JPS58207030A - 全固体型エレクトロクロミツク表示装置 - Google Patents

全固体型エレクトロクロミツク表示装置

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JPS58207030A
JPS58207030A JP57090113A JP9011382A JPS58207030A JP S58207030 A JPS58207030 A JP S58207030A JP 57090113 A JP57090113 A JP 57090113A JP 9011382 A JP9011382 A JP 9011382A JP S58207030 A JPS58207030 A JP S58207030A
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JP
Japan
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display
active material
electrode
material layer
solid
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Pending
Application number
JP57090113A
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English (en)
Inventor
Yoshihiko Hirai
良彦 平井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58207030A publication Critical patent/JPS58207030A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1514Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F1/1516Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising organic material
    • G02F1/15165Polymers

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】 本発明は、エレクトロクロミック表示装置(以下ECD
と弓す)の構造に関するものでろ一す、特に全固体型E
CDに関するものである。
酸化又は還元され、かつその際jiJ視域の吸収スペク
トルに大きな変化の起こる物質(以下、このような物質
をエレクトロクロミック材とよび、EC有機金属材料を
含む、、)の2釉に分けられる。これらの代表的な例を
あげると、無機材料は酸化遷移釜属化合物であり、有機
材料は芳香族及び複素環化合物、又はこれらの化合物と
遷移金属との配位化合物(即ち、万機金属材料)で必る
。又、有機材料は無機材料に比べて多様な色をだすこと
ができる、という点で優れている。
ECDは、上記のEC材の他に、電M質、表示電極と対
向電極から基本的には構成され、構造上、電メ舛質に液
体(即ち、*解液)を用いる液体型と電解質に固体を用
いる全固体型の2つのタイプに大別される。これまでに
発表されたECDにおいては、液体型の構造を有するも
のが多いが、液体型は常に[駒数の熱膨張等による液漏
れの危険を有しており、液漏れ時には他の電子部品に対
して禎害を及ぼす等の危険が生じる。又、電解教が密閉
できるセルを構成し、それに電″Mgを注入する、とい
う、工数の多い工程を省略することができない。
固体の電解質を用いた全固体型ECDには、このよりな
g漏れの危険は全く無く、製造時の工数も低減でき、又
、電子部品の固体化、という点からも優れているが、未
だ性能的に十分なものができていない。従来の全固体型
ECDの基本的な構造の一例を第1図に示す。これは、
透明基板lの上に透明な表示電極2、エレクトロクロミ
ックN(以下ECJ−と記す)3、固体電解ノー4、対
向電極5、シール層6を順次形成した構造である。従来
の全固体型ECDの構造においては、EC層3に酸化タ
ングステン薄膜、等の無機のEC@f用いており、固体
電解層にS 10 、 CaF2 、 MgF、等の絶
縁材又はLi、N。
β−Al、O,等のLi、Na イオノ伝導材を用いて
いる。このような構造0ECDにおいては、ECJ−及
び固体電型に起因する次のような欠点を有している。第
1.KEC層に無機のEC材を用いているために、表示
色が濃青糸と限られ、多様な表示を叶すことは困難であ
る、という欠点を有する。次に、固体亀Ml−に絶縁材
を用いた型0ECDにおいては、EC材の酸化還元が絶
縁材に吸着されている水分によって起こるため、ECD
の特性が周囲の環境、特’に1[の影響を強く受け、且
つ水の分解による気泡も発生するので、信頼性に著しく
欠ける。又、固体電解層にLi+又はNa+イオンの伝
導材を用いた型0ECDにおいては、イオンの移動度が
