JP2910172B2 - エレクトロクロミック表示装置 - Google Patents

エレクトロクロミック表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、数字ないし文字表示、X−Yマトリックス
表示、網点写真表示等のパターン表示等に適用するエレ
クトロクロミック表示装置(以下、ECDと記す)に関す
る。
〔発明の概要〕
本発明は、特定のエレクトロクロミック(以下、ECと
記す)液を用いてECDであって、その組成として、活物
質のN,N′−ジベンジル−4,4′−ビピリジニウムの塩化
物と補助酸化還元物質のフェロシアン化アルカリと補助
酸化還元物質の陽イオンと同一のアルカリイオンと塩素
イオンからなるアルカリ塩化物と、次亜りん酸ナトリウ
ムまたは次亜りん酸カリウムからなる水溶液を用い、活
物質と補助酸化還元物質の組成比を変えることによっ
て、表示色を赤紫色から濃青色まで連続的に選択できる
ECDである。
〔従来の技術〕
ECDは、非発光型の表示装置で、反射光や、透過光に
よる表示であるために、長時間の観察によっても疲労感
が少ないという利点を有すると共に、比較的駆動電圧が
低く、消費電力が小さいなどの利点を有する。
液体型ECDとして、活物質のビオロゲン(4,4′−ビピ
リジンの誘導体の総称)のハロゲン化物と補助酸化還元
系のフォロシアン化カリウムを導入して、ビオロゲンハ
ロゲン化物/フェロシアン化カリウムからなる2対の酸
化還元系内で電子移動反応を可逆的に行わせて着色、消
色状態を形成するようにしたものが知られている。
例えば、本発明者は、EC液として、p−シアノフェニ
ルビオロゲン(以下、p−CVと記す)ハロゲン化物とフ
ェロシアン化アルカリ系の水溶液による緑色ECDにおい
て、発色濃度及び寿命をさらに改善したECDを既に開示
(特開昭61−107323)している。
それによれば、EC液であるp−CVハロゲン化物とフェ
ロシアン化アルカリの混合水溶液に第1の電解質として
p−CVハロゲン化物の陰イオンと同一のハロゲンイオン
及びフェロシアン化アルカリの陽イオンと同一のアルカ
リイオンとからなるハロゲン化アルカリを添加すること
により、p−CVとフェロシアンイオンとの錯体形成によ
る沈澱を抑制できるので、高濃度のEC液を調整できる。
このEC液を用いて、発色濃度の大きい鮮明な表示がで
き、またさらに第2の電解質として次亜りん酸ナトリウ
ムまたは次亜りん酸カリウムを添加することにより着消
色の繰り返し時における表示電極上の消え残りを防止で
き、長寿命のECDが可能となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したように、この種のECDにおいて、表示色の濃
さや寿命の点で改善されたが、しかしながら、表示色の
色調を連続的に選択することはできなかった。
本発明の課題は、表示色の色調を連続的に選択できる
ECDを提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、少なくとも一方が表示電極となる対向電極
間に、EC液が充電されてなり、このEC液は活物質と補助
酸化還元物質と第1及び第2の電解質を水に溶解した混
合溶液であって、活物質はN,N′−ジベンジル−4,4′−
ビピリジニウム(以下、ベンジルビオロゲンと称し、BV
で記す)の塩化物で、その濃度をAとし、補助酸化還元
物質は、フェロシアン化カリウムまたはフェロシアン化
ナトリウムでその濃度をBとするとき、A≧0.005M、B
≧0.005MかつA+B≦0.11Mとし、第1の電解質は補助
酸化還元物質の陽イオンと同一のアルカリイオン及び塩
素イオンよりなる塩化アルカリで、その濃度は0.35M〜
2.0Mとし、第2の電解質は次亜りん酸ナトリウムまたは
次亜りん酸カリウムでその濃度を0.2M〜2.0MとするECD
である。
このECDにおいては、EC液中の活物質/補助酸化還元
物質の組成比を変えることにより、表示色を赤紫色〜濃
青色の間で連続的に選択することができる。
〔作用〕
本発明者は、ビオロゲンハロゲン化物/フェロシアン
化アルカリ系のECDにおいて、ビオロゲンハロゲン化物
としてBV塩化物を用いると、BV塩化物/フェロシアン化
アルカリの組成比を変えることによって、着色時の色調
が赤紫色ないし濃青色の範囲で連続的に変化することを
見出した。さらに、BV塩化物の陰イオンと同一の塩素イ
オンとフェロシアン化アルカリの陽イオンと同一のアル
カリイオンよりなる塩化アルカリを添加することにより
溶液からの沈澱が抑制されて、BV塩化物/フェロシアン
化アルカリの溶液中のBV塩化物の濃度を大きくできる結
果、着色時におけるコントラストを大きくできる。
前記の沈澱抑制効果は次のように理解される。
例えば、BVのハロゲン化物としてBV二塩化物(BV++
2Cl-)とフェロシアン化カリウム(K4Fe(CN))を用
いた場合には、これらの混合水溶液中では次式(1)で
示す反応が起こると考えられる。
2〔BV+・・2Cl-〕+2K4Fe(CN) K〔BV+・[Fe(CN)6 3-]↓+K3Fe(CN) +4KCl ……(1) 混合水溶液に塩化カリウム(KCl)を添加することに
より、(1)式の平衡は左に進んで、緑色結晶からなる
沈澱物 K〔BV++[Fe(CN)6 3-]は再び溶解するものと思
われる。第2の電解質である次亜りん酸ナトリウム(Na
H2PO2)の添加は着消色を繰り返したときの電極上の消
え残りを大幅に低減し、ECDの寿命を長くする。
〔実施例〕
本発明によるECDは、例えば第1図及び第2図に示す
ように、2枚のガラス基板1及び2が、その周辺に沿う
ように設けられたスペーサ3を介して互いに対向して封
着され、、このセル内にEC液8が充填されてなる。各ガ
ラス基板1及び2の各内面には、夫々電極4及び5が全
面的に被着され、両電極4及び5上に絶縁層6及び7、
例えばSiO2層が被覆される。電極4及び5の少なくとも
