JPS63148241A - Electrochromic display element - Google Patents

Electrochromic display element

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Publication number
JPS63148241A
JPS63148241A JP61295962A JP29596286A JPS63148241A JP S63148241 A JPS63148241 A JP S63148241A JP 61295962 A JP61295962 A JP 61295962A JP 29596286 A JP29596286 A JP 29596286A JP S63148241 A JPS63148241 A JP S63148241A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrochromic
coloring layer
display element
electrolyte
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP61295962A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuki Yanagiuchi
柳内 一樹
Tomoo Iwata
岩田 友夫
Noboru Kosho
古庄 昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP61295962A priority Critical patent/JPS63148241A/en
Publication of JPS63148241A publication Critical patent/JPS63148241A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the repetitive use life of an EC display element by providing a protection layer which prevents an electrochromic coloring layer from swelling and being dissolved in an electrolyte. CONSTITUTION:This electrochromic display element is equipped with a transparent electrode 3 formed on a substrate, the electrochromic coloring layer 4 formed on the transparent electrode 3, an electrolytic polymerization film 5 formed on the coloring layer 4, a counter electrode 7 arranged opposite the transparent electrode 3 at an interval, and the electrolyte put between a display electrode 9A and the counter electrode 7. The electrolytic polymerization film 5 is an electric conductive high polymer film formed on the electrochromic coloring layer 4 by electrolytic polymerization and prevents the electrochromic coloring layer 4 from swelling and being dissolved in the electrolyte 6. Further, ions necessary for the electrochromic oxidation-reduction reaction of the electrochromic coloring layer 4 are transmitted. Consequently, the electrochromic coloring layer 4 never contacts the electrolyte directly and is prevented from swelling and being dissolved in the electrolyte, so that the repetitive use life is improved greatly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電気化学的な着消色現象を利用するエレクト
ロクロミック表示素子の構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] This invention relates to the structure of an electrochromic display element that utilizes electrochemical coloring/decoloring phenomena.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エレクトロクロミック表示素子は所謂 ECD(エレク
トロクロミック・ディスプレイ、εIec−troch
romic Display)において使用される素子
で、物質に電圧を印加することにより電極面あるいは電
極面近傍でおこる酸化還元反応によって、可逆的に色や
光透過度が変化する所謂エレクトロクロミズム現象を応
用する表示素子である。
The electrochromic display element is the so-called ECD (electrochromic display, εIec-troch).
A display that applies the so-called electrochromism phenomenon in which the color and light transmittance change reversibly due to the redox reaction that occurs on or near the electrode surface when a voltage is applied to a substance. It is element.

ディスプレイを大別すると発光ダイオード等の自発発光
型と、液晶等の非発光型に分かれるが、エレクトロクロ
ミック表示素子は非発光型に属する。
Displays can be roughly divided into self-luminous types such as light-emitting diodes and non-luminous types such as liquid crystals, and electrochromic display elements belong to the non-luminescent types.

ECDはどこからも良く見え、表示品位は良いが、消費
電力がLCD (液晶表示、 Liquid Crys
−tal Display)に比して大きい、寿命がオ
ン−オフサイクル数に依存する。マルチプレックス駆動
(時分割駆動)が困難といった難点もあるので、交通関
係の行先案内板、料金表示、病院の窓口案内、各種計測
器類等の用途が考えられている。
ECDs are visible from any angle and have good display quality, but they consume less power than LCDs (Liquid Crystal Displays, Liquid Crys
-tal Display), the lifetime depends on the number of on-off cycles. Since multiplex drive (time division drive) is difficult, applications such as transportation-related destination information boards, fare displays, hospital counter information, and various measuring instruments are being considered.

エレクトロクロミズム現象を示す材料にはWO2のよう
な金属酸化物があり、着消色の機構も解明されている。
Materials that exhibit electrochromism include metal oxides such as WO2, and the mechanism of coloring and fading has also been elucidated.

一方有機物のエレクトロクロミズム材料も広く研究され
ており、例えばシフタロジアニンの希土類化合物など多
色化が可能1画像が鮮明等の特長を有している。
On the other hand, organic electrochromic materials have also been widely studied, such as rare earth compounds such as sifthalodianine, which have features such as the ability to produce multiple colors and the ability to produce clear images.

