JPH038524B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 50ミリ秒以下の応答時間で、−11℃以下の温
度で複数の視覚的に区別できる光学状態をとり得
るエレクトロクロミツク表示セルであつて、 透明な電気伝導性の表示電極と、 前記表示電極に対して電位差を印加するための
対向電極と、 前記表示電極上に配置された、希土類ジフタロ
シアニン錯体からなる一層のエレクトロクロミツ
ク材料と、 イオン流を通過させるために前記表示電極上の
前記層と前記対向電極との間に介挿された電解質
材料とを備え、 前記電解質材料はその水溶液が−11℃以下の温
度で凝固する金属塩化物の高濃度水溶液であるこ
とを特徴とする、エレクトロクロミツク表示セ
ル。

２ 前記希土類ジフタロシアニン錯体の希土類は
ランタノイド系列の希土類元素、イツトリウム、
およびスカンジウムからなるグループから選択さ
れる、請求の範囲第１項記載の表示セル。

３ 前記電解質材料が塩化カルシウム水溶液を含
むことを特徴とする、請求の範囲第１項記載の表
示セル。

４ 前記電解質材料が塩化リチウム水溶液を含む
ことを特徴とする、請求の範囲第１項記載の表示
セル。

５ 前記塩化カルシウムが重量で前記溶液の30％
であることを特徴とする、請求の範囲第３項記載
の表示セル。

６ 前記塩化リチウムが前記溶液の重量で25％で
あることを特徴とする、請求の範囲第４項記載の
表示セル。

発明の分野 この発明は一般的に電気的に制御可能なデイス
プレイの分野に関し、より特定的にはエレクトロ
クロミツク・デイスプレイの分野に関する。

発明の背景 多くの形式の電気的に制御可能なデイスプレイ
装置が存在する。多数のこのような装置はしばら
く前から商業的に利用されてきており、液晶デイ
スプレイ、発光ダイオード・デイスプレイ、プラ
ズマ・デイスプレイなどを含む。発光ダイオード
とプラズマ・デイスプレイパネルとは、駆動する
のに特別の電力を要する活性的な発光装置であ
る。さらに、周囲の明るい照明の下で容易に見わ
けられる発光ダイオード・デイスプレイを製作す
ることは、不可能ではないが、困難である。液晶
デイスプレイは限られた温度範囲でのみ作動さ
れ、かつ液晶材料内では実質的にメモリを有しな
い。のみならず、多くの液晶デイスプレイの視認
性は、観察者が軸から数度動くと、低下する。

エレクトロクロミツク・デイスプレイは色の変
化を達成するための活性材料の電気化学反応によ
りデイスプレイにおける着色部分の変化を通じて
情報を表示するために開発された。酸化タングス
テンのエレクトロクロミツク材料の良く知られた
場合では、この色の変化は白から青である。ビオ
ロゲンのエレクトロクロミツク材料ではその変化
は白からバイオレツトである。これらの特定の電
気化学的機構のために、このようなデイスプレイ
は表示された情報を書き込みまたは消去するため
に実質的な電力と時間とを要する。要求される電
力量は不所望に大きく、特に電池で駆動する際に
大きく、かつ表示された情報を変化させるために
要求される時間は、このような材料を多くのデイ
スプレイ用途に対して好ましくないものとする。
これらの公知のデイスプレイはいずれも背景に対
して１以上の色を与えるものではない。

