JP7313066B2 - 表示素子及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、単純に電解液にECL材料であるDPAとEC材料である銀化合物を溶解しても、銀化合物がDPAに影響を及ぼし、十分な青色発光が実現できないことが、発明者の検討により明らかになった。
電気化学発光材料が発光する原理は、電気化学発光材料の高エネルギー準位に負の電荷が生じ(還元)、低エネルギー準位に正の電荷が生じ(酸化)、負の電荷と正の電荷が結合する際に生じるエネルギーが、光となって放出されて発光する。しかし、DPAと必要以上の銀化合物を混合すると、DPAの高エネルギー順位に生じた負の電子が銀イオンに移動(還元)し、DPAの高エネルギー状態(還元状態)が消失するため、DPAの発光が生じなくなると考えられる。
そこで、本発明者により鋭意検討を行った結果、電解液中の銀化合物が、200mM以下の濃度であれば、銀イオンから生じた電子のDPAに対する影響が少なくなり、素子に交流電圧を印加した際にDPAが十分な強度で青色に発光することが判明した。
また、銀化合物が発色材料として機能するためには、10mM以上の濃度が必要なことが分かった。
すなわち、電解液に電気化学発光材料としてDPA、EC材料として銀化合物を溶解した場合、銀化合物の濃度は10mM以上200mM以下でないと、発光と多色発色を実現することができないことが分かった。
さらに、発明者の検討の結果、DPAの濃度としては、10mM以上50mM以下である必要があり、さらに、10mM以上20mM以下であるとより好ましいことが分かった。
電解液:DMF(ジメチルホルムアミド、溶媒。)、DPA 10 mM、AgNO3 (エレクトロクロミック材料)10mM、CuCl2 10 mM、TBACl 100mM
Mは、濃度を表す単位であり、1M=mol・m-3である。DPAの濃度は、交流電圧印加時に、発光が生じる程度含まれる必要があり、1mM以上が好ましく、さらに5mM以上が好ましい。エレクトロクロミック材料としては限定されるわけではないが、AgNO3、AgClO4、AgBr(銀化合物)等の金属イオンを含む無機材料、ビスピリジンピロール誘導体、アントラキノン、フェノチアジン等の有機材料等を例示できるがこれに限定されない。それぞれのエレクトロクロミック材料の濃度については、上記機能を有する限りにおいて特に限定されるわけではなく、材料によって適宜調整が可能であるが、5M以下であることが望ましく、より望ましくは1mM以上1M以下、さらに望ましくは5mM以上100mM以下である。図2に、表示素子への印加電圧と電流の関係を示す。電圧を負方向に掃引すると、-1.8Vより銀の析出反応に起因する電流のピークが現れ、さらに負方向へと掃引すると-2.6V付近にDPAの還元反応に起因する電流ピークが得られた。また、正方向に掃引を折り返すと、-0.4V付近にて銀の酸化溶解反応に起因する電流ピークが認められ、0.7V以降ではDPAの酸化反応に起因する電流値の上昇も観測された。
電圧を印加しない初期状態では、本表示素子は透明である(図3)。-2.8Vの定電圧を印加すると、銀の還元析出反応によって素子は鏡状態を示した(図4)。それに対し、-3.5Vの定電圧を印加すると、素子は黒状態を示した(図5)。これは、DPAの還元反応も同時に発生することで、それがバルク中へと拡散する過程で銀イオンに電子を与え、従来とは異なる粒子の生成が生じたためと考えられる。この結果より、印加電圧の大きさを変えることで、光学状態を切り替えられることが明らかとなった。さらに、±3.5V、50Hzの矩形波交流電圧を印加すると波長430nm付近にピークを持つDPA由来の青色発光が観測された(図6)。
次に、素子に-3.0Vから-2.0Vの間を周期20msで周期的に変化するステップ電圧を印加すると、約15s程度で黄色に発色した(図7)。素子に-3.5Vから-2.0Vの間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると、約10sで緑色に発色した(図7)。素子に-4.0Vから-2.0Vの間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると、約10sでシアンに発色した(図7)。
発光材料含有フィルム105には、例えば緑色のフィルムを使用することができる。発光材料を含むフィルム105を緑色発光材料含有フィルムとすれば、発光材料が青色に発光しても、青色の光がフィルム中の緑色発光材料で、緑色に変換され、フィルムを通過した光は緑色となり、緑色に発光する表示素子とすることができる。緑色発光材料を含むフィルムは、例えば、アルキノリニウム又はIr錯体を濃度5wt%から10wt%含有し、分散膜(ホスト高分子)として、PMMA、PVBを使用したものとすることができる。
102 作用極
103 対極
104 電解液
105 発光材料含有フィルム
21 青色発光素子
22 緑色発光素子
23 赤色発光素子
Claims (11)
- 第1の電極と、第2の電極と、第1の電極及び第2の電極の間に保持された電解液と、第1の電極と第2の電極の間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを備え、
前記電解液は、エレクトロクロミック材料及び青色発光材料を含有し、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1の電圧から第2の電圧の間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると第1の色で発色し、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第3の電圧から第4の電圧の間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると第2の色で発色し、
前記第1の電圧と前記第3の電圧とは互いに異なり、
前記第1の色と前記第2の色とは互いに異なる、表示素子。 - 第1の電極と、第2の電極と、第1の電極及び第2の電極の間に保持された電解液と、第1の電極と第2の電極の間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを備え、
前記電解液は、エレクトロクロミック材料及びDPAを含有し、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1の電圧から第2の電圧の間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると第1の色で発色し、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第3の電圧から第4の電圧の間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると第2の色で発色し、
前記第1の電圧と前記第3の電圧とは互いに異なり、
前記第1の色と前記第2の色とは互いに異なる、表示素子。 - 前記第1の電極と前記第2の電極との間に第5の電圧から第6の電圧の間を周期的に変化するステップ電圧を印加すると第3の色で発色し、
前記第5の電圧は、前記第1の電圧及び前記第3の電圧と異なり、
前記第3の色は、前記第1の色及び前記第2の色と異なる、請求項1又は2に記載の表示素子。 - 前記第1の電極と前記第2の電極との間に交流電圧を印加すると第4の色で発光し、
前記第4の色は、前記第1の色及び前記第2の色と異なる、請求項1又は2に記載の表示素子。 - 前記第1の電極と前記第2の電極との間に交流電圧を印加すると第4の色で発光し、
前記第4の色は、前記第1の色、前記第2の色及び前記第3の色と異なる、請求項3に記載の表示素子。 - 前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を印加しない状態では透明状態であり、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1の定電圧を印加すると鏡状態となり、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に第2の定電圧を印加すると黒状態となり、
前記第1の定電圧と前記第2の定電圧とは互いに異なる、請求項1~5のいずれか一項に記載の表示素子。 - 前記電解液中の前記DPAの濃度を、1mM以上としたことを特徴とする請求項2記載の表示素子。
- 前記エレクトロクロミック材料が、銀化合物又は銀イオンを含有することを特徴とする請求項1に記載の表示素子。
- 前記銀化合物又は銀イオンの濃度が、10mM以上200mM以下であることを特徴とする請求項8記載の表示素子。
- 前記表示素子の表面に発光材料含有フィルムを貼ったことを特徴とする請求項1記載の表示素子。
- 請求項10に記載の第1の表示素子と、第1の表示素子とは異なる色に発光する発光材料含有フィルムを表面に貼った請求項10に記載の第2の表示素子を並置したことを特徴とする表示装置。
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