エレクトロクロミック表示素子(以下EC表示素子と略
記する)はエレクトロクロミズムの動作を行う表示電極
と対向電極との間に電圧を印加し、その印加電圧の制御
によって着消色を繰り返すものである。本件出願人が先
に出願した特願昭61−010622号は、第2図で明
示するように、ガラス基板1上に形成されたI T O
(Indium Tin 0xide)透明電極3の上
に鉄フタロシアニンのようなエレクトロクロミック発色
層4を蒸着させ、レジスト8で所定の表示パターンを形
成した表示電極9Bをガラス基板2上に形成された白金
のような対向電極7と対向配置し、両電極間に飽和のK
CI水溶液からなる電解液6を配して構成するものが示
されている。鉄フタロシアニンをエレクトロクロミック
発色層4として用いたときは、表示電極9Bの電位を対
極に対し、−1,IVないし−1,2vに設定すると表
示電極は赤色を呈する。OVにすると青色になる。
An electrochromic display element (hereinafter abbreviated as an EC display element) applies a voltage between a display electrode that performs an electrochromic operation and a counter electrode, and repeats coloring and erasing by controlling the applied voltage. Japanese Patent Application No. 1983-010622, which was previously filed by the present applicant, discloses an ITO formed on a glass substrate 1, as clearly shown in FIG.
(Indium Tin Oxide) An electrochromic coloring layer 4 such as iron phthalocyanine is deposited on the transparent electrode 3, and a display electrode 9B with a predetermined display pattern formed with a resist 8 is formed on the glass substrate 2 with an electrochromic coloring layer 4 such as platinum formed on the glass substrate 2. The counter electrode 7 is disposed oppositely, and a saturated K
A structure in which an electrolytic solution 6 made of a CI aqueous solution is arranged is shown. When iron phthalocyanine is used as the electrochromic coloring layer 4, when the potential of the display electrode 9B is set to -1.IV to -1.2V with respect to the counter electrode, the display electrode exhibits a red color. When set to OV, it turns blue.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしこのような従来のEC表示素子は、前述のような
印加電圧のサイクルを繰り返すと、表示電極9Bのエレ
クトロクロミンク発色層4が直接的に電解液6と接触す
るためにエレクトロクロミック発色層4が膨潤したり、
電解液6へ溶出したりして、その結果EC表示素子の繰
り返し寿命が短いという問題点があった。
However, in such a conventional EC display element, when the cycle of the applied voltage as described above is repeated, the electrochromic coloring layer 4 of the display electrode 9B comes into direct contact with the electrolyte 6. swells or
There has been a problem that the EC display element has a short cycle life as a result of elution into the electrolytic solution 6.

この発明の目的は表示電極のエレクトロクロミック発色
層が膨潤したり、電解液中へ溶出するのを防止できる保
護層を設け、EC表示素子の繰り返し寿命を向上させる
にある。
An object of the present invention is to provide a protective layer that can prevent the electrochromic coloring layer of a display electrode from swelling or eluting into an electrolytic solution, thereby improving the cycle life of an EC display element.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、この発明によれば、(イ)
基板上に形成された透明電極3と、(ロ)この透明電極
3の上に形成されたエレクトロクロミック発色層4と、 (ハ)この発色層の上に形成された電解重合膜5と、(
ニ)前記透明電極3と間隔をおいて配置された対向電極
7と、 (ホ)前記表示電極9Aと対向電極7間に配された電解
液6とを備える、とするものとする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, (a)
A transparent electrode 3 formed on a substrate; (b) an electrochromic coloring layer 4 formed on this transparent electrode 3; (c) an electrolytic polymer film 5 formed on this coloring layer;
d) a counter electrode 7 disposed at a distance from the transparent electrode 3; and (e) an electrolytic solution 6 disposed between the display electrode 9A and the counter electrode 7.

〔作用〕[Effect]

電解重合膜5はエレクトロクロミック発色層4の上に電
解酸化重合で形成される導電性高分子膜で、エレクトロ
クロミンク発色層4の膨潤、電解液6への溶出を防止す
る。同時にエレクトロクロミンク発色層4の電気化学的
酸化還元反応時に必要なイオンを透過させる。
The electrolytic polymer film 5 is a conductive polymer film formed on the electrochromic coloring layer 4 by electrolytic oxidative polymerization, and prevents the electrochromic coloring layer 4 from swelling and eluting into the electrolytic solution 6. At the same time, ions necessary for the electrochemical redox reaction of the electrochromic coloring layer 4 are transmitted.

〔実施例〕〔Example〕

次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図はこの発明の実施例に係わるEC表示素子の模式
断面図である。このEC表示素子は次のように構成され
ている。ガラス基板1の上にITO(Indium T
in 0xide)透明電極3が設けられ、この透明電
極3の上には鉄フタロシアニン(以下FePcと略記す
る)からなるエレクトロクロミック発色層4.ポリピロ
ールからなる電解重合膜5が積層され、最外層はレジス
ト8により所定のパターンが形成されている。一方ガラ
ス基板2上には白金からなる対向電極7が設けられてお
り、これは電解液6を介して表示電極9A (ITO透
明電極3とエレクトロクロミック発色層4と電解重合膜
5とレジスト8により構成される)と対向する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an EC display element according to an embodiment of the present invention. This EC display element is constructed as follows. ITO (Indium T
A transparent electrode 3 (in oxide) is provided, and an electrochromic coloring layer 4 made of iron phthalocyanine (hereinafter abbreviated as FePc) is provided on the transparent electrode 3. Electropolymerized films 5 made of polypyrrole are laminated, and the outermost layer is formed with a resist 8 in a predetermined pattern. On the other hand, a counter electrode 7 made of platinum is provided on the glass substrate 2, which is connected to the display electrode 9A (ITO transparent electrode 3, electrochromic color forming layer 4, electrolytic polymer film 5, and resist 8) via an electrolyte 6. (constituted).

