JP2015184441A - Electrochromic display device and drive method - Google Patents

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松岡 吉幸
Yoshiyuki Matsuoka
吉幸 松岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochromic display device composed of a plurality of elements and a drive method of the device, in which coloring states of the elements can be controlled to be uniform.SOLUTION: The electrochromic display device drives a display panel including a first electrode layer, a charge accumulating layer, an electrolyte layer, an electrochromic display layer, a second electrode layer, and a transparent substrate, successively stacked on a substrate. When coloring by an electrochromic effect is induced by applying a predetermined voltage between the first electrode layer and the second electrode layer, refresh driving is carried out, prior to driving charges necessary to real display, by applying a pulse group comprising negative voltage pulses and positive voltage pulses, in which a voltage with the highest absolute value is applied immediately after starting the application and voltages in absolute values are gradually decreased.

Description

本発明は、エレクトロクロミック表示パネルに関するものであり、電気化学的酸化反応にて酸化還元反応させて発消色するエレクトロクロミック表示装置とその装置の駆動方法に関する。   The present invention relates to an electrochromic display panel, and more particularly to an electrochromic display device that emits and decolors by an oxidation-reduction reaction by an electrochemical oxidation reaction and a driving method of the device.

近年、情報表示パネルとしてバックライトを使用した液晶が主流である。しかし、目の負担が大きく、長時間見続ける用途に適していない。   In recent years, a liquid crystal using a backlight as an information display panel has been mainstream. However, the burden on the eyes is large, and it is not suitable for applications that keep watching for a long time.

そこで、目の負担が小さい反射型表示装置として、一対の対向する電極間と、その電極間に設けられた電気泳動式表示層を有する表示パネルが、電気泳動式表示装置として提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   Therefore, as a reflective display device with a small eye load, a display panel having a pair of opposed electrodes and an electrophoretic display layer provided between the electrodes has been proposed as an electrophoretic display device ( For example, see Patent Document 1).

この電気泳動式表示装置は、印刷された紙面と同様に、反射光によって文字や画像を表示するので、目に対する負荷が少なく、画面を長時間見続ける作業に適している。しかし、白反射率が十分に高くないため、別方式による高反射型の反射型表示装置が求められている。   Since this electrophoretic display device displays characters and images by reflected light, similarly to the printed paper surface, it is suitable for work that keeps the screen viewed for a long time with little load on the eyes. However, since the white reflectance is not sufficiently high, there is a demand for a reflective display device of a high reflection type by another method.

その1つとして、電気化学的酸化反応にて酸化還元反応させて発消色するエレクトロクロミック材料を用いることにより、高反射率が期待できるエレクトロクロミック表示方式がある。このエレクトロクロミック表示方式は、低駆動電圧及び高柔軟性等の利点があり、実用化が期待されている。   As one of them, there is an electrochromic display method in which a high reflectance can be expected by using an electrochromic material that emits and decolors by an oxidation-reduction reaction by an electrochemical oxidation reaction. This electrochromic display system has advantages such as low driving voltage and high flexibility, and is expected to be put to practical use.

特公昭50−015115号公報Japanese Patent Publication No. 50-015115

エレクトロクロミック(EC)とは、電気エネルギーによる可逆的な光学特性変化で、一般的には電気化学的な酸化還元反応によって引き起こされる物質の色調や色彩の変化であり、電気量で変化を引き起こす現象である。すなわち、エレクトロクロミック材料の色調や色彩を変化させるためには、ある酸化還元反応に必要な電荷量を発色電極に与えればよい。   Electrochromic (EC) is a reversible change in optical properties due to electrical energy, generally a change in color and color of a substance caused by an electrochemical redox reaction, and a phenomenon that causes a change in the amount of electricity. It is. In other words, in order to change the color tone or color of the electrochromic material, the amount of charge necessary for a certain oxidation-reduction reaction may be given to the coloring electrode.

電荷が蓄積されたエレクトロクロミック素子は、時間経過とともに気中放電や漏洩電流などの自然放電により電荷が徐々に失われ、発色前の状態に戻る性質がある。その放電特性は充電時の残量電荷量に依存していて、複数素子で形成されたエレクトロクロミック表示装置の場合、各素子で発色経過時間が異なり、新たに表示内容を書き換えるとき、素子毎に放電時間が異なるため発色状態が不均一になるという課題がある。   The electrochromic element in which the charge is accumulated has a property that the charge is gradually lost with time due to natural discharge such as air discharge or leakage current, and returns to the state before color development. The discharge characteristics depend on the amount of charge remaining at the time of charging, and in the case of an electrochromic display device formed of a plurality of elements, the color development elapsed time is different for each element. There is a problem that the colored state becomes non-uniform because of different discharge times.

よって、本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数素子で形成された表示装置において各素子の発色状態を統一することができる、エレクトロクロミック表示装置及びその装置の駆動方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above problems, and an electrochromic display device capable of unifying the color development state of each element in a display device formed of a plurality of elements and a driving method of the device. Is to provide.

