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WO2009116353A1 - 電気化学的表示素子 - Google Patents

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WO2009116353A1
WO2009116353A1 PCT/JP2009/053173 JP2009053173W WO2009116353A1 WO 2009116353 A1 WO2009116353 A1 WO 2009116353A1 JP 2009053173 W JP2009053173 W JP 2009053173W WO 2009116353 A1 WO2009116353 A1 WO 2009116353A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
display element
electrochemical
electrode
sch
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/053173
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴宗 服部
修 石毛
健 波木井
Original Assignee
コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタホールディングス株式会社 filed Critical コニカミノルタホールディングス株式会社
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Priority to US12/921,537 priority patent/US8437067B2/en
Publication of WO2009116353A1 publication Critical patent/WO2009116353A1/ja

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1506Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect caused by electrodeposition, e.g. electrolytic deposition of an inorganic material on or close to an electrode

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical display device having excellent durability and high contrast, and more particularly to a novel electrochemical electrochemical display device capable of multicolor display with a single layer structure.
  • a conventional liquid crystal display or CRT As a means for browsing such electronic information, a conventional liquid crystal display or CRT, and in recent years, a light emitting type such as an organic EL display is mainly used.
  • the electronic information is document information, it is relatively long time. It is necessary to pay close attention to this browsing means, and these actions are not necessarily human-friendly means.
  • eyes flicker due to flickering, inconvenient to carry, reading posture is limited It is known that it is necessary to adjust the line of sight to a still screen, and that power consumption increases when read for a long time.
  • the method using a polarizing plate such as a reflective liquid crystal has a low reflectance of about 40% and is difficult to display white, and many of the manufacturing methods used for producing the constituent members are not easy.
  • the polymer dispersed liquid crystal requires a high voltage and utilizes the difference in refractive index between organic substances, so that the resulting image has insufficient contrast.
  • the polymer network type liquid crystal has problems such as a high driving voltage and a complicated TFT circuit required to improve the memory performance.
  • a display element based on electrophoresis requires a high voltage of 10 V or more, and there is a concern about durability due to electrophoretic particle aggregation.
  • EC method electrochromic display element
  • ED method electrodeposition method
  • the EC method has the advantage of being capable of full-color display at a low voltage of 3V or less, a simple cell configuration, and excellent white quality.
  • the ED method can also be driven at a low voltage of 3V or less and is a simple cell.
  • advantages such as excellent configuration, black-white contrast and black quality, and various methods have been disclosed (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an electrochemical display element that has a simple member configuration, can be driven at a low voltage, has a high display contrast, and a high white display reflectance, and is long.
  • An object of the present invention is to provide an electrochemical display element in which the reflectance is less changed by repeated driving even after storage for a period.
  • An electrochemical display element comprising an N-oxyl derivative represented by the following general formula (1) and a pair of electrodes facing an electrolyte.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 each independently represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic group which may have a hydrogen atom or a substituent.
  • Z 1 represents a group of 2 or 3 atoms necessary for forming a cyclic structure. Z 1 may have a substituent.
  • 2. The electrochemical display element according to 1 above, wherein the N-oxyl derivative is fixed to at least one of a pair of electrodes facing each other.
  • R L1 represents a substituted or unsubstituted aryl group
  • R L2 and R L3 each represents a hydrogen atom or a substituent.
  • X represents> N—R L4 , an oxygen atom or a sulfur atom
  • R L4 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • a metal salt compound that reversibly dissolves and precipitates in the electrolyte by an electrochemical oxidation-reduction reaction and a compound represented by the general formula (L), and a black operation is performed by driving the pair of opposed electrodes. 4.
  • the electrochemical display element as described in any one of 1 to 3 above, which performs display, white display, or colored display other than black.
  • an electrochemical display element that can be driven with a simple member configuration, low voltage, high display contrast, and high white display reflectivity, and has high reflectivity in repeated driving even after long-term storage.
  • An electrochemical display element with little fluctuation could be provided.
  • N-oxyl derivative having an azabicycloalkane skeleton exhibits an effect equal to or greater than that of the latter with a small addition amount compared to the existing N-oxyl derivative.
  • coloring by the N-oxyl derivative itself was suppressed, and the reflectance during white display was improved.
  • N-oxyl derivatives having an azabicycloalkane skeleton were used, it was found that the stability of the reflectance during repeated driving was not deteriorated even after long-term storage. These are considered to be derived from the stability of the azabicycloalkane skeleton.
  • the display portion is provided with a pair of opposed electrodes.
  • the electrode 1, which is one of the electrodes close to the display unit, is provided with a transparent electrode such as an ITO electrode, and the other electrode 2 is provided with a conductive electrode.
  • an electrochromic compound, a white scattering material, and an N-oxyl derivative are contained.
  • a metal salt that reversibly dissolves and precipitates by an electrochemical redox reaction is contained between a pair of opposed electrodes.
  • black-and-white display accompanying the dissolution and precipitation of the metal salt is performed, and coloring / decoloring by oxidation / reduction of the electrochromic compound is performed.
  • the colored states other than black, white and black can be switched reversibly.
  • an electrochromic compound is fixed on the transparent electrode 1 on the display side.
  • Electrode -Display electrode- In the electrochemical display element of the present invention, a transparent electrode is used on the display portion side of the pair of opposed electrodes.
  • the transparent electrode is not particularly limited as long as it is transparent and conducts electricity.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • IZO Indium Zinc Oxide
  • FTO Fluorine Doped Tin Oxide
  • ITO Indium Tin Oxide
  • Zinc Oxide Platinum, Gold, Silver, Rhodium, Copper
  • Examples thereof include chromium, carbon, aluminum, silicon, amorphous silicon, and BSO (Bismuth Silicon Oxide).
  • an ITO film may be vapor-deposited on the substrate by a sputtering method or the like, or an ITO film may be formed on the entire surface and then patterned by a photolithography method.
  • the surface resistance value is preferably 100 ⁇ / ⁇ or less, and more preferably 10 ⁇ / ⁇ or less.
  • the thickness of the transparent electrode is not particularly limited, but is generally 0.1 to 20 ⁇ m.
  • a semiconductor nanoporous layer can be formed on the transparent electrode on the display unit side in order to immobilize a dye or the like.
  • the semiconductor nanoporous layer has micropores capable of supporting an EC dye or the like on the surface and inside thereof.
  • the specific surface area of the semiconductor nano-porous layer is preferably 1 ⁇ 5000m 2 / g, more preferably 10 ⁇ 2500m 2 / g.
  • the specific surface area means the BET specific surface area obtained from the adsorption amount of nitrogen gas.
  • the semiconductor fine particles contained in the semiconductor nanoporous layer are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose.
  • the form of the semiconductor there is no particular limitation on the form of the semiconductor, and it may be single crystal, polycrystal, amorphous, or a mixed form thereof.
  • the semiconductor fine particles are preferably oxide semiconductors.
  • An oxide semiconductor is a metal oxide and has semiconductor properties. For example, TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , SrTiO 3 , WO 3 , ZnO, ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , In 2 O 3 , CdO, MnO, CoO, TiSrO 3 , KTiO 3 , Cu 2 O, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate, and the like.
  • the shape of the semiconductor fine particles is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the shape may be any of a spherical shape, a nanotube shape, a rod shape, and a whisker shape, and two or more types having different shapes may be used.
  • Fine particles can also be mixed.
  • the average particle size is preferably 0.1 to 1000 nm, more preferably 1 to 100 nm.
  • Two or more kinds of fine particles having different particle size distributions may be mixed.
  • the aspect ratio is preferably 2 to 50000, more preferably 5 to 25000.
  • a metal electrode or a carbon electrode is used as the electrode facing the display portion side.
  • the metal electrode for example, known metal species such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, zinc, nickel, titanium, bismuth, and alloys thereof can be used.
  • the metal electrode is preferably a metal having a work function close to the redox potential of silver in the electrolyte. Above all, silver or a silver electrode having a silver content of 80% or more is advantageous for maintaining the reduced state of silver. Excellent in preventing dirt.
  • an electrode manufacturing method an existing method such as an evaporation method, a printing method, an ink jet method, a spin coating method, or a CVD method can be used.
  • Porous carbon electrodes that can be adsorbed and supported include graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, composite carbon, and carbon compounds obtained by doping carbon with boron, nitrogen, phosphorus, etc. Can be mentioned.
  • Examples of the shape of the carbon particles include mesophase microspheres and fibrous graphite.
  • Mesophase spherules can be obtained by firing coal tar pitch or the like at 350 to 500 ° C., and further classifying these spherules and graphitizing by high-temperature firing can provide a good porous carbon electrode.
  • fibrous graphite can be obtained from pitch-based, PAN-based, and vapor-grown fibers.
  • N-oxyl derivatives may function as a mediator for an electrodeposition reaction or an electrochromic reaction, or may function as a counter reactant.
  • a mediator it is desirable to have the same polarity of activity as an electrodeposition reaction or electrochromic reaction, and when functioning as a counter electrode reactant, it is different from that of an electrodeposition reaction or electrochromic reaction. It is desirable to have activity.
  • the N-oxyl derivative according to the present invention may be contained in the electrolyte or may be immobilized on the electrode surface.
  • Examples of the method of immobilizing on the electrode surface include a method of introducing a group that chemically or physically adsorbs with the electrode surface into the N-oxyl derivative, and a method of polymerizing the N-oxyl derivative to form a thin film on the electrode surface. It is done.
  • the N-oxyl derivative may be added in the form of an N-oxyl radical, or may be added in the form of an N-hydroxy compound or an oxoammonium ion compound.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may each independently have a hydrogen atom or a substituent, an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or Represents a heterocyclic group.
  • Z 1 represents 2 or 3 atomic groups necessary to form a cyclic structure, and preferred atomic groups are atomic groups selected from carbon atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, etc. Preferably it is a carbon atom.
  • these atomic groups may have a substituent. There is no restriction
  • Alkyl groups eg, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, etc.
  • cycloalkyl groups eg, cyclohexyl, cyclopentyl, etc.
  • alkenyl, cycloalkenyl , Alkynyl groups for example, propargyl group
  • glycidyl groups acrylate groups, methacrylate groups, aromatic groups (for example, phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, etc.), heterocyclic groups (for example, pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl group) Group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group, sriphoranyl group, piperid
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably a hydrogen atom or a C1-4 alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • N-oxyl derivative represented by the general formula (1) Specific examples of the N-oxyl derivative represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited to these exemplified compounds.
  • Electrochromic compound (hereinafter referred to as EC compound or EC dye)
  • the EC compound is not particularly limited as long as it exhibits an action of color development or decoloration by at least one of an electrochemical oxidation reaction and a reduction reaction, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • EC compounds include tungsten oxide, iridium oxide, nickel oxide, cobalt oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, indium oxide, chromium oxide, manganese oxide, Prussian blue, indium nitride, tin nitride, zirconium nitride chloride, etc.
  • organometallic complexes, conductive polymer compounds, and organic dyes are known.
  • organometallic complexes exhibiting EC characteristics include metal-bipyridyl complexes, metal phenanthroline complexes, metal-phthalocyanine complexes, rare earth diphthalocyanine complexes, and ferrocene dyes.
  • Examples of the conductive polymer compound exhibiting EC characteristics include polypyrrole, polythiophene, polyisothianaphthene, polyaniline, polyphenylenediamine, polybenzidine, polyaminophenol, polyvinylcarbazole, polycarbazole, and derivatives thereof.
  • a polymer material composed of a bisterpyridine derivative and a metal ion as described in JP-A-2007-112957 also exhibits EC characteristics.
  • Organic dyes exhibiting EC characteristics include pyridinium compounds such as viologen, azine dyes such as phenothiazine, styryl dyes, anthraquinone dyes, pyrazoline dyes, fluorane dyes, donor / acceptor compounds (for example, tetracyanoquinodis Methane, tetrathiafulvalene) and the like.
  • azine dyes such as phenothiazine, styryl dyes, anthraquinone dyes, pyrazoline dyes, fluorane dyes, donor / acceptor compounds (for example, tetracyanoquinodis Methane, tetrathiafulvalene) and the like.
  • compounds known as redox indicators and pH indicators can be used.
  • EC compounds are classified into the following three classes when classified in terms of color change. Class 1: EC compounds that change from one specific color to another by redox. Class 2: EC compounds that are substantially colorless in the oxidized state and exhibit a specific colored state that is the reduced state. Class 3: EC compounds that are substantially colorless in the reduced state and exhibit a particular colored state that is the oxidized state.
  • the above class 1 to class 3 EC compounds can be appropriately selected depending on the purpose and application.
  • Class 1 EC compounds are EC compounds that change from a specific color to another color by oxidation-reduction, and are compounds that can display two or more colors in their possible oxidation states.
  • V 2 O 5 changes from orange to green by changing from an oxidized state to a reduced state
  • Rh 2 O 3 changes from yellow to dark green
  • organometallic complexes are classified as class 1, and ruthenium (II) bipyridine complexes, such as tris (5,5′-dicarboxylethyl-2,2′-bipyridine) ruthenium complexes, are between +2 and -4 valences, The color changes from orange to purple, blue, green blue, brown, red rust and red. Many of the rare earth diphthalocyanines also exhibit such multicolor characteristics. For example, in the case of lutetium diphthalocyanine, the color gradually changes from purple to blue, green, and red-orange according to oxidation.
  • polythiophene changes from blue to red by changing from an oxidized state to a reduced state
  • polypyrrole changes from brown to yellow
  • polyaniline or the like exhibits multi-color characteristics and changes from an amber color of an oxidation state to blue, green, and light yellow in order.
  • EC compounds classified as class 1 have a merit that they are a single compound and can be displayed in multiple colors, but have the disadvantage that they cannot be made virtually colorless.
  • Class 2 EC compounds are compounds that are colorless or extremely light in an oxidized state and exhibit a specific colored state that is a reduced state.
  • Examples of the inorganic compounds classified as class 2 include the following compounds, each of which shows the color shown in parentheses in the reduced state. WO 3 (blue), MnO 3 (blue), Nb 2 O 5 (blue), TiO 2 (blue), etc.
