WO2017159221A1 - エレクトロクロミック描画・表示装置 - Google Patents

エレクトロクロミック描画・表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017159221A1
WO2017159221A1 PCT/JP2017/006119 JP2017006119W WO2017159221A1 WO 2017159221 A1 WO2017159221 A1 WO 2017159221A1 JP 2017006119 W JP2017006119 W JP 2017006119W WO 2017159221 A1 WO2017159221 A1 WO 2017159221A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductive film
electrochromic
electrolyte
electrochromic material
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/006119
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英之 牧
昌芳 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Keio University
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Keio University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science, Keio University filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2018505376A priority Critical patent/JP6775204B2/ja
Publication of WO2017159221A1 publication Critical patent/WO2017159221A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G02F1/155—Electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an electrochromic drawing / display device, and in particular, no special driving electronic circuit for local voltage / current is required, and local color change (coloring / decoloring / discoloration) with a simple structure.
  • the present invention relates to an electrochromic drawing / display device that can be used.
  • An electrochromic material in which a color change can be obtained reversibly by electrochemical oxidation / reduction by applying voltage / current.
  • Such electrochromic materials include inorganic materials and organic materials.
  • Inorganic materials include oxides (oxides such as tungsten oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, iridium oxide, rhodium oxide, nickel oxide, and chromium oxide), metal complex systems (complexes such as Prussian blue and ruthenium purple), and nitriding
  • There are various material systems such as physical systems (such as indium nitride).
  • organic material systems there are various material systems such as viologen-based compounds, leuco dye-based compounds, terephthalic acid compounds, polyoxotungstates, and polymer systems (such as conductive polymer compounds and metallo supramolecular polymers).
  • an electrochromic material layer and an electrolyte layer are sandwiched between electrodes and a voltage is applied to cause a color change mainly by utilizing an electrochemical reaction such as oxidation / reduction.
  • the electrochromic layer includes a liquid type and a solid type
  • the electrolyte layer includes a liquid type, a gel type, and a solid type.
  • display devices such as electronic paper, display and viewfinder, and light shielding devices such as light control glass, electronic curtain, sunglasses and anti-glare mirror are known.
  • Non-patent Document 1 As an electronic paper display, full-color electronic paper using a viologen compound system (Non-patent Document 1), color electronic paper using a metallo supramolecular polymer (Patent Document 1), and one using Prussian blue (non-patent) Reference 2).
  • Patent Document 1 As an electronic paper display, full-color electronic paper using a viologen compound system (Non-patent Document 1), color electronic paper using a metallo supramolecular polymer (Patent Document 1), and one using Prussian blue (non-patent) Reference 2).
  • Patent Document 1 As an electronic paper display, full-color electronic paper using a viologen compound system (Non-patent Document 1), color electronic paper using a metallo supramolecular polymer (Patent Document 1), and one using Prussian blue (non-patent) Reference 2).
  • Patent Document 2 As an electronic paper display, full-color electronic paper using a viologen compound system (Non-patent Document 1), color electronic paper using
  • an electrochromic printing device that prepares a drawing tool (pen) with a liquid or solid electrolyte attached to the tip of the electrochromic film, injects colored ions from the electrolyte at the tip, and draws and erases.
  • Patent Document 2 a drawing tool with a liquid or solid electrolyte attached to the tip of the electrochromic film, injects colored ions from the electrolyte at the tip, and draws and erases.
  • a separate touch screen or touch panel matrix switch, resistive film method, surface acoustic wave method, infrared method, electromagnetic induction
  • the position information of the touch part is electrically read and displayed on the electronic paper or display based on the position information Since a mechanism is required, a separate driving electronic circuit is required in addition to a complicated structure, which increases costs.
  • voltage and current can be applied to the color of the entire screen using a structure in which an electrochromic material is sandwiched between conductive thin-film sheet electrodes such as transparent conductive thin films. Can be changed. However, since a two-dimensional sheet-like electrode is used, local voltage / current application cannot be performed, so only the color of the entire screen is changed, and the local color cannot be changed. If it is desired to change the color partially, it is the same as the above-described electronic paper and display, and patterning of electrodes for applying a local voltage / current and a dedicated electronic circuit for driving it are required.
  • the touch screen / touch panel matrix switch, resistive film method, surface acoustic wave method, infrared method, electromagnetic induction, etc. is used separately as with electronic paper and display devices.
  • System, capacitance system, etc. and it is necessary to attach to devices such as light control glass, electronic curtain, sunglasses, anti-glare mirror, etc. Therefore, a separate electronic circuit for driving is required as well as a complicated structure.
  • Patent Document 2 a drawing tool (pen) having a liquid or solid electrolyte portion attached to the tip is prepared for an electrochromic film, and colored ions are injected from the tip electrolyte to draw and erase.
  • an electrochromic printing apparatus has been proposed, there is a problem that a special drawing tool is required to attach a liquid or solid electrolyte to the tip and inject colored ions from the tip.
  • Electronic whiteboards that do not use electrochromics include electronic whiteboards that combine whiteboard projectors and hardware software, but they consist of a combination of complex and expensive software and hardware. Become.
  • the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and does not require a special driving electronic circuit for local voltage / current, and locally changes color (coloring / discharging) with a simple structure. It is an object of the present invention to provide an electrochromic drawing / display device that can be (color / discolored).
  • the present invention relates to a substrate, a lower conductive film disposed on the substrate, an electrochromic material and an electrolyte disposed on the lower conductive film, and a spacer having an insulating property on the electrochromic material and the electrolyte.
  • the transfected runner Mick drawing and display device is obtained by solving the above problems.
  • the present invention also provides a substrate, a lower conductive film disposed on the substrate, an electrochromic material and an electrolyte disposed on the lower conductive film, a conductor drawing tool, the drawing tool and the electro Means for applying a voltage between the chromic material and the electrolyte, and when the drawing tool is brought into contact with the electrochromic material and the electrolyte, the contact point is locally energized, and an electric field is applied only to the electrochromic material immediately below the contact point.
  • the above-mentioned problem is similarly solved by an electrochromic drawing / display device characterized in that, when applied, the color of the electrochromic material changes locally.
  • the electrochromic material can be disposed under or on the electrolyte.
  • a conductive film can be disposed on the electrochromic material and the electrolyte.
  • the electrochromic material can be a metallo supramolecular polymer or a conductive polymer compound.
  • carbon nanotubes can be mixed in the electrochromic material.
  • a power source can be built in the drawing tool.
  • local erasure and discoloration can be achieved by changing the magnitude and polarity of the voltage.
  • an erasing electrode can be disposed on the electrochromic material and the electrolyte or conductive film.
  • a higher voltage can be applied as the distance increases according to the distance from the erasing electrode disposed on the conductive film.
  • a pen-type and touch-type electrochromic device capable of drawing without using a special electrode pattern, a driving electronic circuit, and a special drawing tool is realized, and in an apparatus using an electrochromic material
  • a device that changes the color of only the part touched with a finger or a touch pen can be provided.
  • the pen-type and touch-type electrochromic device based on the principle of the present invention does not require a special driving electronic circuit for local voltage / current, and has a simple structure for local color change (coloring and coloring). Erasing / discoloring).
  • Sectional drawing which shows (A) structure and (B) operation principle of the touch-type electrochromic device which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • Figure showing the drawing example Diagram comparing the switching characteristics of electrochromic devices in polymer only and polymer / CNT blends
  • Sectional drawing which shows the structure of the touch-type electrochromic device which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the touch-type electrochromic device which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which similarly shows the structure of the touch-type electrochromic device which concerns on 7th Embodiment of this invention
  • Sectional drawing which shows the structure of the pen-type electrochromic device using the drawing tool which concerns on 8th Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the pen-type electrochromic device using the drawing tool which concerns on 9th Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the pen-type electrochromic device using the drawing tool which concerns on 10th Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the pen-type electrochromic device using the drawing tool which concerns on 11th Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the structure of the pen-type electrochromic device using the drawing tool which concerns on 12th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1A shows the configuration of a touch-type electrochromic device according to the first embodiment of the present invention.
  • an electrochromic material 14 is disposed on a glass or plastic substrate 10 having a conductive film (lower conductive film) 12 such as a transparent conductive film, and a liquid, gel, or solid electrolyte is formed thereon. 16 is arranged.
  • a conductive film 18 can be disposed on the electrolyte 16.
  • a transparent film 26 with an upper transparent conductive film 24 sandwiching an insulator 20 and a spacer 22 is disposed thereon.
  • the transparent film 26 with the upper transparent conductive film 24 is pressed with an object such as a conductive / non-conductive finger 30 or a touch pen, the transparent film 26 is bent and the insulator 20 The gap formed by the spacer 22 is eliminated, and the upper transparent conductive film 24 and the conductive film 18 or the electrolyte 16 thereunder are in electrical contact with each other and are locally energized.
  • a voltage is applied from the power source 28 between the upper transparent conductive film 24 and the lower conductive film 12
  • an electric field B is applied from the local contact A obtained by bending toward the lower conductive film 12. Therefore, since the electric field B is applied only to the electrochromic material 14 immediately below the contact A, the electrochromic material 14 immediately below the contact A can be locally changed (colored, decolored, discolored) C.
  • a touch-type electrochromic device is realized, and in an apparatus using an electrochromic material, the color of a part touched by an object of any shape, such as a finger or a touch pen, regardless of conductivity or non-conductivity is locally applied.
  • Device can be provided.
  • the touch-type electrochromic device based on this embodiment does not require a touch panel or touch screen for detecting the touch part, and can directly change the color of the touch part. Therefore, there is no need for position detection and driving electronic circuits required for touch panels and touch screens, and there is no need for special driving electronic circuits for local voltages and currents. Color change is possible.
  • the object to be pressed for color change may be any object regardless of the presence or absence of conductivity or the shape. Since objects that are necessary for pressing do not need electrostatic conductivity, they may be worn with bare hands and fingers, or with gloves, and can be touch pens or sticks, both conductive and non-conductive. Any material or shape can be used as long as it can be pressed regardless of whether it is conductive or non-conductive, such as an object, a shape with a large contact area such as an eraser or a blackboard eraser.
  • Fig. 2 shows an actual photograph during operation of the touch-type electrochromic device.
  • a line or a picture having an arbitrary shape can be drawn by pressing the transparent film with the upper transparent conductive film with a non-conductive touch pen.
  • the substrate 10 may be any material. Any material system may be used, such as all solid materials such as glass, ceramics, and semiconductors, and plastic materials such as PET.
  • the thickness of the substrate 10 may be any thickness. When it is thin, it becomes a flexible device, and a flexible display device and a light control device capable of bending can be realized.
  • the color of the substrate 10 may be transparent, may have color, or may be opaque. In particular, when using transmitted light as in a light control device, it is better to be transparent. In the case of transparency, it is also possible to place a background panel behind it or arrange another display, and it can be used in combination with what is placed on the background.
  • a white substrate it can also be used as the background of a display device such as an electronic notepad (notebook) or electronic whiteboard having a white background.
  • a transparent substrate may be used and a colored background film or substrate may be attached separately behind the transparent substrate.
  • the lower conductive film 12 on the substrate 10 may be transparent or not transparent.
