JPS63240583A - 導電性高分子電子素子 - Google Patents
導電性高分子電子素子Info
- Publication number
- JPS63240583A JPS63240583A JP7500887A JP7500887A JPS63240583A JP S63240583 A JPS63240583 A JP S63240583A JP 7500887 A JP7500887 A JP 7500887A JP 7500887 A JP7500887 A JP 7500887A JP S63240583 A JPS63240583 A JP S63240583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive polymer
- electrode body
- layer thickness
- injection time
- charge injection
- 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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- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、表示素子等に適用される導電性高分子電子
素子に関し、詳しく言えば、導電性高分子層層厚及び電
荷注入時間の最適化に関する。
素子に関し、詳しく言えば、導電性高分子層層厚及び電
荷注入時間の最適化に関する。
（ロ）従来の技術
近年、高分子化学の進歩により導電性高分子が開発され
ている。この導電性高分子は、電荷量により導電度や吸
光度をコントロールすることができる新素材として注目
され、バッテリや表示素子をはじめ、多方面への応用が
期待されている。
ている。この導電性高分子は、電荷量により導電度や吸
光度をコントロールすることができる新素材として注目
され、バッテリや表示素子をはじめ、多方面への応用が
期待されている。
従来の導電性高分子素子は、表面にポリアニリン、ポリ
チオフェン等の導電性高分子層を電解重合法等により形
成した第１の電極体を、第２の電極体と共に電解液中に
浸漬したものが知られている。第１の電極体と第２の電
極体との間に電圧が印加されると、導電性高分子層に電
荷が注入され、導電性高分子が酸化還元反応を起こす、
この酸化還元（ドープ・脱ドープ）反応に伴って、導電
性高分子層の導電度又は吸光度が変化する。例えば、表
示素子の場合は、この吸光度の変化を利用している。
チオフェン等の導電性高分子層を電解重合法等により形
成した第１の電極体を、第２の電極体と共に電解液中に
浸漬したものが知られている。第１の電極体と第２の電
極体との間に電圧が印加されると、導電性高分子層に電
荷が注入され、導電性高分子が酸化還元反応を起こす、
この酸化還元（ドープ・脱ドープ）反応に伴って、導電
性高分子層の導電度又は吸光度が変化する。例えば、表
示素子の場合は、この吸光度の変化を利用している。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
上記従来の導電性高分子電子素子の性能は、導電性高分
子層単位面積あたりの注入電荷量、すなわち注入電荷密
度により評価される。この注入電荷密度は、導電性高分
子層の層厚及び電荷注入時間により定まる。ここで、電
荷注入時間とは、１回の電荷の注入（１回のドープ及び
脱ドープ）させるべく、電極間に電流を流す時間である
。
子層単位面積あたりの注入電荷量、すなわち注入電荷密
度により評価される。この注入電荷密度は、導電性高分
子層の層厚及び電荷注入時間により定まる。ここで、電
荷注入時間とは、１回の電荷の注入（１回のドープ及び
脱ドープ）させるべく、電極間に電流を流す時間である
。
しかしながら、電荷注入時間と導電性高分子層層厚との
関係について、最適な条件は知られていなかった。この
ため、注入電荷密度に対して層厚が大きすぎる場合もし
くは、注入電荷密度が層厚に対して大きすぎる場合が生
じる。
関係について、最適な条件は知られていなかった。この
ため、注入電荷密度に対して層厚が大きすぎる場合もし