小なることから、応答が遅い、gc層又は電極と固体電
解層との界面の密着性が十分なく、又その界面で反応が
生゛じやすく寿命が短い、等の欠点を有している。
又、第2図に示した本発明によるECDと同じ構−#L
kもつECDとして、着色活物質1m 7にリンタンゲ
ス誉ン酸H3PO4・(WO3)+2 ・nH2O(以
下PWAと略す)を用いたECDが知られているが、こ
れは、(1)青色しか出せない。即ち多色化の可能性が
全くない。(21PWAの含んでいる水が盾消色に関与
しているので、ECDの性能が周囲の環境に左右されや
すく、又、劣化も速い。(31PWAは電極とのマンタ
クトがとりに〈<、特性の〕くラツキや初期劣化を起こ
している。等の欠点を有している。したがってPWAを
用いたECDは実用的なデバイスではなく、又仮に実用
化できたとしてもコストの高いものくなる。
ここでEC層と着色活物質層との違いについて述べる。
従来のEeDにおいては、既に述べたようにECJ−と
電mg又は固体電解質層とが接しており、その両者のイ
オンの授受によってEC層の着消色が起こるが、第2図
に示した本発明によるECDにおいては、着色活物質層
中にEC材とイオン授受材とを含むため、着色活物質層
中のイオンの授受によって着色活物質層の着消色は起こ
る。
有機材料のEC材(以下、有機EC材と略す)は、その
末端基金種々の官能基に代える等の方法によυ非常に多
くの種類のものが見出されておυ、表示色も種々のもの
があるが、このような有機EC材を用いたECDの公知
の構造は全て電解液を用いたもので、有機EC#i用い
た全固体型0ECDは未だ知られてhない。
本発明の目的は、応答が速く、耐環境性が高く、長寿命
で、多色表示ができる低コストの全固体型エレクトロク
ロミック表示装置t提供することにある。
本発明の全固体型エレクトロクロはツク表示装置は、透
明基板上に、表示電極、着色活物質層、対向電極が庫1
次積層された構造を備え、着色活物質層が少なくとも、
l柚以上のエレクトロクロミック材と1 m以上のイオ
ン授受材と1種以上の可塑材とを含む高分子膜であるこ
とを喘徴としている。
本発明の特徴の一つは、透明基板、表示電極、対向!極
を除いた他の層が高分子の油である、という点である。
この高分子の種類は表示性能という点からはある程度限
定されたものになるが、単に電圧の印加によって着消色
が起きるというエレクトロクロミック現象が起きるだけ
ならば膜形成能のみが問題になるので、はとんど全ての
高分子を用いることができる(具体例については後で示
す)。
本発明のECDの基本的な構造は、第2図に示すよう姉
透明基板l上に表示電極2、着色活物質層7、対向電極
5が似次積層され、この積層構造をシールするよ−うに
シール層6が形成されている。
以下、各構成要素について詳述する。
透明基板1にはガラス又はプラスチック板等透明な材料
が用いられ、透明な表示電極2には、酸化スズ(sno
w)膜又は酸化インジウム−酸化スズ(ITO)膜等の
透明な電導体が用いられる。表示電極は普通真空蒸着法
で形成されるが、スプレー法、CVD法、析出法等の方
法も使われる。
本発明の着色活物質層7は、まず少なくとも1種以上の
EC材及び少々くとも1種以上のイオン授受材を少なく
とも含む高分子膜であυ、さ゛らに詳しく述べると、高
分子膜中に、EC材及びイオン授受材が分散した膜(以
下、EC分散膜と記す)又は高分子のEC材(以下、E
C高分子と配す)中にイオン授受材りエ分散した膜又は
J高分子のイオン授受材(以下、イオン授受高分子と記
す)中にE・C材が分散した膜、又はEC高分子とイオ
ン授受1分子とが混合した膜である。イオン授受材とは
、前述のEC材とイオンを授受し得る物質のことで、通
常のイオン伝導材、もしくは、イオン導電体はもちろん
のこと、導電率が低く、イオン伝導材としては用いられ
ないものも含んでいる。着色活物質層を構成するEC材
、イオン授受材、高分子M可塑材には以下に説明するよ
うなものが用いられる。
EC材には、前に述ぺた有機のEC材の全てを用いるこ
とができ、特に本発明に特有のものではない。
例えば、ビオロゲン、テトラチアフルバレン、アリルピ
ラゾリン、フルオレン、アントラキノン、ビリリウム、
ピリジウム、メチレンブルー等の芳香族又は抜素壌化合
物並びKそれらの誘導体、及ヒ、フェロイン、フェロセ
ン、シフタロジアニン等の有機金属化合物がある。
イオン授受材には゛、例えば、ノ・ロゲン化鉛、ノ・ロ
ゲン化アルカリ金属、ノ・ロゲン化アルカリ土類金属、
・・ロゲン化希土類゛金属、・・ロゲン化アルキルアン
モニウム塩、及びこれらの固溶体又はノ・ロゲン化アル
カリ金属のクラウンエーテルとの、錯体、ヨウ化1−1
−ブチルピリジニウム等の7・ログン化ピリジン、プロ
トン伝導材である酸及びその水和物並びにイオン交換樹
脂、アルカリ金属伝導材である遷移金、属酸化物、アル
カリ金属やハロゲン化アルカリ金属や過塩素酸アルカリ
金属やテトラフルオロホウ酸アルカリ金属MBF、 (
以下Mはアルカリ金属をあられす)やフルオロリン酸ア
ルカリ金属MPF、、MH47n (Ge04 )4.
