JPS62299822A - Electrochromic display element - Google Patents

Electrochromic display element

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JPS62299822A
JPS62299822A JP61143841A JP14384186A JPS62299822A JP S62299822 A JPS62299822 A JP S62299822A JP 61143841 A JP61143841 A JP 61143841A JP 14384186 A JP14384186 A JP 14384186A JP S62299822 A JPS62299822 A JP S62299822A
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JP
Japan
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compd
layer
display element
gas
coloring layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP61143841A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Yasutomi
英雄 保富
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve a repeating life, response speed and contrast by forming the boundary face between a color forming layer and electrolyte layer as a rough surface having very small ruggedness. CONSTITUTION:The boundary face between the color forming layer and the electrolyte layer is formed as the rough surface having the very small ruggedness. Such rough surface is formed by treating the surface of the color forming layer formed on transparent display electrodes by the bombardment action generated by the plasma of a gaseous halogen compd. The halogen compd. to be used is the compd. contg. any of carbon, nitrogen or sulfur alone or in combination. The halogen is constituted of fluorine or chlorine. An org. electrochromic material to constitute the color forming layer may be either an org. compd. or org. and inorg. or org. metal compd. and is preferably a phthalocyanine compd.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 産業よp1団υiL 本発明はエレクトロクロミック表示素子、詳しくは、発
色層のエレクトロクロミック材料(EC材料という)が
有機化合物であるエレクトロクロミック表示素子(EC
Dという)に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention The present invention relates to an electrochromic display element, specifically an electrochromic display element in which the electrochromic material (referred to as EC material) of the coloring layer is an organic compound. (EC
D).

従来の扶景 EC性を示す無機化合物として遷移金属がよく知られて
おり、従来より特にWO1系ECDの研究開発が盛んで
ある。しかし、遷移金属酸化物のEC材料は概ね単一の
発色しか示さず、また色調は必ずしら鮮明でない、さら
にフルカラー化が困難である等の問題がある。そこで、
最近、カラー設計が容易である有機化合物EC材料が注
目されている。
Transition metals are well known as inorganic compounds exhibiting conventional Fukyo EC properties, and research and development of WO1-based ECDs has been particularly active. However, EC materials of transition metal oxides generally exhibit only a single color, and the color tone is not necessarily clear, and furthermore, there are problems such as it is difficult to produce full color. Therefore,
Recently, organic compound EC materials that are easy to design in color have been attracting attention.

有機化合物EC材料を発色メカニズムで分類すると、可
逆的電析型とイオン注入型に分かれる。
When organic compound EC materials are classified based on their color development mechanism, they are divided into reversible electrodeposition type and ion implantation type.

そして、前者に属するEC材料にはビオロデン系。The EC materials that belong to the former category include bioloden-based materials.

アントラキノン系色素などがあり、後者では、テトラチ
アフルバレン系(TTF)や希土類シフタロジアニン系
が知られている。希土類ノ7りロシアニン系の例えばル
テチウム・シ7りロシアニン蒸着膜では、±1.5Vの
範囲で印加電圧に応じて赤〜橙〜緑〜青〜紫と変化する
ことが知られている(例えば特開昭58−57113号
公報)。このように1種類のEC材料で多色化を達成で
きることから、その実用化(=商品化)が大いに期待さ
れている。
There are anthraquinone-based pigments, and among the latter, tetrathiafulvalene-based (TTF) and rare earth sifthalodianine-based pigments are known. It is known that a vapor-deposited film of rare earth elements such as lutetium cyrusyanine changes from red to orange to green to blue to violet in the range of ±1.5 V depending on the applied voltage (for example, (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-57113). Since multiple colors can be achieved with one type of EC material in this way, there are great expectations for its practical application (commercialization).

発−退硅Yζを擾訓−趨窩 しかしながら、実用化に向けては解決すべき問題点が多
く、特に■繰返しの寿命が短い、■応答速度が遅い、■
コントラストが低いといった問題点が指摘されている。
However, there are many problems that need to be solved for practical use, especially ■ short repetition life, ■ slow response speed, ■
Problems such as low contrast have been pointed out.

■繰返し寿命の点に関しては、EC層、電極および電解
1!INのそれぞれについて劣化が起こり、待命は実用
レベルで概ね107回程度である。10’回が達成され
ると用途が拡大するので、現在この108回が課題とさ
れている。EC層の劣化については、電解質層中(液体
、固体を問わない)のアルカリ金属イオンがEC層に繰
り返し出入りするうち、EC層中に捕獲・N積されこの
劣化を引き起こすことが明らかになっている。これによ
り従来法では10’回が限界で、未だ有効な解決策が見
出だされていないようである。
■In terms of repeat life, EC layer, electrode and electrolysis 1! Deterioration occurs for each IN, and the waiting time is approximately 107 times at a practical level. If 10' times is achieved, the applications will expand, so 108 times is currently the goal. Regarding the deterioration of the EC layer, it has become clear that as alkali metal ions in the electrolyte layer (regardless of liquid or solid) repeatedly enter and leave the EC layer, they are captured and accumulated in the EC layer, causing this deterioration. There is. As a result, the conventional method has a limit of 10' times, and no effective solution seems to have been found yet.

■応答速度が遅い点については、有WiEC材料では数
十瞳secまで可能であることが知られている(上記公
報のECDでは5O−100InlIcc)、 Lかし
広範な用途に対しては実用]1、IOa+qecが課題
とされており、さらに動画表示を対象とする場合には、
5m5ec以下という厳しい条件が課せられる(実用レ
ベルは約3 m5ec以下)。
■As for the slow response speed, it is known that WiEC materials can achieve up to several tens of pupils sec (5O-100InlIcc for the ECD in the above publication), but it is practical for a wide range of applications. 1. IOa + qec is the issue, and if you want to display a video,
Strict conditions are imposed: 5 m5 ec or less (practical level is approximately 3 m5 ec or less).

