JP6963788B2 - エレクトロクロミック表示システム - Google Patents
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Description
前記EC画素部は、有機配位子と、前記有機配位子に配位された金属イオンとからなる有機/金属ハイブリッドポリマーからなるエレクトロクロミック材料を含有してもよい。
前記発信部は、指向性を有する電磁波源を備えてもよい。
前記電磁波源は、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、ライトペン、懐中電灯、アンテナを備えた電波源、および、プロジェクタからなる群から選択されてもよい。
前記発信部は、前記電磁波信号の発信方向を手動にて操作する手動型、前記電磁波信号の発信方向を機械的に操作する機械駆動型、および、前記電磁波信号を投影して発信するプロジェクタ型からなる群から選択されてもよい。
前記発信部は、前記機械駆動型または前記プロジェクタ型であり、前記複数のEC表示デバイスのそれぞれが有する前記受信部の属性を示す属性データを格納し、前記属性データに基づいて前記受信部を照射すべきパターンを作成する中央処理装置をさらに備え、前記発信部は、前記中央処理装置からの前記パターンに基づいて、前記受信部に前記電磁波信号を発信してもよい。
前記属性データは、前記受信部の位置情報、および/または、前記受信部に接続された前記EC画素部の色情報を有してもよい。
前記受信部は、撮像装置によって識別される識別マークを有し、前記属性データは、前記識別マークに基づいてもよい。
前記識別マークは、数字、文字、バーコード、QRコード(登録商標)およびカラーマーカからなる群から選択されてもよい。
前記パターンは、パルスからなってもよい。
前記受信部は、少なくとも、太陽電池またはフォトダイオードを備えてもよい。
前記受信部は、第1のフォトダイオード、第2のフォトダイオード、集積回路、および、駆動電源を備え、前記第1のフォトダイオードおよび前記フォトダイオードは、極性が同じ向きとなるように前記集積回路に接続されており、前記電磁波信号を受信すると、前記電気信号に変換し、変換した前記電気信号を前記集積回路に送信し、前記集積回路は、前記駆動電源によって電源が供給されており、前記集積回路は、前記第1のフォトダイオードからの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が着色するように電圧を印加し、前記集積回路は、前記第2のフォトダイオードからの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が消色するように、極性を切り替えて電圧を印加してもよい。
前記受信部は、第1の太陽電池および第2の太陽電池を備え、前記第1の太陽電池および前記第2の太陽電池は、極性が逆向きとなるように接続されており、前記第1の太陽電池が前記電磁波信号を受信すると、前記第1の太陽電池は、前記電磁波信号を前記電気信号に変換するとともに、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が消色するように電圧を印加し、前記第2の太陽電池が前記電磁波信号を受信すると、前記第2の太陽電池は、前記電磁波信号を前記電気信号に変換するとともに、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が着色するように電圧を印加してもよい。
前記受信部は、第1の太陽電池、第2の太陽電池、集積回路、および、駆動電源を備え、前記第1の太陽電池および前記第2の太陽電池は、極性が同じ向きとなるように前記集積回路に接続されており、前記電磁波信号を受信すると、前記電気信号に変換し、変換した前記電気信号を前記集積回路に送信し、前記集積回路は、前記駆動電源によって電源が供給されており、前記集積回路は、前記第1の太陽電池からの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が着色するように電圧を印加し、前記集積回路は、前記第2の太陽電池からの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が消色するように、極性を切り替えて電圧を印加してもよい。
前記駆動電源は、第3の太陽電池と、二次電池または電気二重層キャパシタとの組み合わせ、または、一次電池であってもよい。
前記有機配位子は、ターピリジン基、フェナントロリン基、ビピリジン基、イミノ基およびこれらの誘導体からなる群から選択されてもよい。
前記金属イオンは、Pt、Cu、Ni、Pd、Ag、Mo、Fe、Co、Ru、Rh、Eu、ZnおよびMnからなる群から選択される金属イオンであってもよい。
前記有機/金属ハイブリッドポリマーは、一般式(I)、(II)および(III)からなる群から選択される一般式で表される有機/金属ハイブリッドポリマーであってもよい。
