JPS6249609B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷移動錯体の形成により、可視部の
吸収の変化がひき起こされることを利用した可逆
的なエレクトロクロミツク素子に関するものであ
る。

近年、LSIの発達に伴ない、それへの入力およ
び出力の内容を表示するための電子デイスプレイ
へのニードが急速に高まりつゝある。

電子デイスプレイとしては螢光表示管、発光ダ
イオード、液晶およびプラズマデイスプレイ、
CRTなど各種のものが実用されているが、表示
特性、駆動特性には一長一短があり、用途により
使い分けされている現状である。

とくに液晶は受光型デイスプレイとして、低消
費電力および低電圧駆動、薄型などの特長のため
にポケツタブルな電卓、腕時計の表示素子として
最近脚光を浴びている。しかしながら、液晶は視
角特性が必ずしも良くなく、ある角度からは見ず
らいという難点があり、さらには反射板と表示エ
レメントが離れているために二重像が見えるとい
うわずらわしさがあるために、これらの点を改良
した受光型デイスプレイの出現が望まれている。

エレクトロクロミツク素子は原理的にこれらの
要望にこたえうる特性を有しているために近年研
究がとみに盛んなデイスプレイである。

液晶、とくに電界効果型の液晶は備光を利用す
るために光学特性の角度依存性が大きく、そのた
めに視角特性が良くない難点を有するが、エレク
トロクロミツク素子は電圧印加により、可視光の
吸収を変化させる特性のために、視角特性が良
い。

また、エレクトロクロミズムをひき起こす電気
化学的反応は比較的低電圧で起こるために、駆動
電圧が低いという特徴も有している。また、書込
み内容が保持されるという特徴を有するので、書
込んだ後は電圧を切つておけるのでトータルの消
費電力は小さい。

さらに、液体系のエレクトロクロミツク素子は
液晶と同様に一対の電極の間に活性物質をサンド
ウイツチした構造を、また固体系のエレクトロク
ロミツク素子は一枚の電極板上に活性物質、電極
を層状に重ねた構造をとるために極めて薄型化で
きる。

エレクトロクロミツク素子の典型的な例は
WO₃を使用する系である透明電導膜からなる電
極の上にWO₃の薄膜をつけたものを表示電極と
し、それに対向電極を対置させ、その間にH₂SO₄
水溶液又はH₂SO₄を含むゲル物質を介在させ、表
示電極をにバイアスすると電子とプロトンが
WO₃中にとりこまれ、青色を呈する。この型の
素子の欠点は副反応により、プロトン又はOH−
イオンが電極反応を受けガスが発生することであ
る。もう一つの例としては有機物質であるビオロ
ゲンを活性物質として使用する方法が挙げられ
る。即ち、対向した一対の電極の間にビオロゲン
の水溶液を介在させた素子であり、表示電極を
にバイアスするとビオロゲンが一電子還元され、
表示電極上に折出して青色を呈するものである。

しかし、この型の素子は、ビオロゲンのアニオ
ンラジカルは析出後、長期間にわたつて徐々に変
更し、逆極性のバイアスをかけても完全な消去が
行なわれないという問題が存在する。

この様に、従来のエレクトロクロミツク素子は
副反応のために完全な可逆性を有せず、寿命が保
証されないというのが現状である。

上述のエレクトロクロミツク素子の現状に鑑
み、本発明者は種々研究を重ねた結果、電荷移動
錯体の形式、反応を利用するエレクトロクロミツ
ク素子の発明に至つた。

即ち、本発明は、所望の形状にパターニングさ
れた透明電極による表示電極と、これと所定間隔
で対向配置された対向電極と、前記間隙に介在さ
れ、前記電極間に電圧を印加すると電荷移動錯体
を形成し、可視部の吸収特性が変わり、逆電圧を
印加すると、前記電荷移動錯体が分解されて、前
記吸収特性がもとの状態にもどる可逆的電気化学
反応する活性物質とからなるエレクトロクロミツ
ク素子において、表示電極上に電子供与体物質を
含有固定させた微細な連通孔を有する多孔質層が
設けられ、該連通孔中に前記電圧印加により電子
受容体を生成する物質の溶液が保持されているこ
とを特徴とするエレクトロクロミツク素子であ
る。

