JPH07301828A - Electrolyte solution for electrochromic element - Google Patents

Electrolyte solution for electrochromic element

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JPH07301828A
JPH07301828A JP6095226A JP9522694A JPH07301828A JP H07301828 A JPH07301828 A JP H07301828A JP 6095226 A JP6095226 A JP 6095226A JP 9522694 A JP9522694 A JP 9522694A JP H07301828 A JPH07301828 A JP H07301828A
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JP
Japan
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electrolyte
viologen
alcohol
formula
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP6095226A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Natsuko Oto
奈津子 大戸
Yuzo Izumi
祐三 出水
Keiichi Koseki
恵一 古関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Priority to EP95106897A priority patent/EP0682284A3/en
Publication of JPH07301828A publication Critical patent/JPH07301828A/en
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To use excellent electrochromic(EC) coloring characteristics of a viologen deriv. and to obtain an electrolyte soln. for an EC element having low voltage driving property and low haze by dissolving a specified viologen deriv. in a solvent containing a specified alcohol. CONSTITUTION:N,N'-substd.4,4'-bipyridyl (viologen deriv.) expressed by formula II is dissolved in a solvent containing at least one kind of alcohol expressed by HO(CH1CH2O)nR<3>, wherein R is a lower alkyl group and n is an integer 1 to 3. In formula, R<5> and R<6> are independently selected from groups containing aliphatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon. As for the EC display element, for example, it has a laminated structure comprising, from the bottom, glass layer 1, counter electrode 2, back plate 3, solid electrolyte film 4, transparent conductive film 5 and glass plate 6. The solid electrolyte film 4 is produced by impregnating pores of a polymer porous film with the electrolyte soln. above described.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエレクトロクロミック素
子用電解質に係わる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electrolyte for an electrochromic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電圧によって物質の色が可逆的に変化す
るエレクトロクロミック(EC)現象を応用した素子に
関心が高まっている。エレクトロクロミック素子(EC
D)は明るく見やすい、大面積表示が可能である、メモ
リー性がある(消費電力が少ない)などの特徴を有し、
このような特徴を活かした応用として、株価表示、メッ
セージボード、案内板などの大型表示板、また自動車の
防眩ミラー、調光ガラス(窓)、サングラスなどの調光
素子がある。
2. Description of the Related Art There is an increasing interest in devices that apply an electrochromic (EC) phenomenon in which the color of a substance reversibly changes with voltage. Electrochromic device (EC
D) has features such as bright and easy-to-see, large-area display, and memory characteristics (low power consumption),
Applications that take advantage of these features include large-scale display boards such as stock price displays, message boards, and guide boards, as well as light control elements such as automobile antiglare mirrors, light control glass (windows), and sunglasses.

【0003】典型的なECDの構造は、エレクトロクロ
ミック電極(WO3 )と対極の間に電解質を配置して成
り、両電極間に電圧を印加するとWO3 が電解質からの
イオンと電源からの電子でカソード還元されて着色する
ものである。
[0003] A typical ECD structure is formed by disposing an electrolyte between an electrochromic electrode (WO 3 ) and a counter electrode. When a voltage is applied between both electrodes, WO 3 causes ions from the electrolyte and electrons from a power source. It is cathodically reduced by and colored.

【0004】上記液体電解質としてビオロゲンの水溶液
系が研究されているが、さらにポリエチレンオキシドの
高分子固体電解質にビオロゲン誘導体を溶解し、これを
作用電極と対極の間に挟んだものもECDとして利用で
きることが開示されている。
An aqueous solution of viologen has been studied as the liquid electrolyte, and a viologen derivative dissolved in a solid polymer electrolyte of polyethylene oxide and sandwiched between the working electrode and the counter electrode can be used as the ECD. Is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、電解質と
してビオロゲンの水溶液系を用いる場合には、水溶液系
のため2〜3Vの印加電圧は適当ではなく(水の電解が
発生する)、一方、ポリエチレンオキシド高分子固体電
解質にビオロゲン誘導体を溶解して成るECDは、高分
子固体ポリエチレンオキシドを用いているために膜強度
が低く、大面積化が困難であるほか、動作電圧が10V
以上と高く、また熱あるいは光重合などで製作している
ためデバイスを組んだ後で若干反応が進行して劣化の原
因になり易いなどの問題があった。
As described above, when an aqueous solution of viologen is used as the electrolyte, the applied voltage of 2 to 3 V is not appropriate (electrolysis of water occurs) because of the aqueous solution system. The ECD formed by dissolving a viologen derivative in a polyethylene oxide polymer solid electrolyte has low film strength because it uses polymer solid polyethylene oxide, and it is difficult to increase the area, and the operating voltage is 10V.
Since it is manufactured by heat or photopolymerization, there is a problem that after the device is assembled, the reaction is slightly advanced to easily cause deterioration.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、(1)下記一般式(I)
To achieve the above object, the present invention provides (1) the following general formula (I)

【0007】[0007]

【化2】 [Chemical 2]

