JP2011085622A - Electrolyte and electrochemical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規な電解液、及びこれを用いた電気化学デバイス、特に表示素子に関するものである。 The present invention relates to a novel electrolytic solution, and an electrochemical device using the electrolytic solution, in particular, a display element.
近年、様々な用途で非水系溶媒を利用した電解液を用いた電気化学デバイスの利用が進展している。このような電気化学デバイスとして、Liイオン二次電池や大容量キャパシタなど知られている。 In recent years, the use of electrochemical devices using an electrolytic solution using a non-aqueous solvent for various purposes has progressed. As such an electrochemical device, a Li ion secondary battery, a large capacity capacitor, and the like are known.
電気化学デバイスの中でも特に電子情報を閲覧するための電気化学表示素子の開発が盛んである。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。しかしながら、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、これらの行為は人間に優しい手段とは言い難い。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指摘されている。 Among electrochemical devices, development of electrochemical display elements for browsing electronic information is particularly active. As a means for browsing such electronic information, conventional liquid crystal displays and CRTs, and in recent years, light-emitting types such as organic EL displays are mainly used. However, when the electronic information is document information, it is necessary to watch the browsing means for a relatively long time, and these actions are hardly human-friendly means. In general, it has been pointed out that the disadvantages of light-emitting displays are flickering eyes, inconvenient to carry, restricted reading posture, need to focus on the static screen, and increase power consumption when reading for a long time. .
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、いわゆる「メモリー性」を有する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。 As a display means to compensate for these drawbacks, a reflection type display using so-called "memory" that uses external light and does not consume power for image retention is known. However, it has sufficient performance for the following reasons. It is hard to say that it has.
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%と低いため、白表示に難が有る。また、ポリマー分散型液晶は高い電圧を必要とし、かつ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問題を抱えている。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。 That is, a method using a polarizing plate such as a reflective liquid crystal has a low reflectance of about 40%, and thus has a difficulty in white display. In addition, since the polymer dispersed liquid crystal requires a high voltage and uses a difference in refractive index between organic substances, the contrast of an obtained image is not sufficient. In addition, the polymer network type liquid crystal has problems such as a high voltage and a complicated TFT circuit required to improve the memory performance. In addition, 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.
これら上述の各方式の欠点を解消する表示方式として、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。)およびエレクトロクロミック方式(以下、「EC方式」と略す。)等が知られている。ED方式は、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いる(例えば、特許文献1、2参照)。 As a display method for solving the disadvantages of each of the above-mentioned methods, an electrodeposition method (hereinafter referred to as “ED method”) and an electrochromic method (hereinafter referred to as “EC method”) using dissolution precipitation of a metal or a metal salt. For example)). The ED method can be driven at a low voltage of 3 V or less, has advantages such as a simple cell configuration, excellent black-white contrast and black quality, and various methods have been disclosed (for example, Patent Document 1). 2).
またEC方式においても、3V以下の低電圧での駆動が可能で、簡便なセル構成、カラー表示可能な利点があり、様々な方法が開示されている。特にEC方式では有機材料の設計により、所望の色の発色、消色が実現可能であり、フルカラー表示が可能であるという利点がある(たとえば、特許文献3参照)。 Further, the EC method can be driven at a low voltage of 3 V or less, has an advantage of simple cell configuration and color display, and various methods are disclosed. In particular, the EC method has an advantage that a desired color can be developed and erased by designing an organic material, and full color display is possible (for example, see Patent Document 3).
上記のED方式、またEC方式の表示素子開発は盛んに行われているが、製品化を鑑みた場合に、未だ繰り返し耐久性が不十分であるという課題がある。 Although development of the above-described ED type and EC type display elements has been actively conducted, there is a problem that the repeated durability is still insufficient in view of commercialization.
本発明は、上記問題・状況に鑑みなされたものであり、その解決課題は、繰り返し耐久性に優れた電解液およびこれを用いた電気化学デバイス、特に表示素子を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems and circumstances, and a problem to be solved is to provide an electrolytic solution excellent in repeated durability and an electrochemical device using the electrolytic solution, particularly a display element.
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。 The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.
