JPH0768515B2 - エレクトロクロミツク表示材料 - Google Patents

エレクトロクロミツク表示材料

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JPH0768515B2
JPH0768515B2 JP62028417A JP2841787A JPH0768515B2 JP H0768515 B2 JPH0768515 B2 JP H0768515B2 JP 62028417 A JP62028417 A JP 62028417A JP 2841787 A JP2841787 A JP 2841787A JP H0768515 B2 JPH0768515 B2 JP H0768515B2
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ester
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electrochromic display
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哲行 雑賀
剛夫 清水
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Osaka Soda Co Ltd
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Daiso Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、エステル結合を有する化合物を主剤としたエ
レクトロクロミック表示材料に関する。更に詳しくは、
電圧印加により可逆的に発消色反応するベンゼンポリカ
ルボン酸エステル誘導体を用いたエレクトロクロミック
表示材料に関するものである。
(従来技術) エレクトロクロミック表示材料の発消色は、直流電圧の
印加により透明表示電極で酸化あるいは還元反応が起こ
って着色パターンが形成され、これに逆電圧を印加する
ことにより逆反応が起こって着色パターンが消色すると
いう機構を利用している。
受光型の表示素子として従来から使用されているものに
液晶があるが、これは電場による配向を利用して光通過
を制御するシャッター機能によるものである。しかし液
晶自体発色現象はない。これに対してエレクトロクロミ
ック素子は鮮明に発色し、素子を選択することによって
各種色彩が得られ、多色表示が容易であるという特徴を
有している。その他のエレクトロクロミック表示材料の
特徴としては液晶に比べて視野角依存性がないこと、メ
モリー機能を有すること、作動温度範囲が広いこと、大
画面が容易である等である。
従来知られているエレクトロクロミック表示材料として
は、ビオロゲン誘導体などの有機化合物や酸化タングス
テンなどの無機化合物がある。またアゾ化合物誘導体や
アゾキシ化合物誘導体を用いたエレクトロクロミック表
示材料(特開昭57−21481号公報)も知られている。
(発明が解決しようとする問題点) 上記ビオロゲン誘導体を用いたエレクトロクロミック表
示材料は上記無機化合物を用いたものに比べて色彩が鮮
やかであり、誘導体を選択することによって青色を中心
とした色彩のものが得られているが、繰り返し表示寿命
やメモリ寿命が短かいという欠点がある。またアゾ化合
物誘導体またはアゾキシ化合物誘導体を用いたものは赤
色を中心とする単色系の色彩しか得られていない。エレ
クトロクロミック表示材料の特徴である多色表示を実現
するためにさらに多様な色彩をもつエレクトロクロミッ
ク表示材料の開発が強く要望されている。
(問題を解決するための手段) 本発明者らは、多色表示が可能で、かつメモリ寿命の長
いエレクトロクロミック表示材料を得る目的で研究を進
めていた過程で、ベンゼンモノカルボン酸エステルが電
気化学的に還元されてアニオンラジカルに導かれ、酸化
により再生されるという知見(J.Electrochem.Soc.,13
1,1559(1984))を得て追試を行ったが、還元−酸化の
過程において着色現象は生じなかった。そこで、更に研
究を進めた結果、特定のベンゼンポリカルボン酸のエス
テルあるいはこれらより導かれたエステル結合を有する
低分子量化合物又は高分子量化合物を用いることにより