【0008】(式中、R5 ,R6 はそれぞれ独立して脂
肪族系炭化水素含有基、芳香族系炭化水素含有基から選
ばれる。)で表わされるN,N′−置換4,4′−ビピ
リジル(ビオロゲン誘導体)を、一般式HO(CH2
2 O)n 3 〔式中、R3 は低級アルキル基であり、
nは1〜3の整数である。〕で表わされる少なくとも1
種のアルコールを含む溶媒中に溶解させたことを特徴と
するエレクトロクロミック素子用電解質溶液、及び (2)前記(1)項記載のN,N′−置換4,4′−ビ
ピリジルを、前記(1)項記載のアルコール及び、当該
アルコールよりも屈折率の高い溶媒に溶解させた電解質
溶液を多孔質薄膜に含浸固定化してなることを特徴とす
るエレクトロクロミック素子用電解質薄膜を提供する。
(In the formula, R 5 and R 6 are each independently selected from an aliphatic hydrocarbon-containing group and an aromatic hydrocarbon-containing group.), N, N′-substituted 4,4 ′ -Bipyridyl (viologen derivative) is represented by the general formula HO (CH 2 C
H 2 O) n R 3 [wherein R 3 is a lower alkyl group,
n is an integer of 1 to 3. ] At least 1
An electrolyte solution for an electrochromic device, characterized by being dissolved in a solvent containing one kind of alcohol; and (2) the N, N′-substituted 4,4′-bipyridyl as described in the above item (1). There is provided an electrolyte thin film for an electrochromic device, characterized in that the porous thin film is impregnated and immobilized with the alcohol according to the item 1) and an electrolyte solution dissolved in a solvent having a higher refractive index than the alcohol.

【0009】本発明の好ましい実施態様を列挙すると下
記の通りである。 (3)溶媒アルコールのR3 が水素又はC1 〜C4 の直
鎖アルキル基である、(1)項又は(2)項記載のエレ
クトロクロミック素子用電解質。 (4)溶媒アルコールが2−メトキシエタノール、2−
エトキシエタノールである(R3 がメチル又はエチルで
あり、n=1である)(1)項又は(2)項記載のエレ
クトロクロミック素子用電解質。
The preferred embodiments of the present invention are listed below. (3) The electrolyte for an electrochromic device according to item (1) or (2), wherein R 3 of the solvent alcohol is hydrogen or a C 1 to C 4 linear alkyl group. (4) Solvent alcohol is 2-methoxyethanol, 2-
The electrolyte for an electrochromic device according to item (1) or (2), which is ethoxyethanol (R 3 is methyl or ethyl, and n = 1).

【0010】(5)式(I)中R5 ,R6 がR5 =R6
である、(1)項ないし(4)項記載のエレクトロクロ
ミック素子用電解質。 (6)式(I)中R5 ,R6 がR5 =R6 であり、炭素
原子数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基である、
(1)項ないし(4)項記載のエレクトロクロミック素
子用電解質。 (7)式(I)中、R5 ,R6 がヘプチル基である、
(1)項ないし(4)項記載のエレクトロクロミック素
子用電解質。
(5) In the formula (I), R 5 and R 6 are R 5 = R 6
The electrolyte for an electrochromic device according to any one of (1) to (4). (6) In the formula (I), R 5 and R 6 are R 5 = R 6 , and are linear or branched alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms,
An electrolyte for an electrochromic device according to any one of items (1) to (4). (7) In formula (I), R 5 and R 6 are heptyl groups,
An electrolyte for an electrochromic device according to any one of items (1) to (4).

【0011】(8)式(I)中R5 ,R6 がR5 =R6
であり、フェニル基、ベンジル基、又はこれらの基の任
意の位置がハロゲン原子、シアノ基、もしくは炭素原子
数1〜4のアルキル基で置換されている基である、
(1)項ないし(4)項記載のエレクトロクロミック素
子用電解質。 (9)式(I)中R5 ,R6 がR5 =R6 であり、フェ
ニル基、ベンジル基、4−シアノフェニル基である、
(1)項ないし(4)項記載のエレクトロクロミック素
子用電解質。
(8) In the formula (I), R 5 and R 6 are R 5 = R 6
And a phenyl group, a benzyl group, or a group in which any position of these groups is substituted with a halogen atom, a cyano group, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
An electrolyte for an electrochromic device according to any one of items (1) to (4). (9) In the formula (I), R 5 and R 6 are R 5 = R 6 , and are a phenyl group, a benzyl group or a 4-cyanophenyl group,
An electrolyte for an electrochromic device according to any one of items (1) to (4).

