カラー特性が向上したエレクトロクロミック素子およびその製造方法
【課題】視認性が優秀で多様な階調表現が可能であり、各種のフラットパネルディスプレー及び電子ペーパーへ応用することができるエレクトロクロミック素子を提供する。
【解決手段】第１エレクトロクロミック物質層が塗布された表示電極と、前記表示電極と対向して配置されて白色反射層が塗布された対向電極とを含むエレクトロクロミック素子において、前記対向電極側に第２エレクトロクロミック物質層をさらに形成することで視認性が向上して多様な階調表現が可能なエレクトロクロミック素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】第１エレクトロクロミック物質層が塗布された表示電極と、前記表示電極と対向して配置されて白色反射層が塗布された対向電極とを含むエレクトロクロミック素子において、前記対向電極側に第２エレクトロクロミック物質層をさらに形成することで視認性が向上して多様な階調表現が可能なエレクトロクロミック素子およびその製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー特性が向上したエレクトロクロミック素子（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電界の印加により可逆的にカラーが変わる現象を「エレクトロクロミズム（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｓｍ）」と言い、電気化学的酸化還元反応に応じて材料の光学的特性を可逆的に変えられる物質を「エレクトロクロミック物質」と言う。すなわち、エレクトロクロミック物質は、外部から電界が印加されない場合は着色していなくて電界が印加されると着色することになるか、または逆に、エレクトロクロミック物質は、外部から電界が印加されない場合は着色していて電界が印加されると色が消えることになる特性を有する。このようなエレクトロクロミック物質の例としては、酸化タングステンと酸化モリブデンなどの金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物、ビオロゲン（ｖｉｏｌｏｇｅｎ）などの有機化合物が挙げられるが、これらに限定されることはない。
【０００３】
上記エレクトロクロミック原理を用いたエレクトロクロミック素子は、優秀な反射率、優れた柔軟性および携帯性を有し、軽量化が可能である。そのため、各種のフラットパネルディスプレーへの多くの活用が予想されている。特に、エレクトロクロミック素子は、最近、紙に代わる電子媒体として研究されている電子ペーパー（Ｅ−ｐａｐｅｒ）への応用可能性が高いため、ますます注目を集めている。
【０００４】
図１ａは、従来のエレクトロクロミック素子の断面概略図である（例えば、特許文献１）。エレクトロクロミック素子１は、透明半導体物質（例えば、ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ；ＴｉＯ２）およびエレクトロクロミック物質２０でコーティングされている上部透明電極１０と、より効果的な電気化学反応のためのカウンター（ｃｏｕｎｔｅｒ）物質４０（例えば、ａｎｔｉｍｏｎｙ ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ；ＡＴＯ）および光を反射するための反射物質３０でコーティングされている下部電極５０とからなる。
【０００５】
エレクトロクロミック物質２０は、電界がない場合は透明状態で光を透過することになるが、電界が印加されると酸化または還元されて固有の色相を発現することになる。すなわち、電界がないと、エレクトロクロミック物質２０は透明状態であるため、エレクトロクロミック物質２０に吸収される光の波長がなくなる。それにより、入射した全波長の光は上部透明基板１０を通過し、次に下部反射層３０から反射してまた素子の前面へ放出される。したがって、表示素子の前に位置する観察者は白色を見ることができる（図１ｂ）。
【０００６】
一方、電界が印加されると、エレクトロクロミック素子１のエレクトロクロミック物質２０は、電子の酸化または還元反応に応じて固有の色相を発現することになる。したがって、固有の色相以外の光の波長は全て吸収される。図１ｃに示すように、エレクトロクロミック物質２０の固有の色相だけが上部透明基板１０を通過し、その他の波長の光はエレクトロクロミック物質２０に吸収される。結果的に、前記固有の色相の光だけが下部反射層によりまた前面へ放出されるため、観察者はこのような固有の色相を見ることができる。
【０００７】
さらに、エレクトロクロミック素子１は、一般の表示素子と同様に赤色、緑色、青色素子を単位素子として有するカラー表示素子を形成することができる。図２ａ〜２ｆは、この三つのカラー素子を単位素子として用いる従来の表示素子のカラー表示原理を説明するための概念図である。
【０００８】
このような従来のエレクトロクロミック素子において、白色を表現するためには、全てのカラー表示部の電界を除去する（図２ａ）。その結果、全てのカラー表示部のエレクトロクロミック物質が透明状態であるため、白色光は、全てのカラー表示部を透過し、次に反射層により反射される。したがって、観察者は白色を見ることができる。
【０００９】
また、赤色を表現するためには、赤色表示部に電界を印加し、その他のカラー部、すなわち、緑色および青色には電界を印加しない。その結果、赤色光は、赤色表示部を透過し、次に反射して赤色を発現することになり、その他のカラー表示素子が白色を発現することになる。したがって、観察者は赤色を認識することになる（図２ｂ）。同様に、緑色または青色の場合は、表示カラーの対応する表示素子に電界を印加することでカラーを表示することができる（図２ｃ，図２ｄ）。
【００１０】
特に、黒色の場合は、全てのカラー部に電界を印加してそれぞれの表示部が赤色、緑色、青色を発現することになる。このとき、反射される光の量が、白色を発現する場合より少ないため、観察者は黒色を認識することになる（図２ｅ）。
【００１１】
このように、エレクトロクロミック素子が、黒色を発現する場合は一般の発光表示素子とは反対の現象を示す。すなわち、全ての赤色、緑色、青色表示部が駆動したとき、一般の発光型表示素子は白色を発現する一方、エレクトロクロミック素子は黒色を発現することになる。
【００１２】
前記エレクトロクロミック素子は、光が発光してはいるが、白色を表現する場合より発光される光の量が少ないため、観察者が黒色を認識するようにする原理を使用しているが、この場合、実際には光が観察者の眼に入射されるため、視認性は必然的に低下する。
【００１３】
図２ｆに示すように、全面的に光が発現されないとき、優秀な視認性を確保することができるが、従来のエレクトロクロミック素子が黒色を発現する場合は、その構造的特性により、全面的に光が発現されない状態を具現することが難しいという問題がある。
【特許文献１】特開２００６−１０６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、視認性を向上させたエレクトロクロミック素子を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、多様な階調（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）表現が可能であるエレクトロクロミック素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の一つの態様は、透明基板上に導電層が形成された表示電極、前記表示電極と対向して配置されて白色反射層が形成された対向電極、前記表示電極と対向電極との間に収容される電解質、および前記表示電極上に形成される第１エレクトロクロミック物質層を含むエレクトロクロミック素子において、前記対向電極上に形成される第２エレクトロクロミック物質層を含むことを特徴とするエレクトロクロミック素子に関する。
【００１７】
また、上記目的を達成するための本発明の他の態様は、前記エレクトロクロミック素子において、前記第１エレクトロクロミック物質層と第２エレクトロクロミック物質層との間に、両表面に導電層が形成された透明基板をさらに具備することで、前記第１エレクトロクロミック物質層および第２エレクトロクロミック物質層がそれぞれ独立して駆動される分離構造を有するエレクトロクロミック素子に関する。
