JP2011232488A - Display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多色表示を可能とした電気化学的表示素子に関し、耐久性に優れ、書き換え速度が速い新規の電気化学的表示素子に関するものである。 The present invention relates to an electrochemical display element capable of multicolor display, and relates to a novel electrochemical display element having excellent durability and high rewriting speed.
近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手、電子情報を閲覧する機会が益々増大している。 In recent years, with the increase in the operating speed of personal computers, the spread of network infrastructure, the increase in capacity and price of data storage, information such as documents and images provided on printed paper on paper has become easier to use electronic information. Opportunities to obtain and browse electronic information are increasing more and more.
この様な電子情報の閲覧手段として、従来の液晶ディスプレイやCRT、また近年では、有機ELディスプレイ等の発光型が主として用いられているが、特に、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間にわたってこの閲覧手段を注視する必要があり、これらの行為は必ずしも人間に優しい手段とは言い難く、一般に発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限され、静止画面に視線を合わせる必要が生じる、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。 As a means for browsing such electronic information, a conventional liquid crystal display or CRT, and in recent years, a light emitting type such as an organic EL display is mainly used. In particular, when the electronic information is document information, it is relatively long time. It is necessary to pay close attention to this browsing means, and these actions are not necessarily human-friendly means. Generally, as a drawback of light-emitting displays, eyes flicker due to flickering, inconvenient to carry, reading posture is limited It is known that it is necessary to adjust the line of sight to a still screen, and that power consumption increases when read for a long time.
これらの欠点を補う表示手段として、外光を利用し、像保持の為に電力を消費しない(メモリー性)反射型ディスプレイが知られているが、下記の理由で十分な性能を有しているとは言い難い。 As a display means that compensates for these drawbacks, a reflection type display that uses external light and does not consume power for image retention (memory type) is known, but has sufficient performance for the following reasons. It's hard to say.
すなわち、反射型液晶等の偏光板を用いる方式は、反射率が約40%と低く白表示に難があり、また構成部材の作製に用いる製法の多くは簡便とは言い難い。また、ポリマー分散型液晶は高い電圧を必要とし、また有機物同士の屈折率差を利用しているため、得られる画像のコントラストが十分でない。また、ポリマーネットワーク型液晶は電圧が高いことと、メモリー性を向上させるために複雑なTFT回路が必要である等の課題を抱えている。また、電気泳動法による表示素子は、10V以上の高い電圧が必要となり、電気泳動性粒子凝集による耐久性に懸念がある。 That is, the method using a polarizing plate such as a reflective liquid crystal has a low reflectance of about 40% and is difficult to display white, and many of the production methods used for producing the constituent members are not easy. In addition, the polymer dispersed liquid crystal requires a high voltage and utilizes the difference in refractive index between organic substances, so that the resulting image has insufficient contrast. In addition, the polymer network type liquid crystal has problems such as a high voltage and a need for a complicated TFT circuit to improve the memory performance. In addition, a display element based on electrophoresis requires a high voltage of 10 V or more, and there is a concern about durability due to electrophoretic particle aggregation.
これら上述の各方式の欠点を解消する表示方式として、エレクトロクロミック表示素子(以下、EC方式と略す)や金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式(以下、ED方式と略す)が知られている。EC方式は、3V以下の低電圧でフルカラー表示が可能で、簡易なセル構成、白品質で優れる等の利点があり、ED方式もまた、3V以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、黒と白のコントラストや黒品質に優れる等の利点があり、様々な方法が開示されている。 As a display method for solving the disadvantages of each of the above-mentioned methods, there are an electrochromic display element (hereinafter abbreviated as EC method) and an electrodeposition method (hereinafter abbreviated as ED method) using dissolution precipitation of metal or metal salt. Are known. The EC method has the advantage of being capable of full-color display at a low voltage of 3V or less, a simple cell configuration, and excellent white quality. The ED method can also be driven at a low voltage of 3V or less and is a simple cell. There are advantages such as excellent constitution, black-to-white contrast and black quality, and various methods have been disclosed.
また最近、透明基板と対向電極との間に複数の表示電極とエレクトロクロミック層を隔離して設けることで、より簡便な制御で多色表示を可能にした例が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Recently, an example has been disclosed in which a plurality of display electrodes and an electrochromic layer are provided separately between a transparent substrate and a counter electrode, thereby enabling multicolor display with simpler control (for example, patents). Reference 1).
本発明者が上記特許文献に開示されている技術を詳細に検討した結果、従来技術では耐久性及び書き換え速度に課題があることが判明した。これを解決する手段としては、特許文献2に記載されているような電解質にレドックス緩衝剤としてフェロセン類化合物を添加する方法や、特許文献3に記載されているようなラジカルポリマーを用いた方法が挙げられるが、近年のユーザーの要求仕様の高まりを満たすにはさらなる改良が必要である。 As a result of a detailed study of the technology disclosed in the above patent document by the present inventor, it has been found that the conventional technology has problems in durability and rewriting speed. As means for solving this, there are a method of adding a ferrocene compound as a redox buffer to an electrolyte as described in Patent Document 2, and a method using a radical polymer as described in Patent Document 3. As mentioned above, further improvements are required to meet the increasing demands of users in recent years.
特許文献4にはエレクトロクロミック化合物の電気化学反応を促進するために補助化合物を添加することが記載されており、単色の表示素子を平面配置することでフルカラー表示を行っているが、平面配置のため、色再現範囲が狭く、色再現性が十分とはいえない。 Patent Document 4 describes that an auxiliary compound is added to promote an electrochemical reaction of an electrochromic compound, and a full-color display is performed by arranging a monochromatic display element in a plane. Therefore, the color reproduction range is narrow and the color reproducibility is not sufficient.
一方、本発明者らが検討の結果、特許文献1のように1つの表示素子内に複数の表示電極とエレクトロクロミック層を積層することで多色表示する場合には、着色が不均一になり、着色のムラが発生するといった問題があることが分かった。 On the other hand, as a result of studies by the present inventors, when multicolor display is performed by laminating a plurality of display electrodes and an electrochromic layer in one display element as in Patent Document 1, coloring becomes uneven. It has been found that there is a problem that uneven coloring occurs.
一般的に、フルカラー表示において、単色の各発色要素を平面配置するより、カラーフィルムのように単色の各発色要素を積層するほうが、高い色純度の再現が可能で、色再現範囲を広げることが出来る。 In general, in full-color display, it is possible to reproduce high color purity and widen the color reproduction range by laminating each color element such as a color film, rather than arranging each color element on a plane. I can do it.
しかし本発明者等が検討した結果、各発色要素を特許文献1のように積層した場合、同時に複数のエレクトロクロミック層を着色しようとすると、着色のムラが発生する。 However, as a result of investigations by the present inventors, when the color forming elements are laminated as in Patent Document 1, if an attempt is made to color a plurality of electrochromic layers simultaneously, uneven coloring occurs.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、多色表示可能なエレクトロクロミック表示素子において、耐久性に優れ、書き換え速度が速く、着色の均一な表示素子を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrochromic display element capable of multicolor display, which has excellent durability, high rewriting speed, and uniform coloring. It is.
本発明の上記の目的は、以下の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
1.透明基板と対向電極との間に、複数の表示電極と各該表示電極を被覆し異なる色を発色するエレクトロクロミック層が設けられ、複数の該表示電極が絶縁膜により隔離されている表示素子において、該表示電極と該対向電極の間に酸化還元補助化合物を含有することを特徴とする表示素子。 1. In a display element in which a plurality of display electrodes and an electrochromic layer that coats each display electrode and develops different colors are provided between a transparent substrate and a counter electrode, and the plurality of display electrodes are separated by an insulating film A display element comprising an oxidation-reduction auxiliary compound between the display electrode and the counter electrode.
減色法により色を混合する場合、異なる色の画素を平面配置するより、異なる色の層を積層して形成する方が、色再現範囲が広く、色再現性が良い。しかし、エレクトロクロミック層を積層して、隣り合ったエレクトロクロミック層を同時に発色させようとすると、発色が不安定に成り、発色が斑になるといった現象が起こることが分かった。これは、電流効率が低下して、それぞれの層が電流を取り合うため、エレクトロクロミック化合物の酸化、還元が偏ってしまうためと考えている。 In the case of mixing colors by the subtractive color method, the color reproduction range is wider and the color reproducibility is better when the layers of different colors are formed by laminating different color pixels on a plane. However, it has been found that when the electrochromic layers are stacked and the adjacent electrochromic layers are colored simultaneously, the color development becomes unstable and the coloration becomes uneven. This is thought to be due to the fact that the current efficiency is lowered and the respective layers share the current, so that the oxidation and reduction of the electrochromic compound is biased.
前記酸化還元補助化合物はエレクトロクロミック化合物の酸化、還元を促進する働きを有しており、そのため、電流効率を高め、掛けた電圧に相当する電流を流すことが出来、電流の偏りを防ぎ、発色を均一にすることが出来ると考えられる。 The oxidation-reduction auxiliary compound has a function of promoting the oxidation and reduction of the electrochromic compound, so that the current efficiency can be increased, the current corresponding to the applied voltage can be passed, the current is prevented from being biased, and the color development. Is considered to be uniform.
2.前記酸化還元補助化合物がラジカル化合物または金属錯体化合物であることを特徴とする前記1に記載の表示素子。 2. 2. The display device according to 1 above, wherein the redox auxiliary compound is a radical compound or a metal complex compound.
3.前記酸化還元補助化合物がニトロキシルラジカル化合物であることを特徴とする前記1に記載の表示素子。 3. 2. The display element according to 1 above, wherein the redox auxiliary compound is a nitroxyl radical compound.
4.前記ニトロキシルラジカル化合物が下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする前記3に記載の表示素子。 4). 4. The display element according to 3 above, wherein the nitroxyl radical compound is a compound represented by the following general formula (1).
(式中、R1、R2、R3、R4は各々独立に水素原子、若しくは置換基を有しても良い、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、Z1は環状構造を形成するのに必要な4個もしくは5個の原子群を表す。また、R1〜R4及びZ1を構成する各々の原子は互いに連結して、環状構造を形成しても良く、Z1は更に置換基を有していても良い。)
5.前記酸化還元補助化合物がメタロセンであることを特徴とする前記1に記載の表示素子。
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group which may have a substituent, Z 1 represents a group of 4 or 5 atoms necessary for forming a cyclic structure, and R 1 to R 4 and each atom constituting Z 1 are connected to each other to form a cyclic structure. Z 1 may further have a substituent.)
5). 2. The display element according to 1 above, wherein the redox auxiliary compound is metallocene.
6.前記メタロセンがフェロセンであることを特徴とする前記5に記載の表示素子。 6). 6. The display element according to 5 above, wherein the metallocene is ferrocene.
7.前記エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミック化合物を担持した半導体からなることを特徴とすることを前記1〜6のいずれか1項に記載の表示素子。 7). 7. The display element according to any one of 1 to 6, wherein the electrochromic layer is made of a semiconductor supporting an electrochromic compound.
8.前記エレクトロクロミック化合物は前記金属酸化物と化学結合をしていることを特徴とする前記7に記載の表示素子。 8). 8. The display element according to 7 above, wherein the electrochromic compound is chemically bonded to the metal oxide.
9.前記絶縁膜が多孔質であることを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載の表示素子。 9. 9. The display element according to any one of 1 to 8, wherein the insulating film is porous.
10.前記絶縁膜が無機材料からなることを特徴とする前記1〜9のいずれか1項に記載の表示素子。 10. 10. The display element according to any one of 1 to 9, wherein the insulating film is made of an inorganic material.
本発明により、多色表示可能なエレクトロクロミック表示素子において、耐久性に優れ、書き換え速度が速く、着色の均一な表示素子を提供することができた。 According to the present invention, in an electrochromic display element capable of multicolor display, a display element having excellent durability, high rewriting speed, and uniform coloring can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
透明基板と対向電極との間に、電解質、複数の表示電極および各該表示電極を被覆し異なる色を発色するエレクトロクロミック層を有し、複数の該表示電極が絶縁膜により隔離されている表示素子において、該電解質が酸化還元補助化合物を含有することを特徴とする表示素子により、上記課題を達成することが出来た。 A display in which an electrolyte, a plurality of display electrodes, and an electrochromic layer that coats each display electrode and emits different colors are provided between the transparent substrate and the counter electrode, and the plurality of display electrodes are isolated by an insulating film In the device, the above problem could be achieved by a display device characterized in that the electrolyte contains an oxidation-reduction auxiliary compound.
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、透明基板と対向電極との間に複数の表示電極と各該表示電極を被覆し異なる色を発色するエレクトロクロミック層を絶縁膜を用いて隔離して設けた表示素子において、透明基板と対向電極との間に酸化還元補助化合物を有することにより、耐久性に優れ、書き換え速度が速く、着色の均一な表示素子を実現できることを見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor used an insulating film as an electrochromic layer that coats a plurality of display electrodes and each display electrode between the transparent substrate and the counter electrode and develops different colors. In the display element provided separately, by having an oxidation-reduction auxiliary compound between the transparent substrate and the counter electrode, it has been found that excellent durability, fast rewriting speed, and uniform colored display element can be realized, The present invention has been reached.
本発明の1例について図1を用いて説明する。 An example of the present invention will be described with reference to FIG.
透明基板1上に第1の表示電極2、第1のエレクトロクロミック層3、絶縁膜4、第2の表示電極5および第2のエレクトロクロミック層6が設けられ、第2のエレクトロクロミック層6上に間隙を保って、対向電極7が配置されている。
A first display electrode 2, a first electrochromic layer 3, an insulating film 4, a second display electrode 5 and a
該対向電極は基板8上に設けられ、対向電極上には白色顔料層9が設けられている。透明基板1と基板8の間には電解質10が充填され、透明基板1と基板8の周辺部は樹脂11により封止されている。電解質は第1のエレクトロクロミック層および第2のエレクトロクロミック層にも浸透し、エレクトロクロミック化合物との間で電子の授受を行う。
The counter electrode is provided on the substrate 8, and a white pigment layer 9 is provided on the counter electrode. An
第1の表示電極と第2の表示電極はそれぞれ独立して、図示していない外部に引き出されて、図示していない駆動回路と接続されている。 The first display electrode and the second display electrode are independently drawn out to the outside (not shown) and connected to a drive circuit (not shown).
《表示素子の基本構成》
本発明の表示素子においては、表示部には、透明基板と対向電極との間に複数の表示電極が設けられている。表示電極にはITO電極等の透明電極、他方の対向電極には導電性電極が設けられている。本発明における、透明基板と対向電極との間の構成層について、その好ましい形態について説明する。透明基板と対向電極との間には、透明基板に形成された第1の表示電極と、第1の表示電極と接して設けられた第1のエレクトロクロミック層と、第1のエレクトロクロミック層と接して設けられた絶縁膜と、絶縁膜と接して設けられた第2の表示電極と、第2表示電極と接して設けられた第2のエレクトロクロミック層とを有する。
<< Basic configuration of display element >>
In the display element of the present invention, the display section is provided with a plurality of display electrodes between the transparent substrate and the counter electrode. The display electrode is provided with a transparent electrode such as an ITO electrode, and the other counter electrode is provided with a conductive electrode. A preferred embodiment of the constituent layer between the transparent substrate and the counter electrode in the present invention will be described. Between the transparent substrate and the counter electrode, a first display electrode formed on the transparent substrate, a first electrochromic layer provided in contact with the first display electrode, and a first electrochromic layer, An insulating film provided in contact with the insulating film; a second display electrode provided in contact with the insulating film; and a second electrochromic layer provided in contact with the second display electrode.