くは、注入電荷密度が層厚に対して大きすぎる場合が生
じる。
注入電荷密度に対して層厚が大きすぎる場合とは、ある
層厚に対して電荷注入時間が短かすぎる場合又は、ある
電荷注入時間に対して層厚が大きすぎる場合を指す。例
えば、表示素子の場合には、有効なコントラスト変化を
得るために、ある程度の層厚が必要となる。この層厚に
対して、電荷注入時間が短ければ、導電性高分子層で酸
化還元反応が完全に起らず有効なコントラスト変化が得
られない、すなわちその性能を完全に引出せない不都合
が生じる。
層厚に対して電荷注入時間が短かすぎる場合又は、ある
電荷注入時間に対して層厚が大きすぎる場合を指す。例
えば、表示素子の場合には、有効なコントラスト変化を
得るために、ある程度の層厚が必要となる。この層厚に
対して、電荷注入時間が短ければ、導電性高分子層で酸
化還元反応が完全に起らず有効なコントラスト変化が得
られない、すなわちその性能を完全に引出せない不都合
が生じる。
また、電荷注入時間にか定められている時に、導電性高
分子層層厚が大きすぎるということは、導電性高分子が
無駄に使用されていること、及び導電性高分子層形成に
長時間を存するという２点の不都合を生じる。
分子層層厚が大きすぎるということは、導電性高分子が
無駄に使用されていること、及び導電性高分子層形成に
長時間を存するという２点の不都合を生じる。
一方、注入電荷密度が層厚に対して大きすぎる場合とは
、ある層厚に対して電荷注入時間が長すぎる場合、もし
くは、ある電荷注入時間に対して層厚が小さすぎる場合
を指している。これらの場合には、電荷注入時間内にお
いて、導電性高分子層内で完全に反応が終了することと
なるが、残り時間においては、無駄に電流が流れ、電子
素子駆動のための電力が浪費される不都合があった。
、ある層厚に対して電荷注入時間が長すぎる場合、もし
くは、ある電荷注入時間に対して層厚が小さすぎる場合
を指している。これらの場合には、電荷注入時間内にお
いて、導電性高分子層内で完全に反応が終了することと
なるが、残り時間においては、無駄に電流が流れ、電子
素子駆動のための電力が浪費される不都合があった。
この発明は、上記に鑑みなされたものであり、電荷注入
時間と導電性高分子層層厚との間に最適の関係を有する
導電性高分子電子素子の提供を目的としている。
時間と導電性高分子層層厚との間に最適の関係を有する
導電性高分子電子素子の提供を目的としている。
（ニ）問題点を解決するための手段
この発明の導電性高分子電子素子は、その表面に導電性
高分子層を形成した第１の電極体を、第２の電極体と共
に電解液に浸漬し、前記第１の電極体と第２の電極体と
の間に電圧を印加し、前記導電性高分子層に電荷を注入
するものにおいて、前記導電性高分子層の層厚ｄは、電
荷注入時間Ｔに対して、 ｄ （人） ＝ ２０００ ｘ Ｔ （ｓｅｃ）±２
００ ・−・−・（１）とされるものである。
高分子層を形成した第１の電極体を、第２の電極体と共
に電解液に浸漬し、前記第１の電極体と第２の電極体と
の間に電圧を印加し、前記導電性高分子層に電荷を注入
するものにおいて、前記導電性高分子層の層厚ｄは、電
荷注入時間Ｔに対して、 ｄ （人） ＝ ２０００ ｘ Ｔ （ｓｅｃ）±２
００ ・−・−・（１）とされるものである。
（ホ）作用
導電性高分子層内の酸化還元反応を律速する大きな要因
に、導電性高分子層内のイオン拡散過程がある。従って
、適切な導電性高分子層厚とは、電荷注入時間と、イオ
ンが導電性高分子層全体に拡散する時間とが等しくなる
層厚であるということができる。この発明の導電性高分
子電子素子は、この層厚とイオン拡散時間との関係を上
記（１）式でとらえ、電荷注入時間と導電性高分子層層
厚との間の最適化を可能としている。
に、導電性高分子層内のイオン拡散過程がある。従って
、適切な導電性高分子層厚とは、電荷注入時間と、イオ
ンが導電性高分子層全体に拡散する時間とが等しくなる
層厚であるということができる。この発明の導電性高分
子電子素子は、この層厚とイオン拡散時間との関係を上
記（１）式でとらえ、電荷注入時間と導電性高分子層層
厚との間の最適化を可能としている。
（へ）実施例
この発明の一実施例を図面に基づいて以下に説明する。