【0012】(10)式(I)のビオロゲン誘導体の添
加量が1〜35重量%である、(1)項ないし(9)項
記載のエレクトロクロミック素子用電解質。 (11)式(I)のビオロゲン誘導体の添加量が4〜3
0重量%である、(1)項ないし(9)項記載のエレク
トロクロミック素子用電解質。 (12)求電子試薬を含むことを特徴とした、前記
(1)項ないし(11)項記載のエレクトロクロミック
素子用電解質。 (13)前記求電子試薬がルイス酸である、(12)項
記載のエレクトロクロミック素子用電解質。 (14)前記求電子試薬が、プロトン放出性のフレンス
ネッド酸である、(12)項記載のエレクトロクロミッ
ク素子用電解質。 (15)求電子試薬が硝酸、塩酸、硫酸から選ばれた
(12)項記載のエレクトロクロミック素子用電解質。 (16)求電子試薬が、硝酸であることを特徴とする
(12)項記載のエレクトロクロミック素子用電解質。 このような電解質溶液を用いてエレクトロクロミック素
子を構成した場合、ビオロゲン誘導体の優れた着色特性
を保有したまま、2.5V程度の低電圧での駆動が可能
になり、かつサイクル特性にも優れ、また広い透過率変
化(7〜80%)も可能になる。このような効果は、電
解質溶液をそのまま溶液として用いる場合にも発揮でき
るが、安定な固体多孔質薄膜中に含浸固定する場合に
は、溶液系でありながら固体として取扱うことが可能で
あり、従ってハンドリングが容易であり、壊れても溶液
が飛び散るなどの問題を抑制でき、また、大面積では均
一なギャップが得られ、液だれによるシール破損が抑制
できる。
(10) The electrolyte for an electrochromic device according to any one of items (1) to (9), wherein the amount of the viologen derivative of the formula (I) added is 1 to 35% by weight. (11) The addition amount of the viologen derivative of the formula (I) is 4 to 3
The electrolyte for an electrochromic device according to any one of (1) to (9), which is 0% by weight. (12) The electrolyte for an electrochromic device according to any one of (1) to (11) above, which contains an electrophile. (13) The electrolyte for an electrochromic device according to the item (12), wherein the electrophile is a Lewis acid. (14) The electrolyte for an electrochromic device according to the item (12), wherein the electrophile is a proton-releasing frensed acid. (15) The electrolyte for an electrochromic device according to item (12), wherein the electrophile is selected from nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid. (16) The electrolyte for an electrochromic device according to the item (12), wherein the electrophile is nitric acid. When an electrochromic device is formed by using such an electrolyte solution, it can be driven at a low voltage of about 2.5 V while retaining the excellent coloring property of the viologen derivative, and has excellent cycle characteristics. In addition, a wide transmittance change (7 to 80%) is possible. Such effects can be exhibited even when the electrolyte solution is used as a solution as it is, but when impregnated and fixed in a stable solid porous thin film, it can be handled as a solid even though it is a solution system, It is easy to handle, and even if it breaks, problems such as splashing of the solution can be suppressed. In addition, a uniform gap can be obtained in a large area, and seal damage due to dripping can be suppressed.

【0013】ビオロゲン誘導体は4,4′−ビピリジン
の誘導体で、酸化型は無色、還元型は青色〜紫色を示す
酸化還元型化合物であり、下記一般式で表わされる。
The viologen derivative is a derivative of 4,4'-bipyridine, which is a redox compound which is colorless in the oxidized form and blue to purple in the reduced form and is represented by the following general formula.

【0014】[0014]

【化3】 [Chemical 3]

【0015】上記式中、R5 ,R6 はそれぞれ独立して
脂肪族系炭化水素含有基又は芳香族系炭化水素含有基か
ら選ばれる基から選択されるが、R5 とR6 は同一であ
ることが好ましい。脂肪族系炭化水素含有基として好ま
しくは直鎖状又は分岐状のアルキル基、より好ましくは
炭素原子数1〜8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、特
にn−ヘプチル基である。あるいは、芳香族系炭化水素
含有基として、フェニル基、ベンジル基、又はこれらの
基の任意の位置がハロゲン原子、シアノ基もしくは炭素
原子数1〜4のアルキル基で置換されている基、より好
ましくはフェニル基、ベンジル基、4−シアノフェニル
基である。より具体的には、4,4′−ビピリジンをメ
チル化、ベンジル化した誘導体、下記化合物が例示され
る。このビオロゲン誘導体は、誘導体の種類を選択する
ことにより多色を実現できる利点がある。
In the above formula, R 5 and R 6 are independently selected from a group selected from an aliphatic hydrocarbon-containing group and an aromatic hydrocarbon-containing group, but R 5 and R 6 are the same. Preferably there is. The aliphatic hydrocarbon-containing group is preferably a linear or branched alkyl group, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and particularly an n-heptyl group. Alternatively, as the aromatic hydrocarbon-containing group, a phenyl group, a benzyl group, or a group in which any position of these groups is substituted with a halogen atom, a cyano group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably Are a phenyl group, a benzyl group and a 4-cyanophenyl group. More specific examples include methylated and benzylated derivatives of 4,4'-bipyridine, and the following compounds. This viologen derivative has an advantage that multicolor can be realized by selecting the kind of the derivative.

【0016】[0016]

【化4】 [Chemical 4]

【0017】このようなビオロゲン誘導体は、一般式H
O(CH2 CH2 O)n 3 〔式中、R3 は低級アルキ
ル基、nは1〜3の整数である〕で表わされる少なくと
も1種のアルコールからなる溶媒に溶解する。
Such a viologen derivative has the general formula H
It is soluble in a solvent consisting of at least one alcohol represented by O (CH 2 CH 2 O) n R 3 [wherein R 3 is a lower alkyl group and n is an integer of 1 to 3].

【0018】好ましい溶媒は、上記式中、R3 が水素又
は直鎖状低級アルコール(特に炭素原子数1〜4)のア
ルコール、さらに好ましくはR3 がメチル又はエチルで
ありかつn=1である2−メトキシエタノール、2−エ
トキシエタノールである。
Preferred solvents are those in which R 3 is hydrogen or a straight chain lower alcohol (especially 1 to 4 carbon atoms) in the above formula, more preferably R 3 is methyl or ethyl and n = 1. 2-methoxyethanol and 2-ethoxyethanol.