  • organometallic complexes classified as class 2 include tris (vasophenanthroline) iron (II) complexes, which show red in the reduced state.
  • organic dyes classified as class 2 include compounds described in JP-A Nos. 62-71934 and 2006-71765, such as dimethyl terephthalate (red) and diethyl 4,4′-biphenylcarboxylate (yellow). ), 1,4-diacetylbenzene (cyan), or tetrazolium salt compounds described in JP-A-1-230026, JP-T-2000-504964, and the like.
  • the most representative dyes classified into class 2 are pyridinium compounds such as viologen. Viologen compounds have the advantages of vivid display and color variations by changing the substituents, etc., so they are the most actively studied among organic dyes. ing. Color development is based on organic radicals generated by reduction.
  • pyridinium compounds such as viologen
  • examples of pyridinium compounds such as viologen include compounds described in the following patents including, for example, Special Table 2000-506629.
  • pyridinium compounds such as viologen that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
  • Class 3 EC compounds are compounds that are colorless or extremely pale in the reduced state and exhibit a specific colored state that is an oxidized state.
  • inorganic compounds classified into class 3 include iridium oxide (dark blue), Prussian blue (blue), etc. (each of which shows the color shown in parenthesis in the oxidized state).
  • dyes are known as class 3 dyes, styryl dyes, azine dyes such as phenazine, phenothiazine, phenoxazine, and acridine, azole dyes such as imidazole, oxazole, and thiazole are preferable. .
  • styryl dyes, azine dyes, and azole dyes that can be used in the present invention are exemplified, but the invention is not limited thereto.
  • a metal salt that is reversibly dissolved and precipitated by an electrochemical oxidation-reduction reaction is used in combination with the EC dye, and at least three colors of black display, white display, and color display other than black are displayed. Perform multicolor display.
  • the EC dye is preferably a class 3 EC compound that develops color by oxidation, and particularly an azole series in terms of color development diversity, low driving voltage, memory properties, and the like.
  • a dye is preferred.
  • the most preferred dye is a compound represented by the following general formula (L).
  • R L1 represents a substituted or unsubstituted aryl group
  • R L2 and R L3 each represent a hydrogen atom or a substituent
  • X represents> N—R L4 , an oxygen atom or a sulfur atom
  • R L4 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R L1 represents an aryl group having a substituent
  • the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the following substituents.
  • Alkyl groups eg, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, etc.
  • cycloalkyl groups eg, cyclohexyl, cyclopentyl, etc.
  • alkenyl, cycloalkenyl , Alkynyl groups for example, propargyl group
  • glycidyl groups acrylate groups, methacrylate groups, aromatic groups (for example, phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, etc.), heterocyclic groups (for example, pyridyl group, thiazolyl group, oxazolyl group) Group, imidazolyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, selenazolyl group, sriphoranyl group, piperid
  • R L1 is preferably a substituted or unsubstituted phenyl group, more preferably a substituted or unsubstituted 2-hydroxyphenyl group or 4-hydroxyphenyl group.
  • R L2 and R L3 are preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group, which may have a substituent.
  • R L2 and R L3 may be connected to each other to form a ring structure.
  • both of them may be a phenyl group or a heterocyclic group which may have a substituent, or one of them may be a phenyl group or a heterocyclic group which may have a substituent.
  • the other is a combination of alkyl groups which may have a substituent.
  • R L4 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic group, a heterocyclic group, or an acyl group, more preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 5 to 10 carbon atoms, or an acyl group. It is a group.
  • the compound represented by the general formula (L) according to the present invention has a group that chemically or physically adsorbs on the electrode surface.
  • the chemical adsorption according to the present invention is a relatively strong adsorption state due to a chemical bond with the electrode surface
  • the physical adsorption according to the present invention is a relatively strong van der Waals force acting between the electrode surface and the adsorbed substance. It is weakly adsorbed.
  • the adsorptive group according to the present invention is preferably a chemisorbable group. Examples of the chemisorbable adsorptive group include —COOH, —P ⁇ O (OH) 2 , —OP ⁇ O (OH) 2 and —Si (OR) 3 (R represents an alkyl group) is preferred.
  • an imidazole dye represented by the following general formula (L2) is particularly preferable.
  • R L21 and R L22 represent an aliphatic group, an aliphatic oxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, an acyl group, a sulfonamido group, and a sulfamoyl group
  • R L23 represents an aromatic group or an aromatic group
  • R L24 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or an aromatic heterocyclic group
  • R L25 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or an acyl group.
  • R L21 to R L25 may be further substituted with an arbitrary substituent.
  • at least one of the groups represented by R L21 to R L25 has a partial structure of —COOH, —P ⁇ O (OH) 2 , —OP ⁇ O (OH) 2 and —Si (OR) 3 (R Represents an alkyl group).
  • R L21 and R L22 an alkyl group (particularly a branched alkyl group), a cycloalkyl group, an alkyloxy group, and a cycloalkyloxy group are preferable.
  • R L23 is preferably a substituted or unsubstituted phenyl group, a 5-membered or 6-membered heterocyclic group (for example, thienyl group, furyl group, pyrrolyl group, pyridyl group, etc.).
  • R L24 is preferably a substituted or unsubstituted phenyl group, a 5-membered or 6-membered heterocyclic group, or an alkyl group.
  • R L25 is particularly preferably a hydrogen atom or an aryl group.
  • At least one of the groups represented by R L21 to R L25 has a partial structure of —P ⁇ O (OH) 2 , —Si (OR) 3 (R Preferably represents an alkyl group), and particularly preferably has —Si (OR) 3 (R represents an alkyl group) as a partial structure of the group represented by R L23 or R L24 .
  • electrolyte As used in the present invention generally refers to a substance that dissolves in a solvent such as water and exhibits a ionic conductivity in a solution (hereinafter referred to as “narrowly defined electrolyte”). A mixture containing other metals, compounds, or the like, regardless of whether it is an electrolyte or a non-electrolyte, is called an electrolyte (“broadly defined electrolyte”).
  • an aprotic polar solvent is used as the electrolyte solvent.
  • the aprotic polar solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, butyrolactone, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, dioxolane, Methyldioxolane, acetonitrile, benzonitrile, nitrobenzene, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, sulfooxide, dimethylsulfoxidedimethylsulfone, tetramethylenesulfone, sulfolane, N-methyl-2-oxdorinoline and these Mixtures can be used.
  • the boiling point of the electrolyte solvent is not particularly limited, but is preferably a high boiling point and preferably has a boiling point of 200 ° C. or higher from the viewpoint of preventing volatility and production.
  • particularly preferably used solvents are compounds represented by the following general formulas (S1) and (S2).
  • the electrolyte preferably contains a compound represented by the following general formula (S1) or (S2).
  • L represents an oxygen atom or an alkylene group
  • Rs 11 to Rs 14 each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group or an alkoxy group.
  • L represents an oxygen atom or an alkylene group
  • Rs 11 to Rs 14 each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxy group
  • substituents may be further substituted with an arbitrary substituent.
  • alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, and a pentadecyl group.
  • cycloalkyl group such as phenyl group, naphthyl group, etc.
  • cyclopentyl group examples include, for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc., alkoxyalkyl groups, such as ⁇ -methoxyethyl group, ⁇ -methoxypropyl group, etc. Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, an octyloxy group, and a dodecyloxy group.
  • Rs 21 and Rs 22 each represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an alkoxy group.
  • alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, and a pentadecyl group.
  • cycloalkyl group such as phenyl group, naphthyl group, etc.
  • cyclopentyl group examples include, for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc., alkoxyalkyl groups, such as ⁇ -methoxyethyl group, ⁇ -methoxypropyl group, etc. Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, an octyloxy group, and a dodecyloxy group.
  • the exemplary compounds (S1-1), (S1-2), and (S2-3) are particularly preferable.
  • the compounds represented by the general formulas (S1) and (S2) according to the present invention are one type of electrolyte solvent.
  • the compound is further added within a range not impairing the object effects of the present invention.
  • Another solvent can be used in combination.
  • these solvents it is preferable
  • examples of the solvent that can be used in the present invention include J. A. Riddick, W.M. B. Bunger, T.A. K. Sakano, “Organic Solvents”, 4th ed. , John Wiley & Sons (1986). Marcus, “Ion Solvation”, John Wiley & Sons (1985), C.I. Reichardt, “Solvents and Solvent Effects in Chemistry”, 2nd ed. VCH (1988), G .; J. et al. Janz, R.A. P. T.A. Tomkins, “Nonqueous Electrolytes Handbook”, Vol. 1, Academic Press (1972).
  • the salts are not particularly limited, and for example, inorganic ion salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts; quaternary ammonium salts; cyclic quaternary ammonium salts; quaternary phosphonium salts can be used.
  • the salts include halogen ions, SCN ⁇ , ClO 4 ⁇ , BF 4 ⁇ , CF 3 SO 3 ⁇ , (CF 3 SO 2 ) 2 N ⁇ , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N ⁇ and PF.
  • metal salts such as salts.
  • halogen ions SCN ⁇ , ClO 4 ⁇ , BF 4 ⁇ , CF 3 SO 3 ⁇ , (CF 3 SO 2 ) 2 N ⁇ , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ⁇ , PF 6 ⁇ , AsF 6 ⁇ ,
  • the following compounds may be added.
  • the metal salt compound according to the present invention is a salt containing a metal species that can be dissolved and precipitated by driving the pair of opposing electrodes on at least one electrode on the pair of opposing electrodes. Any compound may be used as long as it is present.
  • Preferred metal species are silver, bismuth, copper, nickel, iron, chromium, zinc and the like, particularly preferred are silver and bismuth, and silver is most preferred.
  • the silver salt compound according to the present invention is silver or a compound containing silver in the chemical structure, such as silver oxide, silver sulfide, metallic silver, silver colloidal particles, silver halide, silver complex compound, silver ion and the like.
  • phase state species such as the solid state, the solubilized state in liquid, and the gas state, and the charged state species such as neutral, anionic, and cationic.
  • the metal ion concentration contained in the electrolyte according to the present invention is preferably 0.2 mol / kg ⁇ [Metal] ⁇ 2.0 mol / kg. If the metal ion concentration is 0.2 mol / kg or more, a silver solution having a sufficient concentration can be obtained, and a desired driving speed can be obtained. If the metal ion concentration is 2 mol / kg or less, precipitation is prevented, and storage at low temperature is possible. The stability of the electrolyte solution is improved.
  • the molar concentration of halogen ions or halogen atoms contained in the electrolyte is [X] (mol / kg), and silver or silver contained in the electrolyte is contained in the chemical structure.
  • the total molar concentration of silver is [Metal] (mol / kg)
  • the halogen atom as used in the field of this invention means an iodine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and a fluorine atom.
  • [X] / [Metal] is greater than 0.1, X ⁇ ⁇ X 2 is generated during the metal redox reaction, and X 2 easily cross-oxidizes with the deposited metal to dissolve the deposited metal. Therefore, the molar concentration of halogen atoms is preferably as low as possible relative to the molar concentration of metallic silver. In the present invention, 0 ⁇ [X] / [Metal] ⁇ 0.001 is more preferable.
  • the halogen species preferably have a total molar concentration of [I] ⁇ [Br] ⁇ [Cl] ⁇ [F] from the viewpoint of improving memory properties.
  • [Silver salt solvent] it is preferable to contain a compound represented by the following general formula (G1) or general formula (G2) in order to promote dissolution and precipitation of metal salts (especially silver salts).
  • the electrolyte preferably contains at least one compound represented by the following general formula (G1) or general formula (G2).
  • the compounds represented by the general formulas (G1) and (G2) are compounds that promote the solubilization of silver in the electrolyte in order to cause dissolution and precipitation of silver in the present invention.
  • it is necessary to solubilize silver in the electrolyte. For example, it causes a coordinate bond with silver or a weak covalent bond with silver.
  • Compounds containing chemical structural species that interact with silver are useful.
  • halogen atoms As the chemical structural species, halogen atoms, mercapto groups, carboxyl groups, imino groups and the like are known, but in the present invention, compounds containing thioether groups and mercaptoazoles are useful as silver solvents and It has a feature that it has little influence on coexisting compounds and high solubility in a solvent.
  • Rg 11 -S-Rg 12 represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group. These hydrocarbon groups may contain one or more nitrogen atoms, oxygen atoms, phosphorus atoms, sulfur atoms, and halogen atoms, and Rg 11 and Rg 12 may be connected to each other to form a cyclic structure. ]
  • M represents a hydrogen atom, a metal atom or quaternary ammonium.
  • Z represents an atomic group necessary for constituting a nitrogen-containing heterocyclic ring.
  • n represents an integer of 0 to 5
  • Rg 21 represents a substituent, and when n is 2 or more, each Rg 21 may be the same or different and may be connected to each other to form a condensed ring. It may be formed.
  • Rg 11 and Rg 12 each represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group.
  • these hydrocarbon groups may contain one or more nitrogen atoms, oxygen atoms, phosphorus atoms, and sulfur atoms, and Rg 11 and Rg 12 may be connected to each other to take a cyclic structure.
  • groups that can be substituted for the hydrocarbon group include amino groups, guanidino groups, quaternary ammonium groups, hydroxyl groups, halogen compounds, carboxylic acid groups, carboxylate groups, amide groups, sulfinic acid groups, sulfonic acid groups, and sulfates. Groups, phosphonic acid groups, phosphate groups, nitro groups, cyano groups and the like.
  • G1-1 CH 3 SCH 2 CH 2 OH G1-2: HOCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OH G1-3: HOCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OH G1-4: HOCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OH G1-5: HOCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OH G1-6: HOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OH G1-7: H 3 CSCH 2 CH 2 COOH G1-8: HOOCCH 2 SCH 2 COOH G1-9: HOOCCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 COOH G1-10: HOOCCH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 COOH G1-11: HOOCCH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 COOH G1-12: HOOCCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH (OH)
  • Exemplified Compound G1-2 is particularly preferable from the viewpoint that the objective effect of the present invention can be exhibited.
  • M represents a hydrogen atom, a metal atom, or quaternary ammonium.
  • Z represents an atomic group necessary for constituting a nitrogen-containing heterocyclic ring.