上記課題を解決するための本発明の第1態様は、基板上に、第1の電極層、電荷蓄積層、電解質層、エレクトロクロミック表示層、第2の電極層、及び透明基材を、順次積層されてなる表示パネルを駆動するエレクトロクロミック表示装置であって、第1の電極層と第2の電極層との間に所定電圧を印加してエレクトロクロミックを発色させるとき、実表示に必要な電荷量を駆動する前に、負電圧パルス及び正電圧パルスからなるパルス群で、印加直後に最も絶対値の高い電圧を印加し、徐々に電圧を低下させながらリフレッシュ駆動することを特徴とした、エレクトロミック表示装置である。   In the first aspect of the present invention for solving the above-described problem, a first electrode layer, a charge storage layer, an electrolyte layer, an electrochromic display layer, a second electrode layer, and a transparent substrate are sequentially formed on a substrate. An electrochromic display device for driving a laminated display panel, which is necessary for actual display when a predetermined voltage is applied between the first electrode layer and the second electrode layer to develop electrochromic color. Before driving the amount of charge, a pulse group consisting of a negative voltage pulse and a positive voltage pulse, a voltage having the highest absolute value is applied immediately after application, and refresh driving is performed while gradually decreasing the voltage. An electronic display device.

また、上記課題を解決するための本発明の第2態様は、基板上に、第1の電極層、電荷蓄積層、電解質層、エレクトロクロミック表示層、第2の電極層、及び透明基材を、順次積層されてなる表示パネルを駆動する方法であって、第1の電極層と第2の電極層との間に所定電圧を印加してエレクトロクロミックを発色させるとき、実表示に必要な電荷量を駆動する前に、負電圧パルス及び正電圧パルスからなるパルス群で、印加直後に最も絶対値の高い電圧を印加し、徐々に電圧を低下させながらリフレッシュ駆動することを特徴とした、駆動方法である。   In addition, a second aspect of the present invention for solving the above-described problem includes a first electrode layer, a charge storage layer, an electrolyte layer, an electrochromic display layer, a second electrode layer, and a transparent substrate on a substrate. , A method of driving a sequentially laminated display panel, in which when a predetermined voltage is applied between the first electrode layer and the second electrode layer to generate electrochromic color, the charge required for actual display Before driving the quantity, it is a pulse group consisting of a negative voltage pulse and a positive voltage pulse. Immediately after application, a voltage having the highest absolute value is applied, and refresh driving is performed while gradually decreasing the voltage. Is the method.

この第2態様では、アクティブマトリクス駆動方式又はパッシブマトリクス駆動方式によって、表示パネルを駆動することができる。また、マトリクス駆動方式でなくとも、セグメント駆動方式の表示パネルでも駆動可能である。   In the second aspect, the display panel can be driven by an active matrix driving method or a passive matrix driving method. Further, the display panel can be driven by a segment drive type display panel instead of the matrix drive type.

エレクトロクロミック材料の色調や色彩を変化させるためには、ある酸化還元反応に必要な電荷量を発色電極に与える必要がある。エレクトロクロミック素子は必要電荷量を与えた直後に最大反射率となり、気中放電や漏洩電流などの自然放電により蓄積電荷が失われ、時間経過と共に反射率が低下していく。   In order to change the color tone or color of the electrochromic material, it is necessary to give the coloring electrode a charge amount necessary for a certain oxidation-reduction reaction. The electrochromic element has the maximum reflectance immediately after the necessary amount of charge is applied, and the accumulated charge is lost due to natural discharge such as air discharge or leakage current, and the reflectance decreases with time.

本発明のエレクトロクロミック表示装置及び駆動方法によれば、実表示に必要な電荷量を駆動する前に、残量電荷をほぼゼロにできるので、複数素子の発色均一性が図れる。   According to the electrochromic display device and driving method of the present invention, the remaining charge can be made substantially zero before driving the amount of charge necessary for actual display, so that the color uniformity of a plurality of elements can be achieved.

本発明の一実施形態に係る背面共通電極タイプのエレクトロクロミック表示装置の層構成を説明する断面図Sectional drawing explaining the layer structure of the back common electrode type electrochromic display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る背面分離電極タイプのエレクトロクロミック表示装置の層構成を説明する断面図Sectional drawing explaining the layer structure of the back separation electrode type electrochromic display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. エレクトクロミックセルのリフレッシュパルス駆動時の電圧波形を示す図The figure which shows the voltage waveform at the time of the refresh pulse drive of the electrochromic cell 本発明の一実施形態に係るエレクトロクロミック表示装置の駆動方法に用いる電圧及び電流波形を示す図The figure which shows the voltage and current waveform used for the drive method of the electrochromic display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るエレクトロクロミック表示装置の駆動方法に用いる電圧及び電流波形を示す図The figure which shows the voltage and current waveform used for the drive method of the electrochromic display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. アクティブマトリクス駆動方式のTFT回路部の構成例Example of active matrix driving TFT circuit リフレッシュ駆動及び充電方法の違いによる測定値Measured values due to differences in refresh driving and charging methods

本発明の一実施形態に係るエレクトロクロミック表示装置及びその駆動方法について、図面を参照しながら説明を行う。
図1は、本発明の一実施形態に係る背面共通電極タイプのエレクトロクロミック表示装置の層構造を説明する概略断面図である。図2は、本発明の一実施形態に係る背面分離電極タイプのエレクトロクロミック表示装置の層構造を説明する概略断面図である。
An electrochromic display device and a driving method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a layer structure of a back common electrode type electrochromic display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a layer structure of a back separation electrode type electrochromic display device according to an embodiment of the present invention.

