JPH0435735B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は樹脂で封止された全固体型エレクトロ
クロミツク表示セルに関する。

電圧を加えたとき、酸化還元反応が起き、その
物質が可逆的に発色又は消色する現象を、エレク
トロクロミズムと言う。このような現象を示す材
料即ちエレクトロクロミツク材料を用いて、電圧
操作により発色又は消色する表示セルを作り、こ
の表示セルにより時計の数字や電子計算機の数字
を表示しようとの試みは、15年以上前から行なわ
れている。例えば、ガラス基板の上に透明電極膜
（陰極）、三酸化タングステン薄膜、二酸化ケイ素
のような絶縁膜、電極膜（陽極）、を順次積層し
てなるエレクトロクロミツク表示セルが全固体型
として知られている。この表示セルに電圧を印加
すると三酸化タングステン（WO₃）薄膜が青色
に着色する。その後、この表示セルに逆の電圧を
印加すると、WO₃薄膜の青色が消えて無色にな
る。この着色・消色する機構は詳しくは解明され
ていないが、WO₃薄膜及び絶縁膜中に含まれる
少量の水分が、WO₃の着色・消色を支配してい
ることが知られている。着色の反応式は下記のよ
うに推定されている。

H₂Ｏ→H⁺＋OH_- （WO₃膜＝陰極側）WO₃＋nH⁺＋ne^-→HnWO₃ 無色 青色 （絶縁膜＝陽極側）20H^-→H₂Ｏ＋１／２O₂↑＋e^- 従つて、このような表示セルの欠点は、着色
反応により、含有水分が消費されること、及び
逆の消色反応によつて水が生成されないので、着
色の繰り返しには、大気中からの水の補給が必要
なことである。特に後者の理由により、このタ
イプの表示素子には、着色の再現性が大気の水分
の影響を受ける欠点がある。

最近、着色反応により消費される水の量と同じ
量の水が消色反応により生成され、従つて外界か
らの水分の補給を必要とせずに着色・消色を繰り
返すことができる全固体型エレクトロクロミツク
表示セルが提案された（特開昭52−73749号公報
参照）。ここに提案された表示セルは、基本的に
は透明電極、電解還元発色性薄膜例えばWO₃、
電解酸化性薄膜例えばVO₂、対向電極及び透明電
極と対向電極との任意の間に設けられた絶縁性薄
膜の５層からなる。

しかしながら、ここに提案された表示セルは、
外界からの水分の補給を必要とせずに着色・消色
を繰り返すことができるというものの、着色濃度
が外界の湿気によつて影響を受け再現性が悪いと
いう欠点があつた。また、真空中でこの表示セル
を使用した場合、時間の経過と共に着色しなくな
るという欠点もあつた。更に理由は定かではない
が、本発明者らの実験によれば、そのような表示
セルの寿命は、せいぜい５×10⁵回の繰り返し着
消色であつた。

従つて、本発明の目的は、外界の湿度の影響を
受けずに着消色を繰り返すことができ、真空中で
も使用でき、更に３×10⁷回以上の繰り返し着消
色に耐える寿命を有する全固体型エレクトロクロ
ミツク表示セルを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究の結果、少なくとも電極
層、電解酸化性薄膜、プロトン良導体の絶縁性薄
膜、電解還元性薄膜及び対向電極層の５層が積層
されてなり、電解酸化性薄膜又は電解還元性薄膜
の少なくとも一方がエレクトロクロミツク材料で
ある全固体型エレクトロクロミツク表示セルに於
いて、エレクトロクロミツク材料に10〜30容量％
の水分を含有させた状態で前記表示セルを非透湿
性硬化型樹脂で封止することにより、湿気の出入
を防止したことを特徴とする表示セルを発明し
た。

以下、本発明を一実施例を示す図面を引用して
説明する。

図は、本発明の一実施例である全固体型エレク
トロクロミツク表示素子の断面を模式的に表わ
す。

電極層２は薄く強度が小さいので、通常は基板
１の上に形成される。基板１はガラス、プラスチ
ツク、セラミツクなどの材料で作られる。電極層
２は、ネサ（SnO₂）、ヨウ化銅、酸化インジウ
ム、金、導電性樹脂などで形成される。

電極層２の上には電解酸化性薄膜３が積層され
る。このような薄膜３は、例えば水酸化イリジウ
ム、水酸化ルテニウム、水酸化ロジウム、水酸化
ニツケル、水酸化クロムまたはこれらの混合物な
どから作られる。