1.非水溶媒および無機微粒子を含有する電解液であって、炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物を有し、該化合物の含有量が、全電解液質量に対して10質量ppm以上1.0質量%以下であることを特徴とする電解液。 1. An electrolytic solution containing a non-aqueous solvent and inorganic fine particles, which has a compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms, and the content of the compound is 10 with respect to the total electrolytic solution mass. Electrolyte characterized by being not less than ppm by mass and not more than 1.0% by mass.
2.前記化合物の含有量が、全電解液質量に対して10質量ppm以上0.5質量%以下であることを特徴とする前記1に記載の電解液。 2. 2. The electrolyte solution according to 1 above, wherein the content of the compound is 10 mass ppm or more and 0.5 mass% or less with respect to the total electrolyte solution mass.
3.前記化合物で処理されている無機微粒子を含有することを特徴とする前記1または2に記載の電解液。 3. 3. The electrolytic solution according to 1 or 2 above, which contains inorganic fine particles treated with the compound.
4.前記電解液の含水率が200ppm以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の電解液。 4). 4. The electrolyte solution according to any one of items 1 to 3, wherein a moisture content of the electrolyte solution is 200 ppm or less.
5.前記電解液の含水率が50ppm以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の電解液。 5. 4. The electrolyte solution according to any one of items 1 to 3, wherein the water content of the electrolyte solution is 50 ppm or less.
6.前記1〜5のいずれか1項に記載の電解液を用いたことを特徴とする電気化学デバイス。 6). 6. An electrochemical device using the electrolytic solution according to any one of 1 to 5 above.
7.前記電気化学デバイスが、エレクトロクロミック表示素子あるいはエレクトロデポジション表示素子であることを特徴とする前記6に記載の電気化学デバイス。 7. 7. The electrochemical device as described in 6 above, wherein the electrochemical device is an electrochromic display element or an electrodeposition display element.
本発明の手段により、繰り返し耐久性に優れた電解液およびこれを用いることで、低電圧での駆動か可能で繰り返し耐久性に優れた電気化学デバイス、特に表示素子を提供することができた。また、更には本発明の電解液を用いた表示素子を作成した場合、保存安定性が改善することも明らかとなった。 By means of the present invention, an electrolytic solution excellent in repeated durability and an electrochemical device, particularly a display element, which can be driven at a low voltage and excellent in repeated durability can be provided by using the electrolytic solution. Furthermore, it has also been clarified that storage stability is improved when a display element using the electrolytic solution of the present invention is prepared.
本発明の電解液は、非水溶媒および無機微粒子を含有しており、更に炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物の含有量を、電解液全質量に対して10質量ppm以上1.0質量%以下であることを特徴とする。この特徴は本発明に共通する技術的特徴である。 The electrolytic solution of the present invention contains a non-aqueous solvent and inorganic fine particles, and further contains 10% by mass of the compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms with respect to the total mass of the electrolytic solution. It is characterized by being not less than ppm and not more than 1.0 mass%. This feature is a technical feature common to the present invention.
また、このような電解液を用いることで、繰り返し耐久性に優れた電気化学デバイスを提供できた。更には、EC方式、あるいはED方式の表示素子へ、本発明の電解液を適用した場合、繰り返し耐久性の向上に加え、保存安定性が改善することも明らかとなった。 Moreover, the electrochemical device excellent in repetition durability was able to be provided by using such electrolyte solution. Furthermore, when the electrolytic solution of the present invention is applied to an EC type or ED type display element, it has become clear that, in addition to the improvement of repeated durability, the storage stability is improved.
電気化学デバイスにおいて、繰り返し耐久性向上に不純物の除去が有効であることは当該業者にとっては公知である。しかしながら本発明の形態である、非水溶媒および無機微粒子を含有した電解液において、どのような不純物が存在するのか、またどの程度除去することで性能が向上するのかは未だ不明確であった。 It is known to those skilled in the art that removal of impurities is effective for improving durability in an electrochemical device. However, it is still unclear what impurities are present in the electrolyte solution containing the nonaqueous solvent and inorganic fine particles, which is a form of the present invention, and how much the performance is improved by removing the impurities.
