JPH0128928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエレクトロクロミツク表示素子（以下
ECDと称す）に関し、特に２種類のエレクトロ
クロミツク物質（以下EC物質と称す）を使用し、
それぞれの着色が視覚効果に寄与する型式の
ECDに関するものである。

電気化学反応により物質の光吸収特性が変化す
る現象をエレクトロクロミズムと称し、このよう
な現象を示す物質即ちEC物質の中で反応の可逆
性が高く視覚効果の良好な物質を表示装置に応用
したものがECDである。ECDに用いられるEC物
質には数多くのものが知られている（例えば、エ
レクトロニクス昭和55年８月号P.832〜835）。こ
のEC物質は観点により種々の分類が可能である。
例えば化学組成に着目して無機物と有機物とに大
きく分けることができる。EC反応に伴なう相変
化に着目すれば次のように分類することができ
る。

固体固体： 全固体型 半固体型 液体固体：析出型 液体液体： 単純液体型 自己消去型 拡散型 固体液体のものはEC反応に必要なイオンの
供給源として固体を用いるか液体（即ち電解液）
を用いるかによつて全固体型と半固体型とに分類
される。固体のイオン供給源としては狭義の本質
的に固体電解質を用いる場合と、誘電体薄膜を用
いる場合とがある。後者では誘電体薄膜に吸着さ
れた水分が分解して生じるH⁺あるいはOH^-がEC
反応に寄与する。本明細書では便宜上両者をまと
めて固体電解質と呼ぶことにする。析出型は、電
解液中に溶解しているEC物質が電気化学反応に
より不溶性の膜となつて電極面上に析出するもの
である。単純液体型ではEC物質は着色反応に於
いても液体のままであるが、着色種が拡散してい
くのでニジミが生じるという欠点を有する。この
欠点を避ける為に工夫されたのが次の二者であ
る。自己消去型は、電解液中に消去剤を添加し、
拡散していつた着色種を化学的に消去するもので
ある。拡散型は、電気的に賦勢されていない時に
着色しているように電解液を調製し、電気的に賦
勢された時に消色反応を行なわせ背景材の色が見
えるようにしたものである。

また、色の変化に注目すれば、単色（無色透明
−有色）、二色あるいは多色（色相が変化する。）
に分類できる。さらに単色のものは還元発色型と
酸化発色型とに区分される。

具体的な例を挙げれば、WO₃は無機物、全固
体型あるいは半固体型、単色、還元発色型であ
り、IrO₂は無機物、全固体型あるいは半固体型、
単色、酸化発色型である。ビオロゲンは有機物、
析出型、単色、還元発色型であり、ジフタロシア
ニンルテチウムは有機物、半固体型、多色であ
る。

表示形態によれば、ポジ表示とネガ表示、透過
型と反射型に区別される。反射型は、さらに金属
の反射電極を用いたものと透明電極を用い素子内
部に背景材を設けたものとに分けられる。

ECDは電解セルの一種である。ある方向に通
電することにより一方の電極で酸化反応が生じれ
ば他方の電極ではこれと当量の還元反応が生じ、
逆方向に通電すればそれぞれの電極で逆の反応が
生じる。従来の典型的なECDでは一方の電極
（表示電極）での反応による着色、変色のみを表
示に利用し他方の電極（即ち対向電極）は背景材
の背後に視覚的に隠蔽されるように構成されてい
た。このように対向電極を背景材により隠蔽しな
ければならない理由は次の通りである。対向電極
での電気化学反応に関与する物質（活物質）とし
て表示電極で反応を起こさせるEC物質と同じも
のを用いると表示電極と対向電極のいずれか一方
が着色している時他方は消色しており、一方が消
色していると他方は着色していることになりこの
ため両者を重ねて見るといずれの状態でも着色し
て見え、通電による着消色の変化が観察され難く
なるためである。また、対向電極としてカーボン
焼結体のように反射率の低い物質を用いる場合で
あつても、そのままでは表示電極の変化を観察す
ることができないからである。