■コントラストが低いことに関しては、印加電圧を上げ
ることにより発色濃度を高くすることができるが、繰返
し寿命の短縮化を招き表示電極の劣化などを引き起こす
ので余り電圧を上げることは適当でない。EC膜のpo
rosity(多孔度)を上げることも−っの解決策で
あり、このために蒸着形成圧を上げることが有効である
。しかし、機械的強度が低下するのでこれにも限界があ
る。従って、電解質層を設ける場合、溶出、沈着等の化
学的変化が大きい。
(2) Regarding low contrast, the color density can be increased by increasing the applied voltage, but it is not appropriate to increase the voltage too much because it shortens the repeat life and causes deterioration of the display electrode. EC membrane po
Another solution is to increase the porosity, and for this purpose it is effective to increase the deposition pressure. However, there is a limit to this as the mechanical strength is reduced. Therefore, when an electrolyte layer is provided, chemical changes such as elution and deposition are significant.

−F記の問題点をふまえて本発明は、繰返しか命。- In view of the problems described in F, the present invention is not repeatable.

応答速度、コントラストを改善することを目的とする。The purpose is to improve response speed and contrast.

より具体的には、繰返し寿命でほぼ108回を達成でき
るようにするとともに、応答速度においても10nse
c以下を達成できるようにすることである。
More specifically, we aim to achieve a repeat life of approximately 108 times, as well as a response speed of 10nse.
The aim is to be able to achieve the following.

JL的玉1JJ」弓P軸へL関 上記の目的を達成するため、本発明は、透明の表示電極
に、少なくとも、有機エレクトロクロミック材料でなる
発色層、液体状または固体の電解質層および対向電極を
順に積重形成したものであって、前記両電極間に所定の
直流電圧を印加すると前記発色層が発消色するエレクト
ロクロミック表示素子において、前記発色層と前記電解
質層との界面を微小な凹凸のある粗面としたことを基本
的な特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a transparent display electrode with at least a coloring layer made of an organic electrochromic material, a liquid or solid electrolyte layer, and a counter electrode. In an electrochromic display element, in which the coloring layer changes color and disappears when a predetermined DC voltage is applied between the two electrodes, the interface between the coloring layer and the electrolyte layer is Its basic feature is that it has a rough surface with unevenness.

好ましくは、前記微小な凹凸のある粗面は、前記透明表
示電極上に形成された前記発色層の表面をハロゲン化合
物ガスのプラズマによるボンバード作用で処理する。
Preferably, the rough surface having minute irregularities is treated by bombarding the surface of the coloring layer formed on the transparent display electrode with plasma of a halogen compound gas.

また好ましくは、前記ハロゲン化合物は、炭素。Also preferably, the halogen compound is carbon.

窒素、イオウのいずれかを単独もしくは複合して含む化
合物とする。さらに好ましくは、前記ハロゲン化合物の
ハロゲンは、7ツ索または塩素で構成される。このハロ
ゲン化合物のがスはRIE(リアクティブ・イオン・エ
ツチング)用、たとえばCF4.NF、、SF、、CC
J’、のガスが最も好ましい。
A compound containing either nitrogen or sulfur, either singly or in combination. More preferably, the halogen of the halogen compound is composed of a heptad or chlorine. This halogen compound gas is used for RIE (reactive ion etching), for example CF4. NF,,SF,,CC
J', gas is most preferred.

これらの他、Hz−1]e、NztcI12Nスおよび
A「などの不活性ガスも条件(作用時間の長短などの条
件)しだいで適用可能である。
In addition to these, inert gases such as Hz-1]e, NztcI12N, and A' can also be applied depending on the conditions (conditions such as length of action time, etc.).

本発明における発色層を構成する有機エレクトロクロミ
ック材料は、有機化合物もしくは有機と無機あるいは有
機金属化合物のいずれでもよく、好ましくは7タロシア
ニン系化合物とする。
The organic electrochromic material constituting the coloring layer in the present invention may be an organic compound, an organic and an inorganic compound, or an organometallic compound, and is preferably a 7-thalocyanine compound.

7タロシアニン系化合物のエレクトロクロミック材料と
しては、それ自体公知の7アロシアニンおよびその誘導
体いずれでも使用でき、具体的には、中心金属が銅、銀
、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ガリウム、
亜鉛、カドミウム、バリウム、水銀、アルミニウム、イ
ンジウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユーロピ
ウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、ナ
トリウム、リチウム、イッテルビウム、ルテチウム、チ
タン、錫、ハフニウム、鉛、トリウム、バナジウム、ア
ンチモン、クロム、モリブデン、ウラン、マンガン、鉄
、コバルト、ニッケル、ロジウム、パラジウム、オスミ
ウム、および白金等である。また7タロシアニンの中心
核として金属原子ではなく、3価以上の原子価を有する
ハンデン化金属であってもよい。さらに、銅−4−7ミ
ノ7タロシアニン、鉄ポリハロ7タロシアニン、コバル
トへキサフェニル7タロシアニンやテトラアゾ7タロシ
アニン、テトラメチル7タロシアニン、ジアルキルアミ
ノ7タロシアニン等の無金属7タロシアニンの誘導体な
どが使用できる。これらは単独または混合して使用でき
る。
As an electrochromic material of a 7-talocyanine compound, any of the 7-allocyanine and its derivatives, which are known per se, can be used. Specifically, those with a central metal of copper, silver, beryllium, magnesium, calcium, gallium,
Zinc, cadmium, barium, mercury, aluminum, indium, lanthanum, neodymium, samarium, europium, gadolinium, dysprosium, holmium, sodium, lithium, ytterbium, lutetium, titanium, tin, hafnium, lead, thorium, vanadium, antimony, chromium, These include molybdenum, uranium, manganese, iron, cobalt, nickel, rhodium, palladium, osmium, and platinum. Furthermore, the central nucleus of the 7-thalocyanine may not be a metal atom, but a handicapped metal having a valence of 3 or more. Furthermore, metal-free 7-talocyanine derivatives such as copper-4-7 mino-7-talocyanine, iron polyhalo-7-talocyanine, cobalt hexaphenyl-7-talocyanine, tetraazo-7-talocyanine, tetramethyl-7-talocyanine, and dialkylamino-7-talocyanine can be used. These can be used alone or in combination.