このような課題に対して、本発明者らは、鋭意研究を行い、その機構や反応については未だ明確にはなっていないものの、炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物を、ある含有量以下に低減することで、繰り返し耐久性を大幅に向上させることに成功した。さらには炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物を極少量含むことで、保存安定性を向上させることが可能であることを見出し、本発明に至った。 In order to solve such a problem, the present inventors have conducted intensive research and have not yet clarified the mechanism and reaction, but a compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to a carbon atom. By reducing the content to below a certain content, it has succeeded in greatly improving repeated durability. Furthermore, the inventors have found that storage stability can be improved by containing a very small amount of a compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms, and the present invention has been achieved.
以下、本発明の電解液について説明する。 Hereinafter, the electrolytic solution of the present invention will be described.
本発明の電解液は、無機微粒子を含有した非水系溶媒であって、炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物の含有量を電解液全質量に対して、10質量ppm以上1.0質量%以下であり、好ましくは10質量ppm以上0.5質量%以下、さらに好ましくは10質量ppm以上〜0.1質量%以下に抑制したことが特徴である。 The electrolytic solution of the present invention is a non-aqueous solvent containing inorganic fine particles, and the content of the compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms is 10 mass ppm with respect to the total mass of the electrolytic solution. It is characterized by being suppressed to 1.0 mass% or less, preferably 10 mass ppm or more and 0.5 mass% or less, more preferably 10 mass ppm or more to 0.1 mass% or less.
本発明に係る電解液における非水系溶媒(有機溶媒)としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、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、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、トリクレジルホスフェート、2エチルヘキシルホスフェート、ジオクチルフタレート、ジオクチルセバケート等を挙げることができ、より好ましくはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトンであり、さらにはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチルラクトンであることがより好ましい。 Examples of the non-aqueous solvent (organic solvent) in the electrolytic solution according to the present invention include propylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, butyronitrile, Propionitrile, acetonitrile, acetylacetone, 4-methyl-2-pentanone, 2-butanol, 1-butanol, 2-propanol, 1-propanol, acetic anhydride, ethyl acetate, ethyl propionate, dimethoxyethane, diethoxyfuran, tetrahydrofuran , Ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol monobutyl ether, tricresyl phosphate, 2 ethylhexyl phosphate, Examples include ruphthalate and dioctyl sebacate, more preferably propylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, butylene carbonate, and γ-butyl lactone, and further propylene carbonate, ethylene carbonate, and ethyl. More preferred are methyl carbonate and γ-butyl lactone.
また、本発明で示す無機微粒子とは、特に限定されないが、特に白色顔料であることが好ましくこのような白色顔料として、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、ガラスを挙げることができる。このような無機微粒子においては、微粒子化により溶剤への分散性が低下する懸念があり、様々な分散剤が共存していることが一般的である。本発明では、上記白色粒子の中でも、二酸化チタンが好ましく用いられ、特に無機酸化物、例えば、Al2O3、AlO(OH)、SiO2等であり、表面処理した二酸化チタンや有機物処理を施した二酸化チタンがより好ましく用いられる。 Further, the inorganic fine particles shown in the present invention are not particularly limited, but are particularly preferably white pigments. Examples of such white pigments include titanium dioxide (anatase type or rutile type), barium sulfate, calcium carbonate, oxidation Examples include aluminum, zinc oxide, magnesium oxide and zinc hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium phosphate, magnesium hydrogen phosphate, alkaline earth metal salts, talc, kaolin, zeolite, acidic clay, and glass. In such inorganic fine particles, there is a concern that dispersibility in a solvent may be reduced due to the formation of fine particles, and various dispersants are generally present together. In the present invention, among the white particles, titanium dioxide is preferably used, and in particular, inorganic oxides such as Al 2 O 3 , AlO (OH), SiO 2, etc., which are subjected to surface treatment of titanium dioxide or organic matter treatment. Titanium dioxide is more preferably used.