 M3Nやチオシアン酸アルカリ金属MSCNやトリフ
ルオロ酢酸アルカリ金属等のアルカリ金属化合物、M−
β−アルミナ、釦伝導材であるハロゲン化銀及び銅体導
材であるハロゲン化銅、等を用いることができ、又、種
々の表面活性剤も用いることができる。
イオン授受材、又はEC材を分散させる高分子としては
、例えば、メラミン樹脂、ケイ素ts4脂、キシレン樹
脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体
樹脂、ポリカーボネー)ffJ脂、繊維素綿導体樹脂、
ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリエチレンオキシド、
ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル樹脂、ポリア
クリロニトリル、ポリアクリロニトリル等のアクリル系
樹脂、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂等、分散
媒としての働きをするものであれば、どのような高分子
でも用いることができるが、アクリル系樹脂・やフッ素
系樹脂のごとく、極性の強い官能基を有するものが望ま
しい。
EC高分子には、有機材料、有機金属材料のEC材の分
子同士を共有結合で結合した積層型高分子やEC分散膜
に用いる合成高分子として前で列挙した高分子及びその
誘導体とEC材とを共有結合で結合したペンダント型部
分子を用いることができる。
又、イオン授受高分子には、EC,%分子と四様に1ク
ラウン・エーテル等のイオン授受材の分子同士を共有結
合で結合した積層型高分子やEC分散膜に用い゛る合成
高分子として既に夕1j挙した高分子及びそのUs体と
イオン授受材とを共有結合で結合したペンダント型高分
子を用いることができる。
本発明の着色活物*Jd7には、以上の物質の他に可塑
材が含まれているが、その可塑剤としては、ジオクチル
フタレート(DOP)やジオクチルフタレート等の7タ
ル酸ジエステル、ジオクチルアジペ−)(DOA)等の
脂肪族二塩基酸エステル、ジプチルホスフェート等のリ
ン酸エステル、θ−二トロフェニルオクチルエーテル(
NPOE)やジフェニルエーテル等のエーテル化合物、
グリコールエステル、エポキシ化合物等の一般に01塑
剤として知られているもの、及びそれらを高分子化した
ものは、もちろん用いることができ、その他にプロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、r−ブチロラ
クトン等の高肪電率化合物十N−(4−エトキシベンジ
リデン−4’−n−フ’チルアニリン)等の通常「液晶
」としC知られている有機化合物も用いることができる
。このような可塑材を右色活物質層に含ませておくこと
にょシ、着色活物質層の成型性が向上する他に、高分子
の熱運動性が増すと同時に1 イオン授受材の屑離が促
進されるので、着色活物質層中のイオンの易動度と数が
増大し、イオンの導電率が増加し、ECDの応答速度が
早くなる。
対向電極5には金、銀、銅、炭素(無定形も黒鉛も含む
)及び前述の透明電極等、導電性のものなら、いかなる
ものも用いることができた。
シール層6には、エポキシ樹脂等の有機接着剤や低融点
ガラス、ICのモールド材、蝉、密閉効果のある材料な
らいかな′るものも使える。又、ガラス、金属、プラス
チック等の基板をシール層6の代わシに用いることもで
きる。その場合、両基板間をシールする材料は、シール
層5の材料として上記したものを用いることができる。
基本的な構成要件ではないが、着色活物質層7にアルミ
ナAltOs、又は酸化チタンTIO,等の白色微粉末
を混合することによシ、白色背景のECDを得ることが
できた。又、有色の微粉末を白色微粉末の代わりに用い
れば、有色の背at得ることができた。このような効果
を得るためには、粉末に限らず、光全遮蔽するものなら
ば、いがなるも用いることができる。
又、着色活物質層7.・にあらかじめ架橋材を含ませて
おき、膜形成後、光又は熱で架橋させる方法により膜の
安定性を増すことができた。光による架橋材としては、
2.6−ビス(4′−アジドベンザル)−4−メチルシ
クロヘキサノン等のビスアジド系化合物やメチレンビス
アクリルアミドやこれらの類似化合物を用いることがで
き、又、熱による架橋材としては、テトラメチレンジイ
ソシアネイト等が適している。又、通常、高分子の安定
剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤として用いられている物質
を着色活物質ノーに含ませ、ECDの安定性を増加させ
ることもできた。
次に本発明を実施例によυ説明する。
実施例1゜ 第2図のごとく、透明ガラス基板1の上に真空#着法に
より、ITO透明電極を表示電極2として設けた。この
表示電極2の上に下記処方に基づき、着色活物質層7を
形成した。EC材としてテトラチアフルバレン(TTF
)0.1モル/11 イオン投受材として過塩素酸リチ
ウム(LiCIO4)0.2モル/l。
’ctJV!JI材としてジオクチルアジベー)0.0
2モル/71゜合成高分子としてポリメタクリロニトリ
ル0.75モル/1.白色微粉末としてアルミナを等重
量含むシクロヘキサノンMgt着色活物質層コーティン
グ溶液とし、これを表示電極2の一ヒに膜厚が1μmに
、なるようにスピナーコートし、N2雰囲気中80℃に