【0019】上記溶媒中へのビオロゲン誘導体の添加量
は1〜35重量%、より好ましくは5〜30重量%であ
る。1重量%より少ないと、着消色動作を行なう時の着
色側の透過率が十分に下がらない欠点があり、35重量
%よりも多い場合は溶媒に解けにくく、しかも色残りし
易い欠点がある。5〜30重量%の場合は着消色動作を
行なう時の透過率が10%以下となり、ビオロゲン誘導
体の溶解性も良好なため、最も好ましい。
The amount of the viologen derivative added to the solvent is 1 to 35% by weight, more preferably 5 to 30% by weight. If it is less than 1% by weight, there is a drawback that the transmittance on the colored side at the time of performing the coloring and decoloring operation is not sufficiently lowered, and if it is more than 35% by weight, there is a drawback that it is difficult to dissolve in a solvent and color remains easily. . The amount of 5 to 30% by weight is most preferable because the transmittance at the time of performing the coloring and decoloring operation is 10% or less, and the solubility of the viologen derivative is good.

【0020】本発明では、N,N′−置換4,4′−ビ
ピリジルを、一般式HO(CH2 CH2 O)n 3 〔式
中R3 は低級アルキル基であり、nは1〜3の整数であ
る。〕で表される少なくとも一種のアルコールと、当該
アルコールよりも屈折率の高い溶媒に溶解させることに
より、特開平3−67227号公報と同様に、固体高分
子多孔性薄膜の空孔中に充填して電解質薄膜を構成する
ことができる。この混合溶媒は、屈折率が、1.45か
ら1.53の間にあり、高分子多孔性薄膜の一般的な屈
折率である1.49〜1.53に近いので含浸固定化後
の薄膜のヘイズ率を低下させる効果がある。一般式HO
(CH2 CH2 O)n 3 〔式中R3 は低級アルキル基
であり、nは1〜3の整数である。〕で表されるアルコ
ールと混合させる溶媒としては、当該アルコールよりも
屈折率が高ければ、特に種類は問わないが、芳香族ニト
リル、たとえば、ジフェニルプロピオニトリルなどがあ
げられる。この電解質薄膜は、固体高分子多孔性薄膜の
強度を保有し、薄膜化、大面積化が可能である。本発明
の固体高分子多孔性薄膜としては、膜厚が0.1μm〜
50μm、空孔率が40%〜90%、破断強度が200
kg/cm2 以上、平均貫通孔径が0.01μm〜0.7μ
mのものが好ましく使用される。
In the present invention, N, N′-substituted 4,4′-bipyridyl is represented by the general formula HO (CH 2 CH 2 O) n R 3 [wherein R 3 is a lower alkyl group and n is 1 to 1]. It is an integer of 3. ] By dissolving in at least one alcohol represented by and a solvent having a higher refractive index than the alcohol, the pores of the solid polymer porous thin film are filled in the same manner as in JP-A-3-67227. Can form an electrolyte thin film. This mixed solvent has a refractive index of 1.45 to 1.53, which is close to the general refractive index of polymer porous thin films of 1.49 to 1.53. Has the effect of reducing the haze ratio. General formula HO
(CH 2 CH 2 O) n R 3 [wherein R 3 is a lower alkyl radical, n is an integer of 1-3. The solvent to be mixed with the alcohol represented by the above formula is not particularly limited as long as it has a higher refractive index than the alcohol, and examples thereof include aromatic nitriles such as diphenylpropionitrile. This electrolyte thin film retains the strength of a solid polymer porous thin film and can be made thin and have a large area. The solid polymer porous thin film of the present invention has a thickness of 0.1 μm to
50 μm, porosity 40% to 90%, breaking strength 200
kg / cm 2 or more, average through-hole diameter 0.01 μm to 0.7 μ
Those of m are preferably used.

【0021】薄膜の厚さは一般に0.1μm〜50μm
であり、好ましくは1.0μm〜25μmである。厚さ
が0.1μm未満では支持膜としての機械的強度の低下
および取り扱い性の面から実用に供することが難しい。
一方、50μmを超える場合に実効抵抗を低く抑えると
いう観点から好ましくない。多孔性薄膜の空孔率は、4
0%〜90%とするのがよく、好ましくは60%〜90
%の範囲である。空孔率が40%未満では電解質として
のイオン導電性が不十分となり、一方90%を超えると
支持膜としての機械的強度が小さくなり実用に供するこ
とが難しい。
The thickness of the thin film is generally 0.1 μm to 50 μm.
And preferably 1.0 μm to 25 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, it is difficult to put it into practical use in terms of reduction in mechanical strength as a support film and handling.
On the other hand, when it exceeds 50 μm, it is not preferable from the viewpoint of suppressing the effective resistance to be low. The porosity of the porous thin film is 4
It is good to set it to 0% to 90%, preferably 60% to 90%.
% Range. When the porosity is less than 40%, the ionic conductivity as an electrolyte becomes insufficient, while when it exceeds 90%, the mechanical strength as a supporting film becomes small and it is difficult to put it into practical use.