この実施例は、本発明を表示素子に適用したものであり
、導電性高分子としてポリアニリンを使用している。こ
の実施例表示素子を説明するに先立ち、ポリアニリンに
ついての電荷注入時間Ｔ（ｓｅｃ）と、層厚ｄ（人）と
の関係を説明する。
、導電性高分子としてポリアニリンを使用している。こ
の実施例表示素子を説明するに先立ち、ポリアニリンに
ついての電荷注入時間Ｔ（ｓｅｃ）と、層厚ｄ（人）と
の関係を説明する。
第３図は、ポリアニリンについての実験装置２を示して
いる。３は、ガラス容器であり、内部に０．２ＭＬｉＢ
Ｆ＊アセトニトリル溶液よりなる電解液４が貯留されて
いる。この電解液４中には、第１の電極体５、第２の電
極体８、銀基単電極９が浸漬されている。
いる。３は、ガラス容器であり、内部に０．２ＭＬｉＢ
Ｆ＊アセトニトリル溶液よりなる電解液４が貯留されて
いる。この電解液４中には、第１の電極体５、第２の電
極体８、銀基単電極９が浸漬されている。
第１電極体５は、ガラス基板６表面に、ＳｎＯ□透明導
電膜（図示せず）とポリアニリン層７を形成したもので
ある。第２電極体８は、白金（Ｐｔ ）板より構成され
る。第１電極体５、第２電極体８及び銀基単電極９は、
ガラス容器３の栓３ａにより支持されている。また、第
１電極体５、第２電極体８及び銀基単電極９は、３極式
駆動回路１０に接続される。
電膜（図示せず）とポリアニリン層７を形成したもので
ある。第２電極体８は、白金（Ｐｔ ）板より構成され
る。第１電極体５、第２電極体８及び銀基単電極９は、
ガラス容器３の栓３ａにより支持されている。また、第
１電極体５、第２電極体８及び銀基単電極９は、３極式
駆動回路１０に接続される。
３極式駆動回路１０は、第１電極体５に、銀基単電極９
に対し、第４図に示すような電位Ｖ１を与える。第４図
は、ドープ時の電位Ｖ、が１．２７Ｖで、脱ドープ時の
電位ｖ１が０．５７Ｖであり、電荷注入時間Ｔが１秒（
ドープに０．５秒、脱ドープに０．５秒）の場合を示し
ている。
に対し、第４図に示すような電位Ｖ１を与える。第４図
は、ドープ時の電位Ｖ、が１．２７Ｖで、脱ドープ時の
電位ｖ１が０．５７Ｖであり、電荷注入時間Ｔが１秒（
ドープに０．５秒、脱ドープに０．５秒）の場合を示し
ている。
第１図は、実験装置２により得られた結果を示しており
、電荷注入時間Ｔをパラメータとし、層厚ｄと、注入電
荷密度Ｄ （Ｃ／ｃｕｔ）との関係が示されている。今
例えば、電荷注入時間Ｔが１秒のデータに着目すると、
層厚ｄが２０００Å以下の時は、層厚ｄの増加に伴い、
注入電荷密度りは、増加するが、層厚ｄが２０００人よ
り大きくなると、注入電荷密度りは、一定となってしま
う、これは、１秒の電荷注入時間Ｔで、導電性高分子層
７内を電荷が拡散できる深さが２０００人であることを
示している。すなわち、電荷注入時間Ｔが１秒の場合に
は、層厚ｄが２０００人が最適であるということができ
る。
、電荷注入時間Ｔをパラメータとし、層厚ｄと、注入電
荷密度Ｄ （Ｃ／ｃｕｔ）との関係が示されている。今
例えば、電荷注入時間Ｔが１秒のデータに着目すると、
層厚ｄが２０００Å以下の時は、層厚ｄの増加に伴い、
注入電荷密度りは、増加するが、層厚ｄが２０００人よ
り大きくなると、注入電荷密度りは、一定となってしま
う、これは、１秒の電荷注入時間Ｔで、導電性高分子層
７内を電荷が拡散できる深さが２０００人であることを
示している。すなわち、電荷注入時間Ｔが１秒の場合に
は、層厚ｄが２０００人が最適であるということができ
る。
第２図、第１図に示すデータより得られた電荷注入時間
Ｔと層厚ｄとの間の最適関係を示している。この関係は
リニヤであり、これは上記（１）式％式％ この（１）式より、電荷注入時間Ｔが与えられた時最適
の層厚ｄを、あるいは逆に、層厚ｄが与えられた時、最
適の電荷注入時間Ｔを知ることができる。
Ｔと層厚ｄとの間の最適関係を示している。この関係は
リニヤであり、これは上記（１）式％式％ この（１）式より、電荷注入時間Ｔが与えられた時最適
の層厚ｄを、あるいは逆に、層厚ｄが与えられた時、最
適の電荷注入時間Ｔを知ることができる。
続いて、この実施例表示素子１１を説明する。
第５図は、表示素子１１の平面図、第６図は、表示素子
１１の中央縦断面図を示している。
１１の中央縦断面図を示している。
