JPS6033257B2

JPS6033257B2 - 表示セル

Info

Publication number: JPS6033257B2
Application number: JP53057109A
Authority: JP
Inventors: 廣森田; 忠男三浦; 浩志鷲田
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPS54149657A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はェレクトロクロミツク現象を利用した表示セル
の改良に関する。

一般にヱレクトロクロミツク材料は通電により発色逆檀
性の通電によって可逆的に消色する電気的極性に依存す
る現象を示す物質の総称である。

代表的な材料には大別して有機物質と無機物質があり、
前者では米国特許明細書第３８０６２２計或こみうれる
ビオロゲン塩、後者では同じく米国特許明細書第３７１
２７１０号に記載された酸化タングステン、酸化モリブ
デン等の遷移金属酸化物をェレクトロクロミック発色層
（以下発色層と略す）とし、硫酸、リン酸や過塩素酸リ
チウム溶液を電解質とした組合わせがよく用いられてい
る。最近この現象を表示セルに応用することが試みられ
、その代表的な構成は第１図の如きである。透明なガラ
ス等より成る基体１上に数字、文字、図形等を示すパタ
ーン状電極２を設け、対向する基体３上に対向電極４を
設け、前記両基体間に絶縁性スベーサ５を介して前記両
電極間にェレクトロクロミツク材料６を設けたものであ
る。表示操作はスイッチ７で両軍極間に電源８により通
電発色せしめ発色状態を通常、ェレクトロクロミック材
料中に置いた背景の色に対比させて表示を行う。以上の
表示セルは周囲の光を吸収して濃淡を示すいわゆるパッ
シブな表示の為、観察者の目に疲労を与えず、視角依存
性も無いことから優れた表示品位を有すると共に一度発
色するとスイッチを切っても表示が保持されるメモリ性
があり、多方面への応用が期待されている。以上数々の
長所を有してはいるが最大の欠点は現在のところ、セル
の寿命が短いことである。この主要な原因はくり返し使
用後の端部からの発色層及び電極の剥離や溶出にある。
前記の欠点を除去することはェレクトロクロミツク材料
を用いた表示セルの実用化において、必至の問題であっ
た。この問題の解決策として米国特許明細書第３８３６
２２叫号‘こは第２図に示すように表示用電極９と発色
層１０の端部とを絶縁保護層１１で保護することが提案
されている。しかし、この構造でも発色層の端部に新た
に電流密度の集中がおこるエッジ効果により雷蝕が激し
くなりセルの寿命はそれ程改善されない。また実際のセ
ルでは電極と発色層に関して前記第２図の構造の部分は
あまりなく、表示パターンの端部は第３図のようになっ
ているのが普通である。そして、この部分ではエッジ効
果による発色層１２と電極１３の電蝕が問題となってい
る。とくに電極として酸化錫等の酸化物透明電極を用い
た場合、電解質及び動作中に発生する活性イオンにより
電極が劣化することが多かった。これに対する解決策と
して特願昭５２−５４０６５号では第４図に示すように
発色層１４により、これを発色せしめる電極１５を包囲
し、電解質から電極を完全にしやへし、することにより
電極の劣化を防止する構造が提案されている。とくに第
４図のｃの部分の寸法をａミｃミノ一如７そｎＡ（ただ
しａ：発色層の厚さ、Ｄ：発色層中の電子の拡散係数、
７：人間の目の外部光変化への追随時間、Ａ：人間の目
の濃淡判別能力の範囲）に設定することにより表示遅れ
の生じないセルが得られ、時計や計算器等のサイクルの
早い表示にも充分対応可能だとしている。この構造は電
極端部が発色層に大きく覆われている為、電界の集中が
緩和されて寿命が向上するが、表示部分の電極１５の長
さが発色層１４の長さより中にして本分だけ短い為、限
られた基板上に表示部を形成する場合、下部電極の縦少
化が電極の抵抗を大きくし、Ｃの値を限定することによ
り局所的な表示遅れはないものの、全体としての応答を
低下させる欠点があった。本発明は上述した点に鑑みな
されたもので、表示電極の表示部分に相当する部分の周
辺に絶縁保護層を設け電極の端部を電解質から保護する
と共に、表示部分の電極上及び周辺の絶縁保護層上にェ
レクトロクロミック発色層を形成することにより下部の
電極を大きくし、応答性、寿命共に優れ表示セルを提供
するものである。

以下、本発明に係る表示セルの一実施例について図面を
参照して説明する。

第５図には７セグメントにより構成された１桁の数字表
示セルを示す。２枚のガラス平板１６，１７を１ミリメ
ートルの一定間隔にェポキシ系接着剤で封じた密封容器
の上面の内側にはパターニングした酸化錫電極並びにリ
ード部１８が形成され、更にその上に発色層１９として
０．３ミクロンの厚さの酸化タングステン蒸着膜及びシ
リコーンワニス製の絶縁保護層２０が形成されている。