第1のエレクトロクロミック層には本発明に関わる電解質及び第1のエレクトロクロミック化合物と、該第1のエレクトロクロミック化合物を担持する半導体とを含有することが好ましい。対向電極と第1の表示電極の間に正負両極性の電圧を印加することにより第1のエレクトロクロミック色素の酸化・還元による着色・消色反応により、白及び各種着色状態を可逆的に切り替えることができる。半導体は表示電極から電子をエレクトロクロミック化合物に伝えることで、酸化還元反応を高速で行うためのものである。 The first electrochromic layer preferably contains an electrolyte according to the present invention, a first electrochromic compound, and a semiconductor supporting the first electrochromic compound. By applying a voltage of both positive and negative polarity between the counter electrode and the first display electrode, reversibly switching between white and various colored states by coloring / decoloring reaction by oxidation / reduction of the first electrochromic dye. Can do. A semiconductor is used for conducting an oxidation-reduction reaction at high speed by transferring electrons from a display electrode to an electrochromic compound.
第2のエレクトロクロミック層には、第1のエレクトロクロミック層と同様に、本発明に関わる電解質及び第2のエレクトロクロミック化合物と、該第2のエレクトロクロミック化合物を担持する半導体を含有することが好ましい。第2のエレクトロクロミック化合物は第1のエレクトロクロミック化合物とは互いに異なる色を発色する。 Similarly to the first electrochromic layer, the second electrochromic layer preferably contains an electrolyte according to the present invention, a second electrochromic compound, and a semiconductor carrying the second electrochromic compound. . The second electrochromic compound develops a color different from that of the first electrochromic compound.
本発明においては、表示電極及び互いに異なる色を発色するエレクトロクロミック層が各々3層以上積層されることによりフルカラー画像を表示することも可能である。 In the present invention, it is also possible to display a full-color image by laminating three or more display electrodes and three or more electrochromic layers that emit different colors.
本発明の好ましい態様に於いては、エレクトロクロミック層に電気化学的な酸化還元反応により可逆的に溶解析出する金属塩を含有する。この態様に於いては、対向電極間に正負両極性の電圧を印加することにより、金属塩の溶解析出に伴う白黒表示が行われ、エレクトロクロミック化合物の酸化・還元による着色・消色反応と合わせ、黒色、白色、黒以外の着色した状態を可逆的に切り替えることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the electrochromic layer contains a metal salt that is reversibly dissolved and precipitated by an electrochemical redox reaction. In this embodiment, by applying a voltage of both positive and negative polarity between the counter electrodes, black-and-white display accompanying the dissolution and precipitation of the metal salt is performed, and this is combined with the coloring / decoloring reaction by oxidation / reduction of the electrochromic compound. It is possible to reversibly switch between black, white, and a colored state other than black.
本発明の好ましい態様に於いては、エレクトロクロミック化合物が、表示電極上に固定化されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the electrochromic compound is immobilized on the display electrode.
《電極》
−表示電極−
本発明の表示素子に於いては、表示電極として、透明電極を用いる。該透明電極としては、透明で電気を通じるものであれば特に制限はない。例えば、Indium Tin Oxide(ITO:インジウム錫酸化物)、Indium Zinc Oxide(IZO:インジウム亜鉛酸化物)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化インジウム、酸化亜鉛、白金、金、銀、ロジウム、銅、クロム、炭素、アルミニウム、シリコン、アモルファスシリコン、BSO(Bismuth Silicon Oxide)等が挙げられる。電極をこのように形成するには、例えば、透明基板上にITO膜をスパッタリング法等でマスク蒸着するか、ITO膜を全面形成した後、フォトリソグラフィ法でパターニングすればよい。表面抵抗値としては、100Ω/□以下が好ましく、10Ω/□以下がより好ましい。透明電極の厚みは特に制限はないが、0.1〜20μmであるのが一般的である。
"electrode"
-Display electrode-
In the display element of the present invention, a transparent electrode is used as the display electrode. The transparent electrode is not particularly limited as long as it is transparent and conducts electricity. For example, Indium Tin Oxide (ITO: Indium Tin Oxide), Indium Zinc Oxide (IZO: Indium Zinc Oxide), Fluorine Doped Tin Oxide (FTO), Indium Oxide, Zinc Oxide, Platinum, Gold, Silver, Rhodium, Copper, Examples thereof include chromium, carbon, aluminum, silicon, amorphous silicon, and BSO (Bismuth Silicon Oxide). In order to form the electrode in this way, for example, an ITO film may be vapor-deposited on a transparent substrate by a sputtering method or the like, or an ITO film may be formed on the entire surface and then patterned by a photolithography method. The surface resistance value is preferably 100Ω / □ or less, and more preferably 10Ω / □ or less. The thickness of the transparent electrode is not particularly limited, but is generally 0.1 to 20 μm.
−半導体微粒子、半導体多孔質層−
前記エレクトロクロミック層にはエレクトロクロミック色素(EC色素ともいう)等を固定化するために、半導体微粒子を含有することが好ましく、さらに半導体多孔質層を形成する事が好ましい形態の1つである。半導体多孔質層は、表面積を大きくするため、その表面及び内部に、EC色素等を担持可能な微細孔を有している。前記半導体多孔質層の比表面積は、1〜5000m2/gが好ましく、10〜2500m2/gがより好ましい。ここで、比表面積は窒素ガスの吸着量から求めたBET比表面積を意味する。比表面積が小さすぎるとEC色素の吸着量を増大させることができなり、本発明の目的を達成できなくなる場合がある。
-Semiconductor fine particles, semiconductor porous layer-
In order to immobilize an electrochromic dye (also referred to as EC dye) or the like in the electrochromic layer, it is preferable to contain semiconductor fine particles, and to form a semiconductor porous layer is one preferred form. In order to increase the surface area, the semiconductor porous layer has micropores capable of supporting an EC dye or the like on the surface and inside thereof. 1-5000 m < 2 > / g is preferable and, as for the specific surface area of the said semiconductor porous layer, 10-2500 m < 2 > / g is more preferable. Here, the specific surface area means the BET specific surface area obtained from the adsorption amount of nitrogen gas. If the specific surface area is too small, the adsorption amount of the EC dye cannot be increased, and the object of the present invention may not be achieved.
前記半導体微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単体半導体、酸化物半導体、化合物半導体、有機半導体、複合体酸化物半導体、又はこれらの混合物が挙げられ、これらにはドーパントとして不純物が含まれていてもよい。なお、半導体の形態の制限は特になく、単結晶、多結晶、非晶質又はこれらの混合形態であってもよい。 The semiconductor fine particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a single semiconductor, an oxide semiconductor, a compound semiconductor, an organic semiconductor, a complex oxide semiconductor, or a mixture thereof. These may contain impurities as a dopant. There is no particular limitation on the form of the semiconductor, and it may be single crystal, polycrystal, amorphous, or a mixed form thereof.
前記半導体微粒子としては、特に酸化物半導体が好ましい。酸化物半導体は、金属酸化物で半導体の性質を持つものであり、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸素ホウ素、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化カルシウム、フェライト、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化バナジウム、アルミノケイ酸、リン酸カルシウム、アルミノシリケート等が挙げられる。これらの金属酸化物は、単独でも、2種以上が混合され用いられてもよい。電気伝導性等の電気的特性や光学的性質等の物理的特性の観点から、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化タングステンから選ばれる一種、もしくはそれらの混合物が用いられたとき、表示の切り替え速度に優れた多色表示が可能である。特に酸化チタンが用いられたとき、より表示の切り替え速度に優れた多色表示が可能である。 As the semiconductor fine particles, an oxide semiconductor is particularly preferable. An oxide semiconductor is a metal oxide having semiconductor properties, such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, cerium oxide, silicon oxide, yttrium oxide, oxygen boron, magnesium oxide, Strontium titanate, potassium titanate, barium titanate, calcium titanate, calcium oxide, ferrite, hafnium oxide, tungsten oxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, barium oxide, strontium oxide, vanadium oxide, aluminosilicate , Calcium phosphate, aluminosilicate and the like. These metal oxides may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of electrical properties such as electrical conductivity and physical properties such as optical properties, it is selected from titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, iron oxide, magnesium oxide, indium oxide, and tungsten oxide. When one kind or a mixture thereof is used, a multicolor display excellent in display switching speed is possible. In particular, when titanium oxide is used, multicolor display with a higher display switching speed is possible.
前記半導体微粒子の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができ、球形、ナノチューブ状、棒状、ウィスカー状のいずれの形状であっても構わず、形状の異なる2種類以上の微粒子を混合することもできる。前記球形粒子の場合には、平均粒径が0.1〜1000nmが好ましく、1〜100nmがより好ましい。なお、粒径分布の異なる2種類以上の微粒子を混合しても構わない。また、前記棒状粒子の場合には、アスペクト比が2〜50000が好ましく、5〜25000がより好ましい。 The shape of the semiconductor fine particles is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The shape may be any of a spherical shape, a nanotube shape, a rod shape, and a whisker shape, and two or more types having different shapes may be used. Fine particles can also be mixed. In the case of the spherical particles, the average particle size is preferably 0.1 to 1000 nm, and more preferably 1 to 100 nm. Two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed. In the case of the rod-like particles, the aspect ratio is preferably 2 to 50000, and more preferably 5 to 25000.
前記半導体微粒子はEC色素を化学結合により担持していることが好ましい。多色表示可能な素子において、吸着等によりEC色素を担持した場合には、脱吸着等でEC色素が解離し他の表示電極へ作用することで混色や色純度の低下等が起こり、色再現性が低下することがある。EC色素と化学結合する場合には、吸着等に比べて結合が強固なため色純度の低下や混色は起こりづらく、色再現性を高めることが可能である。 The semiconductor fine particles preferably carry an EC dye by a chemical bond. In an element capable of multicolor display, when an EC dye is supported by adsorption or the like, color separation is caused by the EC dye dissociating and acting on other display electrodes due to desorption or the like, resulting in color reproduction or color purity reduction. May decrease. In the case of chemical bonding with an EC dye, since the bond is stronger than that of adsorption or the like, color purity is not lowered or color mixing is unlikely to occur, and color reproducibility can be improved.
−対向電極−
本発明の表示素子において、対向電極としては金属電極若しくは炭素電極が用いられる。
-Counter electrode-
In the display element of the present invention, a metal electrode or a carbon electrode is used as the counter electrode.
金属電極としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマス、及びそれらの合金等の公知の金属種を用いることができる。金属電極は、電解質中の銀の酸化還元電位に近い仕事関数を有する金属が好ましく、中でも銀または銀含有率80%以上の銀電極が、銀の還元状態維持の為に有利であり、また電極汚れ防止にも優れる。電極の作製方法は、蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、CVD法等の既存の方法を用いることができる。 As the metal electrode, for example, known metal species such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, zinc, nickel, titanium, bismuth, and alloys thereof can be used. The metal electrode is preferably a metal having a work function close to the redox potential of silver in the electrolyte. Above all, silver or a silver electrode having a silver content of 80% or more is advantageous for maintaining the reduced state of silver. Excellent in preventing dirt. As an electrode manufacturing method, an existing method such as an evaporation method, a printing method, an ink jet method, a spin coating method, or a CVD method can be used.
炭素電極としては、多孔質炭素電極が好ましい。吸着担持可能な多孔質炭素電極としては、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、複合炭素体や、ホウ素、窒素、りん等を炭素にドープして焼成した炭素化合物、等が挙げられる。炭素粒子の形状としては、メソフェーズ小球体、繊維状黒鉛が挙げられる。メソフェーズ小球体はコールタールピッチなどを350〜500℃で焼成することで得られ、これら小球体をさらに分級して高温焼成で黒鉛化すると良好な多孔質炭素電極が得られる。また、ピッチ系、PAN系、および気相成長繊維から、繊維状黒鉛を得ることができる。 As the carbon electrode, a porous carbon electrode is preferable. Porous carbon electrodes that can be adsorbed and supported include graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, composite carbon, and carbon compounds obtained by doping carbon with boron, nitrogen, phosphorus, etc. Can be mentioned. Examples of the shape of the carbon particles include mesophase microspheres and fibrous graphite. Mesophase spherules can be obtained by firing coal tar pitch or the like at 350 to 500 ° C., and further classifying these spherules and graphitizing by high-temperature firing can provide a good porous carbon electrode. In addition, fibrous graphite can be obtained from pitch-based, PAN-based, and vapor-grown fibers.
《酸化還元補助化合物》
本発明に係る酸化還元補助化合物(メディエーターともいう)はエレクトロクロミック反応のメディエーターとして機能するものであり、エレクトロクロミック反応と同極の活性を有していることが望ましい。
<Redox auxiliary compound>
The oxidation-reduction auxiliary compound (also referred to as a mediator) according to the present invention functions as a mediator of an electrochromic reaction, and desirably has the same activity as that of the electrochromic reaction.
低電位で陽極に対して電子移動(酸化)が起こるようなメディエーターを共存させると、まずはメディエーターが酸化され、酸化されたメディエーターによって基質が酸化されて生成物が得られる。この利点は、基質の酸化電位よりも低い陽極電位で基質を酸化することが可能であることと、酸化されたメディエーターは、基質を酸化してもとのメディエーターに戻るため、理論的には触媒として作用することである。また低電位での酸化が可能となるため、基質や生成物の分解等も抑えられる。 In the presence of a mediator that causes electron transfer (oxidation) to the anode at a low potential, the mediator is first oxidized, and the substrate is oxidized by the oxidized mediator to obtain a product. The advantage is that it is possible to oxidize the substrate at an anodic potential lower than the oxidation potential of the substrate and that the oxidized mediator returns to the original mediator upon oxidation of the substrate. Is to act as Further, since oxidation at a low potential is possible, decomposition of the substrate and product can be suppressed.
本発明において、例えば前記基質として、電気化学的な酸化還元反応により可逆的に変色する化合物を用いる場合、触媒量の酸化メディエーターを共存させることにより、低い駆動電圧で表示素子を駆動することが可能となり、表示素子の耐久性が高まる。また表示の切り替え速度の向上、高い発色効率が得られる等の利点がある。同様に、還元メディエーターと、還元発色する電気化学的な酸化還元反応により可逆的に変色する化合物の組み合わせでも、上記効果が得られる。 In the present invention, for example, when a compound that reversibly changes color by an electrochemical redox reaction is used as the substrate, the display element can be driven with a low driving voltage by coexisting a catalytic amount of an oxidation mediator. Thus, the durability of the display element is increased. Further, there are advantages such as an improvement in display switching speed and high color development efficiency. Similarly, the above effect can be obtained by a combination of a reducing mediator and a compound that reversibly discolors by an electrochemical redox reaction that produces a reduction color.
本発明に係る酸化還元補助化合物では、多色表示が可能なエレクトロクロミック表示素子においても上記効果を得ることができ、さらに2色以上同時発色する場合においても、触媒量でメディエーターとして作用し、上記効果を得ることが可能である。 With the redox auxiliary compound according to the present invention, the above effect can be obtained even in an electrochromic display element capable of multicolor display, and even when two or more colors are simultaneously developed, it acts as a mediator in a catalytic amount, An effect can be obtained.
