JPS62150233A - 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］ 本発明は電気化学的酸化還元反応により。

着消色を示すエレクトロクロミック表示素子／１：’　
ｌ”　ｎ”ｌ　Ｌ”ｌ引＋スｉｍ−ｙｓｋＬＩ　　ｔｆ
ｆＬ”ｉ？１．／Ｉ＋特性を向上させたＥＣＤに関する
ものである。

［従来の技術］ 表示電極と対向電極を有し、電解質として炭酩プロピレ
ンのような非水溶媒に過塩素酸リチウムなどの塩を溶解
させた溶液型エレクトロクコミック表示素Ｔは、パター
ンエツジのぼけを少なくするためや、コントラストを向
ヒさせるために通常表示極と対極の中間に反射層を設置
ζｌして反射型として用いられる。第１図にその代表例
の断面図を示す。

対向電極基板１は通常ガラス、プラスチフク、セラミッ
クスなどの絶縁基板ｌ−に、導電性薄膜２からなる対向
電極３への給電電極を形成した後に、二酸化マンガンな
どの減極剤とカーボンなどの導′市性繊維及びバインダ
ーなどからなる対向電極３を接着してつくられる。

表示電極基板４は、ガラスににＩＴＯなどの透明導電膜
５を形成し１パターンニングした後、必要な部分に非晶
質酸化タングステンをはじめとするエレクトロクロミッ
ク物質６を形成してつくられる。また、必要に応じて露
出した透明電極を保護するだめの保護層７が形成される
場合もある。

これらの対向電極基板１と表示電極基板４を対向配首し
、間に多孔質の光反射層８を設置して正ねあわせ周辺を
エポキシ樹脂などのシール剤９で封止する。過塩素酸リ
チウムを溶解した炭酸プロピレンなどの電解質１０を真
空注入した後、注入口１１を封止して反射型のエレクト
ロクロミック表示素子かつくられる。

従来のＥＣＤにおいては、この対向電極３への給電電極
として、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）等の
透明電極、金属線等が使用されていた。

［発明の解決しようとする問題点］ このようにしてできたニレツクトロクロミック表示素子
は対向電極と表示電極間に１乃至２ボルトの直流電圧を
印加することにより発色する。また電圧の極性を反転す
ることにより消色する。発消色させるだめの駆動の仕方
には、定電流法、定電圧法、定電位法などがあるが、実
際の素ｆでは参照電極を素ｆ内に組込むことは困難であ
るので通常定電流法か定電圧法が用いられる。

定電流法は、その回路の性質から比較的小型の素子に適
用されるのが一般的である。一方、定電圧法は回路的な
制約も少ないため、小型素ｒから大型素ｆまで幅広く用
いられる。

エレクトロクロミ７り表示素子を定電圧法で駆動すると
きは、各セグメント間あるいは各ドツト間のコントラス
トむらが問題となる。また複数個のエレクトロクロミッ
ク表示素子を並べて使う場合には素子間のコントラスト
むらも問題となる。このコントラストむらはエレクトロ
クロミンク表示素子が電流制御型の素子であることに起
因し、ＩＴＯ等の透明電極は面抵抗（ｆｉが大きいため
、応答速度が動作面積により大きく変化することによる
。つまりエレクトロクロミック表示素子は動作させるセ
グメント数（面積）が少ないときは応答が速く、動作さ
せるセグメント数（面ｖｉ）が増えるにつれ応答は遅く
なる。また、この傾向は素子が大型化すると一層顕著に
なる。このため定電圧法では表示内容によってもコント
ラストを一定に保つためのＬ夫が求められている。一方
１表示内容によって、定電圧を印加する時間を制御して
コントラストを一定に保つ方法も考えられるが、回路コ
ストのに昇もあり実用的でない。

このため対向電極の給電電極を金属線条にすることも考
えられたが、対向電電極基板への固定やセル内への配置
に問題があり、充分な信頼性も得られなかった。

［問題を解決するための−Ｌ段］ 本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので表示電極と対向電極を有し、その間に電解質層と光
反射層を挟んだ反射型のエレクトロクロミンク表示素子
に於て対向電極への給電電極としてチタンを対向電極の
内面に被覆したことを特徴とするエレクトロクロミック
チタン膜の形成法としては、真空蒸着法、イオンブレー
ティング法、スパッター法などいずれでもよい。もっと
も、このような真空系による薄膜形成法が、対向電極基
板の形状が凹型等複雑であっても容易対応しうるため好
ましい。