前記式(II)において、M1〜MN(Nは2以上の整数)は、それぞれ独立に酸化還元電位の異なる金属イオンを示し、X1〜Xn(nは2以上の整数)は、それぞれ独立にカウンターアニオンを示し、R1〜RN(Nは2以上の整数)は、それぞれ独立に炭素原子および水素原子を含むスペーサまたは2つのターピリジン基を直接接続するスペーサを示し、R1 1〜R1 N、R2 1〜R2 N、R3 1〜R3 N、R4 1〜R4 N(Nは2以上の整数)は、それぞれ独立に水素原子または置換基を示し、n1〜nNは、それぞれ独立に重合度を示す2以上の整数であり、
前記式(III)において、Mは金属イオンを示し、Xはカウンターアニオンを示し、Aは、炭素原子および水素原子を含むスペーサまたは2つのフェナントロリン基を直接接続するスペーサを示し、R1〜R4は、それぞれ独立に水素原子または置換基を示し、nは重合度を示す2以上の整数である。
前記EC画素部は、第1の電極と、前記第1の電極上に位置する前記エレクトロクロミック材料からなるエレクトロクロミック層、前記エレクトロクロミック層上に位置する電解質層と、前記電解質層上に位置する第2の電極とを備えてもよい。
前記第1の電極および前記第2の電極の少なくともいずれか一方は、透明導電膜であってもよい。
図1は、本発明のエレクトロクロミック(EC)表示システム(A)およびエレクトロクロミック(EC)表示デバイス(B)を模式的に示す図である。
図4は、本発明のEC表示デバイスを模式的に示す図である。
スイッチ430が第1の太陽電池410に接続され、第1の太陽電池410が電磁波信号110を受信すると、電磁波信号110を電気信号に変換し、第1の太陽電池410は、受信部140と電気的に接続されたEC画素部150に電圧(ここでは、正のVaの電圧)を印加する。これにより、EC画素部150のエレクトロクロミック層は酸化反応により消色する。
第1の太陽電池410が電磁波信号110を受信すると、電磁波信号110を電気信号に変換し、駆動電源520からの給電により集積回路510の入力IN1を電圧Highにする。その結果、受信部140と電気的に接続されたEC画素部150に電圧(ここでは、集積回路510の出力OUT1の電圧がHighである)を印加する。これにより、EC画素部150のエレクトロクロミック層は還元反応により着色する。
以降の参考例および実施例で用いた材料について説明する。なお、すべての材料は特級試薬であり、精製することなく用いた。ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA、重量平均分子量=350kg/mol)、および、インジウムスズ酸化物(ITO)でコートされたガラス基板(ITOの厚さは、0.1μmであった。以降では簡単のため、ITO基板と称する。抵抗率=8〜12Ω/cm2)を、Sigma−Aldrich Co.LLC.から購入した。
図7は、参考例1におけるEC画素1を模式的に示す図である。
図9は、参考例2におけるEC画素2を模式的に示す図である。
参考例3は、EC画素部150として、第1の電極310としてITO基板、エレクトロクロミック層320としてpolyFe、電解質層330としてBMP−TFSIとLiClO4とPMMAとを含有する電解質物質、第2の電極340としてITO基板を用いたEC画素3(20mm×60mm)を製造した。エレクトロクロミック層の大きさを変えた以外は、参考例1と同様であるため、説明を省略する。参考例1と同様に、EC画素3の着色時および消色時の電流密度の時間変化を測定した。印加電圧Va=3Vにおいて、電気量16.8mC(単位面積当たりの電気量:1.4mC/cm2)で消色し、印加電圧Va=−3Vにおいて、電気量20.4mC(単位面積当たりの電気量:1.7mC/cm2)で着色した。
実施例1は、図4に示すEC表示デバイスと発信部とを備えた本発明のEC表示システムを構築した。
実施例2は、図4に示すEC表示デバイスと発信部とを備えた本発明のEC表示システムを構築した。実施例2では、発信部120として、実施例1の白色LED懐中電灯に代えて、超小型白色LEDライトを用いた以外は、実施例1と同様であった。超小型白色LEDライトは、パワー密度1.6mW/cm2@波長550nmであり、照度0.1klxを有した。
実施例3は、図4に示すEC表示デバイスと発信部とを備えた本発明のEC表示システムを構築した。実施例3は、EC画素部150として、実施例2のEC画素1に代えて、参考例2のEC画素2を用いた以外は、実施例2と同様であった。実施例2と同様にして、消色時間および着色時間を調べた。結果を表2に示す。
実施例4は、図5に示すEC表示デバイスと発信部とを備えた本発明のEC表示システムを構築した。
実施例5は、図4に示すEC表示デバイスと発信部とを備えた本発明のEC表示システムを構築した。実施例5では、発信部120として、実施例1の白色LED懐中電灯に代えて、プロジェクタ(エプソン製型番EB−2265U)を用いた以外は、実施例1と同様であった。プロジェクタは、明るさ5,500lm、および、解像度WUXGA(1920×1200)を有した。
