JPS63249133A - ポリアニリン電子素子の駆動方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、表示素子、変色スイッチ等に適用されるポ
リアニリン電子素子の駆動方法に関する。

（ロ）従来の技術 ポリアニリンは、電荷量により導電度や吸光度をコント
ロールすることができる新素材として注目されており、
表示素子、変色スイッチ、バッテリ等、多方面への応用
が期待されている。このポリアニリンを使用した電子素
子の原理を、第２図及び第３図を用いて以下に説明する
。

第２図は、ポリアニリンの電気的特性を試験するための
試験装置１１である。この試験装置１１は、表面にポリ
アニリン層１２を形成した第１電極体１３を、第２電極
体１４と共に、電解液１５中に浸漬した原理的構成を有
するものである。

本願発明者らの使用した試験装置１１では、第１電極体
１３は、ガラス板表面に５ｎｏｔ透明導電膜を成膜した
ものとし、第２電極体１４は、白金（ｐｔ）薄板を使用
している。また、ポリアニリン層１２の電位を指定でき
るようにするための銀（Ａｇ）基準電極１６が電解液１
５中に浸漬されている。電解液１５には、０゜２Ｍ　Ｌ
　ｉ　Ｂ　Ｆ　ａアセトニトリル溶液を使用している。

第１電極体１３、第２電極体１４及び銀基単電極１６は
、３極式駆動回路１８に接続されている。

なお、１７は、電解液１５を貯溜するためのガラ大容器
であり、１７ａは、このガラス容器１７の栓である。

ポリアニリン層１２には、３極式駆動回路１８により第
４図に示すように、銀基単電極１６に対して矩形波状に
、もしくは正弦波状に第１の電位Ｅ、と第２の電位Ｅ！
　　（Ｅｚ　＜Ｅｌ　）が交互に与えられる。そして、
ポリアニリン層１２内で酸化還元（ドープ・脱ドープ）
反応が起こり、導電度、吸光度等が可逆的に変化する０
例えば、第１の電位Ｅｌが与えられた時、ポリアニリン
層１２は、緑色に変色し、第２の電位Ｅ、が与えられた
時には黄色に変化する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 従来、ポリアニリン電子素子については、ポリアニリン
の分子構造や電気化学反応の解析に研究の重点がおかれ
ており、ドープ・脱ドープが繰返れされる時のポリアニ
リン電子素子の寿命に関しての検討、特に駆動条件と寿
命との関係についての検討は、はとんどされていなかっ
た。

駆動条件の内で最も重要な要因が、前記第１の電位ＥＩ
と第２の電位Ｅ２の値である。従来これらの値は、ポリ
アニリンに有効な反応が起こる範囲に漠然と定められて
おり　副反応が生じてポリアニリン層の劣化が早く進み
、ポリアニリン電子素子の寿命が短くなる不都合があっ
た。この副反応−には、ポリアニリン層内での錯化合物
生成、ポリアニリン自体の変質及び第１電極体・第２電
極体の電解液中へ溶出等が考えられている。

この発明は、上記に鑑みなされたものであり、ポリアニ
リン電子素子の長寿命化を可能とする駆動方法の提供を
目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段 上記不都合を解決するための手段として、この発明のポ
リアニリン電子素子の駆動方法は、電解液に第１の電極
体と第２の電極体とが浸漬されており、この第１の電極
体表面に形成されるポリアニリン層に、第１の電位Ｅ１
と第２の電位Ｅ２を与えて酸化還元反応を可逆的に起さ
せて駆動する方法において、前記第１の電位Ｅ、を０．
８７Ｖ（標準水素電極基準）以上１．２７Ｖ以下とし、
前記第２の電位Ｅ、を０．５７Ｖ以上０．７５Ｖ以下と
してなるものである。

（ホ）作用 この発明のポリアニリン電子素子駆動方法の作用を、第
１図を参照しながら説明する。

第１図は、上述の試験装置１１を使用して行われた、サ
イクリックポルタンメトリの結果を示している。サイク
リックポルタンメトリは、ポリアニリン層１２の電位Ｅ
を時間比例で増減しつつ流れる電流■を測定するもので
ある。なお、第１図中曲線が、２本来されている部分は
、サイクリックポルタンメトリ初回と２回目以降との間
で、結果が芳干異なることを示している。

ポリアニリン層１２が緑色に変色するのは、図中ｉのピ
ークに対応している。また、ポリアニリン層１２が黄色
に変化するのは、図中ｉｉのピークに対応している。

一方、曲線中にはその他のピークｉｉｉ、ＩＶが含まれ
ている。これらピークｉｉｉ、■近傍において、前記副
反応の大部分が生じていると考えられる。

そこで、第１の電位Ｅ、を０．８７Ｖ以上１．２７Ｖ以
下とすれば、この範囲にピークｉのみが含まれ、第２の
電位Ｅ、を０．５７Ｖ以上０．７５Ｖ以下にしておけば
、この範囲にピークｉｉのみが含まれる。このように電
位を定めれば、有効にポリアニリンに酸化還元反応を行
わせつつ、副反応の大部分を回避できる０表１は、上記
試験装置１１で、第４図に示すように矩形波状に電位Ｅ
、、Ｅ、を周期的に与えた時の寿命（周期数）を示して
いる。