また下面の内側には全面に対向電極２１としてタンタル
がスパッタリングにより形成され、その上には酸化タン
グステン蒸着膜２２が０．３ミクロンの厚さに形成され
ている。前記両者間には孔径５ミクロン、有孔率２ふぐ
ーセント、厚さ５０ミクロンのテフロン製多孔シートが
挿入され白色の背景を提供している。更に、注入口２３
から内部の間隙に注入された電解質２４として、脱水処
理をした硫酸とグリセリンを１：５に混合したゲルを用
いている。第６図は第５図における鎖線Ａ−Ａ′に対応
する断面図である。表示用電極１８のセグメントは周辺
の上面及び端部が絶縁保護層２０で覆いつくされ、その
上部にェレクトロクロミック発色層１９が、前記電極１
８の表示部分及び周辺の絶縁保護層２０上に積層形成さ
れている。本実施例に用いた発色層の表示機構としては
、電解質から水素イオンが発色層中に供給され、それが
電極から同じく発色層中に注入される電子共々酸化タン
グステン構造中に結びついて発色が起るものと一応理解
される。

この時の酸化タングステン発色層中の電子の拡散係数は
Ａｐｐそ，Ｐｈｙ，Ｌｅはｅｒｓ２６，１２０（１９７
５）によれば０．００２５±０．００６の／ｓｅｃであ
り、又同文献によれば、第６図のｂの部分のように厚さ
に比べ表面積が大きく、かつ電解質に接している場合、
その部分の発消色は水素イオンより電子の拡散係数に支
配されるからｂの部分の長さの最大値は、発色物質中の
電子の拡散速度を既知の方法で測定すれば一義的に決タ
定される。ｂ部分の電子の拡散は、その断面において一
次元とみなてかまわないので、いま第６図のように電子
の拡散方向を正に、電極の端を原点としたｘ軸上で考え
る。ｘ＝０で電子の濃度を一定Ｃｓとすると次の微分方
程式、及び境界条件が０成立する。ただしＤは電子の拡
散係数、ｔは経過時間、濃度をＣとする。競：Ｄ農
．・・．・・｛１１初期条件ｘ＝０でＣ（ｏ，ｔ） ……■これを解くと
次の式を得る。

Ｃ（Ｘ’ｔ）＝ＣＳｅＸｐ（−琴）．．．．．．（３
，目で判別できない限界時間７秒後にｘ＝０からの距離
その点での濃度がＣｓと同一視できるＣｓ′となるよう
な距離夕を求めれば、それがｂ部分の最大値である。

前記劇式のｘにそ，ｔに７を代入して整理すると次のよ
うになる。〃ｎ菱＝−夕２．．・．．側４０７そについて書き直すと従って第６図のｂは、人間の目の濃淡判別能力で協賛を
Ａと書き直してｂミノ一辺０７〆〇Ａ
……（６）また上記ｂの下限値は電極の保護上なる
べく大きい方が良いが、微細な表示等の場合を鑑みて、
ピンホールの影響をさげる為ｂ〜ａ
……｛７｝（ａは第６図の発色層の厚さ）
とするとよい。

一般に７の値としては１／１＄ｅｃ，Ａの値としては０
．９５が知られており、前記文献からＤの値として０．
００２５ｍ／ｓｅｃを引用しａ＝０．３ミクロンを各々
■，（７｝式に代入すると０．３Ｓｂ＜５７（ミクロン
）である。このセルに表示用電極をマイナス、対向電極
をプラスに通電すると発色層中に電解質から水素イオン
が供給され、電極側から電子が注入されて発色層が発色
する。電極が電解質に対して露出していないので、水素
イオン、とりわけ通電時に生じた発生期の水素がその保
持するところの還元性により電極をおかすことがない。
極性を逆にして通電すると消色し、完全に開いた回路に
すると表示がメモリされる。本発明の実施例に基づけば
、発色層並びに絶縁保護層による被覆効果の為に電極の
劣化の少ない長寿命の表示セルができる。

また、表示部分の電極が従来のものに比べて大きくでき
る為応答性が向上すると共に絶縁保護層上に拡張したェ
レクトロクロミック発色層の長さを限定することにより
表示遅れのないセルが実用化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のェレクトロクロミックセルの構成を示す
見取図、第２図は改良されたェレクトロクロミックセル
の断面図、第３図は従来技術を説明する為の要部断面構
造を示す膜式図、第４図は改良された技術を説明する為
の要部断面構造を示す漠式図、第５図は本発明の一実施
例のェレクトロクロミックセルを示す構成図、第６図は
第５図における要部断面構造を示す模式図である。１８．．．・・・表示用電極、１９・・・・・・ェレク
トロクロミック発色層、２０・・・・・・絶縁保護層、
２１・・・・・・対向電極、２４・…・・電解質。第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】１表示用電極と、前記表示用電極の表示部分の周辺を
覆うように形成した絶縁保護層と、前記表示部分の電極
及び周辺の表示部分の絶縁保護層上にわたつて形成した
エレクトロクロミツク発色層と、前記表示用電極と一定
の距離を隔てて置かれた対向電極と、前記両電極間に配
置された電解質を有することを特徴とする表示セル。２表示部分の周辺に於て、絶縁保護層上に形成したエ
レクトロクロミツク発色層の長さをｂとして、ａ≦ｂ≦
√（−４ＤγｌｎＡ）（ただしａ：発色層の厚さ、Ｄ：
発色層中の電子の拡散係数、γ：人間の目の外部光変化
への追随時間、Ａ：人間の目の濃淡判別能力）の範囲に
設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
表示セル。３ γの値が０．０６２５秒、Ａの値が０．９５である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の表示セル
。