抵抗値を下げるためには、基板温度は室温より高い方が
好ましいが、あまり高すぎると作業時間が長くなるので
５０℃から３５０℃の範囲が適当である。また、成膜中
の酸化による抵抗値の増加を抑えるためにペルジャー内
の残留酸素を極力少なくすることが必要である。真空蒸
着の場合は１０−５トール以下が良い、堆積速度も成膜
中の酸化を防ぐためできるだけ速いほうがよく装置にも
よるが通常の真空蒸着では遅くともＩＯ人／秒以ヒが望
ましい。

対向電極基板がガラスの場合、チタンＩｌｑのＦ地にク
ロム膜を　５００から１５００人程度堆積することは付
着力を高めるのに有効である。

クロムｊ漠の形成は通常の真空蒸着でなされれｒ！に／
（ｌ：　”ｊ９１ｙ　Ｆａｂスフ　）−ｈ”　／≧ＩＴ
　錦ｌ　フ４−　）ｔ　ｙ　ｒｒｓ堆積が実施される。

このため基板温度などはチタンの条件と同じが作業効率
の点から有利である。

［作用］ エレクトロクコミック表示素ｆの応答は、エレクトロク
ロミンク層や対向電極の性能の他に電解質の抵抗や表示
電極、対向電極への給電電極の抵抗にも依存する。これ
らの構成部材の応答速度への寄与は、セルの構造、構成
、材料、サイズなどによって変化する。一般にセルサイ
ズが大きくなるにつれ表示電極や対向電極への給電電極
の抵抗が応答の律速になってくる。

従って大型素子では特に給電電極の抵抗を下げることが
応答の改良につながる。

表示電極側では、表示に影響があるため基本的には透明
電極とせざるを得なく、せいぜいリード部分を一部金属
等の低抵抗の材料にすることにより給電抵抗を低下させ
る。これに対して対向電極側では通常１個の対向電極が
全ての表示電極に対応しているため一つの電極とじては
流れる電流か著しく多く、低抵抗とすることによる効果
が大きく、かつ対向電極は１反射層の裏側に配置される
ため全面を金属電極としても何ら悪影響を生じない。

動作セグメント数によるコントラストむら、即ち、応答
速度の変動は、共通インピータンスに起因する。つまり
動作セグメントａが増え。

それにつれ素子を流れる電流が増加すると共通インピー
ダンスでドロフプするＩＴｆ、圧が相対的に大きくなる
。従って、印加電圧のうち表示電極にかかる実効的な電
圧が小さくなり応答が遅くなることになる。

共通インピーダンスは対向電極インピーダンスと対向電
極への給゛屯電極抵抗によりなりたっている。

対向電極はできるだけ厚みを厚くするとともに多孔質な
構造にすることによりそのインピーダンスをＦげること
ができる。対向電極の給電電極には、低抵抗であること
と電気化学的に安定であることが要求されている。これ
らの条件を満たすものとして従来からＩＴＯが主に使わ
れてきた。しかし抵抗値やコストの面から改良が望まれ
ていた。

本発明のチタンを対向電極の給電電極として用いること
によりＩＴＯと比べて抵抗が数分の１に下がるため応答
速度の向上と表示内容の違いによるコントラストむらの
抑制が可能になる。またチタンは電解液中で極めて安定
であるため通常の金属のように液中に溶出したり駆動に
より表示部分に再析出したりすることがなく信頼性に優
れている。

特に、チタンを真空蒸着法、スパッタ法等の真空系によ
るＶｊ膜形成法により形成することが好ましく、対向電
極基板が凹型等の複雑な形状をしていても導電接続が容
易にとれ、信頼性もよい。これは、対向電極基板用給電
電極が１つでありほぼ全面に形成すればよいためであり
、段差ＢＢ等で一部導電膜が切れたとしても他の部分で
カバーできるためほとんど問題とならない。

又、対向電極基板をガラス基板とした場合には、チタン
とガラスとの間にクロムの層を形成することにより、チ
タンとガラスとの接着性が向とするため好ましく、特に
このクロム、チタンの２層を真空状態のまま連続して形
成することにより生産性がよい。

本発明では、この外の表示電極、ＥＣ物質、光反射層、
対向電極、電解質等は従来から公知の材料、構造のもの
が使用でき、第１図の例に限られなく、光反射層が表示
電極のＥＣ物質のとに積層する。対向電極ノ、（板をモ
板とし、シール剤部分にスペーサをはさんでシール剤で
シールする。ＥＣ物質として２種類のＥＣ物質を使用し
て異なる色調の表示をする。ノフ板表面にカラーフィル
ター、不透明マスク等を設ける等してもよい。