1つの表示素子内で2色以上発色させる場合には、発色させる色の濃度が濃くなると電流効率が低下し、目的の濃度の発色が得られなかったり、発色のムラが発生する場合がある。本発明においては、酸化還元補助化合物を用いることで、エレクトロクロミック化合物や発色させる色の濃度によらず電流効率が一定となり、発色が安定化して、均一性が高まるという利点がある。 In the case where two or more colors are developed in one display element, if the density of the color to be developed becomes high, the current efficiency is lowered, and there is a case where the target density cannot be obtained or uneven coloring occurs. In the present invention, by using the redox auxiliary compound, there is an advantage that the current efficiency becomes constant regardless of the electrochromic compound and the density of the color to be developed, the color development is stabilized, and the uniformity is increased.
本発明に係る酸化還元補助化合物は電解質中に含有されていても、電極表面上に固定化されていてもよい。電極表面上に固定化する方法は、酸化還元補助化合物に電極表面と化学吸着または物理吸着する基を導入する方法や酸化還元補助化合物をポリマー化して電極表面上に薄膜を形成する方法などが挙げられる。 The oxidation-reduction auxiliary compound according to the present invention may be contained in the electrolyte or may be immobilized on the electrode surface. Examples of the method of immobilizing on the electrode surface include a method of introducing a group that chemically or physically adsorbs with the electrode surface into the redox auxiliary compound, a method of polymerizing the redox auxiliary compound to form a thin film on the electrode surface, and the like. It is done.
以下、本発明における酸化還元補助化合物に係るラジカル化合物及び金属錯体について説明する。 Hereinafter, the radical compound and metal complex according to the oxidation-reduction auxiliary compound in the present invention will be described.
〔ラジカル化合物〕
本発明において、酸化還元補助化合物として用いる化合物はラジカル化合物であることが好ましい態様の1つであり、さらにニトロキシラジカル化合物であることがより好ましい。
[Radical compound]
In the present invention, the compound used as the redox auxiliary compound is preferably a radical compound, and more preferably a nitroxy radical compound.
本発明においては、本発明に係るニトロキシラジカル化合物が、前記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい態様の1つである。 In this invention, it is one of the preferable aspects that the nitroxy radical compound which concerns on this invention is a compound represented by the said General formula (1).
以下、一般式(1)について説明する。 Hereinafter, the general formula (1) will be described.
前記一般式(1)において、R1、R2、R3、R4は各々独立に水素原子、若しくは置換基を有しても良い、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基または複素環基を表す。Z1は環状構造を形成するのに必要な原子群を表し、5員環若しくは6員環を形成するのが好ましい。Z1は更に置換基を有していても良く、これらの置換基としては特に制限は無く、例えば以下のような置換基が挙げられる。アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基(例えば、プロパルギル基等)、グリシジル基、アクリレート基、メタクリレート基、芳香族基(例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等)、複素環基(例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スリホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基等)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基、エタンスルホンアミド基、ブタンスルホンアミド基、ヘキサンスルホンアミド基、シクロヘキサンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレタン基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、フェニルウレイド基、2−ピリジルウレイド基等)、アシル基(例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ヘキサノイル基、シクロヘキサノイル基、ベンゾイル基、ピリジノイル基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、メチルウレイド基等)、スルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、フェニルスルフォニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、アニリノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ホスホノ基(例えば、ホスホノエチル基、ホスホノプロピル基、ホスホノオキシエチル基)等を挙げることができる。また、これらの基はさらにこれらの基で置換されていてもよい。 In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are each independently a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic ring that may have a substituent. Represents a group. Z 1 represents an atomic group necessary for forming a cyclic structure, and preferably forms a 5-membered ring or a 6-membered ring. Z 1 may further have a substituent, and these substituents are not particularly limited, and examples thereof include the following substituents. Alkyl groups (eg, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, etc.), cycloalkyl groups (eg, cyclohexyl, cyclopentyl, etc.), alkenyl groups, cycloalkenyl groups , Alkynyl groups (for example, propargyl group), glycidyl groups, acrylate groups, methacrylate groups, aromatic groups (for example, phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, etc.), heterocyclic groups (for example, pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl group) Group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group, sriphoranyl group, piperidinyl group, pyrazolyl group, tetrazolyl group, etc.), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy) Group, pliers Oxy group, cyclopentyloxy group, hexyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, etc.) , Aryloxycarbonyl group (for example, phenyloxycarbonyl group), sulfonamide group (for example, methanesulfonamide group, ethanesulfonamide group, butanesulfonamide group, hexanesulfonamide group, cyclohexanesulfonamide group, benzenesulfonamide group ), Sulfamoyl group (for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylamino) Sulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), urethane group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, phenylureido group, 2-pyridylureido group, etc.), acyl Groups (eg, acetyl, propionyl, butanoyl, hexanoyl, cyclohexanoyl, benzoyl, pyridinoyl, etc.), carbamoyl groups (eg, aminocarbonyl, methylaminocarbonyl, dimethylaminocarbonyl, propylamino) Carbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), acylamino group (for example, acetylamino group, benzoyla) Mino group, methylureido group, etc.), sulfonyl group (eg, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, phenylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (eg, amino group, Ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, anilino group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg chlorine atom, bromine atom, iodine atom etc.), cyano group, nitro group, sulfo group Carboxyl group, hydroxyl group, phosphono group (for example, phosphonoethyl group, phosphonopropyl group, phosphonooxyethyl group) and the like. Further, these groups may be further substituted with these groups.
R1、R2、R3、R4としては、水素原子もしくはC1〜4のアルキル基であることが好ましい態様の1つであり、更に好ましくは水素原子もしくはメチル基である。 R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each preferably a hydrogen atom or a C1-4 alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
また、R1〜R4及びZ1を構成する各々の原子は互いに連結して、環状構造を形成しても良く、例えば、窒素原子と共にアザノルボルネン構造、アザアダマンタン構造等の多環式構造をとっても良い。特にアザアダマンタン構造であることが好ましい態様の1つである。 In addition, each atom constituting R 1 to R 4 and Z 1 may be linked to each other to form a cyclic structure. For example, a polycyclic structure such as an azanorbornene structure or an azaadamantane structure may be formed together with a nitrogen atom. Very good. In particular, an azaadamantane structure is a preferred embodiment.
以下に、一般式(1)で表されるニトロキシルラジカルの具体的化合物例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。 Specific examples of the nitroxyl radical represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited to these exemplified compounds.
《ニトロキシラジカル化合物の合成》
これらの化合物はTetrahedron letter 49 (2008)48〜52に記載の方法を参照し合成することが可能である。
《Synthesis of nitroxy radical compound》
These compounds can be synthesized with reference to the method described in Tetrahedron letter 49 (2008) 48-52.
〔金属錯体化合物〕
本発明において、酸化還元補助化合物として用いる化合物は金属錯体化合物であることが好ましい態様の1つであり、さらにメタロセンであることがより好ましい。メタロセンとしては、特にフェロセンであることがより好ましい。
[Metal complex compounds]
In the present invention, the compound used as the oxidation-reduction auxiliary compound is one of the preferred embodiments that is a metal complex compound, and more preferably a metallocene. As the metallocene, ferrocene is particularly preferable.
以下に、本発明で用いる事の出来るメタロセン化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものでは無い。 Specific examples of metallocene compounds that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
《エレクトロクロミック化合物(以下EC化合物若しくはEC色素と記す)》
前記EC化合物は、電気化学的な酸化反応及び還元反応の少なくとも一方により発色又は消色する作用を示し、半導体多孔質層と化学結合形成可能な化合物であることが好ましい。EC化合物としては、酸化タングステン、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化インジウム、酸化クロム、酸化マンガン、プルシアンブルー、窒化インジウム、窒化錫、窒化塩化ジルコニウム等の無機化合物に加え、有機金属錯体、導電性高分子化合物及び有機色素が知られている。
<< Electrochromic compound (hereinafter referred to as EC compound or EC dye) >>
The EC compound is preferably a compound that exhibits a color developing or decoloring action by at least one of an electrochemical oxidation reaction and a reduction reaction and can form a chemical bond with the semiconductor porous layer. EC compounds include inorganic oxides such as tungsten oxide, iridium oxide, nickel oxide, cobalt oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, indium oxide, chromium oxide, manganese oxide, Prussian blue, indium nitride, tin nitride, zirconium nitride chloride, etc. In addition to compounds, organometallic complexes, conductive polymer compounds, and organic dyes are known.
EC特性を示す有機金属錯体としては、例えば、金属−ビピリジル錯体、金属フェナントロリン錯体、金属−フタロシアニン錯体、希土類ジフタロシアニン錯体、フェロセン系色素などが挙げられる。 Examples of the organometallic complex exhibiting EC characteristics include metal-bipyridyl complexes, metal phenanthroline complexes, metal-phthalocyanine complexes, rare earth diphthalocyanine complexes, and ferrocene dyes.
EC特性を示す導電性高分子化合物としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリン、ポリフェニレンジアミン、ポリベンジジン、ポリアミノフェノール、ポリビニルカルバゾール、ポリカルバゾール及びこれらの誘導体などが挙げられる。 Examples of the conductive polymer compound exhibiting EC characteristics include polypyrrole, polythiophene, polyisothianaphthene, polyaniline, polyphenylenediamine, polybenzidine, polyaminophenol, polyvinylcarbazole, polycarbazole, and derivatives thereof.
また例えば特開2007−112957号に記載されているような、ビスターピリジン誘導体と金属イオンから成る高分子材料もEC特性を示す。 In addition, a polymer material composed of a bisterpyridine derivative and a metal ion as described in, for example, JP-A-2007-112957 also exhibits EC characteristics.
EC特性を示す有機色素としては、ビオロゲン等ピリジニウム系化合物、フェノチアジン等アジン系色素、スチリル系色素、アントラキノン系色素、ピラゾリン系色素、フルオラン系色素、ドナー/アクセプター型化合物類(例えば、テトラシアノキノジメタン、テトラチアフルバレン)等が挙げられる。その他、酸化還元指示薬、pH指示薬として知られている化合物を用いる事も出来る。 Organic dyes exhibiting EC characteristics include pyridinium compounds such as viologen, azine dyes such as phenothiazine, styryl dyes, anthraquinone dyes, pyrazoline dyes, fluorane dyes, donor / acceptor type compounds (for example, tetracyanoquinodis Methane, tetrathiafulvalene) and the like. In addition, compounds known as redox indicators and pH indicators can be used.
(cf.色調によるEC化合物の分類)
EC化合物を、色調変化の点で分類すると、下記3つのクラスに分けられる。
(Cf. Classification of EC compounds by color tone)
EC compounds are classified into the following three classes when classified in terms of color change.
クラス1:酸化還元によりある特定の色から別の色に変化するEC化合物。 Class 1: EC compounds that change from one specific color to another by redox.
クラス2:酸化状態で実質無色であり、還元状態である特定の着色状態を示すEC化合物。 Class 2: EC compounds that are substantially colorless in the oxidized state and exhibit a specific colored state that is the reduced state.
クラス3:還元状態で実質無色であり、酸化状態である特定の着色状態を示すEC化合物。 Class 3: EC compounds that are substantially colorless in the reduced state and exhibit a particular colored state that is the oxidized state.
本発明の表示素子に於いては、目的・用途により上記クラス1からクラス3のEC化合物を適宜選択する事が出来る。 In the display element of the present invention, the class 1 to class 3 EC compounds can be appropriately selected depending on the purpose and application.
[クラス1のEC化合物]
クラス1のEC化合物は酸化還元によりある特定の色から別の色に変化するEC化合物であり、その取り得る酸化状態に於いて、二色以上の表示が可能な化合物である。
[Class 1 EC compounds]
Class 1 EC compounds are EC compounds that change from a specific color to another color by oxidation-reduction, and are compounds that can display two or more colors in their possible oxidation states.
クラス1に分類される化合物としては、例えばV2O5は酸化状態から還元状態へ変化する事で橙色から緑色に変化し、同様にRh2O3は黄色から暗緑色に変化する。 As compounds classified into class 1, for example, V 2 O 5 changes from orange to green by changing from an oxidized state to a reduced state, and similarly Rh 2 O 3 changes from yellow to dark green.
有機金属錯体の多くはクラス1に分類され、ルテニウム(II)ビピリジン錯体、例えばトリス(5,5′−ジカルボキシルエチル−2,2′−ビピリジン)ルテニウム錯体は+2〜−4価の間で、順にオレンジ色から、紫、青、緑青色、褐色、赤錆色、赤へと変化する。希土類ジフタロシアニン類の多くも、このようなマルチカラー特性を示す。例えばルテチウムジフタロシアニンの場合、酸化に従い順次、紫色から青、緑、赤橙色へと変化する。 Many of the organometallic complexes are classified as class 1, and ruthenium (II) bipyridine complexes, such as tris (5,5'-dicarboxylethyl-2,2'-bipyridine) ruthenium complexes, are between +2 and -4 valences, The color changes from orange to purple, blue, green blue, brown, red rust and red. Many of the rare earth diphthalocyanines also exhibit such multicolor characteristics. For example, in the case of lutetium diphthalocyanine, the color gradually changes from purple to blue, green, and red-orange according to oxidation.
また導電性ポリマーもその多くはクラス1に分類される。例えばポリチオフェンは酸化状態から還元状態へ変化する事で青から赤へと変化し、ポリピロールは褐色から黄色へと変化する。またポリアニリン等では、マルチカラー特性を示し酸化状態の紺色から順に青色、緑色、淡黄色へと変化する。 Many of the conductive polymers are also classified as class 1. For example, polythiophene changes from blue to red by changing from an oxidized state to a reduced state, and polypyrrole changes from brown to yellow. In addition, polyaniline or the like exhibits multi-color characteristics and changes from an amber color of an oxidation state to blue, green, and light yellow in order.
クラス1に分類されるEC化合物は、単一の化合物で、多色表示が可能であると言うメリットを有するが、反面実質無色と言える状態を作れないと言う欠点を有する。 EC compounds classified as class 1 have a merit that multicolor display is possible with a single compound, but on the other hand, they have a drawback that a state that can be said to be substantially colorless cannot be made.
[クラス2のEC化合物]
クラス2のEC化合物は、酸化状態で無色乃至は極淡色であり、還元状態である特定の着色状態を示す化合物である。
[Class 2 EC compounds]
Class 2 EC compounds are compounds that are colorless or extremely light in an oxidized state and exhibit a specific colored state that is a reduced state.
クラス2に分類される無機化合物としては、下記化合物が挙げられ、各々還元状態でカッコ内に示した色を示す。WO3(青)、MnO3(青)、Nb2O5(青)、TiO2(青)等。 Examples of the inorganic compounds classified as class 2 include the following compounds, each of which shows the color shown in parentheses in the reduced state. WO 3 (blue), MnO 3 (blue), Nb 2 O 5 (blue), TiO 2 (blue) and the like.
クラス2に分類される有機金属錯体としては、例えばトリス(バソフェナントロリン)鉄(II)錯体が挙げられ、還元状態で赤色を示す。 As an organometallic complex classified into class 2, for example, a tris (vasophenanthroline) iron (II) complex can be mentioned, which shows red in a reduced state.
クラス2に分類される有機色素としては、特開昭62−71934号、特開2006−71765号等に記載されている化合物、例えばテレフタル酸ジメチル(赤)、4,4′−ビフェニルカルボン酸ジエチル(黄色)、1,4−ジアセチルベンゼン(シアン)、或いは特開平1−230026号、特表2000−504764号等に記載されているテトラゾリウム塩化合物等が挙げられる。 Examples of organic dyes classified as class 2 include compounds described in JP-A Nos. 62-71934 and 2006-71765, such as dimethyl terephthalate (red) and diethyl 4,4′-biphenylcarboxylate. (Yellow), 1,4-diacetylbenzene (cyan), or tetrazolium salt compounds described in JP-A-1-230026, JP-T-2000-504964, and the like.