無機微粒子は、その表面に様々な物質を吸着することが知られている。このような吸着物質の除去、洗浄方法としては、水や有機溶媒あるいはこれらの混合溶媒と混合し、吸着物質を溶媒に溶解させ、ろ別や遠心分離によって除去する方法、溶媒に酸や塩基、界面活性剤などを添加し除去する方法などが好ましく用いられる。また、無機微粒子を600℃以上の高温で加熱し、吸着物質を分解する方法、あるいは酸や塩基により吸着物資を分解する方法などを併用することも可能である。また、洗浄工程においては吸着物質の再吸着を抑制し、分散性を維持するために、無機酸化物やアルコキシシランなどの有機物により表面処理を行うことがより好ましい。 Inorganic fine particles are known to adsorb various substances on the surface thereof. As a method for removing and washing the adsorbed material, water, an organic solvent or a mixed solvent thereof is mixed, and the adsorbed material is dissolved in the solvent and removed by filtration or centrifugation. A method of adding and removing a surfactant or the like is preferably used. It is also possible to use a method of heating the inorganic fine particles at a high temperature of 600 ° C. or higher to decompose the adsorbed material, or a method of decomposing the adsorbed material with an acid or base. In the washing step, it is more preferable to perform surface treatment with an organic substance such as an inorganic oxide or alkoxysilane in order to suppress re-adsorption of the adsorbed substance and maintain dispersibility.
また、本発明に係る炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物は一般に多価アルコール化合物、多価カルボン酸、多価ヒドロキシカルボン酸などと総称され、一般に分散剤や増粘剤、ポリマー原料として利用されている。このうち、OH基を3つ以上含む多価アルコール化合物としては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、クオドロール、およびこれらの重合付加物(例えば、エチレンオキシド(EO)、プロピレンオキシド(PO)、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物で変性することにより得られるポリエーテルポリオール類やトリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ポリヒドロキシアクリレート)等が挙げられる。 In addition, compounds containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms according to the present invention are generally collectively referred to as polyhydric alcohol compounds, polyhydric carboxylic acids, polyhydric hydroxycarboxylic acids, and the like. It is used as an agent and polymer raw material. Among these, examples of the polyhydric alcohol compound containing three or more OH groups include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, erythritol, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, quadrol, and polymerization adducts thereof (for example, ethylene oxide (EO). ), Polyether polyols obtained by modification with cyclic ether compounds such as propylene oxide (PO), butylene oxide, and tetrahydrofuran, trisphenol PA, phenol novolac, cresol novolac, polyhydroxy acrylate) and the like.
また、COOH基を3つ以上含む多価カルボン酸としては、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、オクタンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸及びこれらの酸無水物やポリアクリル酸およびポリアクリル酸共重合体などが挙げられる。さらに本発明のヒドロキシカルボン酸とは、ヒドロキシ基(−OH)及びカルボキシ基(−COOH)を同一分子内に有する化合物である。炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む多価ヒドロキシカルボン酸としては2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、2,2−ジメチロールヘキサン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸、2,3−ジヒドロキシブタン酸(酒石酸)、3−メチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、3−エチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、3−プロピル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、3−ブチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、3−ペンチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、3−ヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,3−ジメチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−メチル−3−エチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−メチル−3−プロピル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−メチル−3−ブチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−メチル−3−ペンチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−メチル−3−ヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,3−ジエチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−エチル−3−プロピル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−エチル−3−ブチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−エチル−3−ペンチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−エチル−3−ヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,3−ジプロピル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−プロピル−3−ブチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−プロピル−3−ペンチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−プロピル−3−ヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,3−ジブチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−ブチル−3−ペンチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−ブチル−3−ヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,3−ジペンチル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2−ペンチル−3−ヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,3−ジヘキシル−2,3−ジヒドロキシブタン酸などが挙げられる。 