均一加熱されたオープン中に8時間おいて乾燥させ、史
に真空中60℃に均一に加熱されたオープン中に2時間
おいて完全に乾燥させ、着色活物質層7とした。(ポリ
メタクリロニトリル等の合成高分子のモル数は、モノマ
ーのモル数に挾算して紀L7た。)更にこの着色活物質
層7の上に金を300OA真空蒸着し対向電極5とした
。更に以上の積層構造の周囲をエポキシ樹脂のシール層
6で覆うことによυ信頼性の高いECD i製作できた
このようにして製作したECDにおいて対向電極5に対
して表示′電極2に正の電圧を印加すると、濃亦色の表
示があられれ、負の電圧を印加すると消えた。実用的に
は+3vの印加電圧によシ約50m5ecで白色コント
ラストが4=1になり、白色を1背景に高コントラスト
の赤色表示が得られた。次いで逆極性の一3vの電圧を
印加すると、約70m就で完全に色が消えた。史に+3
V50msee印加、−3V70msec印加のパルス
電圧全印加して寿邸試験を試みたところ、106回の着
消色を経ても着色活物質層7、及びそれと電極2.5と
の各々の界面において劣化現象はみられず本実施例0E
CDが長期にわたって安定した動作を行える実用的な全
固体型E Cl)であることが確認された。
実施例2 着色活物質層コーティング溶液としてブチルアントラキ
ノン付加ポリスチレン0.1モル/l。
LiCl−クラウンエーテルポリマー錯体0.1モル/
l、N−(4−エトキシベンジリデン−4′−n−ブチ
/l/7ニリン)0.02モル/l、アルミナ等iit
’を含むシクロヘキサノン溶g會用いた他は、実施例1
と同じ方法によりECDを製作した。
このECDは、−2,5Vの印加電圧により約50m度
で白色コントラス)4:1の赤色表示が得られ、+2.
5V、 70m5ec電圧印加で完全に色が消えた。
着消色寿命は106回が得られた。。
以上の実施例中においては、高分子の層のコーティング
法にスピナー法のみをあげたが、前に述べた実施例と同
じ組成のコーティング溶液を用いてスクリーンE4j刷
法又はドクターブレード法を用いてコーティングし、上
記実施例と同様のECDを製作し九ところ、同じ性能が
得られた。このよ・うに不発F!AKよるECDの性能
は高分子のコーティング法に依らず、いかなるコーティ
ング法モ本ECDの製作に用いることができる。
本発明の全固体型ECDは、液漏れの危険が全く無い、
薄型化が容易、製造コストが低い、等の点で推体型EC
Dよりも優れているのは当然のことでメク、かつ次の点
で従来の全固体型ECDに比べて優れている。(1)本
発明のECDにおいては、エレクトロクロミ、り層、固
体電解層の両方に高分子を用いて因るが、高分子の高成
形性により電極との密着性がよく、又、高分子でエレク
トロクロミック材及びイオン授受材が周囲の環境、特に
湿気から保護されている、等の理由により、本発明のE
CDd長#命で耐環境性が高い。(2)高分子は天童生
産に向いて込る素材であるので、高い生産性て製作する
ことができ、従って低価格のECDを提供することがで
きる。(3)高分子中に分散できるものならば、如伺な
るものでも、エレクトロクロミック材として用いること
ができるので、種々の色の表示が可能である。(4)着
色活物質層に可塑材を含むために、着色活物質層の成型
性が向上する他に、高分子の熱運動性が増すと同時に1
 イオン授受材の#喘が促進されるので、着色活物質層
中のイオンの易動度と数が増大するので、応答速度の数
置が図れた。以上の種々の要因から、本発明によシ寿命
が長く、応答の速い、実用的なECDを提供することが
できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の全固体型ECDの一例を示す断面図であ
り、第2図は本発明によって得られる全固体型ECDの
一例を示す断面図である。 図において、 1、透明基板     21表示嵐極 3、 エレクトロクロミック層 4. 固体!%層5、
対向電極     6. シール層7、着色活物質層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 透明基板上に、表示電極、着色活物電層、対向′&L極
    が順次積層された構造の全固体型エレクトロクロミック
    表示装置において、着色活物買層が少なくとも、1種以
    上のエレクトロクロミック材と1釉以上のイオン授受材
    と1種以上の可塑材とを含む縄分子膜であることをt¥
    f徴とする全固体型エレクトロクロミック表示装置。
JP57090113A 1982-05-27 1982-05-27 全固体型エレクトロクロミツク表示装置 Pending JPS58207030A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6446732A (en) * 1987-08-17 1989-02-21 Minolta Camera Kk Electrochromic device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6446732A (en) * 1987-08-17 1989-02-21 Minolta Camera Kk Electrochromic device

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