JPS6336485B2 - - Google Patents

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JPS6336485B2
JPS6336485B2 JP54168927A JP16892779A JPS6336485B2 JP S6336485 B2 JPS6336485 B2 JP S6336485B2 JP 54168927 A JP54168927 A JP 54168927A JP 16892779 A JP16892779 A JP 16892779A JP S6336485 B2 JPS6336485 B2 JP S6336485B2
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JP
Japan
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electrode
conductor
electrochromic
substrate
powder
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JP54168927A
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Hiroshi Kuwagaki
Hiroshi Hamada
Tadanori Hishida
Tomio Wada
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Publication date
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Priority to GB8041139A priority patent/GB2069168B/en
Priority to DE3048985A priority patent/DE3048985C2/de
Priority to DE3050781A priority patent/DE3050781C2/de
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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、エレクトロクロミツク物質に電界を
印加することによつて可逆的な色変化を生じるエ
レクトロクロミツク表示装置に関し、もつと詳し
くはその電極に関する。 第1図は先行技術の断面図である。透明なガラ
ス基板1上には透明電極2が形成される。この透
明電極2上には、エレクトロクロミツク物質とし
ての酸化タングステン(WO3)3が設けられる。
また透明電極2の残余の一部には、絶縁膜4が形
成される。このガラス基板1に対向するもう一つ
のガラス基板5は、キヤツプ状に形成される。こ
のガラス基板5の内壁に、導電体6が蒸着または
スパツタリングされる。この導電体6上に、他方
の電極7が蒸着またはスパツタリングされる。こ
の電極7とエレクトロクロミツク物質3との間に
は白色の多孔板8が介在される。基板1,5は接
着剤9によつて気密に固定される。基板1,5内
の空間には、電解液10が充填される。この空間
には、気泡11を収納し、電解液10の熱膨張を
吸収する。電極7が酸化タングステンであること
によつて次の酸化還元反応が行なわれる。 WO3+xM++xe-MxWO3 ここでxは自然数、Mは金属原子を表わす。酸
化タングステンから成る電極7では、その電荷保
持力すなわちMxWO3におけるタングステンの還
元度合(金属の原子価xの値)に依存して、酸化
タングステンの酸化環元の生じる可逆電位が大幅
に変化する。したがつて電極2と導電体6との間
に一定電圧を印加して駆動する場合には、電極2
の電位が変化することになる。そのため、エレク
トロクロミツク物質3の発色の程度にばらつきが
生じ、いわゆる発色むらと呼ばれる現象が生じ
る。またこの酸化タングステンの電極7の電荷保
持量は、経時的に変動し、酸化タングステンの電
位が経時的に変化する。この経時変化は、高温度
時において特に著しい。 また酸化タングステンの酸化度は6価であり、
これ以上の酸化度はとることができない。したが
つてエレクトロクロミツク装置に最初に発色反応
を生起させるときに、酸化タングステンの電極7
の酸化方向の反応が速やかには起りにくい。この
最初の発色反応を円滑に行なうには、電極2と導
電体6との間に比較的高い電圧を印加する必要が
あるけれども、そうすれば電極3,7や電解液1
0の劣化を生じ、エレクトロクロミツク装置の寿
命が短くなるという問題がある。 酸化タングステンに代えて、酸化マンガンはそ
の電位が安定している点で電極材料として適して
いることが知られている。従来では、酸化マンガ
ン粉末と炭素粉末とバインダとをペーストまたは
流体の状態で導電体6上に塗布して電極7を形成
している。バインダとしては、エポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、フエノール樹脂などの有機高分子物