多色表示が可能で、かつ鮮明な発色と可逆性に富んだ酸
化還元サイクルが得られることを見出したものである。
すなわち、本発明は、下記(イ)〜(ハ)の群から選ば
れたエステル結合を有する化合物、 (イ)下記一般式(I)で表されるエステル化合物 但し、(I)式中R1はアルキル,アルケニル,アラルキ
ル及びアリールより選ばれた基であり、aは2〜4の整
数である。
(ロ)下記式(II)で表されるベンゼンポリカルボン酸
アリルエステルから導かれたポリアリルエステルポリマ
但し、(II)式中bは2〜3の整数である。
(ハ)フタル酸ジアリルエステルと下記式(III)で表
されるベンジル位に少なくとも1個の水素原子を有する
芳香族炭化水素とから導かれたアリルエステル共重合体 但し、(III)式中R2及びR3は、それぞれ水素原子及び
アルキル基より選ばれた基であり、cは1〜3の整数で
ある。
を主剤としたエレクトロクロミック表示材料である。
本発明のエステル結合を有する化合物としては、下記
(イ)〜(ハ)の群から選ばれる。
(イ)下記一般式(I)で表されるエステル化合物 上記(I)式のエステル化合物において、ベンゼンポリ
カルボン酸としては、オルソフタル酸,イソフタル酸,
テレフタル酸,トリメリット酸,トリメソイル酸,ピロ
メリット酸などの二価ないし四価の多価カルボン酸が挙
げられる。また上記(I)式のR1に相当する基として
は、メチル,エチル,プロピル,イソプロピル,ブチ
ル,ヘキシル,イソオクチル,ドデシル,オクタデシ
ル,ノナデシル,エイコシルなど炭素数1〜20の直鎖も
しくは分岐アルキル基、シクロペンチル,シクロヘキシ
ル,シクロヘプチルなど炭素数3〜10のシクロアルキル
基、アリルなど炭素数2〜10のアルケニル基、ベンジル
など炭素数7〜20のアラルキル基、フェニル,ナフチル
などのアリール基から選ばれた基が挙げられる。
(ロ)下記式(II)で表わされるベンゼンポリカルボン
酸アリルエステルから導かれたポリアリルエステルポリ
マー 上記式(II)で表されるベンゼンポリカルボン酸アリル
エステルとしては、オルソフタル酸ジアリル,イソフタ
ル酸ジアリル,テレフタル酸ジアリル,トリメリット酸
トリアリルなどの二価ないし三価のポリカルボン酸のア
リルエステルが挙げられ、これを公知の方法で重合した
重量平均分子量(w)が70,000以下のものであって、
固体状のポリマーから液状のオリゴマーに至る広範囲の
ものが対象ポリマーとして用いられる。上記固体状ポリ
マーの場合は、wが30,000以上のものが成形性や取扱
上好ましい。
(ハ)フタル酸ジアリルエステルと下記式(III)で表
されるベンジル位に少なくとも1個の水素原子を有する
芳香族炭化水素とから導かれたアリルエステル共重合体 フタル酸ジアリルエステルとしてはオルソ,イソ又はテ
レフタル酸ジアリルエステルが挙げられ、特にテレフタ
ル酸ジアリルが表示材料としての性能上好ましい。また
上記式(III)の芳香族炭化水素としてはトルエン,キ
シレン,プソイドクメンなどの1〜3置換芳香族炭化水
素であって、式(III)のR2及びR3が水素原子又は炭素
数が1〜12のアルキル基である化合物から選ばれる。こ
のような芳香族炭化水素としては、トルエン,エチルベ
ンゼン,プロピルベンゼン,イソプロピルベンゼン,ア
ミルベンゼン,イソアミルベンゼン,ヘキシルベンゼ
ン,ドデシルベンゼン,オルソ,メタ又はパラキシレ
ン,ジエチルベンゼン,ジプロピルベンゼン,,ジブチル
ベンゼン,ジイソアミルベンゼン,プソイドクメン,1,
2,3−トリメチルベンゼンなどが挙げられ、特にオル
ソ,メタ又はパラキシレンあるいはこれらの混合物が好
ましい。
本発明のアリルエステル共重合体は、フタル酸ジアリル
エステルと上記芳香族炭化水素とを有機過酸化物,アゾ
化合物の存在下で重合して得られるもので、該芳香族炭
化水素単位1個あたりフタル酸ジアリルエステル単位1
〜11個の割合で重合した重量平均分子量(w)200,00
0以下の共重合体であって、固体状のポリマーから液状
の低分子量ポリマーに至る広範囲のものが対象ポリマー
として用いられる。上記固体状のポリマーの場合は、
wが70,000以上のものが成形性や取扱上好ましい。この
ような共重合体及びその製法については、本出願人の出
願に係る特開昭59−80409号公報に詳細に記載してい
る。
本発明におけるエレクトロクロミック表示素子は、上記
