JPH01225926A - エレクトロクロミック表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エレクトロクロミズムによる着消色反応を
利用して各種デイスプレィ装置などの表示を行うエレク
トロクロミック表示素子（以下、ＥＣＤという）に関す
る。

〔従来の技術〕

この種のＥＣＤの代表的なものとして、一対の透光性基
板の一方の内面側に透明電極膜からなる表示電極を介し
てエレクトロクロミック物質層を形成して所要パターン
を構成するセグメントに分画された表示極とし、他方の
基板の内面全面に対向電極を介して対極物質層を設けて
対向極とし、対向配置した両基板の上記両極間に電解質
を保持させたものがある。

このようなＥＣＤにおいては、上記対向電極を共通電極
として所要のセグメントに対応する表示電極に電圧を印
加することにより、エレクトロクロミツク物質と対極物
質との電解質を介した反応物質の着色変化で表示がなさ
れるものである。

上記のエレクトロクロミック物質としては、青色表示の
場合、−船釣に酸化タングステン（ＷＯ３）が使用され
ており、この場合の着色変化は、たとえば電解質として
リチウム塩を非水系溶媒に溶解した電解液を用いたとき
、つぎの反応に基づいている。

ところで、近年、このようなＥＣＤの注入電気量を高く
してかつ優れた応答特性を得るために、対極物質層とし
てカーボンペーストの如き導電性接着剤を介して活性炭
素繊維のクロスを対向電極上に貼着したものが汎用され
ている（特開昭５９−１４３１３０号公報など）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の活性炭素繊維のクロスを使用した対極
物質層は、このクロスが定寸切断、貼着などの取扱い操
作上で支障のない強度を保持させるために少なくとも０
．３５〜０．４鶴程度の厚みを必要とし、これを貼着す
る導電性接着剤の厚みも充分な接着強度を確保するのに
０．２〜０．２５　ｍｍ程度は必要であり、総厚として
最低でも約０．６　ｍｍ程度になることがらＥＣＤの薄
形化を図る上での問題となっている。

しかも、上記対極物質層の形成に際し、導電性接着剤の
塗布、この塗膜上への上記クロスの位置決め載置、クロ
スの圧接貼着、接着剤の硬化という多数の工程を経ねば
ならず、加えてクロス自体はその貼着前に所定の大きさ
、形状に精度よく裁断した上でクロス同士を貼り合わせ
て前記厚みとする繁雑な手間を必要とし、全体としての
工数が非常に多くなって作業性に劣るとともに、これら
工数を経る過程で粉塵や不純物が付着混入してＥＣＤの
性能低下を招く危険性も大きい。

この発明は、上記従来の課題を解決すべくなされたもの
で、対極物質層を薄く形成でき、しかもその形成工程が
従来に比して大幅に簡略化され、したがって薄形化が容
易で製作の作業性にも優れるＥＣＤを提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
を重ねた結果、対極物質層をカーボンペーストに特定の
物質を混入ないし被着させた構成とした場合に、その厚
みをかなり薄くシても従来の活性炭素繊維のクロスを使
用したものと同等以上の表示特性が得られ、しかも上記
クロスのような裁断、貼合、位置決め載置、圧接貼着な
どの手間が不要となり、薄形０ＥＣＤを容易に製作でき
ることを見い出し、この発明をなすに至った。

すなわち、この発明は、透光性の表示側基板の内面に設
けられたエレクトロクロミック物質層を有する表示極と
、対向側基板の内面に設けられた対極物質層を有する対
向極との間に電解質が保持されてなるＥＣＤにおいて、
上記対極物質層が、硬化後の層厚２０μｍにおける面抵
抗が３０Ω／ｃｍ２以下となるカーボンペーストに、ヨ
ード吸着量８００■／ｇ以上である活性炭素の粉末また
は／および単繊維を混入ないし被着させて硬化させたも
のからなることを特徴とするＥＣＤに係るものである。

なお、上記この発明においては、対極物質層としてとく
に良好な機能を具備させるためにカーボンペースト中の
カーボン粒子／該ペーストに混入ないし被着される活性
炭素の重量比をＩ　Ｏ／９０〜７０／３０の範囲に設定
し、またＥＣＤを薄形でかつ充分な表示特性を発揮する
ものとするために対極物質層の総厚を０．１０〜０．３
０　ｎ＋とすること、をそれぞれ好適態様とするもので
ある。

〔発明の構成・作用〕

以下、この発明を図面を参考にして詳しく説明する。第
１図はこの発明０ＥＣＤの一例を示したものであり、第
２図（Ａ）および（Ｂ）はその対極物質層部分の構成例
を示している。