希土類ジフタロシアニンがエレクトロクロミツ
ク特性を有することは従来の刊行物により知られ
ている。それらの刊行物では、ジフタロシアニン
の色は、一方の電極上にジフタロシアニン・フイ
ルムを有する電気化学的セルに電位差を印加する
と約８秒間にわたり変化する。例として、P.N.
Moskalev and I.S.Kirin，“Effect of the
Electrode Potential on the Absorption
Spectrum of ａ Rare−Earth Diphthalo−
cyanine Layer，”Opt.i Spektrosk，29414
（1970）と、P.N.Moskalev and I.S.Kirin，
“The Electrochromism of Lanthanide
Diphthalocyanines”Russian J.Phys Chem，
46，1019（1972）とを参照されたい。ジフタロシ
アニンは色を変化させるのに大きな電力量は必要
としないが、色を変化させるために必要な長い時
間は、デイスプレイの必要条件として評価される
と、ジフタロシアニンの性能特性を好ましくない
ものとさせる。

しかしながら、より速いスイツチグ特性を有す
るエレクトロクロミツク・デイスプレイ装置は
M.M.Nicholsonによる、Phthalocyanine
Electroctromic Displayと題された1980年１月22
日に発行されたアメリカ合衆国特許4184751号に
おいて述べられている。このデイスプレイ装置は
塩化カリウム（KCl）の電解質溶液を含む。この
装置は大体100℃から−11℃の作動温度範囲を有
する。その結果、エレクトロクロミツク・デイス
プレイを用いるための多くの用途がその限られた
動作温度範囲のために除外される。

上記米国特許（特開昭53−77494に対応はさら
に、50ミリ秒以下の応答時間を達成し得る構成を
開示している。

発明の概要 この発明はデイスプレイは金属ジフタロシアニ
ン錯体をエレクトロクロミツク活性を有する材料
として、かつエレクトロクロミツク・デイスプレ
イ・セル中の電解質溶液の電解質として低凝固点
の金属塩化物を、利用することによつて従来技術
のデイスプレイの多くの問題点を克服する。50ミ
リ秒以下という急速な色の変化が希土類金属ジフ
タロシアニン錯体について先に報告された遅い切
換時間を緩和するようになしとげられている。電
力消費量は、デイスプレイ材料の電力消費量が小
さく、光学吸収が高く、かつデイスプレイがその
構成により数分から数時間の開路メモリを示すた
め、小さい。多色の、すなわち二以上の色のデイ
スプレイは表示電極と対向電極との間に印加され
る電圧の範囲を用いて成しとげられる。表示され
た情報と情報が表示されている背景の色反転と
は、キヤラクタセブメントにおいてと同様に視認
領域の背景部分において表示電極を使用すること
により達成される。電解質溶液として選択された
金属塩化物の水溶液の使用は、非常な低温、たと
えば電解質溶液が塩化リチウムの高濃度溶液なら
ば−80℃程度まで操作範囲を拡張する。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的な透過型デイスプレイセルの形
状の断面を図解する。

好ましい実施例の説明 この発明によるデイスプレイ・セルは二つの主
要な形式に分類される。一方の形式は反射された
光のみによつて視認されるように設計されている
反射性デイスプレイセルを備える。他方の形式は
それを透過してきた光によつて再視認されるよう
に設計されている透過性デイスプレイ・セルを備
える。

透過型デイスプレイ・セルの構成は第１図にお
いて１０で一般的に表わされている。デイスプレ
イ・セル１０は視認表面またはデイスプレイ・セ
ルの領域を構成する透明の表面プレート１４を支
持するケースまたは類似の構造（図示せず）を含
む。後部プレート１２もまた（透過型セルにおい
て）透明である。後部プレート１２と表面プレー
ト１４はスペーサ１８とシール２０とともにその
内部にエレクトロクロミツク材料、セル電極およ
び電解質溶液を含むチヤンバ１６を形成する。