  • n represents an integer of 0 to 5
  • Rg 21 represents a substituent, and when n is 2 or more, each Rg 21 may be the same or different and may be connected to each other to form a condensed ring. It may be formed.
  • Examples of the metal atom represented by M in the general formula (G2) include Li, Na, K, Mg, Ca, Zn, and Ag.
  • Examples of the quaternary ammonium include NH 4 , N (CH 3 ) 4 , N (C 4 H 9 ) 4 , N (CH 3 ) 3 C 12 H 25 , N (CH 3 ) 3 C 16 H 33 , N (CH 3 ) 3 CH 2 C 6 H 5 and the like It is done.
  • Examples of the nitrogen-containing heterocycle having Z as a constituent in the general formula (G2) include, for example, a tetrazole ring, a triazole ring, an imidazole ring, an oxadiazole ring, a thiadiazole ring, an indole ring, an oxazole ring, a benzoxazole ring, and a benzimidazole. Ring, benzothiazole ring, benzoselenazole ring, naphthoxazole ring and the like.
  • Rg 21 of the general formula (G2) not particularly limited, but include for example substituents such as the following.
  • Halogen atom for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.
  • Alkyl group for example, methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, t-butyl, pentyl, cyclopentyl, hexyl, cyclohexyl, octyl, dodecyl) , Hydroxyethyl, methoxyethyl, trifluoromethyl, benzyl, etc.), aryl groups (eg, phenyl, naphthyl, etc.), alkylcarbonamide groups (eg, acetylamino, propionylamino, butyroylamino, etc.), arylcarbonamide groups ( For example, benzoylamino etc.), alkylsulfonamide groups (eg methanesulfonylamino group, ethanesulfonylamin
  • Exemplified Compounds G2-12, G2-18, and G2-20 are particularly preferable from the viewpoint that the objective effects of the present invention can be exhibited.
  • a white scattering material from the viewpoint of further increasing the display contrast and the white display reflectance, it is preferable to contain a white scattering material, and a porous white scattering layer may be formed and present.
  • the porous white scattering layer applicable to the present invention can be formed by applying and drying a water mixture of a water-based polymer and a white pigment that is substantially insoluble in the electrolyte solvent.
  • Examples of the white pigment applicable in the present invention include titanium dioxide (anatase type or rutile type), barium sulfate, calcium carbonate, aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide and zinc hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium phosphate, Inorganic particles such as magnesium hydrogen phosphate, alkaline earth metal salts, talc, kaolin, zeolite, acid clay, glass, and organic compounds such as polyethylene, polystyrene, acrylic resin, ionomer, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, benzoguanamine resin, Urea-formalin resin, melamine-formalin resin, polyamide resin, and the like may be used alone or in combination, or in a state having voids that change the refractive index in the particles.
  • titanium dioxide zinc oxide, and zinc hydroxide are preferably used.
  • titanium dioxide surface-treated with inorganic oxides Al 2 O 3 , AlO (OH), SiO 2, etc.
  • trimethylolethane triethanolamine acetate, trimethylcyclosilane, etc.
  • titanium dioxide subjected to organic treatment can be used.
  • titanium oxide or zinc oxide from the viewpoint of coloring prevention at high temperature and the reflectance of the element due to the refractive index.
  • examples of the water-based polymer that is substantially insoluble in the electrolyte solvent include a water-soluble polymer and a polymer dispersed in the water-based solvent.
  • water-soluble compounds include proteins such as gelatin and gelatin derivatives, cellulose derivatives, natural compounds such as polysaccharides such as starch, gum arabic, dextran, pullulan and carrageenan, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, acrylamide polymers and their Examples include synthetic polymer compounds such as derivatives.
  • acetylated gelatin, phthalated gelatin, polyvinyl alcohol derivatives as terminal alkyl group-modified polyvinyl alcohol, terminal mercapto group-modified polyvinyl alcohol, and cellulose derivatives include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like. It is done.
  • gelatin and gelatin derivatives, or polyvinyl alcohol or derivatives thereof can be preferably used.
  • Polymers dispersed in an aqueous solvent include natural rubber latex, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, isoprene rubber and other latexes, polyisocyanate, epoxy, acrylic, silicone, polyurethane, Examples thereof include a thermosetting resin in which urea, phenol, formaldehyde, epoxy-polyamide, melamine, alkyd resin, vinyl resin and the like are dispersed in an aqueous solvent. Of these polymers, the water-based polyurethane resin described in JP-A-10-76621 is preferably used.
  • substantially insoluble in the electrolyte solvent is defined as a state where the dissolved amount per kg of electrolyte solvent is 0 g or more and 10 g or less at a temperature of ⁇ 20 ° C. to 120 ° C.
  • the amount of dissolution can be determined by a known method such as a component determination method using a chromatogram or a gas chromatogram.
  • the water admixture of the water-based compound and the white pigment is preferably in a form in which the white pigment is dispersed in water according to a known dispersion method.
  • the mixing ratio of the aqueous compound / white pigment is preferably 1 to 0.01 by volume, more preferably 0.3 to 0.05.
  • the medium for applying the water mixture of the water-based compound and the white pigment may be at any position as long as it is on the constituent element between the pair of opposed electrodes of the electrochemical display element, but the pair of opposed surfaces. It is preferable to apply on at least one electrode surface of the electrode.
  • a method for applying to a medium for example, a coating method, a liquid spraying method, a spraying method via a gas phase, a method of flying droplets using vibration of a piezoelectric element, for example, a piezoelectric inkjet head
  • Examples thereof include a bubble jet (registered trademark) type ink jet head that causes droplets to fly using a thermal head that uses bumping, and a spray type that sprays liquid by air pressure or liquid pressure.
  • the coating method can be appropriately selected from known coating methods.
  • an air doctor coater, blade coater, rod coater, knife coater, squeeze coater, impregnation coater, reverse roller coater, transfer roller coater, curtain coater, double coater examples include roller coaters, slide hopper coaters, gravure coaters, kiss roll coaters, bead coaters, cast coaters, spray coaters, calendar coaters, and extrusion coaters.
  • the drying of the water mixture of the aqueous compound and the white pigment applied on the medium may be performed by any method as long as water can be evaporated. For example, heating from a heat source, a heating method using infrared light, a heating method using electromagnetic induction, and the like can be given. Further, water evaporation may be performed under reduced pressure.
  • Porous as used in the present invention refers to the formation of a porous white scattering material by applying a water admixture of the water-based compound and the white pigment onto the electrode and drying it, and then the silver or silver is chemically treated on the scattering material.
  • a penetrating state in which an electrolyte solution containing a compound contained in the structure is applied and then sandwiched between a pair of opposing electrodes to give a potential difference and cause a dissolution and precipitation reaction of silver.
  • the electrochemical display element of the present invention it is desirable to carry out a curing reaction of the aqueous compound with a curing agent during or after coating and drying the water mixture described above.
  • hardeners used in the present invention include, for example, US Pat. No. 4,678,739, column 41, 4,791,042, JP-A-59-116655, and 62-245261. No. 61-18942, 61-249054, 61-245153, JP-A-4-218044, and the like.
  • aldehyde hardeners (formaldehyde, etc.), aziridine hardeners, epoxy hardeners, vinyl sulfone hardeners (N, N'-ethylene-bis (vinylsulfonylacetamide) Ethane, etc.), N-methylol hardeners (dimethylolurea, etc.), boric acid, metaboric acid or polymer hardeners (compounds described in JP-A-62-234157).
  • gelatin it is preferable to use a vinyl sulfone type hardener or a chlorotriazine type hardener alone or in combination.
  • boron-containing compounds such as boric acid and metaboric acid.
  • hardeners are used in an amount of 0.001 to 1 g, preferably 0.005 to 0.5 g, per 1 g of aqueous compound.
  • an electronic insulating layer In the electrochemical display element of the present invention, an electronic insulating layer can be provided.
  • the electronic insulating layer applicable to the present invention may be a layer having both ionic conductivity and electronic insulating properties.
  • a sintering method (fusion method) (using fine pores formed between particles by adding polymer fine particles or inorganic particles to a binder or the like and partially fusing them), an extraction method ( After forming a constituent layer with a solvent-soluble organic substance or inorganic substance and a binder that does not dissolve in the solvent, the organic substance or inorganic substance is dissolved with the solvent to obtain pores), and the polymer is heated or degassed
  • Known forming methods such as a foaming method in which foaming is performed, a phase change method in which a mixture of polymers is phase-separated by operating a good solvent and a poor solvent, and a radiation irradiation method in which pores are formed by radiating various types of radiation Can be used.
  • a thickener can be used for the electrolyte.
  • a thickener for example, gelatin, gum arabic, poly (vinyl alcohol), hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate , Poly (vinyl pyrrolidone), poly (alkylene glycol), casein, starch, poly (acrylic acid), poly (methyl methacrylic acid), poly (vinyl chloride), poly (methacrylic acid), copoly (styrene-maleic anhydride) , Copoly (styrene-acrylonitrile), copoly (styrene-butadiene), poly (vinyl acetal) s (eg, poly (vinyl formal) and poly (vinyl butyral)), poly (esters), poly (urethanes), phenoxy Resin, plastic (Vinylidene chloride),
  • thickeners may be used in combination of two or more.
  • compounds described on pages 71 to 75 of JP-A No. 64-13546 can be exemplified.
  • the compounds preferably used are polyvinyl alcohols, polyvinyl pyrrolidones, hydroxypropyl celluloses, and polyalkylene glycols from the viewpoint of compatibility with various additives and improvement in dispersion stability of white particles.
  • auxiliary layers such as a protective layer, a filter layer, an antihalation layer, a crossover light cut layer, and a backing layer.
  • the substrate examples include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polycarbonates, cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polyethylene dinaphthalene dicarboxylate, polyethylene naphthalates, polyvinyl chloride, polyimide, and polyvinyl acetal.
  • Synthetic plastic films such as polystyrene can also be preferably used. Syndiotactic polystyrenes are also preferred. These can be obtained, for example, by the methods described in JP-A Nos. 62-117708, 1-46912 and 1-178505.
  • a metal substrate such as stainless steel, a paper support such as baryta paper and resin coated paper, and a support provided with a reflection layer on the plastic film, supported by JP-A-62-253195 (pages 29 to 31)
  • JP-A-62-253195 pages 29 to 31
  • RDNo. 17643, page 28, ibid. No. 18716, page 647, right column to page 648, left column, and No. 307105, page 879 can also be preferably used.
  • these supports those having resistance to curling due to heat treatment of Tg or less as in US Pat. No. 4,141,735 can be used. Further, the surface of these supports may be subjected to surface treatment for the purpose of improving the adhesion between the support and other constituent layers.
  • glow discharge treatment ultraviolet irradiation treatment, corona treatment, and flame treatment can be used as the surface treatment.
  • the support described on pages 44 to 149 of publicly known technology No. 5 (issued by Aztec Co., Ltd. on March 22, 1991) can also be used.
  • a glass substrate or an epoxy resin kneaded with glass can be used.
  • a sealant In the electrochemical display element of the present invention, a sealant, a columnar structure, and spacer particles can be used as necessary.
  • Sealing agent is for sealing so that it does not leak to the outside and is also called sealing agent.
  • a curing type such as a polymer resin, such as a thermosetting type, a photocurable type, a moisture curable type, and an anaerobic curable type can be used.
  • the columnar structure provides strong self-holding (strength) between the substrates, for example, a columnar body, a quadrangular columnar body, an elliptical columnar body, a trapezoidal array arranged in a predetermined pattern such as a lattice arrangement.
  • a columnar structure such as a columnar body can be given. Alternatively, stripes arranged at predetermined intervals may be used.
  • This columnar structure is not a random array, but can be properly maintained at intervals of the substrate, such as an evenly spaced array, an array in which the interval gradually changes, and an array in which a predetermined arrangement pattern is repeated at a constant period. The arrangement is preferably considered so as not to disturb the display. If the ratio of the area occupied by the columnar structure to the display area of the electrochemical display element is 1 to 40%, a practically sufficient strength as an electrochemical display element can be obtained.
  • a spacer may be provided between the pair of substrates for uniformly maintaining a gap between the substrates.
  • the spacer include a sphere made of resin or inorganic oxide.
  • a fixed spacer having a surface coated with a thermoplastic resin is also preferably used.
  • the diameter of the spacer is equal to or less than the height of the columnar structure, preferably equal to the height. When the columnar structure is not formed, the diameter of the spacer corresponds to the thickness of the cell gap.
  • the method for controlling the transparent state and the colored state of the electrochemical display device of the present invention is preferably determined based on the oxidation-reduction potential of the compound represented by the general formula (L) and the deposition overvoltage of silver ions.
  • the compound represented by the general formula (L) is oxidized and colored other than black by applying a noble voltage from the oxidation-reduction potential of the compound represented by the general formula (L). The state is indicated, and the compound represented by the general formula (L) is reduced to a white state by applying a voltage between the redox potential of the compound represented by the general formula (L) and the precipitation overvoltage of the silver compound.
  • the driving operation of the electrochemical display element of the present invention may be simple matrix driving or active matrix driving.
  • the simple matrix driving in the present invention is a driving method in which a current is sequentially applied to a circuit in which a positive line including a plurality of positive electrodes and a negative electrode line including a plurality of negative electrodes are opposed to each other in a vertical direction.
  • the active matrix drive is a system in which scanning lines, data lines, and current supply lines are formed in a grid pattern, and are driven by TFT circuits provided in each grid pattern. Since switching can be performed for each pixel, there are advantages such as gradation and memory function. For example, a circuit described in FIG. 5 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-29327 can be used.
  • the electrochemical display element of the present invention can be used in an electronic book field, an ID card related field, a public related field, a transportation related field, a broadcasting related field, a settlement related field, a distribution logistics related field, and the like.
  • keys for doors student ID cards, employee ID cards, various membership cards, convenience store cards, department store cards, vending machine cards, gas station cards, subway and railway cards, bus cards, Cash cards, credit cards, highway cards, driver's licenses, hospital examination cards, electronic medical records, health insurance cards, Basic Resident Registers, passports, electronic books, etc.