質が用いられている。このような先行技術では、
電極7の濃度分極が大きく、また比抵抗が大き
い。したがつて発色および消色の応答速度が遅
く、しかも酸化マンガンの電位が不安定であつ
た。このことは、酸化マンガン粉末と炭素粉末と
がバインダで覆われるため、酸化マンガンの活性
度が低下し、炭素粉末の界面の抵抗が大きくなる
からである。 この問題を解決する他の先行技術では、前記バ
インダとしてタール、ピツチまたは糖蜜を用い
る。酸化マンガン粉末と炭素粉末とバインダとの
混合物を千数百度で焼成して板状態に形成し、電
極として用いている。このような高い焼成温度で
は、酸化マンガンが分解して相転位が起き、酸化
マンガンの電位が安定しているという有利な特性
を充分に発揮することができない。 したがつて本発明の主な目的は、電位の安定し
た優れた電極を有するエレクトロクロミツク表示
装置を提供することである。 本発明は、第1基板15と、それに固定される
第2基板21とによつて形成される気密空間内
に、 第1基板15上に形成された第1電極16と、 第1電極16上に設けられるエレクトロクロミ
ツク物質17と、 エレクトロクロミツク物質17の背景を形成す
る多孔板19と、 多孔板19上に設けられ、活物質粉末と導電体
粉末とから成る混合物を加圧成型して構成される
第2電極20と、 第2電極20上に配置される導電性弾性体24
と、 導電性弾性体24上に設けられる導電体23と
を、この順序で配置し、 前記空間に電解液25を充填したことを特徴と
するエレクトロクロミツク表示装置である。 好ましい実施態様では、活物質は、酸化マンガ
ン、プラシヤンブルー、FeO、Fe3O4、Nb3O4
Nb2O5、TiO2、Ti2O3、MoO3、MoS3、Li2Wo4
SnO2、PbO、Ir2O3、IrO2、Cu2O、CuO、
Bi2O3、Bi2O5、V2O3、V2O5、銅フタロシアニ
ン、コバルト錯体、鉄錯体、SnSe、TiS2から選
ばれた1または2以上の混合物を含むことを特徴
とする。 また好ましい実施態様では、導電体粉末は、膨
張化黒鉛であることを特徴とする。 第2図は本発明の一実施例の底面図、第3図お
よび第4図は第2図の切断面線−および−
からそれぞれ見た断面図である。透明なガラス
基板15上には、透明な電極16が蒸着される。
この電極16は、たとえば酸化インジウムや酸化
スズなどの材料から成る。エレクトロクロミツク
物質17は、たとえば酸化タングステン(WO3
薄膜であり、電極16上に蒸着される。このエレ
クトロクロミツク物質17は、表示すべきキヤラ
クタの各セグメントに対応している。電極16の
残余の一部には、絶縁膜18が形成される。この
絶縁膜18は、酸化シリコンや酸化アルミニウム
などの材料から成る。エレクトロクロミツク物質
17を覆つて多孔板19が設けられる。多孔板1
9はエレクトロクロミツク物質17の発色時の背
景を形成するために白色であり、電気絶縁性物質
たとえばセラミツクやフツ素樹脂などから成る。
多孔板19上には、もう一つの電極20がエレク
トロクロミツク物質17とは反対側に配置され
る。フランジ33を有するキヤツプ状のガラス基
板21は、接着剤22によつてガラス基板15上
に固着され、両ガラス基板15,21によつて気
密な内部空間が形成される。ガラス基板21の内
面には、長手方向(第2図の左右方向)に沿つ
て、フランジ33にまで亘つて給電用導電体23
が蒸着される。 この導電体23と電極20との間には、導電性
弾性体24たとえば炭素繊維が介在される。導電
性弾性体24はその厚み方向(第3および第4図
の上下方向)に弾発力を有する。この炭素繊維と
しては、たとえば東レ社製商品名トレカマツト
B0030が好適する。前記内部空間には、電解液2
5が充填される。この電解液25は、1モル/
のLic104を含むγブチロラクトン溶液である。こ
の内部空間の一部には気泡26が納められる。こ
の気泡26は、電解液25の熱膨張を吸収してガ
ラス基板15,21などが破損することを防ぐた
めである。導電体23は、金属、酸化インジウム
および酸化スズなどの金属酸化物、黒鉛、ならび
にカーボンブラツクなどの炭素から成つてもよ
い。 電極20は、300メツシユの二酸化マンガン粉
末と膨張化黒鉛(日本黒鉛社製商品名EXP−
F200)を重量比50:50で混合し、5ton/cm2の圧
力によつて板状に加圧成形したものである。この
電極20の比低抗は0.1Ωcm未満であり、電解液
25内での分極抵抗は1cm2当り10Ω未満である。
本件発明者の実験によれば、このような電極20
は、発色時および消色時(すなわち電極20の酸
化還元反応時)および70℃の高温度における放置
状態においても、その電極20の可逆電位は安定
していた。ガラス基板15上には、フランジ33
における導電体23と電気的に接続するための接
続端子27が形成される。この接続端子27と導
電体23とは、金属箔28を介して電気的に接続
される。この金属箔28の代りに、導電性接着剤
が用いられてもよい。膨張化黒鉛は、黒鉛を硫酸
に浸漬した後、乾燥し、次いで加熱して製造され
