JPWO2017047070A1 - 電子表示装置とその駆動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電源供給が途絶えたり装置全体に歪等が発生したりした場合にも表示を可能とする電子表示装置を提供することを目的とする。本発明は、第1、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成され、少なくとも一方が荷電されて光透明性を有する第1、第２のエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子、外部擾乱により前記第1、第２の透明電極間が短絡されて電荷を放出し、発色させる電極短絡機構を備えたことを特徴とする電子表示装置である。

Description

本発明は、エレクトロクロミック素子を利用した電子表示装置とその駆動方法に関する。

駅、学校、役所等公共施設に利用されるポスターや掲示板等に利用する電子表示装置は、数多くの種類や方式が検討され、開発・実用化されている。

電子表示装置の中で最も多く用いられている方式は液晶方式であり、デジタルサイネージ等多くの用途ですでに実用化されている。液晶方式は、一般的に２枚の平行に設置されたガラス等の基板の間に結晶と液体の中間の性質を有する液晶材料が注入されているセル構造を有する。

液晶材料は棒状に長い分子構造を有し、分子同士が同じ方向に並ぶ性質を有する。そのためこの性質を利用してセルを構成する２枚の基板間に電位差等を与えると、分子同士の並び方を制御させることができる。分子の並び方を種々変化させることにより、セルを透過する光をオンオフさせることができ、この性質を利用して表示素子とすることができる。

液晶方式を利用した液晶パネルは構造が比較的簡単であること、動作には２つの電極間の電位差を制御するだけの簡単な制御方法でよいことなどから、表示装置として広く利用されている。液晶パネルはモバイル機器のような小型の物から、デジタルサイネージ等に用いられる大型のものまで実用化されている。使用用途としても一般的なテレビ画像の表示から、パソコン等の電子機器等の表示、医療等の特殊用途まで広範囲で実用化がなされている。

また、最近では、より薄型、きれいさを追求した有機EL（Electroluminescence）方式を用いた表示装置が開発されほぼ実用化されている。有機EL方式は、電界をかけると発光する有機材料を２枚の電極で挟み込んだ構造を有しており、有機材料が一つの材料だけからなる単層型有機EL方式や電荷注入や電荷移動、発光などの機能を受け持つ複数の層からなる機能分離積層型有機EL方式が一般的に利用されている。有機EL方式は、パネル全体が液晶と比較して薄く軽量であることから次世代の表示方式として期待されており、また液晶方式がバックライト等の補助光を必要とするのに対し、有機EL方式は自己発光するためよりきれいな表示が可能であるとされている。

さらに、動作時の低消費電力化、電力無供給時でも表示を継続可能なメモリ性を追求した電子ペーパー方式などを用いた表示装置も開発されている。電子ペーパー方式としてよく知られているものはマイクロカプセル方式である。一つの小さなボール状のマイクロカプセル内に色が異なり、それぞれ正負に帯電させた顔料粒子を封入し、このマイクロカプセルを含んだインクを２枚の電極間に注入されたセル構造を有する。２枚の電極間に電圧を印加し、電極間の電位差を制御することによりカプセル内部の顔料を移動させ表示させる方式である。この方式は、情報を表示させるときだけ電圧を印加し情報を表示させれば、その後電圧を印加しなくても表示させた情報を表示し続けることが可能であるため、液晶表示、有機EL表示と比較して消費電力を低く抑えることが可能となる。

特開２０１５−４９２０号公報 特開２０１３−１１７５９９号公報

一方で、公共施設等でのポスター・掲示板等の利用面から考えると、通常時に情報を提供できることが重要であるが、緊急時や非常時に別の情報を伝達したいという要望も多く、その観点で電子表示装置を導入したいという要望が存在する。

緊急時・非常時に情報伝達を行うという観点で電子表示装置を考えると、液晶方式、有機EL方式の場合、表示を行うのに電力が必要であり、電力断絶時には全く機能を発しない。電子ペーパー方式のうち、一般的な電気泳動型方式（ｅインクなど）は情報を表示させ続けることが可能であり、この点で電子ペーパー方式が目的にかなっていると思われる。しかし電力断絶後に表示変更を行うことはできないため、結局伝えたい事柄は表示されないという課題がある。

特許文献１には多機能看板装置が開示されている。この多機能看板装置は、おもて面には平常時に広告、看板、案内表示、標識等としての表示を行う視覚表示層１、裏面には面光源、両者の中間には災害時に避難経路等を示す視覚表示層２を備えている。災害時には無線制御手段を介した制御で視覚表示層２を発光表示させる。災害時に面光源と視覚表示層２を用いて表示を行うが、電力が必要であり、電力断絶時には全く機能を発しない。