クラス2に分類される色素として、最も代表的なのはビオロゲン等ピリジニウム系化合物で有る。ビオロゲン系化合物は表示が鮮明であること、置換基を変える事などにより色のバリエーションを持たせる事が可能である事などの長所を有しているため、有機色素の中では最も盛んに研究されている。発色は、還元で生じた有機ラジカルに基く。 The most representative dyes classified into class 2 are pyridinium compounds such as viologen. Viologen compounds have the advantages of vivid display and color variations by changing the substituents, etc., so they are the most actively studied among organic dyes. ing. Color development is based on organic radicals generated by reduction.
ビオロゲン等ピリジニウム系化合物としては、例えば特表2000−506629号を初めとして下記特許に記載されている化合物が挙げられる。 Examples of pyridinium-based compounds such as viologen include compounds described in the following patents, starting with JP 2000-506629 A.
特開平5−70455号、特開平5−170738号、特開2000−235198号、特開2001−114769号、特開2001−172293号、特開2001−181292号、特開2001−181293号、特表2001−510590号、特開2004−101729号、特開2006−154683号、特表2006−519222号、特開2007−31708号、2007−171781号、2007−219271号、2007−219272号、特開2007−279659号、特開2007−279570号、特開2007−279571号、特開2007−279572号等。 JP-A-5-70455, JP-A-5-170738, JP-A-2000-235198, JP-A-2001-114769, JP-A-2001-172293, JP-A-2001-181292, JP-A-2001-181293, Table 2001-510590, JP-A-2004-101729, JP-A-2006-154683, JP-T-2006-519222, JP-A-2007-31708, 2007-171817, 2007-219271, 2007-219272, JP-T JP 2007-279659, JP 2007-279570, JP 2007-279571, JP 2007-279572, and the like.
以下に、本発明に用いる事ができるビオロゲン等ピリジニウム化合物を例示するが、これらに限定されるものでは無い。 Examples of pyridinium compounds such as viologen that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
[クラス3のEC化合物]
クラス3のEC化合物は、還元状態で無色乃至は極淡色であり、酸化状態である特定の着色状態を示す化合物である。
[Class 3 EC compounds]
Class 3 EC compounds are compounds that are colorless or extremely pale in the reduced state and exhibit a specific colored state that is an oxidized state.
クラス3に分類される無機化合物としては、例えば酸化イリジウム(暗青色)、プルシアンブルー(青)等が挙げられる(各々酸化状態でカッコ内に示した色を示す)。 Examples of inorganic compounds classified as class 3 include iridium oxide (dark blue), Prussian blue (blue), and the like (each of which shows the color shown in parentheses in the oxidized state).
クラス3に分類される導電性ポリマーとしては、例は少ないが、例えば特開平6−263846に記載のフェニルエーテル系化合物が上げられる。 There are few examples of conductive polymers classified into class 3, but for example, phenyl ether compounds described in JP-A-6-263846 can be mentioned.
クラス3に分類される色素としては多数の色素が知られているが、スチリル系色素、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アクリジン等のアジン系色素、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール等のアゾール系色素等が好ましい。 Many dyes are known as class 3 dyes, styryl dyes, azine dyes such as phenazine, phenothiazine, phenoxazine, and acridine, azole dyes such as imidazole, oxazole, and thiazole are preferable. .
以下に、本発明に用いる事ができるスチリル系色素、及びアジン系色素、アゾール系色素を例示するが、これらに限定されるものでは無い。 Examples of styryl dyes, azine dyes, and azole dyes that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
〔化学結合性基〕
本発明の表示素子においては、EC化合物が、金属酸化物と化学結合するための化学結合性基を有することが色にごりを防止する点から好ましい。
[Chemical bonding group]
In the display device of the present invention, it is preferable that the EC compound has a chemical bonding group for chemically bonding with the metal oxide from the viewpoint of preventing color blur.
本発明に係る化学結合性基は、−COOH、−P−O(OH)2、−OP=O(OH)2及び−Si(OR)3(Rは、アルキル基を表す)が好ましい。 The chemical bonding group according to the present invention is preferably —COOH, —P—O (OH) 2 , —OP═O (OH) 2 and —Si (OR) 3 (R represents an alkyl group).
《絶縁膜》
本発明に適用可能な絶縁膜は、イオン電導性、電子絶縁性を合わせて有する層であればよく、例えば、極性基を有する高分子や塩をフィルム状にした固体電解質膜、電子絶縁性の高い多孔質膜とその空隙に電解質を担持する擬固体電解質膜、空隙を有する高分子多孔質膜、含ケイ素化合物の様な比誘電率が低い無機材料の多孔質体、等が挙げられる。これらの中で好ましく用いられるのは多孔質膜であり、中でも、イオン伝導性・耐久性の観点から、シリカやアルミナ等の無機材料を含む多孔質膜を用いることで、表示の切り替え速度や安定性に優れた表示素子を提供することができる。
<Insulating film>
The insulating film applicable to the present invention may be a layer having both ionic conductivity and electronic insulating properties, for example, a solid electrolyte film in which a polymer or salt having a polar group is formed into a film, an electronic insulating material Examples thereof include a highly porous membrane and a pseudo-solid electrolyte membrane supporting an electrolyte in its voids, a polymer porous membrane having voids, and a porous body of an inorganic material having a low relative dielectric constant such as a silicon-containing compound. Among these, a porous film is preferably used. Among them, from the viewpoint of ion conductivity and durability, the use of a porous film containing an inorganic material such as silica or alumina enables a display switching speed and stability. A display element with excellent properties can be provided.
多孔質膜の形成方法としては、燒結法(融着法)(高分子微粒子や無機粒子をバインダ等に添加して部分的に融着させ粒子間に生じた孔を利用する)、抽出法(溶剤に可溶な有機物又は無機物類と溶剤に溶解しないバインダ等で構成層を形成した後に、溶剤で有機物又は無機物類を溶解させ細孔を得る)、高分子重合体等を加熱や脱気するなどして発泡させる発泡法、良溶媒と貧溶媒を操作して高分子類の混合物を相分離させる相転換法、各種放射線を輻射して細孔を形成させる放射線照射法等の公知の形成方法を用いることができる。具体的には、特開平10−30181号、特開2003−107626号、特公平7−95403号、特許第2635715号、同第2849523号、同第2987474号、同第3066426号、同第3464513号、同第3483644号、同第3535942号、同第3062203号等に記載の電子絶縁層を挙げることができる。 As a method for forming a porous film, a sintering method (fusion method) (using fine pores formed between particles by adding polymer fine particles or inorganic particles to a binder or the like and partially fusing them), an extraction method ( After forming a constituent layer with a solvent-soluble organic substance or inorganic substance and a binder that does not dissolve in the solvent, the organic substance or inorganic substance is dissolved with the solvent to obtain pores), and the polymer is heated or degassed Known forming methods such as a foaming method in which foaming is performed, a phase change method in which a mixture of polymers is phase-separated by operating a good solvent and a poor solvent, and a radiation irradiation method in which pores are formed by radiating various types of radiation Can be used. Specifically, JP-A-10-30181, JP-A-2003-107626, JP-B-7-95403, JP-A-2635715, JP-A-2894523, JP-A-2987474, JP-A-3066426, and JP-A-3464513. No. 3,483,464, No. 3535942, No. 30622203, and the like.
《電解質》
「電解質」とは、一般に、水などの溶媒に溶けて溶液がイオン伝導性を示す物質(以下、「狭義の電解質」という。)をいうが、本発明の説明においては、狭義の電解質に電解質、非電解質を問わず他の金属、化合物等を含有させた混合物を電解質(「広義の電解質」、電解液とも言う)という。従って、該電解質には電解質溶媒も含まれる。
"Electrolytes"
“Electrolyte” generally refers to a substance that dissolves in a solvent such as water and exhibits ionic conductivity in a solution (hereinafter referred to as “electrolyte in a narrow sense”). In the description of the present invention, an electrolyte is defined as an electrolyte in a narrow sense. A mixture containing other metals, compounds and the like regardless of non-electrolytes is referred to as an electrolyte (also referred to as “broadly defined electrolyte” or electrolyte). Therefore, the electrolyte includes an electrolyte solvent.
[電解質溶媒]
本発明に於いて、電解質溶媒としては非プロトン性極性溶媒が用いられる。非プロトン性極性溶媒としては、例えばジメチルカボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチロラクタン、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメテルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、メチルジオキソラン、アセトトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、スルホオキシド、ジメチルスルホオキシド、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、スルホラン、N−メチル−2−オキドリノリンおよびこれら混合物を使用することができる。
[Electrolyte solvent]
In the present invention, an aprotic polar solvent is used as the electrolyte solvent. Examples of the aprotic polar solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, butyrolactan, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, dioxolane, Methyldioxolane, acetonitrile, benzonitrile, nitrobenzene, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, sulfooxide, dimethylsulfoxide, dimethylsulfone, tetramethylenesulfone, sulfolane, N-methyl-2-oxdorinoline and These mixtures can be used.
電解質溶媒の沸点としては、特に制限は無いが、揮発性防止の点、及び製造上の理由から、高沸点である事が好ましく、200℃以上の沸点を有する事が好ましい。 The boiling point of the electrolyte solvent is not particularly limited, but it is preferably a high boiling point and preferably has a boiling point of 200 ° C. or higher from the viewpoint of preventing volatility and the reason for production.
本発明に於いて、特に好ましく用いられる溶媒は下記一般式(S1),(S2)で表される化合物である。 In the present invention, particularly preferably used solvents are compounds represented by the following general formulas (S1) and (S2).
〔一般式(S1)、(S2)で表される化合物〕
本発明の表示素子においては、電解質が、下記一般式(S1)または(S2)で表される化合物を含有することが好ましい。
[Compounds Represented by General Formulas (S1) and (S2)]
In the display element of the present invention, the electrolyte preferably contains a compound represented by the following general formula (S1) or (S2).
〔式中Lは酸素原子またはアルキレン基を表し、Rs11からRs14は各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表す。〕 [Wherein L represents an oxygen atom or an alkylene group, and Rs 11 to Rs 14 each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group or an alkoxy group. ]
〔式中Rs21,Rs22は各々アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表す。〕
はじめに、一般式(S1)で表される化合物の詳細について説明する。
[Wherein Rs 21 and Rs 22 each represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group or an alkoxy group. ]
First, the detail of the compound represented by general formula (S1) is demonstrated.
前記一般式(S1)において、Lは酸素原子またはアルキレン基を表し、Rs11からRs14は各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表し、これらの置換基は更に任意の置換基で置換されていても良い。 In the general formula (S1), L represents an oxygen atom or an alkylene group, and Rs 11 to Rs 14 each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxy group, These substituents may be further substituted with an arbitrary substituent.
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等、アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等、シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等、アルコキシアルキル基として、例えば、β−メトキシエチル基、γ−メトキシプロピル基等、アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, and the like as aryl groups. Examples of the cycloalkyl group such as phenyl group, naphthyl group and the like include, for example, a cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like, an alkoxyalkyl group, for example, a β-methoxyethyl group, a γ-methoxypropyl group and the like, as an alkoxy group, Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, an octyloxy group, and a dodecyloxy group.
以下、一般式(S1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of a compound represented by general formula (S1) is shown, in this invention, it is not limited only to these illustrated compounds.
次いで、一般式(S2)で表される化合物の詳細について説明する。 Subsequently, the detail of the compound represented by general formula (S2) is demonstrated.
前記一般式(S2)において、Rs21,Rs22は各々アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表す。 In the general formula (S2), Rs 21 and Rs 22 each represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxy group.
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等、アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等、シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等、アルコキシアルキル基として、例えば、β−メトキシエチル基、γ−メトキシプロピル基等、アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等を挙げることができる。 Examples of alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, and the like as aryl groups. Examples of the cycloalkyl group such as phenyl group, naphthyl group and the like include, for example, a cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like, an alkoxyalkyl group, for example, a β-methoxyethyl group, a γ-methoxypropyl group and the like, as an alkoxy group, Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, an octyloxy group, and a dodecyloxy group.
以下、一般式(S2)で表される化合物の具体例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, although the specific example of a compound represented by general formula (S2) is shown, in this invention, it is not limited only to these illustrated compounds.
上記例示した一般式(S1)及び一般式(S2)で表される化合物の中でも、特に、例示化合物(S1−1)、(S1−2)、(S2−3)が好ましい。 Of the compounds represented by the general formulas (S1) and (S2) exemplified above, the exemplary compounds (S1-1), (S1-2), and (S2-3) are particularly preferable.
一般式(S1)、(S2)で表される化合物は電解質溶媒の1種であるが、本発明の表示素子においては、本発明の目的効果を損なわない範囲でさらに別の溶媒を併せて用いることができる。具体的には、テトラメチル尿素、スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−(N−メチル)−2−ピロリジノン、ヘキサメチルホスホルトリアミド、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアミド、ブチロニトリル、プロピオニトリル、アセトニトリル、アセチルアセトン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ブタノール、1−ブタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、エタノール、メタノール、無水酢酸、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、ジメトキシエタン、ジエトキシフラン、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、水等が挙げられる。これらの溶媒の内、凝固点が−20℃以下、かつ沸点が120℃以上の溶媒を少なくとも1種含むことが好ましい。 The compounds represented by the general formulas (S1) and (S2) are one type of electrolyte solvent. In the display element of the present invention, another solvent is used in combination as long as the object effects of the present invention are not impaired. be able to. Specifically, tetramethylurea, sulfolane, dimethyl sulfoxide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2- (N-methyl) -2-pyrrolidinone, hexamethylphosphortriamide, N-methylpropionamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylformamide, butyronitrile, propionitrile, acetonitrile, acetylacetone, 4-methyl-2-pentanone, 2-butanol, 1-butanol, 2-propanol, 1-propanol, ethanol, methanol, acetic anhydride, ethyl acetate, ethyl propionate, dimethoxyethane, diethoxyfuran, tetrahydrofuran, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol monobutyl Ether, water and the like. Among these solvents, it is preferable to include at least one solvent having a freezing point of −20 ° C. or lower and a boiling point of 120 ° C. or higher.
さらに本発明で用いることのできる溶媒としては、J.A.Riddick,W.B.Bunger,T.K.Sakano,“Organic Solvents”,4th ed.,John Wiley&Sons(1986)、Y.Marcus,“Ion Solvation”,John Wiley&Sons(1985)、C.Reichardt,“Solvents and Solvent Effects in Chemistry”,2nd ed.,VCH(1988)、G.J.Janz,R.P.T.Tomkins,“Nonaqueous Electrolytes Handbook”,Vol.1,Academic Press(1972)に記載の化合物を挙げることができる。 Furthermore, as a solvent which can be used in the present invention, J.P. A. Riddick, W.M. B. Bunger, T.A. K. Sakano, “Organic Solvents”, 4th ed. , John Wiley & Sons (1986), Y. Marcus, “Ion Solvation”, John Wiley & Sons (1985), C.I. Reichardt, “Solvents and Solvent Effects in Chemistry”, 2nd ed. VCH (1988), G .; J. et al. Janz, R.A. P. T.A. Tomkins, “Nonqueous Electronics Handbook”, Vol. 1, Academic Press (1972).