エステル結合を有する化合物を主剤にして電気化学的セ
ルを構築することによって得ることができる。基本的な
エレクトロクロミック表示素子は、透明電極と対向電極
間にエレクトロクロミックな主剤を含んだ電解質層を挟
んだ構造を持つ。本発明のエステル結合を有する化合物
は、これを溶液もしくはペースト状の電解質層として、
あるいは電極上に薄膜を形成させて用いることができ
る。
上記主剤を溶液として用いる場合は、これを適当な溶剤
に1〜100m mol/の濃度で溶かして用いられる。溶剤
としてはジメチルホルムアミド,プロピレンカーボネー
ト,アセトニトリル,テトラヒドロフランなどがある。
溶液の導電性を高めるために1〜100m mol/濃度にな
るように支持電解質が添加される。支持電解質として
は、アルカリ金属イオン,四級アンモニウムイオンなど
の陽イオンと、過塩素酸イオン,ホウフッ化イオンなど
の陰イオンからなる塩が用いられる。具体的には、過塩
素酸リチウム,過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウ
ム,ホウフッ化テトラエチルアンモニウム,ホウフッ化
テトラ−n−ブチルアンモニウムなどが挙げられる。
本発明の主剤が溶剤に不溶な場合にはペースト状にして
用いることができる。また上記主剤を溶かした溶液に適
当な添加物を加えてペーストとして用いてもよい。
上記調製した溶液あるいはペーストを脱酸素下で透明電
極と対向電極との間に封入して電気化学的セルとすれば
エレクトロクロミック表示素子となる。すなわち、電圧
印加により透明電極上で上記主剤が還元されて着色パタ
ーンを形成し、逆電圧を印加することにより酸化されて
消色する。このとき対向電極上で逆反応が生じるので可
逆的に酸化−還元される対向電極反応物質を添加するこ
とが好ましい。このような反応物質としてはフェロセン
や塩化第一鉄などの2価の鉄化合物などがある。
上記透明電極としては、ガラス基板あるいはポリマーフ
ィルム上に金属,金属酸化物あるいは導電性高分子化合
物を薄く被覆した透明性の電極が用いられる。上記金
属,金属酸化物としては、通常金,白金,銅,アルミニ
ウム,パラジウムなどの金属あるいはイリジウム,スズ
の酸化物が用いられる。また導電性高分子化合物として
は、ポリピロール,ポリチオフェン,ポリアニリンなど
が挙げられる。対向電極としては、上記透明電極と同じ
ものあるいは上記金属,金属酸化物あるいは導電性高分
子化合物単独で用いられる。
本発明の主剤は、これを透明電極上に薄膜被覆して用い
ることができる。フィルム化できない低分子量化合物の
場合には、他種の高分子量化合物のポリマーマトリック
スに取り込むか、あるいは該高分子量化合物とイオン結
合もしくは共有結合させて用いることができる。本発明
においては、前記主剤の(ロ)〜(ハ)が高分子量化合
物である場合には直接電極上に薄膜を形成させることが
できるというメリットがある。
透明電極上に薄膜を形成させる方法としてはキャスチン
グ法,スピンコート法などがあり、膜厚0.01mm以下の薄
膜を形成させて用いられる。薄膜形成後さらに架橋反応
などにより不溶化させることもできる。
上記薄膜被覆した透明電極と対向電極間に、脱酸素後前
記支持反応電解質を含む電解液や対向電極反応物質を封
入して電気化合的セルとする。対向電極上に前記可逆的
に酸化−還元される反応物質を薄膜として電極被覆する
こともできる。上記電解液の代りに金属酸化物などの無
機固体電解質あるいは高分子固体電解質を用いることに
よって全固体型エレクトロクロミック表示素子を構築す
ることができる。
(実施例) 実施例1 ホウフッ化テトラ−n−ブチルアンモニウム(TBABF4
を支持電解質として用い、これをジメチルホルムアミド
(DMF)に溶かして濃度0.1mol/の電解液を調製した。
これにフタル酸ジメチルを10m mol/となるように加
え、窒素気流下でサイクリックボルタモグラムを測定し
た。
作用極及び対極は白金を用い、参照電極として飽和カロ
メル電極(以下SCEと略称する)を用いた。得られたサ
イクリックボルタモグラムは可逆な酸化還元波を示し、
酸化還元電位はE1/2=−1.98V(v.s SCE)であった。
上記フタル酸ジメチルを含む電解液を、二枚のイリジウ
ム酸化物−スズ酸化物を蒸着したガラス透明電極(以下
ITO電極と略称する)により作製したセル(セル間隔0.1