本実施形態のエレクトロクロミック表示装置は、背面電極層6(第1の電極層)が形成された背面基板7の上に、電荷蓄積層5と電解質層4とエレクトロクロミック表示層3とが順番に積層され、このエレクトロクロミック表示層3の上に、透明電極層(第2の電極層)2を設けた透明基材1をさらに積層した構成からなる。   In the electrochromic display device of this embodiment, the charge storage layer 5, the electrolyte layer 4, and the electrochromic display layer 3 are sequentially formed on the back substrate 7 on which the back electrode layer 6 (first electrode layer) is formed. The transparent base material 1 which is laminated | stacked and provided the transparent electrode layer (2nd electrode layer) 2 on this electrochromic display layer 3 consists of further laminated | stacked.

まず、本発明の一実施形態に係るエレクトロクロミック表示装置の表示原理の概略を述べるとともに、本発明の骨子を記す。   First, the outline of the display principle of an electrochromic display device according to an embodiment of the present invention will be described, and the outline of the present invention will be described.

図1に示すエレクトロクロミック表示装置において、透明基材1は、発色を視覚的に見るためのもので、発色を起こす電極には透明電極層2が用いられる。その透明電極層2の上で電気化学反応を誘起させるため、エレクトロクロミック表示層3を塗布する。電解質層4には、液体、無機固体、高分子、及びゲル等が用いられる。ここで、発色電極の電気化学反応で費やされる電荷量と同じ電荷量が、対極である背面電極層6の電荷蓄積層5でも消費される。これらの各層全体は、背面基板7によって支持される。   In the electrochromic display device shown in FIG. 1, the transparent substrate 1 is for visually observing the color development, and the transparent electrode layer 2 is used as an electrode that causes color development. In order to induce an electrochemical reaction on the transparent electrode layer 2, an electrochromic display layer 3 is applied. For the electrolyte layer 4, a liquid, an inorganic solid, a polymer, a gel, or the like is used. Here, the same amount of charge as the amount of charge consumed in the electrochemical reaction of the coloring electrode is also consumed in the charge storage layer 5 of the back electrode layer 6 which is the counter electrode. Each of these layers is supported by the back substrate 7.

図2に示すエレクトロクロミック表示装置では、背面電極層6をそれぞれ個別に駆動可能な複数の画素電極6aに分割している。この複数の画素電極6aは、画素に対応しており、各々のスイッチング素子に接続されていて、透明電極層2との間に電圧を印加することができる。   In the electrochromic display device shown in FIG. 2, the back electrode layer 6 is divided into a plurality of pixel electrodes 6a that can be individually driven. The plurality of pixel electrodes 6 a correspond to the pixels, are connected to the respective switching elements, and can apply a voltage between the transparent electrode layer 2.

エレクトロクロミック表示装置の駆動には、アクティブマトリクス駆動方式やパッシブマトリクス駆動方式等が採用される。また、マトリクス方式でなくとも、セグメント方式でも駆動可能である。この実施形態では、画像表示するための最も一般的なアクティブマトリクス型駆動方式を用いて、エレクトロクロミック表示装置の表示原理を説明する。   For driving the electrochromic display device, an active matrix driving method, a passive matrix driving method, or the like is employed. In addition, it is possible to drive by the segment system instead of the matrix system. In this embodiment, the display principle of an electrochromic display device will be described using the most common active matrix driving method for displaying an image.

画像表示するために、背面電極層6は、アクティブマトリクス型駆動方式の回路構成の電源に接続される。背面電極層6に電圧を印加させると、エレクトロクロミック表示層3に電流が流れる。   In order to display an image, the back electrode layer 6 is connected to a power source having a circuit configuration of an active matrix drive system. When a voltage is applied to the back electrode layer 6, a current flows through the electrochromic display layer 3.

エレクトロクロミックは、電気エネルギーによる酸化還元反応によって引き起こされる物質の色調や色彩の可逆的変化である。背面電極層6が正極性のとき、電荷蓄積層5は電子を失い酸化され、対極となる透明電極層2に接するエレクトロクロミック表示層3には電子が供与され還元される。反対に、背面電極層6が負極性のとき、電荷蓄積層5には電子が供与され還元され、エレクトロクロミック表示層3は電子を失い酸化される。   Electrochromic is a reversible change in the color and color of a substance caused by a redox reaction by electrical energy. When the back electrode layer 6 is positive, the charge storage layer 5 loses electrons and is oxidized, and electrons are donated and reduced to the electrochromic display layer 3 in contact with the transparent electrode layer 2 serving as the counter electrode. On the contrary, when the back electrode layer 6 is negative, electrons are donated to the charge storage layer 5 and reduced, and the electrochromic display layer 3 loses electrons and is oxidized.

このエレクトロクロミック表示層3の酸化還元に伴い、可視光の吸収波長域が現れ、又は移動することで色が変化する。エレクトロクロミック表示層3による可視光吸収がなく無色透明な場合には、電解質層4に分散されている反射材料による発色が観察される。   As the electrochromic display layer 3 is oxidized / reduced, the absorption wavelength region of visible light appears or moves, and the color changes. In the case where the electrochromic display layer 3 does not absorb visible light and is colorless and transparent, color development due to the reflective material dispersed in the electrolyte layer 4 is observed.

