JPS61167926A - エレクトロクロミツク表示素子 - Google Patents

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〕 本発明は電圧印加により着消色を示すエレクトロクロミ
ック物質を利用したエレクトロクロミック表示素子、特
にドツトマトリックス型の表示に適した表示素子に関す
る。

〔従来の技術〕

エレクトロクロミック表示素子は、第３図に示す構成を
有し、透明基板（１）の上に形成された透明電極（２）
およびエレクトロクロミック物質（ＥＣ）層（３）より
成る表示電極基板と、凹部を有する対向基板（４）上に
形成された電極（５）と対向電極（６）よ構成る対向電
極基板とを対向配置させ、これら両電極基板間に電解質
（７）と必要にょ９背景板（８）とを封入して得られる
。

このような表示素子は、対向電極に対して表示電極を負
（または正）にして電圧全印加すると、エレクトロクロ
ミック物質は還元（または酸化ンされて、着色状態とな
る。これとは逆に、対向電極に対して、表示電極を正（
または負）にして、電圧全印加すると、表示は消去状態
にもどる。

得られる表示は鮮明でちゃ、白色又は任意の着色背景中
に、使用するエレクトロクロミック物質に応じて、宵、
赤、黄、緑等の表示パターンを得ることができる。

しかしながら、一般にエレクトロクロミック物質は着色
と共に起電力変化を示すことが知られている０代表的な
エレクトロクロミック物質である非晶質酸化タングステ
ン（ａ　−ＷＯＩ　）薄膜の場合に於ても同様の現象が
みられ、着色、消色の反応全次式で表わした時のＩの値
によシこの起電力も変化する０ Ｗｏｎ　＋　Ｘｅ−＋　ｘＭ”　→ＭＸＷＯ３（透明）
−（青色ノ エレクトロクロミック物質を利用して、複雑な表示・・
会パターンの可能なドツトマトリックス型の表示を行な
わせる場合に、この起電力が障碍となることが知られて
いる。すなわち、Ｘ−Ｙマトリックス益の電極配置を持
つエレクトにクロミック表示素子において、着色状態に
ある表示ｕ！ｉｉＸと消色状態にある表示画素間の起電
力差が、時間の経過と共に両者の間の電位差を無くす方
向に作用し、結果として、全画素が中間的な着色状態へ
と移行する。

これを防ぐためには、各画素に対して継続的に着消色信
号を送シ続け、初期の書き込み状態を持続させるか、或
いは画素ごとに独立したスイッチを設けることによシ、
起電力差が実質的には両画葉間の変化を引き起こさない
ようにする工夫が底されねばならない。

しかし、第１の方法は、表示を維持するに要する電流が
かなりの大きさに違し、消費電力の増大につながるとい
う欠点を有する。第２の方法は有効でち９、画素の寸法
が小さく、又、画素数の多い高密度表示には適するもの
の、比較的大きい画素寸法を持つ表示素子に対しては必
ずしも有効な手法とはなシ得ない。

このため表示画素寸法が１ないし数ミリメートル角以上
のドツトマトリックス型等の大型のエレクトロクロミッ
ク表示素子に対しては、これに適した別の方法が採用さ
れねばならない。

こうしたことから、従来は、第４図、第５図に示す方法
のトントマトＩＪツクス盤の表示体が考案されてきた。

第４図は表示電極基板（２１）上に共通した透明電極（
２２）’ａ−設けこの上に独立したＥＣ層（２３）を設
け、このＥＣ層に対応して、電解質（２７）、対向電極
（２６）、さらに必要に応じて電極（２５）ｔ−それぞ
れ独立して設け、隣接の画素とは絶縁層（２９）によシ
分離することによりす程度に小さくする場合に限界があ
り生産性が悪いものであった。

