claims 1 to 4 or the electrochromic composition according to claim 5, wherein the display electrode and the counter electrode A light control device, wherein the electrolyte is transparent.
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