この表示素子１１は、透明基板１２、絶縁基板１６及び
スペーサ１８より構成される密閉セル構造を有している
。透明基板１２の内面（絶縁基板１６に臨む面）１２ａ
には、５ｎＯｚ、ＩＴＯ等より構成される透明な第１電
極体１３、・・・、１３が形成されている。これら第１
電極体１３は、７セグメントパターンに配されており、
また、各第１電極体１３よりは、リード部１３ａが導き
出されている。リード部１３ａは、透明基板１２の側縁
部１２ｂに達し、接続部１３ｃとされる。
スペーサ１８より構成される密閉セル構造を有している
。透明基板１２の内面（絶縁基板１６に臨む面）１２ａ
には、５ｎＯｚ、ＩＴＯ等より構成される透明な第１電
極体１３、・・・、１３が形成されている。これら第１
電極体１３は、７セグメントパターンに配されており、
また、各第１電極体１３よりは、リード部１３ａが導き
出されている。リード部１３ａは、透明基板１２の側縁
部１２ｂに達し、接続部１３ｃとされる。
第１電極体１３上には、電解重合法によりポリアニリン
層（導電性高分子層）１４が形成される。
層（導電性高分子層）１４が形成される。
この表示素子１１では、ポリアニリン層層厚ｄは２００
０人としている。層厚ｄが小さくなりすぎると、ポリア
ニリン層１４変色の際のコントラスト比が小さくなり、
表示が見づらいものとなる。
０人としている。層厚ｄが小さくなりすぎると、ポリア
ニリン層１４変色の際のコントラスト比が小さくなり、
表示が見づらいものとなる。
絶縁基板１６内面（透明基板１２に臨む面）１６ａには
、黒鉛、ＳｎＯ，等よりなる第２電極体１７が形成され
ている。透明基板１２と絶縁基板１６との間には、多孔
質白色セラミックよりなる背景材１５が置かれている。
、黒鉛、ＳｎＯ，等よりなる第２電極体１７が形成され
ている。透明基板１２と絶縁基板１６との間には、多孔
質白色セラミックよりなる背景材１５が置かれている。
この背景材１５は、ポリアニリン層１４の背景となり、
その視認性を向上させる。
その視認性を向上させる。
透明基板１２、絶縁基板１６、スペーサ１８で囲れる空
間は、Ｌ ｉ Ｂ、のアセトニトリル溶液よりなる電解
液１９が充填される。
間は、Ｌ ｉ Ｂ、のアセトニトリル溶液よりなる電解
液１９が充填される。
第７図は、表示素子１１を駆動するための駆動波形を示
している。第２電極体１７に対する第１電極体１３の電
圧Ｖは、書込み（ドープ）時には、約１．２７Ｖ、消去
（脱ドープ）時には約０．５７Ｖとされる。ポリアニリ
ン層１４の層厚ｄは、２０００人であるので、（１）式
より電荷注入時間Ｔは、１秒が適切である。即ち、書込
み時間ｔ１が０．５秒で、消去時間１ｂが０．５秒であ
る。なお、書込みと消去との間の時間１ｃでは、第１電
極体１２、第２電極体１７間に電流が流れないよう、図
示しない駆動回路は、ハイインピーダンス状態とされる
。
している。第２電極体１７に対する第１電極体１３の電
圧Ｖは、書込み（ドープ）時には、約１．２７Ｖ、消去
（脱ドープ）時には約０．５７Ｖとされる。ポリアニリ
ン層１４の層厚ｄは、２０００人であるので、（１）式
より電荷注入時間Ｔは、１秒が適切である。即ち、書込
み時間ｔ１が０．５秒で、消去時間１ｂが０．５秒であ
る。なお、書込みと消去との間の時間１ｃでは、第１電
極体１２、第２電極体１７間に電流が流れないよう、図
示しない駆動回路は、ハイインピーダンス状態とされる
。
なお、上記実施例は、この発明を表示素子に適用した例
を示しているが、これに限定されるものではなく、バッ
テリ等、他の導電性高分子を使用した電子素子について
も、この発明は適用可能なものである。
を示しているが、これに限定されるものではなく、バッ
テリ等、他の導電性高分子を使用した電子素子について
も、この発明は適用可能なものである。
（ト）発明の詳細
な説明したように、この発明の導電性高分子素子は、導
電性高分子層層厚ｄと電荷注入時間Ｔと間に最適な関係
を有している。従って、導電性高分子素子の性能が完全
に引出せると共に、導電性高分子の無駄がなくなり、導
電性高分子層形成に要する時間が短縮できる利点を有し
ている。一方、電子素子駆動のための電力の浪費を防止
することができる利点を有うしている。