  • a transparent conductive film such as ITO, an oxide semiconductor, or an organic conductive film.
  • an opaque electrode such as metal may be used.
  • the electrochromic material 14 may be any material type electrochromic material as long as the color changes with voltage and current.
  • a material system includes an inorganic material system and an organic material system.
  • inorganic materials include oxides (tungsten oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, iridium oxide, rhodium oxide, nickel oxide, chromium oxide, etc.), metal complexes (prussian blue, ruthenium purple, and other complexes).
  • nitride materials such as indium nitride).
  • organic material systems include various material systems such as viologen-based compounds, leuco dye-based compounds, terephthalic acid compounds, polyoxotungstates, and polymer systems (such as conductive polymer compounds and metallo supramolecular polymers).
  • the conductive polymer compound refers to an organic polymer that exhibits electrical conductivity by chemical or electrochemical doping.
  • Metallo supramolecular polymers are obtained by complex formation of transition metal ions such as iron, ruthenium, copper and cobalt, transition metal ions such as europium and organic ligands having two or more sites that can coordinate with them. Refers to a polymeric supramolecule.
  • the electrochromic layer includes a liquid type and a solid type, and any material system may be used.
  • Electrochromic materials differ in voltage and speed required for color change (coloring / decoloring / discoloration) depending on the material.
  • an electrochromic device it is more preferable that the response of the color change is faster, and when an electrochromic material that can change the color at high speed is used, the drawing speed in the electrochromic device is improved and the operability can be improved. is there.
  • a metallo supramolecular polymer or a conductive polymer compound has a response of about 1 second or less, and is an electrochromic device suitable for drawing.
  • the electrolyte 16 disposed on the electrochromic material 14 may be any of liquid, gel, and solid electrolytes. In the case of a liquid electrolyte, it can be sealed with a conductive film or the like disposed immediately above the electrolyte. In the case of a gel / solid electrolyte, it can be placed on the electrochromic material 14 without sealing.
  • the material system of the electrolyte 16 may be an electrolyte of any component as long as it can conduct ions necessary for an electrochemical reaction such as oxidation / reduction of the electrochromic material 14. It suffices if the electrochromic material layer and the electrolyte layer are sandwiched between electrodes and a voltage is applied to cause a color change mainly by utilizing an electrochemical reaction such as oxidation / reduction.
  • the conductive film 18 disposed on the electrolyte 16 may or may not be present.
  • the conductive film 18 only needs to have conductivity in the thickness direction of the film.
  • the liquid can be sealed by the conductive film 18.
  • the conductive film 18 may or may not be present.
  • this conductive film 18 is present, compared to the case without the conductive film 18, the shape, hardness, elasticity, adhesiveness of the surface of the electrolyte 16, mechanical contact with the upper transparent conductive film 24, Electrical contact with the upper transparent conductive film 24 and the electrolyte 16 can be improved.
  • the shape and hardness can be imparted by providing the conductive film 18, and the elasticity and adhesiveness of the electrolyte 16 can be adjusted.
  • the electrolyte 16 is mechanically soft
  • the shape and hardness can be imparted by providing the conductive film 18, and the elasticity and adhesiveness of the electrolyte 16 can be adjusted.
  • the electrical contact from the electrolyte 16 to the upper transparent conductive film 24 for color change.
  • the physical property value such as the work function of the conductive film 18, it is possible to adjust the voltage and the speed necessary for oxidation / reduction from the electrolyte 16 to the upper transparent conductive film 24.
  • Adjustment and improvement of the voltage value and current value necessary for the color change of the electrochromic material 14 can also be performed. This makes it possible to improve the durability, lower power consumption, higher speed operation, and improved operability of the electrolyte 16, the conductive film 18, and the upper transparent conductive film 24.
  • the conductive film 18 on the electrolyte 16 may be made of any material as long as it has translucency and conductivity.
  • this electrochromic device since it is necessary to apply an electric field to the conductive film 18 in the film thickness direction (perpendicular direction), the resistance decreases in the film thickness direction (perpendicular direction). Then, the locality of color change, operating voltage / current, durability, high speed, and operability of the electrochromic device can be improved. Therefore, in the case of a conductive film having no electrical resistance anisotropy, the thinner the conductive film 18 is, the locality of color change of the electrochromic device, operating voltage / current, durability, high speed, Operability is improved.
  • the in-plane direction of the conductive film is more than the resistance of the electrolyte.
  • the electric resistance tends to be relatively low, and the entire potential in the in-plane direction of the film in the conductive film approaches the equipotential. Therefore, the locality of the color change of the electrochromic device tends to be lost. In an extreme case, the local color change cannot be performed, and only the color change of the entire electrochromic film can be obtained.
  • the resistance in the film thickness direction is low, and the locality of the color change is improved by reducing the thickness of the conductive film. If a conductive film having anisotropy in electric resistance is used, the characteristics of the electrochromic device are improved by reducing the electric resistance in the film thickness direction. In addition, when the film thickness cannot be sufficiently reduced, the locality of the color change can be maintained by using a sheet having a slightly higher sheet resistance in the in-plane direction of the conductive film.
  • the material of the conductive film 18 on the electrolyte may be any material as long as it is translucent and conductive in the film thickness direction.
  • any material system that is mainly used as a transparent conductive film may be used.
  • carbon-based materials such as graphite, carbon nanofibers, carbon nanotubes, graphene, etc. used as transparent conductive films and composite materials containing them, ultrathin metal films, metal thin films such as silver nanofibers, nanowires, fine particles, Any material may be used as long as it is light-transmitting and conductive, such as a conductive film using the composite material, an organic conductive film such as PEDOT, an oxide-based or semiconductor-based conductive film such as ITO or ZnO.
  • the electroconductive film of the electrochromic device of the present invention since it operates by energization by an electric field in the film thickness direction, a low sheet resistance in the in-plane direction required for a normal transparent conductive film or the like is unnecessary. Even a conductive film having a high inward sheet resistance can be used.
  • a conductive film having a high inward sheet resistance can be used.
  • the sheet resistance in the in-plane direction may become high, but even in such a high sheet resistance conductive film, the conductivity in the film thickness (perpendicular) direction is ensured because the film thickness is thin. In this case, an electric field is applied in the film thickness direction, so that it can be used as the conductive film of the present invention.
  • an insulator 20 to the panel frame and a spacer 22 to the inside of the panel are formed in order to provide electrical insulation by providing a gap between the upper transparent conductive film 24 and the upper transparent conductive film 24.
  • any material system may be used. If the spacer placed inside the panel should be inconspicuous when used as a display device or a light control device, it is better to use a material that is transparent or close to white, but a very small spacer is recommended so that it is difficult to see. If used, there is no problem with any color.
  • the shape, width, height, and interval of the spacer 22 are energized by pressing the film with a finger, a pen, or the like to bend while electrically insulating the electrolyte 16 or the conductive film 18 and the upper transparent conductive film 24.
  • a gap it may be in the form of dots, lines, lattices, etc., and the width, height, spacing, etc. may be any size.
  • Durability improvement, low power consumption, high speed operation, and operability improvement can be performed.
  • the lower portion of the spacer can be provided with conductivity.
  • the transparent film 26 coated with the upper transparent conductive film 24 disposed on the spacer 22 only needs to have translucency and flexibility to bend by pressing.
  • the upper transparent conductive film 24 may be any material as long as it is transparent and conductive. Any transparent conductive material such as an oxide system such as ITO / ZnO, a semiconductor system, an organic system, a metal system, or a carbon system may be used. The material system may be used. In particular, when the conductivity in the in-plane direction is higher, low voltage driving or higher speed operation is possible. In addition, since the color change is obtained by bringing the electrolyte 16 and the conductive film 18 into electrical and physical contact with each other by pressing, the performance changes depending on the characteristics of the material such as the work function. Therefore, the material of the electrolyte 16 and the conductive film 18 It is also possible to improve the performance by selecting the material of the upper transparent conductive film 24 according to the above. Moreover, since bending distortion is applied not only to the transparent film 26 but also to the upper transparent conductive film 24 by pressing, it is preferable that durability against bending is high.
  • any transparent conductive material such as an oxide system such as ITO / ZnO,
  • the material of the transparent film 26 is flexible so that it can be bent by pressing, and may be any material as long as it is transparent, and may be a solid material such as thin glass, or a plastic / vinyl material such as PET or PVC. .
  • the thickness of the transparent film 26 may be anything, but the flexibility and the pressing feeling change depending on the thickness, so that the locality of color change and the operational feeling of the device can be adjusted.
  • the upper transparent conductive film 24, the conductive film 18, and the lower conductive film 12 are not only one type of conductive film, but also a thin coating of two or more types of electrode materials as different materials, or a patterned electrode. It may be used.
  • a transparent conductive film such as ITO
  • other kinds of conductive dissimilar materials 12B and 18D are formed on the conductive films 12 and 18 as in the second embodiment shown in FIG.
  • a thin coating in the form of dots in the example of FIG.
  • D material is formed on the lower conductive film 12B made of B material on the lower conductive film 12A made of A material and the conductive film 18C made of C material (lower in the figure))
  • the conductive film 18D) can be arranged in a pattern such as a dot shape, a line shape, or a lattice shape.
  • a conductive film composed of two or more materials as described above is used as an electrode of an electrochromic device, the potential (potential) and contact resistance required for oxidation / reduction differ depending on the material, so color change (coloring / Decolorization and discoloration) can be reduced in voltage and speed, and the durability and operability of electrochromic devices can be improved.
  • the work function of the electrode material is constant on the electrode, and the ease of oxidation and reduction is different.
  • the speed of change varies greatly, for example, coloring may be at a low voltage and high speed, but decoloring may be at a high voltage and low speed.
  • coloring may be at a low voltage and high speed, but decoloring may be at a high voltage and low speed.
  • the lower conductive film 12 is formed of an electrode using two types of materials, A material 12A and B material 12B, the A material 12A and the B material 12B are necessary for oxidation and reduction. Since the voltage and speed are different, the material advantageous for oxidation and reduction acts spontaneously, so that both lowering the voltage and increasing the speed of both coloring and decoloring are possible.
  • the contact resistance of the electrode for example, the conductive film 18
  • the contact resistance can be reduced, and the voltage can be lowered, the speed can be improved, and the characteristics can be improved.
  • the use of two or more similar electrode materials can also be applied to the upper transparent conductive film 24.
  • the electrochromic material 14 is the lower part and the electrolyte 16 is the upper part.
  • the electrochromic material 14 is the lower part and the electrolyte 16 is the upper part.
  • the electrochromic material 14 can reversibly change its color by oxidation / reduction associated with voltage application, it is possible to select coloring / decoloring / discoloration according to the magnitude and polarity of the applied voltage. Therefore, by changing the voltage magnitude or polarity between the upper transparent conductive film 24 and the lower conductive film 12, it is possible to select coloration / decoloration / discoloration. For this reason, for example, in the above-described embodiment, when the electrochromic material can be colored with minus 2V and erased with plus 3V, the upper transparent film 26 is pressed with a finger or a pen when the minus 2V is applied.
  • FIG. 8 shows an example of partial erasure in a touch type electrochromic device.