一方、本発明の適用される型のECDは、表示
電極と対向電極とを区別せず、一方の電極には酸
化発色型EC物質、他方の電極には還元発色型EC
物質を設け、両者の間に固体電解質層を介設した
構造を有する。一方向の通電で両電極のEC物質
は同時に着色するが、両者間に背景材を介設しな
いためそれぞれの着色の重ね合わされた色彩が観
察されるので同一電荷量を通電した時のコントラ
スト比は従来のものに比べてはるかに向上する。
反対方向に通電すれば両者は同時に消色されるこ
ととなる。

このような型式のECDに於いて、EC物質を予
めパターン化し、また必要に応じてそれを複数の
小部分（セグメント）に分割し、それらを選択的
に駆動して種々の情報を表示する場合、従来の製
造プロセスでは次のような点が問題となつてい
た。即ち、第１のEC物質層、固体電解質層、第
２のEC物質層（これらがこの順に積層されたも
のを以下着色層と称す）及び絶縁層の４種の層の
それぞれを個々にマスク蒸着、エツチング等の方
法でパターン化しなければならず工程が非常に煩
雑になる。また、これら４層間相互のパターン合
せの精度は非常に高くしなければならない。この
理由は仮に第１のEC層、固体電解質、第２のEC
層の３層が正確に合致して積層されずはみ出てい
る部分が存在すると、その部分の応答時間が非常
に遅くなるため縁取りを施したようになり、表示
品位を損なうことになる。また絶縁膜は一対の電
極間のリークを防止するためのものであり従つて
着色層の設けられていない部分を完全に覆うよう
に配置しなければなければならない。

本発明は以上のような問題を解決するものであ
り、単一のマスク部材を用いて第１のEC層、固
体電解質層、第２のEC層から成る着色層及び絶
縁膜のパターン化を行なうことにより工程を簡略
化した新規有用なECDの製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。

以下本発明を実施例に従つて図面を参照しなが
ら詳説する。

予め第１の電極の設けられた基板上に全面に絶
縁膜を設け、次いでこの絶縁膜を残すべき部分の
上にレジスト層を設け、レジスト層の設けられな
かつた部分の絶縁膜をエツチングにより除去す
る。通常のパターン化法ではここでレジストを剥
離するが、以下の実施例ではこのレジストを次に
設ける着色層のパターン化のためのリフトオフレ
ジストとして用いる。即ち、レジストを残したま
まその上に着色層を積層しその後にレジストを剥
離しその部分の着色層を除去する。このような方
法によれば着色層と絶縁膜のエツジは正確に合致
し、オーバーラツプも隙間も生じない。尚、第１
のEC物質層、固体電解質層、第２のEC物質層の
３層は着色層として１層のように扱つたがこれら
は順次積層され同一のレジストで同時にパターン
化されるのでそれらのエツジは揃いズレは生じて
いない。

尚、ここでは絶縁膜を先に設けその後着色層を
設ける場合の説明を行なつたが、着色層と絶縁膜
を設ける順序を入れ換えても全く同様にパターン
化できることは当然である。