【００１８】
本発明の前記エレクトロクロミック素子は、前記反射層を透明物質に代えた透過型エレクトロクロミック素子であることができる。
【００１９】
本発明の一具現例に係る前記エレクトロクロミック素子は、対向電極上に第２エレクトロクロミック物質層をさらに含み、前記第２エレクトロクロミック物質として黒色発現のエレクトロクロミック物質を用いることで、表示素子の視認性を向上させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の一具現例に係る前記エレクトロクロミック素子は、前記黒色発現のエレクトロクロミック物質のカラー及び濃度に応じて多様な階調表現が可能であることを他の特徴とする。
【００２１】
本発明の一具現例に係る前記エレクトロクロミック素子は、前記第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、第２エレクトロクロミック物質層にそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を分布することで、表示素子のカラー視認性を向上させることを別の特徴をする。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明のエレクトロクロミック素子は、対向電極上にエレクトロクロミック物質層をさらに含むことで、表示素子の視認性を向上させる効果がある。特に、対向電極側にさらに含むエレクトロクロミック物質層として黒色発現のエレクトロクロミック物質を用いることで多様な階調表現が可能である効果がある。
【００２３】
さらに、第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を第２エレクトロクロミック物質層に分布することで、表示素子の視認性を向上させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について図面を参照してより詳細に説明する。
【００２５】
図３ａは、本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子１００を示す断面概略図である。図３ａに示すように、本発明のエレクトロクロミック素子１００は、透明基板上に導電層が形成された表示電極１１０、前記表示電極１１０と対向して配置されて白色反射層１６０が形成された対向電極１４０、前記表示電極１１０と対向電極１４０との間に収容される電解質１５０、前記表示電極１１０の上に形成された第１エレクトロクロミック物質層１２０、および前記対向電極１４０の上に形成された第２エレクトロクロミック物質層１３０を含んでいる。
【００２６】
前記第１エレクトロクロミック物質層１２０は、単一色発現のエレクトロクロミック物質を含むか、あるいは発現色の異なる二つ以上のエレクトロクロミック物質を含むことができる。
【００２７】
前記第２エレクトロクロミック物質層１３０は、単一色を発現するエレクトロクロミック物質を含むか、あるいは異なる色を発現する二つ以上のエレクトロクロミック物質を含むことができる。この際、前記単一色発現のエレクトロクロミック物質は、黒色のエレクトロクロミック物質であるが、これに限定されることはない。第２エレクトロクロミック物質層は、例えば、スピンコーティングまたはスプレイコーティング法で形成することができる。
【００２８】
また、前記第１エレクトロクロミック物質層１２０が、赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質からなる場合、第２エレクトロクロミック物質層１３０は、前記第１エレクトロクロミック物質層１２０の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を含むことができる。
【００２９】
この際、前記黒色発現の単一のエレクトロクロミック物質は、金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択されるが、これらに限定されることはない。
【００３０】
また、二つ以上のエレクトロクロミック物質が混合されて黒色を発現する場合、前記エレクトロクロミック物質は、酸化タングステンと酸化モリブデンなどの金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択される２種以上であることができる。
【００３１】
前記対向電極１４０の上には、エレクトロクロミック物質のより効果的な電気化学反応のためにカウンター物質層１７０（電子または正孔（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｈｏｌｅ）を提供）を形成することが好ましい。
【００３２】
本発明で用いられる透明基板として、例えば、石英およびガラスなどの透明無機基板またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの透明プラスチック基板が用いることができるが、これらに限定されることはない。
【００３３】
前記透明基板上にコーティングされる導電性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）物質として、透明導電性物質を制限なく用いることができるが、その具体例としては、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ドープティンオキサイド（ＦＴＯ）、導電性高分子（例えば、ポリフェニルアセチレンポリマー、ポリチオフェン）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３４】
本発明で用いられる電解質として、公知の物質を制限なく用いることができるが、その具体的な例としては、リチウム塩（ｌｉｔｈｉｕｍ ｓａｌｔ）、カリウム塩（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｓａｌｔ）、ナトリウム塩（ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔ）が溶解した溶媒などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３５】
本発明で用いられる白色反射層として、公知の物質を制限なく用いることができるが、その具体的な例としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３６】
本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子１００の動作を説明すると下記のようである。
【００３７】
図３ｂ〜３ｄは、本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子１００において、白色、黒色および特定色相を具現する原理を示している。
【００３８】
まず、前記エレクトロクロミック素子１００に電界が印加されないと、前記エレクトロクロミック素子１００における上部のエレクトロクロミック物質１２０と下部のエレクトロクロミック物質１３０とも透明状態であるため、入射した白色光が表示電極１１０を透過した後、反射層１６０から反射し、白色を具現することになる（図３ｂ）。
【００３９】
しかし、前記表示電極１１０に電界を印加すると、表示電極１１０上に塗布された第１エレクトロクロミック物質層１２０に電子または正孔が提供されて固有の色相を発現することになる（図３ｃ）。例えば、第１エレクトロクロミック物質層１２０が緑色発現のエレクトロクロミックからなる場合、緑色光は、表示電極１１０を透過した後、反射層１６０から反射し、緑色を発現することになる。
【００４０】
反対に、対向電極１４０に電界を印加すると、表示電極１１０側の緑色エレクトロクロミック物質は透明状態になり、対向電極１４０側の黒色エレクトロクロミック物質は黒色に変わることになる。したがって、表示電極１１０を透過した全光を吸収することになり、光が前面へ発現されないため、黒色を具現することになる（図３ｄ）。もちろん、時間差または多様な駆動方法で、両側電極のエレクトロクロミック物質が緑色及び黒色に変化させても光が前面へ発現されないため、黒色を具現することもできる。
【００４１】