Examples of the polyvalent carboxylic acid containing 3 or more COOH groups include trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, cyclohexanetricarboxylic acid, naphthalenetricarboxylic acid, naphthalenetricarboxylic acid, butanetricarboxylic acid, hexanetricarboxylic acid, 1,3 -Dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarboxypropane, octanetetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, acid anhydrides thereof, polyacrylic acid, and polyacrylic acid copolymers. Furthermore, the hydroxycarboxylic acid of the present invention is a compound having a hydroxy group (—OH) and a carboxy group (—COOH) in the same molecule. Examples of the polyvalent hydroxycarboxylic acid containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms include 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid, 2,2 -Dimethylolpentanoic acid, 2,2-dimethylolhexanoic acid, 2,2-dimethylolheptanoic acid, 2,2-dimethyloloctanoic acid, 2,3-dihydroxybutanoic acid (tartaric acid), 3-methyl-2, 3-dihydroxybutanoic acid, 3-ethyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 3-propyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 3-butyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 3-pentyl-2,3- Dihydroxybutanoic acid, 3-hexyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2,3-dimethyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-methyl-3- Til-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-methyl-3-propyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-methyl-3-butyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-methyl-3-pentyl- 2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-methyl-3-hexyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2,3-diethyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-ethyl-3-propyl-2,3- Dihydroxybutanoic acid, 2-ethyl-3-butyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-ethyl-3-pentyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-ethyl-3-hexyl-2,3-dihydroxybutane Acid, 2,3-dipropyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-propyl-3-butyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-propyl-3-pentyl-2 3-dihydroxybutanoic acid, 2-propyl-3-hexyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2,3-dibutyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-butyl-3-pentyl-2,3-dihydroxybutane Acid, 2-butyl-3-hexyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2,3-dipentyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2-pentyl-3-hexyl-2,3-dihydroxybutanoic acid, 2, Examples include 3-dihexyl-2,3-dihydroxybutanoic acid.
上記の炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物は、核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー等、公知の分析方法によって検出、同定することができる。 A compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to a carbon atom can be detected and identified by a known analytical method such as nuclear magnetic resonance spectrum, gas chromatography, or liquid chromatography.
また、上記の炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物の分子量については特に限定されないが、分子量50〜20000であることが好ましく、より好ましくは分子量75〜5000であって、さらに好ましくは分子量100〜2000である。 Further, the molecular weight of the compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to the carbon atom is not particularly limited, but the molecular weight is preferably 50 to 20000, more preferably the molecular weight is 75 to 5000, More preferably, the molecular weight is 100-2000.
また、本発明の電解液の含水率は500ppm以下であることが好ましく、より好ましくは200ppm以下であることであって、さらには50ppm以下であることがより好ましい。電解液の含水率は、カールフィッシャー微量含水率測定法やガスクロマトグラフィーによって測定することが可能である。本発明の電解液において、前述の炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含む化合物を10質量ppm〜1.0質量%以内の範囲にすると共に、含水率を上記の水準以下に抑制することで、相乗効果により繰返し耐久性を顕著に向上させることが可能である。 The water content of the electrolytic solution of the present invention is preferably 500 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and even more preferably 50 ppm or less. The water content of the electrolytic solution can be measured by a Karl Fischer trace water content measurement method or gas chromatography. In the electrolytic solution of the present invention, the compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms is within the range of 10 mass ppm to 1.0 mass%, and the moisture content is below the above level. By suppressing it, it is possible to remarkably improve the repeated durability by a synergistic effect.
また、本発明の電解液は、ポリエーテル化合物を1〜10%含有することが好ましく、さらにはポリエーテル化合物を2〜6%含有することが好ましい。ここで示すポリエーテル化合物とは分子内に複数のエーテル構造を有する化合物を示し、このようなポリエーテル化合物として例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールやこれらの酸素原子の一部あるいは全てが硫黄原子に置換されたポリエチレンスルフィド、ポリプロピレンスルフィドおよびこれらの末端基が無水酢酸等によって処理された末端修飾ポリエチレングリコール等を示し、分子内の炭素原子に結合したOH基またはCOOH基の総数は2以下であることを特徴とする。また本発明のポリエーテル化合物は電解液に対し十分な溶解性を有することが好ましく、分子量として500〜100000であることが好ましく、より好ましくは2000〜50000であって、さらには2000〜20000であることがより好ましい。 In addition, the electrolytic solution of the present invention preferably contains 1 to 10% of a polyether compound, and more preferably 2 to 6% of a polyether compound. The polyether compound shown here is a compound having a plurality of ether structures in the molecule. Examples of such a polyether compound include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and some or all of these oxygen atoms substituted with sulfur atoms. Polyethylene sulfide, polypropylene sulfide, and end-modified polyethylene glycol whose terminal groups are treated with acetic anhydride or the like, and the total number of OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms in the molecule is 2 or less. Features. Moreover, it is preferable that the polyether compound of this invention has sufficient solubility with respect to electrolyte solution, It is preferable that it is 500-100000 as molecular weight, More preferably, it is 2000-50000, Furthermore, it is 2000-20000. It is more preferable.