【0022】平均貫通孔径は、空孔中にイオン導電体を
固定化できればよいが、一般に0.01μm〜0.7μ
mである。好ましい平均貫通孔径は高分子膜の材質や孔
の形状にもよる。高分子膜の破断強度は一般に200kg
/cm2 以上、より好ましくは500kg/cm2 以上を有す
ることにより支持膜としての実用化に好適である。本発
明に用いる多孔性薄膜は上記のようなイオン導電体の支
持体としての機能をもち、機械的強度のすぐれた高分子
材料からなる。
The average diameter of the through holes is not limited as long as the ionic conductor can be fixed in the pores, but generally 0.01 μm to 0.7 μm.
m. The preferable average through-hole diameter depends on the material of the polymer film and the shape of the holes. The breaking strength of polymer membranes is generally 200 kg
/ Cm 2 or more, more preferably 500 kg / cm 2 or more, it is suitable for practical use as a supporting film. The porous thin film used in the present invention functions as a support for the above-mentioned ionic conductor and is made of a polymer material having excellent mechanical strength.

【0023】化学的安定性の観点から、例えばポリオレ
フィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニ
リデンを用いることができるが、本発明の多孔構造の設
計や薄膜化と機械的強度の両立の容易さの観点から好適
な高分子材料の1例は、特に重量平均分子量が5×10
5 以上のポリオレフィンである。すなわち、オレフィン
の単独重合体または共重合体の、結晶性の線状ポリオレ
フィンで、その重量平均分子量が5×105 以上、好ま
しくは1×106 〜1×107 のものである。例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン
共重合体、ポリブデン−1、ポリ4−メチルペンテン−
1などがあげられる。これらのうちでは重量平均分子量
が5×105 以上のポリエチレンまたはポリプロピレン
が好ましい。ポリオレフィンの重量平均分子量は、得ら
れる透過膜の機械的強度に影響する。超高分子量ポリオ
レフィンは、超延伸により極薄で高強度の製膜を可能と
し、実効抵抗の低い高イオン導電性薄膜の支持体とす
る。重量平均分子量が5×105 未満のポリオレフィン
を同時に用いることができるが、重量平均分子量が5×
105 以上のポリオレフィンを含まない系では、超延伸
による極薄高強度の膜が得られない。
From the viewpoint of chemical stability, for example, polyolefin, polytetrafluoroethylene, or polyvinylidene fluoride can be used, but from the viewpoint of designing the porous structure of the present invention and facilitating compatibility between thinning and mechanical strength. An example of a suitable polymer material is a polymer having a weight average molecular weight of 5 × 10 5.
It is a polyolefin of 5 or more. That is, it is a crystalline linear polyolefin of an olefin homopolymer or a copolymer having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or more, preferably 1 × 10 6 to 1 × 10 7 . For example,
Polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polybutene-1, poly-4-methylpentene-
1 and so on. Of these, polyethylene or polypropylene having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or more is preferable. The weight average molecular weight of polyolefin affects the mechanical strength of the obtained permeable membrane. Ultra-high molecular weight polyolefin enables ultra-thin and high-strength film formation by ultra-stretching, and is used as a support for high-ion conductive thin film with low effective resistance. A polyolefin having a weight average molecular weight of less than 5 × 10 5 can be used at the same time, but a weight average molecular weight of 5 ×
In a system containing no 10 5 or more polyolefin, an ultrathin and high-strength film cannot be obtained by super stretching.

【0024】上記のような多孔性薄膜は次のような方法
で製造できる。超高分子量ポリオレフィンを流動パラフ
ィンのような溶媒中に1重量%〜15重量%を加熱溶解
して均一な溶液とする。この溶液からシートを形成し、
急冷してゲル状シートとする。このゲル状シート中に含
まれる溶媒量を、塩化メチレンのような揮発性溶剤で抽
出処理して10重量%〜90重量%とする。このゲル状
シートをポリオレフィンの融点以下の温度で加熱し、面
倍率で10倍以上に延伸する。この延伸膜中に含まれる
溶媒を、塩化メチレンのような揮発性溶剤で抽出除去し
た後に乾燥する。
The porous thin film as described above can be manufactured by the following method. Ultrahigh molecular weight polyolefin is heated and dissolved in a solvent such as liquid paraffin in an amount of 1 to 15% by weight to form a uniform solution. Form a sheet from this solution,
Quench to give a gel sheet. The amount of solvent contained in this gel-like sheet is extracted by a volatile solvent such as methylene chloride to 10 wt% to 90 wt%. This gel-like sheet is heated at a temperature equal to or lower than the melting point of polyolefin and stretched to have a surface magnification of 10 times or more. The solvent contained in this stretched film is extracted and removed with a volatile solvent such as methylene chloride, and then dried.

【0025】別の好適な高分子材料の例はポリカーボネ
ートで、この場合の固体高分子多孔性薄膜はポリカーボ
ネート薄膜に対し原子炉中で荷電粒子を照射し、荷電粒
子が通過した飛跡をアルカリエッチングして孔を形成す
る方法で作製することもできる。このような薄膜は例え
ばニュークリポアー・メンブレンとしてポリカーボネー
ト及びポリエステル製品が上市されている。
Another example of a suitable polymeric material is polycarbonate, in which case the solid polymeric porous thin film is a polycarbonate thin film which is irradiated with charged particles in a nuclear reactor to carry out alkali etching on the tracks that the charged particles have passed through. It can also be manufactured by a method of forming a hole. Polycarbonate and polyester products such as Nuclepore membranes are commercially available as such thin films.