7タロシアニン分子中のベンゼン核の水素原子がニトロ
基、シアノ基、ハロゲン原子、スルホン基およびカルボ
キシル基からなる群から選ばれた少なくとも一種の電子
吸引性基で置換された7タロシアニン誘導体と、7タロ
シアニンおよび前記7タロシアニン化合物から選ばれる
非置換7タロシアニン化合物の少なくとも一種とを、そ
れらと塩を形成しうる無機酸と混合し、水または塩基性
物質によって析出させることによって得られる7タロシ
アニン系材料組生物を使用することもできる。この場合
、電子吸引性基置換7タロシアニン誘導体は、−分子中
の置換基の数が1〜16個の任意のものを使用で外、ま
たその電子吸引性置換基7タロシアニン誘導体と他の非
置換7タロシアニン化合物との組成割合は、前者の置換
基の数がその組成物中の単位7タロシアニン1分子当た
りo、 ooi〜2個、好ましくは、0.002〜1個
になるようにするのがよい。前記7タロシアニン系工レ
クトロクロミツク材料組成物を製造する際使用される7
タロシアニン化合物と塩を形成しうる無機酸としては、
硫酸、オルトリン酸、クロロスルホン酸、塩酸、ヨウ化
水素酸、7ツ化水素酸、臭化水素酸等が挙げられる。
A 7-talocyanine derivative in which the hydrogen atom of the benzene nucleus in the 7-talocyanine molecule is substituted with at least one electron-withdrawing group selected from the group consisting of a nitro group, a cyano group, a halogen atom, a sulfone group, and a carboxyl group; and at least one unsubstituted 7 talocyanine compound selected from the 7 talocyanine compounds described above, and a 7 talocyanine-based material composition obtained by mixing them with an inorganic acid capable of forming a salt, and precipitating the mixture with water or a basic substance. You can also use In this case, the electron-withdrawing group-substituted 7-talocyanine derivative can be any one in which the number of substituents in the molecule is from 1 to 16, and the electron-withdrawing group-substituted 7-talocyanine derivative and other unsubstituted The composition ratio with the 7-talocyanine compound is such that the number of substituents of the former is 0.00 to 2, preferably 0.002 to 1 per molecule of 7-talocyanine in the composition. good. 7 used in producing the 7 talocyanine-based electrochromic material composition.
Inorganic acids that can form salts with talocyanine compounds include:
Examples include sulfuric acid, orthophosphoric acid, chlorosulfonic acid, hydrochloric acid, hydroiodic acid, heptathonic acid, and hydrobromic acid.

前記エレクトロクロミック材料のうち、本発明の目的達
成のために特に好適なものとしては、無金属7タロシア
ニン、銅7タロシアニン及びその誘導体、例えば、核電
子吸引性基置換誘導体、及び希土類シフタロジアニン等
があげられる。
Among the electrochromic materials, those particularly suitable for achieving the object of the present invention include metal-free 7-thalocyanine, copper 7-thalocyanine and derivatives thereof, such as nuclear electron-withdrawing group-substituted derivatives, and rare earth sifthalocyanines. It will be done.

これらのエレクトロクロミック材料を用いて発色層を形
成する方法は、塗布、真空蒸着、スパッタリングのいず
れの方法を用いてもよい。最も好ましい方法としては、
キャリアがスを導入しながら特定の条件で行うプラズマ
重合とする。
The coloring layer may be formed using these electrochromic materials by any of coating, vacuum deposition, and sputtering. The most preferred method is
Plasma polymerization is carried out under specific conditions while introducing a carrier gas.

このプラズマ重合による場合、前記キャリアガスは、酸
素ガス、窒素ガス、水素ガス、塩素ガス。
In the case of plasma polymerization, the carrier gas is oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas, or chlorine gas.

アルゴンなどの不活性ガス、ハロゲン化炭素ガス、ハロ
ゲン化合物ガスからなる群より選ばれる。ハ=8− ロゲン化炭素ガスでは、CC1,、CF、、C2F6.
C1F a = C4F aなどのガスが使用できる。
Selected from the group consisting of inert gas such as argon, halogenated carbon gas, and halogen compound gas. Ha=8- For halogenated carbon gas, CC1,, CF,, C2F6.
Gases such as C1F a = C4F a can be used.

また、ハロゲン化合物ガスには、ハロゲン化イオウたと
えばSF6ガス、ハロゲン化窒素たとえばNF3wスが
使用でき、さらに一般式CIF mX n(Xはフッ素
F以外のハロゲン元素)の構成をもつもの、例えばCF
 3 Ci’ −CF 2 Cf 2 、C2F s 
C1+ CF 3 B r lCF 4+C12,CF
、+I2などのガスが使用できる(なお、士は混合を意
味する)。これらの他に、CHF3゜CCI F 3 
、CB r F 3やB C1,、S iCl、などの
ガスを使用してもよい。
Further, as the halogen compound gas, sulfur halide gas such as SF6 gas, nitrogen nitrogen gas such as NF3w gas can be used, and gases having the general formula CIF mX n (X is a halogen element other than fluorine F), such as CF
3 Ci'-CF2Cf2, C2Fs
C1+ CF 3 B r lCF 4+C12, CF
, +I2 can be used (in addition, +I2 means mixed). In addition to these, CHF3゜CCI F3
, CB r F 3 , B C1, , SiCl, etc. may be used.