  • Example 1 ⁇ Production of electrode> (Production of electrode 1) An ITO (Indium Tin Oxide) film having a pitch of 145 ⁇ m and an electrode width of 130 ⁇ m is formed on a glass substrate having a thickness of 1.5 mm and 2 cm ⁇ 4 cm according to a known method to obtain a transparent electrode (electrode 1). It was.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • Electrode 2 A nickel electrode having an electrode thickness of 0.1 ⁇ m, a pitch of 145 ⁇ m, and an electrode width of 130 ⁇ m is formed on a glass substrate having a thickness of 1.5 mm and a size of 2 cm ⁇ 4 cm by using a known method. To obtain a gold-nickel electrode (electrode 2) having a depth of 0.05 ⁇ m replaced with gold from the electrode surface.
  • Electrode 3 (Preparation of electrode 3) Further, a titanium dioxide film having a thickness of 5 ⁇ m (about 4 to 10 particles having an average particle diameter of 17 nm was necked) was formed on the electrode 2 to obtain an electrode 3.
  • electrodes 7 to 9 were obtained in the same manner except that the ink liquid 3 was changed to the following ink liquids 4 to 6, respectively.
  • Ink liquids 1 to 6 were prepared by dissolving the EC dye and the exemplified compound in an acetonitrile / ethanol mixed solvent (1/1) so as to achieve the concentrations shown in Table 2 below.
  • EC-1 represents bis- (2-phosphonoethyl) -4,4'-bipyridinium dibromide.
  • electrolyte solution preparation of electrolyte solutions 1 to 12
  • electrolyte salts 1 to 12 were prepared by adding supporting salts and additives to various solvents.
  • TEMPO represents 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl.
  • SBP represents spiro- (1,1 ′)-bipyrrolidinium tetrafluoroborate.
  • electrolytes 13 to 21 were prepared by adding a supporting salt, a metal salt compound, and various additives to various solvents.
  • Electrolyte solution 1 was vacuum-injected into the empty cell, and the injection port was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin to produce an electrochemical display element 1-1.
  • electrochemical display elements 1-2 to 1-21 were obtained in the same manner except that the configurations of the electrolyte solution and the electrodes were changed to the configurations shown in Table 5. .
  • R COLOR1
  • R COLOR1 the smaller the value of R COLOR1 , the better the stability of the reflectance when it is repeatedly driven.
  • ⁇ Evaluation 2 Evaluation of electrochemical display elements 1-4 to 1-21 >> [Evaluation of reflectance stability when driven repeatedly] In the same manner as in Evaluation 1, except that a voltage of ⁇ 1.5 V is applied for 1.5 seconds and then a voltage of +1.5 V is applied for 1 second to display a color, the electrochemical display elements 1-4 to 1-21 was evaluated.
  • ⁇ Evaluation 3 Evaluation of stability of electrochemical display elements 1-1 to 21 to long-term storage >> Each electrochemical display element was stored at 65 ° C. for 432 hours, and evaluated according to the corresponding methods of Evaluation 1 and Evaluation 2.
  • Table 6 shows the evaluation results of each electrochemical display element obtained as described above.
  • Example 2 The electrode, ink, and electrolyte solution obtained in Example 1 were also used in Example 2.
  • the film was applied so that the film thickness after that was 20 ⁇ m, then dried at 15 ° C. for 30 minutes to evaporate the solvent, and then dried in an atmosphere at 45 ° C. for 1 hour.
  • the electrodes 2 and 7 were bonded so as to be orthogonal to each other and heated and pressed to prepare empty cells. Electrolyte solution 13 was vacuum-injected into the empty cell, and the injection port was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin to produce electrochemical display element 2-1.
  • Electrochemical display elements 2-2 to 2-18 were obtained in the same manner as in the production of the electrochemical display element 2-1, except that the configuration of the electrolyte solution and the electrode was changed to the configuration shown in Table 7. .
  • R ave5 and R ave6 were obtained by the same method.
  • R BK
  • and R COLOR3
  • the smaller the values of R BK and R COLOR2 the better the stability of the reflectance when repeatedly driven.
  • Each electrochemical display element was stored at 65 ° C. for 432 hours and evaluated in the same manner.
  • Table 8 shows the structure and evaluation results of each electrochemical display element obtained as described above.

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Abstract

 簡便な部材構成、低電圧で駆動可能で、表示コントラスト、白表示反射率が高い電気化学的表示素子であって、かつ長期間保存後であっても繰返し駆動での反射率の変動が少ない電気化学的電気化学的表示素子であって、下記一般式(1)で表されるN-オキシル誘導体と電解質と一対の対向する電極を有していることを特徴とする。 〔式中、R1、R2、R3、R4は各々独立に水素原子若しくは置換基を有しても良い、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、或いは、複素環基を表し、Z1は環状構造を形成するのに必要な2個もしくは3個の原子群を表す。またZ1は置換基を有していても良い。〕

Description

電気化学的表示素子
 本発明は、耐久性に優れ高いコントラストの得られる電気化学的表示素子に関し、特に単層構成で多色表示を可能とした新規の電気化学的な電気化学的表示素子に関するものである。
 近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手、電子情報を閲覧する機会が益々増大している。
 この様な電子情報の閲覧手段として、従来の液晶ディスプレイやCRT、また近年では、有機ELディスプレイ等の発光型が主として用いられているが、特に、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間にわたってこの閲覧手段を注視する必要があり、これらの行為は必ずしも人間に優しい手段とは言い難く、一般に発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限され、静止画面に視線を合わせる必要が生じる、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。
 これらの欠点を補う表示手段として、外光を利用し、像保持の為に電力を消費しない(メモリー性)反射型ディスプレイが知られているが、下記の理由で十分な性能を有しているとは言い難い。
 すなわち、反射型液晶等の偏光板を用いる方式は、反射率が約40%と低く白表示に難があり、また構成部材の作製に用いる製法の多くは簡便とは言い難い。また、ポリマー分散型液晶は高い電圧を必要とし、また有機物同士の屈折率差を利用しているため、得られる画像のコントラストが十分でない。また、ポリマーネットワーク型液晶は駆動電圧が高いことと、メモリー性を向上させるために複雑なTFT回路が必要である等の課題を抱えている。また、電気泳動法による表示素子は、10V以上の高い電圧が必要となり、電気泳動性粒子凝集による耐久性に懸念がある。
 これら上述の各方式の欠点を解消する表示方式として、エレクトロクロミック表示素子(以下、EC方式と略す)や金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式(以下、ED方式と略す)が知られている。EC方式は、3V以下の低電圧でフルカラー表示が可能で、簡易なセル構成、白品質で優れる等の利点があり、ED方式もまた、3V以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、黒と白のコントラストや黒品質に優れる等の利点があり、様々な方法が開示されて(例えば、特許文献1~5参照)いる。
 本発明者が上記各特許文献に開示されている技術を詳細に検討した結果、従来技術では繰返し駆動させたときの反射率の安定性に課題があることが判明した。これを解決する手段としては、電解質にレドックス緩衝剤としてフェロセン類化合物を添加する方法や(例えば、特許文献6参照)、レドックスプロモーター等を電極上に固定化する方法(例えば、特許文献7参照)、ラジカルポリマーを用いた方法が挙げられる(例えば、特許文献8参照)が、近年のユーザーの要求仕様の高まりを満たすにはさらなる改良が必要である。
WO2004/068231号明細書 WO2004/067673号明細書 米国特許第4,240,716号明細書 特許第3428603号公報 特開2003-241227号公報 特表2007-508587号公報 米国特許第7,253,940号明細書 特開2007-298713号公報
 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡便な部材構成、低電圧で駆動可能で、表示コントラスト、白表示反射率が高い電気化学的表示素子であって、かつ長期間保存後であっても繰返し駆動での反射率の変動が少ない電気化学的表示素子を提供することにある。
 本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。
 1.下記一般式(1)で表されるN-オキシル誘導体と電解質と対向する一対の電極を有していることを特徴とする電気化学的表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
〔式中、R1、R2、R3、R4は各々独立に水素原子若しくは置換基を有しても良い、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、或いは、複素環基を表し、Z1は環状構造を形成するのに必要な2個もしくは3個の原子群を表す。またZ1は置換基を有していても良い。〕
 2.前記N-オキシル誘導体が対向する一対の電極の少なくとも一方に固定化されていることを特徴とする前記1に記載の電気化学的表示素子。
 3.更に、下記一般式(L)で表される化合物を含有し、かつ前記対向する一対の電極の駆動操作により、白表示、或いは、着色表示を行うことを特徴とする前記1又は2に記載の電気化学的表示素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
〔式中、RL1は置換もしくは無置換のアリール基を表し、RL2、RL3は各々水素原子または置換基を表す。Xは>N-RL4、酸素原子または硫黄原子を表し、RL4は水素原子、または置換基を表す。〕
 4.前記電解質に電気化学的な酸化還元反応によって可逆的に溶解、析出する金属塩化合物と前記一般式(L)で表される化合物を含有し、かつ前記一対の対向する電極の駆動操作により、黒表示、白表示、或いは、黒以外の着色表示を行うことを特徴とする前記1~3のいずれか1項に記載の電気化学的表示素子。
 5.前記金属塩化合物が、銀塩化合物であることを特徴とする前記4に記載の電気化学的表示素子。
 本発明により、簡便な部材構成、低電圧で駆動可能で、表示コントラスト、白表示反射率が高い電気化学的表示素子であって、かつ長期間保存後であっても繰返し駆動での反射率の変動が少ない電気化学的表示素子を提供することができた。
 本発明を更に詳しく説明する。本発明者等は、アザビシクロアルカン骨格を持つN-オキシル誘導体が、既存のN-オキシル誘導体に比べて少ない添加量で後者と同等以上の効果を発揮することを見出した。これにより、N-オキシル誘導体自身による着色が抑えられ、白表示時の反射率が改善された。また同時にアザビシクロアルカン骨格を持つN-オキシル誘導体を用いた場合は長期間保存した後であっても繰り返し駆動した際の反射率の安定性が劣化しないことを見出した。これらはアザビシクロアルカン骨格の安定性に由来するものであると考えられる。
 《電気化学的表示素子の基本構成》
 本発明の電気化学的表示素子においては、表示部には、一対の対向する電極が設けられている。表示部に近い電極の1つである電極1にはITO電極等の透明電極、他方の電極2には導電性電極が設けられている。電極1と電極2との間に、本発明に係わる電解質及びエレクトロクロミック化合物、白色散乱物、N-オキシル誘導体を含有する。一対の対向する電極間に正負両極性の電圧を印加することによりエレクトロクロミック色素の酸化・還元による着色・消色反応により、白及び各種着色状態を可逆的に切り替えることができる。
 好ましい態様に於いては、一対の対向する電極間に電気化学的な酸化還元反応により可逆的に溶解析出する金属塩を含有する。この態様に於いては、一対の対向する電極間に正負両極性の電圧を印加することにより、金属塩の溶解析出に伴う白黒表示が行なわれ、エレクトロクロミック化合物の酸化・還元による着色・消色反応と合わせ、黒色、白色、黒以外の着色した状態を可逆的に切り替えることができる。
 本発明の好ましい態様に於いては、エレクトロクロミック化合物が、表示側の透明電極1上に固定化されている。
 《電極》
 -表示電極-
