JPH05100253A - エレクトロクロミツク素子 - Google Patents
エレクトロクロミツク素子Info
- Publication number
- JPH05100253A JPH05100253A JP12917691A JP12917691A JPH05100253A JP H05100253 A JPH05100253 A JP H05100253A JP 12917691 A JP12917691 A JP 12917691A JP 12917691 A JP12917691 A JP 12917691A JP H05100253 A JPH05100253 A JP H05100253A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ecd
- electrode
- capacitor
- color
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
(57)【要約】
【目的】 エレクトロクロミック素子の色残り、色むら
の発生を防止し、安定したサイクル特性のエレクトロク
ロミック素子を実現する。 【構成】 ECDの表示極と対向した対極を分極性電極
とし、分極性電極と電解質とで電気二重層コンデンサを
形成し、組み込み式でECDに大容量のコンデンサを形
成することにより、単にECDに直流電源を接続して電
圧印加、短絡して発色、消色を繰り返すことにより、E
CDの大幅な長寿命化を図り、安定したサイクル特性を
得ることが可能となる。
の発生を防止し、安定したサイクル特性のエレクトロク
ロミック素子を実現する。 【構成】 ECDの表示極と対向した対極を分極性電極
とし、分極性電極と電解質とで電気二重層コンデンサを
形成し、組み込み式でECDに大容量のコンデンサを形
成することにより、単にECDに直流電源を接続して電
圧印加、短絡して発色、消色を繰り返すことにより、E
CDの大幅な長寿命化を図り、安定したサイクル特性を
得ることが可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロクロミック
素子(ECD)に係わり、特に繰り返し使用によっても
色むら、色残りを生ずることのないようにしたエレクト
ロクロミック素子に関する。
素子(ECD)に係わり、特に繰り返し使用によっても
色むら、色残りを生ずることのないようにしたエレクト
ロクロミック素子に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、電卓、時計等の表示に消費電力が
少なく、応答速度も速い液晶表示素子が使用されている
が表示のメカニズムに偏光を使用しているため、視角依
存性があり、また白黒の表示しかできないため、コンピ
ュータやOA機器のように長時間使われる場合は眼の疲
労が無視できなくなる。そこで、液晶表示素子に代わる
新しい表示素子として電圧印加によって物質の色が可逆
的に変化するECDが注目されている。
少なく、応答速度も速い液晶表示素子が使用されている
が表示のメカニズムに偏光を使用しているため、視角依
存性があり、また白黒の表示しかできないため、コンピ
ュータやOA機器のように長時間使われる場合は眼の疲
労が無視できなくなる。そこで、液晶表示素子に代わる
新しい表示素子として電圧印加によって物質の色が可逆
的に変化するECDが注目されている。
【0003】ECDは視角依存性のない通常光を利用す
るため眼の疲労が少なく、低消費電力でメモリ性があ
り、また大面積表示が可能であり、このような特徴を活
かして現在のところ株価表示、メッセージボード、案内
板などの大型表示板、また自動者の防眩ミラー、調光ガ
ラス、サングラス等の調光素子に利用されている。
るため眼の疲労が少なく、低消費電力でメモリ性があ
り、また大面積表示が可能であり、このような特徴を活
かして現在のところ株価表示、メッセージボード、案内
板などの大型表示板、また自動者の防眩ミラー、調光ガ
ラス、サングラス等の調光素子に利用されている。
【0004】このようなECDについて図5により説明
する。図5(a)は反射型のECDの例であり、透明ガ
ラス31に集電体(ITO)32の薄膜が反応性スパッ
タリング法等で形成され、この上に表示極として酸化タ
ングステン(WO3 )33が真空蒸着等で形成され、電
解質34を挟んで反対極側にガラス板37、対極36、
背景板35が積層された構造になっている。このような
素子に対してITO32と対極36間に図示しない電源
よりITO32側が(−)となるように直流電圧を印加
すると電解質34を通してイオン電流が流れ、その結果