複数の透明な電気伝導性の表示電極は好ましく
は表面プレート１４の内側の面に配置されてい
る。表示電極はキヤラクタセグメント２８または
他のパターン領域を含み、それらの数および配置
はセルが表示可能とされている情報の量と形式と
によつて決定される。エレクトロクロミツクな金
属ジフタロシアニンの薄層３０は電解質溶液１１
８にさらすために表示電極のキヤラクタセグメン
ト２８上に配置される。金属ジフタロシアニンの
薄層３０はデイスプレイ・セルのエレクトロクロ
ミツク材料を含む。対向電極２２は空洞１６の裏
面を構成する後部プレート１２の一部に配置され
る。セルは静電位駆動システムが用いられる際に
は別の参照電極２４をも含む。典型的表示セル１
０の構成は例示にすぎない。従来技術の議論の中
で上述されたニコルソンの出願が参照され、その
内容はセルの構造の詳細についてここにおいて参
照することによつてここに含まれる。

この発明は、金属ジフタロシアニン材料と改善
された操作をさせる改良電解質とを利用するエレ
クトロクロミツク・デイスプレイに向けられる。
具体的にいうと、電解質溶液は水の凝固点よりか
なり下で凝固する金属塩化物の高濃度水溶液であ
る。特に望ましい電解質溶液は水に30重量パーセ
ントの塩化カルシウムを含む溶液である。この組
成はほぼ−55℃で凍結する共晶混合物の組成に近
い。その結果、低温かつ早い応答時間のセル動作
が達せられる。この電解質溶液がルテチウムジフ
タロシアニンの表示セルと共に用いられ、かつほ
ぼ−50℃で少なくとも900回以上首尾よく駆動さ
れた。多色のエレクトロクロミツク切換は、これ
らの状態下においてこの表示セル中で素晴しい色
質で起こつた。さらに、切換時間中においては視
覚的には何らの検出可能な変化も観察されなかつ
た。溶液がほぼ室温から−50℃まで冷却されるに
つれて、エレクトロクロミツク材料中の色の変換
は50ミリ秒以内に生じ続けた。

他の低融点電解質が幾つかの公知の表示セルで
用いられている塩化カリウム水溶液に取り替える
ことが提案される。たとえば、塩化リチウム水溶
液も適当である。この化学系において共晶混合物
は25重量パーセントの塩化リチウムを含み、かつ
ほぼ−80℃の融点を有する。

電解質溶液を製造するに際しては、イオン化さ
れた材料は、金属塩化物溶液が特に不活性な最も
低融点系であり、水溶性電解質として用いられ得
るが、塩化物塩から作られる必要はない。もつと
も、三成分系または水に２あるいはそれ以上の塩
を含む他の型の混合物もまた用いられることが理
解されなければならない。

これらの低融点電解質でなくとも、希土類金属
ジフタロシアニンデイスプレイ（上述されたM.
M.ニコルソンのアメリカ合衆国特許第4184751号
を参照）はたとえば酸化タングステンまたはビオ
ロゲンのような他のエレクトロクロミツク材料や
液晶よりも多数の利点を提供する。しかしなが
ら、この出願で述べられた電解質によつてなしと
げられる非常な低温での能力は他のデイスプレイ
技術によつては達成できない。

実験が行なわれた表示セルにおいてはニツケル
対向電極が３本の電極を駆動する回路に利用され
る。高濃度の塩化物媒体中で２または３個の電極
駆動装置と共に表示セルのためにより適した対向
電極材料は銀−塩化銀、鉛−塩化鉛および酸化体
と還元体との形をしたエレクトロクロミツク染料
からなる固体混合物を含む。対向電極は通例は操
作性と視認性を改善するために視野から離されて
おく。ジフタロシアニンのエレクトロクロミツク
の対向電極はジフタロシアニン材料が低温で早い
電極応答を表わすので、金属−金属塩化物より好
ましい。

以上のように、エレクトロクロミツク表示セル
について示されかつ述べられた。この表示セルは
この技術分野における公知の現存するセルと同様
である適当な構造的形状により特徴づけられる。
しかしながら、このセルはエレクトロクロミツク
表示セル中で通常見出される所望の操作特性を犠
性にすることなく、セルを極端に低温で操作させ
る新しくかつ格別のエレクトロクロミツク材料の
改良を含む。