  • the upper transparent film 26 was partially pressed to erase the color, and then the voltage was switched to color. It is also possible to erase the drawing by pressing the upper transparent film 26 partially and coloring.
  • some electrochromic materials change color depending on the magnitude of the voltage. In that case, various colors can be drawn by drawing after switching the applied voltage according to the color to be drawn. is there.
  • Such partial coloring / decoloring / discoloration enables display devices such as electronic memo pads (notebooks) and electronic whiteboards using electrochromics, and local color changes (coloring / decoloring / discoloration). It can be used for light-shielding devices such as light control glass, electronic curtains, sunglasses, and anti-glare mirrors.
  • the electrochromic material 14 near the voltage terminal attached to the conductive film 18 is preferentially changed. Therefore, it becomes difficult to obtain a color change of the electrochromic material far from the voltage terminal. Therefore, as in the sixth embodiment shown in FIG. 11, if a higher voltage is applied as the distance increases according to the distance from the erasing electrode 36 attached to the conductive film 18, the electrochromic material portion becomes a position. A sufficient voltage can be applied to the color change without shifting. As the distance from the erasing electrode 36 to the conductive film 18 increases, any circuit may be used as long as the voltage applied to the lower conductive film 12 is higher.
  • the lower conductive film is formed as a pattern electrode 12 'such as a line-and-space, and the line of each pattern electrode is connected by an appropriate resistor 38.
  • a high voltage is applied to the portion farthest from the erasing electrode 36 (the center portion of the screen), and the resistance is reduced by using a voltage drop due to the resistor 38 as the erasing electrode 36 at the edge of the screen is approached.
  • a higher voltage can be applied to each pattern electrode 12 ′ as it approaches the center, so that uniform color erasure can be performed on the entire screen.
  • Such a pattern electrode 12 ′ and a resistor 38 can be attached with a normal resistance element when the number of lines of the pattern electrode is small, and when the number of lines is increased, a seal, sheet, or paste If a resistor such as a thin film or a thin film is attached to a large number of line patterns, a pseudo distributed resistance circuit can be easily obtained. In that case, the distribution of resistance, which is a pseudo-distribution constant, can be made by simply changing the shape of the resistor in the form of a seal, sheet, paste, or thin film. is there.
  • the entire screen may be erased by attaching a fine erasing electrode 42 on the electrolyte 16 or the conductive film 18 as in the seventh embodiment shown in FIG. Is possible.
  • reference numeral 44 denotes an insulating layer for the erasing electrode 42.
  • a thin line-and-space (stripe) erasing electrode 42 is formed on the conductive film 18.
  • the entire screen can be colored, decolored and discolored.
  • the distance between the erasing electrodes 42 may be any distance as long as the color change of the entire screen can be obtained, but when drawing, the electrolyte 16 is pressed by pressing the upper transparent conductive film 24 and the transparent film 26 thereabove. Or, since it is necessary to draw in contact with the conductive film 18, the upper transparent conductive film 24 enters between the erasing electrodes 42 by the pressing of the transparent film 26 on the upper side, and the electrolyte 16 and the conductive film 18. It is necessary to prepare enough space for contact.
  • the width of the stripe-like erasing electrode 42 may be any width as long as it is designed so as to obtain the color change of the entire screen.
  • the upper transparent conductive film 24 is used for erasing. Since it is necessary to secure a space to enter between the electrodes 42, it is easier to secure the interval between the erasing electrodes 42 if the width of the erasing electrodes 42 is narrowed. In order to ensure the translucency of the device, the width of the erasing electrode 42 is preferably narrow.
  • an insulating film 44 that ensures insulation is required between the erasing electrode 42 and the transparent conductive film 24 thereabove.
  • the insulating film 44 prevents electrical conduction between the upper transparent conductive film 24 and the erasing electrode 42 when the transparent film 26 is pressed. Therefore, when the transparent film 26 is pressed during drawing, No voltage is applied to the erasing electrode 42, and it is possible to avoid erroneous drawing of the electrochromic material in the stripe-like portion immediately below the erasing electrode 42. In addition, since the width of the erasing electrode 42 is sufficiently narrow, only the lower part of the erasing electrode 42 is drawn because only the lower part of the erasing electrode 42 pressed against the transparent film 26 is partially changed in color. The problem of not being able to be avoided.
  • the erasing electrode 42 and its insulating film 44 are preferably made of a translucent material in order to ensure translucency. However, if the width of the erasing electrode 42 can be made so thin that it cannot be seen, the transparency is improved. It is not necessary.
  • the spacer 22 is separately used in addition to the erasing electrode 42 and the erasing electrode insulator 44 thereabove, but the erasing electrode 42 and the erasing electrode insulation can be obtained without preparing a separate spacer.
  • the body 44 itself can be used as a spacer.
  • FIG. 13 shows an experimental example of printing erasure in a device having a comb-shaped electrode for erasing. It is shown that characters printed by coloring can be erased by a comb-shaped erasing electrode.
  • FIG. 14 shows an eighth embodiment as an example.
  • a drawing tool 50 such as a pen whose tip is a conductor is used with a hand 48.
  • the electric field B is locally applied and the electrochromic material 14 under the contact point A is locally color-changed (colored / decolored / discolored) C when held in contact with the electrolyte 16 or the conductive film 18.
  • Can do can do.
  • the color can be changed by applying a voltage by wiring (52) between the conductor part 50A at the tip of the drawing tool and the lower conductive film 12, and any one of coloring, decoloring, and discoloration can be applied.
  • the voltage can be selected based on the polarity and magnitude of the voltage to be applied.
  • Such a switch to be selected based on the polarity and magnitude of the voltage can be provided by installing a switch on the electrochromic device side, and a remote voltage switch mechanism using a remote controller or the like can also be introduced.
  • the conductive film 18 on the electrolyte 16 may or may not be present, but if present, the shape, hardness, elasticity, adhesiveness of the surface of the electrolyte 16 and the electrolyte 16 The electrical contact with can be improved.
  • the characteristics of the materials required for the conductive film 18, the electrolyte 16, the electrochromic material 14, the lower conductive film 12, and the substrate 10 used in the present embodiment are the same as those in the previous embodiment.
  • the material used as the drawing tool 50 may be any material and material as long as the tip has conductivity, such as conductive metal, conductive polymer, carbon material, conductive rubber, and composite materials thereof. There is no need for light transparency.
  • FIG. 15 shows a ninth embodiment in which the direct electric wiring 52 provided between the lower conductive film 12 and the drawing tool 50 is cut off and a potential by grounding is applied in the eighth embodiment.
  • a voltage is applied between the drawing tool 50 and the lower conductive film 12 via a grounded potential. This eliminates the need to connect the wiring from the drawing tool 50 directly to the lower conductive film 12 and enables drawing even if the drawing tool 50 and the electrochromic device are not physically connected. The handling of tools becomes easy and drawing becomes easy. Any method may be used for grounding, such as the ground, device housing, drawing person's body, ground wire, etc., without using physical wiring by using indirect grounding such as corona discharge. It may be grounded.
  • the electrochromic device using this drawing tool it is possible to erase the drawn printing by the applied voltage, and the drawing tool can be used like an eraser.
  • the entire screen erasing technique shown in the above fourth to eighth embodiments can be used as it is, and the partial erasing shown in FIG. 8 and the conductive film 18 similar to the fourth embodiment shown in FIG. The same as in the fifth embodiment shown in FIG. 10, the erasing by the conductive film 18 using the assist by the drawing tool 50 instead of the finger 30, the same as the sixth embodiment shown in FIG. 11.
  • the erasing by patterning of the lower conductive film 12 'and the erasing by patterning the erasing electrode 42 / insulating layer 44 on the electrolyte 16 / conductive film 18 similar to those of the seventh embodiment shown in FIG. 12 and FIG. 13 can be applied.
  • a short-circuit between the drawing tool 50 and the human body (such as a hand 48 holding the drawing tool 50) is used to pass the human body.
  • it is necessary to perform electrical wiring to the drawing tool 50 by connecting the human body to the ground or the power supply 28 via the ground, the device housing, the human body of the drawing person, the ground wire, the corona discharge, or the like. There is no.
  • the short-circuiting method from the human body to the ground or the power source 28 may be a short circuit via a user's shoes or clothing, a short circuit due to contact of the human body with a device housing or wiring, a short circuit via a conductive band, etc. Any method is acceptable. With this method, the drawing tool 50 is independent like a normal pen, so that physical handling is easy, drawing operability is improved, and electric wiring is not required, so that the drawing tool 50 is a simple material. And can be made inexpensively with a structure.
  • the wiring through the human body can be connected to the ground, or can be connected to a power source wired from the lower conductive film.
  • the power source 28 is disposed on the lower conductive film 12 side.
  • An electrochromic device that can be drawn is also possible. In this case, if you prepare a switch that switches the polarity and magnitude of the voltage in the drawing tool itself, you can select coloring, decoloring, and discoloration at hand with the drawing tool, making drawing and erasing operability easier. improves.
  • the wiring in this case is selectively used depending on the object as well as the electrical wiring to the body portion of the drawing tool 50 as in the eleventh embodiment, as well as the wiring due to a short circuit through the human body as in the twelfth embodiment shown in FIG. Is possible.
  • FIG. 19 shows an example of drawing with a conductive rod drawing tool. An arbitrary shape can be drawn with a drawing tool.
  • an electronic memo pad (notebook) that does not use paper can be realized by using the touch-type or pen-type electrochromic device according to the present invention.
  • the touch electrochromic device having the transparent film 26 and the upper transparent conductive film 24 as in the first to seventh embodiments it is possible to draw with any shape of material, such as a finger or a stick, regardless of conductivity or non-conductivity. It can be used as a notepad.
  • the pen-type electrochromic device as in the eighth to twelfth embodiments can be used as a memo pad by using a conductor pen.
  • the electrochromic device of the present invention can be colored, bright, and partial erasing. There is a feature that is possible.
  • the entire screen can be erased by the techniques of the fourth to seventh embodiments. If an electrochromic material that changes color depending on the voltage is used, multicoloring is possible.
  • the touch-type / pen-type device can be erased with a shape like an eraser in addition to a rod-shaped drawing tool.
  • a clean electronic whiteboard can be realized without using a chalk or whiteboard marker by using the touch-type or pen-type electrochromic device according to the present invention.
  • the touch electrochromic device having the transparent film 26 and the upper transparent conductive film 24 as in the first to seventh embodiments it is possible to draw with any shape of material, such as a finger or a stick, regardless of conductivity or non-conductivity. It can be used as a whiteboard.
  • the pen type as in the eighth to eleventh embodiments can be used as a whiteboard by using a conductive pen.
  • the electrochromic device of the present invention is characterized in that it can be colored, bright, and partially erased. Further, the entire screen can be erased by the techniques of the fourth to seventh embodiments.
  • the touch-type / pen-type device has a shape like a whiteboard eraser in addition to a rod-like drawing tool, and can be erased. Further, a complicated and expensive system such as a combination of a whiteboard, a projector, hardware, and software is not required as in a conventional electronic whiteboard, and it can be manufactured at a low cost with a simple structure.
  • conventional electrochromic anti-glare mirrors only adjust the brightness of the entire mirror or only a limited part.