また、電子表示装置そのものがゆがんだり、一部破損したりするような非常時の場合、装置自体にガラス基板を用いる液晶方式などは、電力が供給されたとしても情報を伝達することはできなくなってしまう。装置がゆがんだり一部破損する場合には、構成内容物が漏れ出したり、表示パネルに使われている電極同士が短絡してしまうことにより装置自体が動作しなくなってしまうことも考えられる。

特許文献２には薄膜電池素子を備え薄型化したエレクトロクロミック表示素子が開示されている。薄膜電池素子は集電体と集電体に接続された第１の電池電極層、第１の電池電極層に固体電解質を介して積層された第２の電池電極層を備え、集電体の裏面と反対面の表面に、２つのエレクトロクロミック層の片方が接続されているものである。スイッチを押して２つのエレクトロクロミック層の間に薄膜電池素子の電圧を印加するか短絡させるかで表示を変えている。

しかしこの特許文献２には、エレクトロクロミック表示素子が歪んだり、一部破損したりするような非常時の場合については何ら示されていない。

本発明は、上記に鑑み、特に、電源供給が途絶えたり装置に歪等が発生したりした場合でも表示を可能とする電子表示装置を得ることを目的とする。

本発明は、第1、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成され、少なくとも一方が荷電されて光透明性を有する第1、第２のエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子、
外部擾乱により前記第1、第２の透明電極間が短絡されて電荷を放出し、発色させる電極短絡機構を備えたことを特徴とする電子表示装置である。

また本発明は、第1、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成されたエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子の、前記第1、第２の透明電極へ電荷を供給して、少なくとも一方のエレクトロクロミック薄膜を光透過性とし、前記電荷の供給を停止して前記光透過性を維持させ、外部擾乱の際に前記第1、第２の透明電極間が短絡されて前記電荷を放出することで前記エレクトロクロミック薄膜が発色し情報を表示することを特徴とする電子表示装置の駆動方法である。

本発明のエレクトロクロミック素子を利用した電子表示装置を用いることで、電源供給が途絶えたり装置に歪等が発生したりした場合でも表示を可能とする電子表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態で用いるエレクトロクロミック素子の構造を示す断面図である。 本発明の実施形態の電子表示装置を、掲示板上等に設けた緊急情報表示装置として用いた例である。（ａ）は常時のフロアの表示板であることを示す。緊急時には図２（ｂ）に示すように非常口等避難経路の情報が表示される。緊急時には図２（ｂ）に示すようにフロア表示板の上に避難経路等の情報が表示される。 本発明の実施形態の電子表示装置が一部破損あるいは折れ曲がった場合に、避難経路等の情報が自動的に表示されることを示す図である。 本発明の実施例で用いる振動スイッチを示す図である。 本発明の実施例で用いる短絡スイッチを示す図である。 本発明の実施例で用いる短絡スイッチを示す図である。

本発明者は、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、着脱可能な電荷供給装置と、緊急時、非常時等に電極間を短絡することのできる電極短絡機構を用いればよいことを見出した。この電荷供給装置と電極短絡機構によって、電源供給が途絶えたり装置全体に歪等が発生したりした場合にも表示を可能とする電子表示装置が得られることを見出し、本発明を創出するに到った。

本発明の実施形態で用いるエレクトロクロミック素子１０１の構造を図１に示す。エレクトロクロミック素子は、基板１１，１２上に設けられた２つの対向した電極１３，１４のそれぞれに酸化還元状態の２種類の状態を有するエレクトロクロミック材料２１，２２を形成する。さらに、２つの対向したエレクトロクロミック材料２１、２２間を電荷もしくはイオンを伝導することのできる電解質３１で満たしたセル構造を有し、セル周辺を封止材４１で密封する。電極１３，１４の形状は表示させたい情報例えば文字、図形、絵等の形状とする。

電極上に形成されたエレクトロクロミック材料は材料内の電荷量（酸化状態⇔還元状態）に応じて色変化を起こし、情報を表示させることができる。このエレクトロクロミック素子は、２つの電極上に形成されたエレクトロクロミック材料の一方を酸化状態にする場合には、他方の材料は還元状態になり、一方を還元状態にすると他方は酸化状態になる。そのため、エレクトロクロミック素子は２つのエレクトロクロミック材料の酸化還元状態を制御することで情報を表示させることができる。また、構造的に、２つの酸化還元材料を２つの電極で制御し、内部の電解質の電荷移動を活用する点で、エレクトロクロミック素子は一種の電池であり、充電状態、放電状態の２つの状態で色を変化させることで表示変更する素子であるともいうことができる。

この素子を通常動作させる場合、２枚の対向電極１３，１４は互いに接触させないようにする。接触している場合、電極同士が短絡状態となるため色変化を起こさせることができない。

動作には、それぞれの電極に電圧を印加し、充電状態と放電状態を切り替えることで表示を変更し、エレクトロクロミック材料の組み合わせにより、充電時に発色するか、放電時に発色するかが決定し、制御することができる。