第５図は表示電極基板（３１）上に独立させて透明電極
（３２）とＥＣ層（３３）ｔ−設け、各表示画素のリー
ド電極（４３）は、対向基板（５４）に設けられたスル
ーホール（４５）内の導電体（４４）を通じて対向基板
の裏側に取シ出される。この場合には、スルーホール部
分に対応した面積の表示欠損が出、有効表示面積が減少
する、透明電極（３２）とリード電極（４３）との接触
不りつでも−あると表示欠陥となる等の問題があった。

図中（３８）は背景板、（５６）は対向電極、（３５）
は電極、（３７）は電解質を示す。

〔発明の解決しようとする問題点〕

本発明は上述の問題点を以下に述べるように、金属細線
よシなる表示電極リードを用いる方法により解消しよう
とするものでアク、これによシ、比較的１′）の画素の
表示面積の大きい多数の画素のあるＥＣ表示素子、特に
ドツト寸法の大きいドツトマトリックス型ＥＣ表示素子
を、アクティブマトリックスで必要とされるような複雑
な工程を用いることなく可能とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明におけるＥＣ表示素子の表示電極基板
は、透明基板上に形成した十分１ｃａい金属電極と、該
金属電極の上に形成した透明な絶縁層と、この絶縁層の
上に更に積層して設けられた表示画素に対応した透明電
極と、この透明電極上に形成したエレクトロクロミック
物質層とから成るものでアリ、かつ前記透明電極は前記
絶縁層に設けられたスルーホールを介して、該透明電極
と１＝１に対応した前記金属細線よりなるリード電極と
電気的に接続され、該金属細線電極は外観上、表示を妨
げることがないように、充分細く形成された複数の電極
を組み合わせることによシ、リード電極部分における電
圧の降下０全画素にわたシはぼ一様となる様に適当に分
割され、もってエレクトロクロミック表示体を駆動した
時の各画素間のコントラ畢 スあるいは、応答時間が一様なものとなるべく形成され
るものである。

本発明における前記金属ｍ線電極はＥＣ表示素子内部に
おいて電解質と接することが想定されているため、該電
解質中においてエレクトロクロミック物質と反応を起こ
し易い材料は用いることができない。すなわち電気化学
的に活性なＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ
・・−・・−等の金属は用いることができない。従って
、電気化学的に安定であり、かつ透明な表示電極基板と
の接着性が良く、かつフォトリソグラフィ一工程などに
よる細線化の可能な材料が用いられる。こうした材料と
しては、Ｔｉ、Ｏｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ又は
これらを積層あるいは混合して得られる薄膜材料が挙げ
られる。

また本発明における絶縁層としては真空蒸着、スパツク
、各ｍｃｖｖ、スプレー、塗布、印刷などの方法で形成
される透明絶縁材料が用いられる。この絶縁層は前記金
属細線よりなるリード電極と、表示画素を構成する透明
電極との層間絶縁膜として働くことが期待されるため、
いずれの方法を用いる場合にもピンホールの無い膜でな
ければならない。絶縁膜に形成され前記両電極を接続す
るのに用いられるスルーホールはあらかじめフォトリソ
グラフィー法又はスクリーン印刷法などにより形成され
たレジストやインクの上に絶縁膜を形成した後、該レジ
スト又はインクを除去する方法で、あるいは基板全面に
わたり形成された絶縁膜にフォトリソグラフィー法によ
り形成される。

この上に形成される透明電極は酸化インジウム／スズ又
は酸化スズ／アンチモン、酸化スズ／フッ素などが用い
られる。該透明電極の上には、エレクトロクロミック物
質である非晶質酸化タングステン、酸化モリブデン、酸
化バナジウム、酸化イリジウム、などの金属酸化物や希
土類シフタロジアニン、プルシアンブルー等の層が設け
られる。

この構成において、金属ａ線は通常各画素毎にその長さ
が異なる。このため第２図に示すごとく、対応した画素
の位置に応じて電圧降下が互いに著しくなる。例えば同
一面積の画素であれば、抵抗値が互いに等しくなる様な
配慮が必要である。これは、ＥＣ表示素子が電荷量素子
であるととくよる。各画素に対して供給される電荷は各
画素に接続されたリード電極の抵抗値と透明電極、ＥＣ
層および電解質などの抵抗値の和によシ決定されるため
、一定の電圧パルスに対して、ＥＣ層に注入される電荷
すなわち電流の積分値は、同一面積の画素であっても画
素ごとに異なる値をと９うる金属細線電極の抵抗値の影
響を受けるものである。