その結果、光の発現なしに黒色を表現するため、前述したように、赤色、緑色、青色表示部が全部発現して黒色に認識される従来の表示素子に比べると、観察者はとても明確に黒色を認識することができる。
【００４２】
この際、黒色発現のエレクトロクロミック物質１３１は、それ自体が黒色を発現するエレクトロクロミック物質を用いるか、あるいは発現色の異なる二つ以上のエレクトロクロミック物質を混合して用いることができる。
【００４３】
本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子は、多様な階調表現が可能な点を他の特徴とする。
【００４４】
図１に示すように、従来のエレクトロクロミック素子においては、印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間を調節してエレクトロクロミック物質の透明度を調節する。すなわち、カラーの濃度調節によってカラーのグレー（ｇｒａｙ）を調節するようになる。この場合、多様な階調表現のためには印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間に比例してエレクトロクロミック物質の濃度が適切に変わらなければならないという点で従来のエレクトロクロミック物質は適当とはいえない。
【００４５】
しかし、本発明では多様な階調を容易に具現することができる。すなわち、図４ａに示すように、エレクトロクロミック物質が単に透明及びカラーを示す二つの特性だけ持っていても、三つの階調を表現することができる。また、図４ｂに示すように、対向電極の黒色エレクトロクロミック物質は印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間を適切に調節することで多様な階調を表現することができる長所がある。
【００４６】
図５は、本発明の他の具現例に係るエレクトロクロミック素子２００の断面概略図である。
【００４７】
図５に示すように、本発明の他の具現例に係る前記エレクトロクロミック素子２００は、第１エレクトロクロミック物質層２２０と第２エレクトロクロミック物質２３０とに分離された構造であることを特徴とする。
【００４８】
図５を参照して、本発明の前記エレクトロクロミック素子２００は、表示電極２１０と対向電極２４０との間に、両表面に導電層２５１，２５２が形成された透明基板２５０をさらに具備する。この場合、特定色相を表現する第１エレクトロクロミック物質層２２０および黒色を表現する第２エレクトロクロミック物質層２３０に印加される電界がそれぞれ独立的に駆動されることができるため、前記エレクトロクロミック素子は、図３ａのエレクトロクロミック素子よりもっと高い自由度を得ることができる。
【００４９】
例えば、第１エレクトロクロミック物質層２２０に電界を印加して特定色相を発現する。その後、下部の黒色エレクトロクロミック物質層２３０に印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間を調節して黒色エレクトロクロミック物質の濃度を調節する。それによって、反射層の反射率を変化させて多様な階調を表現することができる。
【００５０】
図６ａ〜６ｂに示すように、本発明の別の具現例に係るエレクトロクロミック素子３００は、反射層のない透過型エレクトロクロミック素子であることを特徴とする。
【００５１】
図６ａ〜６ｂに示すように、本発明の前記エレクトロクロミック素子３００は、表示電極３１０、第１エレクトロクロミック物質層３２０、第２エレクトロクロミック物質層３３０および対向電極３４０を含む。表示電極３１０上に固有の色相を発現する第１エレクトロクロミック物質層３２０を形成し、透明な対向電極３４０上に黒色を発現する第２エレクトロクロミック物質層３３０を形成する。前記エレクトロクロミック素子３００は、対向電極３４０の方から白色光が入射する場合、エレクトロクロミック物質層３２０，３３０の色相および光量を調節してディスプレーとして用いることができる。図６ａは、特定色相を具現する際の断面概略図であり、図６ｂは、黒色が具現する際の断面概略図である。
【００５２】
この際、前記エレクトロクロミック物質をナノ構造体に担持させてエレクトロクロミック物質層を形成すると、エレクトロクロミック物質をより大きな表面上に塗布することができるため、物質の濃度が増加する。それにより、光の調節が容易となり、素子の駆動を助けることができる。ナノ構造体として、多様な半導体系ナノ構造体を用いることができる。その例としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、ＣｕＯなどが挙げられるが、これらに限定られることはない。
【００５３】
前記透過型エレクトロクロミック素子３００もまた、図５に示すように、第１エレクトロクロミック物質層２２０と第２エレクトロクロミック物質２３０とに分離された構造で製造されることができる。
【００５４】
図７ａ〜７ｂは、本発明の別の具現例に係るエレクトロクロミック素子４００を示す。
【００５５】
図７ａは、本発明の別の具現例に係るエレクトロクロミック素子４００において、第１エレクトロクロミック層に赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質を塗布し、第２エレクトロクロミック層には、前記第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応してそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を塗布した状態を示す断面概略図であり、
図７ａに示すように、表示電極４１０の側の第１エレクトロクロミック物質層４２０は、赤色発現のエレクトロクロミック物質４２１、緑色発現のエレクトロクロミック物質４２２および青色発現のエレクトロクロミック物質４２３でコーティングされている。また、対向電極４４０の側の第２エレクトロクロミック物質層４３０は、前記第１エレクトロクロミック物質層４２０の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応してそれぞれシアン発現のエレクトロクロミック物質４３１、マゼンタ発現のエレクトロクロミック物質４３２およびイエロー発現のエレクトロクロミック物質４３３でコーティングされている。
【００５６】
前記エレクトロクロミック素子４００に電界が印加されないと、赤色、緑色、青色のエレクトロクロミック物質とシアン、マゼンタ、イエローのエレクトロクロミック物質とが全て透明状態であるため、入射された白色光が反射層４５０から反射されて白色を表現することになる。
【００５７】
この際、赤色を表現しようとしたら、図７ｂに示すように、赤色表示部４２１の赤色エレクトロクロミック物質に適切な電界を印加して赤色を具現し、緑色表示部４２２は対向電極側に塗布されたマゼンタ色相を、青色表示部４３３はイエロー色相を具現することになる。これによって、図８ａ〜８ｂに示すように、本発明のエレクトロクロミック素子（図８ｂ）は、従来のエレクトロクロミック素子（図８ａ）で赤色を具現する場合よりもっと高い視認性を確保することができる。
【００５８】
図９は、本発明の他の具現例に係るエレクトロクロミック素子５００を示す。
【００５９】
図９に示すように、前記エレクトロクロミック素子５００は、図７のエレクトロクロミック素子４００において、第１エレクトロクロミック物質層４２０と第２エレクトロクロミック物質層４３０とが分離された構造である。この分離構造を有するエレクトロクロミック素子５００において、エレクトロクロミック物質層５２０，５３０はそれぞれ独立的に駆動することができるため、提示される色相表示方法を示すとき、より多様な駆動方法およびより高い自由度を具現することができる。
【００６０】
例えば、第１エレクトロクロミック物質層５２０と第２エレクトロクロミック物質層５３０とのエレクトロクロミック物質が全て固有の色相を発現する場合、図７とは違って、全光が吸収されるモードの黒色を具現することができる。すなわち、第１エレクトロクロミック物質層５２０の赤色表示物質５２１が赤色だけを透過させることになるが、第２エレクトロクロミック物質層５３０のシアン表示物質５３１は赤色だけを吸収されることになる。したがって、反射されて放出する光はなくなるためである。
【００６１】
図９の構造もまた、下部の反射層を透明物質に代えると、上記の透過型エレクトロクロミック素子モードで用いることができる。