【0026】そのほか、ポリエステル、ポリメタアクリ
レート、ポリアセタール、ポリ塩化ビニリデン、テトラ
フルオロポリエチレン等を用いることができる。高分子
薄膜中にイオン導電体を充填する方法としては、溶媒
に溶解させたビオロゲン誘導体、または溶媒中にゾル状
またはゲル状に微分散させたビオロゲン誘導体を固体高
分子多孔性薄膜に含浸させるか、塗布またはスプレーし
た後溶剤を除去する、多孔性薄膜の製造工程でビオロ
ゲン誘導体の溶液または、そのゾルまたはゲル状の分散
溶液を混合した後製膜する、ビオロゲン誘導体の単量
体や可溶性プレカーサーを固体高分子多孔性薄膜に含浸
させるか、塗布またはスプレーした後、空孔内で反応さ
せる、等の方法を用いることができる。
In addition, polyester, polymethacrylate, polyacetal, polyvinylidene chloride, tetrafluoropolyethylene and the like can be used. As a method for filling an ionic conductor in a polymer thin film, a solid polymer porous thin film is impregnated with a viologen derivative dissolved in a solvent or a viologen derivative finely dispersed in a solvent in a sol or gel form. , The solvent is removed after coating or spraying, the solution of the viologen derivative in the manufacturing process of the porous thin film, or its sol or gel dispersion solution is mixed to form a film, a monomer of the viologen derivative or a soluble precursor. A method of impregnating the solid polymer porous thin film, coating or spraying, and then reacting in the pores can be used.

【0027】上記の如き電解質薄膜を用いてECDを構
成するには、電解質薄膜を透明導電電極と対極で挟む。
透明導電電極としてはSnO2 ,ITOなどがあり、対
極はNiO,IrOx 、プルシアンブルーなど酸化発色
する電極又は酸化・還元反応で共に無色の物質などが利
用可能である。ビオロゲン誘導体がITO電極からエレ
クトロンを受けると還元されて発色する。このとき、あ
まり高い電圧を印加するとITOが還元されてしまうの
で3V以下が望ましい。
To construct an ECD using the above-mentioned electrolyte thin film, the electrolyte thin film is sandwiched between the transparent conductive electrode and the counter electrode.
The transparent conductive electrode may be SnO 2 , ITO or the like, and the counter electrode may be an electrode such as NiO, IrO x or Prussian blue which exhibits an oxidative color, or a substance which is colorless in both oxidation and reduction reactions. When the viologen derivative receives electrons from the ITO electrode, it is reduced and color is developed. At this time, if a too high voltage is applied, the ITO is reduced, so 3 V or less is desirable.

【0028】図面を用いてエレクトロクロミック素子の
作製例を説明する。図1にEC表示素子の例を示す。こ
の積層構造において、下からガラス板1、対極2、背景
板3、固体電解質膜4、透明導電膜5及びガラス板6で
ある。この表示素子は反射モードであるので、ガラス板
1は必ずしも透明板である必要はなく、また樹脂板など
でもよい。対極2には水素や酸素の発生が少なく、電気
化学的酸化還元反応に対して可逆性のよい、電気容量の
大きい電子導電性材料が用いられる。具体的にはカーボ
ンや、遷移金属とカーボンの複合材などがある。対極2
の厚さは0.1〜10μm程度である。
An example of manufacturing an electrochromic device will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an EC display element. In this laminated structure, a glass plate 1, a counter electrode 2, a background plate 3, a solid electrolyte membrane 4, a transparent conductive film 5 and a glass plate 6 are arranged from the bottom. Since this display element is in the reflection mode, the glass plate 1 does not necessarily have to be a transparent plate, and may be a resin plate or the like. The counter electrode 2 is made of an electronically conductive material that generates little hydrogen and oxygen, has good reversibility with respect to an electrochemical redox reaction, and has a large electric capacity. Specifically, there are carbon and a composite material of a transition metal and carbon. Counter electrode 2
Has a thickness of about 0.1 to 10 μm.

【0029】背景板3は白色背景板が一般的で、例えば
アルミナ粉末をバインダーと共に混練し、成形したシー
トを用いることができる。背景板3は対極2が兼ねるこ
とも可能である。固体電解質膜4は例えば、高分子多孔
膜の空孔中に、前記の特定溶媒とビオロゲン化合物を溶
解した電解質溶液を含浸したものであり、厚みが4〜2
0μm、1.5〜2.5×10-4S/cmのイオン導電率
を有する固体電解質膜である。
The background plate 3 is generally a white background plate, and for example, a sheet formed by kneading alumina powder with a binder and molding it can be used. The counter plate 2 can also serve as the background plate 3. The solid electrolyte membrane 4 is obtained, for example, by impregnating the pores of a polymer porous membrane with an electrolyte solution in which the specific solvent and the viologen compound are dissolved, and has a thickness of 4 to 2
It is a solid electrolyte membrane having an ionic conductivity of 0 μm and 1.5 to 2.5 × 10 −4 S / cm.