るものである。 導電性弾性体24は、電極20と導電体23と
の電気的接続を達成するとともに、その厚み方向
の弾発力によつて、多孔板19と電極20を固定
する働きを果す。この電極20および導電体23
は、導電性弾性体24に弾発的に当接することに
なり、導電性弾性体24と実質的に面接触してい
る。このことによつて、導電性弾性体24に対す
る電極20および導電体23の接触抵抗が小さく
なるという利点がある。しかも電極20が変形し
たり破断した場合においても、電極20と導電体
23との電気的な接続が確実に行なわれる。した
がつて電極20の強度をむやみに大きくする必要
がなくなり、したがつて電極20の製造が容易と
なる。なお、気泡はその表面張力によつて導電性
弾性体24内に入り込むことがなく、エレクトロ
クロミツク表示現象を確実に行なうことができ
る。 前述の実施例によれば、エレクトロクロミツク
表示装置を製造するにあたつては、エレクトロク
ロミツク物質17などが形成されたガラス基板1
5と、導電体23が形成されたガラス基板21と
の間に、多孔板19、電極20および導電性弾性
体24を介在し、かつ導電体23と接続端子27
との間に金属箔28を介在することによつて完了
する。したがつて製造工程が極めて単純である。
従来では、導電性弾性体24および導電体23は
無く、電極20に代わる他の材料から成る電極に
接続したリード線を、ガラス基板21に穿設した
孔から外部に導出し、その後この孔を気密に封じ
ている。このような従来の構造を有するエレクト
ロクロミツク表示装置では、製造が極めて煩雑で
ある。これに比べて、上述の実施例では、量産性
が優れており低価格を実現することができるので
ある。また従来からのエレクトロクロミツク表示
装置では、電極20に対応する在来の電極に接続
されたリード線がガラス基板21に穿設された孔
から外部に導出されるので、他の電極16を含め
て駆動回路との電気的接続作業が面倒である。上
述の実施例では、電極20は、他の電極16と同
一の平面上において形成された接続端子27に電
気的に接続されているので、駆動回路との電気的
接続を在来のコネクタを用いて簡単に行なうこと
ができるようになる。 本件発明者の実験によれば、上述の実施例にお
いて一定の電圧を電極16と接続端子27との間
に印加した場合において、先行技術において生じ
た発色むらは、本件実施例では生じなかつた。ま
た最初の発色時において電極16と接続端子27
とに前述の先行技術のように高い電圧を加える必
要がなく、したがつて本件実施例のエレクトロク
ロミツク表示装置の寿命を長くすることが可能に
なつた。また前述の先行技術として述べた酸化マ
ンガン粉末、炭素粉末、ならびにエポキシ樹脂、
シリコン樹脂およびフエノール樹脂などの有機高
分子物質から成るバインダから成る成形体の電極
において、その成形体を電極20として用いた場
合には、電圧印加後から発色するまでに約1秒程
度の応答の遅れがあつたけれども、前述の実施例
では電極20の濃度分極が小さいことに起因して
応答の遅れは約100ミリ秒に短縮することができ
た。
【表】 第1表は、本件発明者による電極20に関する
実験データを示す。この電極20は、300メツシ
ユの二酸化マンガン粉末と膨張化黒鉛(日本黒鉛
社製商品名EXP−F200)とから成り、その重量
組成比を変えた場合において、室温での加圧時の
成形圧力を変えたとき、金型のままの形状の電極
が得られたものは〇印で、また金型による形状が
得られずに成形が不可能であつたものは×印で示
してある。これらの〇印の付けられた電極試料は
いずれも電極20として充分に用いることができ
るものであつた。これらの成形は室温において行
なうものであるので活物質である二酸化マンガン
の分解や結晶の相転位が生じることはなく、安定
した電位を保持し得る電極を実現することができ
た。 前述の活物質として酸化マンガン、プラシヤン
ブルー、FeO、Fe3O4、Nb3O4、Nb2O5、TiO2
Ti2O3、MoO3、MoS3、Li2Wo4、SnO2、PbO、
Ir2O3、IrO2、Cu2O、CuO、Bi2O3、Bi2O5
V2O3、V2O5、銅フタロシアニン、コバルト錯
体、鉄錯体、SnSe、およびTiS2から成るグルー
プから選ばれた1または2以上の混合物を加圧成
形したものであつてもよい。酸化マンガンとして
は、二酸化マンガンだけでなく、一酸化マンガン
MnO、三酸化マンガンMn2O3、四酸化マンガン
Mn3O4、であつてもよく、これらの混合物であ
つてもよい。黒鉛に代えて、他の導電体粉末であ
つてもよい。 本発明はまた、臭化カリウムなどの溶液中に、
ペブチルピオロゲンブロマイドやLu−ジフタロ
シアニンなどのエレクトロクロミツク物質を含
み、このエレクトロクロミツク物質に酸化還元反
応を行なわせ、発色不溶の反応物質を陰極上に生
成する形式のエレクトロクロミツク表示装置にお
いて、その陰極または陽極に関連して実施するこ
とができることを特に指摘する。 前述のエレクトロクロミツク表示装置を製造す
るにあたつては、エレクトロクロミツク物質17
などが一体的に形成されたガラス基板15と、導