WO3 33では還元反応が生じ、WO3 の光吸収特性が
変化して発色する。したがって、ガラス31側から反射
光を見ればWO3 の発色を観察することができる。ま
た、両電極間を短絡すると逆方向に電流が流れて逆の反
応が生じ、消色する。
する。図5(a)は反射型のECDの例であり、透明ガ
ラス31に集電体(ITO)32の薄膜が反応性スパッ
タリング法等で形成され、この上に表示極として酸化タ
ングステン(WO3 )33が真空蒸着等で形成され、電
解質34を挟んで反対極側にガラス板37、対極36、
背景板35が積層された構造になっている。このような
素子に対してITO32と対極36間に図示しない電源
よりITO32側が(−)となるように直流電圧を印加
すると電解質34を通してイオン電流が流れ、その結果
WO3 33では還元反応が生じ、WO3 の光吸収特性が
変化して発色する。したがって、ガラス31側から反射
光を見ればWO3 の発色を観察することができる。ま
た、両電極間を短絡すると逆方向に電流が流れて逆の反
応が生じ、消色する。
【0005】図5(b)は透過型のECDの例であり、
図5(a)の背景板を設けずに、表示層40(例えば酸
化反応によって発色する酸化イリジウム)、ITO41
を設けたものであり、ガラス37側から透過光を見れば
WO3 と表示層とで減色混合した発色を観察することが
できる。
図5(a)の背景板を設けずに、表示層40(例えば酸
化反応によって発色する酸化イリジウム)、ITO41
を設けたものであり、ガラス37側から透過光を見れば
WO3 と表示層とで減色混合した発色を観察することが
できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、ECDは
酸化、還元反応によって発色するが、直流電圧印加直後
では反応の程度が少ないために発色は薄く、電流の積算
量が増えるにつれて色の濃さが増し、やがて反応は飽和
して一定濃度の発色となる。この状態ではイオン電流は
殆ど0となり、酸化電極、還元電極間には通電量に対応
するエネルギーが蓄えられた一種の2次電池が形成され
ている。したがって、両電極間を短絡すると放電が生じ
て酸化、還元電極では発色時と逆の反応が生じて消色す
ることになる。したがって、図6に示すように5秒程度
の周期で電圧の印加、短絡を行うと発色と消色が繰り返
される。ところで、発色、消色を何回も繰り返している
と、色むら、色残りが生じて使用に供し得なくなり、従
来のECDではせいぜい2000回程度が限度であり、
サイクル特性が良くないという問題があった。
酸化、還元反応によって発色するが、直流電圧印加直後
では反応の程度が少ないために発色は薄く、電流の積算
量が増えるにつれて色の濃さが増し、やがて反応は飽和
して一定濃度の発色となる。この状態ではイオン電流は
殆ど0となり、酸化電極、還元電極間には通電量に対応
するエネルギーが蓄えられた一種の2次電池が形成され
ている。したがって、両電極間を短絡すると放電が生じ
て酸化、還元電極では発色時と逆の反応が生じて消色す
ることになる。したがって、図6に示すように5秒程度
の周期で電圧の印加、短絡を行うと発色と消色が繰り返
される。ところで、発色、消色を何回も繰り返している
と、色むら、色残りが生じて使用に供し得なくなり、従
来のECDではせいぜい2000回程度が限度であり、
サイクル特性が良くないという問題があった。
【0007】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、色残り、色むら等の発生を防止し、安定したサイク
ル特性を得ることができるエレクトロクロミック素子を
提供することを目的とする。
で、色残り、色むら等の発生を防止し、安定したサイク
ル特性を得ることができるエレクトロクロミック素子を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のエレクトロクロ
ミック素子は、それぞれ集電体に形成された表示極と分
極性電極とを電解質を挟んで対向配置し、分極性電極と
電解質とで電気二重層コンデンサを形成したことを特徴
とする。また、電気二重層コンデンサを組み込んだエレ
クトロクロミック素子を2個、分極性電極側の集電体を
共通にして一体化したことを特徴とする。
ミック素子は、それぞれ集電体に形成された表示極と分
極性電極とを電解質を挟んで対向配置し、分極性電極と
電解質とで電気二重層コンデンサを形成したことを特徴
とする。また、電気二重層コンデンサを組み込んだエレ
クトロクロミック素子を2個、分極性電極側の集電体を