本発明の電解液は電気化学的な反応を利用した電気化学デバイスに用いられ、このような電気化学デバイスとしては、一次電池、二次電池、キャパシタ、コンデンサ、太陽電池、燃料電池、スマートウィンドウ、表示素子などが挙げられ、特に表示素子への適用が好ましい。このような表示素子として特に、EC方式の表示素子、ED方式の表示素子へ本発明の電解液を適用することが好ましい。 The electrolytic solution of the present invention is used in an electrochemical device utilizing an electrochemical reaction, and as such an electrochemical device, a primary battery, a secondary battery, a capacitor, a capacitor, a solar cell, a fuel cell, a smart window, A display element etc. are mentioned, Especially application to a display element is preferable. In particular, the electrolytic solution of the present invention is preferably applied to an EC display element and an ED display element as such a display element.
以下、本発明の電解液を用いた表示素子について、詳細に説明する。 Hereinafter, the display element using the electrolytic solution of the present invention will be described in detail.
<表示素子の基本構成>
本発明の表示素子においては、少なくとも1対の対向する電極のうち表示部に近い電極(表示側電極)である電極にはITO電極等の透明電極が設けられ、他方の表示部から遠い電極(対向電極)には導電性電極が設けられている。表示側電極と対向電極との間に、本発明に係る有機溶媒、無機微粒子およびEC色素またはED化合物を含む電解液層を有し、少なくとも1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、着色、消色を可逆的に切り替えることができる。本発明の表示素子における電解液層においては、さらに各種の添加剤を含有させることも可能である。
<Basic structure of display element>
In the display element of the present invention, a transparent electrode such as an ITO electrode is provided on an electrode which is an electrode (display side electrode) close to the display unit among at least one pair of opposed electrodes, and an electrode (distant from the other display unit) The counter electrode is provided with a conductive electrode. Between the display-side electrode and the counter electrode, there is an electrolyte layer containing the organic solvent, inorganic fine particles and EC dye or ED compound according to the present invention, and positive and negative voltages are applied between at least one pair of facing electrodes. By applying, coloring and decoloring can be switched reversibly. The electrolyte layer in the display element of the present invention can further contain various additives.
〔基板〕
本発明で用いることのできる基板としては、透明基板であることが好ましく、このような透明基板としては、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート等)、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、シリコン樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、セルロース誘導体、ポリオレフィンなどの高分子のフィルムや板状基板、ガラス基板などが好ましく用いられる。本発明に用いられる透明な基板とは、可視光に対する透過率が少なくとも50%以上の基板をいう。
〔substrate〕
The substrate that can be used in the present invention is preferably a transparent substrate. Examples of such a transparent substrate include polyester (for example, polyethylene terephthalate), polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, polypropylene, polyethylene, and polyamide. Nylon, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, polyether sulfone, silicon resin, polyacetal resin, fluororesin, cellulose derivative, polyolefin and other polymer films, plate substrates, glass substrates, and the like are preferably used. The transparent substrate used in the present invention refers to a substrate having a transmittance for visible light of at least 50%.
また、対向基板としては、例えば、金属基板、セラミック基板等の無機基板など不透明な基板を用いることもできる。 Further, as the counter substrate, for example, an opaque substrate such as an inorganic substrate such as a metal substrate or a ceramic substrate can be used.
〔電極〕
(表示側透明電極)
少なくとも1対の対向する電極のうち、表示側に位置する電極(表示側電極)としては、透明電極であることが好ましい。
〔electrode〕
(Display side transparent electrode)
Of the at least one pair of opposing electrodes, the electrode located on the display side (display side electrode) is preferably a transparent electrode.