放電時に発色する材料を選択し、通常は充電状態にすることにより、通常掲示時は情報を表示させず、緊急時、非常時等に本発明の電子表示装置に用いる電極短絡機構を用いて、意図的もしくは装置歪み等が発生した場合に電極を短絡させ、電極短絡発生時に情報を表示させることができる。

以下更に詳細に説明する。

エレクトロクロミック素子を構成する２つの基板１１，１２として用いることが可能な材料としては、ガラス、シリコン等の無機材料や、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂のようなプラスチックなどを用いることができる。その上に形成される電極、エレクトロクロミック材料を保持できる材料であれば基板１１，１２の材料は特に限定はされない。なお、電極材料等の基板以外の構成要素によりエレクトロクロミック表示素子の構造を十分に支持し得る場合には、その電極材料等が基板の役目を兼ねるため、改まっては基板を使用しない事も可能である。

基板に求められる特性としては、セルを製造する際に加えられる熱や、内部に形成される電解質等で劣化、浸食されなければ特に高い耐熱性や耐薬品性は必要ないが、表示素子で利用することを考慮すると光透過性（透明性）の高い基板を用いることが望ましい。特に、人が見ると想定される側の基板は透明であることが望ましい。２つの基板は、同じ材料を用いても、異なる材料を用いても良く、たとえば、ガラスとシリコンの２基板で形成したり、透明なポリエステルフィルムと着色されたポリイミドフィルムの２基板で形成することも可能である。この場合、透明な基板が配置された側を表示装置の表側（人間が見る方向）とすることで正確な情報を伝達することができる。

電極１３，１４として夫々用いることが可能な材料としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、酸化錫（ネサ）、金、銀、白金、銅、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等の金属や合金の他、導電性ポリマーなどの有機材料が挙げられる。電極１３，１４に求められる特性としては、特に高い耐熱性や耐薬品性は必要ないが、基板と同様に表示素子で利用することを考慮すると光透過性（透明性）の高い基板を用いることが望ましい。特に人が見る側の基板に形成される側の電極としては、金などの金属材料よりもITOなどの酸化物透明導電材料が望ましい。なお電極１３，１４は、半透明であっても、短絡時に情報が確認できる程度の光透過性があれば用いることができ、本発明の透明電極に含まれる。

電極１３，１４の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、エッチング法、リフトオフ等通常の電極形成プロセスを利用でき、特に限定されない。また、導電性ポリマーのような有機材料や、銀ペーストや金属粒子を含んだ分散液、金属の有機化合物を電極として使用する場合には、スピンコート法、ディップ法、ディスペンサ法、インクジェット法等の溶液プロセスも利用することができ、この場合にも特に限定されない。また、電極１３，１４をパターニングし、電極を加工する場合は、一般的なフォトリソエッチング法やシャドウマスクを用いたパターニング法などを用いることができる。溶液プロセスから形成される場合は、ディスペンサ法やインクジェット法により直接描画することもできる。

エレクトロクロミック材料２１，２２として用いる材料としては、電荷を授受することで光吸収に変化が起こる化学材料を用いる。このような材料としては酸化タングステンのような無機材料、プルシアンブルー及びその誘導体のような無機顔料、ビオロゲンなどの有機色素があげられる。このような材料は、電荷の授受により物質が酸化もしくは還元され、その状態での吸収波長が異なるため、電荷の授受によって色の変化を引き起こす。なお、エレクトロクロミック材料２１，２２のうち片方だけであれば、電荷の授受（酸化もしくは還元）が起こっても色の変化が起きないもの、あるいは、どちらの状態でも透明の物も用いることができる。一般的にこのような材料は酸化状態もしくは還元状態のどちらかが安定であることが多く、エレクトロクロミック素子は酸化状態が安定なものと還元状態が安定なものの二つを組み合わせて用いることが望ましい。

電解質３１として用いることのできる材料としては、溶液もしくはゲル、固体等の状態で電荷もしくはイオンを伝導させることのできる材料を用いる。一般的には溶媒中でイオン等に電離する物質と溶液からなる電解液であれば、どのようなものでも用いることができ、特に限定されるものではない。溶液のまま用いる場合、セルからの液漏れ等が危惧されるため、ゲル状にして用いられることも多い。エレクトロクロミック素子の場合、たとえばカリウムイオンのように、特定のイオンの授受で色変化を起こす物質もあり、そのような場合、カリウムトリフルオロメタンスルホニルイミドのような電解質を用いることもある。