【００６２】
本発明の前記エレクトロクロミック素子は、各種のフラットパネルディスプレー装置に幅広く利用されることができ、特に、今後にフレキシブルディスプレー装置または電子ペーパーなどへの多くの応用が予想される。
【００６３】
以上、好適な具現例を挙げて本発明を詳細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の技術的思想の範囲内で、本発明の属する技術分野の当業者により様々な変形例が可能であることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】従来のエレクトロクロミック素子を示す断面概略図である。
【図１ｂ】従来のエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色および特定色相を具現する原理を示す断面概略図である。
【図１ｃ】従来のエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色および特定色相を具現する原理を示す断面概略図である。
【図２ａ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｂ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｃ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｄ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｅ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｆ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図３ａ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子を示す断面概略図であり、
【図３ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色、特定色相および黒色を具現する原理を示す断面概略図である。
【図３ｃ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色、特定色相および黒色を具現する原理を示す断面概略図である。
【図３ｄ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色、特定色相および黒色を具現する原理を示す断面概略図である。
【図４ａ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、多様な階調を表現する原理を示す概念図である。
【図４ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、多様な階調を表現する原理を示す概念図である。
【図５】本発明の一具現例に係る分離型エレクトロクロミック素子を示す断面概略図である。
【図６ａ】本発明の一具現例に係る透過型エレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す断面概略図である。
【図６ｂ】本発明の一具現例に係る透過型エレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す断面概略図である。
【図７ａ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、表示電極側に赤色、緑色、青色のエレクトロクロミック物質 を塗布し、対向電極側にシアン、マゼンタ、イエローのエレクトロクロミック物質を塗布した状態を示す断面概略図である。
【図７ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、表示電極側に赤色、緑色、青色のエレクトロクロミック物質を塗布し、対向電極側にシアン、マゼンタ、イエローのエレクトロクロミック物質を塗布した状態を示す断面概略図である。
【図８ａ】従来のカラー表示原理を示す概略図である。
【図８ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、カラー視認性が向上する原理を示す概略図である。
【図９】本発明の図７ａのエレクトロクロミック素子に対して分離型構造を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ エレクトロクロミック素子、
１１０ 表示電極、
１２０ 第１エレクトロクロミック物質層、
１３０ 第２エレクトロクロミック物質層、
１４０ 対向電極、
１５０ 電解質、
１６０ 反射層、
１７０ カウンター物質、
１２１，１３１ エレクトロクロミック物質。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー特性が向上したエレクトロクロミック素子（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電界の印加により可逆的にカラーが変わる現象を「エレクトロクロミズム（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｓｍ）」と言い、電気化学的酸化還元反応に応じて材料の光学的特性を可逆的に変えられる物質を「エレクトロクロミック物質」と言う。すなわち、エレクトロクロミック物質は、外部から電界が印加されない場合は着色していなくて電界が印加されると着色することになるか、または逆に、エレクトロクロミック物質は、外部から電界が印加されない場合は着色していて電界が印加されると色が消えることになる特性を有する。このようなエレクトロクロミック物質の例としては、酸化タングステンと酸化モリブデンなどの金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物、ビオロゲン（ｖｉｏｌｏｇｅｎ）などの有機化合物が挙げられるが、これらに限定されることはない。
【０００３】
上記エレクトロクロミック原理を用いたエレクトロクロミック素子は、優秀な反射率、優れた柔軟性および携帯性を有し、軽量化が可能である。そのため、各種のフラットパネルディスプレーへの多くの活用が予想されている。特に、エレクトロクロミック素子は、最近、紙に代わる電子媒体として研究されている電子ペーパー（Ｅ−ｐａｐｅｒ）への応用可能性が高いため、ますます注目を集めている。
【０００４】
図１ａは、従来のエレクトロクロミック素子の断面概略図である（例えば、特許文献１）。エレクトロクロミック素子１は、透明半導体物質（例えば、ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ；ＴｉＯ２）およびエレクトロクロミック物質２０でコーティングされている上部透明電極１０と、より効果的な電気化学反応のためのカウンター（ｃｏｕｎｔｅｒ）物質４０（例えば、ａｎｔｉｍｏｎｙ ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ；ＡＴＯ）および光を反射するための反射物質３０でコーティングされている下部電極５０とからなる。
【０００５】
エレクトロクロミック物質２０は、電界がない場合は透明状態で光を透過することになるが、電界が印加されると酸化または還元されて固有の色相を発現することになる。すなわち、電界がないと、エレクトロクロミック物質２０は透明状態であるため、エレクトロクロミック物質２０に吸収される光の波長がなくなる。それにより、入射した全波長の光は上部透明基板１０を通過し、次に下部反射層３０から反射してまた素子の前面へ放出される。したがって、表示素子の前に位置する観察者は白色を見ることができる（図１ｂ）。
【０００６】
一方、電界が印加されると、エレクトロクロミック素子１のエレクトロクロミック物質２０は、電子の酸化または還元反応に応じて固有の色相を発現することになる。したがって、固有の色相以外の光の波長は全て吸収される。図１ｃに示すように、エレクトロクロミック物質２０の固有の色相だけが上部透明基板１０を通過し、その他の波長の光はエレクトロクロミック物質２０に吸収される。結果的に、前記固有の色相の光だけが下部反射層によりまた前面へ放出されるため、観察者はこのような固有の色相を見ることができる。