【0030】透明導電膜5は集電極であり、酸化インジ
ウム・スズ(ITO)酸化スズなどで、厚さは0.1〜
0.2μmで、ガラス板6上に形成される。透明導電膜
5と対極2の間に印加する電圧は2.5V程度でよい。
このときあまり高い電圧を印加するとITOが還元され
てしまうので好ましくない。こうして作成されるEC素
子は電解質が高分子膜中に固定化されているため、実質
的に固体膜として取扱えるため、構造が簡単で、しかも
組立て時の取扱いも容易であり、かつ組立後も破損して
も液漏れの心配がないので、液体電解質の場合のように
特別の注意は不要である。
The transparent conductive film 5 is a collecting electrode, and is made of indium tin oxide (ITO) tin oxide or the like and has a thickness of 0.1 to 0.1.
It is 0.2 μm and is formed on the glass plate 6. The voltage applied between the transparent conductive film 5 and the counter electrode 2 may be about 2.5V.
At this time, if a too high voltage is applied, the ITO is reduced, which is not preferable. The EC element thus prepared has an electrolyte fixed in a polymer membrane and can be handled as a substantially solid membrane, and therefore has a simple structure and is easy to assemble and easy to assemble. There is no risk of liquid leakage even if it breaks, so special care is not required as in the case of liquid electrolyte.

【0031】図2の構造が図1と異なる点は対極13と
して上述のごとくIrOx などを用い、0.05〜0.
2μmの厚みで形成され光透過性である点である。
The structure of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the counter electrode 13 is made of IrO x, etc.
It is formed in a thickness of 2 μm and is light transmissive.

【0032】図1の構造では背景板3は光不透過性であ
り、対極2は光不透過性でも、透過性であってもよい。
図2の構造では導電膜12,15間に導電膜15を負電
圧として電圧を印加することにより、調光ガラス(EC
ウィンドー)として作用する。なお、この構造で対極1
3をパターン化すれば透過型の表示素子としても使用で
きる。
In the structure shown in FIG. 1, the background plate 3 is opaque to light, and the counter electrode 2 may be opaque or opaque.
In the structure of FIG. 2, by applying a voltage between the conductive films 12 and 15 with the conductive film 15 being a negative voltage, the light control glass (EC
Acts as a window). In this structure, the counter electrode 1
If 3 is patterned, it can be used as a transmissive display element.

【0033】[0033]

【実施例】(1)溶液の製作 2−メトキシエタノール10gを取り、ヘプチルビオロ
ゲン10wt%、特級硝酸0.1wt%を添加した。スター
ラーを用いてビーカー中で良く攪拌混合させた。
Examples (1) Preparation of Solution 10 g of 2-methoxyethanol was taken, and 10 wt% of heptyl viologen and 0.1 wt% of special grade nitric acid were added. Using a stirrer, the mixture was well mixed with stirring in a beaker.

【0034】(2)素子製作(防眩ミラー) 2枚のガラス基板(A,B)40mm角の間にスペー
サを介在し(間隔20μm)、周囲のシールを紫外線接
着剤を用いてシールした。このとき一箇所、溶液の注入
口を開けておいた。但しガラス基板Aは、ITO/ガラ
ス基板でありガラス基板BはITO/ガラス基板の裏面
に銀鏡を付けた。 電解質溶液を注入した。真空チャンバーで全体を真
空500Pa以下程度に引いておき溶液を浸して室温(2
2℃)で注入した。 注入後、注入口を再度紫外線硬化接着剤でシールし
た。
(2) Device Fabrication (Anti-glare Mirror) A spacer was interposed (space 20 μm) between two 40 mm square glass substrates (A, B), and a peripheral seal was sealed with an ultraviolet adhesive. At this time, the injection port for the solution was opened at one place. However, the glass substrate A was an ITO / glass substrate, and the glass substrate B was an ITO / glass substrate with a silver mirror attached to the back surface. The electrolyte solution was injected. The whole is evacuated to about 500 Pa or less in a vacuum chamber, and the solution is immersed in it at room temperature (2
2 ° C). After the injection, the injection port was sealed again with an ultraviolet curing adhesive.

【0035】(3)素子駆動評価 初期電流電圧特性評価を行った。(2極式) 駆動電圧は2.5Vであり、色残りについて目視で確認
した。結果を表に示す(実施例:表1、比較例:表
2)。本実施例ではサイクル特性向上のため硝酸を添加
している。この表から、ヘプチルビオロゲン及び2−メ
トキシエタノールまたは2−エトキシエタノールよりな
る溶液を使用した素子は、良いエレクトロクロミック特
性を示すことが判る。
(3) Element Drive Evaluation Initial current-voltage characteristic evaluation was performed. (2-pole type) The driving voltage was 2.5 V, and the residual color was visually confirmed. The results are shown in the table (Example: Table 1, Comparative Example: Table 2). In this embodiment, nitric acid is added to improve cycle characteristics. From this table, it can be seen that the device using the solution containing heptyl viologen and 2-methoxyethanol or 2-ethoxyethanol exhibits good electrochromic properties.