  • the color can be changed by directly touching only the reflective part of the mirror part irradiated with bright incident light from sunlight or light. It is possible to obtain a clear reflected image while providing a part of the antiglare function.
  • the conventional electrochromic sunglasses only dimmed the entire sunglasses, but when the electrochromic device of the present invention is used, the color of the touched part can be changed, and a part of the sunglasses. It is possible to block light.
  • a touch position reading device such as a touch screen (touch panel) is disposed on the front surface (touch surface) of the electrochromic device of the present invention. You can also. In this case, it is also possible to input information using position information by the display device and the touch screen according to the present invention. In this case, when a display device such as a display is further arranged on the back surface, an information terminal device combining the touch screen and the display device or light control device of the present invention can be realized.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

基板１０と、基板上に配設される下部導電膜１２と、下部導電膜上に配設されるエレクトロクロミック材料１４及び電解質１６と、エレクトロクロミック材料及び電解質上に絶縁性を有するスペーサー２２を介して配設される上部透明導電膜２４と、上部透明導電膜上に配設される透明フィルム２６と、下部導電膜と上部透明導電膜間に電圧を印加する手段（２８）とを備え、透明フィルムを上面から押した時に、透明フィルムが湾曲してスペーサーにより形成された隙間が無くなり、上部透明導電膜とその下のエレクトロクロミック材料又は電解質が電気的に接触して局所的に通電され、接触点直下のエレクトロクロミック材料にのみ電界が印加されるようにして、エレクトロクロミック材料の色を局所的に変化させる。これにより、単純な構造で局所的な色変化（着色・消色・変色）が可能なエレクトロクロミック描画・表示装置を提供する。

Description

エレクトロクロミック描画・表示装置
　本発明は、エレクトロクロミック描画・表示装置に係り、特に、局所的な電圧・電流のための特別な駆動用電子回路が必要なく、単純な構造で局所的に色変化（着色・消色・変色）させることが可能なエレクトロクロミック描画・表示装置に関する。
　電圧・電流を印可することによって、電気化学的な酸化・還元によって色変化が可逆的に得られるエレクトロクロミック材料が知られている。
　このようなエレクトロクロミック材料としては、無機材料系や有機材料系がある。無機材料系として、酸化物系（酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化クロムなどの酸化物）、金属錯体系（プルシアンブルー、ルテニウムパープルなどの錯体）、窒化物系（窒化インジウムなど）など、様々な材料系がある。有機材料系としては、ビオロゲン系、ロイコ染料系化合物、テレフタル酸化合物、ポリオキソタングステート、ポリマー系（導電性高分子化合物、メタロ超分子ポリマーなど）など、様々な材料系がある。
　エレクトロクロミックデバイスでは、エレクトロクロミック材料層と電解質層を電極で挟み、電圧を印可することにより、主に酸化・還元といった電気化学的な反応を利用することで色変化を引き起す。このようなエレクトロクロミックデバイスでは、エレクトロクロミック層には液体型および固体型があり、電解質層には液体型・ゲル型・固体型がある。
　このようなエレクトロクロミックデバイスの応用としては、電子ペーパー・ディスプレイ・ファインダーなどの表示デバイスや、調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーなどの遮光デバイスが知られている。
　電子ペーパー・ディスプレイとしては、ビオロゲン化合物系を用いたフルカラー電子ペーパー（非特許文献１）や、メタロ超分子ポリマーを用いたカラー電子ペーパー（特許文献１）や、プルシアンブルーを用いたもの（非特許文献２）などがある。ファインダーとしては、酸化物系エレクトロクロミック材料を用いたものがある。調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーも実用化されている。
　また、エレクトロクロミックフィルムに対して、液体もしくは固体の電解質部を先端に取り付けた描具（ペン）を用意して、先端の電解質から発色イオンを注入出して、描画・消去するエレクトロクロミック印字装置がある（特許文献２）。また、適用方法に関して、エレクトロクロミック以外の手法による関連する応用としては、電子ホワイトボードや電子メモ帳（ノート）などがある。
ＷＯ２０１３／１１５２７７号公報 特開２００７－１６３７５８号公報
平野成伸他「新規フルカラー電子ペーパー表示技術の開発」Ricoh Technical Report No.38 (2012.12) pp.22-29 田中寿「印刷・塗布によるエレクトロクロミック素子の開発」NEW GLASS Vol.25 No.3 2010 pp60-63
　前記電子ペーパーやディスプレイデバイスでは、主にマトリックス形式などの微細で多数の透明電極などの配線構造を組み合わせることにより、エレクトロクロミック材料に対して局所的にスクリーンの厚み方向に電圧・電流を印加することで局所的に色を変えるようにしてディスプレイを実現している。しかし、微細で多数の電極をパターニングする必要があることや、特定の位置に電圧・電流を印可するための駆動用電子回路が必要となる問題がある。
　また、指やタッチペンで接触した部分の色を変える場合は、電子ペーパーやディスプレイデバイスに対して、別途、タッチスクリーンやタッチパネル（マトリクス・スイッチ、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式など）を用意して、電子ペーパーやディスプレイデバイスに取り付けることにより、タッチ部分の位置情報を電気的に読み取り、その位置情報を基に電子ペーパーやディスプレイで表示するといった複雑な機構が必要であるため、複雑な構造とともに別途駆動用電子回路も必要となり、コストが高くなる。
　また、調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーなどのデバイスでは、透明導電薄膜などの導電性の薄膜シート状電極でエレクトロクロミック材料を挟んだ構造により、スクリーン全体の色を電圧・電流印加により変えることができる。しかし、２次元のシート状の電極を用いているために局所的な電圧・電流印加ができないため、スクリーン全体の色を変えるのみであり、局所的な色の変化はできない。もし、部分的に色を変えたい場合には、上述の電子ペーパーやディスプレイと同様となり、局所電圧・電流印加用の電極のパターニングとそれを駆動する専用の電子回路が必要となる。
　さらに、指やタッチペンで接触した部分の色を変える場合は、電子ペーパーやディスプレイデバイスと同様に、別途、タッチスクリーン・タッチパネル（マトリクス・スイッチ、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式など）を用意して、調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーなどのデバイスに取り付ける必要があるため、複雑な構造とともに別途駆動用電子回路も必要となる。
　そのため、エレクトロクロミックを用いたタッチ式の電子メモ帳（ノート）、電子ホワイトボードなどの表示デバイスや、局所的な色変化を可能とした調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーを作成するには、高コストとなる。
　また、特許文献２では、エレクトロクロミックフィルムに対して、液体もしくは固体の電解質部を先端に取り付けた描具（ペン）を用意して、先端の電解質から発色イオンを注入出して、描画・消去するエレクトロクロミック印字装置が提案されているが、先端に液体もしくは固体の電解質を取り付けて、その先端から発色イオンを注入する特殊な描具が必要であることが問題である。
　又、エレクトロクロミックを用いない電子メモ帳としては、現在、感圧式の液晶を利用したものがあるが、（１）白黒のみでカラー化ができない、（２）暗い、（３）部分的な消去ができないため筆記ミスの部分修正が不可能等の問題点を有していた。
　又、エレクトロクロミックを用いない電子ホワイトボードとしては、ホワイトボード・プロジェクタおよびハード・ソフトウェアを組み合わせた電子ホワイトボードがあるが、複雑で高価なソフトウェアとハードウェアの組み合わせからなり、仕組みが複雑で高額となる。
　本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、局所的な電圧・電流のための特別な駆動用電子回路が必要なく、単純な構造で局所的に色変化（着色・消色・変色）させることが可能なエレクトロクロミック描画・表示装置を提供することを課題とする。
　本発明は、基板と、該基板上に配設される下部導電膜と、該下部導電膜上に配設されるエレクトロクロミック材料及び電解質と、該エレクトロクロミック材料及び電解質上に絶縁性を有するスペーサーを介して配設される上部透明導電膜と、該上部透明導電膜上に配設される透明フィルムと、前記下部導電膜と上部透明導電膜間に電圧を印加する手段とを備え、前記透明フィルムを上面から押した時に、該透明フィルムが湾曲して前記スペーサーにより形成された隙間が無くなり、前記上部透明導電膜とその下のエレクトロクロミック材料又は電解質が電気的に接触して局所的に通電され、接触点直下のエレクトロクロミック材料にのみ電界が印加され、該エレクトロクロミック材料の色が局所的に変化するようにしたことを特徴とするエレクトロクロミック描画・表示装置により、前記課題を解決したものである。
　本発明は、又、基板と、該基板上に配設される下部導電膜と、該下部導電膜上に配設されるエレクトロクロミック材料及び電解質と、導体の描具と、該描具とエレクトロクロミック材料及び電解質間に電圧を印加する手段とを備え、前記描具をエレクトロクロミック材料及び電解質に接触させた時に、接触点に局所的に通電され、接触点直下のエレクトロクロミック材料にのみ電界が印加され、該エレクトロクロミック材料の色が局所的に変化するようにしたことを特徴とするエレクトロクロミック描画・表示装置により、同様に前記課題を解決したものである。
　ここで、前記エレクトロクロミック材料を、前記電解質の下又は上に配設することができる。
  又、前記エレクトロクロミック材料及び電解質の上に導電性膜を配設することができる。
　又、前記エレクトロクロミック材料を、メタロ超分子ポリマー又は導電性高分子化合物とすることができる。
  又、前記エレクトロクロミック材料にカーボンナノチューブを混合することができる。
　又、前記描具に電源を内蔵することができる。
　又、前記電圧の大きさや極性を変えることにより、局所的な消去や変色を可能とすることができる。
　又、前記エレクトロクロミック材料及び電解質上の導電性膜と下部導電膜の間に電圧を印加する手段を備え、全体の消去を可能とすることができる。
　又、前記エレクトロクロミック材料及び電解質又は導電性膜に消去用の電極を配設することができる。
　又、前記導電性膜に配設した消去用電極からの距離に応じて、距離が離れる程、高い電圧を印加することができる。