電解液6はKCffiの飽和溶液である。Electrolyte 6 is a saturated solution of KCffi.

このようなEC表示素子は次のようにして調製される。Such an EC display element is prepared as follows.

ガラス基板1の上にスパッタで ITO(Indiul
TITin 0xide)透明電極3を形成する。エレ
クトロクロミック発色層4はFePcの所定量を蒸着源
ボートに仕込み、抵抗加熱法により蒸着源ヒータ温度4
50℃、真空度I Xl0−5torrにてITO透明
電極3上に約1000形厚に蒸着する。
ITO (Indiul) is sputtered onto the glass substrate 1.
TITin Oxide) transparent electrode 3 is formed. The electrochromic coloring layer 4 is produced by charging a predetermined amount of FePc into a deposition source boat, and heating the deposition source heater at a temperature 4 using a resistance heating method.
It is deposited to a thickness of about 1000 mm on the ITO transparent electrode 3 at 50° C. and a vacuum degree of I Xl0-5 torr.

続いて、0.5Mピロール+0.OIMローズベンガル
ミ解液中で対極に白金を用い、白金極に対して+1.4
Vの定電圧電解酸化重合を行い、FePc薄膜上にポリ
ピロール/ローズベンガル電解重合膜5を300ないし
500人厚形彫成する。ピロールを電解酸化重合してポ
リピロールの高分子膜を形成する際にポリピロールは部
分的に酸化されるの七、その正電荷を中和するために酸
性色素で陰イオン性のローズベンガルが高分子膜中にド
ープされる。この電解重合膜5は導電性である。
Subsequently, 0.5M pyrrole+0. Using platinum as the counter electrode in the OIM rose bengalum solution, +1.4 with respect to the platinum electrode.
A constant voltage electrolytic oxidation polymerization of V is performed to form a polypyrrole/rose bengal electrolytic polymer film 5 with a thickness of 300 to 500 layers on the FePc thin film. When pyrrole is electrolytically oxidized and polymerized to form a polypyrrole polymer film, the polypyrrole is partially oxidized.7 To neutralize its positive charge, anionic rose bengal is added to the polymer film using an acidic dye. Doped inside. This electrolytic polymer film 5 is electrically conductive.

次にホトリソグラフィーにより、所定のパターンでレジ
スト8を形成する。
Next, a resist 8 is formed in a predetermined pattern by photolithography.

次にガラス基板2にスパッタで対向電極7を形成し、飽
和KCI水溶液である電解液6を介して指示電極9Aに
対向させる。電解液6は密封される。
Next, a counter electrode 7 is formed on the glass substrate 2 by sputtering, and is made to face the indicator electrode 9A via an electrolyte 6 which is a saturated KCI aqueous solution. Electrolyte 6 is sealed.

このようにして調製されたEC表示素子の表示電極9A
と対向電極7の間に、表示電極9Aが負電圧となるよう
に、電圧−1,1V〜−1,2Vを印加して電解還元を
行うと表示電極は赤色を呈する。また、印加電圧を−0
,6v〜Ovにすると速やかに青色になる。この青色は
FePcの固有の色である。
Display electrode 9A of the EC display element thus prepared
When electrolytic reduction is performed by applying a voltage of -1,1V to -1,2V between the display electrode 9A and the counter electrode 7 so that the display electrode 9A becomes a negative voltage, the display electrode exhibits a red color. Also, the applied voltage is −0
, 6V to Ov, the color quickly turns blue. This blue color is a unique color of FePc.

ポリピロールの電解重合W!5は、FePcのエレクト
ロクロミック発色層4を電解液6から遮断する。
Electrolytic polymerization of polypyrrole W! 5 isolates the FePc electrochromic coloring layer 4 from the electrolyte 6.

そのためにFePcは電解液6により膨潤したり、電解
液6中に溶出したりすることがなくなる。
Therefore, FePc does not swell with the electrolytic solution 6 or dissolve into the electrolytic solution 6.

上述の電解還元における赤色の呈色は以下の反応(1)
によると推定される。
The red coloration in the electrolytic reduction described above is due to the following reaction (1)
It is estimated that

この反応で必要な K゛イオン、ポリピロール膜を拡散
して出入することができるので、ポリピロール膜はEC
表示素子の動作を妨げることなく有効にエレクトロクロ
ミック発色層4を保護することができる。
Since the K ions necessary for this reaction can diffuse into and out of the polypyrrole membrane, the polypyrrole membrane has an EC
The electrochromic coloring layer 4 can be effectively protected without interfering with the operation of the display element.