前記プラズマ重合に使用する装置は、容量結合型の装置
とくに平行平板電極を備える装置が好ましい。また、条
件によっては、誘導結合型の装置を使用することができ
る。
The apparatus used for the plasma polymerization is preferably a capacitively coupled apparatus, particularly an apparatus equipped with parallel plate electrodes. Furthermore, depending on the conditions, an inductively coupled device can be used.

プラズマ重合の条件は、グロー放電を生起せしめる真空
度にたとえばガス圧で0.01〜3.0Torrで、交
番電界の周波数は、特に低周波域IKHz〜3MHzの
一つの周波数が選択される。好ましくは、5KHz〜5
00 K 1−I zの周波数とする。下限値は、プラ
ズマ重合中の放電むらに起因する成膜性及び発色の均一
性の点で、上限値はイオンの交番電界に対する追従性す
なわちイオンのボンバード効果による微細網目構造形成
の良否、換言すれば形成膜としての発色層の応答速度2
発色性の良否の点で制約を受ける。また発色層を形成す
る基板の温度は室温のままでよい。加熱して所定温度ま
たは温度範囲に制御してもよいが、プラズマ自体のエネ
ルギーで基板温度が上昇する。プラズマ生成のための投
入電力に応じて基板温度は概ね一定の温度域に維持され
る。もし、基板温度が高くなりすぎるなら冷却するのが
良い。
The plasma polymerization conditions are such that the degree of vacuum for generating glow discharge is, for example, a gas pressure of 0.01 to 3.0 Torr, and the frequency of the alternating electric field is particularly selected from one frequency in a low frequency range of IKHz to 3 MHz. Preferably 5KHz~5
The frequency shall be 00K1-Iz. The lower limit value is determined by the uniformity of film formation and color development caused by uneven discharge during plasma polymerization, and the upper limit value is determined by the ability of ions to follow an alternating electric field, that is, the quality of the formation of a fine network structure due to the bombardment effect of ions. Response speed of the coloring layer as a forming film 2
There are restrictions on the quality of color development. Further, the temperature of the substrate on which the coloring layer is formed may remain at room temperature. Although the substrate may be heated and controlled to a predetermined temperature or temperature range, the substrate temperature increases due to the energy of the plasma itself. The substrate temperature is maintained within a generally constant temperature range depending on the input power for plasma generation. If the substrate temperature becomes too high, it is better to cool it down.

嶋例7 以下、本発明を添付図面に基づく一実施例により具体的
に説明する。
Shima Example 7 The present invention will be specifically described below with reference to an example based on the accompanying drawings.

第1図は平行平板型プラズマ重合装置の概略断面を示し
、(1)は金属製のベースプレート(2)上に気密に設
置されたベルツヤ−である。このペルジャー(1)内に
、上部電極(3)と下部電極(4)からなる平行平板電
極が設けられている。L部電極(3)には、透明電極た
とえばITOを形成したガラス基板すなわちネサガラス
基板(5)が固定されている。基板(5)上に薄膜状に
形成すべき7タロシアニン系EC材料(6)は、温調器
(7)の加熱により昇華させ、モノマー状態にして気化
させバルブ(v2)を経由してペルジャー(1)内に導
入される。
FIG. 1 shows a schematic cross section of a parallel plate type plasma polymerization apparatus, in which (1) is a belt jar airtightly installed on a metal base plate (2). Parallel plate electrodes consisting of an upper electrode (3) and a lower electrode (4) are provided in this Pelger (1). A glass substrate formed with a transparent electrode such as ITO, that is, a Nesa glass substrate (5) is fixed to the L part electrode (3). The 7-talocyanine-based EC material (6) to be formed into a thin film on the substrate (5) is sublimated by heating with the temperature controller (7), vaporized into a monomer state, and passed through the valve (v2) to the Pelger ( 1) be introduced within.

キャリアガスたとえばCF、yス(8)は上記ECC材
料スス導入と合わせてバルブ(Vl)を経由してペルジ
ャー(1)内に導入される。
A carrier gas such as CF, ys (8) is introduced into the Pelger (1) via the valve (Vl) together with the introduction of the ECC material soot.

ベルツヤ−(1)内はバルブ(v3)を開成して真空ポ
ンプ(9)により減圧される。この減圧により排出され
るEC材料は冷却器(コールド・トラップ)(10)で
析出させる。真空度は、図示しない真空計で計測され、
グロー放電をなすガス圧、たとえば約0.05〜2.0
Torrに保持される。平行平板電極(3)、(4)に
形成されるべき交番電界は、マツチングボックス(11
)を介して低周波電源(12)により印加される。なお
、この低周波電源(12)は、周波数可変のものを使用
している。実施例は、放電周波数IK、50に、IM、
3M、5Ml−[zの各場合を試み、比較例として13
.56MHz、また500Hzの場合を試みた。
The pressure inside the belt jar (1) is reduced by opening the valve (v3) and using the vacuum pump (9). The EC material discharged by this reduced pressure is deposited in a cooler (cold trap) (10). The degree of vacuum is measured with a vacuum gauge (not shown).
Gas pressure for glow discharge, for example about 0.05 to 2.0
Torr is maintained. The alternating electric field to be formed in the parallel plate electrodes (3) and (4) is generated by the matching box (11
) is applied by a low frequency power source (12). Note that this low frequency power source (12) uses a variable frequency power source. In the example, the discharge frequency IK is 50, IM,
Each case of 3M, 5Ml-[z was tried, and 13 as a comparative example.
.. We tried cases of 56 MHz and 500 Hz.