 本発明の電気化学的表示素子に於いては、一対の対向する電極のうち、表示部側に透明電極を用いる。透明電極としては、透明で電気を通じるものであれば特に制限はない。例えば、Indium Tin Oxide(ITO:インジウム錫酸化物)、Indium Zinc Oxide(IZO:インジウム亜鉛酸化物)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化インジウム、酸化亜鉛、白金、金、銀、ロジウム、銅、クロム、炭素、アルミニウム、シリコン、アモルファスシリコン、BSO(Bismuth Silicon Oxide)等が挙げられる。電極をこのように形成するには、例えば、基板上にITO膜をスパッタリング法等でマスク蒸着するか、ITO膜を全面形成した後、フォトリソグラフィ法でパターニングすればよい。表面抵抗値としては、100Ω/□以下が好ましく、10Ω/□以下がより好ましい。透明電極の厚みは特に制限はないが、0.1~20μmであるのが一般的である。
 -半導体ナノ多孔質層-
 前記表示部側の透明電極上には色素等を固定化するために、半導体ナノ多孔質層を形成する事が出来る。半導体ナノ多孔質層は、その表面及び内部に、EC色素等を担持可能な微細孔を有している。前記半導体ナノ多孔質層の比表面積は、1~5000m2/gが好ましく、10~2500m2/gがより好ましい。ここで、比表面積は窒素ガスの吸着量から求めたBET比表面積を意味する。比表面積を大きくすることによりEC色素の吸着量を増大することができ、本発明の目的を達成することができる。
 前記半導体ナノ多孔質層に含まれる半導体微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単体半導体、酸化物半導体、化合物半導体、有機半導体、複合体酸化物半導体、又はこれらの混合物が挙げられ、これらにはドーパントとして不純物が含まれていてもよい。なお、半導体の形態の制限は特になく、単結晶、多結晶、非晶質又はこれらの混合形態であってもよい。
 前記半導体微粒子としては、酸化物半導体が好ましい。酸化物半導体は、金属酸化物で半導体の性質を持つものであり、例えば、TiO2、SnO2、Fe23、SrTiO3、WO3、ZnO、ZrO2、Ta25、Nb25、V25、In23、CdO、MnO、CoO、TiSrO3、KTiO3、Cu2O、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、などが挙げられる。
 前記半導体微粒子の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができ、球形、ナノチューブ状、棒状、ウィスカー状のいずれの形状であっても構わず、形状の異なる2種類以上の微粒子を混合することもできる。前記球形粒子の場合には、平均粒径が0.1~1000nmが好ましく、1~100nmがより好ましい。なお、粒径分布の異なる2種類以上の微粒子を混合しても構わない。また、前記棒状粒子の場合には、アスペクト比が2~50000が好ましく、5~25000がより好ましい。
 -対向電極-
 本発明の電気化学的表示素子において、表示部側に対向する電極としては金属電極若しくは炭素電極が用いられる。
 金属電極としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマス、及びそれらの合金等の公知の金属種を用いることができる。金属電極は、電解質中の銀の酸化還元電位に近い仕事関数を有する金属が好ましく、中でも銀または銀含有率80%以上の銀電極が、銀の還元状態維持の為に有利であり、また電極汚れ防止にも優れる。電極の作製方法は、蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、CVD法等の既存の方法を用いることができる。
 炭素電極としては、多孔質炭素電極が好ましい。吸着担持可能な多孔質炭素電極としては、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、複合炭素体や、ホウ素、窒素、りん等を炭素にドープして焼成した炭素化合物、等が挙げられる。炭素粒子の形状としては、メソフェーズ小球体、繊維状黒鉛が挙げられる。メソフェーズ小球体はコールタールピッチなどを350~500℃で焼成することで得られ、これら小球体をさらに分級して高温焼成で黒鉛化すると良好な多孔質炭素電極が得られる。また、ピッチ系、PAN系、および気相成長繊維から、繊維状黒鉛を得ることができる。
 〔N-オキシル誘導体〕
 本発明に係るN-オキシル誘導体は、エレクトロデポジション反応やエレクトロクロミック反応のメディエータとして機能する場合と対極の反応物として機能する場合がある。メディエータとして機能する場合はエレクトロデポジション反応やエレクトロクロミック反応と同極の活性を有していることが望ましく、対極の反応物として機能する場合にはエレクトロデポジション反応やエレクトロクロミック反応と異極の活性を有していることが望ましい。
 本発明に係るN-オキシル誘導体は、電解質中に含有されていても、電極表面上に固定化されていてもよい。電極表面上に固定化する方法は、N-オキシル誘導体に電極表面と化学吸着または物理吸着する基を導入する方法やN-オキシル誘導体をポリマー化して電極表面上に薄膜を形成する方法などが挙げられる。尚、N-オキシル誘導体はN-オキシルラジカルの状態で添加しても良く、またN-ヒドロキシ化合物、オキソアンモニウムイオン化合物の状態で添加しても良い。
 〔一般式(1)の説明〕
 一般式(1)に於いて、R1、R2、R3、R4は各々独立に水素原子若しくは置換基を有しても良い、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、或いは、複素環基を表す。Z1は環状構造を形成するのに必要な2個もしくは3個の原子群を表し、好ましい原子群としては、炭素原子、酸素原子、硫黄原子または窒素原子等から選ばれる原子群であり、特に好ましくは炭素原子である。更にこれらの原子群は置換基を有していても良い。これらの置換基としては特に制限は無く、例えば以下のような置換基が挙げられる。アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基(例えば、プロパルギル基等)、グリシジル基、アクリレート基、メタクリレート基、芳香族基(例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等)、複素環基(例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スリホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基等)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基、エタンスルホンアミド基、ブタンスルホンアミド基、ヘキサンスルホンアミド基、シクロヘキサンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレタン基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、フェニルウレイド基、2-ピリジルウレイド基等)、アシル基(例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ヘキサノイル基、シクロヘキサノイル基、ベンゾイル基、ピリジノイル基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、メチルウレイド基等)、スルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、フェニルスルフォニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、アニリノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ホスホノ基(例えば、ホスホノエチル基、ホスホノプロピル基、ホスホノオキシエチル基)等を挙げることができる。また、これらの基はさらにこれらの基で置換されていてもよい。
 R1、R2、R3、R4としては、水素原子もしくはC1~4のアルキル基が好ましく、更に好ましくは水素原子もしくはメチル基である。
 以下に、一般式(1)で表されるN-オキシル誘導体の具体的化合物例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 《N-オキシル誘導体の合成》
 これらの化合物はTetrahedron letter 49 (2008)48~52に記載の方法を参照し合成することが可能である。
 《エレクトロクロミック化合物(以下EC化合物若しくはEC色素と記す)》
 前記EC化合物としては、電気化学的な酸化反応及び還元反応の少なくとも一方により発色又は消色する作用を示す限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することが出来る。EC化合物としては、酸化タングステン、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化インジウム、酸化クロム、酸化マンガン、プルシアンブルー、窒化インジウム、窒化錫、窒化塩化ジルコニウム等の無機化合物に加え、有機金属錯体、導電性高分子化合物及び有機色素が知られている。
 EC特性を示す有機金属錯体としては、例えば、金属-ビピリジル錯体、金属フェナントロリン錯体、金属-フタロシアニン錯体、希土類ジフタロシアニン錯体、フェロセン系色素などが挙げられる。
 EC特性を示す導電性高分子化合物としては、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリン、ポリフェニレンジアミン、ポリベンジジン、ポリアミノフェノール、ポリビニルカルバゾール、ポリカルバゾール及びこれらの誘導体などが挙げられる。
 また例えば特開2007-112957に記載されているような、ビスターピリジン誘導体と金属イオンから成る高分子材料もEC特性を示す。
 EC特性を示す有機色素としては、ビオロゲン等ピリジニウム系化合物、フェノチアジン等アジン系色素、スチリル系色素、アントラキノン系色素、ピラゾリン系色素、フルオラン系色素、ドナー/アクセプター型化合物類(例えば、テトラシアノキノジメタン、テトラチアフルバレン)等が挙げられる。その他、酸化還元指示薬、pH指示薬として知られている化合物を用いる事も出来る。
 EC化合物を、色調変化の点で分類すると、下記3つのクラスに分けられる。
クラス1:酸化還元によりある特定の色から別の色に変化するEC化合物。
クラス2:酸化状態で実質無色であり、還元状態である特定の着色状態を示すEC化合物。
クラス3:還元状態で実質無色であり、酸化状態である特定の着色状態を示すEC化合物。
 本発明の電気化学的表示素子に於いては、目的・用途により上記クラス1からクラス3のEC化合物を適宜選択する事が出来る。
 [クラス1のEC化合物]
 クラス1のEC化合物は酸化還元によりある特定の色から別の色に変化するEC化合物であり、その取り得る酸化状態に於いて、二色以上の表示が可能な化合物である。
 クラス1に分類される化合物としては、例えばV25は酸化状態から還元状態へ変化する事で橙色から緑色に変化し、同様にRh23は黄色から暗緑色に変化する。
 有機金属錯体の多くはクラス1に分類され、ルテニウム(II)ビピリジン錯体、例えばトリス(5,5’-ジカルボキシルエチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム錯体は+2~-4価の間で、順にオレンジ色から、紫、青、緑青色、褐色、赤錆色、赤へと変化する。希土類ジフタロシアニン類の多くも、このようなマルチカラー特性を示す。例えばルテチウムジフタロシアニンの場合、酸化に従い順次、紫色から青、緑、赤橙色へと変化する。
 また導電性ポリマーもその多くはクラス1に分類される。例えばポリチオフェンは酸化状態から還元状態へ変化する事で青から赤へと変化し、ポリピロールは褐色から黄色へと変化する。またポリアニリン等では、マルチカラー特性を示し酸化状態の紺色から順に青色、緑色、淡黄色へと変化する。
 クラス1に分類されるEC化合物は、単一の化合物で、多色表示が可能であると言うメリットを有するが、反面実質無色と言える状態を作れないと言う欠点を有する。
 [クラス2のEC化合物]
 クラス2のEC化合物は、酸化状態で無色乃至は極淡色であり、還元状態である特定の着色状態を示す化合物である。
クラス2に分類される無機化合物としては、下記化合物が挙げられ、各々還元状態でカッコ内に示した色を示す。WO3(青)、MnO3(青)、Nb25(青)、TiO2(青)等。
 クラス2に分類される有機金属錯体としては、例えばトリス(バソフェナントロリン)鉄(II)錯体が挙げられ、還元状態で赤色を示す。
 クラス2に分類される有機色素としては、特開昭62-71934、特開2006-71765等に記載されている化合物、例えばテレフタル酸ジメチル(赤)、4,4’-ビフェニルカルボン酸ジエチル(黄色)、1,4-ジアセチルベンゼン(シアン)、或いは特開平1-230026、特表2000-504764等に記載されているテトラゾリウム塩化合物等が挙げられる。
 クラス2に分類される色素として、最も代表的なのはビオロゲン等ピリジニウム系化合物で有る。ビオロゲン系化合物は表示が鮮明であること、置換基を変える事などにより色のバリエーションを持たせる事が可能である事などの長所を有しているため、有機色素の中では最も盛んに研究されている。発色は、還元で生じた有機ラジカルに基くものである。
 ビオロゲン等ピリジニウム系化合物としては、例えば特表2000-506629を初めとして下記特許に記載されている化合物が挙げられる。
 特開平5-70455、特開平5-170738、特開2000-235198、特開2001-114769、特開2001-172293、特開2001-181292、特開2001-181293、特表2001-510590、特開2004-101729、特開2006-154683、特表2006-519222、特開2007-31708、2007-171781、2007-219271、2007-219272、特開2007-279659、特開2007-279570、特開2007-279571、特開2007-279572等。
 以下に、本発明に用いる事ができるビオロゲン等ピリジニウム化合物を例示するが、これらに限定されるものでは無い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 [クラス3のEC化合物]
 クラス3のEC化合物は、還元状態で無色乃至は極淡色であり、酸化状態である特定の着色状態を示す化合物である。
 クラス3に分類される無機化合物としては、例えば酸化イリジウム(暗青色)、プルシアンブルー(青)等が挙げられる(各々酸化状態でカッコ内に示した色を示す)。
 クラス3に分類される導電性ポリマーとしては、例は少ないが、例えば特開平6-263846に記載のフェニルエーテル系化合物が上げられる。
 クラス3に分類される色素としては多数の色素が知られているが、スチリル系色素、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アクリジン等のアジン系色素、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール等のアゾール系色素等が好ましい。
 以下に、本発明に用いる事ができるスチリル系色素、及びアジン系色素、アゾール系色素を例示するが、これらに限定されるものでは無い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 本発明の好ましい態様に於いては、前記EC色素と共に電気化学的な酸化還元反応により可逆的に溶解析出する金属塩を併用し、黒表示、白表示及び黒以外の着色表示の3色以上の多色表示を行う。この場合、該金属塩が還元されて黒表示を行う為、EC色素としては酸化により発色するクラス3のEC化合物が好ましく、特に発色の多様性、低駆動電圧、メモリー性等の点でアゾール系色素が好ましい。本発明に於いて、最も好ましい色素は下記一般式(L)で表される化合物である。
 以下、本発明に係る前記一般式(L)で表されるエレクトロクロミック化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 前記一般式(L)において、RL1は置換もしくは無置換のアリール基を表し、RL2、RL3は各々水素原子または置換基を表す。Xは>N-RL4、酸素原子または硫黄原子を表し、RL4は水素原子、または置換基を表す。RL1が置換基を有するアリール基を表す場合、置換基としては特に制限は無く、例えば以下のような置換基が挙げられる。
 アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基(例えば、プロパルギル基等)、グリシジル基、アクリレート基、メタクリレート基、芳香族基(例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等)、複素環基(例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スリホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基等)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基、エタンスルホンアミド基、ブタンスルホンアミド基、ヘキサンスルホンアミド基、シクロヘキサンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレタン基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、フェニルウレイド基、2-ピリジルウレイド基等)、アシル基(例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ヘキサノイル基、シクロヘキサノイル基、ベンゾイル基、ピリジノイル基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、メチルウレイド基等)、スルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、フェニルスルフォニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、アニリノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ホスホノ基(例えば、ホスホノエチル基、ホスホノプロピル基、ホスホノオキシエチル基)等を挙げることができる。また、これらの基はさらにこれらの基で置換されていてもよい。
 RL1としては、置換もしくは無置換のフェニル基が好ましく、更に好ましくは置換もしくは無置換の2-ヒドロキシフェニル基または4-ヒドロキシフェニル基である。