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。 The transparent electrode is not particularly limited as long as it is transparent and conducts electricity. For example, Indium Tin Oxide (ITO: Indium Tin Oxide), Indium Zinc Oxide (IZO: Indium Zinc Oxide), Fluorine Doped Tin Oxide (FTO), Indium Oxide, Zinc Oxide, Platinum, Gold, Silver, Rhodium, Copper, Examples thereof include chromium, carbon, aluminum, silicon, amorphous silicon, and BSO (Bismuth Silicon Oxide).
また、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリセレノフェニレン等、およびそれらの修飾化合物を単独あるいは混合して用いることができる。 In addition, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyacetylene, polyparaphenylene, polyselenophenylene, etc., and their modifying compounds can be used alone or in combination.
表示側には位置する電極(表示側電極)としては、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、酸化亜鉛等の、透明導電性酸化物からなる電極であることが好ましい。 As an electrode located on the display side (display side electrode), Indium Tin Oxide (ITO: Indium Tin Oxide), Indium Zinc Oxide (IZO: Indium Zinc Oxide), Fluorine Doped Tin Oxide (FTO), Indium Oxide, An electrode made of a transparent conductive oxide such as zinc oxide is preferable.
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。透明電極の厚さは特に制限はないが、0.1〜20μmであるのが一般的である。 The surface resistance value is preferably 100Ω / □ or less, and more preferably 10Ω / □ or less. The thickness of the transparent electrode is not particularly limited, but is generally 0.1 to 20 μm.
(透明多孔質電極)
透明電極の一つの態様として、上記透明電極上にナノ多孔質化構造を有するナノ多孔質電極を設けることができる。このナノ多孔質電極は、表示素子を形成した際に実質的に透明で、エレクトロクロミック色素等の電気活性物質を担持することができる。
(Transparent porous electrode)
As one embodiment of the transparent electrode, a nanoporous electrode having a nanoporous structure can be provided on the transparent electrode. This nanoporous electrode is substantially transparent when a display element is formed, and can carry an electroactive substance such as an electrochromic dye.
本発明でいうナノ多孔質化構造とは、層中にナノメートルサイズの孔が無数に存在し、ナノ多孔質化構造内を電解液中に含まれるイオン種が移動可能な状態のことを言う。 The nanoporous structure as used in the present invention refers to a state in which an infinite number of nanometer-sized pores exist in a layer, and the ionic species contained in the electrolyte can move within the nanoporous structure. .
このようなナノ多孔質電極の形成方法としては、ナノ多孔質電極を構成する微粒子を含んだ分散物をインクジェット法、スクリーン印刷法、ブレード塗布法などで層状に形成した後に、所定の温度で加熱、乾燥、焼成することよって多孔質化する方法や、スパッタ法、CVD法、大気圧プラズマ法などで電極層を構成した後に、陽極酸化、光電気化学エッチングすることによってナノ多孔質化する方法などが挙げられる。また、ゾルゲル法や、Adv.Mater.2006,18,2980−2983に記載された方法でも、形成することができる。 As a method for forming such a nanoporous electrode, a dispersion containing fine particles constituting the nanoporous electrode is formed in layers by an ink jet method, a screen printing method, a blade coating method, etc., and then heated at a predetermined temperature. A method of making porous by drying, baking, a method of making nanoporous by anodizing or photoelectrochemical etching after forming an electrode layer by sputtering, CVD, atmospheric pressure plasma, etc. Is mentioned. Also, the sol-gel method, Adv. Mater. It can also be formed by the method described in 2006, 18, 2980-2983.
ナノ多孔質電極を構成する微粒子の主成分は、Cu、Al、Pt、Ag、Pd、Au等の金属やITO、SnO2、TiO2、ZnO等の金属酸化物やカーボンナノチューブ、グラッシーカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、窒素含有カーボン等の炭素電極から選択することができ、好ましくは、ITO、SnO2、TiO2、ZnO等の金属酸化物から選択されることである。 The main components of the fine particles constituting the nanoporous electrode are metals such as Cu, Al, Pt, Ag, Pd and Au, metal oxides such as ITO, SnO 2 , TiO 2 and ZnO, carbon nanotubes, glassy carbon, and diamond. It can be selected from carbon electrodes such as like carbon and nitrogen-containing carbon, and is preferably selected from metal oxides such as ITO, SnO 2 , TiO 2 , and ZnO.
