JPH02106725A

JPH02106725A - エレクトロクロミックディスプレイ

Info

Publication number: JPH02106725A
Application number: JP63259838A
Authority: JP
Inventors: Sanehiro Furukawa; 古川　修弘; Koji Nishio; 晃治西尾; Masahisa Fujimoto; 正久藤本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1990-04-18

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〕本発明は、無機、有機物質に電圧を印加し、電極面ある
いは電極付近で発生する酸化還元反応による着色を利用
して文字１図形等を表示するエレクトロクロミックディ
スプレイに関する。

〔従来の技術］現在開発されているデイスプレィにはＣＲＴを用いたデ
イスプレィ、発光ダイオードを用いたデイスプレィ、プ
ラズマ発光を用いたデイスプレィ２液晶を用いたデイス
プレィ及びエレクトロクロミック素子を用いたエレクト
ロクロミックディスプレイが挙げられる。ＣＲＴデイス
プレィは長年テレビ受像機等の図形表示装置に使用され
、安定した特性及び高品質な画像が再現できるという長
所を有し、発光ダイオードデイスプレィは電流で簡単に
光出力変調ができ表示の応答速度が速く、長寿命であり
、コンパクトであるという長所を有している。プラズマ
デイスプレィは解像度が比較的高く、コンパクトであり
、液晶デイスプレィは、消費電力が少なく、安価であり
、薄型化が可能である。また、エレクトロクロミックデ
ィスプレイは、現在主にＵ２Ｏ５等のエレクトロクロミ
ンク材料が用いられているが、液晶のような視角依存性
がなく薄型化が可能であるなどの長所を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述したような夫々のデイスプレィにあっては
以下に述べるような欠点がある。即ち、ＣＲＴデイスプ
レィはその装置が重く、スペースを取り、しかも消費電
力が大きく、発光ダイオードデイスプレィは薄型化が困
難であり、プラズマデイスプレィは不活性ガスの封入の
ため構造がやや複雑になり回路のＩＣ化が難しく、装置
の薄型化が不可能であり、液晶デイスプレィは大面積の
表示が難しく、表示の応答速度が遅い。

また匈２０゜等のエレクトロクロミック材料を用いたエ
レクトロクロミックディスプレイも集積しに（く、大面
積の表示が難しく、表示の応答速度が遅いという欠点を
存している。

今後デイスプレィはまずまず装置の薄型化及び表示の大
面積化が進むと考えられるが、上述したようにこの条件
を満足するデイスプレィは得られていない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、導電
性ポリマーを電極として用いたエレクトロクロミック素
子をマトリ、クス状に配して集積化することにより装置
を薄型化でき、大面積の表示が可能であり、しかも高速
の動画表示を行えるエレクトロクコミックデイスプレィ
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明に係るエレクトロクロミンクティスプレィは、無
機、有機物質を薄膜となし、これを電極とするエレクト
ロクロミック素子を用いたエレクトロクロミックディス
プレイにおいて、電解重合により得た導電性ポリマーを
少なくとも一方の電極に用いたエレクトロクロミック素
子を集積してあることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のエレクトロクロミックディスプレイにあっては
、エレクトロクロミック素子の電極に用いる導電性ポリ
マーは、その電解重合時にマトリックス状に配置され、
所定の形状に形成されるので、集積化したエレクトロク
ロミンクデイスプレィが得られる。

〔実施例］以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。第１図は本発明に係るエレクＩ・ロクロミ
ンクディスプレイの構成の概要を示ず断面構造図である
。第１図の４１はガラス等からなる方形の透明基材であ
り、透明基材４１上には多孔性基材（図示せず）を表面
に存する透明導電物質３，３．・・・がマトリックス状
に積層して形成され、透明導電物質３，３．・・の夫々
の上には導電性ポリマー１．１．・・・が積層されてい
る。導電性ポリマー１，１．・・−ヒにはずべての導電
性ポリマ１．１．・・・に共通のセパレータ５を挾んで
、やはりすべての導電性ポリマー１．１．・・・に共通
の対向電極２が積層され、その上は透明基板４２が設け
られている。