[支持電解質]
本発明において用いられる支持電解質としては、電気化学の分野又は電池の分野で通常使用される塩類、酸類、アルカリ類が使用できる。
[Supporting electrolyte]
As the supporting electrolyte used in the present invention, salts, acids, and alkalis that are usually used in the field of electrochemistry or the field of batteries can be used.
塩類としては、特に制限はなく、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩;4級アンモニウム塩;環状4級アンモニウム塩;4級ホスホニウム塩などが使用できる。 There are no particular limitations on the salts, and for example, inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts; quaternary ammonium salts; cyclic quaternary ammonium salts; quaternary phosphonium salts and the like can be used.
塩類の具体例としては、ハロゲンイオン、SCN−、ClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、PF6 −、AsF6 −、CH3COO−、CH3(C6H4)SO3 −、および(C2F5SO2)3C−から選ばれる対アニオンを有するLi塩、Na塩、あるいはK塩等の金属塩が挙げられる。 Specific examples of the salts include halogen ions, SCN − , ClO 4 − , BF 4 − , CF 3 SO 3 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N − , PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - Li salt having a counter anion selected from, Na salt or Examples include metal salts such as K salt.
またハロゲンイオン、SCN−、ClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、PF6 −、AsF6 −、CH3COO−、CH3(C6H4)SO3 −、および(C2F5SO2)3C−から選ばれる対アニオンを有する4級アンモニウム塩、具体的には、(CH3)4NBF4、(C2H5)4NBF4、(n−C4H9)4NBF4、(C2H5)4NBr、(C2H5)4NClO4、(n−C4H9)4NClO4、CH3(C2H5)3NBF4、(CH3)2(C2H5)2NBF4、(CH3)4NSO3CF3、(C2H5)4NSO3CF3、(n−C4H9)4NSO3CF3、さらには、 Also, halogen ions, SCN − , ClO 4 − , BF 4 − , CF 3 SO 3 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N − , PF 6 − , AsF 6 − A quaternary ammonium salt having a counter anion selected from CH 3 COO − , CH 3 (C 6 H 4 ) SO 3 − , and (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C − , specifically, (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (n-C) 4 H 9 ) 4 NClO 4 , CH 3 (C 2 H 5 ) 3 NBF 4 , (CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) 2 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NSO 3 CF 3 , (C 2 H 5 ) 4 NSO 3 CF 3, ( n-C 4 H 9) 4 NSO 3 CF 3 ,
等が挙げられる。 Etc.
またハロゲンイオン、SCN−、ClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、PF6 −、AsF6 −、CH3COO−、CH3(C6H4)SO3 −、および(C2F5SO2)3C−から選ばれる対アニオンを有するホスホニウム塩、具体的には、(CH3)4PBF4、(C2H5)4PBF4、(C3H7)4PBF4、(C4H9)4PBF4等が挙げられる。また、これらの混合物も好適に用いることができる。 Also, halogen ions, SCN − , ClO 4 − , BF 4 − , CF 3 SO 3 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N − , PF 6 − , AsF 6 − , A phosphonium salt having a counter anion selected from CH 3 COO − , CH 3 (C 6 H 4 ) SO 3 − , and (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C — , specifically, (CH 3 ) 4 PBF 4, (C 2 H 5 ) 4 PBF 4, (C 3 H 7) 4 PBF 4, include (C 4 H 9) 4 PBF 4 and the like. Moreover, these mixtures can also be used suitably.
本発明の支持電解質としては環状4級アンモニウム塩が好ましく、特に4級スピロアンモニウム塩が好ましい。また対アニオンとしてはClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(C2F5SO2)2N−、PF6 −が好ましく、特にBF4 −が好ましい。 As the supporting electrolyte of the present invention, a cyclic quaternary ammonium salt is preferable, and a quaternary spiro ammonium salt is particularly preferable. The ClO 4 as counter anion -, BF 4 -, CF 3 SO 3 -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, PF 6 - are preferable, and BF 4 - is preferable.
電解質塩の使用量は任意であるが、一般的には、電解質塩は溶媒中に上限としては20M以下、好ましくは10M以下、さらに好ましくは5M以下存在していることが望ましく、下限としては通常0.01M以上、好ましくは0.05M以上、さらに好ましくは0.1M以上存在していることが望ましい。 The amount of the electrolyte salt used is arbitrary, but in general, the electrolyte salt is desirably present in the solvent as an upper limit of 20 M or less, preferably 10 M or less, more preferably 5 M or less. It is desirable that it be present at 0.01M or more, preferably 0.05M or more, more preferably 0.1M or more.
本発明に於いて上記電解質溶媒及び支持電解質以外に、下記の様な化合物を添加しても良い。 In the present invention, in addition to the electrolyte solvent and the supporting electrolyte, the following compounds may be added.
[金属塩化合物]
本発明に係るエレクトロクロミック層による画像は、同じセル内で、金属塩化合物によるエレクトロデポジション画像と重ね合わせて観察することにより、黒色の再現性を向上することが出来る。
[Metal salt compounds]
The reproducibility of black can be improved by observing the image by the electrochromic layer according to the present invention by superimposing it with the electrodeposition image by the metal salt compound in the same cell.
該金属塩化合物は、前記電解質中に含有され、前記表示電極および前記対向電極の少なくとも1方の電極上で、該電極の駆動操作で、溶解・析出を行うことができる金属種を含む塩であれば、如何なる化合物であってもよい。好ましい金属種は、銀、ビスマス、銅、ニッケル、鉄、クロム、亜鉛等であり、特に好ましいのは銀、ビスマスであり、銀が最も好ましい。 The metal salt compound is a salt containing a metal species that is contained in the electrolyte and can be dissolved and deposited by driving the electrode on at least one of the display electrode and the counter electrode. Any compound may be used as long as it is present. Preferred metal species are silver, bismuth, copper, nickel, iron, chromium, zinc and the like, particularly preferred are silver and bismuth, and silver is most preferred.
〔銀塩化合物〕
前記銀塩化合物とは、銀または、銀を化学構造中に含む化合物、例えば、酸化銀、硫化銀、金属銀、銀コロイド粒子、ハロゲン化銀、銀錯体化合物、銀イオン等の化合物の総称であり、固体状態や液体への可溶化状態や気体状態等の相の状態種、中性、アニオン性、カチオン性等の荷電状態種は、特に問わない。
[Silver salt compound]
The silver salt compound is a generic name for silver or a compound containing silver in the chemical structure, for example, silver oxide, silver sulfide, metallic silver, silver colloidal particles, silver halide, silver complex compound, silver ion and the like. There are no particular limitations on the phase state species such as the solid state, the solubilized state in the liquid, the gas state, etc., and the charged state species such as neutral, anionic and cationic.
前記電解質に含まれる金属イオン濃度は、0.2モル/kg≦[Metal]≦2.0モル/kgが好ましい。金属イオン濃度が0.2モル/kg以上であれば、十分な濃度の銀溶液となり所望の駆動速度を得ることができ、2モル/kg以下であれば析出を防止し、低温保存時での電解質液の安定性が向上する。 The metal ion concentration contained in the electrolyte is preferably 0.2 mol / kg ≦ [Metal] ≦ 2.0 mol / kg. If the metal ion concentration is 0.2 mol / kg or more, a silver solution having a sufficient concentration can be obtained, and a desired driving speed can be obtained. If the metal ion concentration is 2 mol / kg or less, precipitation is prevented, and storage at low temperature is possible. The stability of the electrolyte solution is improved.
〔ハロゲンイオン、金属イオン濃度比〕
前記銀塩化合物を用いる表示素子においては、電解質にハロゲンイオンまたはハロゲン原子を用いることが好ましく、モル濃度を[X](モル/kg)とし、前記電解質に含まれる銀または銀を化学構造中に含む化合物の銀の総モル濃度を[Metal](モル/kg)としたとき、下式(1)で規定する条件を満たすことが好ましい。
[Halogen ion, metal ion concentration ratio]
In the display element using the silver salt compound, it is preferable to use a halogen ion or a halogen atom for the electrolyte, the molar concentration is [X] (mol / kg), and the silver or silver contained in the electrolyte is contained in the chemical structure. When the total molar concentration of silver of the contained compound is [Metal] (mol / kg), it is preferable that the condition defined by the following formula (1) is satisfied.
式(1):0≦[X]/[Metal]≦0.1
本発明でいうハロゲン原子とは、ヨウ素原子、塩素原子、臭素原子、フッ素原子のことをいう。[X]/[Metal]が0.1よりも大きい場合は、金属の酸化還元反応時に、X−→X2が生じ、X2は析出した金属と容易にクロス酸化して析出した金属を溶解させ、メモリー性を低下させる要因の1つになるので、ハロゲン原子のモル濃度は金属銀のモル濃度に対してできるだけ低い方が好ましい。本発明においては、0≦[X]/[Metal]≦0.001がより好ましい。ハロゲンイオンを添加する場合、ハロゲン種については、メモリー性向上の観点から、各ハロゲン種モル濃度総和が[I]<[Br]<[Cl]<[F]であることが好ましい。
Formula (1): 0 ≦ [X] / [Metal] ≦ 0.1
The halogen atom as used in the field of this invention means an iodine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and a fluorine atom. When [X] / [Metal] is larger than 0.1, X− → X 2 is generated during the oxidation-reduction reaction of the metal, and X 2 easily cross-oxidizes with the deposited metal to dissolve the deposited metal. Therefore, the molar concentration of halogen atoms is preferably as low as possible relative to the molar concentration of metallic silver. In the present invention, 0 ≦ [X] / [Metal] ≦ 0.001 is more preferable. In the case of adding halogen ions, the halogen species preferably have a total molar concentration of [I] <[Br] <[Cl] <[F] from the viewpoint of improving memory properties.
[銀塩溶剤]
金属塩(特に銀塩)の溶解析出を生じさせるため、電解質中での銀の可溶化を促進する化合物を含有する事が好ましい。
[Silver salt solvent]
In order to cause dissolution and precipitation of metal salts (particularly silver salts), it is preferable to contain a compound that promotes solubilization of silver in the electrolyte.
一般に、銀の溶解析出を生じさせるためには、電解質中で銀を可溶化することが必要であり、例えば、銀と配位結合を生じさせたり、銀と弱い共有結合を生じさせるような、銀と相互作用を示す化学構造種を含む化合物が有用である。前記化学構造種として、ハロゲン原子、メルカプト基、カルボキシル基、イミノ基等が知られているが、本発明においては、チオエーテル基を含有する化合物及びメルカプトアゾール類は、銀溶剤として有用に作用しかつ、共存化合物への影響が少なく溶媒への溶解度が高い特徴がある。 In general, in order to cause dissolution and precipitation of silver, it is necessary to solubilize silver in the electrolyte. For example, it causes a coordinate bond with silver or a weak covalent bond with silver. Compounds containing chemical structural species that interact with silver are useful. As the chemical structural species, halogen atoms, mercapto groups, carboxyl groups, imino groups and the like are known, but in the present invention, compounds containing thioether groups and mercaptoazoles are useful as silver solvents and It has a feature that it has little influence on coexisting compounds and high solubility in a solvent.
《白色散乱物》
本発明においては、表示コントラスト及び白表示反射率をより高める観点から、白色散乱物を含有することが好ましく、多孔質白色散乱層を形成させて存在させてもよい。該白色散乱物は顔料であることが好ましい。
《White scattering material》
In the present invention, from the viewpoint of further increasing the display contrast and the white display reflectance, it is preferable to contain a white scattering material, and a porous white scattering layer may be formed and present. The white scattering material is preferably a pigment.
本発明に適用可能な多孔質白色散乱層は、電解質溶媒に実質的に溶解しない水系高分子と白色顔料との水混和物を塗布乾燥して形成することができ、また、電解液に白色散乱物を添加し、対向電極と表示電極の間の電解液に白色散乱層の機能を持たせることができる。 The porous white scattering layer applicable to the present invention can be formed by applying and drying a water mixture of a water-based polymer and a white pigment that is substantially insoluble in the electrolyte solvent, and can also form white scattering in the electrolyte. By adding a substance, the electrolyte solution between the counter electrode and the display electrode can have the function of a white scattering layer.
本発明で適用可能な白色顔料としては、例えば、二酸化チタン(アナターゼ型あるいはルチル型)、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、アルカリ土類金属塩、タルク、カオリン、ゼオライト、酸性白土、ガラス、有機化合物としてポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素−ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂、ポリアミド樹脂などが単体または複合混合で、または粒子中に屈折率を変化させるボイドを有する状態で使用されてもよい。 Examples of the white pigment applicable in the present invention include titanium dioxide (anatase type or rutile type), barium sulfate, calcium carbonate, aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide and zinc hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium phosphate, Magnesium hydrogen phosphate, alkaline earth metal salt, talc, kaolin, zeolite, acidic clay, glass, organic compounds such as polyethylene, polystyrene, acrylic resin, ionomer, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, benzoguanamine resin, urea-formalin resin, A melamine-formalin resin, a polyamide resin, or the like may be used alone or in combination, or in a state having voids that change the refractive index in the particles.
本発明では、上記白色粒子の中でも、二酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化亜鉛が好ましく用いられる。また、無機酸化物(Al2O3、AlO(OH)、SiO2等)で表面処理した二酸化チタン、これらの表面処理に加えて、トリメチロールエタン、トリエタノールアミン酢酸塩、トリメチルシクロシラン等の有機物処理を施した二酸化チタンを用いることができる。 In the present invention, among the white particles, titanium dioxide, zinc oxide, and zinc hydroxide are preferably used. In addition, titanium dioxide surface-treated with inorganic oxides (Al 2 O 3 , AlO (OH), SiO 2, etc.), in addition to these surface treatments, trimethylolethane, triethanolamine acetate, trimethylcyclosilane, etc. Titanium dioxide subjected to organic treatment can be used.
これらの白色粒子のうち、高温時の着色防止、屈折率に起因する素子の反射率の観点から、酸化チタンまたは酸化亜鉛を用いることがより好ましい。 Of these white particles, it is more preferable to use titanium oxide or zinc oxide from the viewpoint of coloring prevention at high temperature and the reflectance of the element due to the refractive index.
前記白色散乱層は電解質溶媒に実質的に溶解しない水系高分子を含有することが好ましい。該水系高分子としては、水溶性高分子および水系溶媒に分散した高分子挙げられる。 The white scattering layer preferably contains an aqueous polymer that does not substantially dissolve in the electrolyte solvent. Examples of the aqueous polymer include a water-soluble polymer and a polymer dispersed in an aqueous solvent.
該水溶性高分子としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体等の蛋白質またはセルロース誘導体、澱粉、アラビアゴム、デキストラン、プルラン、カラギーナン等の多糖類のような天然化合物や、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド重合体やそれらの誘導体等の合成高分子化合物が挙げられる。ゼラチン誘導体としては、アセチル化ゼラチン、フタル化ゼラチン、ポリビニルアルコール誘導体としては、末端アルキル基変性ポリビニルアルコール、末端メルカプト基変性ポリビニルアルコール、セルロース誘導体としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。更に、リサーチ・ディスクロージャー及び特開昭64−13546号の(71)頁〜(75)頁に記載されたもの、また、米国特許第4,960,681号、特開昭62−245260号等に記載の高吸水性ポリマー、すなわち−COOMまたは−SO3M(Mは水素原子またはアルカリ金属)を有するビニルモノマーの単独重合体またはこのビニルモノマー同士もしくは他のビニルモノマー(例えば、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸アンモニウム、アクリル酸カリウム等)との共重合体も使用される。これらのバインダーは2種以上組み合わせて用いることもできる。 Examples of the water-soluble polymer include proteins such as gelatin and gelatin derivatives, or cellulose derivatives, natural compounds such as starch, gum arabic, dextran, pullulan, and carrageenan polysaccharides, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, acrylamide polymers, Examples thereof include synthetic polymer compounds such as derivatives thereof. Examples of gelatin derivatives include acetylated gelatin, phthalated gelatin, polyvinyl alcohol derivatives include terminal alkyl group-modified polyvinyl alcohol, terminal mercapto group-modified polyvinyl alcohol, and cellulose derivatives include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. It is done. Furthermore, Research Disclosure and those described in pages (71) to (75) of JP-A No. 64-13546, US Pat. No. 4,960,681, JP-A No. 62-245260, etc. superabsorbent polymers described, namely -COOM or -SO 3 M (M is a hydrogen atom or an alkali metal) homopolymer or a vinyl monomer together or with other vinyl monomers of the vinyl monomer having a (e.g., sodium methacrylate, Copolymers with ammonium acid, potassium acrylate, etc.) are also used. Two or more of these binders can be used in combination.