　本発明によれば、特別な電極パターン、駆動用電子回路、特殊な描具を用いなくても描画が可能なペン式・タッチ式のエレクトロクロミックデバイスを実現し、エレクトロクロミック材料を用いた装置において指やタッチペン等で触れた部分のみの色を変えるデバイスを提供することができる。本発明では、マトリックス形式による電圧・電流印加を必要としないため、微細で多数の複雑な配線構造を用いなくても、任意の位置の局所的な色を変えることが可能となる。また、本発明の原理に基づくペン式・タッチ式のエレクトロクロミックデバイスでは、局所的な電圧・電流のための特別な駆動用電子回路は必要なく、単純な構造で局所的な色変化（着色・消色・変色）が可能である。また、タッチ部分の位置情報を読み取るタッチパネルやタッチスクリーンなどの電子デバイスは必要なく、タッチ部分の色を直接変えることができ、タッチパネルやタッチスクリーンで必要な位置検知や駆動用の電子回路が一切不要である。更に、特許文献２のような電解質部を先端に取り付けるなどの特殊な描具を用いることなく、任意の位置の局所的な色を変えることが可能となる。これにより、エレクトロクロミック材料を用いたタッチ式又はペン式の電子メモ帳（ノート）、電子ホワイトボードなどの表示デバイスや、局所的な色変化を可能とした調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーなどの遮光デバイスなどの新しいデバイスを簡単な構造で低コストに作製することができる。
本発明の第１実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの（Ａ）構成及び（Ｂ）動作原理を示す断面図 同じく描画例を示す図 ポリマーのみとポリマー／ＣＮＴ混合物におけるエレクトロクロミックデバイスのスイッチング特性を比較して示す図 （Ａ）ポリマーのみと（Ｂ）ポリマーＣＮＴ混合物の電子顕微鏡像を比較して示す図 導電性膜の（Ａ）有（Ｂ）無による性能の違いを比較して示す図 本発明の第２実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 本発明の第３実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 本発明の第２実施形態における部分消去例を示す図 スクリーン全体を消去するための構成を加えた本発明の第４実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 同じく本発明の第５実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 同じく本発明の第６実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 同じく本発明の第７実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 第７実施形態による印字の消去の実験例を示す図 本発明の第８実施形態に係る描具を用いたペン式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 本発明の第９実施形態に係る描具を用いたペン式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 本発明の第１０実施形態に係る描具を用いたペン式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 本発明の第１１実施形態に係る描具を用いたペン式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 本発明の第１２実施形態に係る描具を用いたペン式のエレクトロクロミックデバイスの構成を示す断面図 導電性棒の描画による描画の実験例を示す図
　以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という）につき、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、所謂均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
　本発明の第１実施形態に係るタッチ式のエレクトロクロミックデバイスの構成を図１（Ａ）に示す。この第１実施形態では、透明導電膜などの導電膜（下部導電膜）１２を有するガラスやプラスチック基板１０上にエレクトロクロミック材料１４を配置し、その上に液体状・ゲル状・固体状の電解質１６を配置する。電解質１６上には、導電性膜１８を配置することができる。その上には、絶縁体２０やスペーサー２２を挟み込んだ上部透明導電膜２４付きの透明フィルム２６を配置する。
　図１（Ｂ）に示すように、上部透明導電膜２４付きの透明フィルム２６の上面を導電・非導電の指３０やタッチペン等の物体で押し付けた場合、透明フィルム２６が湾曲して絶縁体２０やスペーサー２２により作られている空隙が無くなり、上部透明導電膜２４とその下の導電性膜１８または電解質１６が電気的に接触して、局所的に通電される。ここで、もし、上部透明導電膜２４と下部導電膜１２の間に電源２８から電圧を印加した場合、湾曲により得られた局所的な接点Ａから下部導電膜１２に向けて電界Ｂが印可されるため、接点Ａの直下のエレクトロクロミック材料１４にのみ電界Ｂが印加されるため、接点Ａ直下のエレクトロクロミック材料１４を局所的に色変化（着色、消色、変色）Ｃさせることができる。
　本実施形態によれば、タッチ式のエレクトロクロミックデバイスを実現し、エレクトロクロミック材料を用いた装置において、指やタッチペンなどの導電・非導電を問わずあらゆる形状の物体で触れた部分の色を局所的に変えるデバイスを提供することができる。
　本実施形態によれば、マトリックス形式による電圧・電流印加を必要としないため、微細で多数の複雑な配線構造を用いなくても、任意の位置の局所的な色を変えることが可能となる。
　本実施形態に基づくタッチ式のエレクトロクロミックデバイスでは、タッチ部分を検知するタッチパネルやタッチスクリーンが不要であり、タッチ部分の色を直接変えることができる。従って、タッチパネルやタッチスクリーンで必要な、位置検知や駆動用の電子回路が一切不要であり、局所的な電圧・電流のための特別な駆動用電子回路は必要なく、単純な構造で局所的な色変化が可能である。
　また、色変化のために押し付ける物体は、導電性の有無や形状を問わず、あらゆる物体で良い。押し付けに必要な物体には、静電的な導電性が必要ないため、何も装着していない素手や指の他、手袋をしていても良く、導電・非導電を問わずタッチペンや棒状の物体、消しゴムや黒板消しのような接触面積の大きな形状のものなど、導電・非導電を問わず押し付けられればどんな材質や形状でも良い。
　これにより、エレクトロクロミックを用いたタッチ式の電子メモ帳（ノート）、電子ホワイトボードなどの表示デバイスや、局所的な色変化を可能とした調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーなどの新しいデバイスを簡単な構造で低コストに作製することができる。
　図２に、タッチ式エレクトロクロミックデバイスの動作時の実際の写真を示す。タッチ式エレクトロクロミックデバイスで消色されている状態において、上部透明導電膜付きの透明フィルムを非導電性のタッチペンで押し付けることにより、任意の形状の線や絵を描くことができる。
　前記基板１０は、どのような材料でも良い。ガラス・セラミックス・半導体をはじめとするあらゆる固体材料、ＰＥＴなどのプラスチック材料など、どのような材料系でも良い。基板１０の厚みもどのような厚みでよい。薄い場合は、フレキシブルな装置となり、湾曲が可能なフレキシブルな表示装置や調光装置が可能となる。基板１０の色は、透明でもあっても良いし、色があっても、不透明でも良い。特に調光装置のように、透過光を利用する場合は、透明の方が良い。また、透明の場合は、その背後に背景パネルを置いたり、他のディスプレイを配置したりすることも可能であり、背景に置いたものと組み合わせて利用することもできる。色がある場合は、例えば白色の基板を使えば、白色の背景を持つ電子メモ帳（ノート）や電子ホワイトボードのような表示装置の背景として使うこともできる。また、電子メモ帳（ノート）や電子ホワイトボードの場合は、透明の基板を用いて、その背後に着色された背景のフィルムや基板を別途張り付けても良い。
　基板１０上の下部導電膜１２は、透明でも良いし、透明でなくても良い。表示装置や調光装置などにおいて光の透過性が必要な場合や背景色を利用する応用では、ＩＴＯ・酸化物半導体・有機導電膜などの透明導電膜を用いたほうが良い。光の透過性が必要で無い場合は、金属等の不透明の電極でも良い。
　エレクトロクロミック材料１４としては、電圧・電流によって色が変化すれば、どのような材料系のエレクトロクロミック材料でも良い。例えばこのような材料系としては、無機材料系や有機材料系がある。無機材料系としては、例えば、酸化物系（酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化クロムなどの酸化物）、金属錯体系（プルシアンブルー、ルテニウムパープルなどの錯体）、窒化物系（窒化インジウムなど）など、様々な材料系がある。有機材料系としては、例えば、ビオロゲン系、ロイコ染料系化合物、テレフタル酸化合物、ポリオキソタングステート、ポリマー系（導電性高分子化合物、メタロ超分子ポリマーなど）など、様々な材料系がある。導電性高分子化合物とは、化学的あるいは電気化学的ドーピングにより電気伝導性を示す有機ポリマーを指す。メタロ超分子ポリマーとは、鉄、ルテニウム、銅、コバルトなどの遷移金属イオンやユウロピウムなどの遷移金属イオンとそれらに配位可能な部位を２つ以上有する有機配位子が錯形成することで得られるポリマー状超分子を指す。また、エレクトロクロミック層には液体型および固体型があり、いずれの材料系でも良い。
　エレクトロクロミック材料は、材料に依存して、色変化（着色・消色・変色）に要する電圧や速度が異なる。エレクトロクロミックデバイスでは、色変化の応答性が早い方がより好ましく、高速で色変化が可能なエレクトロクロミック材料を用いた場合、エレクトロクロミックデバイスにおける描画時の速度が向上して操作性向上が可能である。例えば、メタロ超分子ポリマーや導電性高分子化合物では、応答性が約１秒以内の応答性を有しており、描画に適したエレクトロクロミックデバイスとなる。
  発明者の実験によると、メタロ超分子ポリマーなどのエレクトロクロミック材料とカーボンナノチューブＣＮＴを混ぜることにより、図３に示す如く、色変化の速度（エレクトロクロミック特性の書き換え速度）の向上、色の保持、色変化のコントラストの向上が確認できた。これは、図４に示すように、カーボンナノチューブＣＮＴを混ぜたことにより、ポリマーに細孔が形成されたためと考えられる。
　エレクトロクロミック材料１４の上に配置する電解質１６としては、液体状・ゲル状・固体状のいずれの電解質でも良い。液体状の電解質の場合は、電解質直上に配置する導電性膜等によって封止することができる。ゲル状・固体状の電解質の場合には、封止することなくエレクトロクロミック材料１４上に配置することができる。電解質１６の材料系は、エレクトロクロミック材料１４の酸化・還元といった電気化学的な反応に必要なイオンの伝導が可能であれば、どのような成分の電解質でも良い。エレクトロクロミック材料層と電解質層を電極で挟み、電圧を印可することにより、主に酸化・還元といった電気化学的な反応を利用することで色変化を引き起すことができればよい。
　電解質１６の上部に配置する導電性膜１８は、有っても良いし無くても良い。この導電性膜１８としては、膜の厚み方向に導電性を有していればよい。電解質１６として液体を用いている場合は、この導電性膜１８によって液体を封止することができる。ゲル状や固体状の電解質を用いている場合は、この導電性膜１８は有っても良いし無くても良い。この導電性膜１８があった場合は、導電性膜１８が無い場合と比べて、電解質１６表面の形状、硬さ、弾力性、粘着性、上部透明導電膜２４との機械的な接触具合、上部透明導電膜２４や電解質１６との電気的な接触を改善することができる。例えば、電解質１６が機械的に柔らかい場合に、この導電性膜１８を付与することによって形状や硬さを付与したり、電解質１６の弾力性や粘着性を調整したりすることができる。これにより、電解質１６や上部透明導電膜２４の機械的な消耗や上部透明導電膜２４の貼り付きを抑制したり、タッチパネルの操作感を向上したりすることが可能となる。また、色変化のための電解質１６から上部透明導電膜２４までの電気的な接触の調整や向上も可能である。また、導電性膜１８の仕事関数などの物性値を調整することにより、電解質１６から上部透明導電膜２４までの酸化・還元に必要な電圧やその速度を調整することが可能であることから、エレクトロクロミック材料１４の色変化に必要な電圧値や電流値の調整や改善することもできる。これにより、電解質１６・導電性膜１８・上部透明導電膜２４の耐久性向上・低消費電力化・高速動作化・操作性向上などが可能となる。