共通にして一体化したことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明は、ECDの表示極と電解質を挟んで対
向配置した対極を分極性電極とし、分極性電極と電解質
とで電気二重層コンデンサを形成し、表示極と分極性電
極間を電圧印加、短絡して発色、消色を繰り返すことに
より、色残り、色むらの発生を防止したECDを実現す
ることができる。
向配置した対極を分極性電極とし、分極性電極と電解質
とで電気二重層コンデンサを形成し、表示極と分極性電
極間を電圧印加、短絡して発色、消色を繰り返すことに
より、色残り、色むらの発生を防止したECDを実現す
ることができる。
【0010】
【実施例】本発明のエレクトロクロミック素子は、高い
電圧で駆動したり、同じ電圧でも長時間電圧を印加して
おくと色むら、色残りが起こり易い点に着目し、ECD
にコンデンサを直列に接続する際、ECDにコンデンサ
を組み込み、このコンデンサを通して通電/放電するよ
うにしたことを特徴としている。
電圧で駆動したり、同じ電圧でも長時間電圧を印加して
おくと色むら、色残りが起こり易い点に着目し、ECD
にコンデンサを直列に接続する際、ECDにコンデンサ
を組み込み、このコンデンサを通して通電/放電するよ
うにしたことを特徴としている。
【0011】図1は本発明のエレクトロクロミック素子
を示す図、図2はECDにコンデンサを直列接続した駆
動方式を説明するための図、図3は電圧波形図、図4は
電気二重層コンデンサを説明するための図である。図
中、1,5,9は集電体、2,8は表示極、3,7は電
解質、4,6は分極性電極、11はECD、Cはコンデ
ンサ、Eは直流電源、S1はオン/オフスイッチ、12
はオン/オフ装置、21は集電体、22は分極性電極、
23はセパレータ、24は封口材である。
を示す図、図2はECDにコンデンサを直列接続した駆
動方式を説明するための図、図3は電圧波形図、図4は
電気二重層コンデンサを説明するための図である。図
中、1,5,9は集電体、2,8は表示極、3,7は電
解質、4,6は分極性電極、11はECD、Cはコンデ
ンサ、Eは直流電源、S1はオン/オフスイッチ、12
はオン/オフ装置、21は集電体、22は分極性電極、
23はセパレータ、24は封口材である。
【0012】まず、図2により本発明の動作原理を説明
する。図2において、ECD11は図5で説明したと同
様の構造であるものとし、こに対してコンデンサCを直
列に接続する。そして、タイマー等からなるオン/オフ
装置12によりスイッチS1を、例えば5秒間隔でオン
/オフし、直流電圧の印加、短絡によりコンデンサCを
通してECD1に対して通電/放電を繰り返す。このと
きECD1に印加される電圧は、図3に示すようにな
る。即ち、スイッチS1のオフ直後、ECDには電源E
の電圧がそのまま加わるが、コンデンサCが充電される
ため充電電圧上昇分CVだけECDに加わる電圧は指数
関数的に減少し、電極間には指数関数的に減少する電流
が流れて酸化・還元反応により発色が生ずる。5秒後に
スイッチS1をオンするとコンデンサCの充電電圧CV
が逆方向に加わり、ECDとコンデンサに蓄えられたエ
ネルギは同時に放電して消色反応が生じ、やがてECD
への印加電圧は0となり完全に消色する。
する。図2において、ECD11は図5で説明したと同
様の構造であるものとし、こに対してコンデンサCを直
列に接続する。そして、タイマー等からなるオン/オフ
装置12によりスイッチS1を、例えば5秒間隔でオン
/オフし、直流電圧の印加、短絡によりコンデンサCを
通してECD1に対して通電/放電を繰り返す。このと
きECD1に印加される電圧は、図3に示すようにな
る。即ち、スイッチS1のオフ直後、ECDには電源E
の電圧がそのまま加わるが、コンデンサCが充電される
ため充電電圧上昇分CVだけECDに加わる電圧は指数
関数的に減少し、電極間には指数関数的に減少する電流
が流れて酸化・還元反応により発色が生ずる。5秒後に
スイッチS1をオンするとコンデンサCの充電電圧CV
が逆方向に加わり、ECDとコンデンサに蓄えられたエ
ネルギは同時に放電して消色反応が生じ、やがてECD
への印加電圧は0となり完全に消色する。
【0013】このような、駆動により従来のものに比し
て、少なくとも10倍以上、発色/消色サイクルを繰り
返しても色むら、色残りの発生を防止することができ
た。これは、ECDに印加される電圧がコンデンサの充
電電圧分だけ低くなるとともに、コンデンサの容量がE
CDの容量に直列に接続されるため、トータルの容量が
小さくなって時定数が短くなり、電流の流れている時間
が短くなるのが一因と考えられる。