本発明において、電極間に介在される活性物質
は電圧印加により電子受容体を生成し、逆電圧の
印加により、もとの状態にもどる電気化学反応す
る物質、例えばI^-、Br^-を含有するKI、KBrの如
きハロゲン化アルカリ金属化合物等の化合物と、
それ自身が電子供与体である物質とからなる。
こゝで、電子供与体である物質としては、孤立電
子対を持つアミノ基を有する化合物例えばトリエ
チルアミン、アニリン、ピリジン又はこれらの誘
導体等、或は、共役π電子系を持つ芳香族炭化水
素、例えばベンゼン、アントラセン、ペリレン、
ジビニルベンゼン又はこれらの誘導体等がある。

本発明では、パターニングした表示電極上に、
それ自身電子供与体である物質を微細な連通孔を
有する支持層中に含有固定させる。上記支持層中
に電子供与体物質を含有固定する方法としては、
例えば、電子供与体物質を発泡剤を含む接着剤と
混合し、混合物を電極に被覆し、固化する際に発
生するガスによつて、微細な連通孔を設ける方
法、あるいは電子供与体物質とポリマーとの混合
物を電極に被覆し、重合する際に発生するガスに
よつて微細な連通孔を設ける方法等がある。

この様に、電極に固定された電子供与体物質を
含む支持層の微載連通孔中に電圧の印加により電
子受容体となる物質の溶液を保持させ対向電極を
重ね合せて素子を構成する。

このような素子では、電極間に電圧を印加する
と、電子受容体を生成し電子供与体と反応して電
荷移動錯体を形成して可視部の吸収特性が変化す
る。この場合電子供与体が電極板に層状に固定さ
れている為電極のパターンに対応して電荷移動錯
体が形成され保持される。従つて可視部の吸収特
性が電極パターンに対応して明瞭に変化する。

即ち、表示電極上に電子供与体物質を含有固定
させた微細な連通孔を有する多孔質層が設けら
れ、該連通孔中に前記電圧印加により電子受容体
を生成する物質の溶液が保持されているため、書
き込みの電圧を印加した際に電子受容体を生成す
る物質の溶液から電子受容体が生成され、これが
多孔質層中に含有固定ささせられた電子供与体物
質と反応して電荷移動錯体が生成され、表示が見
えるようになる。

本発明では、表示電極上の多孔質層に電子供与
体物質が含有固定させられているため、書き込み
電圧の印加を中止しても、生成した電荷移動錯体
が拡散して行かないため、表示の輪郭がぼけた
り、表示が消えて行くことがほとんどなく、明瞭
な表示が得られるとともに、高いメモリー性をも
有している。

また、電子受容体を生成する物質は溶液状態
で、電子供与体物質を含有固定させた微細な連通
孔を有する多孔質層に保持されるようにされてい
るため、電荷移動錯体を形成していない場合には
容易に電極間の溶液中を移動でき、低電圧で速い
書き込みまたは消去が可能となる。

本発明を図面に基づいて説明する。

素子の構成は第１図に示したようなものであ
る。１は表示電極板であり、ガラス等の透明基板
の上に酸化スズ又は酸化インジウムを表示すべき
パターンにしたがつてコートした透明電極よりな
る表示電極２を有するものである。３は対向電極
板であり、透明又は不透明電極４を有するもので
ある。５は周辺シールであり、電極板１と３を一
定間隙で対向させ、６の活動物質を挾持するため
のものである。６は活性物質であり、それ自身電
子供与体である物質と電圧印加により電子受容体
となる物質からなる。