　この電解質１６上の導電性膜１８は、透光性があり導電性があれば、どのような材質でも良い。特に、このエレクトロクロミックデバイスでは、導電性膜１８に対して膜厚方向（面直方向）に電界が印加されて通電する必要があるため、膜厚方向（面直方向）に抵抗が低くなるようにすると、エレクトロクロミックデバイスの色変化の局所性、動作電圧・電流、耐久性、高速性、操作性を改善することができる。そのため、電気抵抗の異方性が無い導電性膜の場合は、導電性膜１８の膜厚を薄くする方がエレクトロクロミックデバイスの色変化の局所性、動作電圧・電流、耐久性、高速性、操作性が良くなる。特に、導電性膜の抵抗率が低い材料を用いた場合、導電性膜の膜厚がある程度厚くなって膜厚方向の抵抗が増してくると、電解質の抵抗よりも導電性膜の面内方向の電気抵抗の方が相対的に低くなる傾向となり、導電性膜内の膜の面内方向全体の電位が等電位に近づく。そのため、エレクトロクロミックデバイスの色変化の局所性が失われる傾向にあり、極端な場合は局所的な色変化ができなくなりエレクトロクロミック膜全体の色変化しか得られなくなる。そのため、膜厚方向の抵抗が低い方が好ましく、導電性膜の膜厚を薄くしたほうが色変化の局所性が向上する。もし、電気抵抗に異方性がある導電性膜を用いる場合は、膜厚方向の電気抵抗が低くなるようにするとエレクトロクロミックデバイスの特性が改善する。また、膜厚を十分薄くすることができない場合は、導電性膜の面内方向のシート抵抗がやや高めのものを用いれば、色変化の局所性を維持することができる。
　この電解質上の導電性膜１８の材料としては、透光性があり膜厚方向に導電性があれば、どのような材料でも良い。例えば、主に透明導電膜として使われる材料系であればよい。例えば、透明導電膜として使われるグラファイト・カーボンナノファイバー・カーボンナノチューブ・グラフェンなどのカーボン系材料とそれを含む複合材料、極薄の金属膜や銀ナノファイバーなどの金属系薄膜・ナノワイヤー・微粒子やその複合材料による導電膜、ＰＥＤＯＴなどの有機系導電膜、ＩＴＯやＺｎＯなどの酸化物系や半導体系導電膜など、透光性があり導電性があれば、どのような材料でも良い。特に、本発明のエレクトロクロミックデバイスの導電性膜としては、膜厚方向の電界による通電で動作するため、通常の透明導電膜等で要求される面内方向の低いシート抵抗は不要であり、面内方向のシート抵抗の高い導電性膜であっても使用することができる。特に、極薄の薄膜・微粒子・ファイバー・ポリマー形状の導電性膜の場合は、光の透明性を向上させようとするとグレイン・微粒子・ファイバー・ポリマー間の物理的接触が抑制されることによって、面内方向のシート抵抗が高くなる場合があるが、そのような高いシート抵抗の導電性膜であっても、膜厚が薄いなどの理由で膜厚（面直）方向の導電性が確保されていれば、膜厚方向に電界が印加されるため、本発明の導電膜として利用することができる。
  発明者の実験によると、導電性膜１８としてＩＴＯを電解質（ゲル）１６上に転写することで、図５（Ｂ）に示す如く、導電性膜が無い場合に比べて、図５（Ａ）に示す如く、電解質１６と上部透明導電膜２４の貼り付きを防止して、タッチ式上部電極（２４）の操作性や耐久性を向上することができた。
　電解質１６上または導電性膜１８上には、上部透明導電膜２４との間に空隙を設けて電気的な絶縁をするために、パネル枠への絶縁体２０やパネル内部へのスペーサー２２を形成する。絶縁体２０やスペーサー２２は、上部透明導電膜２４と絶縁されていれば、どのような材料系でも良い。表示装置や調光装置として用いる際に、パネル内部に配置するスペーサーは目立たないほうが良い場合には、スペーサーは透明や白色に近い材料の方が良いが、視認しにくいように非常に小さいスペーサーを用いる場合はどのような色でも問題が無い。また、スペーサー２２の形状・幅・高さ・間隔は、電解質１６または導電性膜１８と上部透明導電膜２４の電気的な絶縁を取りつつ、指やペン等によってフィルムを押して湾曲させて通電する空隙があれば、ドット状、線状、格子状などの形状でも良く、幅・高さ・間隔などもどのような寸法でも良い。エレクトロクロミックデバイスで用いる電解質１６・導電性膜１８・上部透明導電膜２４の機械的・電気的な性質を鑑みて、スペーサー２２の形状・幅・高さ・間隔を決めることにより、エレクトロクロミックデバイスの耐久性向上・低消費電力化・高速動作化・操作性向上を行うことができる。また、後述するパネル全体の色変化（色消去）機能を持たせる場合は、スペーサー下部に導電性を持たせることもできる。
　スペーサー２２上に配置する上部透明導電膜２４がコートされた透明フィルム２６は、透光性があり、押し付けによって湾曲するフレキシビリティーがあれば良い。
　上部透明導電膜２４は、透明性があり導電性があればどのような材料でも良く、ＩＴＯ・ＺｎＯなどの酸化物系や半導体系、有機系、金属系、カーボン系などどのような透明導電性の材料系でも良い。特に、面内方向の導電性が高い方が低電圧駆動や高速動作化などが可能である。また、押し付けによって電解質１６や導電性膜１８に電気的・物理的に接触させて色変化を得ることから、仕事関数などの材料の特性よって性能が変わるため、電解質１６や導電性膜１８の材料に応じた上部透明導電膜２４の材料の選択によって性能を上げることも可能である。また、押し付けによって透明フィルム２６だけではなく上部透明導電膜２４にも曲げの歪が印加されることから、曲げに対する耐久性が高い方が好ましい。
　透明フィルム２６の材料は、押し付けによる湾曲が可能なフレキシビリティーがあり、透明性があればどのような材料でも良く、薄いガラスなどの固体材料、ＰＥＴやＰＶＣなどのプラスチック・ビニール素材など何でも良い。透明フィルム２６の厚みも何でもよいが、厚みによってフレキシビリティーや押し付けの感触が変わるため、色変化の局所性やデバイスの操作感が調整可能である。
　前記上部透明導電膜２４・導電性膜１８・下部導電膜１２としては、一種類の導電膜だけではなく、２種類以上の複数の電極材料を異種材料として薄くコーティングしたものや、パターニングした電極を用いても良い。一例として、導電膜としてＩＴＯなどの透明導電膜を用いた場合、図６に示す第２実施形態のように、その導電膜１２、１８上に他の種類の導電性の異種材料１２Ｂ、１８Ｄをドット状に薄くコーティングしたり（図６の例では、Ａ材料製の下部導電膜１２Ａ上にＢ材料製の下部導電膜１２Ｂ、Ｃ材料製の導電性膜１８Ｃ上（図では下）にＤ材料製の導電性膜１８Ｄ）、ドット状・ライン状・格子状などにパターニングしたりして配置することができる。このように２種類以上の材料により構成された導電膜をエレクトロクロミックデバイスの電極として用いた場合、酸化・還元に必要となる電位（ポテンシャル）や接触抵抗が材料によって異なるため、色変化（着色・消色・変色）の低電圧化・高速化やエレクトロクロミックデバイスの耐久性向上・操作性向上が可能である。例えば、エレクトロクロミック材料では、一種類の電極を用いた場合、電極材料の仕事関数が電極上で一定であり、酸化と還元のしやすさが異なることから、着色と消色で印可電圧や色変化の速度が大きく異なり、例えば着色は低電圧・高速であるが消色は高電圧・低速となるといった場合がある。一方、例えば、図６のように、下部導電膜１２をＡ材料１２ＡとＢ材料１２Ｂの２種類の材料を用いて電極を形成した場合、Ａ材料１２ＡとＢ材料１２Ｂで酸化と還元に必要な電圧や速度が異なることから、酸化と還元に有利な材料が自発的に優位に作用するため、着色と消色の両方の低電圧化・高速化が両立して可能となる。異種材料として細いライン・格子パターンや薄くて小さいドットなどを用いた場合は、透光性のある透明導電材料を用いるのが好ましい一方で、例えば透光性の低い金属材料などを用いても、それらのドットやパターンの間隙を用意することでその間隙から透光性を確保できるため、異種材料としては透光性の有無にかかわらず用いることができる。また、電解質１６と接触する電極（例えば導電性膜１８など）では、接触抵抗が材料により異なるため、例えば、２種の電極材料（図６の場合、Ｃ材料１８ＣとＤ材料１８Ｄ）で電極（導電性膜１８）を作ると、接触抵抗の低減が可能であり、低電圧化や速度向上や特性改善が可能となる。同様の２種以上の電極材料の利用は、上部透明導電膜２４にも適用することが可能である。
　また、図１では、エレクトロクロミック材料１４が下部、電解質１６が上部となっているが、図７に示す第３実施形態のように、上下が入れ替わって電解質１６が下部、エレクトロクロミック材料１４が上部でも良い。
　エレクトロクロミック材料１４は、電圧印加に伴う酸化・還元によって色変化が可逆的に得られるため、印可する電圧の大きさや極性によって色の着色・消色・変色を選択することが可能である。そのため、上部透明導電膜２４と下部導電膜１２の間の電圧の大きさや極性を変えることによって、色の着色・消色・変色を選択することができる。このため、例えば一例として、前記実施形態において、マイナス２Ｖで着色、プラス３Ｖで消色できるエレクトロクロミック材料である場合は、マイナス２Ｖを印可時に、指やペン等で上部透明フィルム２６を押し付けて描画して着色による印字を行ったあと、プラス３Ｖに切り替えて上部透明フィルム２６を押し付けて部分的にこすった部分を消しゴムのように部分的に消色することができる。図８にタッチ式のエレクトロクロミックデバイスにおける部分消去例を示す。また、その逆で、全体が着色されている状態で、消色するための電圧を印可した後に部分的に上部透明フィルム２６を押し付けて消色をして描画した後に、着色する電圧に切り替えたのちに上部透明フィルム２６を部分的に押し付けて着色することで描画を消去することも可能である。また、エレクトロクロミック材料では、電圧の大きさによって色が変色するものもあり、その場合は、描画したい色に応じて印加電圧を切り替えたのちに描画することにより、様々な色の描画が可能である。このような部分的な着色・消色・変色は、エレクトロクロミックを用いた電子メモ帳（ノート）、電子ホワイトボードなどの表示デバイスや、局所的な色変化（着色・消色・変色）を可能とした調光ガラス・電子カーテン・サングラス・防眩ミラーなどの遮光デバイスに利用可能である。
　また、上述した上部透明フィルム２６の部分的な押し付けによる部分的消去だけではなく、図９に示す第４実施形態のように、電解質１６上の導電性膜１８と下部導電膜１２の間に消去用電源３２により電圧を印可することにより、スクリーン全体の描画を消去することも可能である。
　また、図１０に示す第５実施形態のように、共用電源３４により、導電性膜１８への電圧印加と同時に上部透明導電膜２４への電圧印加も可能であり、この場合、上部透明フィルム２６の部分的な押し付けにより、スクリーン全体の描画消去のアシストを行うことができる。
　また、スクリーン全体の消去を行う際、図９において導電性膜１８の面内のシート抵抗が高い場合、導電性膜１８に取り付けた電圧端子の近辺のエレクトロクロミック材料１４が優先して色変化してしまい、電圧端子から遠いエレクトロクロミック材料の色変化が得られにくくなる。そこで、図１１に示す第６実施形態のように、導電性膜１８へ取り付けた消去用電極３６からの距離に応じて、距離が離れるほど高い電圧を印可すれば、エレクトロクロミック材料部分において位置に寄らずに色変化に十分な電圧を印可することができる。導電性膜１８への消去用電極３６からの距離が遠くなるほど、下部導電膜１２に印加される電圧が高ければ、どのような回路を用いても良い。例えば一例として、図１１のように、下部導電膜をラインアンドスペースのようなパターン電極１２’にしておき、それぞれのパターン電極のライン間を適切な抵抗３８でつないだ構造を考える。この場合、消去用電極３６から最も遠い部分（スクリーン中心部分）に高い電圧を印加するとともに、スクリーンの端の消去用電極３６に近づくにつれて抵抗３８による電圧降下を利用して電圧が下がるように抵抗を設計して配置すれば、各パターン電極１２’に対して中心に近づくほど高い電圧が印加できるようになるため、スクリーン全体に対して均一な色消去が可能となる。このようなパターン電極１２’と抵抗３８は、パターン電極のライン数が少ない場合は、通常の抵抗素子を取り付けることが可能であるとともに、ライン数が増えた場合は、シール状・シート状・ペースト状・薄膜状などの抵抗を多数のラインパターンに取り付ければ、疑似的に分布定数的な抵抗回路が容易に得られる。その場合、疑似的な分布定数となる抵抗の分布は、シール状・シート状・ペースト状・薄膜状の抵抗の形状を変えるだけで良いため、省スペースで多数の抵抗をラインパターンに形成可能である。