電性高分子層層厚ｄと電荷注入時間Ｔと間に最適な関係
を有している。従って、導電性高分子素子の性能が完全
に引出せると共に、導電性高分子の無駄がなくなり、導
電性高分子層形成に要する時間が短縮できる利点を有し
ている。一方、電子素子駆動のための電力の浪費を防止
することができる利点を有うしている。
第１図は、電荷注入時間をパラメータとして、ポリアニ
リン層層厚と注入電荷密度との関係を示す図、第２図は
、ポリアニリン層についてその層厚と電荷注入時間との
間の最適関係を示す図、第３図は、導電性高分子層につ
いて層厚と電荷注入時間との関係を調べるための実験装
置を示す図、第４図は、同実験装置の第１電極体に印加
される電圧波形を示す図、第５図は、この発明の一実施
例に係る表示素子の平面図、第６図は、同表示素子の第
５図中Ｖｌ−Ｖｌ線における断面図、第７図は、同表示
素子に印加される駆動電圧を示す図である。 １３・・・・・・１３：第１電極体。 １４・・・・・・１４：ポリアニリン層。 １７：第２電極体、 １９：電解液。 特許出願人 立石電機株式会社代理人
弁理士 中 村 茂 信第１図 第２図 Ｔｃ式） ％式％
リン層層厚と注入電荷密度との関係を示す図、第２図は
、ポリアニリン層についてその層厚と電荷注入時間との
間の最適関係を示す図、第３図は、導電性高分子層につ
いて層厚と電荷注入時間との関係を調べるための実験装
置を示す図、第４図は、同実験装置の第１電極体に印加
される電圧波形を示す図、第５図は、この発明の一実施
例に係る表示素子の平面図、第６図は、同表示素子の第
５図中Ｖｌ−Ｖｌ線における断面図、第７図は、同表示
素子に印加される駆動電圧を示す図である。 １３・・・・・・１３：第１電極体。 １４・・・・・・１４：ポリアニリン層。 １７：第２電極体、 １９：電解液。 特許出願人 立石電機株式会社代理人
弁理士 中 村 茂 信第１図 第２図 Ｔｃ式） ％式％
Claims (2)
- （１）その表面に導電性高分子層を形成した第１の電極
体を、第２の電極体と共に電解液に浸漬し、前記第１の
電極体と第２の電極体との間に電圧を印加し、前記導電
性高分子層に電荷を注入する導電性高分子電子素子にお
いて、 前記導電性高分子層の層厚ｄは、電荷の注入時間Ｔに対
して、 ｄ（Å）＝２０００×Ｔ（ｓｅｃ）±２００とされるこ
とを特徴とする導電性高分子電子素子。 - （２）前記導電性高分子層は、ポリアニリンより構成さ
れる特許請求の範囲第１項記載の導電性高分子素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7500887A JPS63240583A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 導電性高分子電子素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7500887A JPS63240583A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 導電性高分子電子素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63240583A true JPS63240583A (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=13563736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7500887A Pending JPS63240583A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 導電性高分子電子素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63240583A (ja) |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7500887A patent/JPS63240583A/ja active Pending
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