一方は、透明電極例えばITO(InとSnの複合酸化物)よ
りなり、両電極4及び5上の絶縁層6及び7には、夫々
表示すべきパターンに応じた透孔、図示の例では「FM」
及び「AM」の透孔6a及び7aが穿設される。各基板1及び
2の例えば互いに異なる側縁1a及び2aは、互いに他の基
板2及び1と対向することがないように外側に穿設さ
れ、これら各側縁1a及び2aに夫々電極4及び5が、ある
いはこれら電極4及び5と連結する導電層が被着され端
子部4a及び5aの導出がなされる。
実施例1 上述した基板1及び2間のセル内に、下記の組成の水
溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.01M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.01M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=1.0 第1の電解質; KCl ……1.0M 第2の電解質; NaH2PO2 ……0.5M このEC液の調整は次の手順に従った。
まず、溶存する酸素を除去するために窒素ガスを充分
に吹き込んだ蒸留水を用意し、この蒸留水に上述した活
物質BV++・2Cl-を入れて撹拌し、その後にこれに補助酸
化還元物質のフェロシアン化カリウムK4[Fe(CN)
を混入して撹拌する。この場合、上述したように緑色結
晶からなる沈澱物が析出してくる。第1の電解質塩化カ
リウムKClを添加して析出した沈澱物を再溶解させる。
その後で、次亜りん酸ナトリウムNaH2PO2を添加し30分
間、例えば、マグネチックスターラで撹拌する。得られ
た混合水溶液をEC液とした。
このようにして得たECDは、両電極4及び5に、直流
電圧を印加することによって、またその極性を反転させ
ることによって各電極4及び5の絶縁層6及び7によっ
て覆われない各窓6a及び7a内に紫色の着色が生じ、これ
によって各表示、上述の例では「FM」「AM」の切換表示
ができた。
次に、実施例1におけるEC液の各特性を測定した。こ
の測定は、第3図に示すECセル32によって行った。この
ECセル32は、EC液8が収容された容器9内に、1対の対
向電極10及び11と参照電極14とが浸漬されてなる。一方
の電極10は、ガラス基板上に10Ω/□のシート抵抗を有
するITO透明導電層12が被着され、これの上に0.95cm2
窓13aが穿設されたSiO2絶縁層13が被覆されてなる。ま
た、他方の電極11は、4cm2白金板よりなり、参照電極14
は、銀/塩化銀電極を使用した。そして、ボルタモグラ
ムの測定は、北斗電工HA−301ポテンションスタットに
北斗電工HB−104ファンクションジェネレータを組み合
わせて行った。電圧掃引速度は30mV/secとした。電極10
の窓13aにおける着色−消色に伴う透過率変化は、矢印
方向に光を入射させて、日本分光工業製ダブルビーム分
光光度計(UNIDEC−610C)で行った。セルの駆動は、第
4図に示す矩形波の電圧モードとし、分光器は長波長側
から短波長側に40nm/分の速度で掃引した。
この測定方法によって、セル32への駆動電圧を、第4
図に示すように、+0.6V(1.5秒)、−0.74V(4.5秒)
としたときの波長−透過率の測定結果は、第5図に示す
ようになった。
これによれば、酸化状態では可視域に対して高い透過
率を示し、還元状態では透過率が低下する。その還元状
態での透過率は青色と赤色の領域で比較的大きくなって
いる。このことは、実施例1のECDの表示色が紫色であ
ることに対応する。
また、第6図は30mV/secの掃引によるボルタモグラム
で、電流が負の方向に急激に増大する部分において電子
の取込み即ち還元反応が生じ、電極表面が着色してくる
のが観察される。また電流が正方向に急激に増大する部
分において電子放出即ち、酸化反応が生じ、電極表面に
析出した着色物質が消色して溶解するのが観察される。
実施例2 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.01M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.005M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=0.5 第1の電解質; KCl ……1.0M 第2の電解質; NaH2PO2 ……0.5M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、赤紫色の着色/消色の表示ができた。
実施例3 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.01M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.02M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=2.0 第1の電解質; KCl ……1.0M 第2の電解質; NaH2PO2 ……1.0M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、青紫色の着色/消色の表示ができた。
実施例1〜実施例3の結果から、R=1では紫色の着
色表示で、R<1ではRの減少とともに赤味が増す傾向
があり、R>1ではRの増大とともに青味が増すことが
示される。
実施例4 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.01M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.04M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=4.0 第1の電解質; KCl ……1.5M 第2の電解質; NaH2PO2 ……1.0M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、濃青色の着色/消色の表示ができた。但
