JPS63286823A - 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〕 この発明は各種ディスプレイ装置などに使用されるエレ
クトロクロミック表示素子に関する。

〔従来の技術〕

この種の表示素子としては、今日まで種々の構成のもの
が知られているが、その−例として、透光性の表示側基
板の内面に透明な表示電極を介してエレクトロクロミッ
ク物質層を設けて所要パターンを構成するセグメントに
分画された表示極とし、対向側基板の内面に対向電極を
介して対極物質層を設けて対向極とし、スペーサを介し
て対向配置した両基板の上記両極間に電解液を封入した
ものが知られている。

このような表示素子においては、上記対向電極を共通電
極として所要のセグメントに対応する表示電極に電圧を
印加することにより、エレクトロクロミック物質と対極
物質との電解液を介した反応物質の着色変化により、表
示側基板の表面に所要の表示がなされるものである。た
とえば青色表示の場合、上記のエレクトロクロミック物
質として一般に酸化タングステン（Ｗ　Ｏｚ）を使用し
ているが、この場合の着色変化は、電解液としてリチラ
ム塩を非水系溶媒に溶解したものを用いたとき、つぎの
反応に基づいている。

ＷＯ，＋ｎＬｉ”　＋ｎｅ−；＝！ＬｉｎＷＣ）＋（透
明）　　　　　　　　　　　（青色）ところで、かかる
エレクトロクロミック表示素子では、表示、側基板への
着色表示を鮮明に行わせる必要から、表示極と対向極と
の間に対向極を隠蔽してそれ自身の色調を表示の背景と
する背景材を介在させるようにしている。この背景材と
しては、白色顔料として酸化チタン粉末を用いたものや
アルミナ粉末を用いたものが知られている。

前者の酸化チタン粉末を用いたものでは、これを表示極
と対向極との間に封入される電解液中に分散させるか、
あるいはこの粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末と
を混合し圧延してシート状としたものを表示極と対向極
との間に介装する方式にて使用されている。また、後者
のアルミナ粉末を用いたものでは、この粉末を焼結して
セラミック板とし、これを表示極と対向極との間に介装
する方式にて使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、酸化チタン粉末はこれ自体対向極の隠蔽力に
すぐれているものの、この粉末を電解液、たとえばプロ
ピレンカーボネートなどの非水系溶媒にＬｉＣｌ０．な
どのリチウム塩を溶解させてなる液に分散させて使用す
る場合、電解液に較べて比重が重いうえに低分散性であ
ることが原因で、表示素子を垂直に設置したとき、酸化
チタン粉末の沈降によって対向極が部分的に透けて見え
るという問題があった。

また、上記の酸化チタン粉末をポリテトラフルオロエチ
レン粉末と混合し圧延してシート状として使用する場合
、充分な隠蔽力を得るために酸化チタン粉末の分量を増
やす必要があり、この場合粉落ちが生じて他の部品を汚
し、特に表示極と対向極との接着部などに付着すると接
着強度の低下を招くなどの弊害があった。

一方、アルミナ粉末を焼結してセラミック板とし、これ
を背景材として使用する場合、充分な隠蔽力を得るため
にかなり厚手にしなければならず、この場合表示素子の
電気抵抗が増大するため、それだけ着色効率が低下して
しまうという問題を有していた。

したがって、この発明は、背景材物質として上記従来の
ものとは異なる特定の物質を用いることにより、電解液
に分散させた状態で使用しても、またシート状物として
使用しても、既述の如き問題、つまり分散不良に起因し
た問題あるいは粉落ちや電気抵抗の増大に起因した問題
を一切きたすことなく、背景材として望まれるすぐれた
隠蔽力を得ることができ、そのために表示品質の大幅な
改善を図りうるエレクトロクロミック表示素子を提供す
ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、背景材物質として、その色調が従来の酸化チ
タン粉末と同様の白色であるチタン酸アルカリ金属塩ま
たはチタン酸アルカリ土類金属塩からなる繊維状物を用
いることにより、その使用形態として電解液に分散させ
る形態およびシート状形態のいずれをも選択でき、しか
もこれら使用形態をとる場合に前記従来の如き問題を一
切生じることがなく、背景材として望まれるすぐれた隠
蔽力を充分に発揮させうるちのであることを知り、この
発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は、対向配置された表示極と対向極
との間に対向極を隠蔽してそれ自身の色調を表示の背景
とする背景材を介在させてなる工、−レクトロクロミツ
ク表示素子において、上記の背景材がチタン酸アルカリ
金属塩またはチタン酸アルカリ土類金属塩からなる繊維
状物を少なくとも含む物質にて構成されていることを特
徴とするエレクトロクロミック表示素子に係るものであ
る。