【０００７】
さらに、エレクトロクロミック素子１は、一般の表示素子と同様に赤色、緑色、青色素子を単位素子として有するカラー表示素子を形成することができる。図２ａ〜２ｆは、この三つのカラー素子を単位素子として用いる従来の表示素子のカラー表示原理を説明するための概念図である。
【０００８】
このような従来のエレクトロクロミック素子において、白色を表現するためには、全てのカラー表示部の電界を除去する（図２ａ）。その結果、全てのカラー表示部のエレクトロクロミック物質が透明状態であるため、白色光は、全てのカラー表示部を透過し、次に反射層により反射される。したがって、観察者は白色を見ることができる。
【０００９】
また、赤色を表現するためには、赤色表示部に電界を印加し、その他のカラー部、すなわち、緑色および青色には電界を印加しない。その結果、赤色光は、赤色表示部を透過し、次に反射して赤色を発現することになり、その他のカラー表示素子が白色を発現することになる。したがって、観察者は赤色を認識することになる（図２ｂ）。同様に、緑色または青色の場合は、表示カラーの対応する表示素子に電界を印加することでカラーを表示することができる（図２ｃ，図２ｄ）。
【００１０】
特に、黒色の場合は、全てのカラー部に電界を印加してそれぞれの表示部が赤色、緑色、青色を発現することになる。このとき、反射される光の量が、白色を発現する場合より少ないため、観察者は黒色を認識することになる（図２ｅ）。
【００１１】
このように、エレクトロクロミック素子が、黒色を発現する場合は一般の発光表示素子とは反対の現象を示す。すなわち、全ての赤色、緑色、青色表示部が駆動したとき、一般の発光型表示素子は白色を発現する一方、エレクトロクロミック素子は黒色を発現することになる。
【００１２】
前記エレクトロクロミック素子は、光が発光してはいるが、白色を表現する場合より発光される光の量が少ないため、観察者が黒色を認識するようにする原理を使用しているが、この場合、実際には光が観察者の眼に入射されるため、視認性は必然的に低下する。
【００１３】
図２ｆに示すように、全面的に光が発現されないとき、優秀な視認性を確保することができるが、従来のエレクトロクロミック素子が黒色を発現する場合は、その構造的特性により、全面的に光が発現されない状態を具現することが難しいという問題がある。
【特許文献１】特開２００６−１０６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、視認性を向上させたエレクトロクロミック素子を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、多様な階調（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）表現が可能であるエレクトロクロミック素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の一つの態様は、透明基板上に導電層が形成された表示電極、前記表示電極と対向して配置されて白色反射層が形成された対向電極、前記表示電極と対向電極との間に収容される電解質、および前記表示電極上に形成される第１エレクトロクロミック物質層を含むエレクトロクロミック素子において、前記対向電極上に形成される第２エレクトロクロミック物質層を含むことを特徴とするエレクトロクロミック素子に関する。
【００１７】
また、上記目的を達成するための本発明の他の態様は、前記エレクトロクロミック素子において、前記第１エレクトロクロミック物質層と第２エレクトロクロミック物質層との間に、両表面に導電層が形成された透明基板をさらに具備することで、前記第１エレクトロクロミック物質層および第２エレクトロクロミック物質層がそれぞれ独立して駆動される分離構造を有するエレクトロクロミック素子に関する。
【００１８】
本発明の前記エレクトロクロミック素子は、前記反射層を透明物質に代えた透過型エレクトロクロミック素子であることができる。
【００１９】
本発明の一具現例に係る前記エレクトロクロミック素子は、対向電極上に第２エレクトロクロミック物質層をさらに含み、前記第２エレクトロクロミック物質として黒色発現のエレクトロクロミック物質を用いることで、表示素子の視認性を向上させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の一具現例に係る前記エレクトロクロミック素子は、前記黒色発現のエレクトロクロミック物質のカラー及び濃度に応じて多様な階調表現が可能であることを他の特徴とする。
【００２１】
本発明の一具現例に係る前記エレクトロクロミック素子は、前記第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、第２エレクトロクロミック物質層にそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を分布することで、表示素子のカラー視認性を向上させることを別の特徴をする。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明のエレクトロクロミック素子は、対向電極上にエレクトロクロミック物質層をさらに含むことで、表示素子の視認性を向上させる効果がある。特に、対向電極側にさらに含むエレクトロクロミック物質層として黒色発現のエレクトロクロミック物質を用いることで多様な階調表現が可能である効果がある。
【００２３】
さらに、第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を第２エレクトロクロミック物質層に分布することで、表示素子の視認性を向上させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明について図面を参照してより詳細に説明する。
【００２５】
図３ａは、本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子１００を示す断面概略図である。図３ａに示すように、本発明のエレクトロクロミック素子１００は、透明基板上に導電層が形成された表示電極１１０、前記表示電極１１０と対向して配置されて白色反射層１６０が形成された対向電極１４０、前記表示電極１１０と対向電極１４０との間に収容される電解質１５０、前記表示電極１１０の上に形成された第１エレクトロクロミック物質層１２０、および前記対向電極１４０の上に形成された第２エレクトロクロミック物質層１３０を含んでいる。
【００２６】
前記第１エレクトロクロミック物質層１２０は、単一色発現のエレクトロクロミック物質を含むか、あるいは発現色の異なる二つ以上のエレクトロクロミック物質を含むことができる。
【００２７】
前記第２エレクトロクロミック物質層１３０は、単一色を発現するエレクトロクロミック物質を含むか、あるいは異なる色を発現する二つ以上のエレクトロクロミック物質を含むことができる。この際、前記単一色発現のエレクトロクロミック物質は、黒色のエレクトロクロミック物質であるが、これに限定されることはない。第２エレクトロクロミック物質層は、例えば、スピンコーティングまたはスプレイコーティング法で形成することができる。
【００２８】
また、前記第１エレクトロクロミック物質層１２０が、赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質からなる場合、第２エレクトロクロミック物質層１３０は、前記第１エレクトロクロミック物質層１２０の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を含むことができる。
【００２９】
この際、前記黒色発現の単一のエレクトロクロミック物質は、金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択されるが、これらに限定されることはない。
【００３０】
また、二つ以上のエレクトロクロミック物質が混合されて黒色を発現する場合、前記エレクトロクロミック物質は、酸化タングステンと酸化モリブデンなどの金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択される２種以上であることができる。
【００３１】