ポリピロールの電解重合膜5の効果を調べるために、周
期10秒でOVと−1,IVの電圧をEC表示素子に印
加して繰り返し特性を調べた。その結果電解重合膜5を
有すると、繰り返し寿命は電解重合膜がない場合の10
0倍になることがわかった。
In order to investigate the effect of the polypyrrole electropolymerized film 5, voltages of OV, -1, and IV were repeatedly applied to the EC display element at a period of 10 seconds to investigate the characteristics. As a result, with the electropolymerized membrane 5, the cycle life is 10 times lower than that without the electrolytic polymerized membrane.
It turned out to be 0x.

ポリピロールの電解重合膜5には前述のようにローズベ
ンガルをドープすることができるが、このローズベンガ
ルは有機色素であり、ローズベンガル固有の吸収スペク
トルを有するので、可視光はFePcとローズベンガル
の両物質によりスペクトルの吸収を受けることになり、
発色の状態がFePc単独の場合に比し多様化するとい
う効果も併せ得られる。
The electropolymerized polypyrrole film 5 can be doped with rose bengal as described above, but since this rose bengal is an organic pigment and has an absorption spectrum unique to rose bengal, visible light is absorbed by both FePc and rose bengal. The substance will absorb the spectrum,
The effect of diversifying the coloring states compared to the case of FePc alone can also be obtained.

また電解重合膜は短時間で均質な膜が得られ、通電電気
量で膜厚を制御できるので保護膜の形成が容易である。
Further, the electropolymerized membrane can form a homogeneous membrane in a short period of time, and the thickness of the membrane can be controlled by the amount of electricity applied, making it easy to form a protective membrane.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によればエレクトロクロミック発色層の上に電
解重合膜を保護層として備えるので、エレクトロクロミ
ック発色層は直接的に電解液と接触することがなく、膨
潤や電解液への溶出が防止される結果、繰り返し寿命が
大きく向上する。また電解重合膜には、その酸化重合に
際して有機色素をドープすることができるので、有機色
素によるスペクトル吸収を電気化学的な酸化還元による
ものに重ねることができ発色を多様化できる効果も得ら
れる。
According to this invention, since the electrolytic polymer film is provided as a protective layer on the electrochromic coloring layer, the electrochromic coloring layer does not come into direct contact with the electrolyte, thereby preventing swelling and elution into the electrolyte. As a result, the cycle life is greatly improved. Furthermore, since the electrolytically polymerized membrane can be doped with an organic dye during its oxidative polymerization, the spectral absorption caused by the organic dye can be superimposed on that caused by electrochemical redox, resulting in the effect of diversifying color development.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例に係わるEC表示素子の模式
断面図、第2図は従来のEC表示素子の模式断面図であ
る。 1.2 基板、3 透明電極、4 エレクトロクロミッ
ク発色層、5 電解重合膜、6 電解液、7 対向電極
、8 レジスト、9A 表示電極。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an EC display element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional EC display element. 1.2 Substrate, 3 Transparent electrode, 4 Electrochromic coloring layer, 5 Electrolytic polymer film, 6 Electrolyte, 7 Counter electrode, 8 Resist, 9A Display electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)(イ)基板上に形成された透明電極と、(ロ)該透
明電極の上に形成されたエレクトロクロミック発色層と
、 (ハ)該発色層の上に形成された電解重合膜と、(ニ)
前記透明電極と間隔をおいて配置された対向電極と、 (ホ)前記透明電極と対向電極との間に配された電解液
、とを備えることを特徴とするエレクトロクロミック表
示素子。 2)特許請求の範囲第1項記載の表示素子において、エ
レクトロクロミック発色層は鉄フタロシアニンの蒸着層
であることを特徴とするエレクトロクロミック表示素子
。 3)特許請求の範囲第1項記載の表示素子において、電
解重合膜はポリピロールの高分子膜であることを特徴と
するエレクトロクロミック表示素子。
[Claims] 1) (a) a transparent electrode formed on a substrate, (b) an electrochromic coloring layer formed on the transparent electrode, and (c) a transparent electrode formed on the coloring layer. and (d) electropolymerized membrane.
An electrochromic display element comprising: a counter electrode disposed at a distance from the transparent electrode; and (e) an electrolytic solution disposed between the transparent electrode and the counter electrode. 2) An electrochromic display element according to claim 1, wherein the electrochromic coloring layer is a vapor-deposited layer of iron phthalocyanine. 3) An electrochromic display element according to claim 1, wherein the electrolytically polymerized film is a polymer film of polypyrrole.
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