〔発明の構成・作用〕

この発明において背景材物質として用いられるチタン酸
アルカリ金属塩またはチタン酸アルカリ土類金属塩から
なる繊維状物は、酸化チタン粉末と同程度の隠蔽力を有
する白色系のものであり、その繊維の大きさとしては、
直径が０．１〜５０μｍ、長さがｌθ〜５００μｍ程度
であって、従来の酸化チタン粉末に比し真比重およびか
さ比重がいずれも小さいという特徴を有している。

チタン酸アルカリ金属塩としては、リチウム塩、カリウ
ム塩、ナトリウム塩などがあり、またチタン酸アルカリ
土類金属塩としては、マグネシウム塩、カルシウム塩、
バリウム塩などがある。これら各種塩の中でも最も好ま
しいものはチタン酸カリウム塩である。このチタン酸カ
リウム塩の繊維状物は、既に市販されており、この市販
品の物性値などを従来の酸化チタン粉末（市販品）と対
比すれば、つぎの表に示されるとおりである。

（※ｌ）エポキシ樹脂に体積比で１００／４（エポキシ
樹脂／繊維または粉末）の割合で混合し、硬化させたも
のの光反射率を測定した。

（※２）プロピレンカーボネートにＬｉＣＩＯ４を１モ
ル／ｌ溶解させてなる電解液を用い、この電解液２０ｍ
１ｔに繊維または粉末を２ｇ添加し、直径１８ｍの試験
管中でよく振り混ぜたのち静置すると、繊維または粉末
が次第に沈降して試験管下部に繊維または粉末の−ａ縮
相が生成する。この濃縮相の５日後の容積を測定し、酸
化チタン粉末の場合を１とした相対値にて表した。この
値が大きいほど電解液中の分散性にすぐれていることを
意味する。

上記表の物性値などからも理解できるように、この発明
において使用する背景材物質は、従来の酸化チタン粉末
に比し比重が小さく、しかも電解液とのなじみが良好で
、かつ電解液中で繊維相互のからまり効果を期待できる
ため、電解液中での分散性に非常にすぐれている。した
がって、この背景材物質を電解液に分散させた形態で使
用することにより、酸化チタン粉末の如き分散不良に起
因した問題を生じることがなく、背景材として望まれる
高度の隠蔽力を充分に発揮させることができる。

また、上記この発明に係る背景材物質は、これが繊維状
物であるために、繊維相互のからまり効果によって容易
にシート状化でき、このシート状物は粉落ちの問題が少
なく、したがってこのシート状形態で背景材としての使
用に供することにより、粉落ちの問題に起因した部品汚
れなどの弊害を生じることなく、前記電解液に分散させ
る場合と同様のすぐれた隠蔽力を発揮させることができ
る。しかも、このシート状物はその厚みを０．１〜２日
の範囲、特に好適には０．２〜ｌ　ｍａの範囲に任意に
選択できるとともに、このような厚み範囲で上記すぐれ
た隠蔽力を発揮できるものであり、この点からも前記従
来のアルミナ粉末を焼結してなるセラミック板のように
表示素子の電気抵抗を増大させる心配が少なく、着色効
率の維持の面でも大きく貢献させることができる。

このようなシート状物を得る方法としては、たとえば上
記の繊維状物をこれ単独でプレス成形する方法、またそ
の際に前記従来と同様のポリテトラフルオロエチレン粉
末の如き結合剤を併用して繊維状物の結着力を増大させ
る方法、さらにこれら方法にて得られたシート状物を高
温加熱処理して部分溶融させ焼結シートとする方法など
が挙げられる。上記結合剤を用いる場合でもこの結合剤
の量は従来に比し少なめでよ（、結合剤過多に起因した
電気抵抗の増大の心配は特になく、もちろん粉落ちの心
配もない。

また、上記以外の方法として、前記の繊維状物を水に分
散させたのち水平の容器中で水を加熱蒸発させることに
より、繊維状物相互が絡まり合ったシート状物を得る方
法、またその際にセルロース粉末やポリアクリルアミド
、けい酸塩などを併用してこれら結合剤の作用によって
より強固なシート状物とする方法などを採用してもよい
。これら方法によっても背景材として使用可能な保形性
良好なシート状物を得ることができる。

この発明のエレクトロクロミック表示素子は、上述の如
き特定の繊維状物を電解液に分散させた形態あるいはシ
ート状形態などで背景材として用いることを特徴として
いるが、この素子の他の構成については従来の素子と同
様であって差し支えない。以下、上記他の構成を含めて
、この発明のエレクトロクロミック表示素子の一例につ
き、図面を参考にして説明する。

図中、１は透光性の表示側基板であり、この基板１の内
面に透明な表示電極２を介してエレクトロクロミック物
質層３が設けられて所要パターンを構成するセグメント
に分画された表示極４が形成されている。５は対向側基
板であり、この基板５の内面に対向電極６を介して活性
炭素材料などからなる対極物質層７が設けられて対向極
８が形成されている。