前記対向電極１４０の上には、エレクトロクロミック物質のより効果的な電気化学反応のためにカウンター物質層１７０（電子または正孔（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｈｏｌｅ）を提供）を形成することが好ましい。
【００３２】
本発明で用いられる透明基板として、例えば、石英およびガラスなどの透明無機基板またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの透明プラスチック基板が用いることができるが、これらに限定されることはない。
【００３３】
前記透明基板上にコーティングされる導電性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）物質として、透明導電性物質を制限なく用いることができるが、その具体例としては、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ドープティンオキサイド（ＦＴＯ）、導電性高分子（例えば、ポリフェニルアセチレンポリマー、ポリチオフェン）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３４】
本発明で用いられる電解質として、公知の物質を制限なく用いることができるが、その具体的な例としては、リチウム塩（ｌｉｔｈｉｕｍ ｓａｌｔ）、カリウム塩（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｓａｌｔ）、ナトリウム塩（ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔ）が溶解した溶媒などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３５】
本発明で用いられる白色反射層として、公知の物質を制限なく用いることができるが、その具体的な例としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３６】
本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子１００の動作を説明すると下記のようである。
【００３７】
図３ｂ〜３ｄは、本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子１００において、白色、黒色および特定色相を具現する原理を示している。
【００３８】
まず、前記エレクトロクロミック素子１００に電界が印加されないと、前記エレクトロクロミック素子１００における上部のエレクトロクロミック物質１２０と下部のエレクトロクロミック物質１３０とも透明状態であるため、入射した白色光が表示電極１１０を透過した後、反射層１６０から反射し、白色を具現することになる（図３ｂ）。
【００３９】
しかし、前記表示電極１１０に電界を印加すると、表示電極１１０上に塗布された第１エレクトロクロミック物質層１２０に電子または正孔が提供されて固有の色相を発現することになる（図３ｃ）。例えば、第１エレクトロクロミック物質層１２０が緑色発現のエレクトロクロミックからなる場合、緑色光は、表示電極１１０を透過した後、反射層１６０から反射し、緑色を発現することになる。
【００４０】
反対に、対向電極１４０に電界を印加すると、表示電極１１０側の緑色エレクトロクロミック物質は透明状態になり、対向電極１４０側の黒色エレクトロクロミック物質は黒色に変わることになる。したがって、表示電極１１０を透過した全光を吸収することになり、光が前面へ発現されないため、黒色を具現することになる（図３ｄ）。もちろん、時間差または多様な駆動方法で、両側電極のエレクトロクロミック物質が緑色及び黒色に変化させても光が前面へ発現されないため、黒色を具現することもできる。
【００４１】
その結果、光の発現なしに黒色を表現するため、前述したように、赤色、緑色、青色表示部が全部発現して黒色に認識される従来の表示素子に比べると、観察者はとても明確に黒色を認識することができる。
【００４２】
この際、黒色発現のエレクトロクロミック物質１３１は、それ自体が黒色を発現するエレクトロクロミック物質を用いるか、あるいは発現色の異なる二つ以上のエレクトロクロミック物質を混合して用いることができる。
【００４３】
本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子は、多様な階調表現が可能な点を他の特徴とする。
【００４４】
図１に示すように、従来のエレクトロクロミック素子においては、印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間を調節してエレクトロクロミック物質の透明度を調節する。すなわち、カラーの濃度調節によってカラーのグレー（ｇｒａｙ）を調節するようになる。この場合、多様な階調表現のためには印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間に比例してエレクトロクロミック物質の濃度が適切に変わらなければならないという点で従来のエレクトロクロミック物質は適当とはいえない。
【００４５】
しかし、本発明では多様な階調を容易に具現することができる。すなわち、図４ａに示すように、エレクトロクロミック物質が単に透明及びカラーを示す二つの特性だけ持っていても、三つの階調を表現することができる。また、図４ｂに示すように、対向電極の黒色エレクトロクロミック物質は印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間を適切に調節することで多様な階調を表現することができる長所がある。
【００４６】
図５は、本発明の他の具現例に係るエレクトロクロミック素子２００の断面概略図である。
【００４７】
図５に示すように、本発明の他の具現例に係る前記エレクトロクロミック素子２００は、第１エレクトロクロミック物質層２２０と第２エレクトロクロミック物質２３０とに分離された構造であることを特徴とする。
【００４８】
図５を参照して、本発明の前記エレクトロクロミック素子２００は、表示電極２１０と対向電極２４０との間に、両表面に導電層２５１，２５２が形成された透明基板２５０をさらに具備する。この場合、特定色相を表現する第１エレクトロクロミック物質層２２０および黒色を表現する第２エレクトロクロミック物質層２３０に印加される電界がそれぞれ独立的に駆動されることができるため、前記エレクトロクロミック素子は、図３ａのエレクトロクロミック素子よりもっと高い自由度を得ることができる。
【００４９】
例えば、第１エレクトロクロミック物質層２２０に電界を印加して特定色相を発現する。その後、下部の黒色エレクトロクロミック物質層２３０に印加される電圧の大きさまたは電圧が印加される時間を調節して黒色エレクトロクロミック物質の濃度を調節する。それによって、反射層の反射率を変化させて多様な階調を表現することができる。
【００５０】
図６ａ〜６ｂに示すように、本発明の別の具現例に係るエレクトロクロミック素子３００は、反射層のない透過型エレクトロクロミック素子であることを特徴とする。
【００５１】
図６ａ〜６ｂに示すように、本発明の前記エレクトロクロミック素子３００は、表示電極３１０、第１エレクトロクロミック物質層３２０、第２エレクトロクロミック物質層３３０および対向電極３４０を含む。表示電極３１０上に固有の色相を発現する第１エレクトロクロミック物質層３２０を形成し、透明な対向電極３４０上に黒色を発現する第２エレクトロクロミック物質層３３０を形成する。前記エレクトロクロミック素子３００は、対向電極３４０の方から白色光が入射する場合、エレクトロクロミック物質層３２０，３３０の色相および光量を調節してディスプレーとして用いることができる。図６ａは、特定色相を具現する際の断面概略図であり、図６ｂは、黒色が具現する際の断面概略図である。
【００５２】
この際、前記エレクトロクロミック物質をナノ構造体に担持させてエレクトロクロミック物質層を形成すると、エレクトロクロミック物質をより大きな表面上に塗布することができるため、物質の濃度が増加する。それにより、光の調節が容易となり、素子の駆動を助けることができる。ナノ構造体として、多様な半導体系ナノ構造体を用いることができる。その例としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、ＣｕＯなどが挙げられるが、これらに限定られることはない。
【００５３】