図中、１はガラスなどの透光性材料からなる表示側基板
、２は上記同様の透光性材料または非透光性材料からな
る対向側基板、３は上記両基板１゜２間の周辺部に介在
させたガラスやポリエステル樹脂などからなるスペーサ
である。４は表示側基板１の内面に真空蒸着、スパッタ
リング法、イオンプレーテイング法などの薄膜形成手段
によって形成されたインジウム−スズ複合酸化物（以下
、ＩＴＯという）などの透明性導電材料からなる厚みが
１，０００〜３．０００人程度の表示電極５とこの上に
上記同様の手段にて形成された厚みが３，０００〜１０
，０００人程度の酸化タングステン薄膜などからなるエ
レクトロクロミック物質層６とで構成される所定パター
ンの表示極である。７は表示電極５の露呈表面を覆うＳ
　ｉ　Ｏｔなどの保護膜である。

８は対向側基板２の内面に形成された厚みが１゜０００
〜８，０００人程度の対向電極９とこの上に形成された
対極物質層ｌＯとで構成される対向極であり、上記の対
向電極９は、対向側基板２の内面全面に、前記表示電極
５と同様の透明性導電材料を被着させるか、あるいは金
、白金などの貴金属やこれらと他の金属との合金などか
らなる箔状物を圧着ないし接着することにより形成され
る。

なお、対向電極９を形成する代わりに、対向側基板２自
体を導電性金属板として対向電極を兼ねる構成とするこ
とも可能である。

対極物質層１０は、第２図（Ａ）で示すように、カーボ
ンペースト１１に活性炭素の粉末１２を混入した層１０
ａ、もしくは第２図（Ｂ）で示すようにカーボンペース
トｌｌの表面部に活性炭素の粉末１２を被着させた層１
０ｂにて構成されている。なお、上記活性炭素の粉末１
２に代えて活性炭素の単繊維（図示略）が使用されてい
てもよいし、この粉末と単繊維とが併用されていてもよ
い。

１３は上記の対向極８と表示極４との間に設けられた背
景材で、対向極８を隠蔽してそれ自身の色調を表示の背
景とするものであり、二酸化チタンなどの顔料とポリテ
トラフルオロエチレン粉末との混合物のシート状成形物
を表示極４または対向極８上に貼着するか、あるいは顔
料と電解液とのゲル体をスクリーン印刷法などで塗着す
ることにより、形成される。

１４は表示側基板ｌの側縁部に固着された表示極側のリ
ード端子、１５は上記同様に固着された対向極側のリー
ド端子、１６は対向極側のリード端子１５と対向電極９
とを電気′的に接続する銀ペーストなどで形成した導電
層、１７は表示側基板１の背面側で素子外周部を封止す
る紫外線硬化型樹脂などからなる樹脂モールド層である
。

なお、表示極４と対向極８との間には電解質が保持され
ている。この電解質としては、−船釣にはｌ、１ｃｌｏ
＊などのリチウム塩をプロピレンカーボネートなどの非
水系溶媒に溶解した電解液が使用されるが、固形電解質
も使用可能である。

ここで、対向極８の対極物質層１０に使用されるカーボ
ンペースト１１は、通常カーボンブラックや黒鉛粉末の
如き炭素粉末をエポキシ樹脂などの硬化性樹脂液中に分
散させたものであり、加熱処理などで硬化させた硬化層
が上記炭素粉末に基づく導電性を示すが、この発明では
とくに前記の如く硬化後の層厚２０μｍにおける面抵抗
が３０Ω／ａ！以下となるものを使用する。すなわち、
この面抵抗が３０Ω／−を超えるものでは対向極８にお
ける導電性が不充分となって良好な表示特性が得られな
くなる。

上記カーボンペース１−１１に混入ないし被着させる活
性炭素の粉末１２および単繊維は、前記の如くヨード吸
着量が８００■／ｇ以上のものであり、この吸着量が８
００■／ｇより小さいものでは対極活物質としての表面
活性が不足してＥＣＤの表示特性が不充分となる。この
活性炭素の粉末の大きさは１００メツシュパス９５重量
％以上でかつ３５０メツシュパス２０重量％以上となる
程度のものが好適である。単繊維では平均径が約１５０
μｍ程度、平均長さが約５００μｍ程度のものがよいが
、これに限定されるものではない。

第２図（Ａ）の如き対極物質層１０ａを形成するには、
通常、カーボンペーストに活性炭素の粉末または／およ
び単繊維を混合し、この混合ペーストをスクリーン印刷
法などで対向側基板２の対向電極上９に塗着し、これを
加熱などによって硬化させる方法が採用される。また、
第２図（Ｂ）の如き対極物質１０ｂを形成するには、ま
ずカーボンペーストを上述と同様にスクリーン印刷法な
どで塗着し、その硬化前の塗膜上に活性炭素の粉末また
は／および単繊維を散布して被着させたのち、この塗膜
を硬化させればよい。なお、カーボンペーストには粘度
調整のためにプロピレンカーボネートなどの電解液に使
用するものと同種の非水系溶媒を加えてもよい。