　また、スクリーン全体の消去を行う際、図１２に示す第７実施形態のように、電解質１６または導電性膜１８上に微細な消去用の電極４２をとりつけることでスクリーン全体の消去を行うことも可能である。図において、４４は消去用電極４２用の絶縁層である。ここでは、例えば、図１２の場合、導電性膜１８の上に、細いラインアンドスペース（ストライプ）状の消去用電極４２を形成している。この消去用電極４２に描画パターンを消去するための電圧を印可した場合、消去用電極４２から下部導電膜１２に向かってわずかに広がりを持った電界が印加されるため、電界の広がりと同程度の間隔でラインアンドスペースの消去用電極４２を配置しておけば、スクリーン全体を着色・消色・変色させることができる。消去用電極４２の間隔は、スクリーン全体の色変化が得られればどのような間隔でも良いが、描画の際には、その上部にある上部透明導電膜２４と透明フィルム２６を押し付けることによって電解質１６または導電性膜１８と電気的に接触させて描画する必要があるため、上部にある透明フィルム２６の押しつけによって上部透明導電膜２４が消去用電極４２間に入り込んで電解質１６や導電性膜１８と接触できるだけの間隔を用意しておく必要がある。また、ストライプ状の消去用電極４２の幅は、スクリーン全体の色変化が得られるように設計すればどのような幅でも良いが、上述のように描画の際に上部透明導電膜２４が消去用電極４２間に入り込むスペースを確保する必要があることから、消去用電極４２の幅を細くしたほうが消去用電極４２の間隔を確保しやすい。また、デバイスの透光性を確保するためには、消去用電極４２の幅は細い方が良い。また、消去用電極４２とその上部の透明導電膜２４の間には絶縁性を確保する絶縁膜４４が必要となる。この絶縁膜４４によって、透明フィルム２６を押し付けた際に上部透明導電膜２４と消去用電極４２の間の電気的な導通が避けられることから、描画の際に透明フィルム２６を押し付けた際にも消去用電極４２に電圧は印可されず、消去用電極４２の直下のストライプ状の部分のエレクトロクロミック材料が誤って描画されることが避けられる。また、消去用電極４２の幅は十分細いため、描画の際には透明フィルム２６を押し付けた消去用電極４２の下部だけは部分的に色変化が得られるため、消去用電極４２下部だけが描画できないという問題は避けることができる。消去用電極４２とその絶縁膜４４は、透光性を確保するため透光性のある材料の方が望ましいが、消去用電極４２の幅を視認できないほどに細くできるのであれば、透明性が無くても良い。また、図１２では、消去用電極４２とその上部の消去電極用絶縁体４４の他にスペーサー２２が別途用いられているが、別途スペーサーを用意しなくても消去用電極４２と消去電極用絶縁体４４自体をスペーサーとして利用することも可能である。
　図１３に、消去用の櫛形の電極を形成したデバイスにおける印字の消去の実験例を示す。着色により印字した文字を櫛形の消去用電極によって消去可能であることが示されている。
　本発明においては、前記実施形態における上部の透明フィルム２６と上部透明導電膜２４に代わって、導体の描具を用いることで、電解質１６または導電性膜１８に描具を使って直接描画できるペン式のエレクトロクロミックデバイスが実現できる。図１４にその一例である第８実施形態を示すが、前記実施形態での透明フィルム２６と上部透明導電膜２４に代わって、先端が導体となっているペンなどの描具５０を手４８で持ち、電解質１６または導電性膜１８に接触させた場合、電界Ｂが局所的に印可されて接触点Ａ下部のエレクトロクロミック材料１４を局所的に色変化（着色・消色・変色）Ｃさせることができる。ここでは、描具先端の導体部分５０Ａと下部導電膜１２の間を配線（５２）して電圧を印可することによって、色変化が可能であり、着色・消色・変色のいずれかは、印加する電圧の極性や大きさで選択することができる。このような電圧の極性や大きさで選択するスイッチは、エレクトロクロミックデバイス側にスイッチを設置することで可能となるほか、リモコンなどによる遠隔での電圧スイッチ機構を導入することも可能である。前記実施形態と同様に、電解質１６上の導電性膜１８は、有っても良いし無くても良いが、有る場合は、電解質１６表面の形状、硬さ、弾力性、粘着性や電解質１６との電気的な接触を改善することができる。本実施形態で用いられる導電性膜１８・電解質１６・エレクトロクロミック材料１４・下部導電膜１２・基板１０に要求される材料の特性は、前記実施形態と同様である。描具５０として用いる材質は、先端が導電性を有していればどのような材質・材料でも良く、導電性の金属・導電性ポリマー・カーボン材料・導電性ゴムやそれらの複合材料など、どのような物でも良く、光の透明性なども必要ない。
　また、図１５は、第８実施形態において、下部導電膜１２と描具５０の間に設けられた直接の電気配線５２を切り離して、接地による電位を介した第９実施形態を示す。接地した電位を介して描具５０と下部導電膜１２間に電圧を印加している。これにより、描具５０からの配線を下部導電膜１２と直接配線で接続する必要がなくなり、描具５０とエレクトロクロミックデバイスが物理的に接続されていなくても描画が可能となることから、描具の取り回しが容易になり描画しやすくなる。接地の取り方は、どのような方法でも良く、地面、デバイスの筐体、描画者の人体、アース線などでも良く、コロナ放電などの間接的な接地を用いることで物理的な配線することなく接地しても良い。
　また、この描具によるエレクトロクロミックデバイスでは、印加する電圧による描画した印字の消去を行うことも可能であり、描具を消しゴムのようにして用いることも可能である。さらに、上述の第４～８実施形態に示したスクリーン全体の消去技術をそのまま利用することができ、図８に示した部分消去、図９に示した第４実施形態と同様の導電性膜１８を通した消去、図１０に示した第５実施形態と同様の、指３０の代わりに描具５０によるアシストを用いた導電性膜１８による消去、図１１に示した第６実施形態と同様の下部導電膜１２’のパターニングによる消去、図１２に示した第７実施形態及び図１３と同様の電解質１６・導電性膜１８上への消去用電極４２／絶縁層４４パターニングによる消去が適用できる。
　また、描具によるペン式のエレクトロクロミックデバイスでは、図１６に示す第１０実施形態のように、描具５０と人体（描具５０を握る手４８など）の短絡を利用して、人体を通した接地や電源２８との接続が可能である。この場合、人体を、地面、デバイスの筐体、描画者の人体、アース線、コロナ放電などを介して接地または電源２８との接続を行うことによって、描具５０に対して電気配線を行う必要が無い。人体から接地や電源２８への短絡方法は、使用者の靴や着衣等を介した短絡、デバイス筐体や配線等への人体の接触による短絡、導電バンドを介した短絡など、短絡さえすればどのような手法でも良い。本手法により、描具５０は、通常のペンのように独立することから物理的な取り回しが容易となり、描画の操作性が向上するとともに、電気配線が不要なことから描具を簡易的な材料や構造で安価に作ることができる。人体を通した配線は、接地に接続することも可能であるし、下部導電膜から配線された電源に接続することも可能である。
　また、第８～１０実施形態では、下部導電膜１２側に電源２８を配置していたが、図１７に示す第１１実施形態に示す如く、描具５０内部に電池等による電源５４を配置して描画できるエレクトロクロミックデバイスも作製可能である。この場合、描具自身に電圧の極性や大きさを切り替えるスイッチなどを用意しておけば、描具を持つ手元で着色・消色・変色を選択できるようになり、描画や消去の操作性が向上する。この場合の配線は、第１１実施形態のような、描具５０の胴体部分への電気配線の他、図１８に示す第１２実施形態のような、人体を通した短絡による配線も対象によって使い分け可能である。
　図１９に導電性棒の描具による描画の実験例を示す。描具によって任意の形状を描画することができる。
　（１）電子メモ帳（ノート）に関して、本発明に係るタッチ式またはペン式のエレクトロクロミックデバイスを用いることで、紙を用いない電子メモ帳（ノート）が実現できる。第１～７実施形態のような透明フィルム２６と上部透明導電膜２４を有するタッチ式のエレクトロクロミックデバイスでは、指や棒などの導電・非導電を問わずあらゆる形状の物質で描画することが可能であり、メモ帳として利用できる。第８～１２実施形態のようなペン式のエレクトロクロミックデバイスでは、導体のペンを用いることでメモ帳として利用できる。
　白黒のみでカラー化ができない、描画が暗い、部分的な消去ができないといった問題を有する従来の電子メモ帳に対して、本発明のエレクトロクロミックデバイスでは、カラー化が可能、明るい、部分的な消去が可能といった特徴がある。また、第４～７実施形態の技術により、スクリーン全体の消去も可能である。エレクトロクロミック材料として、電圧によって変色するものを用いれば、マルチカラー化も可能である。また、タッチ式・ペン式デバイスでは、棒状の描具の他に、消しゴムのような形状のもので消去も可能である。
　（２）電子ホワイトボードに関して、本発明に係るタッチ式またはペン式のエレクトロクロミックデバイスを用いることで、チョークやホワイトボードマーカーを用いず、クリーンな電子ホワイトボードが実現できる。第１～７実施形態のような透明フィルム２６と上部透明導電膜２４を有するタッチ式のエレクトロクロミックデバイスでは、指や棒などの導電・非導電を問わずあらゆる形状の物質で描画することが可能であり、ホワイトボードとして利用できる。第８～１１実施形態のようなペン式では、導体のペンを用いることでホワイトボードとして利用できる。本発明のエレクトロクロミックデバイスでは、カラー化が可能、明るい、部分的な消去が可能といった特徴がある。また、前述の第４～７実施形態の技術により、スクリーン全体の消去も可能である。エレクトロクロミック材料として、電圧によって変色するものを用いれば、マルチカラー化も可能である。また、タッチ式・ペン式デバイスでは、棒状の描具の他に、ホワイトボード消しのような形状のもので、消去も可能である。また、従来の電子ホワイトボードのように、ホワイトボード・プロジェクタ・ハードウェア・ソフトウェアを組み合わせたような複雑で高価なシステムは必要とせず、単純な構造で安価に作製できる。
　（３）調光ガラスや電子カーテンに関して、エレクトロクロミック材料は、従来技術より、自動車・航空機・部屋の窓ガラスなどに用いることで、調光ガラスや電子カーテンとして利用されている。しかし、従来のエレクトロクロミックによる調光ガラスや電子カーテンでは、ガラス全体の色変化（着色・調光・消色・変色）のみであり、一部の場所の色変化は得られない。本発明では、ガラスの一部分の着色を指や物体等で触れて変化させることができるため、窓ガラスの一部のみの調光やカーテンが可能である。そのため、例えば、自動車・航空機・部屋の窓ガラスのうち、直射日光部分のみ暗くして直射日光を遮蔽するとともに、風景を楽しみたい部分のガラスのみを一部消色することにより、風景を他にしみながらも直射日光を遮蔽できる。
　（４）防眩ミラーに関して、従来のエレクトロクロミックによる防眩ミラーでは、ミラー全体または限定された一部分のみの明暗を調整するのみである。一方、本発明によるエレクトロクロミックデバイスを用いた場合、ミラー部分のうち、日光やライトからのまぶしい入射光が照射されるミラーの一部分の反射部分のみ直接触れることによって色変化が可能であり、ミラーの一部に防眩機能を持たせつつ、明瞭な反射像を得ることが可能となる。
　（５）サングラスに関して、従来のエレクトロクロミックによるサングラスは、サングラス全体の調光のみであったが、本発明のエレクトロクロミックデバイスを用いた場合、触れた部分の色変化が可能であり、サングラスの一部分の遮光等が可能となる。
　（６）ディスプレイとの融合に関して、本発明のエレクトロクロミックデバイスの背面に液晶ディスプレイなどの表示装置を配置した場合、ディスプレイに対して、自由に絵や文字を描画したり消去したりすることができる。これにより、ディスプレイに対して注意書き・メモなどを表示するデバイスが実現できる。
　（７）タッチスクリーン（タッチパネル）デバイスとの融合による情報入力端末装置に関して、本発明のエレクトロクロミックデバイスの最前面（タッチ面）の前面にタッチスクリーン（タッチパネル）等のタッチ位置読み取り装置を配置することもできる。この場合、本発明による表示装置とタッチスクリーンによる位置情報を利用して、情報入力をすることも可能である。この場合、さらに背面にディスプレイなどの表示装置を配置した場合は、タッチスクリーンと本発明の表示装置や調光装置を組み合わせた情報端末装置も実現できる。
　１０…基板
　１２、１２Ａ、１２Ｂ…下部導電膜
　１４…エレクトロクロミック材料
　１６…電解質
　１８、１８Ｃ、１８Ｄ…導電性膜
　２０…絶縁体
　２２…スペーサー
　２４…上部透明導電膜
　２６…透明フィルム
　２８、５４…電源
　３０…指
　３２…消去用電源
　３４…共用電源
　３６、４２…消去用電極
　４４…絶縁層
　４８…手
　５０…描具（ペン）
　５０Ａ…描具の導体部分
　５２…配線

Claims (11)

  1. 　基板と、
    　該基板上に配設される下部導電膜と、
    　該下部導電膜上に配設されるエレクトロクロミック材料及び電解質と、
    　該エレクトロクロミック材料及び電解質上に絶縁性を有するスペーサーを介して配設される上部透明導電膜と、