［実施例］ 実施例１ パターン化された透明電極を持つガラス基板４にメタル
マスクを用い、セグメント部分に酸化タングステン６を
約５０００人電子線加熱蒸着をし、表示電極基板とした
。

エツチングにより四部を形成したガラス基板１にチタン
２を６０００人′七子線加熱蒸着によりつけた。また比
較のためにチタンのかわりにＩＴＯを６０００人つけた
ものも用意した。タングステンとバナジウムの酸化物と
カーボンとバインダーからシート状の対向電極３をつく
った。

また白色顔料とバインダーから同様にシート状の光反射
板を作成した。この光反射板と先につくった対向電極の
シートを重ね合わせ一体化したものを作成した。このシ
ートを準備しておいた四部を有する基板に導電性接着剤
により固定し対向電極基板とした。

これらの表示電極基板と対向電極基板を重ねあわせ周囲
をシールした後、過塩素酸リチウムを炭酸プロピレンに
１■ａｌ／Ｊｌ溶解した電解質ｌＯを真空注入し、注入
口１１を封止した。

このようにしてできたエレクトロクロミック表示素子に
　１．５ｖを印加した場合の応答は、チタンのものとＩ
ＴＯのものでそれぞれ８００１１８１ＩＣと７００ｒｓ
ｓｅｃであった。

次に　１．５ｖで７００ｍ５ｅｃの矩形波を素子に印加
したときに注入される単位面積当たりの電荷密度を測定
した０面積が３５倍に増加するとチタンの素子はＩＴＯ
のものよりも低下が２３％も少なかった。

着消色のサイクルテストをしたところ、５０万サイクル
を過ぎても外Ｋｔ）：に異常は見られず正常に動作して
いた。また、７０℃と一２５℃の間のヒートショックに
も剥離などのトラブルは発生しなかった。

実施例２ 実施例１と同様な方法でエレクトロクロミック表示素子
をつくったが、対向電極のチタンの堆積の前にクロムを
ｔｏｏｏ人堆積した点だけが異なっている。

この素子も実施例１で作成したチタンの素子と同様な応
答性渣と信頼性を示した。

クロム争チタンの二層膜とチタン膜のガラスへの付着力
をみるためにテープテストを実施した。チタン膜はテー
プテストにより一部剥離する場合もあったが、クロム・
チタン二層膜は全く剥離することはなかった。

接着力は基板の洗浄度や堆積条件、徐冷等の有無に依存
するが、Ｌ程の管理や高信頼性のためにもクロム・チタ
ンの二層膜のように強い方が好ましい。

［発明の効果］ 従来のＸＴＯを対向′市様の給電電極に用いたエレクト
ロクコミック表示素ｒは小型の場合は、それ程でもない
が、大型になると応答が極めて遅くなった。また動作面
積による応答速度の差も大きくなり、実用化する場合の
問題になっていた。これを改良するためにＩＴＯの膜厚
を増加する方法もあるが比抵抗からきまる必要な膜厚の
増加、それに伴う必要な蒸着時間の延長、また、原料代
などを考慮するとコストアップになり現実的でない。

抵抗値か低く、電解液中でも安定な材料として金とか白
金などの貴金属があるが、これも材料コストの面から採
用できない。

対向電極材料の中にメツシュ状チタンを埋め込んで低抵
抗化をはかる方法もあるが、外部への電気的取り出しが
難しく量産性に乏しい。

本発明はこのような背景から生まれたもので対向電極の
給電電極として、チタンの単層膜またはクロム争チタン
の二層膜を用いることにより製造コストや材料コストを
上げることなく、生産よく、また信頼性をそこなうこと
なく応答速度１着色濃度ムラ等の前述の問題点を改良す
ることができるすぐれたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エレクトロミック表示素子の断面図。 １、対向電極基板 ２、導電性薄１模 ３、対向電極 ４、表示電極基板 ５、透明導電膜 ６、エレクトロクロミック物質 ７．保護層 ８、光反射層 １１、注入口 垢　ｌ　昭 手続補正書 昭和６１年１０月　７日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表示電極と対向電極を有し、その間に電解質層と
   光反射層を挟んだ反射型のエレクトロクロミック表示素
   子に於て、対向電極への給電電極としてチタンを対向電
   極基板の内面に被覆したことを特徴とするエレクトロク
   ロ ミック表示素子。
2. （２）対向電極基板がガラス基板とされ、ガラス基板と
   チタンとの間にクロムの層を形成した特許請求の範囲第
   １項記載のエレクトロクロミック表示素子。