実施例6は、図4に示すEC表示デバイスと発信部とを備えた本発明のEC表示システムを構築した。実施例6では、EC画素部150として、実施例5のEC画素1に代えて、参考例3のEC画素3を用いた以外は、実施例5と同様であった。実施例5と同様にして、消色時間および着色時間を調べた。結果を表2に示す。
110 電磁波信号
120 発信部
130、400、500、600 エレクトロクロミック(EC)表示デバイス
140 受信部
150 エレクトロクロミック(EC)画素部
210 中央処理装置
310 第1の電極
320 エレクトロクロミック層
330 電解質層
340 第2の電極
410 第1の太陽電池
420 第2の太陽電池
430 スイッチ
510 集積回路
520 駆動電源
530 第3の太陽電池
540 電気二重層キャパシタまたは二次電池
610 第1のフォトダイオード
620 第2のフォトダイオード
Claims (18)
- 電磁波信号を発信する発信部と、
前記電磁波信号によって動作する複数のエレクトロクロミック(EC)表示デバイスと
を備え、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれは、
前記電磁波信号を受信し、電気信号に変換する受信部と、
前記受信部と電気的に接続され、前記電気信号によって可逆的に色が変化するエレクトロクロミック(EC)画素部と
を備え、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれは、互いに独立しており、
前記受信部は、第1のフォトダイオード、第2のフォトダイオード、集積回路、および、駆動電源を備え、
前記第1のフォトダイオードおよび前記フォトダイオードは、極性が同じ向きとなるように前記集積回路に接続されており、前記電磁波信号を受信すると、前記電気信号に変換し、変換した前記電気信号を前記集積回路に送信し、
前記集積回路は、前記駆動電源によって電源が供給されており、
前記集積回路は、前記第1のフォトダイオードからの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が着色するように電圧を印加し、
前記集積回路は、前記第2のフォトダイオードからの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が消色するように、極性を切り替えて電圧を印加する、エレクトロクロミック(EC)表示システム。 - 電磁波信号を発信する発信部と、
前記電磁波信号によって動作する複数のエレクトロクロミック(EC)表示デバイスと
を備え、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれは、
前記電磁波信号を受信し、電気信号に変換する受信部と、
前記受信部と電気的に接続され、前記電気信号によって可逆的に色が変化するエレクトロクロミック(EC)画素部と
を備え、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれは、互いに独立しており、
前記受信部は、第1の太陽電池および第2の太陽電池を備え、
前記第1の太陽電池および前記第2の太陽電池は、極性が逆向きとなるように接続されており、
前記第1の太陽電池が前記電磁波信号を受信すると、前記第1の太陽電池は、前記電磁波信号を前記電気信号に変換するとともに、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が消色するように電圧を印加し、
前記第2の太陽電池が前記電磁波信号を受信すると、前記第2の太陽電池は、前記電磁波信号を前記電気信号に変換するとともに、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が着色するように電圧を印加する、エレクトロクロミック(EC)表示システム。 - 電磁波信号を発信する発信部と、
前記電磁波信号によって動作する複数のエレクトロクロミック(EC)表示デバイスと
を備え、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれは、
前記電磁波信号を受信し、電気信号に変換する受信部と、
前記受信部と電気的に接続され、前記電気信号によって可逆的に色が変化するエレクトロクロミック(EC)画素部と
を備え、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれは、互いに独立しており、
前記受信部は、第1の太陽電池、第2の太陽電池、集積回路、および、駆動電源を備え、
前記第1の太陽電池および前記第2の太陽電池は、極性が同じ向きとなるように前記集積回路に接続されており、前記電磁波信号を受信すると、前記電気信号に変換し、変換した前記電気信号を前記集積回路に送信し、
前記集積回路は、前記駆動電源によって電源が供給されており、