 RL2,RL3で表される置換基としては特に制限は無く、前記RL1のアリール基上への置換基として例示した置換基等が挙げられる。好ましくはRL2,RL3は置換基を有しても良い、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族基、複素環基である。RL2,RL3は互いに連結して、環構造を形成しても良い。RL2,RL3の組み合わせとしては、双方共に置換基を有しても良いフェニル基、複素環基である場合、若しくは何れか一方が置換基を有しても良いフェニル基、複素環基であり、他方が置換基を有しても良いアルキル基の組み合わせである。
 Xとして好ましくは>N-RL4である。RL4として好ましくは、水素原子、アルキル基、芳香族基、複素環基、アシル基であり、より好ましくは水素原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数5~10のアリール基、アシル基である。
 本発明の電気化学的表示素子においては、本発明に係る一般式(L)で表される化合物が、電極表面と化学吸着または物理吸着する基を有していることが好ましい。本発明に係る化学吸着とは、電極表面との化学結合による比較的強い吸着状態であり、本発明に係る物理吸着とは、電極表面と吸着物質との間に働くファンデルワールス力による比較的弱い吸着状態である。本発明に係る吸着性基は、化学吸着性の基である方が好ましく、化学吸着する吸着性基としては、-COOH、-P=O(OH)2、-OP=O(OH)2及び-Si(OR)3(Rは、アルキル基を表す)が好ましい。
 一般式(L)で表されるアゾール色素の中でも、特に下記一般式(L2)で表されるイミダゾール系色素が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(L2)に於いて、RL21、RL22は脂肪族基、脂肪族オキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、アシル基、スルホンアミド基、スルファモイル基を表し、RL23は芳香族基若しくは芳香族複素環基を表し、RL24は水素原子、脂肪族基、芳香族基、芳香族複素環基を表し、RL25は水素原子、脂肪族基、芳香族基、アシル基を表す。
 これらRL21からRL25で表される基は、更に任意の置換基で置換されていても良い。但しRL21からRL25で表される基の少なくとも1つは、その部分構造として-COOH、-P=O(OH)2、-OP=O(OH)2及び-Si(OR)3(Rは、アルキル基を表す)を有する。
 一般式RL21,RL22で表される基としては、アルキル基(特に分岐アルキル基)、シクロアルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基が好ましい。RL23としては置換若しくは無置換のフェニル基、5員もしくは6員環複素環基(例えばチエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジル基等)が好ましい。RL24としては置換若しくは無置換の、フェニル基、5員もしくは6員環複素環基、アルキル基が好ましい。RL25としては特に水素原子若しくはアリール基が好ましい。
 また一般式(L2)を電極上に固定する際、これらRL21からRL25で示される基の少なくともひとつに、部分構造として、-P=O(OH)2、-Si(OR)3(Rは、アルキル基を表す)を有する事が好ましく、特にRL23若しくはRL24で示される基の部分構造として-Si(OR)3(Rは、アルキル基を表す)を有する事が好ましい。
 以下に、一般式(L2)で表されるEC色素の具体的化合物例、及び一般式(L2)には該当しないが、一般式(L)に含まれるEC色素の具体例を示すが、本発明はこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 《電解質》
 本発明でいう「電解質」とは、一般に、水などの溶媒に溶けて溶液がイオン伝導性を示す物質(以下、「狭義の電解質」という。)をいうが、本発明の説明においては、狭義の電解質に電解質、非電解質を問わず他の金属、化合物等を含有させた混合物を電解質(「広義の電解質」)という。
 [電解質溶媒]
 本発明に於いて、電解質溶媒としては非プロトン性極性溶媒が用いられる。非プロトン性極性溶媒としては、例えばジメチルカボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチロラクトン、ジエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメテルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、メチルジオキソラン、アセトトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、スルホオキシド、ジメチルスルホオキシドジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、スルホラン、N-メチル-2-オキドリノリンおよびこれら混合物を使用することができる。
 電解質溶媒の沸点としては、特に制限は無いが、揮発性防止の点、及び製造上の理由から、高沸点である事が好ましく、200℃以上の沸点を有する事が好ましい。
 本発明に於いて、特に好ましく用いられる溶媒は下記一般式(S1),(S2)で表される化合物である。
 〔一般式(S1)、(S2)で表される化合物〕
 本発明の電気化学的表示素子においては、電解質が、下記一般式(S1)または(S2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
〔式中Lは酸素原子またはアルキレン基を表し、Rs11からRs14は各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表す。〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
〔式中Rs21,Rs22は各々アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表す。〕
 はじめに、一般式(S1)で表される化合物の詳細について説明する。
 前記一般式(S1)において、Lは酸素原子またはアルキレン基を表し、Rs11からRs14は各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表し、これらの置換基は更に任意の置換基で置換されていても良い。
 アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等、アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等、シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等、アルコキシアルキル基として、例えば、β-メトキシエチル基、γ-メトキシプロピル基等、アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等を挙げることができる。
 以下、一般式(S1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 次いで、一般式(S2)で表される化合物の詳細について説明する。
 前記一般式(S2)において、Rs21,Rs22は各々アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキシ基を表す。
 アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等、アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等、シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等、アルコキシアルキル基として、例えば、β-メトキシエチル基、γ-メトキシプロピル基等、アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等を挙げることができる。
 以下、一般式(S2)で表される化合物の具体例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 上記例示した一般式(S1)及び一般式(S2)で表される化合物の中でも、特に、例示化合物(S1-1)、(S1-2)、(S2-3)が好ましい。
 本発明に係る一般式(S1)、(S2)で表される化合物は電解質溶媒の1種であるが、本発明の電気化学的表示素子においては、本発明の目的効果を損なわない範囲でさらに別の溶媒を併せて用いることができる。具体的には、テトラメチル尿素、スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、2-(N-メチル)-2-ピロリジノン、ヘキサメチルホスホルトリアミド、N-メチルプロピオンアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,Nジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、ブチロニトリル、プロピオニトリル、アセトニトリル、アセチルアセトン、4-メチル-2-ペンタノン、2-ブタノール、1-ブタノール、2-プロパノール、1-プロパノール、エタノール、メタノール、無水酢酸、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、ジメトキシエタン、ジエトキシフラン、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、水等が挙げられる。これらの溶媒の内、凝固点が-20℃以下、かつ沸点が120℃以上の溶媒を少なくとも1種含むことが好ましい。
 さらに本発明で用いることのできる溶媒としては、J.A.Riddick,W.B.Bunger,T.K.Sakano,“Organic Solvents”,4th ed.,John Wiley & Sons(1986)、Y.Marcus,“Ion Solvation”,John Wiley & Sons(1985)、C.Reichardt,“Solvents and Solvent Effects in Chemistry”,2nd ed.,VCH(1988)、G.J.Janz,R.P.T.Tomkins,“Nonaqueous Electorlytes Handbook”,Vol.1,Academic Press(1972)に記載の化合物を挙げることができる。
 [支持電解質]
 本発明において用いられる支持電解質としては、電気化学の分野又は電池の分野で通常使用される塩類、酸類、アルカリ類が使用できる。
 塩類としては、特に制限はなく、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の無機イオン塩;4級アンモニウム塩;環状4級アンモニウム塩;4級ホスホニウム塩などが使用できる。
 塩類の具体例としては、ハロゲンイオン、SCN-、ClO4 -、BF4 -、CF3SO3-、(CF3SO22-、(C25SO22-、PF6 -、AsF6 -、CHCOO-、CH3(C6H4)SO3 -、及び(C25SO23-から選ばれる対アニオンを有するLi塩、Na塩、あるいはK塩等の金属塩が挙げられる。
 またハロゲンイオン、SCN-、ClO4 -、BF4 -、CF3SO3 -、(CF3SO2-、(C25SO22 -、PF6 -、AsF6 -、CH3COO-、CH3(C64)SO3 -、及び(C25SO23-から選ばれる対アニオンを有する4級アンモニウム塩、具体的には、(CH34NBF4、(C254NBF4、(n-C494NBF4、(C254NBr、(C254NClO4、(n-C494NClO4、CH3(C253NBF4、(CH32(C252NBF4、(CH34NSO3CF3、(C254NSO3CF3、(n-C494NSO3CF3、さらには、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
等が挙げられる。
 本発明に於いて上記電解質溶媒及び支持電解質以外に、下記の様な化合物を添加しても良い。
 [金属塩化合物]
 本発明に係る金属塩化合物とは、一対の対向する電極上の少なくとも1方の電極上で、該一対の対向する電極の駆動操作で、溶解・析出を行うことができる金属種を含む塩であれば、如何なる化合物であってもよい。好ましい金属種は、銀、ビスマス、銅、ニッケル、鉄、クロム、亜鉛等であり、特に好ましいのは銀、ビスマスであり、銀が最も好ましい。
 〔銀塩化合物〕
 本発明に係る銀塩化合物とは、銀または、銀を化学構造中に含む化合物、例えば、酸化銀、硫化銀、金属銀、銀コロイド粒子、ハロゲン化銀、銀錯体化合物、銀イオン等の化合物の総称であり、固体状態や液体への可溶化状態や気体状態等の相の状態種、中性、アニオン性、カチオン性等の荷電状態種は、特に問わない。
 本発明に係る電解質に含まれる金属イオン濃度は、0.2モル/kg≦[Metal]≦2.0モル/kgが好ましい。金属イオン濃度が0.2モル/kg以上であれば、十分な濃度の銀溶液となり所望の駆動速度を得ることができ、2モル/kg以下であれば析出を防止し、低温保存時での電解質液の安定性が向上する。
 〔ハロゲンイオン、金属イオン濃度比〕
 本発明の電気化学的表示素子においては、電解質に含まれるハロゲンイオンまたはハロゲン原子のモル濃度を[X](モル/kg)とし、前記電解質に含まれる銀または銀を化学構造中に含む化合物の銀の総モル濃度を[Metal](モル/kg)としたとき、下式(1)で規定する条件を満たすことが好ましい。
 式(1):0≦[X]/[Metal]≦0.1
 本発明でいうハロゲン原子とは、ヨウ素原子、塩素原子、臭素原子、フッ素原子のことをいう。[X]/[Metal]が0.1よりも大きい場合は、金属の酸化還元反応時に、X-→X2が生じ、X2は析出した金属と容易にクロス酸化して析出した金属を溶解させ、メモリー性を低下させる要因の1つになるので、ハロゲン原子のモル濃度は金属銀のモル濃度に対してできるだけ低い方が好ましい。本発明においては、0≦[X]/[Metal]≦0.001がより好ましい。ハロゲンイオンを添加する場合、ハロゲン種については、メモリー性向上の観点から、各ハロゲン種モル濃度総和が[I]<[Br]<[Cl]<[F]であることが好ましい。
 [銀塩溶剤]
 本発明に於いては金属塩(特に銀塩)の溶解析出を促進するために、下記一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物を含有する事が好ましい。
 〔一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物〕
 本発明の電気化学的表示素子においては、電解質が、下記一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物の少なくとも1種を含有することが好ましい。一般式(G1)及び(G2)で表される化合物は、本発明に於いて銀の溶解析出を生じさせるため、電解質中での銀の可溶化を促進する化合物である。一般に、銀の溶解析出を生じさせるためには、電解質中で銀を可溶化することが必要であり、例えば、銀と配位結合を生じさせたり、銀と弱い共有結合を生じさせるような、銀と相互作用を示す化学構造種を含む化合物が有用である。前記化学構造種として、ハロゲン原子、メルカプト基、カルボキシル基、イミノ基等が知られているが、本発明においては、チオエーテル基を含有する化合物及びメルカプトアゾール類は、銀溶剤として有用に作用しかつ、共存化合物への影響が少なく溶媒への溶解度が高い特徴がある。
  一般式(G1)
        Rg11-S-Rg12
〔式中Rg11、Rg12は各々置換または無置換の炭化水素基を表す。また、これらの炭化水素基では、1個以上の窒素原子、酸素原子、リン原子、硫黄原子、ハロゲン原子を含んでも良く、Rg11とRg12が互いに連結し、環状構造を取っても良い。〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
〔式中、Mは水素原子、金属原子または4級アンモニウムを表す。Zは含窒素複素環を構成するのに必要な原子群表す。nは0~5の整数を表し、Rg21は置換基を表し、nが2以上の場合、それぞれのRg21は同じであってもよく、異なってもよく、お互いに連結して縮合環を形成してもよい。〕
 前記一般式(G1)において、Rg11、Rg12は各々置換または無置換の炭化水素基を表す。また、これらの炭化水素基では、1個以上の窒素原子、酸素原子、リン原子、硫黄原子を含んでも良く、Rg11とRg12が互いに連結し、環状構造を取っても良い。
 炭化水素基に置換可能な基としては、例えば、アミノ基、グアニジノ基、4級アンモニウム基、ヒドロキシル基、ハロゲン化合物、カルボン酸基、カルボキシレート基、アミド基、スルフィン酸基、スルホン酸基、スルフェート基、ホスホン酸基、ホスフェート基、ニトロ基、シアノ基等を挙げることができる。
 以下、本発明に係る一般式(G1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明ではこれら例示する化合物にのみ限定されるものではない。
 G1-1:CH3SCH2CH2OH
 G1-2:HOCH2CH2SCH2CH2OH
 G1-3:HOCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OH
 G1-4:HOCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OH
 G1-5:HOCH2CH2SCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2SCH2CH2OH
 G1-6:HOCH2CH2OCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OCH2CH2OH
 G1-7:H3CSCH2CH2COOH
 G1-8:HOOCCH2SCH2COOH
 G1-9:HOOCCH2CH2SCH2CH2COOH
 G1-10:HOOCCH2SCH2CH2SCH2COOH
 G1-11:HOOCCH2SCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2SCH2COOH
 G1-12:HOOCCH2CH2SCH2CH2SCH2CH(OH)CH2SCH2CH2SCH2CH2COOH
 G1-13:HOOCCH2CH2SCH2CH2SCH2CH(OH)CH(OH)CH2SCH2CH2SCH2CH2COOH
 G1-14:H3CSCH2CH2CH2NH2
 G1-15:H2NCH2CH2SCH2CH2NH2
 G1-16:H2NCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NH2
 G1-17:H3CSCH2CH2CH(NH2)COOH
 G1-18:H2NCH2CH2OCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OCH2CH2NH2