封止材４１として用いることのできる材料としては、一般的なシリコーン系や樹脂系の接着剤を用いることができる。接着剤としての耐熱性や硬度には特に特別な性能は必要ないが、電解質３１が特に液体の場合、電解質に浸食されない材料を選択するとよい。
本実施形態で用いる電荷供給装置５０としては、一般的な電源装置を用いることができるが、本実施形態のエレクトロクロミック素子は、直流電源で動作させることが望ましい。そのため、乾電池などの一次電池やリチウムイオン電池などの二次電池のような直流電源装置や、整流回路を備えた交流−直流変換電源装置などを用いるとよい。エレクトロクロミック素子を動作させることができる充分な電荷量を供給することができれば、特に大きさ、形状などは限定されない。電荷供給装置５０は、エレクトロクロミック素子を動作させ、発色させた後は電極１３，１４から切り離し、代わりに電極短絡機構５１を接続する。

本実施形態で用いる電極短絡機構５１としては、外部擾乱が発生した必要な時に自動もしくは手動で電極間を短絡させることのできる機能を有していれば、形状や方式は限定されない。また、エレクトロクロミックセルの外部に設けられていてもエレクトロクロミックセルの内部に設けられていても、電極間を短絡させる機能を有していればどちらでも使用することができる。

またここでいう外部擾乱とは、地震、火事、水害、強風、台風、事故等の災害及び人が指などで押圧することを指す。外部擾乱が発生した場合に電極短絡機構が作動し、エレクトロクロミックセルの電極間を短絡させることができる。地震、強風、台風、事故など、平静時とは異なる大きな振動が発生する場合には、振動、揺れを感知して短絡を発生させることのできるような振動スイッチ、傾斜スイッチ（例を図４に示す。）を用いることができる。たとえば秋月電子通商製の傾斜スイッチは内部に球状の玉が含有されており、この球が動くことにより電極間を短絡することができる。

火事などの熱の発生が想定される場合には、エレクトロクロミック素子の２つの電極間に通常の気温（動作温度）以上の温度、たとえば８０℃以上になると溶融するような樹脂もしくはペースト薄膜を挟むとよい。それによって、通常時には２つの電極間は電気的に絶縁状態であり、加熱時に電極間の樹脂が溶融し電極間が短絡する機構を設けることができる（例を図５に示す）。ここで８０℃以上になると溶融するような樹脂もしくはペースト薄膜としては、ポリ塩化ビニル（融点８５℃〜）やアクリル樹脂（融点９０℃〜）などのプラスチック材料や、炭素数が４０以上のパラフィン化合物（炭素数が４０のテトラコンタンの融点は８０−８５℃）、モンタン蝋（融点８２℃）やカルナバ蝋（融点８２．５℃）などのロウ、あるいはリコーワックスLP（融点８２℃〜）やマイクロックスW445（融点８３．９℃）などのワックスを用いることができる。

また、水害で浸水等の発生が想定される場合には、１対の電極を一定の間隔で配置することにより、電極が浸水した場合に電極間に電流が流れ短絡状態を創り出すことができる（図６に例を示す）。また、この電極短絡機構は上記のようなエレクトロクロミックセル外部のみではなく、エレクトロクロミックセル内部に設けることもできる。さらに、エレクトロクロミックセルを構成する電極同士を指などの外部応力で直接短絡させることで短絡状態を形成したり、セル自体が曲がったりゆがんだ時に、折れ曲がった部分やゆがんだ部分の電極同士が短絡することで短絡状態を形成しても良い。

以上、本実施形態のエレクトロクロミック素子を構成する要素を記載したが、それぞれの項目で構成された条件を満たす材料、装置、機構であれば、上記に記載した例示材料、装置、機構に限定されるものではない。
（実施例１）
厚さ１００μmのポリエチレンテレフタレートフィルム（PET：Polyethylene Terephthalate）上にITO電極を１０μm程度スパッタ法で製膜し、透明電極付き透明基板を作製し５ｃｍ角の基板を２枚作製した。１枚の基板上にエレクトロクロミック材料として、プルシアンブルー顔料（PB: Prussian blue）を水に分散させたインクを用いて、スピンコート法で製膜した。また、プルシアンブルーのニッケル誘導体（Ni-PBA:Ni-Prussian blue analogues）を水に分散させたインクを用いてもう１枚の基板上にスピンコート法で製膜し、エレクトロクロミック材料付き基板を１枚ずつ作製した。PBを塗布した基板上にディスペンサ装置を用いて熱硬化性エポキシ樹脂を塗布し、内部に炭酸プロピレン溶液を充填させた。具体的には、５ｃｍ×５ｃｍの基板の上に、幅１００μｍのエポキシ樹脂を３ｃｍの大きさの正方形の枠の形に塗布して盛り上げて封止材にした。この封止材で囲まれた内側に電解質である炭酸プロピレン溶液を充填した。その上から、Ni-PBAが塗布された基板を電極同士が向き合う形で貼り合わせ、加熱することでエポキシ系接着剤を硬化させ、エレクトロクロミック素子１０１を作製した。電極の形状を表示させたい文字、図形等の形状にする。