エレクトロクロミック構造は、電気化学構造であるため電池と同様に、図1に示した一対の電極で電解質層を挟む非常に単純な構造である。陰極と陽極からなる2電極式であるため、発色電極の電気化学反応で費やされる電荷量と同じ電荷量が対極でも消費される。つまり、エレクトロクロミック構造は充放電可能な二次電池と考えることができる。   Since the electrochromic structure is an electrochemical structure, like the battery, the electrochromic structure is a very simple structure in which the electrolyte layer is sandwiched between the pair of electrodes shown in FIG. Since it is a two-electrode type consisting of a cathode and an anode, the same amount of charge as that consumed in the electrochemical reaction of the color developing electrode is consumed even at the counter electrode. That is, the electrochromic structure can be considered as a chargeable / dischargeable secondary battery.

前述したように、画像表示するために図1の背面電極層6は、アクティブマトリクス型駆動方式の回路構成の電源に接続される。背面電極層6に電圧を印加させると、エレクトロクロミック表示層3に電流が流れ、構造的に同様な二次電池を充電することに等しいといえる。   As described above, in order to display an image, the back electrode layer 6 in FIG. 1 is connected to a power source having a circuit configuration of an active matrix driving method. When a voltage is applied to the back electrode layer 6, a current flows through the electrochromic display layer 3, which can be said to be equivalent to charging a structurally similar secondary battery.

この充電された二次電池構造のエレクトロクロミック素子が電荷を保つ間、エレクトロクロミック表示層3には電子が供与され還元状態が継続される。   While the charged electrochromic element having the secondary battery structure maintains a charge, electrons are donated to the electrochromic display layer 3 and the reduced state is continued.

エレクトロクロミックの表示制御は、表示データにより各素子を書き換えることであり、エレクトロクロミック素子への充電・放電の繰り返しといえる。上書きで書き換えすることは、毎回継ぎ足し充電していることになる。一般的に二次電池の特徴として、継ぎ足し充電すると電圧降下を起こすメモリ効果があるが、各エレクトロクロミック素子の書き換えは、時間的に不規則に行われるため、前画面の表示状態により電荷保持状態も不規則となる。   The electrochromic display control is to rewrite each element with display data, which can be said to be repeated charging / discharging of the electrochromic element. Rewriting by overwriting means adding and charging each time. In general, secondary batteries have a memory effect that causes a voltage drop when added and recharged. However, rewriting of each electrochromic element is performed irregularly in time, so the charge retention state depends on the display state of the previous screen. Is also irregular.

このメモリ効果により、各素子の放電特性が一定にならず、時間経過とともに反射率が不均一になるという問題がある。この問題を解決するためには、各素子の書き換え時に、素子電荷量を一旦ゼロにし、メモリ効果を回復するためのリフレッシュ駆動を行えばよい。   Due to this memory effect, there is a problem that the discharge characteristics of each element are not constant and the reflectance becomes non-uniform over time. In order to solve this problem, at the time of rewriting each element, the element charge amount is once set to zero, and refresh driving for recovering the memory effect may be performed.

図3は、図1に示した構造のエレクトクロミックセルを、1st(−1.8V),2nd(1.4V),3rd(−1.0V),4th(0.6V),5th(−0.2V)の電圧かつ各0.5秒幅のパルスで駆動したときの電圧波形を示している。負電圧パルス及び正電圧パルスからなるパルス群による駆動は、リフレッシュ駆動であり、エレクトクロミックセル充電時のメモリ効果に対する回復機能を持つ。印加直後に最も絶対値の高い電圧を印加し、徐々に電圧を低下させながら駆動している。その後、実表示に必要な電荷量で駆動する。   3 shows an electrochromic cell having the structure shown in FIG. 1 in terms of 1st (−1.8 V), 2 nd (1.4 V), 3 rd (−1.0 V), 4 th (0.6 V), 5 th (−0). .2V) and a voltage waveform when driven by a pulse having a width of 0.5 seconds. The driving by the pulse group composed of the negative voltage pulse and the positive voltage pulse is refresh driving, and has a recovery function for the memory effect at the time of charging the electrochromic cell. Immediately after application, a voltage having the highest absolute value is applied, and driving is performed while gradually decreasing the voltage. Thereafter, driving is performed with an amount of charge necessary for actual display.

本発明の駆動方法によるリフレッシュ駆動では、印加直後は高い絶対値電圧を印加し、その後徐々に低い絶対値電圧に変化させて印加する駆動により、リフレッシュ波形の最終パルス駆動後は供給電荷量をほぼゼロにすることができる。例えば、リフレッシュ波形を絶対値定電圧のパルス駆動にすると、リフレッシュ波形の最終パルス駆動後に少なからず電荷供給が行われてしまい、実表示駆動するときに残留電荷が発生し、エレクトロクロミック素子への継ぎ足し充電になるという欠点がある。   In the refresh drive according to the driving method of the present invention, a high absolute value voltage is applied immediately after application, and then gradually changed to a lower absolute value voltage. Can be zero. For example, if the refresh waveform is pulse driven with an absolute value constant voltage, charge is supplied not less than after the last pulse drive of the refresh waveform, and residual charges are generated during actual display drive, which is added to the electrochromic device. There is a drawback of charging.