カーボンペーストに対する活性炭素の粉末および単繊維
の使用量としては、カーボンペーストｌｌ中のカーボン
粒子／活性炭素の重量比が１０／９０〜７０／３０の範
囲となる量が好ましい。すなわち、活性炭素が少なすぎ
ては対極物質層１０としての機能が充分に発揮されずＥ
ＣＤの特性低下を招く。また逆に活性炭素が多すぎる場
合、混入タイプの対極物質層１０ａではスクリーン印刷
などで塗布することが困難になるとともに対向側基板２
に対する接着力ならびに硬化層の強度が低下し、被着タ
イプの対極物質層１０ｂでは活性炭素の粉末１２または
／および単繊維をカーボンペースト１１の塗膜表面で確
実に被着保持することが困難になる。

対極物質層１０ａおよび１０ｂの厚さは、ともに０．０
５〜０．３０重量程度、特に０．１０〜０．３０鳳１の
範囲とするのが好ましく、薄すぎては対極物質層として
の充分な性能が得られず、逆に厚ずぎては薄形０ＥＣＤ
を構成し得なくなる。

上記構成０ＥＣＤによれば、リード端子１４゜１５を介
して表示極４と対向極８との間に所要の電圧を印加する
ことにより、表示極４のエレクトロクロミック物質と対
向極８の対極物質層１０に混入ないし被着された活性炭
素の粉末または／および単繊維との電解質を介した反応
物質の着色変化により、表示側基板１の表面に所望のパ
ターンが表示される。

このＥＣＤでは、対極物質層１０が従来０ＥＣＤのよう
に活性炭素繊維のクロスを貼着したものでないことから
既述のとおり非常に薄く形成でき、これによって素子全
体の薄形化を図り得るが、この薄形素子においても電気
注入量や応答特性などの表示特性は上記従来０ＥＣＤに
比較して同等以上になることが認められている。

〔発明の効果〕

この発明に係るＥＣＤは、対極物質層が特定のカーボン
ペーストに特定の活性炭素の粉末または／および単繊維
を混入ないし被着させて硬化させたものからなる薄層化
可能なものであるため、対極物質層に活性炭素繊維のク
ロスを用いた従来のＥＣＤに比較して、同等以上の表示
特性で対極物質層の厚み減少分だけ素子全体の薄形化が
可能である。

しかも、素子製作に際して上記クロスにおける裁断、貼
合、位置決め載置、圧着接合などの工程が不要となって
作業性が大きく改善されるとともに、工程短縮によって
製作途上で粉塵や不純物が混入する危険性を少なくでき
るという利点がある。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を記載してより具体的に説明す
る。なお、以下において、部および％とあるは重量部お
よび重量％を意味するものとする。

実施例１ ケッチエンブラック６０％とフェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂バインダー４０％とからなる、１２０℃、１
２０分で硬化後の層厚２０μｍにおける面抵抗が１０Ω
／ａａであるカーボンペースト５０部と、１００メツシ
ュパス９５％かつ３５０メツシュパス７０％の粒度でヨ
ード吸着量１，２００■／ｇである活性炭素の粉末５０
部と、プロピレンカーボネート４５部とをライカイ機に
て約１５分間混練した。

つぎに、この混練物を、予め一面全面に厚さ６゜０００
人のＩＴＯ薄膜からなる対向電極が形成されて面抵抗２
Ω／−であるソーダライムガラス製の対向側基板（２７
龍×４４鶴Ｘ　１．　ｌ龍）の上記電極上に、スクリー
ン印刷法によって塗布したのち、２００℃にて４時間加
熱して硬化させることにより厚さＱ、　２ａｍの対極物
質層を形成し、第２図（Ａ）の構成の対向極とした。

一方、ソーダライムガラス製の表示側基板（３３重禽×
４６霞麓×１．１１識）の−面に、厚さ２，５００Ａの
Ｉｒｏｆｆ膜からなる表示電極とこの上に設けられる厚
さ５，０００人の酸化タングステンからなるエレクトロ
クロミック物質層とを、それぞれ真空蒸着法によって所
定パターン形状に形成するとともに、基板および表示電
極の露出面に厚さ５，０００人のＳｉＯ□保護膜を設け
て表示極とした。

ついで、この表示極上に酸化チタン粉末とポリテトラフ
ルオロエチレン粉末との混合物の厚さ３５０μｍのシー
ト状成形物（住人電気工業社製の商品名ボアフロン）か
らなる背景材をその周縁部で固着した。