mm)に脱酸素下で封入した。このセルに−2V(v.s SC
E)の電圧を印加したところオレンジ色に着色した。電
極の極性を変えて逆電圧を印加すると消色した。この着
色−消色反応は可逆性があり繰り返し使用が可能であっ
た。
実施例2〜8 表1のエステル結合を有する化合物を用いた以外は実施
例1と同様にして酸化還元電位測定と電圧印加による着
消色反応を行い、その結果を表1に示した。これらはい
ずれも着消色に可逆性があり、繰り返し使用が可能であ
った。
実施例9 オルソフタル酸ジアリルを重合して得られたポリアリル
エステルポリマー(w=50,000)30mgを0.1mol/濃
度のTBABF4−DMF溶液5mlに溶かし、脱酸素下で実施例1
と同様にしてサイクリックボルタモグラムを測定した。
得られたサイクリックボルタモグラムは可逆的な酸化還
元波を示し、酸化還元電位は、E1/2=−2.0V(v.s SC
E)であった。
上記溶液を実施例1と同様にセルに脱酸素下で封入し、
−2V(v.s SCE)の電圧を印加すると黄色に着色し、電
圧印加を停止しても数日間着色状態を保持した。次いで
逆電圧を印加すると消色した。この着色−消色反応は可
逆性があり、繰り返し使用が可能であった。
実施例10 特開昭59−80409号公報記載の方法によりテレフタル酸
ジアリルとキシレン(オルソ,イソ及びパラ化合物の混
合物)との共重合体を製造した。
得られた共重合体は下記の特性を有していた。
共重合比(キシレン単位1個あたりのテレフタル酸ジア
リル単位の数) 3.5 ウイス法によるヨウ素価 53 真比重(25℃) 1.225 GPC法によるw 118,000 軟化範囲(℃) 80〜89 溶液粘度(50wt%メチルエチルケトン溶液、30℃) (cp) 162 上記共重合体30mgを、0.1mol/濃度のTBABF4−DMF溶液
5mlに溶かし、脱酸素下で実施例1と同様にしてサイク
リックボルタモグラムを測定した。得られたサイクリッ
クボルタモグラムは可逆的な酸化還元波を示し、酸化還
元電位は、E1/2=−1.57V(v.s SCE)であった。
上記溶液を実施例1と同様にセルに脱酸素下で封入し、
−1.6V(v.s SCE)の電圧印加により深赤色に着色し
た。電圧印加を停止して数日間着色状態を保持した。次
いで逆電圧を印加すると消色した。この着色−消色反応
は可逆性があり、繰り返し使用が可能であった。
(発明の効果) 本発明のエレクトロクロミック表示材料は、電圧印加に
より還元されて鮮明な各種色彩の表示が得られる。生成
したラジカルアニオンがカルボン酸残基の電気吸引効果
により安定化されるため、着色が非常に安定であり、そ
の効果は、カルボン酸残基が多い程大きく、置換位置に
パラ>オルソ>メタの順に大きいという特徴を有してい
る。また安定化により還元−酸化サイクルの可逆性が高
くなり、繰り返し使用が可能である。さらに高分子化合
物を用いることによりフィルム化ができるので全固体型
エレクトロクロミック表示素子とすることもできる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記(イ)〜(ハ)の群から選ばれたエス
    テル結合を有する化合物を主剤としたエレクトロクロミ
    ック表示材料。 (イ)下記一般式(I)で表されるエステル化合物 但し、(I)式中R1はアルキル、アルケニル、アラルキ
    ル及びアリールより選ばれた基であり、aは2〜4の整
    数である。 (ロ)下記式(II)で表されるベンゼンポリカルボン酸
    アリルエステルから導かれたポリアリルエステルポリマ
    但し、(II)式中bは2〜3の整数である。 (ハ)フタル酸ジアリルエステルと下記式(III)で表
    されるベンジル位に少なくとも1個の水素原子を有する
    芳香族炭化水素とから導かれたアリルエステル共重合体 但し、(III)式中R2及びR3は、それぞれ水素原子及び
    アルキル基より選ばれた基であり、cは1〜3の整数で
    ある。
JP62028417A 1987-02-10 1987-02-10 エレクトロクロミツク表示材料 Expired - Lifetime JPH0768515B2 (ja)

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