 G1-19:H2NCH2CH2SCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2SCH2CH2NH2
 G1-20:H2NCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NH2
 G1-21:HOOC(NH2)CHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2CH(NH2)COOH
 G1-22:HOOC(NH2)CHCH2SCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2SCH2CH(NH2)COOH
 G1-23:HOOC(NH2)CHCH2OCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OCH2CH(NH2)COOH
 G1-24:H2N(O=)CCH2SCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2SCH2C(=O)NH2
 G1-25:H2N(O=)CCH2SCH2CH2SCH2C(=O)NH2
 G1-26:H2NHN(O=)CCH2SCH2CH2SCH2C(=O)NHNH2
 G1-27:H3C(O=)CNHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NHC(O=)CH3
 G1-28:H2NO2SCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2SO2NH2
 G1-29:NaO3SCH2CH2CH2SCH2CH2SCH2CH2CH2SO3Na
 G1-30:H3CSO2NHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NHO2SCH3
 G1-31:H2N(NH=)CSCH2CH2SC(=NH)NH2・2HBr
 G1-32:H2N(NH=)CSCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2SC(=NH)NH2・2HCl
 G1-33:H2N(NH=)CNHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NHC(=NH)NH2・2HBr
 G1-34:〔(CH33NCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2N(CH332+・2Cl
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 上記例示した各化合物の中でも、本発明の目的効果をいかんなく発揮できる観点から、特に、例示化合物G1-2が好ましい。
 次いで、本発明に係る一般式(G2)で表される化合物について説明する。
 前記一般式(G2)において、Mは水素原子、金属原子または4級アンモニウムを表す。Zは含窒素複素環を構成するのに必要な原子群表す。nは0~5の整数を表し、Rg21は置換基を表し、nが2以上の場合、それぞれのRg21は同じであってもよく、異なってもよく、お互いに連結して縮合環を形成してもよい。
 一般式(G2)のMで表される金属原子としては、例えば、Li、Na、K、Mg、Ca、Zn、Ag等が挙げられ、4級アンモニウムとしては、例えば、NH4、N(CH34、N(C494、N(CH331225、N(CH331633、N(CH33CH265等が挙げられる。
 一般式(G2)のZを構成成分とする含窒素複素環としては、例えば、テトラゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、インドール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾセレナゾール環、ナフトオキサゾール環等が挙げられる。
 一般式(G2)のRg21で表される置換基としては、特に制限は無いが、例えば下記の様な置換基が挙げられる。
 ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、i-プロピル、ブチル、t-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、ドデシル、ヒドロキシエチル、メトキシエチル、トリフルオロメチル、ベンジル等)、アリール基(例えば、フェニル、ナフチル等)、アルキルカルボンアミド基(例えば、アセチルアミノ、プロピオニルアミノ、ブチロイルアミノ等)、アリールカルボンアミド基(例えば、ベンゾイルアミノ等)、アルキルスルホンアミド基(例えば、メタンスルホニルアミノ基、エタンスルホニルアミノ基等)、アリールスルホンアミド基(例えば、ベンゼンスルホニルアミノ基、トルエンスルホニルアミノ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、トリルチオ基等)、アルキルカルバモイル基(例えばメチルカルバモイル、ジメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、ジブチルカルバモイル、ピペリジルカルバモイル、モルホリルカルバモイル等)、アリールカルバモイル基(例えば、フェニルカルバモイル、メチルフェニルカルバモイル、エチルフェニルカルバモイル、ベンジルフェニルカルバモイル等)、アルキルスルファモイル基(例えば、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ジエチルスルファモイル、ジブチルスルファモイル、ピペリジルスルファモイル、モルホリルスルファモイル等)、アリールスルファモイル基(例えば、フェニルスルファモイル、メチルフェニルスルファモイル、エチルフェニルスルファモイル、ベンジルフェニルスルファモイル等)、アルキルスルホニル基(例えば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基等)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル、4-クロロフェニルスルホニル、p-トルエンスルホニル等)アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ブトキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(例えばフェノキシカルボニル等)、アルキルカルボニル基(例えば、アセチル、プロピオニル、ブチロイル等)、アリールカルボニル基(例えば、ベンゾイル基、アルキルベンゾイル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチロイルオキシ等)、複素環基(例えば、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、セレナゾール環、テトラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、チアジン環、トリアジン環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、インドレニン環、ベンズセレナゾール環、ナフトチアゾール環、トリアザインドリジン環、ジアザインドリジン環、テトラアザインドリジン環基等)が挙げられる。これらの置換基はさらに置換基を有するものを含む。
 次に、一般式(G2)で表される化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 上記例示した各化合物の中でも、本発明の目的効果をいかんなく発揮できる観点から、特に例示化合物G2-12、G2-18、G2-20が好ましい。
 《白色散乱物》
 本発明においては、表示コントラスト及び白表示反射率をより高める観点から、白色散乱物を含有することが好ましく、多孔質白色散乱層を形成させて存在させてもよい。
 本発明に適用可能な多孔質白色散乱層は、電解質溶媒に実質的に溶解しない水系高分子と白色顔料との水混和物を塗布乾燥して形成することができる。
 本発明で適用可能な白色顔料としては、例えば、二酸化チタン(アナターゼ型あるいはルチル型)、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、アルカリ土類金属塩、タルク、カオリン、ゼオライト、酸性白土、ガラス等の無機粒子や、有機化合物としてポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、アイオノマー、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素-ホルマリン樹脂、メラミン-ホルマリン樹脂、ポリアミド樹脂などが単体または複合混合で、または粒子中に屈折率を変化させるボイドを有する状態で使用されてもよい。
 本発明では、上記白色粒子の中でも、二酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化亜鉛が好ましく用いられる。また、無機酸化物(Al23、AlO(OH)、SiO2等)で表面処理した二酸化チタン、これらの表面処理に加えて、トリメチロールエタン、トリエタノールアミン酢酸塩、トリメチルシクロシラン等の有機物処理を施した二酸化チタンを用いることができる。
 これらの白色粒子のうち、高温時の着色防止、屈折率に起因する素子の反射率の観点から、酸化チタンまたは酸化亜鉛を用いることがより好ましい。
 本発明において、電解質溶媒に実質的に溶解しない水系高分子としては、水溶性高分子、水系溶媒に分散した高分子を挙げることができる。
 水溶性化合物としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体等の蛋白質またはセルロース誘導体、澱粉、アラビアゴム、デキストラン、プルラン、カラギーナン等の多糖類のような天然化合物や、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド重合体やそれらの誘導体等の合成高分子化合物が挙げられる。ゼラチン誘導体としては、アセチル化ゼラチン、フタル化ゼラチン、ポリビニルアルコール誘導体としては、末端アルキル基変性ポリビニルアルコール、末端メルカプト基変性ポリビニルアルコール、セルロース誘導体としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。更に、リサーチ・ディスクロージャー及び特開昭64-13546号の(71)頁~(75)頁に記載されたもの、また、米国特許第4,960,681号、特開昭62-245260号等に記載の高吸水性ポリマー、すなわち-COOMまたは-SO3M(Mは水素原子またはアルカリ金属)を有するビニルモノマーの単独重合体またはこのビニルモノマー同士もしくは他のビニルモノマー(例えば、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸アンモニウム、アクリル酸カリウム等)との共重合体も使用される。これらのバインダーは2種以上組み合わせて用いることもできる。
 本発明においては、ゼラチン及びゼラチン誘導体、または、ポリビニルアルコールもしくはその誘導体を好ましく用いることができる。
 水系溶媒に分散した高分子としては、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム等のラテックス類、ポリイソシアネート系、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系、ポリウレタン系、尿素系、フェノール系、ホルムアルデヒド系、エポキシ-ポリアミド系、メラミン系、アルキド系樹脂、ビニル系樹脂等を水系溶媒に分散した熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらの高分子のうち、特開平10-76621号に記載の水系ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。
 本発明でいう電解質溶媒に実質的に溶解しないとは、-20℃から120℃の温度において、電解質溶媒1kgあたりの溶解量が0g以上、10g以下である状態と定義し、質量測定法、液体クロマトグラムやガスクロマトグラムによる成分定量法等の公知の方法により溶解量を求めることができる。
 本発明において、水系化合物と白色顔料との水混和物は、公知の分散方法に従って白色顔料が水中分散された形態が好ましい。水系化合物/白色顔料の混合比は、容積比で1~0.01が好ましく、より好ましくは、0.3~0.05の範囲である。
 本発明において、水系化合物と白色顔料との水混和物を塗布する媒体は、電気化学的表示素子の一対の対向する電極間の構成要素上であればいずれの位置でもよいが、一対の対向する電極の少なくとも1方の電極面上に付与することが好ましい。媒体への付与の方法としては、例えば、塗布方式、液噴霧方式、気相を介する噴霧方式として、圧電素子の振動を利用して液滴を飛翔させる方式、例えば、ピエゾ方式のインクジェットヘッドや、突沸を利用したサーマルヘッドを用いて液滴を飛翔させるバブルジェット(登録商標)方式のインクジェットヘッド、また空気圧や液圧により液を噴霧するスプレー方式等が挙げられる。
 塗布方式としては、公知の塗布方式より適宜選択することができ、例えば、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、含浸コーター、リバースローラーコーター、トランスファーローラーコーター、カーテンコーター、ダブルローラーコーター、スライドホッパーコーター、グラビアコーター、キスロールコーター、ビードコーター、キャストコーター、スプレイコーター、カレンダーコーター、押し出しコーター等が挙げられる。
 媒体上に付与した水系化合物と白色顔料との水混和物の乾燥は、水を蒸発できる方法であればいかなる方法であってもよい。例えば、熱源からの加熱、赤外光を用いた加熱法、電磁誘導による加熱法等が挙げられる。また、水蒸発は減圧下で行ってもよい。
 本発明でいう多孔質とは、前記水系化合物と白色顔料との水混和物を電極上に塗布乾燥して多孔質の白色散乱物を形成した後、該散乱物上に、銀または銀を化学構造中に含む化合物を含有する電解質液を与えた後に一対の対向する電極で挟み込み、電位差を与え、銀の溶解析出反応を生じさせることが可能で、イオン種が電極間で移動可能な貫通状態のことを言う。
 本発明の電気化学的表示素子では、上記説明した水混和物を塗布乾燥中または乾燥後に、硬化剤により水系化合物の硬化反応を行うことが望ましい。
 本発明で用いられる硬膜剤の例としては、例えば、米国特許第4,678,739号の第41欄、同第4,791,042号、特開昭59-116655号、同62-245261号、同61-18942号、同61-249054号、同61-245153号、特開平4-218044号等に記載の硬膜剤が挙げられる。より具体的には、アルデヒド系硬膜剤(ホルムアルデヒド等)、アジリジン系硬膜剤、エポキシ系硬膜剤、ビニルスルホン系硬膜剤(N,N′-エチレン-ビス(ビニルスルホニルアセタミド)エタン等)、N-メチロール系硬膜剤(ジメチロール尿素等)、ほう酸、メタほう酸あるいは高分子硬膜剤(特開昭62-234157号等に記載の化合物)が挙げられる。水系化合物としてゼラチンを用いる場合は、硬膜剤の中で、ビニルスルホン型硬膜剤やクロロトリアジン型硬膜剤を単独または併用して使用することが好ましい。また、ポリビニルアルコールを用いる場合はホウ酸やメタホウ酸等の含ホウ素化合物の使用が好ましい。
 これらの硬膜剤は、水系化合物1g当たり0.001~1g、好ましくは0.005~0.5gが用いられる。また、膜強度を上げるため熱処理や、硬化反応時の湿度調整を行うことも可能である。
 〔電子絶縁層〕
 本発明の電気化学的表示素子においては、電子絶縁層を設けることができる。
 本発明に適用可能な電子絶縁層は、イオン電導性、電子絶縁性を合わせて有する層であればよく、例えば、極性基を有する高分子や塩をフィルム状にした固体電解質膜、電子絶縁性の高い多孔質膜とその空隙に電解質を担持する擬固体電解質膜、空隙を有する高分子多孔質膜、含ケイ素化合物の様な比誘電率が低い無機材料の多孔質体、等が挙げられる。
 多孔質膜の形成方法としては、燒結法(融着法)(高分子微粒子や無機粒子をバインダ等に添加して部分的に融着させ粒子間に生じた孔を利用する)、抽出法(溶剤に可溶な有機物又は無機物類と溶剤に溶解しないバインダ等で構成層を形成した後に、溶剤で有機物又は無機物類を溶解させ細孔を得る)、高分子重合体等を加熱や脱気するなどして発泡させる発泡法、良溶媒と貧溶媒を操作して高分子類の混合物を相分離させる相転換法、各種放射線を輻射して細孔を形成させる放射線照射法等の公知の形成方法を用いることができる。具体的には、特開平10-30181号、特開2003-107626号、特公平7-95403号、特許第2635715号、同第2849523号、同第2987474号、同第3066426号、同第3464513号、同第3483644号、同第3535942号、同第3062203号等に記載の電子絶縁層を挙げることができる。
 〔電解質添加の増粘剤〕
 本発明の電気化学的表示素子においては、電解質に増粘剤を使用することができ、例えば、ゼラチン、アラビアゴム、ポリ(ビニルアルコール)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(アルキレングリコール)、カゼイン、デンプン、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メチルメタクリル酸)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(メタクリル酸)、コポリ(スチレン-無水マレイン酸)、コポリ(スチレン-アクリロニトリル)、コポリ(スチレン-ブタジエン)、ポリ(ビニルアセタール)類(例えば、ポリ(ビニルホルマール)及びポリ(ビニルブチラール))、ポリ(エステル)類、ポリ(ウレタン)類、フェノキシ樹脂、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(エポキシド)類、ポリ(カーボネート)類、ポリ(ビニルアセテート)、セルロースエステル類、ポリ(アミド)類、疎水性透明バインダとして、ポリビニルブチラール、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、ポリウレタン等が挙げられる。
 これらの増粘剤は2種以上を併用して用いてもよい。また、特開昭64-13546号公報の71~75頁に記載の化合物を挙げることができる。これらの中で好ましく用いられる化合物は、各種添加剤との相溶性と白色粒子の分散安定性向上の観点から、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、ヒドロキシプロピルセルロース類、ポリアルキレングリコール類である。