作製した素子１０１にPB電極側に−１．５Ｖ、Ni-PBA電極側に０Vの電位（電位差１．５Ｖ）を与えることにより、素子１０１のPB顔料は青色から無色へと変化した。

本実施形態に基づくエレクトロクロミック素子では、実施例１に示したように１．５V程度の電圧で色変化を起こすことが可能である。背景技術で記載したマイクロカプセル型の電子ペーパー媒体が数十ボルトの電圧が必要なことと比較すると、消費電力の低減を実現することができる。

また、本実施形態に基づくエレクトロクロミック素子において、基板、電極材料として透明なものを選択し、エレクトロクロミック材料として酸化・還元反応のどちらか一方が透明になる材料を選択することで、光を透過する表示素子を作製することができる。その結果、図２のように素子の下部に別の情報が示された表示装置を作製することができる。図２は掲示板上等に設けた緊急情報表示装置として用いた例である。図２（ａ）は常時で、ビル内の一般的なフロア表示板である。緊急時には図２（ｂ）に示すようにフロア表示板の上に避難経路等の情報が表示される。ここでは着色された「非常口」の文字と経路の矢印が表示される。
（実施例２）
実施例１で作製したエレクトロクロミック素子１０１を印刷されたポスターの上に貼りつけ、ポスターに貼りつけた状態で電荷供給装置５０を用いてPB電極側に−１．５Ｖ、Ni-PBA電極側に０Vの電位（電位差１．５Ｖ）を与えた。するとエレクトロクロミック素子１０１はほぼ透明になり、支障なく下部のポスターの情報を読み取ることができた。この状態で、２つの電極に印加した電圧を除去したところ、素子１０１の透明な状態は維持され、３日後でも下部のポスターの情報を読み取ることができた。

この電極の電極間を電極短絡機構５１（本実施例の場合は単純な手動スイッチ）を用いて短絡させ、素子間に保持されている電荷を取り除き放電状態にしたところ、素子１０１のPBが青色に発色し、新たな情報を表示させることができた。この状態で素子の２電極間の短絡状態を除いても青色発色状態が継続し、情報を表示し続けることができた。

本実施形態に基づくエレクトロクロミック素子を用いることによって全く異なる性質の情報を一つの媒体で発信することが可能となる。特に素子がほぼ透明になることにより、通常時には、エレクトロクロミックで表示させる情報を意識させることなく、通常の情報を発信することができる。そして、緊急時にはたとえば避難経路や、避難情報を一般情報の上に表示させ、また必要な時間だけ表示させ続けることができるようになる。

エレクトロクロミック表示素子を動作させる場合、先に記載した通り、２つの電極間を電気的に短絡させないことが望ましい。短絡した場合、エレクトロクロミック材料の酸化還元反応が進行せず、素子として充電状態にすることができないため、表示の変更は起こらない。このような短絡を防止するため、一般的には、電解質中に微粒子などを混合し、スペーサーとして利用することも多い。混合する微粒子は一般的にはシリカ粒子を用いることが多い。電解質に溶けなければ、アクリル樹脂などのポリマー微粒子を用いることもできる。

ここで、基板として、折り曲げても破損しないフィルム基板を用い、エレクトロクロミック素子が放電状態時に発色するエレクトロクロミック素子を用いる。それにより、表示媒体全体の破損時や、歪み等が発生した場合、フィルムで形成されたエレクトロクロミック素子は図３のように、全体が破損するのではなく、一部の電極同士の接触が発生する。この接触が電極短絡機構５１として動作し、素子中の電荷が放電され、情報を切り替えて表示させることができるようになる。図３は本実施形態の電子表示装置が一部破損あるいは折れ曲がった場合に、避難経路等の情報が自動的に表示されることを示している。

背景技術として記載した一般的な表示素子の場合、情報の書き換え時には多少でも電力が必要である。しかし本実施形態のエレクトロクロミック素子の場合、通常時に充電状態に保持した素子自体の電荷移動により、情報の書き換えが電力の供給なしに自動で行われる。
（実施例３）
実施例２で作製したエレクトロクロミック素子を貼りつけたポスターにおいて、PB電極側に−１．５Ｖ、Ni-PBA電極側に０Vの電位（電位差１．５Ｖ）を与えてエレクトロクロミック素子を透明状態にした。そのあと、電極への電圧供給を停止し、配線等を外した状態で、ポスターの一部を折り曲げたところ、折り曲げた部分の電極同士の接触が発生し、電気的に短絡させた状態と同様の情報を表示させることができた。