本発明においては、ゼラチン及びゼラチン誘導体、または、ポリビニルアルコールもしくはその誘導体を好ましく用いることができる。 In the present invention, gelatin and gelatin derivatives, or polyvinyl alcohol or derivatives thereof can be preferably used.
前記水系溶媒に分散した高分子としては、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム等のラテックス類、ポリイソシアネート系、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系、ポリウレタン系、尿素系、フェノール系、ホルムアルデヒド系、エポキシ−ポリアミド系、メラミン系、アルキド系樹脂、ビニル系樹脂等を水系溶媒に分散した熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらの高分子のうち、特開平10−76621号に記載の水系ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。 Examples of the polymer dispersed in the aqueous solvent include natural rubber latex, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, isoprene rubber, and other latexes, polyisocyanate, epoxy, acrylic, silicone, and polyurethane. And thermosetting resins in which urea-based, phenol-based, formaldehyde-based, epoxy-polyamide-based, melamine-based, alkyd-based resin, vinyl-based resin and the like are dispersed in an aqueous solvent. Of these polymers, it is preferable to use an aqueous polyurethane resin described in JP-A-10-76621.
前記電解質溶媒に実質的に溶解しないとは、−20℃から120℃の温度において、電解質溶媒1kgあたりの溶解量が0g以上、10g以下である状態と定義し、質量測定法、液体クロマトグラムやガスクロマトグラムによる成分定量法等の公知の方法により溶解量を求めることができる。 “Substantially insoluble in the electrolyte solvent” is defined as a state where the dissolved amount per kg of the electrolyte solvent is 0 g or more and 10 g or less at a temperature of −20 ° C. to 120 ° C. The amount of dissolution can be determined by a known method such as a component quantification method using a gas chromatogram.
本発明において、水系高分子と白色顔料との水混和物は、公知の分散方法に従って白色顔料が水中分散された形態が好ましい。水系化合物/白色顔料の混合比は、容積比で1〜0.01が好ましく、より好ましくは、0.3〜0.05の範囲である。 In the present invention, the water mixture of the water-based polymer and the white pigment is preferably in the form in which the white pigment is dispersed in water according to a known dispersion method. The mixing ratio of the aqueous compound / white pigment is preferably 1 to 0.01, more preferably 0.3 to 0.05 in terms of volume ratio.
本発明において、水系高分子と白色顔料との水混和物を塗布する媒体は、表示素子の対向電極間の構成要素上であればいずれの位置でもよいが、対向電極の少なくとも1方の電極面上に付与することが好ましい。媒体への付与の方法としては、例えば、塗布方式、液噴霧方式、気相を介する噴霧方式として、圧電素子の振動を利用して液滴を飛翔させる方式、例えば、ピエゾ方式のインクジェットヘッドや、突沸を利用したサーマルヘッドを用いて液滴を飛翔させるバブルジェット(登録商標)方式のインクジェットヘッド、また空気圧や液圧により液を噴霧するスプレー方式等が挙げられる。 In the present invention, the medium for applying the water mixture of the water-based polymer and the white pigment may be at any position as long as it is on the component between the counter electrodes of the display element, but at least one electrode surface of the counter electrode It is preferable to apply on top. As a method for applying to a medium, for example, a coating method, a liquid spraying method, a spraying method via a gas phase, a method of flying droplets using vibration of a piezoelectric element, for example, a piezoelectric inkjet head, Examples thereof include a bubble jet (registered trademark) type ink jet head that causes droplets to fly using a thermal head that uses bumping, and a spray type that sprays liquid by air pressure or liquid pressure.
塗布方式としては、公知の塗布方式より適宜選択することができ、例えば、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、含浸コーター、リバースローラーコーター、トランスファーローラーコーター、カーテンコーター、ダブルローラーコーター、スライドホッパーコーター、グラビアコーター、キスロールコーター、ビードコーター、キャストコーター、スプレイコーター、カレンダーコーター、押し出しコーター等が挙げられる。 The coating method can be appropriately selected from known coating methods. For example, an air doctor coater, blade coater, rod coater, knife coater, squeeze coater, impregnation coater, reverse roller coater, transfer roller coater, curtain coater, double coater Examples include roller coaters, slide hopper coaters, gravure coaters, kiss roll coaters, bead coaters, cast coaters, spray coaters, calendar coaters, and extrusion coaters.
媒体上に付与した水系高分子と白色顔料との水混和物の乾燥は、水を蒸発できる方法であればいかなる方法であってもよい。例えば、熱源からの加熱、赤外光を用いた加熱法、電磁誘導による加熱法等が挙げられる。また、水蒸発は減圧下で行ってもよい。 The water mixture of the water-based polymer and the white pigment applied on the medium may be dried by any method as long as water can be evaporated. For example, heating from a heat source, a heating method using infrared light, a heating method using electromagnetic induction, and the like can be given. Further, water evaporation may be performed under reduced pressure.
本発明の表示素子では、上記説明した水混和物を塗布乾燥中または乾燥後に、硬化剤により水系化合物の硬化反応を行うことが望ましい。 In the display element of the present invention, it is desirable to carry out a curing reaction of the water-based compound with a curing agent during or after applying and drying the water mixture described above.
前記硬膜剤の例としては、例えば、米国特許第4,678,739号の第41欄、同第4,791,042号、特開昭59−116655号、同62−245261号、同61−18942号、同61−249054号、同61−245153号、特開平4−218044号等に記載の硬膜剤が挙げられる。より具体的には、アルデヒド系硬膜剤(ホルムアルデヒド等)、アジリジン系硬膜剤、エポキシ系硬膜剤、ビニルスルホン系硬膜剤(N,N′−エチレン−ビス(ビニルスルホニルアセタミド)エタン等)、N−メチロール系硬膜剤(ジメチロール尿素等)、ほう酸、メタほう酸あるいは高分子硬膜剤(特開昭62−234157号等に記載の化合物)が挙げられる。水系化合物としてゼラチンを用いる場合は、硬膜剤の中で、ビニルスルホン型硬膜剤やクロロトリアジン型硬膜剤を単独または併用して使用することが好ましい。また、ポリビニルアルコールを用いる場合はホウ酸やメタホウ酸等の含ホウ素化合物の使用が好ましい。 Examples of the hardener include, for example, U.S. Pat. No. 4,678,739, column 41, 4,791,042, JP-A-59-116655, 62-245261, and 61. No. 18842, 61-249054, 61-245153, JP-A-4-218044, and the like. More specifically, aldehyde hardeners (formaldehyde, etc.), aziridine hardeners, epoxy hardeners, vinyl sulfone hardeners (N, N'-ethylene-bis (vinylsulfonylacetamide) Ethane, etc.), N-methylol hardeners (dimethylolurea, etc.), boric acid, metaboric acid or polymer hardeners (compounds described in JP-A-62-234157). When gelatin is used as the aqueous compound, it is preferable to use a vinyl sulfone type hardener or a chlorotriazine type hardener alone or in combination. Moreover, when using polyvinyl alcohol, it is preferable to use boron-containing compounds such as boric acid and metaboric acid.
これらの硬膜剤は、水系化合物1g当たり0.001〜1g、好ましくは0.005〜0.5gが用いられる。また、膜強度を上げるため熱処理や、硬化反応時の湿度調整を行うことも可能である。 These hardeners are used in an amount of 0.001 to 1 g, preferably 0.005 to 0.5 g, per 1 g of the aqueous compound. In addition, it is possible to perform heat treatment and humidity adjustment during the curing reaction in order to increase the film strength.
〔電解質添加の増粘剤〕
本発明の表示素子においては、電解質に増粘剤を使用することができ、例えば、ゼラチン、アラビアゴム、ポリ(ビニルアルコール)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(アルキレングリコール)、カゼイン、デンプン、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メチルメタクリル酸)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(メタクリル酸)、コポリ(スチレン−無水マレイン酸)、コポリ(スチレン−アクリロニトリル)、コポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(ビニルアセタール)類(例えば、ポリ(ビニルホルマール)及びポリ(ビニルブチラール))、ポリ(エステル)類、ポリ(ウレタン)類、フェノキシ樹脂、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(エポキシド)類、ポリ(カーボネート)類、ポリ(ビニルアセテート)、セルロースエステル類、ポリ(アミド)類、疎水性透明バインダとして、ポリビニルブチラール、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、ポリウレタン等が挙げられる。
[Thickener added with electrolyte]
In the display element of the present invention, a thickener can be used for the electrolyte. For example, gelatin, gum arabic, poly (vinyl alcohol), hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, poly ( Vinylpyrrolidone), poly (alkylene glycol), casein, starch, poly (acrylic acid), poly (methyl methacrylic acid), poly (vinyl chloride), poly (methacrylic acid), copoly (styrene-maleic anhydride), copoly ( Styrene-acrylonitrile), copoly (styrene-butadiene), poly (vinyl acetal) s (eg, poly (vinyl formal) and poly (vinyl butyral)), poly (esters), poly (urethanes), phenoxy resins, poly (PVC Redene), poly (epoxide) s, poly (carbonates), poly (vinyl acetate), cellulose esters, poly (amides), hydrophobic transparent binders such as polyvinyl butyral, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, polyester, Examples include polycarbonate, polyacrylic acid, polyurethane and the like.
これらの増粘剤は2種以上を併用して用いてもよい。また、特開昭64−13546号公報の71〜75頁に記載の化合物を挙げることができる。これらの中で好ましく用いられる化合物は、各種添加剤との相溶性と白色粒子の分散安定性向上の観点から、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、ヒドロキシプロピルセルロース類、ポリアルキレングリコール類である。 These thickeners may be used in combination of two or more. Moreover, the compound as described in pages 71-75 of Unexamined-Japanese-Patent No. 64-13546 can be mentioned. Among these, the compounds preferably used are polyvinyl alcohols, polyvinyl pyrrolidones, hydroxypropyl celluloses, and polyalkylene glycols from the viewpoint of compatibility with various additives and improvement in dispersion stability of white particles.
〔透明基板〕
本発明で用いることのできる透明基板としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリカーボネート類、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンジナフタレンジカルボキシラート、ポリエチレンナフタレート類、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアセタール類、ポリスチレン等の合成プラスチックフィルムも好ましく使用できる。また、シンジオタクチック構造ポリスチレン類も好ましい。これらは、例えば、特開昭62−117708号、特開平1−46912号、同1−178505号の各公報に記載されている方法により得ることができる。これらの支持体には、米国特許第4,141,735号のようにTg以下の熱処理を施すことで、巻き癖をつきにくくしたものを用いることができる。また、これらの支持体表面を支持体と他の構成層との接着の向上を目的に表面処理を行っても良い。本発明では、グロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理を表面処理として用いることができる。更に公知技術第5号(1991年3月22日アズテック有限会社発行)の44〜149頁に記載の支持体を用いることもできる。更にRDNo.308119の1009頁やプロダクト・ライセシング・インデックス、第92巻P108の「Supports」の項に記載されているものが挙げられる。その他に、ガラス基板や、ガラスを練りこんだエポキシ樹脂を用いることができる。
[Transparent substrate]
Examples of the transparent substrate that can be used in the present invention include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polycarbonates, cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polyethylene dinaphthalene dicarboxylate, polyethylene naphthalates, polyvinyl chloride, polyimide, and polyvinyl. Synthetic plastic films such as acetals and polystyrene can also be preferably used. Syndiotactic polystyrenes are also preferred. These can be obtained, for example, by the methods described in JP-A Nos. 62-117708, 1-46912, and 1-178505. As these supports, those having resistance to curling due to heat treatment of Tg or less as in US Pat. No. 4,141,735 can be used. Further, the surface of these supports may be subjected to surface treatment for the purpose of improving the adhesion between the support and other constituent layers. In the present invention, glow discharge treatment, ultraviolet irradiation treatment, corona treatment, and flame treatment can be used as the surface treatment. Furthermore, the support body described in pages 44 to 149 of publicly known technology No. 5 (issued by Aztec Co., Ltd. on March 22, 1991) can also be used. Furthermore, RDNo. 308119, page 1009, Product Licensing Index, Volume 92, P108, “Supports”, and the like. In addition, a glass substrate or an epoxy resin kneaded with glass can be used.
〔表示素子のその他の構成要素〕
本発明の表示素子には、必要に応じて、シール剤、柱状構造物、スペーサー粒子を用いることができる。
[Other components of the display element]
In the display element of the present invention, a sealant, a columnar structure, and spacer particles can be used as necessary.
シール剤は外に漏れないように封入するためのものであり封止剤とも呼ばれ、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エン−チオール系樹脂、シリコン系樹脂、変性ポリマー樹脂等の、熱硬化型、光硬化型、湿気硬化型、嫌気硬化型等の硬化タイプを用いることができる。 Sealing agent is for sealing so that it does not leak outside and is also called sealing agent. Epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, vinyl acetate resin, ene-thiol resin, silicon resin, modified resin A curing type such as a polymer resin, such as a thermosetting type, a photocurable type, a moisture curable type, and an anaerobic curable type can be used.
柱状構造物は、基板間の強い自己保持性(強度)を付与し、例えば、格子配列等の所定のパターンに一定の間隔で配列された、円柱状体、四角柱状体、楕円柱状体、台形柱状体等の柱状構造物を挙げることができる。また、所定間隔で配置されたストライプ状のものでもよい。この柱状構造物はランダムな配列ではなく、等間隔な配列、間隔が徐々に変化する配列、所定の配置パターンが一定の周期で繰り返される配列等、基板の間隔を適切に保持でき、且つ、画像表示を妨げないように考慮された配列であることが好ましい。柱状構造物は表示素子の表示領域に占める面積の割合が1〜40%であれば、表示素子として実用上十分な強度が得られる。 The columnar structure provides strong self-holding (strength) between the substrates, for example, a columnar body, a quadrangular columnar body, an elliptical columnar body, a trapezoidal array arranged in a predetermined pattern such as a lattice arrangement. A columnar structure such as a columnar body can be given. Alternatively, stripes arranged at predetermined intervals may be used. This columnar structure is not a random array, but can be properly maintained at intervals of the substrate, such as an evenly spaced array, an array in which the interval gradually changes, and an array in which a predetermined arrangement pattern is repeated at a constant period. The arrangement is preferably considered so as not to disturb the display. If the ratio of the area occupied by the columnar structure in the display area of the display element is 1 to 40%, a practically sufficient strength as a display element can be obtained.