【0036】 表1. EC素子のサイクル特性(実施例) ────────────────────────────────── 実施例 溶媒 色残りしないで動作 硝酸濃度 できるサイクル数(回) (wt%) ──── ─────────── ─────────── ───── 1 2−メトキシエタノール 2000〜3000 0.1 2 2−エトキシエタノール 700〜 800 1.0 ──────────────────────────────────Table 1. Cycle characteristics of EC element (Example) ─────────────────────────────────── Example Solvent Color without leaving Operation Nitric acid concentration Possible number of cycles (times) (wt%) ─────────────────────────── ───── 1 2-Methoxyethanol 2000 ~ 3000 0.12 2-Ethoxyethanol 700 ~ 800 1.0 ───────────────────────────────────

【0037】 表2. EC素子のサイクル特性(比較例) ────────────────────────────────── 比較例 溶媒 色残りしないで動作 硝酸濃度 できるサイクル数(回) (wt%) ──── ─────────── ─────────── ───── 1 プロピレングリコール 0 1.0 2 1,3−ブタンジオール 0 1.0 3 エチルフェニルハイドライト 0 1.0 4 ベンジルアルコール 0 1.0 5 2−フェニルエタノール 200〜300 1.0 ──────────────────────────────────Table 2. Cycle characteristics of EC element (comparative example) ────────────────────────────────── Comparative example Solvent Color without leaving Operation Nitric acid concentration Number of cycles (times) (wt%) ──────────────────────────────── 1 Propylene glycol 0 1. 0 2 1,3-butanediol 0 1.0 3 ethylphenylhydrite 0 1.04 benzyl alcohol 0 1.0 5 2-phenylethanol 200 to 300 1.0 ──────────── ───────────────────────

【0038】(4)エレクトロクロミック素子の反射率
測定 ヘプチルビオロゲン10wt%、硝酸0.1wt%及び2−
メトキシエタノールよりなる電解質溶液をEC素子(ガ
ラス/ITO/電解質溶液層/ITO/ガラス/Ag
鏡)に注入し、この素子の反射率を測定した。駆動電圧
と反射率の関係を表に示す。
(4) Reflectance of electrochromic device
Measurement heptyl viologen 10 wt%, nitric acid 0.1 wt% and 2-
EC element (glass / ITO / electrolyte solution layer / ITO / glass / Ag)
Then, the reflectance of this device was measured. The relationship between the driving voltage and the reflectance is shown in the table.

【0039】 [0039]

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、ビオロゲン誘導体の優
れたエレクトロクロミック着色特性を生かし、かつ低電
圧駆動、低ヘイズ率のEC素子用電解質溶液が提供され
る。また、固体多孔質薄膜にこの電解液を含浸固定する
ことにより液体電解質としてのイオン導電率を失なうこ
となく、固体として取扱うことが可能である。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an electrolyte solution for EC devices, which utilizes the excellent electrochromic coloring properties of viologen derivatives and which is driven at low voltage and has a low haze ratio. Further, by impregnating and fixing this electrolytic solution in a solid porous thin film, it can be handled as a solid without losing the ionic conductivity as a liquid electrolyte.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例のEC表示素子を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an EC display device of an example.

【図2】実施例の透過型調光素子を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a transmissive light control element of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガラス板 2…対極 3…背景板 4…固体電解質膜 5…透明導電膜 6…ガラス板 11…ガラス板 12…透明導電膜 13…対極 14…固体電解質膜 15…透明導電膜 16…ガラス板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass plate 2 ... Counter electrode 3 ... Background plate 4 ... Solid electrolyte membrane 5 ... Transparent conductive film 6 ... Glass plate 11 ... Glass plate 12 ... Transparent conductive film 13 ... Counter electrode 14 ... Solid electrolyte film 15 ... Transparent conductive film 16 ... Glass Board

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式 【化1】 (式中、R5 ,R6 はそれぞれ独立して脂肪族系炭化水
素含有基、芳香族系炭化水素含有基から選ばれる。)で
表わされるN,N′−置換4,4′−ビピリジル(ビオ
ロゲン誘導体)を一般式HO(CH2 CH2 O)n 3
〔式中、R3 は低級アルキル基、nは1〜3の整数であ
る〕で表わされる少なくとも1種のアルコールを含む溶
媒中に溶解させたことを特徴とするエレクトロクロミッ
ク素子用電解質溶液。
1. The following general formula: (In the formula, R 5 and R 6 are each independently selected from an aliphatic hydrocarbon-containing group and an aromatic hydrocarbon-containing group.), N, N′-substituted 4,4′-bipyridyl ( Viologen derivative) is represented by the general formula HO (CH 2 CH 2 O) n R 3
[In the formula, R 3 is a lower alkyl group, and n is an integer of 1 to 3] An electrolyte solution for an electrochromic device, which is dissolved in a solvent containing at least one alcohol.
【請求項2】 請求項1記載のN,N′−置換4,4′
−ビピリジルを、請求項1記載の少なくとも1種のアル
コールと当該アルコールよりも屈折率の高い溶媒との混
合溶媒に溶解させた電解質溶液を多孔質薄膜に含浸固定
化してなることを特徴とするエレクトロクロミック素子
用電解質薄膜。
2. The N, N′-substituted 4,4 ′ according to claim 1.
An electrolysis solution in which bipyridyl is dissolved in a mixed solvent of at least one alcohol according to claim 1 and a solvent having a refractive index higher than that of the alcohol, and the solution is impregnated and immobilized in a porous thin film. Electrolyte thin film for chromic devices.
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