 〔その他の添加剤〕
 本発明の電気化学的表示素子の構成層には、保護層、フィルター層、ハレーション防止層、クロスオーバー光カット層、バッキング層等の補助層を挙げることができる。これらの補助層中には、各種の化学増感剤、貴金属増感剤、感光色素、強色増感剤、カプラー、高沸点溶剤、カブリ防止剤、安定剤、現像抑制剤、漂白促進剤、定着促進剤、混色防止剤、ホルマリンスカベンジャー、色調剤、硬膜剤、界面活性剤、増粘剤、可塑剤、スベリ剤、紫外線吸収剤、イラジエーション防止染料、フィルター光吸収染料、防ばい剤、ポリマーラテックス、重金属、帯電防止剤、マット剤等を、必要に応じて含有させることができる。
 上述したこれらの添加剤は、より詳しくは、リサーチ・ディスクロージャー(以下、RDと略す)第176巻Item/17643(1978年12月)、同184巻Item/18431(1979年8月)、同187巻Item/18716(1979年11月)及び同308巻Item/308119(1989年12月)に記載されている。
 これら三つのリサーチ・ディスクロージャーに示されている化合物種類と記載箇所を以下に掲載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
 〔基板〕
 本発明で用いることのできる基板としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリカーボネート類、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンジナフタレンジカルボキシラート、ポリエチレンナフタレート類、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアセタール類、ポリスチレン等の合成プラスチックフィルムも好ましく使用できる。また、シンジオタクチック構造ポリスチレン類も好ましい。これらは、例えば、特開昭62-117708号、特開平1-46912、同1-178505号の各公報に記載されている方法により得ることができる。更に、ステンレス等の金属製基盤や、バライタ紙、及びレジンコート紙等の紙支持体ならびに上記プラスチックフィルムに反射層を設けた支持体、特開昭62-253195号(29~31頁)に支持体として記載されたものが挙げられる。RDNo.17643の28頁、同No.18716の647頁右欄から648頁左欄及び同No.307105の879頁に記載されたものも好ましく使用できる。これらの支持体には、米国特許第4,141,735号のようにTg以下の熱処理を施すことで、巻き癖をつきにくくしたものを用いることができる。また、これらの支持体表面を支持体と他の構成層との接着の向上を目的に表面処理を行っても良い。本発明では、グロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理を表面処理として用いることができる。更に公知技術第5号(1991年3月22日アズテック有限会社発行)の44~149頁に記載の支持体を用いることもできる。更にRDNo.308119の1009頁やプロダクト・ライセシング・インデックス、第92巻P108の「Supports」の項に記載されているものが挙げられる。その他に、ガラス基板や、ガラスを練りこんだエポキシ樹脂を用いることができる。
 〔電気化学的表示素子のその他の構成要素〕
 本発明の電気化学的表示素子には、必要に応じて、シール剤、柱状構造物、スペーサー粒子を用いることができる。
 シール剤は外に漏れないように封入するためのものであり封止剤とも呼ばれ、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エン-チオール系樹脂、シリコン系樹脂、変性ポリマー樹脂等の、熱硬化型、光硬化型、湿気硬化型、嫌気硬化型等の硬化タイプを用いることができる。
 柱状構造物は、基板間の強い自己保持性(強度)を付与し、例えば、格子配列等の所定のパターンに一定の間隔で配列された、円柱状体、四角柱状体、楕円柱状体、台形柱状体等の柱状構造物を挙げることができる。また、所定間隔で配置されたストライプ状のものでもよい。この柱状構造物はランダムな配列ではなく、等間隔な配列、間隔が徐々に変化する配列、所定の配置パターンが一定の周期で繰り返される配列等、基板の間隔を適切に保持でき、且つ、画像表示を妨げないように考慮された配列であることが好ましい。柱状構造物は電気化学的表示素子の表示領域に占める面積の割合が1~40%であれば、電気化学的表示素子として実用上十分な強度が得られる。
 一対の基板間には、該基板間のギャップを均一に保持するためのスペーサーが設けられていてもよい。このスペーサーとしては、樹脂製または無機酸化物製の球体を例示できる。また、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングしてある固着スペーサーも好適に用いられる。基板間のギャップを均一に保持するために柱状構造物のみを設けてもよいが、スペーサー及び柱状構造物をいずれも設けてもよいし、柱状構造物に代えて、スペーサーのみをスペース保持部材として使用してもよい。スペーサーの直径は柱状構造物を形成する場合はその高さ以下、好ましくは当該高さに等しい。柱状構造物を形成しない場合はスペーサーの直径がセルギャップの厚みに相当する。
 〔電気化学的表示素子駆動方法〕
 本発明の電気化学的表示素子の透明状態及び着色状態の制御方法は、一般式(L)で表される化合物の酸化還元電位や銀イオンの析出過電圧を基に決められることが好ましい。
 例えば、一般式(L)で表される化合物と銀化合物を一対の対向する電極間に有する電気化学的表示素子の場合、酸化側で黒以外の着色状態を示し、還元側で黒色状態を示す。この場合の制御方法の一例としては、一般式(L)で表される化合物の酸化還元電位より貴な電圧を印加することで一般式(L)で表される化合物を酸化し黒以外の着色状態を示し、一般式(L)で表される化合物の酸化還元電位と銀化合物の析出過電圧の間の電圧を印加することで一般式(L)で表される化合物を還元し白色状態に戻し、銀化合物の析出過電圧より卑な電圧を印加することで銀を電極上に析出させ黒色状態を示し、析出した銀の酸化電位と一般式(L)で表される化合物の酸化還元電位の間の電圧を印加することで析出した銀を溶解して消色する方法が挙げられる。
 本発明の電気化学的表示素子の駆動操作は、単純マトリックス駆動であっても、アクティブマトリック駆動であってもよい。本発明でいう単純マトリックス駆動とは、複数の正極を含む正極ラインと複数の負極を含む負極ラインとが対向する形で互いのラインが垂直方向に交差した回路に、順次電流を印加する駆動方法のことを言う。単純マトリックス駆動を用いることにより、回路構成や駆動ICを簡略化でき安価に製造できるメリットがある。アクティブマトリックス駆動は、走査線、データライン、電流供給ラインが碁盤目状に形成され、各碁盤目に設けられたTFT回路により駆動させる方式である。画素毎にスイッチングが行えるので、階調やメモリー機能などのメリットがあり、例えば、特開2004-29327号の図5に記載されている回路を用いることができる。
 〔商品適用〕
 本発明の電気化学的表示素子は、電子書籍分野、IDカード関連分野、公共関連分野、交通関連分野、放送関連分野、決済関連分野、流通物流関連分野等の用いることができる。具体的には、ドア用のキー、学生証、社員証、各種会員カード、コンビニストアー用カード、デパート用カード、自動販売機用カード、ガソリンステーション用カード、地下鉄や鉄道用のカード、バスカード、キャッシュカード、クレジットカード、ハイウェイカード、運転免許証、病院の診察カード、電子カルテ、健康保険証、住民基本台帳、パスポート、電子ブック等が挙げられる。
実施例1
 《電極の作製》
 (電極1の作製)
 厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、ピッチ145μm、電極幅130μmのITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)膜を公知の方法に従って形成し、透明電極(電極1)を得た。
 (電極2の作製)
 厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、公知の方法を用いて、電極厚み0.1μm、ピッチ145μm、電極幅130μmのニッケル電極を形成し、得られた電極をさらに置換金メッキ浴に浸漬し、電極表面から深さ0.05μmが金で置換された金-ニッケル電極(電極2)を得た。
 (電極3の作製)
 さらに電極2上に、厚み5μmの二酸化チタン(平均粒子径17nmの粒子が4~10個程度ネッキング済み)膜を形成し、電極3を得た。
 (電極4の作製)
 下記インク液1を、ピエゾ方式のヘッドを有するインクジェット装置にて、120dpiで電極3上に付与し、電極4を作製した。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cmあたりのドット数を表す。
 (電極5の作製)
 下記インク液2を、ピエゾ方式のヘッドを有するインクジェット装置にて、120dpiで電極3上に付与し、電極5を作製した。
 (電極6の作製)
 実施例1に記載の電極1上に、厚み5μmの二酸化チタン(平均粒子径17nmの粒子が4~10個程度ネッキング済み)膜を形成し、さらに下記インク液3を、ピエゾヘッドを有するインクジェット装置にて、120dpiで該電極上に付与し、電極6を作製した。
 (電極7~9の作製)
 電極6において、インク液3を下記インク液4~6にそれぞれ変更した以外は同様にして、電極7~9を得た。
 (電極10の作製)
 特開2007-298713号公報、段落番号0048に従いラジカルポリマーが固定された電極10を得た。
 <インク液1から6の調製>
 下記表2に示す濃度と成る様に、EC色素及び例示化合物をアセトニトリル/エタノール混合溶媒(1/1)に溶解させて、インク液1から6を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
EC-1はビス-(2-ホスホノエチル)-4,4′-ビピリジウムジブロミドを表す。
 〔電解質液の調製〕
 (電解質液1から12の調製)
 下記表3に示す組成で、各種溶媒に支持塩、添加剤を加え、電解質液1から12を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
TEMPOは2,2,6,6-テトラメチルピペリジン 1-オキシルを表す。SBPはテトラフルオロホウ酸スピロ-(1,1′)-ビピロリジニウムを表す。
 (電解質液13から21の調製)
 下記表4に示す組成で、各種溶媒に支持塩、金属塩化合物及び各種添加剤を加え、電解質液13から21を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
 《電気化学的表示素子の作製》
 (電気化学的表示素子1-1の作製)
 ガラス基板の中心付近2cm×2cmの範囲の周辺部を、平均粒径が40μmのガラス製球形ビーズ状スペーサーを体積分率として10%含むオレフィン系封止剤で縁取りした前記の電極2の上に、ポリビニルアルコール(平均重合度3500、けん化度87%)2質量%を含むイソプロパノール溶液中に、石原産業社製二酸化チタンCR-90を20質量%添加し、超音波分散機で分散させた混和液を乾燥後の膜厚が20μmになるように塗布し、その後15℃で30分間乾燥して溶媒を蒸発させた後、45℃の雰囲気中で1時間乾燥させた。得られた二酸化チタン層上に平均粒径が20μmのガラス製球形ビーズ状スペーサーを散布した後に、電極2と電極6を直交するように貼り合わせ、加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解質液1を真空注入し、注入口をエポキシ系の紫外線硬化樹脂にて封止し、電気化学的表示素子1-1を作製した。
 (電気化学的表示素子1-2~1-21の作製)
 上記電気化学的表示素子1-1の作製において、電解質液と電極の構成を表5に記載した構成に変更した以外は同様にして、電気化学的表示素子1-2~1-21を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 《評価1:電気化学的表示素子1-1、1-2、1-3の評価》
 〔繰返し駆動させたときの反射率の安定性の評価〕
 定電圧電源の両端子に作製した電気化学的表示素子の両電極を接続し、+1.5Vの電圧を1.5秒間印加した後に-1.5Vの電圧を1秒間印加して着色表示させたときの可視光領域の極大吸収波長での反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM-3700dで測定した。同様な駆動条件で合計10回駆動させ、得られた反射率の平均値をRave1とした。さらに1万回繰返し駆動させた後に同様な方法でRave2を求めた。RCOLOR1=|Rave2-Rave1|とし、RCOLOR1を繰返し駆動させたときの反射率の安定性の指標とした。ここでは、RCOLOR1の値が小さいほど、繰返し駆動させたときの反射率の安定性に優れることになる。
 《評価2:電気化学的表示素子1-4~1-21の評価》
 〔繰返し駆動させたときの反射率の安定性の評価〕
 -1.5Vの電圧を1.5秒間印加した後に、+1.5Vの電圧を1秒間印加して着色表示される以外は、上記評価1と同様にして、電気化学的表示素子1-4~1-21を評価した。
《評価3:電気化学的表示素子1-1~21の長期保存に対する安定性の評価》
各電気化学的表示素子を65℃条件下432時間保存し、それぞれ対応する評価1、評価2の手法に従い評価した。
 以上により得られた各電気化学的表示素子の評価結果を、表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
 表6に記載の結果より明らかな様に、本発明の構成を満たす電気化学的表示素子は、比較例に対し、繰返し駆動させたときの反射率の安定性が改善されているのが分かる。
 実施例2
 実施例1で得られた電極、インク、電解質液を、実施例2でも同様に用いた。
 《電気化学的表示素子の作製》
 (電気化学的表示素子2-1の作製)
 ガラス基板の中心付近2cm×2cmの範囲の周辺部を、平均粒径が40μmのガラス製球形ビーズ状スペーサーを体積分率として10%含むオレフィン系封止剤で縁取りした電極2の上に、ポリビニルアルコール(平均重合度3500、けん化度87%)2質量%を含むイソプロパノール溶液中に、石原産業社製二酸化チタンCR-90を20質量%添加し、超音波分散機で分散させた混和液を乾燥後の膜厚が20μmになるように塗布し、その後15℃で30分間乾燥して溶媒を蒸発させた後、45℃の雰囲気中で1時間乾燥させた。得られた二酸化チタン層上に平均粒径が20μmのガラス製球形ビーズ状スペーサーを散布した後に、電極2と電極7を直交するように貼り合わせ、加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解質液13を真空注入し、注入口をエポキシ系の紫外線硬化樹脂にて封止し、電気化学的表示素子2-1を作製した。
 (電気化学的表示素子2-2~1-18の作製)
 上記電気化学的表示素子2-1の作製において、電解質液と電極の構成を表7に記載した構成に変更した以外は同様にして、電気化学的表示素子2-2~2-18を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 《電気化学的表示素子の評価》
 〔繰返し駆動させたときの反射率の安定性の評価〕
 定電圧電源の両端子に作製した電気化学的表示素子の両電極を接続し、-1.5Vの電圧を1.5秒間印加してグレー表示させたときの波長550nmと+1.5Vの電圧を1.5秒間印加して着色表示させたときの可視光領域の極大吸収波長での反射率をコニカミノルタセンシング社製の分光測色計CM-3700dで測定した。同様な駆動条件で合計10回駆動させ、得られたグレーの反射率と着色状態の反射率の平均値を別々に算出し、それぞれRave3、Rave4とした。さらに1万回繰返し駆動させた後に同様な方法でRave5、Rave6を求めた。RBK=|Rave5Rave3|、RCOLOR3=|Rave6Rave4|とし、RBKとRCOLOR2を繰返し駆動させたときの反射率の安定性の指標とした。ここでは、RBKとRCOLOR2の値が小さいほど、繰返し駆動させたときの反射率の安定性に優れることになる。また各電気化学的表示素子を65℃条件下432時間保存し、それぞれ同様に評価した。
 以上により得られた各電気化学的表示素子の構成及び評価結果を、表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
 表8に記載の結果より明らかな様に、本発明の構成を満たす電気化学的表示素子は、比較例に対し、繰返し駆動させたときの反射率の安定性が改善されているのが分かる。

Claims (5)

  1. 下記一般式(1)で表されるN-オキシル誘導体と電解質と一対の対向する電極を有していることを特徴とする電気化学的表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    〔式中、R1、R2、R3、R4は各々独立に水素原子若しくは置換基を有しても良い、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、或いは、複素環基を表し、Z1は環状構造を形成するのに必要な2個もしくは3個の原子群を表す。またZ1は置換基を有していても良い。〕
  2. 前記N-オキシル誘導体が一対の対向する電極の少なくとも一方に固定化されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の電気化学的表示素子。
  3. 更に、下記一般式(L)で表される化合物を含有し、かつ前記一対の対向する電極の駆動操作により、白表示、或いは、着色表示を行うことを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の電気化学的表示素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    〔式中、RL1は置換もしくは無置換のアリール基を表し、RL2、RL3は各々水素原子または置換基を表す。Xは>N-RL4、酸素原子または硫黄原子を表し、RL4は水素原子、または置換基を表す。〕
  4. 前記電解質に電気化学的な酸化還元反応によって可逆的に溶解、析出する金属塩化合物と前記一般式(L)で表される化合物を含有し、かつ前記一対の対向する電極の駆動操作により、黒表示、白表示、或いは、黒以外の着色表示を行うことを特徴とする請求の範囲第1項~第3項のいずれか1項に記載の電気化学的表示素子。
  5. 前記金属塩化合物が、銀塩化合物であることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の電気化学的表示素子。
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