て、少なくとも10倍以上、発色/消色サイクルを繰り
返しても色むら、色残りの発生を防止することができ
た。これは、ECDに印加される電圧がコンデンサの充
電電圧分だけ低くなるとともに、コンデンサの容量がE
CDの容量に直列に接続されるため、トータルの容量が
小さくなって時定数が短くなり、電流の流れている時間
が短くなるのが一因と考えられる。
【0014】このように、ECDにコンデンサを直列に
接続することにより、サイクル特性を向上可能である
が、本発明は、ECDにコンデンサを直列接続する代わ
りに、図1に示すようにECD内にコンデンサを組み込
んで形成するようにしたことを特徴としている。
接続することにより、サイクル特性を向上可能である
が、本発明は、ECDにコンデンサを直列接続する代わ
りに、図1に示すようにECD内にコンデンサを組み込
んで形成するようにしたことを特徴としている。
【0015】図1(a)において、集電体1に表示極と
してWO3 を形成し、電解質3を挟んで集電体5に分極
性電極4を形成する。電解質としては特に限定されない
が、ECDの電解質の液漏れ、蒸発の問題を解消し、か
つ大面積化、積層化、取扱い易さの点から電解質層を固
体、薄膜化するのが望ましく、そのような薄膜は具体的
には高分子多孔膜の空孔中に有機溶媒に溶解した電解質
を充填、固定化して得られる。高分子膜としては、ポリ
オレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等からな
る膜厚0.1〜50μm、空孔率40〜90%、平均孔
径0.001〜0.1μm、破断強度200kg/cm
2 以上のものである。電解質としてはアルカリ金属塩、
特にハロゲン化Li、LiClO4 、LiCF3 SO4
などLi塩が適する。また、有機溶媒としてはプロピレ
ンカーボネート(PC)、低分子量のポリアルキレンオ
キサイド又はそれらのエーテル化合物、ベンズアルデヒ
ド、ベンゾニトリル、ベンジルアルコール、ジベンジル
ケトン、ジフェニルプロピオニトリルその他である。
してWO3 を形成し、電解質3を挟んで集電体5に分極
性電極4を形成する。電解質としては特に限定されない
が、ECDの電解質の液漏れ、蒸発の問題を解消し、か
つ大面積化、積層化、取扱い易さの点から電解質層を固
体、薄膜化するのが望ましく、そのような薄膜は具体的
には高分子多孔膜の空孔中に有機溶媒に溶解した電解質
を充填、固定化して得られる。高分子膜としては、ポリ
オレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等からな
る膜厚0.1〜50μm、空孔率40〜90%、平均孔
径0.001〜0.1μm、破断強度200kg/cm
2 以上のものである。電解質としてはアルカリ金属塩、
特にハロゲン化Li、LiClO4 、LiCF3 SO4
などLi塩が適する。また、有機溶媒としてはプロピレ
ンカーボネート(PC)、低分子量のポリアルキレンオ
キサイド又はそれらのエーテル化合物、ベンズアルデヒ
ド、ベンゾニトリル、ベンジルアルコール、ジベンジル
ケトン、ジフェニルプロピオニトリルその他である。
【0016】分極性電極4は、電解質3との間で電気二
重層を形成し、大容量のコンデンサを形成するためのも
のである。電気二重層は、図4に示すように集電体2
1,21間にイオン透過性で電気的絶縁性を有する多孔
性セパレータ23を介して活性炭粉末や活性炭繊維から
なる分極性電極22を配して封口材24で密閉した構造
になっており、分極性電極22とセパレータには電解質
が含浸されている。分極性電極22と含浸させた電解質
が接触する界面では、極めて短い距離を隔てて正、負の
電荷が対向して配列し、電気二重層が形成され、活性炭
粉末や活性炭繊維電極は表面積が大きいので大容量のコ
ンデンサが得られる。
重層を形成し、大容量のコンデンサを形成するためのも
のである。電気二重層は、図4に示すように集電体2
1,21間にイオン透過性で電気的絶縁性を有する多孔
性セパレータ23を介して活性炭粉末や活性炭繊維から
なる分極性電極22を配して封口材24で密閉した構造
になっており、分極性電極22とセパレータには電解質
が含浸されている。分極性電極22と含浸させた電解質
が接触する界面では、極めて短い距離を隔てて正、負の
電荷が対向して配列し、電気二重層が形成され、活性炭
粉末や活性炭繊維電極は表面積が大きいので大容量のコ
ンデンサが得られる。
【0017】図1(a)における分極性電極4は電解液
3との間にこのような電気二重層コンデンサを形成する
とともに、ECDの表示極に対する対極を形成する。こ
のとき形成される容量は、ECD1cm2 に対して0.