本実施形態では、リフレッシュ印加する電圧を低下させながらエレクトロクロミック表示装置をパルス駆動するが、パルス駆動の電圧及び幅(時間)は、そのエレクトロクロミック素子の電荷量を放電させる値に基づいて設定される。   In this embodiment, the electrochromic display device is pulse-driven while reducing the voltage to which refresh is applied, but the voltage and width (time) of the pulse drive are set based on a value for discharging the charge amount of the electrochromic element. The

次に、アクティブマトリクス駆動を説明する。
図6は、2つのトランジスタ方式(2Tr方式)のTFT駆動回路の代表例を示す図である。図6に示すTFT駆動回路は、駆動TFT15と選択TFT14との2つの薄膜トランジスタ(TFT)と、その間のキャパシタ13と、駆動TFT15に直列につながれたエレクトロクロミック素子(ECD)16とで構成される。選択電圧Vselect12が選択TFT14をONにすると、信号電圧Vdata10がキャパシタ13に書き込まれ、同時に駆動TFT15をONにする。そのとき、信号電圧Vdata10に応じて選択TFT14のゲート電圧Vgs(=信号電圧Vdata−ソース電圧Vsource)が決まるので、駆動TFT15の導電率が定まる。そして、その導電率に応じた電流が電源からエレクトロクロミック素子(ECD)16に流れる。
Next, active matrix driving will be described.
FIG. 6 is a diagram showing a typical example of a two transistor type (2Tr type) TFT drive circuit. The TFT driving circuit shown in FIG. 6 includes two thin film transistors (TFTs) of a driving TFT 15 and a selection TFT 14, a capacitor 13 therebetween, and an electrochromic element (ECD) 16 connected in series to the driving TFT 15. When the selection voltage Vselect12 turns on the selection TFT 14, the signal voltage Vdata10 is written into the capacitor 13, and at the same time, the drive TFT 15 is turned on. At that time, since the gate voltage Vgs (= signal voltage Vdata−source voltage Vsource) of the selection TFT 14 is determined according to the signal voltage Vdata10, the conductivity of the driving TFT 15 is determined. A current corresponding to the conductivity flows from the power source to the electrochromic element (ECD) 16.

以下に、本発明に使用する材料や部材とその構成について説明する。
エレクトロクロミック表示層3には、エレクトロクロミック材料、支持電解質、反射材料、及び電荷蓄積材料によって形成される。
エレクトロクロミック材料は、一般的な有機化合物及び無機化合物を用いることができる。具体的には、ビオロゲン類、フェノチアジン類、アントラキノン類、スチリルスピロピラン類、ピラゾリン類、フルオラン類、スチリルスピロピラン色素、フタロシアニン類等の低分子系有機エレクトロクロミック化合物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性高分子化合物や、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化イリジウム、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化インジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、プルシアンブルー、また配位金属を鉄以外に置換したプルシアンブルー類似体等の無機系エレクトロクロミック化合物等が挙げられる。さらに、一般に電気供与性有機物であるロイコ染料も電気的に発色や消色が可能であることが分かっている。例えば、ロイコオーラミン類、ジアリールフタリド類、ポリアリールカルビノール類、アシルオーラミン類、アリールオーラミン類、ローダミンBラクタム類、インドリン類、スピロピラン類、及びフルオラン類等の電子供与性染料前駆体が挙げられる。なお、低分子の材料については、電極層上に酸化チタン等の鉱物で多孔質構造の層を形成し、吸着させてもよい。
Below, the material and member used for this invention, and its structure are demonstrated.
The electrochromic display layer 3 is formed of an electrochromic material, a supporting electrolyte, a reflective material, and a charge storage material.
As the electrochromic material, general organic compounds and inorganic compounds can be used. Specifically, low molecular organic electrochromic compounds such as viologens, phenothiazines, anthraquinones, styryl spiropyrans, pyrazolines, fluorans, styryl spiropyran dyes, phthalocyanines, polyaniline, polythiophene, polypyrrole, etc. Molecular compounds, titanium oxide, molybdenum oxide, niobium oxide, iridium oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, indium oxide, iridium oxide, nickel oxide, Prussian blue, and Prussian blue analogues in which the coordination metal is replaced by other than iron An inorganic electrochromic compound etc. are mentioned. Furthermore, it has been found that leuco dyes, which are generally electricity-donating organic substances, can also be electrically colored and decolored. For example, electron-donating dye precursors such as leucooramines, diarylphthalides, polyarylcarbinols, acylauramines, arylolamines, rhodamine B-lactams, indolines, spiropyrans, and fluorans Is mentioned. Note that a low molecular material may be adsorbed by forming a porous layer of a mineral such as titanium oxide on the electrode layer.

エレクトロクロミック表示層3の形成方法としては、上述したエレクトロクロミック材料を直接又はバインダーを混ぜて塗料にして、スクリーン印刷、マイクログラビアコーター、キスコーター、コンマコーター、ダイコーター、バーコーター、スピンコーター等の一般的な塗布手法を用いることができる。   As a method for forming the electrochromic display layer 3, the electrochromic material described above is used directly or mixed with a binder to form a paint, and screen printing, microgravure coater, kiss coater, comma coater, die coater, bar coater, spin coater, etc. A typical coating technique can be used.