即ち、積層する透明導電物質３、導電性ポリマ１、セパ
レーク５及び対向電極２の両側は透明基材４１と４２と
により挟み込まれた構造をなし、前記積層する透明導電
物質３、導電性ポリマー１、セパレータ５及び対向電極
２の周囲は封口体６によって覆われている。

また、導電性ポリマー１には個別に端子７が夫々設けら
れており、対向電極２には１つの端子７が設けられてい
る。

次に透明導電物質３上に積層されている前記導電性ポリ
マー１を得る方法について述べる。

透明基材４１上に透明導電物質３をマトリックス状に配
し、この透明導電物質３の表面に多孔性基材（図示せず
）を塗布し乾燥する。このようにして得られた前記透明
基材４１を電極とし、電解液中で導電性ポリマー１の原
料を電解重合させた後、多孔性基材を溶解する溶剤で多
孔性材料を洗浄除去する。

そして、マトリックス状に配置した透明導電物質３上に
導電性ポリマー１が得られる。

なお、導電性ポリマー１を解重重合するときの電極とし
ては、透明基材４１上に透明導電物質を有するものなら
制限はなく、透明基材４１としては、例えばソーダ石灰
ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、透明石英ガラス
等の無機ガラス類、ポリエチレン、ポリスチレン、へＳ
樹脂（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、透明塩
化ビニル、ポリメチルメタクリレート等のポリメタクリ
ル酸エステル、ポリメチルアクリレート等のポリアクリ
ル酸エステル、ポリカーボネートメラミン樹脂等のを機
合成高分子化合物が挙げられる。

また、透明導電性物質としては、アルミニウム鉄、　ｉ
、　ＩＴＯ、ニッケル、チタン、モリブデン等の単体金
属あるいはステンレス、インコネル（商品名）、リチウ
ム−アルミニウム合金、ジュラルミン、ハステロイ（商
品名）、モネル（商品名）等の合金のような安定な物質
をスパックリングまたは蒸着等の手法により用いる。

導電性ポリマー１を重合するときに用いる多孔性１と、
その多孔性基材を洗浄除去する溶剤とは、第１表に示し
た物質が挙げられる。

（以　下　余　白）第表（以下余白）導電性ポリマー１となる高分子化合物としては、その構
造式の主鎖に共役二重結合を有し、電解重合により合成
可能であるものを用いることができ、例えばポリピロー
ル、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン、ポリ
セレノフェン、及びこれらの誘導体の高分子化合物が挙
げられる。

次にエレクトロクロミックディスプレイの対向電極２に
は、リチウム、ナトリウム２　カリウムルビジウム、若
しくはセシウム等のアルカリ金属、又はりチウム−アル
ミニウム合金、リチウムーインジうム合金等のアルカリ
金属と他金属との合金又はグラファイト、アセチレンブ
ラック等の炭素類、あるいはポリアセチレン等の導電性
高分子が用いられるが、これに限定されるものではない
。

電解液としては、電解質を有機溶媒に溶解した溶液が用
いられ、前記電解質には、電気陰性度が１．６以下との
金属の陽イオン、４級アンモニウムイオン等の有機カチ
オンの陽イオン、あるいはＢＦ４ＣｌＯ４−、ＰＦ６−
　　ＡＳＦ６−　、　ＣＦ３５０３−　＋ｌ−、ＢｒＣ
ｐ、−’、Ｆ−等の陰イオンとの塩が挙げられる。