典型的な実施例の条件としては、電力40〜80W。Typical embodiment conditions include power of 40-80W.

放電周波数50KHz、キャリアガスはCF4ガスで流
量40〜60scc11、基板(5)は室温で非加熱、
ガス圧を0.1〜0.3Torrとした。7タロシアニ
ン系EC材料(6)は、ルテチウム・ジ7りロシアニン
である。なお、基板(5)のITO膜は接地電位に落と
している。
The discharge frequency is 50 KHz, the carrier gas is CF4 gas and the flow rate is 40 to 60 scc11, the substrate (5) is unheated at room temperature,
The gas pressure was 0.1 to 0.3 Torr. The 7-talocyanine-based EC material (6) is lutetium di7-lycyanine. Note that the ITO film of the substrate (5) is lowered to the ground potential.

ルテチウム・シフタロジアニン(6)を加熱し昇華させ
モノマー状態でペルジャー(1)内へ導入するとともに
、CF、yス(8)を導入する。平行平板電極(3)、
(4)に50KHzの低周波電源を印加する。平行平行
電極(3)、(4)間には、電界により加速されたガス
中の自由電子により〃大分子が電離され、導電性のプラ
ズマガスが生成する。プラズマゲス中には電子やイオン
、ラジカルや種々の励起種が存在する。しかし、この系
は低温プラズマ状態であるから、化学種は比較的に熱破
壊を受けないでラジカル種や励起種から加成的な化学反
応が進む。そして、放電周波数が50KHzと低周波に
選んであるから、プラズマ中で生じた様々なスピーシー
ズの内、CF、のイオンを含む各種のイオン種が上部電
極(3)とF部電極(4)間を交番的に移動する。基板
(4)上にプラズマ重合しつつある薄膜をこの移動する
イオン種がアタックする。重合膜はイオン・ボンバード
の存在下に成膜される。これが、膜質の構造に大きな影
響を及ぼす。即ち、3次元的に架橋する強固な重合性を
保ちながら、イオン・ボンバードによりミクロな部分で
の高温・高圧化によって膜自体が微細な網目構造となる
Lutetium siphthalodianine (6) is heated and sublimated and introduced into the Perger (1) in a monomer state, and CF and ys (8) are also introduced. parallel plate electrode (3),
(4) A low frequency power source of 50 KHz is applied. Between the parallel parallel electrodes (3) and (4), large molecules are ionized by free electrons in the gas accelerated by the electric field, and conductive plasma gas is generated. Electrons, ions, radicals, and various excited species exist in plasma gas. However, since this system is in a low-temperature plasma state, chemical species are relatively not subject to thermal destruction, and additive chemical reactions proceed from radical species and excited species. Since the discharge frequency is selected to be a low frequency of 50 KHz, various ion species including CF ions among the various species generated in the plasma are transferred between the upper electrode (3) and the F section electrode (4). Move alternately. This migrating ionic species attacks the thin film that is being plasma polymerized on the substrate (4). The polymeric film is deposited in the presence of ion bombardment. This has a great influence on the membrane structure. That is, while maintaining the strong polymerizability of three-dimensional crosslinking, the film itself becomes a fine network structure by increasing the temperature and pressure in the microscopic areas by ion bombardment.

これに対し、放電周波数がi K H7,未満(501
1z〜IKHz )のより低い低周波である場合、同様
にグロー放電させて成膜してゆくと、プラズマ中で生成
したイオン種の電荷が膜上ないし電極近傍にチャージア
ップしてDC電界的なイオンシース(シー入電界)が形
成され、これが原因となって異常放電を生じたり持続的
な放電を停止させたりする。
On the other hand, the discharge frequency is less than i K H7 (501
In the case of a lower frequency (1z to IKHz), if the film is formed by glow discharge in the same way, the charge of the ion species generated in the plasma will be charged up on the film or near the electrode, and the DC electric field will increase. An ion sheath (electric field entering the sheath) is formed, which causes an abnormal discharge or stops a sustained discharge.

即ち、はとんど膜として形成されない。500Hzの場
合において確認されている。
That is, it is rarely formed as a film. This has been confirmed in the case of 500Hz.

他方、放電周波数が3MHz以上であると、プラズマ中
のイオン種は交番電界の変化にほとんど追従できず、イ
オン・ボンバード及び荷電粒子のボンバードによる効果
がない。このプラズマ重合膜はきわめて緻密な構造とな
る。
On the other hand, when the discharge frequency is 3 MHz or more, the ion species in the plasma can hardly follow changes in the alternating electric field, and there is no effect of ion bombardment and charged particle bombardment. This plasma polymerized film has an extremely dense structure.

第2図には、各放電周波数で作成したEC層をもったE
CD(後述の実施例に対する比較例)の共通な断面構造
を示している。(21)はガラス基板。
Figure 2 shows E with an EC layer created at each discharge frequency.
It shows a common cross-sectional structure of CDs (comparative examples to the examples described later). (21) is a glass substrate.

(22)はITO電極、(23)は上記プラズマ重合に
よる発色層、(24)は電解液層、(26)は対向IT
O電極、(25)はガラス基板、(27)はスペーサで
ある。
(22) is an ITO electrode, (23) is a coloring layer formed by the above plasma polymerization, (24) is an electrolyte layer, and (26) is an opposing IT
An O electrode, (25) a glass substrate, and (27) a spacer.

電解液層(24)を構成する電解液としては、例えば、
K C1r N a CII O4−K C104−L
 i C104、K 2S 041Na2SOoLi2
SO,などの水溶液が使用できる。
Examples of the electrolytic solution constituting the electrolytic solution layer (24) include:
K C1r N a CII O4-K C104-L
i C104, K 2S 041Na2SOoLi2
An aqueous solution such as SO can be used.