前記集積回路は、前記第1の太陽電池からの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が着色するように電圧を印加し、
前記集積回路は、前記第2の太陽電池からの前記電気信号を受信すると、前記受信部と電気的に接続された前記EC画素部が消色するように、極性を切り替えて電圧を印加する、エレクトロクロミック(EC)表示システム。 - 前記EC画素部は、有機配位子と、前記有機配位子に配位された金属イオンとからなる有機/金属ハイブリッドポリマーからなるエレクトロクロミック材料を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のEC表示システム。
- 前記発信部は、指向性を有する電磁波源を備える、請求項1〜3のいずれかに記載のEC表示システム。
- 前記電磁波源は、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、ライトペン、懐中電灯、アンテナを備えた電波源、および、プロジェクタからなる群から選択される、請求項5に記載のEC表示システム。
- 前記発信部は、前記電磁波信号の発信方向を手動にて操作する手動型、前記電磁波信号の発信方向を機械的に操作する機械駆動型、および、前記電磁波信号を投影して発信するプロジェクタ型からなる群から選択される、請求項1〜3のいずれかに記載のEC表示システム。
- 前記発信部は、前記機械駆動型または前記プロジェクタ型であり、
前記複数のEC表示デバイスのそれぞれが有する前記受信部の属性を示す属性データを格納し、前記属性データに基づいて前記受信部を照射すべきパターンを作成する中央処理装置をさらに備え、
前記発信部は、前記中央処理装置からの前記パターンに基づいて、前記受信部に前記電磁波信号を発信する、請求項7に記載のEC表示システム。 - 前記属性データは、前記受信部の位置情報、および/または、前記受信部に接続された前記EC画素部の色情報を有する、請求項8に記載のEC表示システム。
- 前記受信部は、撮像装置によって識別される識別マークを有し、
前記属性データは、前記識別マークに基づく、請求項8に記載のEC表示システム。 - 前記識別マークは、数字、文字、バーコード、QRコード(登録商標)およびカラーマーカからなる群から選択される、請求項10に記載のEC表示システム。
- 前記パターンは、パルスからなる、請求項8に記載のEC表示システム。
- 前記駆動電源は、第3の太陽電池と、二次電池または電気二重層キャパシタとの組み合わせ、または、一次電池である、請求項3に記載のEC表示システム。
- 前記有機配位子は、ターピリジン基、フェナントロリン基、ビピリジン基、イミノ基およびこれらの誘導体からなる群から選択される、請求項4に記載のEC表示システム。
- 前記金属イオンは、Pt、Cu、Ni、Pd、Ag、Mo、Fe、Co、Ru、Rh、Eu、ZnおよびMnからなる群から選択される金属イオンである、請求項4に記載のEC表示システム。
- 前記有機/金属ハイブリッドポリマーは、一般式(I)、(II)および(III)からなる群から選択される一般式で表される有機/金属ハイブリッドポリマーである、請求項4に記載のEC表示システム。
前記式(I)において、Mは金属イオンを示し、Xはカウンターアニオンを示し、Rは、炭素原子および水素原子を含むスペーサまたは2つのターピリジン基を直接接続するスペーサを示し、R1〜R4は、それぞれ独立に水素原子または置換基を示し、nは重合度を示す2以上の整数であり、
前記式(II)において、M1〜MN(Nは2以上の整数)は、それぞれ独立に酸化還元電位の異なる金属イオンを示し、X1〜Xn(nは2以上の整数)は、それぞれ独立にカウンターアニオンを示し、R1〜RN(Nは2以上の整数)は、それぞれ独立に炭素原子および水素原子を含むスペーサまたは2つのターピリジン基を直接接続するスペーサを示し、R1 1〜R1 N、R2 1〜R2 N、R3 1〜R3 N、R4 1〜R4 N(Nは2以上の整数)は、それぞれ独立に水素原子または置換基を示し、n1〜nNは、それぞれ独立に重合度を示す2以上の整数であり、
前記式(III)において、Mは金属イオンを示し、Xはカウンターアニオンを示し、Aは、炭素原子および水素原子を含むスペーサまたは2つのフェナントロリン基を直接接続するスペーサを示し、R1〜R4は、それぞれ独立に水素原子または置換基を示し、nは重合度を示す2以上の整数である。 - 前記EC画素部は、第1の電極と、前記第1の電極上に位置する前記エレクトロクロミック材料からなるエレクトロクロミック層、前記エレクトロクロミック層上に位置する電解質層と、前記電解質層上に位置する第2の電極とを備える、請求項4に記載のEC表示システム。
- 前記第1の電極および前記第2の電極の少なくともいずれか一方は、透明導電膜である、請求項17に記載のEC表示システム。
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