前記電解質の具体例としては、テトラフルオロホウ酸リ
チウム（ＬｉＢＦ＝　）　、過塩素酸リチウム（ＬｉＣ
ｊ２０４）　、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬＩＰ
Ｆ６）、テトラクロロアルミン酸リチウム（１，１八Ｉ
Ｃｐ、４）テトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニ
ウム（（Ｃｚｔｌｓ）　４ＮＢＦ４　）　、過塩素酸テ
トラエチルアンモニウム（（Ｃ２Ｈ５）４　Ｎｃｐｏａ
）　、　　）リフルオロメタンスルホン酸リチウム（Ｌ
ｉＣｔ’：＋５Ｏ３）　、ヨウ化すヂウム（Ｌｉｌ）、
臭化リチウム（ＬｉＢｒ）を挙げることができるが、こ
れに限定されるものではない。

また、電解質を溶解する有機溶剤としては、高誘電率で
あり非プロトン性であることが好ましく、例えば、ニト
リル、カーボネート、エーテル、ニトロ化合物、アミド
、含硫黄化合物、塩素化炭化水素、ケトン、エステルを
単一又は二種以上を混合して用いることができる。この
有機溶剤の具体例としては、アセトニトリル、プロピオ
ニトリルブチロニトリル、ヘンソニトリル、プロピレン
カーボネート　エチレンカーボネート、テトラヒドロフ
ラン、ジオキソラン、１，４−ジオキサン、二Ｉ・ロメ
タン、　Ｎ、Ｎ−ンメヂルホルムアミド、ジメチルスル
ホキシド、スルホラン、１，２−ジクロロエタンγ−ブ
チロラク１−ン、１，２−ジメトキシエタン、リン酸メ
チル、リン酸エチルを挙げることができるが、これに限
定されるものではない。

そして本発明で用いられる電解液の濃度は０．００１〜
１０モル／ｌの範囲であり、０．１〜０．３モル／２の
範囲が好ましく、所定の濃度調整した前記電解ン皮は電
極に注液させて用いるか又は、予め電極に含液させて用
いられる。

更に、本発明においては、上述したような電解液の代わ
りに下記に述べるような固体電解質を用いることもでき
る。即ち、Ｌｉｌ、　Ｌｉ１−Ａｌ２Ｏ３，Ｌｉ、ＮＬ
ＩＳＩＣＯＮ、　Ｌｉ□５ＰｚＳｓ−Ｌｉ　Ｉ等のリチ
ウムイオン導電性ガラス、Ｉ、１ａｓｉｏ４−Ｌｉ３Ｐ
Ｏａ系等の７　ｙ−１，：ｚＰＯａ型構造を有するリチ
ウムイオン導電体、ポリエチレンオキシド−ＬｉＣ、ｆ
！　０４系等のリチウムイオン導電性高分子電解質、及
びこれら固体電解質に添加物を加えたものが挙げられる
。

更に、電解液として電解質溶液及び固体電解質の他に水
溶液の電解液も用いることができる。この場合は電解質
として硝酸塩、硫酸塩、塩化物等の５０．”−、Ｎｏ３
−　、Ｃｆ−、を含む物質が好ましく、対向電極２はリ
チウム等のアルカリ金属は用いずに亜鉛、鉛、あるいは
導電性ポリマー１が用いられる。

次に本発明を具体的に作成し、得られた２種類のデイス
プレィを表示させた結果について述べる。

透明基材４には２００ｍｍ　Ｘ　１００ｍｍのガラス基
板を用いる。前記ガラス基板に透明導電物質ＩＴＯで３
２０　Ｘ　２００　ドツトのマ（・リックスパターンを
形成した後多孔質基材であるニトリルブチレンゴム（以
下ＮＢＲと省略）を塗布し、乾燥する。このようにして
得られたガラス基板を電極として用い、一方のデイスプ
レィではポリチオフェンを、他方のデイスプレィではポ
リアニリンを夫々導電性ポリマー１として重合させ用い
る。即ち、一方のデイスプレィは導電性ポリマー１の原
料としてのチオフェンを、電解溶液である過塩素酸リチ
ウムを溶解したプロピレンカーボネート溶液中で電解重
合させ、マトリックスパターン上の多孔性基材の孔の中
にポリチオフェンを形成させる。そして前記多孔質基材
のＮＢＲをヘキサンで洗浄除去することにより孔の形状
をなすポリチオフェンがマトリックス状に配して得られ
る。このようにして形成されたポリチオフェンを一方の
電極とし、他方の対向電極２にリチウム−アルミニウム
合金を用い、電解液として過塩素酸リチウム−プロピレ
ンカポ不−トン容ン夜を用いたエレクトロクロミツクチ
゛イスプレイにおいて、７トリンクス上の各素子に電圧
を１．ＯＶから３．６ｖまで変化さセて印加したとごろ
、素子の色が赤から青に連続的に変化した。