この例では、L:C10−の1モル水溶液を用いた。In this example, a 1 molar aqueous solution of L:C10- was used.

発色層(・23)の膜厚は、0.1〜10μmで、望ま
しくは1〜7μmとする。1μ−未満の薄い場合は発色
時のコントラストが十分にとれない、7μ輪より厚い場
合には色変化がかなり鈍くなる。上記の好ましい範囲で
あると、充分なコントラストが得られるとともにバイア
ス印加時の色変化もシャープになる。なお、ITO電極
(22)、(26)の膜厚は0.03〜0.5μ転望ま
しくは0.05〜0.1μ諭とする。電極としてほぼ有
効に作用する最低膜厚は0.05μm程度である。
The thickness of the coloring layer (23) is 0.1 to 10 μm, preferably 1 to 7 μm. If the ring is thinner than 1 μm, sufficient contrast cannot be obtained during color development, and if it is thicker than 7 μm, the color change becomes considerably dull. Within the above preferred range, sufficient contrast can be obtained and the color change upon application of bias will also be sharp. The thickness of the ITO electrodes (22) and (26) is 0.03 to 0.5 μm, preferably 0.05 to 0.1 μm. The minimum film thickness that effectively functions as an electrode is about 0.05 μm.

上記のようにして構成した好ましい比較例(放電周波数
50Kllz)のE CD (20)は、その発色層(
23)が緑色を呈し、DC電圧−2v〜+2■を印加す
ると青色〜赤色まで連続的に色変化し、良好なEC性を
示した。応答速度は約10+sec、繰返し回数は10
7〜108回、使用温度範囲は一30〜+80℃で、E
C特性の全項目にわたり概ね良好である。特に応答速度
1発色性が良化するのは、前述のように発色層(23)
が微細な網目構造をとり、電解液層(24)との界面だ
けでなく発色層(23)のバルク中でも電解液イオン(
Li’ )がすりぬけるファイン・ボア(微細孔)の多
い構成となり接触面積が着しく増えたためである。
E CD (20) of a preferable comparative example (discharge frequency 50Kllz) configured as described above has a color forming layer (
No. 23) exhibited green color, and when a DC voltage of -2V to +2V was applied, the color changed continuously from blue to red, showing good EC properties. Response speed is approximately 10+sec, number of repetitions is 10
7 to 108 times, operating temperature range is -30 to +80℃, E
All items of C characteristics are generally good. In particular, response speed 1 color development is improved because of the color development layer (23) as mentioned above.
has a fine network structure, and electrolyte ions (
This is because the structure has many fine bores through which Li') can pass through, and the contact area has increased considerably.

上記の比較例を含みその他の実施例の緒特性を試料名(
Al〜A5.A6)を付して第3図に示す。
The sample name (
Al~A5. A6) is shown in FIG. 3.

これらの比較例に対し、放電周波数500Hzでは上述
のように成膜時の異常放電や放電停止により膜形成をな
しえなかった。そこで、真空蒸着法に切換えて成膜し、
比較例と同様な構造のECD(20)を作成し、従来例
とした。この結果、DC電圧−2v〜+2■を印加する
と、青色〜赤色の変化が認められたが、発色性は弱く、
またコントラストも鈍くて応答速度は50〜100 v
asecs繰返し回数は106〜107回であった。こ
の従来例のECC時特性()を付し合わせてtl&3図
に示している。
In contrast to these comparative examples, at a discharge frequency of 500 Hz, film formation could not be achieved due to abnormal discharge or discharge stop during film formation as described above. Therefore, we switched to a vacuum evaporation method and formed a film.
An ECD (20) having a structure similar to that of the comparative example was created and used as a conventional example. As a result, when a DC voltage of -2v to +2■ was applied, a change in color from blue to red was observed, but the color development was weak;
Also, the contrast is dull and the response speed is 50 to 100 V.
The number of asecs repetitions was 106-107. The ECC characteristics () of this conventional example are also shown in Figure tl&3.

真空蒸着族は基板上で島構造をとりながら結晶生成し、
結晶grain間にはvoidが存在するので、ここに
電解質イオンの拡散が生じ電気化学的に活性になるもの
である。これに対し、プラズマ重合膜は架橋反応に基づ
く高分子化によって強固・緻密な膜構造となるため一般
的には電気化学的に不活性であるが、上述のような分子
レベルでの7フイン・ボア形成により電解質イオンの侵
入が可能なものとなった。
Vacuum evaporation group produces crystals while forming an island structure on the substrate,
Since voids exist between crystal grains, electrolyte ions diffuse there and become electrochemically active. On the other hand, plasma polymerized membranes are generally electrochemically inert because they have a strong and dense membrane structure due to polymerization based on cross-linking reactions. The formation of the bore allowed the intrusion of electrolyte ions.

ECDに通電すると、ジュール熱が発生し、このエネル
ギーが化学反応(発色+11:)を促進させるが、固相
−液相間の界面での化学反応が逆に激しくなるため、イ
オン種が化学的に反応しくEC物質のしみ出しを含む)
安定な化合物となり界面に固定・沈着する(真空蒸発に
よるものでは発色性、応答速度が劣化)が、プラズマ重
合では膜質そのものが緻密・強固であるので化学的な安
定性を維持で終る。したがって、比較例は従来例に対し
発色性が改善され、繰返し寿命も延びることとなった。
When electricity is applied to the ECD, Joule heat is generated, and this energy promotes the chemical reaction (color development +11:), but the chemical reaction at the interface between the solid phase and the liquid phase becomes more intense, so the ionic species (including exudation of EC substances in response to
It becomes a stable compound and is fixed and deposited on the interface (vacuum evaporation deteriorates color development and response speed), but plasma polymerization maintains chemical stability because the film itself is dense and strong. Therefore, the comparative example had improved color development and a longer cycle life than the conventional example.