001〜0.02F程度のものであればよい。このよう
な構造のECDに対して、集電体1,5間に電圧の印加
と短絡を繰り返すと、電気二重層コンデンサを通して通
電/放電が行われることになり、図2で説明したように
コンデンサの存在により色むら、色残りの発生が防止さ
れる。しかも、図1のものは図2の場合に比してわざわ
ざECDに対してコンデンサを接続する必要がなく、単
にECDに対して直流電源を接続するだけでよいので使
い勝手も格段に向上させることができる。
3との間にこのような電気二重層コンデンサを形成する
とともに、ECDの表示極に対する対極を形成する。こ
のとき形成される容量は、ECD1cm2 に対して0.
001〜0.02F程度のものであればよい。このよう
な構造のECDに対して、集電体1,5間に電圧の印加
と短絡を繰り返すと、電気二重層コンデンサを通して通
電/放電が行われることになり、図2で説明したように
コンデンサの存在により色むら、色残りの発生が防止さ
れる。しかも、図1のものは図2の場合に比してわざわ
ざECDに対してコンデンサを接続する必要がなく、単
にECDに対して直流電源を接続するだけでよいので使
い勝手も格段に向上させることができる。
【0018】図1(b)は図1(a)と同一のエレクト
ロクロミック素子2個を分極性電極側の集電体5を共通
化して一体化したものであり、この素子の場合は表示極
2、8で発色が生ずるので両側から発色を観察する素子
として利用することが可能である。
ロクロミック素子2個を分極性電極側の集電体5を共通
化して一体化したものであり、この素子の場合は表示極
2、8で発色が生ずるので両側から発色を観察する素子
として利用することが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ECDの
一方の極と電解質とで電気二重層コンデンサを形成する
ようにしたので、単にECDに直流電源を接続して電圧
印加、短絡を行って発色、消色を繰り返すことにより、
色むら、色残りの発生を防止し、ECDの大幅な長寿命
化を図り、安定したサイクル特性を得ることが可能とな
る。
一方の極と電解質とで電気二重層コンデンサを形成する
ようにしたので、単にECDに直流電源を接続して電圧
印加、短絡を行って発色、消色を繰り返すことにより、
色むら、色残りの発生を防止し、ECDの大幅な長寿命
化を図り、安定したサイクル特性を得ることが可能とな
る。
【図1】 本発明のエレクトロクロミック素子を示す図
である。
である。
【図2】 ECDにコンデンサを接続した駆動回路を示
す図である。
す図である。
【図3】 電圧波形図である。
【図4】 電気二重層を説明する図である。
【図5】 ECDの構造を説明する図である。
【図6】 従来の駆動方式の電圧波形図である。
1,5,9…集電体、2,8…表示極、3,7…電解
質、4,6…分極性電極、21集電体、22は分極性電
極、23はセパレータ、24は封口材。
質、4,6…分極性電極、21集電体、22は分極性電
極、23はセパレータ、24は封口材。
Claims (2)
- 【請求項1】 それぞれ集電体に形成された表示極と分
極性電極とを電解質を挟んで対向配置し、分極性電極と
電解質とで電気二重層コンデンサを形成したことを特徴
とするエレクトロクロミック素子。 - 【請求項2】 請求項1記載のエレクトロクロミック素
子を2個、分極性電極側の集電体を共通にして一体化し
たことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12917691A JPH05100253A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | エレクトロクロミツク素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12917691A JPH05100253A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | エレクトロクロミツク素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100253A true JPH05100253A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=15003026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12917691A Pending JPH05100253A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | エレクトロクロミツク素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05100253A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003015163A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Nippon Oil Corp | エレクトロクロミック素子 |
| JP2003043526A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-13 | Nippon Oil Corp | エレクトロクロミック素子 |
| WO2009120658A1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dual active film electrochromic display device |
| WO2014142216A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrochromic device, image pickup optical system, image pickup apparatus, and window member |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP12917691A patent/JPH05100253A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003015163A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Nippon Oil Corp | エレクトロクロミック素子 |
| JP2003043526A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-13 | Nippon Oil Corp | エレクトロクロミック素子 |
| WO2009120658A1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dual active film electrochromic display device |
| JP2011515718A (ja) * | 2008-03-24 | 2011-05-19 | ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド | デュアルアクティブフィルムエレクトロクロミック表示装置 |
| US8284473B2 (en) | 2008-03-24 | 2012-10-09 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dual active film electrochromic display device |
| WO2014142216A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrochromic device, image pickup optical system, image pickup apparatus, and window member |
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