このポスターの破損等による自動情報表示ができない場合は、人為的に情報を表示させることができる。実施例２に記載したように、エレクトロクロミック素子の場合、電極間の短絡を防ぐ目的で、電解質中にスペーサーとなる微粒子を混入することが多い。本実施例では微粒子を混入しない。つまりどのエリアを指等で圧力を印加しても電極同士が接触して短絡状態になり、任意に情報を表示させることができる。この場合でも、情報の表示に電力は必要なく、電源供給が途絶えた緊急時でも必要な情報を提供することができる。指による押圧も外部擾乱に含まれる。
（実施例４）
実施例２で作製したエレクトロクロミック素子を貼りつけたポスターにおいて、電荷供給装置５０を用いてPB電極側に−１．５Ｖ、Ni-PBA電極側に０Vの電位（電位差１．５Ｖ）を与えてエレクトロクロミック素子を透明状態にした。そののち、電荷供給装置５０を外して電極への電圧供給を停止した。この状態で、ポスターの一部を指で押して、電極同士を接触させることにより電極短絡機構５１として動作させ、情報を切り替えて表示させることができた。本実施例では、ポスター全体の電解質にスペーサーを入れ、通常使用時の短絡状態を防ぐが、一部にスペーサーを入れない（または少ない）部分を設けておく。その部分を指などで押すと短絡状態を作り出せる。緊急時でも高い確率で表示できるよう、スペーサーを混入しないもしくは少ない部分は、ポスター上に複数設けておくか、人が手を触れやすい場所に設けておくと良い。
（実施例５）
本実施例では電極短絡機構５１として、図４に示す様な構造の傾斜スイッチを用いる。それ以外の構成、動作方法は、実施例３，４と同様であるのでここでは省略する。本実施例における電極短絡機構５１として用いる傾斜スイッチについて説明する。本傾斜スイッチは、図４（ａ）に示す様な構造となっている。金属球６０は金属６１上に置かれ金属６１上を転がることができる。金属６３は金属６１と並行して設けられ、先端が接点６２となっている。接点６２と金属６１はそれぞれエレクトロクロミック素子の電極１３，電極１４に接続されている。

平常時において、この傾斜スイッチは、水平に設置されており、金属球６０は、金属６１上で、かつ、接点６２と接触しない位置に存在している。次に、地震、事故等の外部擾乱により、振動もしくは衝撃が傾斜スイッチに加わることにより金属球６０が転がり、接点６２と接触すると端子間が短絡される。その結果、電極短絡機構５１が接続されている電極１３，１４が短絡され、情報を切り替えて表示することができた。

尚、本実施例においては、傾斜スイッチを接点が一方向のみに設置された一次元状のものとして説明した。しかし接点は一方向のみならず、複数方向に設置されていても構わないし、振動、衝撃等により接点を短絡させる機能を有していれば、本実施例の構造に限定するものではない。
（実施例６）
本実施例では電極短絡機構５１として、図５に示す様な構造であり、過熱により端子間を短絡する機能を有する加熱溶融短絡機構を用いる。それ以外の構成、動作方法は、実施例３，４と同様であるのでここでは省略する。本実施例における電極短絡機構５１として用いる加熱溶融短絡機構について説明する。

本加熱溶融短絡機構は、図５（ａ）に示す様な構造になっている。つまり、２つの金属７１、７１を先端が隙間７３を空けて対向するように配置する。金属７１上に、隙間７３を跨ぐように、リコーワックスLPから成る低融点樹脂７２を設置する。低融点樹脂７２上に金属球７０を置く。二つの金属７１、７１はそれぞれエレクトロクロミック素子の電極１３，電極１４に接続されている。

低融点樹脂７２は低融点であり、常温において絶縁性（高抵抗）を示す材料であれば良い。平常時においては、金属球７０は、絶縁体である低融点樹脂７２上に設置されている。そのため、端子間は開放状態で、電気的な短絡は無い。しかし火災、故障、異常加熱等の外部擾乱により、通常とは異なった熱が加わり、本加熱溶融短絡機構が加熱された場合、図５（ｂ）に示す様に、低融点樹脂７２が溶融し、隙間７３から流れ落ち、金属球７０が落下して端子間が短絡する。その結果、電極短絡機構５１が接続されている電極１３，１４が短絡され、緊急用の表示に切り替えることができた。

尚、本加熱溶融短絡機構は熱により端子間が短絡される一例を示したに過ぎず、熱により端子間が短絡される機能を有していればこの形態に限るものではない。例えば、熱により低融点の金属が溶け落ちて端子間を短絡する機構でも良いし、熱により電気抵抗が変化する機構を利用しても良い。
（実施例７）
本実施例では電極短絡機構５１として、図５に示す様な構造により構成され、水等の導電性の液体により端子間を短絡する機能を有する漏水検知短絡機構を用いる。それ以外の構成、動作方法は、実施例３，４と同様であるのでここでは省略する。本実施例における電極短絡機構５１として用いる漏水検知短絡機構について説明する。