前記透過型エレクトロクロミック素子３００もまた、図５に示すように、第１エレクトロクロミック物質層２２０と第２エレクトロクロミック物質２３０とに分離された構造で製造されることができる。
【００５４】
図７ａ〜７ｂは、本発明の別の具現例に係るエレクトロクロミック素子４００を示す。
【００５５】
図７ａは、本発明の別の具現例に係るエレクトロクロミック素子４００において、第１エレクトロクロミック層に赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質を塗布し、第２エレクトロクロミック層には、前記第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応してそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を塗布した状態を示す断面概略図であり、
図７ａに示すように、表示電極４１０の側の第１エレクトロクロミック物質層４２０は、赤色発現のエレクトロクロミック物質４２１、緑色発現のエレクトロクロミック物質４２２および青色発現のエレクトロクロミック物質４２３でコーティングされている。また、対向電極４４０の側の第２エレクトロクロミック物質層４３０は、前記第１エレクトロクロミック物質層４２０の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応してそれぞれシアン発現のエレクトロクロミック物質４３１、マゼンタ発現のエレクトロクロミック物質４３２およびイエロー発現のエレクトロクロミック物質４３３でコーティングされている。
【００５６】
前記エレクトロクロミック素子４００に電界が印加されないと、赤色、緑色、青色のエレクトロクロミック物質とシアン、マゼンタ、イエローのエレクトロクロミック物質とが全て透明状態であるため、入射された白色光が反射層４５０から反射されて白色を表現することになる。
【００５７】
この際、赤色を表現しようとしたら、図７ｂに示すように、赤色表示部４２１の赤色エレクトロクロミック物質に適切な電界を印加して赤色を具現し、緑色表示部４２２は対向電極側に塗布されたマゼンタ色相を、青色表示部４３３はイエロー色相を具現することになる。これによって、図８ａ〜８ｂに示すように、本発明のエレクトロクロミック素子（図８ｂ）は、従来のエレクトロクロミック素子（図８ａ）で赤色を具現する場合よりもっと高い視認性を確保することができる。
【００５８】
図９は、本発明の他の具現例に係るエレクトロクロミック素子５００を示す。
【００５９】
図９に示すように、前記エレクトロクロミック素子５００は、図７のエレクトロクロミック素子４００において、第１エレクトロクロミック物質層４２０と第２エレクトロクロミック物質層４３０とが分離された構造である。この分離構造を有するエレクトロクロミック素子５００において、エレクトロクロミック物質層５２０，５３０はそれぞれ独立的に駆動することができるため、提示される色相表示方法を示すとき、より多様な駆動方法およびより高い自由度を具現することができる。
【００６０】
例えば、第１エレクトロクロミック物質層５２０と第２エレクトロクロミック物質層５３０とのエレクトロクロミック物質が全て固有の色相を発現する場合、図７とは違って、全光が吸収されるモードの黒色を具現することができる。すなわち、第１エレクトロクロミック物質層５２０の赤色表示物質５２１が赤色だけを透過させることになるが、第２エレクトロクロミック物質層５３０のシアン表示物質５３１は赤色だけを吸収されることになる。したがって、反射されて放出する光はなくなるためである。
【００６１】
図９の構造もまた、下部の反射層を透明物質に代えると、上記の透過型エレクトロクロミック素子モードで用いることができる。
【００６２】
本発明の前記エレクトロクロミック素子は、各種のフラットパネルディスプレー装置に幅広く利用されることができ、特に、今後にフレキシブルディスプレー装置または電子ペーパーなどへの多くの応用が予想される。
【００６３】
以上、好適な具現例を挙げて本発明を詳細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の技術的思想の範囲内で、本発明の属する技術分野の当業者により様々な変形例が可能であることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】従来のエレクトロクロミック素子を示す断面概略図である。
【図１ｂ】従来のエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色および特定色相を具現する原理を示す断面概略図である。
【図１ｃ】従来のエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色および特定色相を具現する原理を示す断面概略図である。
【図２ａ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｂ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｃ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｄ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｅ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図２ｆ】赤色、緑色、青色素子を単位素子として用いる従来のエレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す概念図である。
【図３ａ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子を示す断面概略図であり、
【図３ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色、特定色相および黒色を具現する原理を示す断面概略図である。
【図３ｃ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色、特定色相および黒色を具現する原理を示す断面概略図である。
【図３ｄ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、それぞれ白色、特定色相および黒色を具現する原理を示す断面概略図である。
【図４ａ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、多様な階調を表現する原理を示す概念図である。
【図４ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、多様な階調を表現する原理を示す概念図である。
【図５】本発明の一具現例に係る分離型エレクトロクロミック素子を示す断面概略図である。
【図６ａ】本発明の一具現例に係る透過型エレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す断面概略図である。
【図６ｂ】本発明の一具現例に係る透過型エレクトロクロミック素子のカラー表示原理を示す断面概略図である。
【図７ａ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、表示電極側に赤色、緑色、青色のエレクトロクロミック物質 を塗布し、対向電極側にシアン、マゼンタ、イエローのエレクトロクロミック物質を塗布した状態を示す断面概略図である。
【図７ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、表示電極側に赤色、緑色、青色のエレクトロクロミック物質を塗布し、対向電極側にシアン、マゼンタ、イエローのエレクトロクロミック物質を塗布した状態を示す断面概略図である。
【図８ａ】従来のカラー表示原理を示す概略図である。
【図８ｂ】本発明の一具現例に係るエレクトロクロミック素子において、カラー視認性が向上する原理を示す概略図である。
【図９】本発明の図７ａのエレクトロクロミック素子に対して分離型構造を示す断面概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ エレクトロクロミック素子、
１１０ 表示電極、
１２０ 第１エレクトロクロミック物質層、
１３０ 第２エレクトロクロミック物質層、