表１ いずれの条件でも、ポリアニリンに有効な反応が認めら
れるが条件Ａでは第１の電位ＥＩが、条件Ｂでは第２の
電位Ｅ２が上記範囲外にあり、それぞれ１０’回、ｉｏ
’回でポリアニリンが茶褐色に変色し、使用不能となる
。これに対し、条件Ｃでは、電位Ｅ＋、Ｅｘがそれぞれ
上記範囲にあり１０７回経過した後も異常は見られない
。

（へ）実施例 この発明の一実施例を、第４図及び第５図に基づいて以
下に説明する。

この実施例は、ポリアニリン表示素子１の駆動に本発明
を適用したものである。まず、ポリアニリン表示素子１
について説明する。

第４図は、表示素子ｌの外観平面図、第５図は、表示素
子の断面図を示している。この表示素子１は、透明基板
２、絶縁基板６及びスペーサ８より構成される密閉セル
構造を有している。

透明基板２は、ガラスよりなり、その内面（絶縁基板６
に臨む面）２ａには、第１電極体３、・・・、３が形成
される。第１電極体３は、ＳｎＯ□、■ＴＯなどの透明
導電膜よりなり、７セグメントパターンに配されている
。

第１電極体３には、それぞれリード部３ａが延設されて
いる。リード部３ａの先端は、透明基板側縁部２ｂに達
し、接続部３ｂとされる。さらに、第１電極体３上には
、電解重合法によりポリアニリン層４が形成される。

絶縁基板内面＜ｉＳｉＳｉ板基板２む面）６ａには、黒
鉛又は透明導電膜よりなる第２電極体７が形成されてい
る。透明基板２と絶縁基板６との間には、背景材５が配
される。この背景材５は、多孔質白色セラミック板より
なり、表示素子１の視認性を向上させるためのものであ
る。

透明基板２、絶縁基板６、スペーサ８で囲れる空間には
、電解液９が充填される。この実施例では、電解液９と
して、０．２ＭＬｉＢＦ、アセトニトリル溶液を使用し
ている。

この表示素子１は、第２電極体７に対して第１電極体３
に第１の電位貼として、１．２７Ｖ、第２の電位Ｅ８と
して、０．５７Ｖが与えられて駆動される。第１の電位
ＥＩが与えられると、ポリアニリン層４は、緑色に変化
する。一方、第２の電位Ｅｔが与えられると、ポリアニ
リン層４は黄色に変化する。第１電極体３、・・・、３
に選択的に電位Ｅ＋ＸＥｘを与えることにより、ポリア
ニリン層４によりアラビア数字が表示される。ポリアニ
リンＮ４は、表１に示したように１０″回以上変色させ
ても、何ら異常は生じない。

なお、上記実施例では本発明を、表示素子駆動に適用し
た例を示しているが、本発明は、バッテリや変色スイッ
チ等、各種ポリアニリン電子素子の駆動に適用可能なも
のである。

（ト）発明の詳細 な説明したように、この発明のポリアニリン電子素子の
駆動方法では、副反応が生じない範囲で、ポリアニリン
層に電位を与えるものであるから、ポリアニリン電子素
子の長寿命化を図れる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポリアニリン電子素子のサイクリックボルタ
メトリの結果を示す図、第２図は、同サイクリックボル
タメトリに使用された試験装置を説明する図、第３図は
、同試験装置のポリアニリン層に与えられる電位を示す
図、第４図は、この発明の一実施例に係る表示素子の外
観平面図、第５図は、同表示素子の第４図中ｖ−ｖ線に
おける断面図である。 ３・・・・・・３：第１電極体。 ４・・・・・・３：ポリアニリン層。 ７：第２電極体、　　　　　９：電解液。 Ｅ、：第１の電位、　　　　Ｅ２　：第２の電位。 特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第１図 第２図 第３図 ｔ→

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解液に第１の電極体と第２の電極体とが浸漬さ
   れており、この第１の電極体表面に形成されるポリアニ
   リン層に、第１の電位と第２の電位を与えて酸化還元反
   応を可逆的に起こさせてポリアニリン電子素子を駆動す
   る方法において、前記第１の電位を０．８７Ｖ以上１．
   ２７Ｖ以下とし、前記第２の電位を０．５７Ｖ以上０．
   ７５Ｖ以下としてなることを特徴とするポリアニリン電
   子素子の駆動方法。