本漏水検知短絡機構は、図６（ａ）に示す様な構成となっており、絶縁体８２上に所定の間隔で金属板８０と金属板８１が設置されている。平常時においては、金属板８０、８１は絶縁体状に所定の間隔をもって配置されているため、端子間が短絡されることはない。しかし水害、事故、豪雨、等の外部擾乱により水が本漏水検知短絡機構に水８３がかかった場合、図６（ｂ）に示す様に、金属板８０、８１間が水により短絡されて端子間が短絡される。その結果、電極短絡機構５１が接続されている透明電極１３，１４が短絡され、情報を切り替えて表示することができた。

尚、本漏水検知短絡機構は水により端子間が短絡される一例を示したに過ぎず、水により端子間が短絡される機能を有していればこの形態に限るものではないし、水以外の導電性の液体でも構わない。低融点金属を本漏水検知短絡機構の上部に配置し、熱により溶融した場合に金属板８０，８１の上に流れ落ちる構造とすれば、火災等の場合にエレクトロクロミック素子の表示を切り替える電極短絡機構５１として用いることもできる。

以上、電極短絡機構について実施例を述べたが、地震、火事、水害、強風、台風、事故等の災害あるいは人の押圧に起因する外部擾乱により、端子間を短絡する機能を有していれば、電極短絡機構は本実施例に記載の方法に限ることはない。また、本願発明で述べた電極短絡機構は単独ではなく、複数を組み合わせ、複数の外部擾乱に対し同時に動作する電極短絡機構としても構わないことは言うまでもない。

また上述の実施例では本発明のエレクトロクロミック素子１０１をポスターに貼り付けた例を示したが、それ以外にも多様な応用が考えられる。一例としては、エレクトロクロミック素子１０１を壁、柱、扉、机、コピー機、キャビネットなどに貼っておき、普段は透明なので目立たないが、電源短絡したら避難方向が浮かび上がるような応用も考えられる。避難時に迷い易い場所に貼っておくと効果的である。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
第1、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成され、少なくとも一方が荷電されて光透明性を有する第1、第２のエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子、
外部擾乱により前記第1、第２の透明電極間を短絡して電荷を放出し、発色させる電極短絡機構を備えたことを特徴とする電子表示装置。
（付記２）
付記１に記載の電子表示装置において、前記荷電は前記第1、第２の透明電極に電荷を供給し、前記電子表示装置に対して着脱可能な電荷供給装置で行うことを特徴とする電子表示装置。
（付記３）
付記１または付記２に記載の電子表示装置において、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の一方がプルシアンブルー顔料を主材料とし、他方がプルシアンブルー誘導体を主材料とすることを特徴とする電子表示装置。
（付記４）
付記１から付記３のいずれか一項に記載の電子表示装置において、電解質中にカリウムトリフルオロメタンスルホニルイミドを含有することを特徴とする電子表示装置。
（付記５）
付記１から付記４のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記外部擾乱は災害であることを特徴とする電子表示装置。
（付記６）
付記１から５に記載のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記外部擾乱は、地震、火事、水害、強風、台風、事故等の災害または指による押圧であることを特徴とする電子表示装置。
（付記７）
付記１から付記５のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記電極短絡機構は、傾斜スイッチであることを特徴とする電子表示装置。
（付記８）
付記７の電子表示装置において、前記傾斜スイッチは接点と金属球を備え、振動で前記接点と前記金属球が短絡することを特徴とする電子表示装置。
（付記９）
付記１から付記７のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記電極短絡機構は、短絡スイッチであることを特徴とする電子表示装置。
（付記１０）
付記９の電子表示装置において、前記短絡スイッチは加熱溶融短絡機構であることを特徴とする電子表示装置。
（付記１１）
付記１０の電子表示装置において、前記加熱溶融短絡機構は、隙間を開けて対向した二つの金属と前記隙間を跨ぐように設置された低融点樹脂、前記低融点樹脂上に設置された金属球を備え、加熱された場合に前記低融点樹脂が溶融して前記金属球が落下し、前記二つの金属を短絡することを特徴とする電子表示装置。
（付記１２）
付記１から６のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記電極短絡機構は、前記第1、第2の透明電極同士が接触しやすい場所を形成するものであることを特徴とする電子表示装置。
（付記１３）
付記１２の電子表示装置において、前記第1、第２の透明電極同士が接触しやすい場所は、前記電解質中に混入させるスペーサーとなる微粒子を混入しないまたは混入が少ない場所であることを特徴とする電子表示装置。
（付記１４）
第1、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成されたエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子の、前記第1、第２の透明電極へ電荷を供給して、少なくとも一方の前記エレクトロクロミック薄膜を光透過性とし、前記電荷の供給を停止して前記光透過性を維持させ、外部擾乱の際に前記第1、第２の透明電極間を短絡して前記電荷を放出させることで前記エレクトロクロミック薄膜が発色し情報を表示することを特徴とする電子表示装置の駆動方法。
（付記１５）
付記１４に記載の電子表示装置の駆動方法において、前記電子表示装置が物理的に破損または歪んだ場合に、前記第1、第2の透明電極同士の接触により、前記第1、第２の透明電極が短絡させられることを特徴とする電子表示装置の駆動方法。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１５年９月１５日に出願された日本出願特願２０１５−１８１７２７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１１、１２ 基板
１３、１４ 電極
２１、２２ エレクトロクロミック材料
３１ 電解質
５０ 電荷供給装置
５１ 電極短絡機構
６０、７０ 金属球
６１、７１ 金属
６２ 接点
７２ 低融点樹脂
７３ 隙間
８０、８１ 金属板
８２ 絶縁体
８３ 水