つぎに、上記の両基板を表示極と対向極とが向かい合う
形で周辺部に厚さ１．Ｑ　鶴のポリエステル樹脂製環状
スペーサを介在して圧接することにより、上記両極を背
景材を介して圧着するとともに、両極間に１モル／ｌの
ＬｉＣｊ！０４を溶解させたプロピレンカーボネート溶
液に０．１体積％の純水を添加してなる電解法的０．３
　ｍ　Ｉｔを含浸させた。

最後に、表示側基板の周縁部へのリード端子の取付けと
銀ペースト塗布による導電層の形成を行った上で、圧接
密閉状態にある両基板とスペーサおよびリード端子を紫
外線硬化型樹脂による周辺部の樹脂モールドにて固着し
、第１図の構造のＥＣＤを作製した。

実施例２ 実施例１で用いたものと同様のカーボンペースト５０部
とポリプロピレンカーボネート２０部とをライカイ機に
より約１時間混合し、これをスクリーン印刷法によって
実施例１と同様の対向側基板の対向電極上に約０．２　
＋＋ｎの厚みに塗布し、直ちにこの塗布面上に実施例１
と同様の活性炭素の粉末を散布して被着させ、未被着分
を除去したのち、２００℃にて４時間加熱することによ
り、厚さ約０．１７ｆｌの対極物質層を形成し、第２図
（Ｂ）の構成の対向極とした。なお、カーボンペースト
中のケッチエンブラック／被着した活性炭素粉末の重量
比は約２３／７７であった。

つぎに、上記対向極を形成した対向側基板を使用した以
外は、実施例１と同様にして第１図の構造のＥＣＤを作
製した。

実施例３ 活性炭素の粉末に代えてヨード吸着１８００■／ｇで平
均径１５０μｍ、平均長さ５００μｍの活性炭素の単繊
維を使用した以外は、実施例１と同様にしてＥＣＤを作
製した。なお、このＥＣＤにおけるカーボンペースト中
のケッチエンブラック／混合した活性炭素の単繊維の重
量比は５０１５０、対極物質層の厚さは約０．２７ｍで
あった。

比較例 カーボンペーストの塗布面上に、活性炭素の粉末を散布
する代わりに厚さ０．３５ｍｍの活性炭素繊維クロス（
クラレ社製の商品名ＣＨ−２０）を貼着し、厚さ約０．
６鶴の対極物質層を形成した以外は、実施例２と同様に
してＥＣＤを作製した。

上記各実施例および比較例のＥＣＤについて、それぞれ
動作温度Ｏ℃ならびに２０℃において±１．０■の印加
電圧でかつ消着色時間を０．５秒、１゜０秒、２．０秒
として駆動したときの注入電気量を測定した。その結果
を下表に示す。

上記の結果から、この発明０ＥＣＤ　（実施例１〜３）
は、対極物質層が非常に薄いものであるにもかかわらず
、従来の活性炭素繊維クロスを用いた厚い対極物質層を
有するＥＣＤ　（比較例）と同等以上の表示特性を具備
することが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るエレクトロクロミック表示素子
の構造例を°示す縦断面図、第２図（Ａ）および（Ｂ）
は第１図の円■部分の構成例を示す拡大断面図である。 １・・・表示側基板、２・・・対向側基板、４・・・表
示極、６・・・エレクトロクコミック物質層、８・・・
対向極、１０．１０ａ、１０ｂ−・・対極物質層、ｌ　
１　・・・カーボンペースト、１２・・・活性炭素の粉
末特許出願人　　日立マクセル株式会社 蔦　　１　　　図 第　　　２　　図 Ｂ：鱈１１１ｉ伶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性の表示側基板の内面に設けられたエレクト
   ロクロミック物質層を有する表示極と、対向側基板の内
   面に設けられた対極物質層を有する対向極との間に電解
   質が保持されてなるエレクトロクロミック表示素子にお
   いて、上記対極物質層が、硬化後の層厚２０μｍにおけ
   る面抵抗が３０Ω／ｃｍ＾２以下となるカーボンペース
   トに、ヨード吸着量が８００ｍｇ／ｇ以上である活性炭
   素の粉末または／および単繊維を混入ないし被着させて
   硬化させたものからなることを特徴とするエレクトロク
   ロミック表示素子。
2. （２）カーボンペースト中のカーボン粒子／該ペースト
   に混入ないし被着される活性炭素の重量比が１０／９０
   〜７０／３０の範囲にある請求項（１）に記載のエレク
   トロクロミック表示素子。
3. （３）対極物質層の総厚が０．１０〜０．３０ｍｍであ
   る請求項（１）または（２）に記載のエレクトロクロミ
   ック表示素子。