次いで薄膜３の上に絶縁性薄膜４が積層され
る。この絶縁性薄膜４は、例えば酸化タンタル
（Ta₂O₅）、酸化ニオブ（Nb₂O₅）、酸化ジルコニ
ウム（Z_rO₂）、酸化チタン（T_iO₂）、酸化ハフニ
ウム（HfO₂）、酸化イツトリウム（Y₂O₃）、酸化
ランタン、酸化珪素（SiO₂）、フツ化マグネシウ
ム（M_gF₂）、リン酸ジルコニウム（ZrO（H₂PO₄）
₂・H₂Ｏ）またはこれらの混合物で作られる。

絶縁性薄膜４の上には電解還元性薄膜５が積層
される。このような薄膜５は例えば酸化タングス
テン（WO₃）、酸化モリブデン（M₀O₃）などで
作られる。

電解酸化性薄膜３と電解還元性薄膜５とは、互
いに入れかえてもよいが、少なくとも一方はエレ
クトロクロミツク材料で形成されていなければな
らない。

薄膜５の上には対向電極６が積層される。対向
電極６は、電極２と同じ材料で作られていてもよ
いが、電極２又は６のいずれか一方は透明でなけ
ればならない。何故ならば外部からエレクトロク
ロミツク材料の発色が確認されなければならない
からである。次いで電極２、電解酸化性薄膜３、
絶縁性薄膜４、電解還元性薄膜５及び対向電極６
の５層全体を樹脂で被覆し、封止する。ここに使
用される樹脂は液状の非透湿性硬化型のものであ
る。このような樹脂自体は市販品として容易に入
手され、その例としてはエポキシ樹脂、紫外線硬
化型樹脂、パリレン（登録商標名）などが挙げら
れる。仮にこの場合、湿気硬化型の樹脂を使用す
ると、薄膜中に含まれる水分が消費されてしまう
ので、エレクトロクロミズムを示さない。なお、
樹脂で封止する場合、エレクトロクロミツク薄膜
中に10〜30容量％の水分が含まれていることを予
め確認する必要がある。エレクトロクロミツク薄
膜が仮に30容量％を超える過剰の水分を含んでい
た場合、イ）着色ムラが生じ、ロ）耐候性テスト
後の性能低下が著しいという問題が生じる。逆に
10容量％より少ない水分を含んでいた場合でも同
じ問題が発生する。

樹脂で封止した後、そのままでもよいが、保護
のため、まだ前記樹脂が硬化しないうちにガラス
板のような保護板８を接着させることが望まし
い。また、非透湿性の基板１を使用した場合に
は、その基板に接着した面は樹脂で被覆する必要
はない。

本発明によれば、エレクトロクロミツク材料に
含まれる水分を10〜30容量％とすることで真空中
や水中でも使用可能であり、着色濃度が外界の湿
気の影響を受けず、機械的及び化学的耐久性に優
れ、寿命の長い全固体型エレクトロクロミツク表
示セルが提供される。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例を示す全固体型エレク
トロクロミツク表示セルの断面図である。 主要部分の符号の説明、１……基体、２……電
極、３……電解酸化性薄膜、４……プロトン良導
体の絶縁性薄膜、５……電解還元性薄膜、６……
対向電極、７……非透湿性硬化型樹脂、８……保
護板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも電極層、電解酸化性薄膜、プロト
   ン良導体の絶縁性薄膜、電解還元性薄膜及び対向
   電極層の５層が積層されてなり、電解酸化性薄膜
   又は電解還元性薄膜の少なくとも一方がエレクト
   ロクロミツク材料である全固体型エレクトロクロ
   ミツク表示セルにおいて、エレクトロクロミツク
   材料に10〜30容量％の水分を含有させたまま、前
   記表示セルを非透湿性硬化型樹脂で封止すること
   により、湿気の出入を防止したことを特徴とする
   表示セル。 ２ 電解還元性薄膜が酸化タングステン
   （WO₃）、酸化モリブデン（M₀O₃）又はこれらの
   混合物であり、プロトン良導体の絶縁性薄膜が酸
   化タンタル（Ta₂O₅）、酸化ニオブ（Nb₂O₅）、酸
   化ジルコニウム（ZrO₂）、酸化チタン（TiO₂）、
   酸化ハフニウム（HfO₂）、酸化イツトリウム
   （Y₂O₃）、酸化ランタン（La₂O₃）、酸化珪素
   （SiO₂）、フツ化マグネシウム（MgF₂）、リン酸
   ジルコニウム（ZrO（H₂PO₄）₂H₂Ｏ）又はこれら
   の混合物であり、電解酸化性薄膜が水酸化イリジ
   ウム、水酸化ルテニウム、水酸化ロジウム、水酸
   化ニツケル、水酸化クロム又はこれらの混合物で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の表示セル。 ３ 非透湿性硬化型樹脂がエポキシ樹脂、紫外線
   硬化型樹脂又はパリレンであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の表示セル。