以下、図面に示す実施例について説明する。

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示す
ECDの製造工程説明図である。工程(A)：基板１
の片面に導電膜を設け、必要に応じてパターン化
し第１の電極２とする。基板１にはガラス、セラ
ミツクが用いられるが場合によつては高分子材料
も使用できる。導電膜にはIn₂O₃を主とするITO
膜、SnO₂を主とするNESA膜が用いられる。
ITO膜のパターン化は湿式エツチング法NESA膜
の場合はリフトオフ法によるのが便利である。こ
の工程を第１図に示す。工程(B)：次にこの上に絶
縁膜３を全面に設ける。絶縁膜３としてはSiO₂、
Si₃N₄が用いられる。これらを設ける方法として
はCVD法、スパツタ法イオンプレーテイング法
あるいは熱分解法がある。この工程を第２図に示
す。工程(C)：次にリード部等の絶縁膜３を残した
い部分にスクリーン印刷等の方法でレジスト４を
設ける。レジスト４としては無機系レジストが好
ましい。有機系レジストは樹脂分が主成分で耐熱
性に乏しく加熱されると黒化し剥離し難くなつて
しまうためである。また後述のEC物質を設ける
際にガスを放出し特性に悪影響を与えるという欠
点がある。これに対して無機系レジストはフイラ
ー分（無機物粉末、炭素、金属粉）を主成分と
し、これに少量の樹脂分と溶剤を加えペースト状
にしたもので、予め焼成することによりフイラー
分だけが残り有機系レジストの場合のような問題
は生じない。また水、希酸等で容易に剥離するこ
とができる。本実施例ではBaCO₃、CaCO₃を主
成分とするレジスト例えばMSK−42B
（MINETCH社製）、バニーハイトＳ（日本黒鉛工
業社製）が特に良好な結果を与えた。この工程を
第３図に示す。工程(D)：次にレジスト４に覆われ
ていない部分（EC物質を設ける部分及び端子部）
の絶縁膜３をドライエツチング法により除去し、
導電膜２を露出させる。エツチングガスとして
CF₄を用いるとSiO₂のみがエツチングされ導電膜
は損傷を受けなかつた。この工程を第４図に示
す。工程(E)：次に端子部をマスクしてその他の部
分に第１のEC物質層５、固体電解質層６、第２
のEC物質層７を順次積層する。第１のEC物質層
５、第２のEC物質層７のいずれか一方は還元発
色性EC物質としてWO₃あるいはMoO₃、他方は
酸化発色性EC物質としてNiOあるいはIrO₂とし、
真空蒸着、スパツタ、イオンプレーテイング等の
方法で層設する。また、固体電解質層６としては
Li₃N等の純固体電解質あるいはSiO₂、
CaF₂MgF₂等のポーラスな蒸着膜が用いられる。
ポーラスな蒸着膜では吸着された水分がEC反応
に必要なイオンの供給源となる。この工程を第５
図に示す。工程(F)：次に希塩酸でレジスト４を剥
離すると第１のEC物質層５、固体電解質層６、
第２のEC物質層７が所望の表示パターン形状に
成形される。この工程を第６図に示す。工程(G)：
最後に第２の電極８となる導電膜を第２のEC物
質層７と接するように層設してECDが完成され
る。この後必要に応じて保護の為に樹脂コーテイ
ングを施したり、保護板を貼付けてもよい。尚、
着色層はパターン化されセグメント毎に分離され
ているので第２の電極８の方は分割する必要はな
い。基板１、第１の電極２、第２の電極８のいず
れもが実質的に透明であれば透過型ECDとなり
両全面のいずれからでも表示パターンを観察する
ことができる。また、基板１としてガラス又はセ
ラミツクに観料を混入して得られる白色または淡
色の不透明基板を用いるかあるいは電極２，８の
いずれか一方に金属膜を用いると反射型となる。

表示パターンをセグメントに分割しない場合に
は、基板１と第１の電極２を金属板で兼用するこ
とができる。反射型ではいずれの場合も表示と背
景が密着しており、液晶表示素子に見られるよう
な視差を生じないので、良好な視覚効果を得るこ
とができる。

以上の説明では絶縁膜３を先に設け、ドライエ
ツチングによりパターン化したが、これとは逆に
先に第１のEC物質層５、固体電解質層６、第２
のEC物質層７を順次積層し、これらを先ずドラ
イエツチングによりパターン化してから絶縁膜３
を設け、この絶縁膜３の不要部分をリフトオフ法
で除去してもよい。本発明によれば単一のレジス
トで第１のEC物質層、固体電解質、第２のEC物
質層絶縁膜の４者をパターン化することができ、
しかもそれらのエツジは望ましい状態に揃えるこ
とができるため、表示素子としてその効果は大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の１実施例を示す
ECDの製造工程説明図である。 １……基板、２……第１の電極、３……絶縁
膜、４……レジスト、５……第１のEC物質層、
６……固体電解質層、７……第２のEC物質層、
８……第２の電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向する電極間に、固体電解質を介して酸化
   発色性EC層と還元発色性EC層とを積層した着色
   層と、絶縁層とが形成されたエレクトロクロミツ
   ク表示素子を製造する際、 前記着色層と絶縁層のいずれか一方が、他方上
   に形成された他方パターニング用マスクを用いた
   リフトオフ法により形成されてなり、 前記着色層と絶縁層とが互いに隣接し、平面的
   に形成されたことを特徴とするエレクトロクロミ
   ツク表示素子の製造方法。