なお、本発明では、電子供与体物質は、パター
ニングされた表示電極上に形成される微細な連通
孔を有する薄い多孔質層に含有固定される。７は
書込み用及び消去用の電圧印加の手段であり、ス
イツチを５ａの側に倒せば書込み（消去）が行な
われ、５ｃの側に倒せば消去（書込み）が行なわ
れる５ｂの位置では電圧無印加の状態となり書込
んだ内容が保持される。

次に実施例を挙げてさらに詳しく説明する。

実施例 １ シート抵抗200Ω／□の透明電導膜を有する硝
子をフオトエツチングにより〓の字の形にエツチ
ングする。

エチレン40部電子供与体である、ビニルピリジ
ン40部、ジビニルベンゼン12部、ｎ−ブタノール
８部の混合液を上記電極板上にスピンナーにより
約１μｍの厚さに塗布する。しかる後に水銀ラン
プ下で照射を行ない、重合せしめて電極板に連通
孔を有するように固定する。対向電極には上記と
同じ透明電導膜を有する硝子に表示電極のパター
ンと外周を合せた角形のパターンを形成したもの
に使用し、上記の混合液を塗布して連通孔を有す
る重合被覆を形成し、しかる後にI₂のクロロホル
ム溶液に含浸せしめる。

この２枚の電極板の外周に常温硬化性のエポキ
シシール材を印加し、パターンを合せて重ね合せ
る。シール材が完全に硬化した後、この空セルに
あらかじめ設けられた注入孔を通して0.1MのKI
水溶液を充填しインジウム球で栓をした後、エポ
キシ樹脂を塗布して注入孔を密封する。このよう
にして作られたエレクトロクロミツク素子を極性
が切り換えられる直流電源に接続し、表示電極側
が＋になるように8V程度の電圧を印加すると表
示電極側に電子受容体のI₂が生成し、表示電極上
に形成された電子供与体のビニルピリジンを含む
重合被膜と電荷移動錯体を形成し、黒色の〓の字
のパターンが表われる。こゝで電圧印加を止めて
も表示内容は保持されるが、表示電極側が−にな
るように逆極性の電圧を印加すると電荷移動錯体
中のI₂はI^-イオンとなり表示は消去される。

以上、一例を挙げて説明したが、電荷移動錯体
の生成反応を利用した表示素子はこれにとどまる
ものでなく、物質が前記の条件を充せば、各種の
組合せが可能である。

かくの如き原理を応用した表示素子はこれまで
知られておらず、各種の電子供与体及び電子受容
体の組合せによる色調の多様性のほか電気化学的
安定性、長寿命、低電圧駆動、薄型化等他のエレ
クトロクロミツク素子の特徴も兼ね備えており、
極めて有用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエレクトロクロミツク素
子の一実施例である。 ２……透明電極、４……対向電極、６……活性
物質。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所望の形状にパターニングされた透明電極に
   よる表示電極と、これと所定間隔で対向配置され
   た対向電極と、前記間隙に介在され、前記電極間
   に電圧を印加すると電荷移動錯体を形成し、可視
   部の吸収特性が変わり、逆電圧を印加すると、前
   記電荷移動錯体が分解されて、前記吸収特性がも
   との状態にもどる可逆的電気化学反応する活性物
   質とからなるエレクトロクロミツク素子におい
   て、表示電極上に電子供与体物質を含有固定させ
   た微細な連通孔を有する多孔質層が設けられ、該
   連通孔中に前記電圧印加により電子受容体を生成
   する物質の溶液が保持されていることを特徴とす
   るエレクトロクロミツク素子。 ２ 前記電子供与体物質が孤立電子対を持つアミ
   ノ基を有する化合物又は、共役π電子系を持つ芳
   香族炭化水素であり、前記電圧印加により電子受
   容体を生成する物質がハロゲン化アルカリ金属で
   ある特許請求の範囲第１項記載の素子。