支持塩としては、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級アンモニウム塩や酸類、アルカリ類等が挙げられる。支持塩のさらなる具体的な例としては、LiClO、LiBF、LiAsF、LiPF、LiCFSO、LiCFCOO、KCl、NaClO、NaCl、NaBF、NaSCN、KBF、Mg(ClO)、Mg(BF)等が挙げられる。 Examples of the supporting salt include inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, acids and alkalis. Further specific examples of the supporting salt include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 COO, KCl, NaClO 3 , NaCl, NaBF 4 , NaSCN, KBF 4 , Mg (ClO 4) 2, Mg (BF 4 ) 2 and the like.

電解質層4に分散する反射材料として、白色材料には、例えば酸化マグネシウム、硫酸バリウム、酸化チタン等が挙げられる。また、黒色材料には、例えば、ランプブラックやボーンブラック等の炭素からなるカーボンブラックや、無機材料によるチタンブラック粉末等が挙げられる。さらに、青色材料であれば、アルミ酸コバルト、コバルトクロム青、フタロシアニン類、赤色材料であればアントラキノンやアゾ化合物等が挙げられる。反射材料を電解質層4に分散させるため、電解質層4にアクリル樹脂やウレタン樹脂等の高分子材料を溶解させることで電解質層4の粘度を高めてもよい。又は、電解質層4に分散剤や界面活性剤を添加してもよい。   As the reflective material dispersed in the electrolyte layer 4, examples of the white material include magnesium oxide, barium sulfate, and titanium oxide. Examples of the black material include carbon black made of carbon such as lamp black and bone black, and titanium black powder made of an inorganic material. Furthermore, for a blue material, cobalt aluminate, cobalt chrome blue, phthalocyanines, and for a red material, anthraquinone, an azo compound, and the like can be given. In order to disperse the reflective material in the electrolyte layer 4, the viscosity of the electrolyte layer 4 may be increased by dissolving a polymer material such as an acrylic resin or a urethane resin in the electrolyte layer 4. Alternatively, a dispersant or a surfactant may be added to the electrolyte layer 4.

電荷蓄積材料は、上述したエレクトロクロミック材料と同じ材料を活用することができる。ただし、プルシアンブルーやフェロセンのような酸化体、還元体の両状態で他化合物と反応しにくい安定している材料が好ましい。   As the charge storage material, the same material as the electrochromic material described above can be used. However, a stable material that is unlikely to react with other compounds in both oxidized and reduced forms such as Prussian blue and ferrocene is preferable.

透明基材1としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルム、あるいはガラス等を使用することができる。透明電極材として使用することができるものは、例えばITO等の酸化インジウム系、酸化スズ系、酸化亜鉛系のような透明性を有する導電性酸化物等である。この透明電極層2の形成には蒸着法、スパッタ法、CVD法等の従来技術を用いることができる。   As the transparent substrate 1, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyimide, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, acrylic resin, polyvinyl chloride or other plastic film, glass, or the like can be used. What can be used as the transparent electrode material is a conductive oxide having transparency such as indium oxide, tin oxide and zinc oxide such as ITO. Conventional methods such as vapor deposition, sputtering, and CVD can be used to form the transparent electrode layer 2.

背面電極層6が形成された背面基板7には、一般に液晶パネルの駆動に採用されているアモルファスシリコン又は多結晶シリコンを用いた薄型トランジスタを配置したアクティブマトリクス型の電極板を用いることができる。又は、背面電極層6が形成された背面基板7に、プリント基板の前面に格子状に多数の電極を配置して電極毎に貫通孔を通して裏面に配線を敷くことにより大型のアクティブマトリクス駆動が可能な電極板を用いてもよい。   For the back substrate 7 on which the back electrode layer 6 is formed, an active matrix type electrode plate in which thin transistors using amorphous silicon or polycrystalline silicon, which are generally employed for driving a liquid crystal panel, are arranged. Alternatively, a large-scale active matrix drive is possible by arranging a large number of electrodes in a grid pattern on the front surface of the printed circuit board on the back substrate 7 on which the back electrode layer 6 is formed, and laying wiring on the back surface through through holes for each electrode. A simple electrode plate may be used.

酸化インジウム錫電極がガラス上に蒸着した20mm×20mmサイズの透明電極基板上に、エレクトロクロミック材料として水溶性プルシアンブルー分散液1.0mol/lを分散した分散液をスピンコーターで塗布し、100℃で5分間の乾燥により約0.3μmの塗膜を有する前面電極基板を得た。   A dispersion obtained by dispersing 1.0 mol / l of a water-soluble Prussian blue dispersion as an electrochromic material on a 20 mm × 20 mm transparent electrode substrate on which an indium tin oxide electrode was deposited on glass was applied at 100 ° C. A front electrode substrate having a coating film of about 0.3 μm was obtained by drying for 5 minutes.

背面基板として、上記準備したプルシアンブルー分散液を前面電極基板と同様にスピンコーターにより塗布し、プルシアンブルーを電荷保持層とする背面電極基板を得た。   As the back substrate, the prepared Prussian blue dispersion was applied by a spin coater in the same manner as the front electrode substrate to obtain a back electrode substrate using Prussian blue as a charge retention layer.

さらに、炭酸プロピレンに対し電解質として0.1Mのヘキサフルオロ燐酸カリウム及びPMMA(和光純薬)、酸化チタン(R−830、石原産業製)を分散させて電解液を調合した。   Furthermore, 0.1 M potassium hexafluorophosphate, PMMA (Wako Pure Chemicals), and titanium oxide (R-830, manufactured by Ishihara Sangyo) were dispersed as electrolytes in propylene carbonate to prepare an electrolytic solution.