電極１３，１４として夫々用いることが可能な材料としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、酸化錫（ネサ）、金、銀、白金、銅、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等の金属や合金の他、導電性ポリマーなどの有機材料が挙げられる。電極１３，１４に求められる特性としては、特に高い耐熱性や耐薬品性は必要ないが、基板と同様に表示素子で利用することを考慮すると光透過性（透明性）の高い電極を用いることが望ましい。特に人が見る側の基板に形成される側の電極としては、金などの金属材料よりもITOなどの酸化物透明導電材料が望ましい。なお電極１３，１４は、半透明であっても、短絡時に情報が確認できる程度の光透過性があれば用いることができ、本発明の透明電極に含まれる。

尚、本実施例においては、傾斜スイッチを接点が一方向のみに設置された一次元状のものとして説明した。しかし接点は一方向のみならず、複数方向に設置されていても構わないし、振動、衝撃等により接点を短絡させる機能を有していれば、本実施例の構造に限定するものではない。
（実施例６）
本実施例では電極短絡機構５１として、図５に示す様な構造であり、加熱により端子間を短絡する機能を有する加熱溶融短絡機構を用いる。それ以外の構成、動作方法は、実施例３，４と同様であるのでここでは省略する。本実施例における電極短絡機構５１として用いる加熱溶融短絡機構について説明する。

本漏水検知短絡機構は、図６（ａ）に示す様な構成となっており、絶縁体８２上に所定の間隔で金属板８０と金属板８１が設置されている。平常時においては、金属板８０、８１は絶縁体上に所定の間隔をもって配置されているため、端子間が短絡されることはない。しかし水害、事故、豪雨、等の外部擾乱により水が本漏水検知短絡機構に水８３がかかった場合、図６（ｂ）に示す様に、金属板８０、８１間が水により短絡されて端子間が短絡される。その結果、電極短絡機構５１が接続されている透明電極１３，１４が短絡され、情報を切り替えて表示することができた。

Claims (10)

1. 第１、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成され、少なくとも一方が荷電されて光透明性を有する第1、第２のエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子、
   外部擾乱により前記第1、第2の透明電極間が短絡されて電荷を放出し、発色させる電極短絡機構を備えたことを特徴とする電子表示装置。
2. 請求項１に記載の電子表示装置において、前記荷電は前記第1、第２の透明電極に電荷を供給し、前記電子表示装置に対して着脱可能な電荷供給装置で行うことを特徴とする電子表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子表示装置において、前記第1、第２のエレクトロクロミック薄膜の一方がプルシアンブルー顔料を主材料とし、他方がプルシアンブルー誘導体を主材料とすることを特徴とする電子表示装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子表示装置において、電解質中にカリウムトリフルオロメタンスルホニルイミドを含有することを特徴とする電子表示装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記外部擾乱は災害または指による押圧であることを特徴とする電子表示装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記電極短絡機構は、傾斜スイッチであることを特徴とする電子表示装置。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記電極短絡機構は、短絡スイッチであることを特徴とする電子表示装置。
8. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電子表示装置において、前記電極短絡機構は、前記第1、第2の透明電極同士が接触しやすい場所を形成するものであることを特徴とする電子表示装置。
9. 第1、第２の透明電極、前記第1、第２の透明電極上に形成されたエレクトロクロミック薄膜、前記第1、第2のエレクトロクロミック薄膜の間に充填された電解質を備えたエレクトロクロミック素子の、前記第1、第２の透明電極へ電荷を供給して、少なくとも一方の前記エレクトロクロミック薄膜を光透過性とし、前記電荷の供給を停止して前記光透過性を維持させ、外部擾乱の際に前記第1、第２の透明電極間が短絡されて前記電荷を放出することで前記エレクトロクロミック薄膜が発色し情報を表示することを特徴とする電子表示装置の駆動方法。
10. 請求項９に記載の電子表示装置の駆動方法において、前記電子表示装置が物理的に破損または歪んだ場合に、前記第1、第2の透明電極同士の接触により、前記第1、第２の透明電極が短絡させられることを特徴とする電子表示装置の駆動方法。

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