そして、上記の側基板１，５は合成樹脂やガラスなどか
らなるスペーサ９を介して対向配置され、その内部つま
り上記両極４．８間に前記したチタン酸アルカリ金属塩
またはチタン酸アルカリ土類金属塩からなる繊維状物の
シート状成形物よりなる背景材ＩＯが介在され、かつプ
ロピレンカーボネート、アセトニトリル、γ−ブチロラ
クトン、ジメトキシエタンなどの非水系溶媒にＬｉＣｆ
Ｏ４、Ｌ　１ＢＦ４　、Ｌ　ｉ　Ｐ　Ｆｂなどのリチウ
ム塩を溶解させ、必要に応じてこれにさらに少量の水を
加えてなる電解液１）が封入されている。

上記の両側基板１．５としては一般にガラスなどの透光
性材料が用いられるが、対向側基板５は非透光性であっ
ても差し支えない、また、表示電極２は、インジウム−
スズ複合酸化物（以下、ＩＴｏという）などの透明性導
電材料からなり、表示側基板１の内面に真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンブレーティング法などの既存の
薄膜形成技術によって通常１，０００〜３．０００人程
度の厚みに形成される。さらに、対向電極６には金。

白金の如き貴金属およびこれらと他の金属との合金、あ
るいは表示電極２と同様の材料が使用され、前記同様の
薄膜形成技術のほか、金属の場合では箔状物を圧着ある
いは接着する方法によって対向側基板５の内面に通常１
，０００〜３．０００人程度の厚みに形成される。

エレクトロクロミック物質層３は、たとえば酸化タング
ステン（Ｗ・Ｏｓ）薄膜からなり、表示電極２上に前記
同様の薄膜形成技術によって通常３゜０００〜１０．０
００人程度の厚みに形成される。

また、活性炭素材料などからなる対極物質層７は、たと
えば通常厚みが１００〜５００μｍ程度の活性炭素繊維
クロスを導電性接着剤にて対向電極６上に貼り付けるこ
とにより形成されるが、その他炭素粉末やタングステン
酸鉄などの対極ｖｙＪ質を結合剤と混合してなるものを
塗着するなどの方法で形成したものであってもよい。

なお、１２．１３は表示側基板ｌの側縁部に固着された
表示極側および対向極側のリード端子、１４は対向電極
６の外部専用部を構成する導電性ペーストや金属箔など
の材料からなる導電層、１５は表示電極２を保護するた
めのＳｉＯ□などからなる絶縁層である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明においては、背景材物質として
チタン酸アルカリ金属塩またはチタン酸アルカリ土類金
属塩からなる繊維状物を用いたことにより、これを電解
液に分散させた形態で使用しても、またシート状形態で
使用しても、従来の如き分散不良に起因した問題あるい
は粉落ちや電気抵抗の増大に起因した問題を一切きたす
ことなく、背景材として望まれるすぐれた隠蔽力を得る
ことができ、そのために表示品質を大幅に改善しうるエ
レクトロクロミック表示素子を提供することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を記載してより具体的に説明す
る。

実施例１ 縦５０酊、横１６５ｆｌ、厚さ１．１　＊■の透明ガラ
スからなる表示側基板の一面に、厚さ２，５００人のＩ
ＴＯからなる所定パターンの表示電極とこの上に厚さ５
．０００人の酸化タングステン薄膜からなる数字表示用
の８字形パターン（７セグメントにて構成）のエレクト
ロクロミック物質層とを、それぞれ真空蒸着法により形
成するとともに、基板および表示電極の露出面に厚さ５
．０００人のＳｉＱｇ絶縁層を設けて表示極とした。

一方、縦４５ｆｌ、横１６０ｍ、厚さ１．１　Ｍの透明
ガラスからなる対向側基板の一面全面に、厚さ２．５０
０人のＩＴＯからなる対向電極を真空蒸着法により形成
し、この上に活性炭素繊維クロス（クラレ社製の商品名
ＣＨ−２０）をカーボンペースト（徳力社製の商品名Ｐ
Ｒ−１０）を介して貼り合わせ、１８０℃で２時間加熱
処理することにより対極物質層を形成して対向極とした
。

そして、上記の側基板を、表示極と対向極とが向かい合
う形で、かつ両極間にチタン酸カリウム繊維からなる厚
さ約０．２５鰭のシート状成形物−（金型にチタン酸カ
リウム繊維を１５■／ｃｄ入れ、これを１．０００　ｋ
ｇ／ａＪでプレス成形したもの）よりなる背景材を介在
させ、さらに周辺部に厚さｌ。