前面電極基板と背面電極基板との端部に、直径約100μmのビーズを混合した紫外線硬化型樹脂(TB3026E、スリーボンド製)をディスペンサーにより塗布し、ダムを形成した。続き、上述の調合した電解液でダムを満たし、500mJ/cm(420nm)の光を照射して接着した。 A dam was formed by applying a UV curable resin (TB3026E, manufactured by ThreeBond) mixed with beads having a diameter of about 100 μm to the ends of the front electrode substrate and the back electrode substrate with a dispenser. Subsequently, the dam was filled with the above-prepared electrolytic solution, and was adhered by irradiation with light of 500 mJ / cm 2 (420 nm).

完成した前面背面基板間に図4上部に示す様に、リフレッシュ波形として−1.8V,1.4V,−1.0V,0.6V,−0.2V(各0.5秒)の印加を5回駆動した後、1.8Vを4秒間印加して、青から透明に着色変化を促したところ、画素は約1秒後に酸化充電がほぼ完了し透明へと変化し、電解液の酸化チタンにより、白色画素として観察された。そのときの、充放電電流を図4下部に示す。   As shown in the upper part of FIG. 4 between the completed front and rear substrates, -1.8V, 1.4V, -1.0V, 0.6V, and -0.2V (each 0.5 seconds) are applied as refresh waveforms. After driving 5 times, when 1.8V was applied for 4 seconds to promote a color change from blue to transparent, the pixel was almost completely oxidized and turned transparent after about 1 second, and the electrolyte was titanium oxide. Therefore, it was observed as a white pixel. The charge / discharge current at that time is shown in the lower part of FIG.

徐々に低電圧化していくリフレッシュ駆動では、供給エネルギーが減少していく過程で、リフレッシュ最終パルス送出後において、ゼロ電位にしたとき過剰電荷はなく、ほぼ全ての電荷を放電したことになる。その結果、実表示充電するときに残留電荷がなく、エレクトロクロミック素子への継ぎ足し充電を防ぐことができる。   In the refresh drive in which the voltage is gradually lowered, in the process of decreasing the supply energy, there is no excess charge when the zero potential is applied after sending the refresh last pulse, and almost all charges are discharged. As a result, there is no residual charge when performing actual display charging, and additional charging to the electrochromic element can be prevented.

ここで、上述のセルを電荷量0の状態より、図4の波形にてリフレッシュ及び充電すると、30秒後の前面電極基板と背面電極基板との電位差は1.04Vとなった。また、上述のセルを電荷量フルの状態より、図4の波形にてリフレッシュ及び充電すると、30秒後の前面電極基板と背面電極基板との電位差は1.10Vとなった。この2つの電位差間の電圧差0.06Vは、充電前のセル電荷量に依存する放電ばらつきであり、小さいほど反射率ばらつきも小さいことになる。図7に本発明の減少電圧リフレッシュ有り充電と、リフレッシュ無し充電の30秒後電圧測定値を示す。   Here, when the above-described cell was refreshed and charged with the waveform of FIG. 4 from the state where the charge amount was 0, the potential difference between the front electrode substrate and the back electrode substrate after 30 seconds was 1.04V. Further, when the above-described cell was refreshed and charged with the waveform of FIG. 4 from the state where the charge amount was full, the potential difference between the front electrode substrate and the back electrode substrate after 30 seconds was 1.10V. The voltage difference 0.06V between the two potential differences is a discharge variation depending on the amount of cell charge before charging, and the smaller the variation, the smaller the variation in reflectance. FIG. 7 shows the measured voltage after 30 seconds of charging with reduced voltage refresh and charging without refresh according to the present invention.

比較例1Comparative Example 1

実施例1と同様の手法にて完成させた前面背面基板間に図5上部に示す様に、リフレッシュ波形として±1.8Vの印加を0.5秒間隔で5回駆動した後、1.8Vを4秒間印加して、青から透明に着色変化を促したところ、画素は約1秒後に酸化充電がほぼ完了し透明へと変化し、電解液の酸化チタンにより、白色画素として観察された。そのときの、充放電電流を図5下部に示す。   As shown in the upper part of FIG. 5 between the front and rear substrates completed in the same manner as in Example 1, the application of ± 1.8 V as a refresh waveform is driven 5 times at 0.5 second intervals, and then 1.8 V is applied. Was applied for 4 seconds to promote a color change from blue to transparent, and after about 1 second, the pixel was almost completely oxidized and changed to transparent, and was observed as a white pixel by the titanium oxide of the electrolytic solution. The charging / discharging current at that time is shown in the lower part of FIG.