上記の各層を積層して得られる表示電極基板は、第３図
に示すものと基本的には同一の対向電極基板と接着封止
され、周基板間には電解質が封入される。ここで電解質
は通常Ｌｉイオン導電性の非水系電解液である。炭酸プ
ロピレン、ガンマブチロラクトン、アセトニトリル、等
にＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４．　　ＬｉＡｌＣｌ４．　
　ＬｉＰＦ６．ＬｉＡｓＦ。

ｔ−０，１〜１モル／ｌの濃度に溶解させたものが用い
られるが、この他のプロトン導電性の各種の酸や、固体
の電解質なども同様に用いることができる。又さらに、
エレクトロクロミック物質が、透明電極上に固定された
固体フィルムとは異なり、電解液中に溶解させたもので
ある場合にも、該表示！＠基板は同様の役割を果たすこ
とが当然ながら考えられる。

本発明は、画素の面積が異なる場合には、外部回路への
接続端から各画素までの抵抗値が画素の面積に逆比例す
るようにして、各画素までの電圧の降下をほぼ寺しくす
ることにより、各画素間の着色濃度ムラを防止できる。

もちろん、各画素の面積が一定のドントマトリクスのよ
うな場合には、各画素までの抵抗値をほぼ同一とするよ
うにすればよい。

このため金属細線電極は、画素によジその線巾を変えた
シ、接続される線数を変えたシすればよい。第２図の例
は画素までの距離の長い画素はど金属細線電極（１１）
の線数全増やしている例である。又、線密反を変えても
よい。さらに、金属細線電極の断線による非点灯欠陥を
防止するために、１画素当り複数本の金属細線電極を形
成しておくことが好ましい。又、この金属細線電極全格
子状に形成しておきフオ）　ＩＪソグラフイ等で不要な
部分を除去すればより断線に対して安全となる。

又、各画素を同様にかつ速みやかに着色させるため、第
２図のように画素の透明゛電極の一部に金属縁部（１４
）を設けることが好ましく、この例では、各画素とも右
側から速みやかに着色が進行し、全画素ともムラがなく
見える。特にトントマトＩＪクスの場合には、画素の一
部が見えても視認性の低下が少ないため、この金属線ｔ
Ｊ（１４）が太くてもあまシ問題とならない。もちろん
この金属線部はこの例では画素の右辺に直線状に設けた
が、Ｌ字状、Ｕ字状に設けたり、中央部に十字状に設け
る等してもよい。

又、スルーホール（１２）も第２図の例のように１個所
に限られなく２個所以上設けてもよい０〔作用〕 本発明において、該金属細線電極は、その線巾を十分細
く、すなわち、５μｍから１００μ渦程度の線巾をとる
ようにして形成することで、表示外観を損うことなくエ
レクトロクロミック表示画素に電流又は電荷を供給する
ことができる。この金属細線電極を構成する金属薄族の
厚さは、１０００Ａから１０μ常の範囲に設けられる。

こうした線巾や膜厚は表示画素サイズ、および表示体そ
のもののサイズによって最適のものが選ばれるが、いず
れも外観との関係において、表示体とこれヲ観る人間と
の平均的な距離を考慮に入れて決定されるべきもので必
る。

これにより本発明の目的である、エレクトロクロミック
自体の持つ良好なコントラスト、広い視野角といった特
徴を全く損うことなく、ドツトマトリックス型、あるい
はこれと岡程度の表示容ｉを有する表示体を得ることが
できる。