一対の基板間には、該基板間のギャップを均一に保持するためのスペーサーが設けられていてもよい。このスペーサーとしては、樹脂製または無機酸化物製の球体を例示できる。また、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングしてある固着スペーサーも好適に用いられる。基板間のギャップを均一に保持するために柱状構造物のみを設けてもよいが、スペーサー及び柱状構造物をいずれも設けてもよいし、柱状構造物に代えて、スペーサーのみをスペース保持部材として使用してもよい。スペーサーの直径は柱状構造物を形成する場合はその高さ以下、好ましくは当該高さに等しい。柱状構造物を形成しない場合はスペーサーの直径がセルギャップの厚みに相当する。 A spacer may be provided between the pair of substrates for uniformly maintaining a gap between the substrates. Examples of the spacer include a sphere made of resin or inorganic oxide. Further, a fixed spacer having a surface coated with a thermoplastic resin is also preferably used. In order to hold the gap between the substrates uniformly, only the columnar structure may be provided, but both the spacer and the columnar structure may be provided, or instead of the columnar structure, only the spacer is used as the space holding member. May be used. The diameter of the spacer is equal to or less than the height of the columnar structure, preferably equal to the height. When the columnar structure is not formed, the diameter of the spacer corresponds to the thickness of the cell gap.
〔表示素子駆動方法〕
本発明の表示素子の透明状態及び着色状態の制御方法は、エレクトロクロミック化合物や酸化還元補助化合物の酸化還元電位を基に決められることが好ましい。
[Display element driving method]
The method for controlling the transparent state and the colored state of the display element of the present invention is preferably determined based on the redox potential of the electrochromic compound or redox auxiliary compound.
本発明においては、第1の表示電極と、第2の表示電極とが絶縁膜によって隔離して設けられているため、対向電極に対する第1の表示電極の電位と第2の表示電極の電位を独立して制御することができる。その結果、第1のエレクトロクロミック層と第2のエレクトロクロミック層とを独立して着色・消色させることができる。第1のエレクトロクロミック層、第2のエレクトロクロミック層の着色・消色のパターンにより、第1のエレクトロクロミック層のみの発色、第2のエレクトロクロミック層のみの発色、第1のエレクトロクロミック層及び第2のエレクトロクロミック層の両方の発色等の多色表示が可能である。 In the present invention, since the first display electrode and the second display electrode are separated from each other by an insulating film, the potential of the first display electrode and the potential of the second display electrode with respect to the counter electrode are set. It can be controlled independently. As a result, the first electrochromic layer and the second electrochromic layer can be colored and decolored independently. According to the coloring / decoloring pattern of the first electrochromic layer and the second electrochromic layer, the coloring of only the first electrochromic layer, the coloring of only the second electrochromic layer, the first electrochromic layer and the first electrochromic layer Multicolor display such as color development of both electrochromic layers of 2 is possible.
さらに、金属塩の溶解析出に伴う白黒表示により、エレクトロクロミック化合物の着色・消色反応と合わせ、黒色、白色、黒以外の着色した状態を可逆的に切り替えることができる。例えば、銀化合物を含有する表示素子の場合、酸化側で黒以外の着色状態を示し、還元側で黒色状態を示す。この場合の制御方法の一例としては、エレクトロクロミック化合物の酸化還元電位より貴な電圧を印加することでエレクトロクロミック化合物を酸化し黒以外の着色状態を示し、エレクトロクロミック化合物の酸化還元電位と銀化合物の析出過電圧の間の電圧を印加することでエレクトロクロミック化合物を還元し白色状態に戻し、銀化合物の析出過電圧より卑な電圧を印加することで銀を電極上に析出させ黒色状態を示し、析出した銀の酸化電位とエレクトロクロミック化合物の酸化還元電位の間の電圧を印加することで析出した銀を溶解して消色する方法が挙げられる。 Furthermore, the black and white display accompanying the dissolution and precipitation of the metal salt can reversibly switch the colored state other than black, white, and black together with the coloring / decoloring reaction of the electrochromic compound. For example, in the case of a display element containing a silver compound, a colored state other than black is shown on the oxidation side, and a black state is shown on the reduction side. As an example of the control method in this case, the electrochromic compound is oxidized by applying a voltage nobler than the redox potential of the electrochromic compound to show a colored state other than black. The redox potential of the electrochromic compound and the silver compound The electrochromic compound is reduced to a white state by applying a voltage between the deposition overvoltages of the silver, and a silver voltage is deposited on the electrode by applying a lower voltage than the deposition overvoltage of the silver compound, indicating a black state, A method of dissolving and decoloring the deposited silver by applying a voltage between the oxidation potential of the silver and the oxidation-reduction potential of the electrochromic compound can be mentioned.
本発明の表示素子の駆動操作は、単純マトリックス駆動であっても、アクティブマトリック駆動であってもよい。本発明でいう単純マトリックス駆動とは、複数の正極を含む正極ラインと複数の負極を含む負極ラインとが対向する形で互いのラインが垂直方向に交差した回路に、順次電流を印加する駆動方法のことを言う。単純マトリックス駆動を用いることにより、回路構成や駆動ICを簡略化でき安価に製造できるメリットがある。アクティブマトリックス駆動は、走査線、データライン、電流供給ラインが碁盤目状に形成され、各碁盤目に設けられたTFT回路により駆動させる方式である。画素毎にスイッチングが行えるので、階調やメモリー機能などのメリットがあり、例えば、特開2004−29327号の図5に記載されている回路を用いることができる。 The driving operation of the display element of the present invention may be simple matrix driving or active matrix driving. The simple matrix driving in the present invention is a driving method in which a current is sequentially applied to a circuit in which a positive line including a plurality of positive electrodes and a negative electrode line including a plurality of negative electrodes are opposed to each other in a vertical direction. Say that. By using simple matrix driving, there is an advantage that the circuit configuration and driving IC can be simplified and manufactured at low cost. The active matrix drive is a system in which scanning lines, data lines, and current supply lines are formed in a grid pattern, and are driven by TFT circuits provided in each grid pattern. Since switching can be performed for each pixel, there are merits such as gradation and memory function. For example, a circuit described in FIG. 5 of JP-A-2004-29327 can be used.
〔商品適用〕
本発明の表示素子は、電子書籍分野、IDカード関連分野、公共関連分野、交通関連分野、放送関連分野、決済関連分野、流通物流関連分野等の用いることができる。具体的には、ドア用のキー、学生証、社員証、各種会員カード、コンビニストアー用カード、デパート用カード、自動販売機用カード、ガソリンステーション用カード、地下鉄や鉄道用のカード、バスカード、キャッシュカード、クレジットカード、ハイウェイカード、運転免許証、病院の診察カード、電子カルテ、健康保険証、住民基本台帳、パスポート、電子ブック等が挙げられる。
[Product application]
The display element of the present invention can be used in an electronic book field, an ID card field, a public field, a traffic field, a broadcast field, a payment field, a distribution logistics field, and the like. Specifically, keys for doors, student ID cards, employee ID cards, various membership cards, convenience store cards, department store cards, vending machine cards, gas station cards, subway and railway cards, bus cards, Cash cards, credit cards, highway cards, driver's licenses, hospital examination cards, electronic medical records, health insurance cards, Basic Resident Registers, passports, electronic books, etc.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りが無い限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless there is particular notice, it represents "mass part" or "mass%".
実施例1
《エレクトロクロミック粒子の作製》
まず、酸化チタンナノ粒子に2−ブロモエチルトリクロロシラン、4,4′−ビピリジン、1−ブロモヘキサンを順次反応させ、エレクトロクロミック粒子1を作製した。
Example 1
<Production of electrochromic particles>
First, 2-chromoethyltrichlorosilane, 4,4′-bipyridine, and 1-bromohexane were sequentially reacted with titanium oxide nanoparticles to produce electrochromic particles 1.
次に、酸化チタンナノ粒子に2−ブロモエチルトリクロロシラン、4,4′−ビピリジン、2,4−ジニトロクロロベンゼンを順次反応させた。さらに末端を4−シアノアニリンで置換反応し、エレクトロクロミック粒子2を作製した。 Next, 2-bromoethyltrichlorosilane, 4,4′-bipyridine, and 2,4-dinitrochlorobenzene were sequentially reacted with the titanium oxide nanoparticles. Furthermore, the terminal was substituted with 4-cyanoaniline to produce electrochromic particles 2.
《電極の作製》
(電極1の作製)
厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、ピッチ145μm、電極幅130μmのITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)膜を公知の方法に従って形成し、第1の表示電極である透明電極(電極1)を得た。
<Production of electrode>
(Production of electrode 1)
An ITO (Indium Tin Oxide) film having a pitch of 145 μm and an electrode width of 130 μm is formed on a glass substrate having a thickness of 1.5 mm and a size of 2 cm × 4 cm according to a known method, and is a transparent first display electrode An electrode (electrode 1) was obtained.
(電極2の作製)
厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、公知の方法を用いて、電極厚み0.1μm、ピッチ145μm、電極間隔130μmのニッケル電極を形成し、得られた電極をさらに置換金メッキ浴に浸漬し、電極表面から深さ0.05μmが金で置換された金−ニッケルの対向電極(電極2)を得た。
(Preparation of electrode 2)
A nickel electrode having an electrode thickness of 0.1 μm, a pitch of 145 μm, and an electrode interval of 130 μm is formed on a glass substrate having a thickness of 1.5 mm and a size of 2 cm × 4 cm by using a known method. And a gold-nickel counter electrode (electrode 2) having a depth of 0.05 μm replaced with gold from the electrode surface was obtained.
(積層体1の作製)
電極1上に、エレクトロクロミック粒子1の分散液をスピンコート法により塗布し、第1のエレクトロクロミック層とした。続いて、シリカナノ粒子分散液(シーアイ化成社製)をスピンコート法により塗布し、絶縁膜とした。その後、ITO微粒子分散液(三菱マテリアル社製)をスピンコート法により塗布し、第2の表示電極とした。次に、エレクトロクロミック粒子2の分散液をスピンコート法により塗布し、第2のエレクトロクロミック層とした。
(Preparation of laminate 1)
On the electrode 1, the dispersion liquid of the electrochromic particle 1 was apply | coated by the spin coat method, and it was set as the 1st electrochromic layer. Subsequently, a silica nanoparticle dispersion (manufactured by C-I Kasei Co., Ltd.) was applied by a spin coating method to form an insulating film. Thereafter, an ITO fine particle dispersion (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) was applied by a spin coating method to form a second display electrode. Next, the dispersion liquid of the electrochromic particles 2 was applied by a spin coating method to form a second electrochromic layer.
その後、200℃で1時間焼結させ、複数の表示電極とエレクトロクロミック層から成る積層体1を得た。 Thereafter, sintering was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a laminate 1 including a plurality of display electrodes and an electrochromic layer.
(積層体2の作製)
第1のエレクトロクロミック粒子1の分散液をピエゾ方式のヘッドを有するインクジェット装置にて、120dpiで電極1上に塗布し、第1のエレクトロクロミック層とした。続いて、シリカナノ粒子分散液(シーアイ化成社製)をインクジェット装置にて120dpiで塗布し、絶縁膜とした。その後、ITO微粒子分散液(三菱マテリアル社製)をインクジェット装置にて120dpiで塗布し、第2の表示電極とした。次に、第2のエレクトロクロミック粒子2の分散液をインクジェット装置にて、120dpiで塗布し、第2のエレクトロクロミック層とした。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cmあたりのドット数を表す。
(Preparation of laminate 2)
The dispersion liquid of the first electrochromic particles 1 was applied onto the electrode 1 at 120 dpi by an ink jet apparatus having a piezo-type head to form a first electrochromic layer. Subsequently, a silica nanoparticle dispersion (manufactured by Cii Kasei Co., Ltd.) was applied at 120 dpi with an ink jet apparatus to form an insulating film. Thereafter, an ITO fine particle dispersion (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) was applied at 120 dpi with an ink jet device to form a second display electrode. Next, the dispersion liquid of the 2nd electrochromic particle 2 was apply | coated by 120 dpi with the inkjet apparatus, and it was set as the 2nd electrochromic layer. In addition, dpi as used in the field of this invention represents the number of dots per 2.54 cm.
その後、200℃で1時間焼結させ、複数の表示電極とエレクトロクロミック層から成る積層体2を得た。 Thereafter, sintering was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a laminate 2 including a plurality of display electrodes and an electrochromic layer.
《電解液の調整》
(電解液1から11の調製)
下記表1に示す組成で、各種溶媒に支持電解質、酸化還元補助化合物を加えた溶液に、石原産業社製の二酸化チタンCR−90を20質量%となるように超音波分散機で分散させて、電解液1から11を調整した。
<Adjustment of electrolyte>
(Preparation of electrolytes 1 to 11)
In the composition shown in Table 1 below, titanium dioxide CR-90 made by Ishihara Sangyo Co., Ltd. was dispersed with an ultrasonic disperser in a solution obtained by adding a supporting electrolyte and a redox auxiliary compound to various solvents. Electrolytes 1 to 11 were prepared.
表中、
DMSOは、ジメチルスルホオキシドを表す。
In the table,
DMSO represents dimethyl sulfoxide.
SBPは、テトラフルオロホウ酸スピロ−(1,1′)−ビピロリジニウムを表す。 SBP represents spiro- (1,1 ′)-bipyrrolidinium tetrafluoroborate.
Bu4NClO4は、(n−C4H9)4NClO4を表す。 Bu 4 NClO 4 represents (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4 .
《表示素子の作製》
(表示素子1−1の作製)
電極2と積層体1を75μmのスペーサーを介して貼り合わせ、加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解液1を真空注入し、注入口をエポキシ系の紫外線硬化樹脂にて封止し、表示素子1−1を作製した。
<< Production of display element >>
(Preparation of display element 1-1)
The electrode 2 and the laminate 1 were bonded together via a 75 μm spacer, and heated and pressed to produce an empty cell. The electrolytic solution 1 was vacuum-injected into the empty cell, and the injection port was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin to produce a display element 1-1.
(表示素子1−2〜1−15の作製)
上記表示素子1−1の作製において、電解液と積層体の構成を表2に記載した組み合わせに変更した以外は同様にして、表示素子1−2〜1−15を得た。
(Production of display elements 1-2 to 1-15)
In the production of the display element 1-1, display elements 1-2 to 1-15 were obtained in the same manner except that the configurations of the electrolytic solution and the laminate were changed to the combinations described in Table 2.
《表示素子の評価》
〔繰返し駆動させたときの反射率の安定性(繰り返し耐性)の評価〕
本実施例のエレクトロクロミック表示装置は、電圧を印加しない状態で、白色を示し、約60%の高い反射率を示した。次に、定電圧電源の両端子に作製した表示素子の電極を接続し、対向電極に対し第1の表示電極に電圧2.5Vを印加したところ、青色に発色した。次に、対向電極に対し第2の表示電極に電圧2.5Vを印加したところ、緑色に発色した。さらに、第1の表示電極及び第2の表示電極に電圧2.5Vを印加したところ、黒色に発色した。すなわち、電圧を印加する表示電極を第1の表示電極と第2の表示電極との間で選択することにより、容易に多色表示が可能なエレクトロクロミック表示装置が得られた。
<< Evaluation of display element >>
[Evaluation of reflectance stability (repeated resistance) when driven repeatedly]
The electrochromic display device of this example showed white in a state where no voltage was applied, and showed a high reflectance of about 60%. Next, when the electrode of the produced display element was connected to both terminals of the constant voltage power source and a voltage of 2.5 V was applied to the first display electrode with respect to the counter electrode, the color was developed in blue. Next, when a voltage of 2.5 V was applied to the second display electrode with respect to the counter electrode, the color was green. Further, when a voltage of 2.5 V was applied to the first display electrode and the second display electrode, the color was black. That is, an electrochromic display device capable of easily performing multicolor display is obtained by selecting a display electrode to which a voltage is applied between the first display electrode and the second display electrode.