絶対値一定電圧でのリフレッシュ駆動では、図5に示すようにリフレッシュ最終パルス送出後、ゼロ電位にしたとき僅かではあるが電荷が残っていることが分かる。
また、前述した測定と同様に、上述のセルを電荷量0の状態より、図5の波形にてリフレッシュ及び充電すると、30秒後の前面電極基板と背面電極基板との電位差は1.03Vとなった。また、上述のセルを電荷量フルの状態より、図5の波形にてリフレッシュ及び充電すると、30秒後の前面電極基板と背面電極基板との電位差は1.14Vとなり、2つの電位差間の電圧差は0.11Vとなった。図7に一定電圧リフレッシュ有り充電の、30秒後電圧測定値を示す。図7からも明らかなように、一定電圧リフレッシュにおいてもリフレッシュ無し充電より電圧差が小さいが、減少電圧リフレッシュ充電が最も電圧差が小さく、反射率ばらつきが小さいことになる。
As shown in FIG. 5, in refresh driving with a voltage having a constant absolute value, it can be seen that a slight amount of charge remains when the potential is set to zero potential after sending the last refresh pulse.
Similarly to the measurement described above, when the above cell is refreshed and charged with the waveform of FIG. 5 from the state of zero charge, the potential difference between the front electrode substrate and the back electrode substrate after 30 seconds is 1.03 V. became. Further, when the above cell is refreshed and charged with the waveform of FIG. 5 from the state where the charge amount is full, the potential difference between the front electrode substrate and the back electrode substrate after 30 seconds becomes 1.14 V, and the voltage between the two potential differences The difference was 0.11V. FIG. 7 shows the measured voltage value after 30 seconds of charging with constant voltage refresh. As is clear from FIG. 7, even in constant voltage refresh, the voltage difference is smaller than that in charging without refreshing, but reduced voltage refresh charging has the smallest voltage difference and the variation in reflectance is small.

本発明は、従来の電解液を具備する電気化学素子と同様、多様な用途に利用できる。電圧印加によって色を制御するエレクトロクロミック素子としては、表示素子、調光素子等へ適用可能である。   The present invention can be used for various applications as well as an electrochemical device having a conventional electrolytic solution. The electrochromic element that controls the color by voltage application can be applied to a display element, a light control element, and the like.

1 … 透明基材
2 … 透明電極層(第1の電極層)
3 … エレクトロクロミック表示層
4 … 電解質層
5 … 電荷蓄積層
6 … 背面電極層(第2の電極層)
6a … 画素電極
7 … 背面基板
10 … 信号電圧Vdata
11 … ソース電圧Vsource
12 … 選択電圧Vselect
13 … キャパシタ
14 … 選択TFT
15 … 駆動TFT
16 … エレクトロクロミック素子(ECD)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent base material 2 ... Transparent electrode layer (1st electrode layer)
3 ... Electrochromic display layer 4 ... Electrolyte layer 5 ... Charge storage layer 6 ... Back electrode layer (second electrode layer)
6a ... Pixel electrode 7 ... Back substrate 10 ... Signal voltage Vdata
11… Source voltage Vsource
12 ... Selection voltage Vselect
13 ... Capacitor 14 ... Selection TFT
15… Driving TFT
16 ... Electrochromic device (ECD)

Claims (5)

基板上に、第1の電極層、電荷蓄積層、電解質層、エレクトロクロミック表示層、第2の電極層、及び透明基材を、順次積層されてなる表示パネルを駆動するエレクトロクロミック表示装置であって、
前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に所定電圧を印加してエレクトロクロミックを発色させるとき、実表示に必要な電荷量を駆動する前に、負電圧パルス及び正電圧パルスからなるパルス群で、印加直後に最も絶対値の高い電圧を印加し、徐々に電圧を低下させながらリフレッシュ駆動することを特徴とする、エレクトロクロミック表示装置。
An electrochromic display device for driving a display panel in which a first electrode layer, a charge storage layer, an electrolyte layer, an electrochromic display layer, a second electrode layer, and a transparent substrate are sequentially laminated on a substrate. And
When applying a predetermined voltage between the first electrode layer and the second electrode layer to develop electrochromic color, before driving the amount of charge required for actual display, a negative voltage pulse and a positive voltage pulse An electrochromic display device, wherein a voltage having the highest absolute value is applied immediately after application of the pulse group, and refresh driving is performed while gradually decreasing the voltage.
基板上に、第1の電極層、電荷蓄積層、電解質層、エレクトロクロミック表示層、第2の電極層、及び透明基材を、順次積層されてなる表示パネルを駆動する方法であって、
前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に所定電圧を印加してエレクトロクロミックを発色させるとき、実表示に必要な電荷量を駆動する前に、負電圧パルス及び正電圧パルスからなるパルス群で、印加直後に最も絶対値の高い電圧を印加し、徐々に電圧を低下させながらリフレッシュ駆動する、駆動方法。
A method for driving a display panel in which a first electrode layer, a charge storage layer, an electrolyte layer, an electrochromic display layer, a second electrode layer, and a transparent substrate are sequentially laminated on a substrate,
When applying a predetermined voltage between the first electrode layer and the second electrode layer to develop electrochromic color, before driving the amount of charge required for actual display, a negative voltage pulse and a positive voltage pulse A driving method in which a voltage having the highest absolute value is applied immediately after application, and refresh driving is performed while gradually decreasing the voltage.
アクティブマトリクス駆動方式によって前記表示パネルを駆動することを特徴とする、請求項2に記載の駆動方法。   The driving method according to claim 2, wherein the display panel is driven by an active matrix driving method. パッシブマトリクス駆動方式によって前記表示パネルを駆動することを特徴とする、請求項2に記載の駆動方法。   The driving method according to claim 2, wherein the display panel is driven by a passive matrix driving method. セグメント駆動方式によって前記表示パネルを駆動することを特徴とする、請求項2に記載の駆動方法。   The driving method according to claim 2, wherein the display panel is driven by a segment driving method.
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