また、各表示画素に流れる電流又は電荷密度が均一とな
ることで、表示の濃度むらを最小に抑えることができる
。

〔実施例〕

第１図に、本発明における表示体の一実施例を示す。透
明基板上に、クロムの蒸着膜を約１μ倶の厚さに形成し
、これをフォトリソグラフィー法により線巾２０μｍの
細線にパターン形成した。ここで、この細線は第２図に
示すように互いに電気的に接続し、表示画素から外部回
路への接続端子までの電気抵抗がほぼ寺しくなるように
適当な本数ごとに分離され、表示画素に接続している。

次いでこの上にプラズマＣＶＤ装置により、５ｉＯｚ　
Ｋを約４００ＯＡの厚さに形成し、ひき続き表示画素部
とリード端子部につ−いてはフォトリソグラフィー法に
よ５ｓｉｏ、　　膜を除去した０この上にＩＴＯ（酸化
インジウム／スズ）透明導電性膜ｔ−１７０ＯＡの厚さ
に、ａ−ＷＯ３膜を５００ＯＡの厚さにそれぞれ真空蒸
着した後、表示画素部分以外をエツチング除去した。こ
れを表示側電極基板として用い、もう一方のエツチング
によシ凹部を設けた基板には、電極として約１μ爲厚さ
のチタン膜全真空蒸着し、この上に対向電極であるカー
ボンと減極材との混合物からなる板状電極を導電性ペー
ストで接着固定した。

この凹状の対向電極基板と表示電極基板とは周辺をエポ
キシ接着剤で接着し、２枚の板の隙間には１ＭのＬｉＣ
ｌＯ４−プロピレンカーボ、＋−トよりなる電解液を注
入した。

この方法によｐ得られたＥＣＤ素子は、各電極端子に対
して−１，５ｖの電圧を印加することにより着色され、
着色時に選ばれた電極端子に電圧を印加することで、任
意の文字、数字を表現することが可能である。又、各表
示ドツト間のコントラストのムラは僅かであって実用上
何ら差しつかえのない範囲のものであった。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように、適当に分割形成された金属細
線電極と、これとは絶縁層によシミ気的に絶縁され、か
つ絶縁層に設けられたスルーホールを介してのみ対応す
る金属細線電極と電気的に接続された透明電極よりなる
表示電極を用いたＥＣ表示素子でちゃ、表示画素の形状
に限定されずに自由な表示が可能となるような特徴を持
つ。特に表示画素をドツトマトリックス状に構成する場
合、従来の方法では得ることのできなかった比収的小さ
いドラトラ低価格に提供しうるものでりる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明表示素子の一実施例金示す断面図であジ
、第２図は第１図の表示電極部分の部分拡大平面図であ
る。第３図はＥＣＤの一般的な構造を示す従来ｆＩＪを
示す断面図である。第４図は従来法によるドツトマトリ
ックスＥＣＤの構造を示す断面図でろり、第５図はもう
ひとつの従来例を示す断面図でるる。 １１：金属細線電極 １２ニスルーホール １６：接続端子 第　２　　日 第　４　固 第　５　　圀

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に形成した金属細線電極と該金属細線
   電極の上に形成した絶縁層と、該絶縁層の上に形成され
   、かつ該絶縁層に設けられたスルーホールを介して該金
   属細線電極の一部と電気的に接続された透明導電性電極
   と、該透明導電性電極の上に形成したエレクトロクロミ
   ック物質層とからなるエレクトロクロミック表示素子に
   おいて、該金属細線電極はその外部回路への接続端と前
   記透明導電性電極との接続部との間の電圧の降下をほぼ
   等しくしたことを特徴とするドットマトリックス型のエ
   レクトロクロミック表示素子。
2. （２）金属細線電極が、透明基板上にほぼ一様な間隔で
   設けられた一様な巾を有する電極を互いに電気的に接続
   して得られたものである特許請求の範囲第１項記載のエ
   レクトロクロミック表示素子。
3. （３）金属細線電極が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、
   Ｐｔ、Ａｕから選ばれる１種又は２種以上の材料より成
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のエレクトロ
   クロミック表示素子。