他方のデイスプレィは、導電性ポリマー１の原料として
のアニリンを、電解’／８　？＆であるホウフン化水素
酸水溶液中で電解重合させ、マトリックスパターン上に
導電性ポリマー１であるポリアニリンを形成させる。そ
して多孔性基材のＮＢＲをヘキサンで洗浄除去すること
により孔の形状をなすポリアニリンがマトリックス状に
配して得られる。

このようにして形成されたポリアニリンを一方の電極と
し、他方の対向電極２にリチウムアルミニウム合金を用
い、電解液としてホウフッ化リチウム−プロピレンカー
ボネート溶液を用いたエレクトロクロミックディスプレ
イにおいて、マトリックス上の各素子に電圧を１．Ｏｖ
から３．６Ｖまで変化させて印加したところ素子の色が
緑から黒に連続的に変化した。

得られた２種のエレクトロクロミックディスプレイ夫々
において各素子に印加する電圧を所定の画像パターンに
従って独立に設定したところ、２種共画像を表示するこ
とが可能であることが判明し、その画像パターンは電圧
を印加するのをやめても消えず、前記２種のデイスプレ
ィの夫々にメモリー性が確認された。また、電圧を変化
させて印加した時の応答速度は前記２種のデイスプレィ
共１ｍｓ〜５０ｍ５程度であり、画像パターンを連続的
に変化させても応答速度の遅れは認められなかった。

なお、本実施例では用いた電解溶液及び導電性高分子化
合物等の導電材料にドーピング処理することなく、電極
として成形させ用いたが、予めドーパントを前記導電材
料にドーピング処理してから電極として用いることも可
能である。

〔効果〕

以」−詳述した如く本発明にあってはエレクトロクロミ
ンク素子に電解重合時に形状及びマトリックス上置の制
御が可能な導電性ポリマーを用い、セパレータと対向電
極とを夫々の導電性ポリマーに共通に設けるので、これ
まで困難であった集積化が容易に行うことができ大面積
の表示が可能となる。また、導電性ポリマーの優れた配
向性と大きい表面積とにより表示の応答速度を速めるこ
とができる。更に本発明のエレクトロクロミックディス
プレイはマトリ７クス上の各素子自身が電池と同じであ
り、薄型電池の製造技術を用いれば薄型化が容易であり
、しかも対向電極、セパレータ及び外装体の夫々に適用
性のある材料をやはり適応性のある導電性ポリマーと共
に用いることにより種々の場合に応したエレクトロクロ
ミックディスプレイが形成でき用途が拡大する。また上
述したように各素子が電池と同じであるため、メモリを
有し、画像のちらつきが抑制でき、画像メモリーとして
も使用できる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエレクトロクロミックディスプレ
イの構成を示す断面構造図である。１・・・伝導性ポリマー　２・・・対向電極　３・・・
透明電導層　４１．４２・・・透明基材　５・・・セパ
レーター６・・・封口体　７・・・端子特　許　出願人　　三洋電機株式会社代理人　弁理士　　河　野　　登　夫捲　　１　図

Claims

【特許請求の範囲】

１、無機、有機物質を薄膜となし、これを電極とするエ
レクトロクロミック素子を用いたエレクトロクロミック
ディスプレイにおいて、電解重合により得た導電性ポリ
マーを少なくとも一方の電極に用いたエレクトロクロミ
ック素子を集積してあることを特徴とするエレクトロク
ロミックディスプレイ。