次に本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

ネサガラス基板(21)(22)にプラズマ重合(放電
周波数50Kllz)によりルテチウム・シフタロジア
ニンEC層(23)を形式した基板(35)を第1図と
同じ装置の上部電極(3)に固定する。RF電源(12
)の周波数を13.56MHzに設定し、供給電力を5
0Wとする。キャリアガス(8)に替えて今度はペルジ
ャー(1)内にN F 3 Nスを供給する。基板(3
5)は非加熱(室温)で、ヘルノヤ−(1)内圧力を0
.2 T orrに維持する。平行平板電極(3)、(
4)間には、NF。
A substrate (35) in which a lutetium-shiftalodianine EC layer (23) is formed on Nesa glass substrates (21 and 22) by plasma polymerization (discharge frequency 50 Kllz) is fixed to the upper electrode (3) of the same device as in FIG. RF power supply (12
) frequency is set to 13.56MHz, and the supplied power is set to 5.
It is assumed to be 0W. Instead of the carrier gas (8), N F 3 N gas is supplied into the Pelger (1). Substrate (3
5) is not heated (room temperature) and the pressure inside Hernoya (1) is 0.
.. Maintain at 2 Torr. Parallel plate electrode (3), (
4) In between, NF.

ガスのプラズマが生成し、このプラズマはこの電極間を
激しく移動する。基板(35)すなわちEC層(23)
の表面はプラズマ・ボンバードを受ける。これを約20
分間継続した。
A gas plasma is generated that moves violently between the electrodes. Substrate (35) or EC layer (23)
surface receives plasma bombardment. Approximately 20
Lasted for minutes.

EC/1(23)の表面にはプラズマ・ボンバードによ
り、微小な凹凸が無数に形成される。炭素間の結合が弱
い箇所に集中してイオンのボンバードが作用し、表面か
ら鋭く切れ込んだ凹凸状になるものと考えられる。、E
C層(23)の表面は、第4図に模式的に示すような粗
面(36)となる。
Innumerable minute irregularities are formed on the surface of EC/1 (23) by plasma bombardment. It is thought that ion bombardment is concentrated in areas where the bonds between carbons are weak, resulting in the formation of sharply cut uneven surfaces from the surface. , E
The surface of the C layer (23) becomes a rough surface (36) as schematically shown in FIG.

なお、上記のようにEC層表面を粗面化するためのガス
は、CF4−8FstCCI!4などでもよい。
Note that the gas for roughening the surface of the EC layer as described above is CF4-8FstCCI! 4 etc. may be sufficient.

また、H2、He −N 2 、Cl 2− A rな
どの不活性ガスでもよい。もっとも、原子番号の小さい
成分のガスは、そのプラズマにおいて表面を粗す効果の
程度が小さいと考えられ、これで行うとすれば時間をか
ける必要がある。ここで、また、02がスを使用するこ
とが考えられるが、WO3等の無機物の発色層ならある
程度の効果を期待でとるものの、有機物の発色層の場合
には、酸素プラズマにより沃化(アッシング)を生じC
o2wスとなって分解してしまう。さらに、仮に分解さ
せない程度に条件を制約し弱く粗すにとどめたにしても
、表面近傍は化学的に変質してしまい、EC特性とりわ
け発色性を逆に低下させてしまうこと等により、02ガ
スは使用できない。
Alternatively, an inert gas such as H2, He-N2, Cl2-Ar may be used. However, it is thought that gases with components with small atomic numbers have a small surface roughening effect in the plasma, and if this is used, it will take time. Here, it is also possible to use 02 gas, but if it is an inorganic coloring layer such as WO3, it is expected to have some effect, but in the case of an organic coloring layer, oxygen plasma may be used to iodine (ashing). ) resulting in C
It becomes o2w and breaks down. Furthermore, even if conditions are restricted to prevent decomposition and the roughening is limited to a weak level, the vicinity of the surface will be chemically altered, and the EC properties, especially the coloring properties, will be adversely reduced, causing the 02 gas to deteriorate. cannot be used.

第4図において、(21)〜(27)は第2図と同様の
もので、膜厚等も同じに形成しである。電解質層(24
)も同様のl−1iC104の1モル水溶液である。
In FIG. 4, (21) to (27) are similar to those in FIG. 2, and have the same film thickness. Electrolyte layer (24
) is a similar 1 molar aqueous solution of l-1iC104.

この電解液が接するi>c層(23)の表面(36)は
、粗面化により第2図と比べ数倍に増大している。した
がって、電圧印加時の反応速度が大幅に向上する。
The surface (36) of the i>c layer (23) in contact with this electrolytic solution has increased several times compared to FIG. 2 due to surface roughening. Therefore, the reaction speed upon voltage application is significantly improved.

この実施例のE CD (30)に、DC電圧−2v〜
+2Vを可変連続的に印加したところ、青色〜赤色と連
続的に変化し、その発色は鮮明であり、電圧可変による
色変化も鋭敏であった。応答速度は2〜3m5ec、繰
返し回数は8.4X10?回の好結果を得ている。実施
例、比較例、従来例のEC特性なまとめて次表に示す。
In this example, E CD (30) has a DC voltage of -2v~
When +2V was applied in a variable and continuous manner, the color changed continuously from blue to red, and the color development was clear and the color change due to voltage variation was also sensitive. Response speed is 2-3m5ec, number of repetitions is 8.4X10? We have obtained good results twice. The EC characteristics of Examples, Comparative Examples, and Conventional Examples are summarized in the following table.