次に、対向電極に対し、第1の表示電極及び第2の表示電極に、−2.5Vの電圧を1秒間印加した後に+2.5Vの電圧を1秒間印加して着色表示させたときの可視光領域の極大吸収波長での反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM−3700dで測定した。同様な駆動条件で合計10回駆動させ、得られた反射率の平均値をRave3とした。さらに1万回繰返し駆動させた後に同様な方法でRave4を求めた。ΔRCOLOR1=|Rave3−Rave4|とし、ΔRCOLOR1を繰返し駆動させたときの反射率の安定性の指標とした。ここでは、ΔRCOLOR1の値が小さいほど、繰返し駆動させたときの反射率の安定性、すなわち繰り返し耐性に優れることになる。 Next, when a voltage of −2.5 V is applied to the first display electrode and the second display electrode for 1 second and then a voltage of +2.5 V is applied for 1 second with respect to the counter electrode for color display. The reflectance at the maximum absorption wavelength in the visible light region was measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing. Driven a total of 10 times under similar driving conditions, the average value of the obtained reflectance was Rave3. Further, after driving repeatedly 10,000 times, Rave4 was obtained by the same method. ΔR COLOR1 = | Rave3-Rave4 | was used as an index of the stability of the reflectance when ΔR COLOR1 was repeatedly driven. Here, the smaller the value of ΔR COLOR1 , the better the stability of the reflectance when repeatedly driven, that is, the repeated durability.
〔着色表示の書換速度の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、第1の表示電極及び第2の表示電極に−2.5Vの低電圧を3秒間印加して白表示させた後に、+2.5Vの定電圧を0.5秒間印加して着色表示させたときの可視光領域の極大吸収波長での反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM−3700dで測定し、得られた値をRCOLOR1とした。ここでは、RCOLOR1の値が小さいほど、着色表示の書換速度が速いことになる。
[Evaluation of rewriting speed of colored display]
Both electrodes of the display element manufactured are connected to both terminals of the constant voltage power source, a low voltage of −2.5 V is applied to the first display electrode and the second display electrode for 3 seconds to display white, and then +2 The reflectance at the maximum absorption wavelength in the visible light region when a constant voltage of 0.5 V is applied for 0.5 seconds to display the color is measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing. The value obtained was designated as R COLOR1 . Here, the smaller the value of R COLOR1, the faster the rewriting speed of the colored display.
〔着色の均一性の評価〕
上記作製した表示素子の第1の表示電極及び第2の表示電極に−2.5Vの電圧を1秒間印加した後に+2.5Vの電圧を1秒間印加して着色表示させたときの着色状態を、下記基準により目視で評価した。
[Evaluation of color uniformity]
The colored state when a voltage of −2.5 V is applied to the first display electrode and the second display electrode of the manufactured display element for 1 second and then a voltage of +2.5 V is applied for 1 second to cause color display. Evaluation was made visually by the following criteria.
○:均一な発色状態であり、変色ムラや濃度ムラは認められない
△:変色または濃度ムラが認められる
×:変色または濃度ムラが著しい
以上により得られた各表示素子の評価結果を、表3に示す。
○: Uniform color development state, no discoloration unevenness or density unevenness is observed Δ: Discoloration or density unevenness is recognized ×: Discoloration or density unevenness is remarkable Table 3 shows the evaluation results of each display element obtained as described above. Shown in
表3に記載の結果より明らかな様に、本発明の構成を満たす表示素子は、比較例に対して、繰返し駆動させたときの反射率の安定性、書換速度および着色の均一性が改善されているのが分かる。 As is clear from the results shown in Table 3, the display element satisfying the configuration of the present invention has improved reflectance stability, rewriting speed, and color uniformity when driven repeatedly compared to the comparative example. I understand that.
実施例2
実施例1に記載の電極、電解液を実施例2でも同様に用いた。
Example 2
The electrode and electrolyte described in Example 1 were used in Example 2 as well.
《エレクトロクロミック粒子の作製》
まず、酸化チタンナノ粒子に例示化合物(V15)を反応させ、エレクトロクロミック粒子3を作製した。
<Production of electrochromic particles>
First, the exemplary compound (V15) was reacted with titanium oxide nanoparticles to produce electrochromic particles 3.
次に、酸化チタンナノ粒子に例示化合物(V18)を反応させ、エレクトロクロミック粒子4を作製した。 Next, the exemplary compound (V18) was reacted with the titanium oxide nanoparticles to produce electrochromic particles 4.
《インク液の調整》
まず、例示化合物(V15)を3mmol/Lとなるようにアセトニトリル/エタノールに溶解させて、インク液1を調整した。
<Ink liquid adjustment>
First, the ink compound 1 was prepared by dissolving the exemplified compound (V15) in acetonitrile / ethanol so as to be 3 mmol / L.
次に、例示化合物(V18)を3mmol/Lとなるようにアセトニトリル/エタノールに溶解させて、インク液2を調整した。 Next, the ink compound 2 was prepared by dissolving the exemplified compound (V18) in acetonitrile / ethanol so as to be 3 mmol / L.
《積層体の作製》
(積層体3の作製)
電極1上に、エレクトロクロミック粒子3の分散液をスピンコート法により塗布し、第1のエレクトロクロミック層とした。続いて、シリカナノ粒子分散液(シーアイ化成社製)をスピンコート法により塗布し、絶縁膜とした。その後、ITO微粒子分散液(三菱マテリアル社製)をスピンコート法により塗布し、第2の表示電極とした。次に、エレクトロクロミック粒子4の分散液をスピンコート法により塗布し、第2のエレクトロクロミック層とした。
<Production of laminate>
(Preparation of laminate 3)
On the electrode 1, the dispersion liquid of the electrochromic particle 3 was apply | coated by the spin coat method, and it was set as the 1st electrochromic layer. Subsequently, a silica nanoparticle dispersion (manufactured by C-I Kasei Co., Ltd.) was applied by a spin coating method to form an insulating film. Thereafter, an ITO fine particle dispersion (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) was applied by a spin coating method to form a second display electrode. Next, a dispersion of the electrochromic particles 4 was applied by a spin coating method to form a second electrochromic layer.
その後、200℃で1時間焼結させ、複数の表示電極とエレクトロクロミック層から成る積層体3を得た。 Thereafter, sintering was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a laminate 3 composed of a plurality of display electrodes and an electrochromic layer.
(積層体4の作製)
エレクトロクロミック粒子3の分散液をピエゾ方式のヘッドを有するインクジェット装置にて、120dpiで電極1上に塗布し、第1のエレクトロクロミック層とした。続いて、シリカナノ粒子分散液(シーアイ化成社製)をインクジェット装置にて120dpiで塗布し、絶縁膜とした。その後、ITO微粒子分散液(三菱マテリアル社製)をインクジェット装置にて120dpiで塗布し、第2の表示電極とした。次に、エレクトロクロミック粒子4の分散液をインクジェット装置にて、120dpiで塗布し、第2のエレクトロクロミック層とした。
(Preparation of laminate 4)
The dispersion of the electrochromic particles 3 was applied onto the electrode 1 at 120 dpi using an inkjet apparatus having a piezo-type head to form a first electrochromic layer. Subsequently, a silica nanoparticle dispersion (manufactured by Cii Kasei Co., Ltd.) was applied at 120 dpi with an ink jet apparatus to form an insulating film. Thereafter, an ITO fine particle dispersion (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) was applied at 120 dpi with an ink jet device to form a second display electrode. Next, the dispersion liquid of the electrochromic particles 4 was applied at 120 dpi with an ink jet apparatus to form a second electrochromic layer.
その後、200℃で1時間焼結させ、複数の表示電極とエレクトロクロミック層から成る積層体4を得た。 Thereafter, sintering was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a laminate 4 including a plurality of display electrodes and an electrochromic layer.
(積層体5の作製)
電極1上に、インク液1をスピンコート法により塗布し、第1のエレクトロクロミック層とした。続いて、シリカナノ粒子分散液(シーアイ化成社製)をスピンコート法により塗布し、絶縁膜とした。その後、ITO微粒子分散液(三菱マテリアル社製)をスピンコート法により塗布し、第2の表示電極とした。次に、インク液2の分散液をスピンコート法により塗布し、第2のエレクトロクロミック層とした。
(Preparation of laminate 5)
On the electrode 1, the ink liquid 1 was apply | coated by the spin coat method, and it was set as the 1st electrochromic layer. Subsequently, a silica nanoparticle dispersion (manufactured by C-I Kasei Co., Ltd.) was applied by a spin coating method to form an insulating film. Thereafter, an ITO fine particle dispersion (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) was applied by a spin coating method to form a second display electrode. Next, the dispersion liquid of the ink liquid 2 was applied by a spin coating method to form a second electrochromic layer.
その後、200℃で1時間焼結させ、複数の表示電極とエレクトロクロミック層から成る積層体5を得た。 Thereafter, sintering was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a laminate 5 including a plurality of display electrodes and an electrochromic layer.
《表示素子の作製》
(表示素子2−1の作製)
電極2と積層体3を75μmのスペーサーを介して貼り合わせ、加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解液1を真空注入し、注入口をエポキシ系の紫外線硬化樹脂にて封止し、表示素子2−1を作製した。
<< Production of display element >>
(Preparation of display element 2-1)
The electrode 2 and the laminate 3 were bonded together via a 75 μm spacer and heated and pressed to produce an empty cell. The electrolytic solution 1 was vacuum-injected into the empty cell, and the injection port was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin to produce a display element 2-1.
(表示素子2−2〜2−18の作製)
上記表示素子2−1の作製において、電解質液と積層体の構成を表4に記載した構成に変更した以外は同様にして、表示素子2−2〜2−18を得た。
(Preparation of display elements 2-2 to 2-18)
Display elements 2-2 to 2-18 were obtained in the same manner as in the manufacture of the display element 2-1, except that the configurations of the electrolyte solution and the laminate were changed to the configurations described in Table 4.
《表示素子の評価》
〔繰返し駆動させたときの反射率の安定性(繰り返し耐性)の評価〕
本実施例のエレクトロクロミック表示装置は、電圧を印加しない状態で、白色を示し、約60%の高い反射率を示した。次に、第1の表示電極に、電圧1.5Vを印加したところ、黄色に発色した。次に、第2の表示電極に、電圧1.5Vを印加したところ、マゼンタに発色した。さらに、第1の表示電極及び第2の表示電極に、電圧1.5Vを印加したところ、赤色に発色した。すなわち、電圧を印加する表示電極を第1の表示電極と第2の表示電極との間で選択することにより、容易に多色表示が可能なエレクトロクロミック表示装置が得られた。
<< Evaluation of display element >>
[Evaluation of reflectance stability (repeated resistance) when driven repeatedly]
The electrochromic display device of this example showed white in a state where no voltage was applied, and showed a high reflectance of about 60%. Next, when a voltage of 1.5 V was applied to the first display electrode, a color was developed in yellow. Next, when a voltage of 1.5 V was applied to the second display electrode, magenta was developed. Further, when a voltage of 1.5 V was applied to the first display electrode and the second display electrode, the color was red. That is, an electrochromic display device capable of easily performing multicolor display is obtained by selecting a display electrode to which a voltage is applied between the first display electrode and the second display electrode.
次に、作製した表示素子の第1の表示電極及び第2の表示電極を負極に、−1.5Vの電圧を1秒間印加した後に+1.5Vの電圧を1秒間印加して着色表示させたときの可視光領域の極大吸収波長での反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM−3700dで測定した。同様な駆動条件で合計10回駆動させ、得られた反射率の平均値をRave3とした。さらに1万回繰返し駆動させた後に同様な方法でRave4を求めた。ΔRCOLOR1=|Rave3−Rave4|とし、ΔRCOLOR1を繰返し駆動させたときの反射率の安定性の指標とした。ここでは、ΔRCOLOR1の値が小さいほど、繰返し駆動させたときの反射率の安定性、すなわち繰り返し耐性に優れることになる。 Next, with the first display electrode and the second display electrode of the manufactured display element being applied to the negative electrode, a voltage of −1.5 V was applied for 1 second, and then a voltage of +1.5 V was applied for 1 second to cause color display. The reflectance at the maximum absorption wavelength in the visible light region was measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing. Driven a total of 10 times under similar driving conditions, the average value of the obtained reflectance was Rave3. Further, after driving repeatedly 10,000 times, Rave4 was obtained by the same method. ΔR COLOR1 = | Rave3-Rave4 | was used as an index of the stability of the reflectance when ΔR COLOR1 was repeatedly driven. Here, the smaller the value of ΔR COLOR1 , the better the stability of the reflectance when repeatedly driven, that is, the repeated durability.
〔着色表示の書換速度の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、表示側の電極に−1.5Vの低電圧を3秒間印加して白表示させた後に、+1.5Vの定電圧を0.5秒間印加して着色表示させたときの可視光領域の極大吸収波長での反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM−3700dで測定し、得られた値をRCOLOR1とした。ここでは、RCOLOR1の値が小さいほど、着色表示の書換速度が速いことになる。
[Evaluation of rewriting speed of colored display]
Connect both electrodes of the display element to both terminals of the constant voltage power supply, apply a low voltage of -1.5 V to the display side electrode for 3 seconds to display white, and then apply a constant voltage of +1.5 V to 0 The reflectance at the maximum absorption wavelength in the visible light region when applied and colored for 5 seconds was measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing, and the obtained value was designated as RCOLOR1 . . Here, the smaller the value of R COLOR1, the faster the rewriting speed of the colored display.
〔着色の均一性の評価〕
上記作製した表示素子の第1の表示電極及び第2の表示電極に、−1.5Vの電圧を1秒間印加した後に+1.5Vの電圧を1秒間印加して着色表示させたときの着色状態を、下記基準により目視で評価した。
[Evaluation of color uniformity]
A colored state when a voltage of −1.5 V is applied to the first display electrode and the second display electrode of the manufactured display element for 1 second and then a voltage of +1.5 V is applied for 1 second to cause color display. Was visually evaluated according to the following criteria.
○:均一な発色状態であり、変色ムラや濃度ムラは認められない
△:変色または濃度ムラが認められる
×:変色または濃度ムラが著しい
以上により得られた各表示素子の評価結果を、表5に示す。
○: Uniform color development state, no discoloration unevenness or density unevenness is observed Δ: Discoloration or density unevenness is recognized ×: Discoloration or density unevenness is remarkable Table 5 shows the evaluation results of each display element obtained as described above. Shown in
表5に記載の結果より明らかな様に、本発明の構成を満たす表示素子は、比較例に対して、繰返し駆動させたときの反射率の安定性、書換速度および着色の均一性が改善されているのが分かる。 As is clear from the results shown in Table 5, the display element satisfying the configuration of the present invention has improved reflectance stability, rewriting speed, and coloring uniformity when driven repeatedly compared to the comparative example. I understand that.
1 透明基板
2 第1の表示電極
3 第1のエレクトロクロミック層
4 絶縁膜
5 第2の表示電極
6 第2のエレクトロクロミック層
7 対向電極
8 基板
9 白色顔料層
10 電解質
11 樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 1st display electrode 3 1st electrochromic layer 4 Insulating film 5
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