１４０ 対向電極、
１５０ 電解質、
１６０ 反射層、
１７０ カウンター物質、
１２１，１３１ エレクトロクロミック物質。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に導電層が形成された表示電極、前記表示電極と対向して配置されて白色反射層が形成された対向電極、前記表示電極と対向電極との間に収容される電解質、および前記表示電極上に形成される第１エレクトロクロミック物質層を含むエレクトロクロミック素子において、
前記対向電極上に形成される第２エレクトロクロミック物質層を含むことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記第２エレクトロクロミック物質層は、黒色発現のエレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記黒色発現のエレクトロクロミック物質は、単一のエレクトロクロミック物質または発現色の異なる二つ以上のエレクトロクロミック物質の混合物であることを特徴とする、請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
前記黒色発現の単一のエレクトロクロミック物質は、金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項５】
二つ以上のエレクトロクロミック物質が混合されて黒色を発現する場合、前記エレクトロクロミック物質は、金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択される２種以上の物質の混合物であることを特徴とする、請求項３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記第１エレクトロクロミック物質層は、赤色発現のエレクトロクロミック物質、緑色発現のエレクトロクロミック物質および青色発現のエレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項７】
第２エレクトロクロミック物質層は、前記第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする、請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記第２エレクトロクロミック物質層は、印加される電圧の大きさおよび印加時間に応じて濃度が変わることを特徴とする、請求項２または７に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記第１エレクトロクロミック物質層と第２エレクトロクロミック物質層との間に、両表面に導電層が形成された透明基板をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記第１エレクトロクロミック物質層および第２エレクトロクロミック物質層は、それぞれ独立して駆動されることを特徴とする、請求項９に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
前記対向電極が、前記白色反射層なしに透明物質からなることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
エレクトロクロミック物質が、ナノ構造体に担持されてエレクトロクロミック物質層を形成することを特徴とする、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１３】
対向電極側にカウンター物質層をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９および１１のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１】
透明基板上に導電層が形成された表示電極、前記表示電極と対向して配置されて白色反射層が形成された対向電極、前記表示電極と対向電極との間に収容される電解質、および前記表示電極上に形成される第１エレクトロクロミック物質層を含むエレクトロクロミック素子において、
前記対向電極上に形成される第２エレクトロクロミック物質層を含むことを特徴とするエレクトロクロミック素子。
【請求項２】
前記第２エレクトロクロミック物質層は、黒色発現のエレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項３】
前記黒色発現のエレクトロクロミック物質は、単一のエレクトロクロミック物質または発現色の異なる二つ以上のエレクトロクロミック物質の混合物であることを特徴とする、請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項４】
前記黒色発現の単一のエレクトロクロミック物質は、金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項５】
二つ以上のエレクトロクロミック物質が混合されて黒色を発現する場合、前記エレクトロクロミック物質は、金属酸化物、ピリジン系化合物、アミノキノン系化合物およびビオロゲンよりなる群から選択される２種以上の物質の混合物であることを特徴とする、請求項３に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項６】
前記第１エレクトロクロミック物質層は、赤色発現のエレクトロクロミック物質、緑色発現のエレクトロクロミック物質および青色発現のエレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項７】
第２エレクトロクロミック物質層は、前記第１エレクトロクロミック物質層の赤色、緑色、青色発現のエレクトロクロミック物質に対応して、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー発現のエレクトロクロミック物質を含むことを特徴とする、請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項８】
前記第２エレクトロクロミック物質層は、印加される電圧の大きさおよび印加時間に応じて濃度が変わることを特徴とする、請求項２または７に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項９】
前記第１エレクトロクロミック物質層と第２エレクトロクロミック物質層との間に、両表面に導電層が形成された透明基板をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１０】
前記第１エレクトロクロミック物質層および第２エレクトロクロミック物質層は、それぞれ独立して駆動されることを特徴とする、請求項９に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１１】
前記対向電極が、前記白色反射層なしに透明物質からなることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１２】
エレクトロクロミック物質が、ナノ構造体に担持されてエレクトロクロミック物質層を形成することを特徴とする、請求項１１に記載のエレクトロクロミック素子。
【請求項１３】
対向電極側にカウンター物質層をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９および１１のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図４ｂ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図２ｆ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図４ｂ】
【公開番号】特開２００８−２８２０１２（Ｐ２００８−２８２０１２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１４０４８（Ｐ２００８−１１４０４８）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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