し、EC液は最初は透明液であるが着色/消色を繰り返す
と、結晶が析出して失透状態(マット状態)になる。こ
の場合には、表示電極側から観察するECDとなる。
実施例5 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.005M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.005M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=1.0 第1の電解質; KCl ……0.5M 第2の電解質; NaH2PO2 ……0.5M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、紫色の着色/消色の表示ができた。実施
例1と同じR=1で紫色の着色表示であるが、EC液中の
活物質の濃度が低いために、着色表示の色の濃さは実施
例1よりも淡い。
実施例6 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.05M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.05M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=1.0 第1の電解質; KCl ……2.0M 第2の電解質; NaH2PO2 ……2.0M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、紫色の着色/消色の表示ができた。実施
例1と同じR=1で紫色の着色表示であるが、EC液中の
活物質の濃度が高いために、着色表示は実施例1よりも
濃く得られた。
実施例7 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.1M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.01M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=0.1 第1の電解質; KCl ……2.0M 第2の電解質; NaH2PO2 ……2.0M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、赤紫色の着色/消色の表示ができた。実
施例2と同じ赤紫色の着色表示であるが、EC液中の活物
質の濃度が高いために、着色表示の色の濃さは実施例1
よりも濃く得られた。
実施例8 実施例1と同様に基板1及び2のセル内に下記の組成
の水溶液からなるEC液8を充填した。
活物質; BV++・2Cl- ……0.01M 補助酸化還元物質; K4[Fe(CN)] ……0.1M 補助酸化還元物/活物質の組成比(R)=0.1 第1の電解質; KCl ……1.5M 第2の電解質; NaH2PO2 ……1.0M このEC液の調整は実施例1と同様に行った。このよう
にして得たECDは実施例1と同様に直流電圧を印加する
ことによって、濃青色の着色/消色の表示ができた。実
施例4と同様にEC液は最初は透明であるか、着色/消色
を繰り返すと失透状態となった。なお、以上の実施例で
は、補助酸化還元物質としてフェロシアン化カリウムを
用いたが、フェロシアン化ナトリウムを用いても、第1
の電解質としてNaClを用いることにより同様の結果が得
られた。また、第2の電解質として次亜りん酸ナトリウ
ムの替わりに次亜りん酸カリウム(KH2PO2)を用いても
同様の効果が得られた。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、ビオロゲンハロゲン
化物/フェロシアン化アルカリ系のECDにおいて、ビオ
ロゲンハロゲン化物としてBV塩化物を用いて、BV塩化物
/フェロシアン化アルカリの組成比を変えることによ
り、着色時の色調を赤紫色〜濃青色の間で連続的に選択
でき、着消色を繰り返したときの電極上の消え残りを低
減し、寿命の長いECDを提供する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエレクトロクロミック表示装置の一例
を示す平面図、第2図はそのA−A断面図、第3図はそ
の特性測定用セルの斜視図、第4図は特性測定のための
印加電圧の波形図、第5図は透過率−波長特性の測定結
果、第6図はボルタモグラムの測定結果である。 図面において、1及び2は基板、4及び5は電極、8は
エレクトロクロミック液である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一方が表示電極となる対向電極
    間に、これらの電極と接してエレクトロクロミック液が
    充填されてなり、前記エレクトロクロミック液は活物質
    と補助酸化還元物質と第1及び第2の電解質を水に溶解
    した混合溶液よりなり、前記活物質はN,N′−ジベンジ
    ル−4,4′−ビピリジニウムの塩化物で、その濃度をA
    とし、前記補助酸化還元物質はフェロシアン化カリウム
    またはフェロシアン化ナトリウムでその濃度をBとする
    とき、A≧0.005M、B≧0.005MかつA+B≦0.11Mと
    し、前記第1の電解質は、前記補助酸化還元物質の陽イ
    オンと同一のアルカリイオンと塩素イオンよりなる塩化
    アルカリで、その濃度は0.35M〜2.0Mとし、前記第2の
    電解質は、次亜りん酸ナトリウムまたは次亜りん酸カリ
    ウムで、その濃度を0.2M〜2.0Mとすることを特徴とする
    エレクトロクロミック表示装置。
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