表1゜ なお、粗面化の効果は、比較例として作成した放電周波
数1.3.56MHzのもの(第3図、試料^6)が第
2図の構造ではEC性が殆んど認められないのに対し、
第4図の粗面化構造とすることにより、実用には到らな
いものの一定の発色性を示すことが見出され、このこと
で粗面化の有効性が証明される。
Table 1゜It should be noted that the effect of surface roughening is that when the discharge frequency was 1.3.56 MHz (Fig. 3, sample 6) created as a comparative example, EC properties were almost not observed in the structure shown in Fig. 2. Whereas there is no
It has been found that by forming the surface roughening structure shown in FIG. 4, a certain level of color development is exhibited, although it is not practical, and this proves the effectiveness of surface roughening.

尚、」二記実施例では、基板(5)、(35)を平行平
板電極の−L部電極(3)に設置したが、いずれの場合
でも下部電極(4)に設置するようにしてもよい。
In addition, in the second embodiment, the substrates (5) and (35) were installed on the -L part electrode (3) of the parallel plate electrode, but in any case, they could be installed on the lower electrode (4). good.

効果に差は認められない。No difference in effectiveness was observed.

また、上記実施例では、電解質層(24)を液体とした
が、固体であってもよい。固体には、多孔質20一 体に液状物質を合液させたものを含む。液体には、また
ゾル状のものをも含む。なおまた、電解質層が固体なら
、発色層表面を粗面化することに替えて当該電解質層の
表面(発色層との界面)を粗面化し、この上へ発色層を
形式するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the electrolyte layer (24) is a liquid, but it may be a solid. The solid includes a mixture of porous material 20 and a liquid substance. Liquids also include those in the form of sol. Furthermore, if the electrolyte layer is solid, instead of roughening the surface of the coloring layer, the surface of the electrolyte layer (interface with the coloring layer) may be roughened, and the coloring layer may be formed on top of this. good.

実施例では、発色層(23)をプラズマ重合によって形
式した好ましい例を示したが、粗面化の効果は、もちろ
んプラズマ重合により形成した発色層に限定されない。
In the examples, a preferred example was shown in which the coloring layer (23) was formed by plasma polymerization, but the effect of surface roughening is of course not limited to coloring layers formed by plasma polymerization.

塗布法や真空蒸着法による発色層、またスパッタリング
法による発色層でも同様に有効である。
A coloring layer formed by a coating method or a vacuum evaporation method, or a coloring layer formed by a sputtering method is equally effective.

4胛へ然般 本発明によれば、発色層と電解質層との界面を粗面化し
て両者の接触面積を増大させたから、繰返し寿命、コン
トラストを向上できるとともに、EC応答速度を大幅に
向−1ニさせることができる。
4. According to the present invention, the interface between the coloring layer and the electrolyte layer is roughened to increase the contact area between the two, which not only improves the repeat life and contrast, but also greatly improves the EC response speed. You can make it 1 d.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はプラズマ重合装置の概略断面図、第2図は比較
例としてのE C,、Dの模式的断面構造図、第3図は
比較例、従来例のEC特性をまとめて示した表形式の図
、第4図は本発明の一実施例の模式的断面構造図である
。 5・・・ネサガラス基板、35・・・EC層形成ネサガ
ラス基板、8・・・CF、ガス、13・・・NFs*ス
、22.26・・・電極、23・・・発色層、24・・
・電解質層、30・・・エレクトロクロミック表示素子
、36・・・粗面。
Figure 1 is a schematic cross-sectional view of the plasma polymerization apparatus, Figure 2 is a schematic cross-sectional structure diagram of EC, D as a comparative example, and Figure 3 is a table summarizing the EC characteristics of the comparative example and conventional example. FIG. 4 is a schematic cross-sectional structural diagram of an embodiment of the present invention. 5... Nesa glass substrate, 35... EC layer forming Nesa glass substrate, 8... CF, gas, 13... NFs*, 22.26... Electrode, 23... Coloring layer, 24...・
- Electrolyte layer, 30... Electrochromic display element, 36... Rough surface.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明の表示電極に、少なくとも、有機エレクトロ
クロミック材料でなる発色層、液体状または固体の電解
質層および対向電極を順に積重形成したものであって、
前記両電極間に所定の直流電圧を印加すると前記発色層
が発消色するエレクトロクロミック表示素子において、 前記発色層と前記電解質層との界面が、微小な凹凸のあ
る粗面であることを特徴とするエレクトロクロミック表
示素子。
(1) At least a coloring layer made of an organic electrochromic material, a liquid or solid electrolyte layer, and a counter electrode are stacked in this order on a transparent display electrode,
An electrochromic display element in which the coloring layer changes color and disappears when a predetermined DC voltage is applied between the two electrodes, characterized in that the interface between the coloring layer and the electrolyte layer is a rough surface with minute irregularities. An electrochromic display element.
(2)前記微小な凹凸のある粗面は、前記透明表示電極
上に形成された前記発色層の表面をハロゲン化合物ガス
のプラズマによるボンバード作用で処理したものである
、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。
(2) The rough surface having minute irregularities is obtained by treating the surface of the coloring layer formed on the transparent display electrode with a bombardment effect using plasma of a halogen compound gas. ) The electrochromic display element described in item 2.
(3)前記ハロゲン化合物は、炭素、窒素、イオウのい
ずれかを単独もしくは複合して含む化合物である、特許
請求の範囲第(2)項記載のエレクトロクロミック表示
素子。
(3) The electrochromic display element according to claim (2), wherein the halogen compound is a compound containing carbon, nitrogen, or sulfur singly or in combination.
(4)前記ハロゲン化合物のハロゲンは、フッ素または
塩素である、特許請求の範囲第(2)項又は第(3)項
記載のエレクトロクロミック表示素子。
(4) The electrochromic display element according to claim (2) or (3), wherein the halogen of the halogen compound is fluorine or chlorine.
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