電体23が一体的に形成されたガラス基板21と
を準備し、次に、これらのガラス基板15,21
を対向して多孔板19および電極20を介在する
とともに電解液25を充填し、その後、接着剤2
2が硬化するまで両ガラス基板15,21を相互
の近接方向に圧接して保持する。接着剤22とし
ては、たとえば東レシリコン社製SE1700ホワイ
トを用いてもよく、この接着剤を用いた場合には
150℃の雰囲気において約10分間で硬化する。接
着剤22が硬化するまでの時間中に、ガラス基板
15,21が相互の近接方向に圧接されたままと
されることによつて、電極20と導電体23とは
実質的に面接触し、この面接触の状態は、接着剤
22の硬化後においても維持されることになる。 以上のように本発明によれば、活物質粉末と導
電体粉末との混合物を加圧成形して電極を形成す
るようにしたので、従来のごとくバインダを用い
たものに比べて電極の濃度分極を小さくすること
ができ、比抵抗を小さくすることができる。した
がつて応答速度を向上することができ、また電極
の電位が不安定になることが防がれ、発色むらが
生じることがない。しかもこの加圧成形がたとえ
ば室温において行ない得るものであるので、活物
質の分解や相転位が防がれる。 特に本発明では、第2電極20と導電体23と
の間に導電性弾性体24が介在される。これによ
つて導電性弾性体に対する第2電極20および導
電体23の接触抵抗を小さくすることができると
ともに、第2電極20が変形したり破断した場合
においても、第2電極20と導電体23との電気
的な接続が確実に行われる。したがつて第2電極
20の強度をむやみに大きくする必要がなくな
り、したがつて第2電極20の製造が容易にな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術の断面図、第2図は本発明の
一実施例の底面図、第3図および第4図は第2図
の切断面線−および−からそれぞれ見た
断面図である。 15,21……ガラス基板、16,20……電
極、17……エレクトロクロミツク物質、18…
…絶縁膜、19……多孔板、22……接着剤、2
3……給電用導電体、24……導電性弾性体、2
5……電解液、26……気泡、27……接続端
子、28……金属箔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1基板15と、それに固定される第2基板
    21とによつて形成される気密空間内に、 第1基板15上に形成された第1電極16と、 第1電極16上に設けられるエレクトロクロミ
    ツク物質17と、 エレクトロクロミツク物質17の背景を形成す
    る多孔板19と、 多孔板19上に設けられ、活物質粉末と導電体
    粉末とから成る混合物を加圧成型して構成される
    第2電極20と、 第2電極20上に配置される導電性弾性体24
    と、 導電性弾性体24上に設けられる導電体23と
    を、この順序で配置し、 前記空間に電解液25を充填したことを特徴と
    するエレクトロクロミツク表示装置。 2 活物質は、酸化マンガン、プラシヤンブル
    ー、FeO、Fe3O4、Nb3O4、Nb2O5、TiO2
    Ti2O3、MoO3、MoS3、Li2Wo4、SnO2、PbO、
    Ir2O3、IrO2、Cu2O、CuO、Bi2O3、Bi2O5
    V2O3、V2O5、銅フタロシアニン、コバルト錯
    体、鉄錯体、SnSe、TiS2から選ばれた1または
    2以上の混合物を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のエレクトロクロミツク表示装
    置。 3 導電体粉末は、膨張化黒鉛であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    エレクトロクロミツク表示装置。
JP16892779A 1979-12-24 1979-12-24 Electrochromic display device Granted JPS5691222A (en)

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US06/218,418 US4396253A (en) 1979-12-24 1980-12-19 Electro-chromic display devices
GB8041139A GB2069168B (en) 1979-12-24 1980-12-23 Electrochromic display cell
DE3048985A DE3048985C2 (de) 1979-12-24 1980-12-24 Elektrochrome Darstellungsvorrichtung
DE3050781A DE3050781C2 (de) 1979-12-24 1980-12-24 Elektrochrome Darstellung

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