Ｏｎのポリエステル樹脂製の方形環状スペーサを介在さ
せて対向配置し、エポキシ樹脂系接着剤にて密着封止す
るとともに、内部にプロピレンカーボネートに１．θモ
ル／ｌのＬｉＣｌ０ａを溶解させ、かつ０．１重量％の
純水を添加してなる電解液約（ｉｍｌを封入した。つい
で、リード端子の取り付けと銀ペースト塗布による導電
層の形成を行い、図面に示す構成のエレクトロクロミッ
ク表示素子を作製した。

実施例２ 背景材として、実施例１に記載のチタン酸カリウム繊維
からなるシート状成形物を１，０００℃で３０分間の加
熱処理により部分溶融させて得た焼結シートを用いるよ
うにした以外は、実施例１と同様にしてエレクトロクロ
ミック表示素子を得た。

実施例３ 背景材として、チタン酸カリウム繊維１２．５　ｇを水
２０ｍ１に分散させたスラリーを底面積５００ｃＩＡの
水平な容器中に入れ、１０５℃の乾燥機中で２時間加熱
して水を蒸発させて得た約０．５　ｍ厚のシート状物を
用いるようにした以外は、実施例１と同様にしてエレク
トロクロミック表示素子を得た。

実施例４ 背景材として、チタン酸カリウム繊維１０ｇとセルロー
ス粉末（直径１７μｍ、長さ１．５鶴の長繊維）２ｇと
を用いて実施例３と同様にして得た約０．５龍厚のシー
ト状物を用いるようにした以外は、実施例１と同様にし
てエレクトロクロミック表示素子を得た。

実施例５ 背景材として、チタン酸カリウム繊維１２．５　ｇとけ
い酸カリ　（Ｋ、０・３．６ＳｉＯ，の３０重景％水溶
液）１ｍｔ！とを用いて実施例３と同様にして得た約０
．５鶴厚のシート状物を用いるようにした以外は、実施
例１と同様にしてエレクトロクロミック表示素子を得た
。

実施例６ 背景材として、チタン酸カリウム繊維１０ｇとセルロー
ス粉末（直径１７μｍ、長さ１．５鰭の長繊維）　２ｇ
とポリアクリルアミド０．５ｇとを用いて実施例３と同
様にして得た約０．５龍厚のシート状物を用いるように
した以外は、実施例１と同様にしてエレクトロクロミッ
ク表示素子を得た。

実施例７ 背景材として、チタン酸カリウム繊維１０ｇをエタノー
ル２０ｍｌに分散させこれにポリテトラフルオロエチレ
ン粉末の６０重量％水分散液０．５ｍｆを加えて混合し
、ろ過性によってよく水洗したのち、残渣としての混合
物を１０５℃で５時間乾燥後ローラーで圧延して得た約
０．３鶴厚のシート状物を用いるようにした以外は、実
施例１と同様にしてエレクトロクロミック表示素子を得
た。

実施例８ 背景材として、チタン酸カリウム繊維のシート状成形物
からなるものを使用する代わりに、電解液中にチタン酸
カリウム繊維を２８０ｇ／ｌの割合で分散させた分散形
態の背景材とするようにした以外は、実施例１と同様に
してエレクトロクロミック表示素子を得た。なお、上記
電解液よの分散は、表示極と対向極との密着、封正に先
立って方形環状スペーサを接着させた表示極の凹部にチ
タン酸カリウム繊維を２０ａｇ／ｃｄの割合となるよう
に均一に盛り上げ、ガラス板を用いてスペーサ上部と面
一となるように押圧し、その後対向極を対向配置して密
着封止したのち電解液を注入するという方式にて行った
。

以上の実施例１〜８にて得られた各表示素子につき、１
．２Ｖ、０．６秒の方形波交流電圧を表示極一対向極間
に印加したところ、表示色の青色が背景材の白色によっ
て鮮明に浮き彫りにされた高品質の着色表示を行えた。

なお、背景材をシート状形態とした実施例１〜７では、
素子組み立て時の粉落ちの現象はほとんど認められず、
また電解液への分散形態とした実施例８では分散不良に
起因した対向極が部分的に透けて見えるという問題は全
く生じず、しかも実施例１〜８のいずれにおいても背景
材に起因した電気抵抗の増大による着色効率の低下はほ
とんど認められなかった。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のエレクトロクロミック表示素子の一例
を示す断面図である。 ４・・・表示極、８・・・対向極、１０・・・背景材、
１）・・・電解液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向配置された表示極と対向極との間に対向極を
   隠蔽してそれ自身の色調を表示の背景とする背景材を介
   在させてなるエレクトロクロミック表示素子において、
   上記の背景材がチタン酸アルカリ金属塩またはチタン酸
   アルカリ土類金属塩からなる繊維状物を少なくとも含む
   物質にて構成されていることを特徴とするエレクトロク
   ロミック表示素子。
2. （２）背景材が表示極と対向極との間に封入される電解
   液中に分散されてな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）背景材がシート状物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。