    　該上部透明導電膜上に配設される透明フィルムと、
    　前記下部導電膜と上部透明導電膜間に電圧を印加する手段とを備え、
    　前記透明フィルムを上面から押した時に、該透明フィルムが湾曲して前記スペーサーにより形成された隙間が無くなり、前記上部透明導電膜とその下のエレクトロクロミック材料又は電解質が電気的に接触して局所的に通電され、接触点直下のエレクトロクロミック材料にのみ電界が印加され、該エレクトロクロミック材料の色が局所的に変化するようにしたことを特徴とするエレクトロクロミック描画・表示装置。
  2. 　基板と、
    　該基板上に配設される下部導電膜と、
    　該下部導電膜上に配設されるエレクトロクロミック材料及び電解質と、
    　導体の描具と、
    　該描具とエレクトロクロミック材料及び電解質間に電圧を印加する手段とを備え、
    　前記描具をエレクトロクロミック材料及び電解質に接触させた時に、接触点に局所的に通電され、接触点直下のエレクトロクロミック材料にのみ電界が印加され、該エレクトロクロミック材料の色が局所的に変化するようにしたことを特徴とするエレクトロクロミック描画・表示装置。
  3.   前記エレクトロクロミック材料が、前記電解質の下又は上に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  4. 　前記エレクトロクロミック材料及び電解質の上に導電性膜が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  5. 　前記エレクトロクロミック材料が、メタロ超分子ポリマー又は導電性高分子化合物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  6.   前記エレクトロクロミック材料にカーボンナノチューブが混合されていることを特徴とする請求項５に記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  7. 　前記描具に電源が内蔵されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  8. 　前記電圧の大きさや極性を変えることにより、局所的な消去や変色が可能とされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  9. 　前記エレクトロクロミック材料及び電解質上の導電性膜と下部導電膜の間に電圧を印加する手段を備え、全体の消去が可能とされていることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  10. 　前記エレクトロクロミック材料及び電解質又は導電性膜に消去用の電極が配設されていることを特徴とする請求項９に記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
  11. 　前記導電性膜に配設した消去用電極からの距離に応じて、距離が離れる程、高い電圧を印加するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロクロミック描画・表示装置。
PCT/JP2017/006119 2016-03-14 2017-02-20 エレクトロクロミック描画・表示装置 Ceased WO2017159221A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018505376A JP6775204B2 (ja) 2016-03-14 2017-02-20 エレクトロクロミック描画・表示装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-050278 2016-03-14
JP2016050278 2016-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017159221A1 true WO2017159221A1 (ja) 2017-09-21

Family

ID=59851527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/006119 Ceased WO2017159221A1 (ja) 2016-03-14 2017-02-20 エレクトロクロミック描画・表示装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6775204B2 (ja)
WO (1) WO2017159221A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108227329A (zh) * 2018-02-27 2018-06-29 五邑大学 一种应力显色器件及其应用
CN111356953A (zh) * 2017-12-29 2020-06-30 深圳市柔宇科技有限公司 自供电可触摸电致变色薄膜
JP2021089324A (ja) * 2019-12-02 2021-06-10 株式会社カネカ 調光フィルム
CN116009322A (zh) * 2023-01-16 2023-04-25 中国人民解放军火箭军工程大学 一种基于电致变色材料的点阵式显示器件及其控制方法
CN116339031A (zh) * 2023-02-10 2023-06-27 伯恩高新科技（惠州）有限公司 电致变色膜片的制备方法、电致变色膜片及电子设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58140791A (ja) * 1982-02-15 1983-08-20 株式会社ニコン 画像情報の記録及び表示装置
JPS60150033A (ja) * 1984-01-17 1985-08-07 Fuji Xerox Co Ltd 画像表示素子、それを用いた画像表示方法及び画像消去方法
JPS60235122A (ja) * 1984-05-09 1985-11-21 Hitachi Ltd 表示素子
JPS62255920A (ja) * 1986-04-30 1987-11-07 Tokuyama Soda Co Ltd エレクトロクロミツクデイスプレイ素子
JP2002014379A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Tdk Corp 電気泳動表示装置
CN101893801A (zh) * 2010-07-05 2010-11-24 友达光电股份有限公司 可触压输入的显示装置及其方法
JP2011515718A (ja) * 2008-03-24 2011-05-19 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド デュアルアクティブフィルムエレクトロクロミック表示装置
JP2011184550A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Kuraray Co Ltd π電子系共役重合体組成物及びそれを用いるエレクトロクロミック表示素子

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58140791A (ja) * 1982-02-15 1983-08-20 株式会社ニコン 画像情報の記録及び表示装置
JPS60150033A (ja) * 1984-01-17 1985-08-07 Fuji Xerox Co Ltd 画像表示素子、それを用いた画像表示方法及び画像消去方法
JPS60235122A (ja) * 1984-05-09 1985-11-21 Hitachi Ltd 表示素子
JPS62255920A (ja) * 1986-04-30 1987-11-07 Tokuyama Soda Co Ltd エレクトロクロミツクデイスプレイ素子
JP2002014379A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Tdk Corp 電気泳動表示装置
JP2011515718A (ja) * 2008-03-24 2011-05-19 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド デュアルアクティブフィルムエレクトロクロミック表示装置
JP2011184550A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Kuraray Co Ltd π電子系共役重合体組成物及びそれを用いるエレクトロクロミック表示素子
CN101893801A (zh) * 2010-07-05 2010-11-24 友达光电股份有限公司 可触压输入的显示装置及其方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111356953A (zh) * 2017-12-29 2020-06-30 深圳市柔宇科技有限公司 自供电可触摸电致变色薄膜
CN108227329A (zh) * 2018-02-27 2018-06-29 五邑大学 一种应力显色器件及其应用
CN108227329B (zh) * 2018-02-27 2023-10-03 五邑大学 一种应力显色器件及其应用
JP2021089324A (ja) * 2019-12-02 2021-06-10 株式会社カネカ 調光フィルム
CN116009322A (zh) * 2023-01-16 2023-04-25 中国人民解放军火箭军工程大学 一种基于电致变色材料的点阵式显示器件及其控制方法
CN116339031A (zh) * 2023-02-10 2023-06-27 伯恩高新科技（惠州）有限公司 电致变色膜片的制备方法、电致变色膜片及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017159221A1 (ja) 2019-02-28
JP6775204B2 (ja) 2020-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6775204B2 (ja) エレクトロクロミック描画・表示装置
US11188169B2 (en) Touch display panel and touch display device with switchable viewing angles
CN105467646B (zh) 显示面板和显示装置
CN102141712B (zh) 电子纸装置
US20140340589A1 (en) Cholesteric writing board display device
JP2011227858A (ja) 薄型タッチ装置
CN106919293B (zh) 手写屏组件、显示装置
US9152002B2 (en) Electrical writing board
EP2741136B1 (en) Handwriting electronic paper display and method for manufacturing same
CN102141854B (zh) 电子纸装置
CN102141713B (zh) 电子纸装置
US20110181531A1 (en) Electronic paper device
CN104108266A (zh) 电子书写板
CN101893801B (zh) 可触压输入的显示装置及其方法
CN1851549A (zh) 超高分辨率留迹式胆甾液晶书写输入显示屏
CN108710228B (zh) 书写膜层结构及其制成的投影书写装置
CN210270840U (zh) 分区擦除手写板
CN110764325A (zh) 一种用于提高胆甾相液晶手写板亮度的结构
CN209570770U (zh) 具有通孔设计的可局部擦除的液晶膜片及液晶书写装置
CN104238208B (zh) 显示装置
KR101713278B1 (ko) 전자 메모 시스템
CN109581719A (zh) 具有通孔设计的可局部擦除的液晶膜片及液晶书写装置
CN205596158U (zh) 智能壳套
JP5509633B2 (ja) 電気泳動装置、電子機器
CN113296643A (zh) 一种电子书写设备、系统以及书写字迹擦除方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018505376

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17766228

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17766228

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1