ナノ多孔質電極が透明性を有するためには、平均粒子径が5nm〜10μm程度の微粒子を用いることが好ましい。微粒子の形状は不定形、針状、球形など任意の形状のものを用いることができる。 In order for the nanoporous electrode to have transparency, it is preferable to use fine particles having an average particle diameter of about 5 nm to 10 μm. As the shape of the fine particles, those having an arbitrary shape such as an indefinite shape, a needle shape, and a spherical shape can be used.
ナノ多孔質電極の膜厚は、0.1〜10μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.25〜5μmの範囲である。 The film thickness of the nanoporous electrode is preferably in the range of 0.1 to 10 μm, more preferably in the range of 0.25 to 5 μm.
(対向電極)
少なくとも1対の対向する電極のうち、表示側と電解液を挟んで反対側に位置する電極(以下、対向電極と称す。)としては、透明電極であることが好ましい。
(Counter electrode)
Of the at least one pair of opposing electrodes, an electrode positioned on the opposite side of the display side and the electrolyte solution (hereinafter referred to as a counter electrode) is preferably a transparent electrode.
対向電極としては、電気を通じるものであれば、特に制限されず用いることができる。 The counter electrode can be used without particular limitation as long as it conducts electricity.
対向電極の構成材料としては、上記透明電極と同じ材料に加え、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマスなどの金属およびそれらの合金、カーボン等、透明性を有しない材料でも好ましく用いることができる。 As the constituent material of the counter electrode, in addition to the same material as the transparent electrode, metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, zinc, nickel, titanium, bismuth and their alloys, carbon, etc. have no transparency. A material can also be preferably used.
(多孔質カーボン電極)
本発明においては、対向電極として多孔質カーボン電極を用いることもできる。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。
(Porous carbon electrode)
In the present invention, a porous carbon electrode can also be used as the counter electrode. 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. In addition, fibrous graphite can be obtained from pitch-based, PAN-based, and vapor-grown fibers.
(補助電極=グリッド電極)
本発明に係る少なくとも1対の対向する電極のうち、少なくとも一方の電極に、補助電極を付帯させることができる。
(Auxiliary electrode = grid electrode)
An auxiliary electrode can be attached to at least one of the at least one pair of opposing electrodes according to the present invention.
補助電極は、主となる電極部より電気抵抗が低い材料を用いることが好ましい。例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマスなどの金属およびそれらの合金等を好ましく用いることができる。 The auxiliary electrode is preferably made of a material having a lower electrical resistance than the main electrode portion. For example, metals such as platinum, gold, silver, copper, aluminum, zinc, nickel, titanium, and bismuth and alloys thereof can be preferably used.
補助電極は、主となる電極部と基板との間と、主となる電極部の基板と反対側の表面とのいずれに設置することもできる。いずれにしても、補助電極が主となる電極部と電気的に接続していればよい。 The auxiliary electrode can be installed either between the main electrode portion and the substrate, or on the surface of the main electrode portion opposite to the substrate. In any case, it is only necessary that the auxiliary electrode is electrically connected to the main electrode portion.
補助電極の配置パターンには、特に制限はない。直線状、メッシュ状、円形など、求められる性能に応じて適宜形成することが可能である。主となる電極部が複数の部分に分割されている場合には、分割された電極部同士を接続する形で設けてもよい。ただし、主となる電極部が表示側の基板に設けられた透明電極の場合、補助電極は、表示素子の視認性を阻害しない形状と頻度で設けることが求められる。 There are no particular restrictions on the arrangement pattern of the auxiliary electrodes. It can be appropriately formed according to the required performance, such as linear, mesh, or circular. When the main electrode part is divided into a plurality of parts, the divided electrode parts may be connected to each other. However, in the case where the main electrode portion is a transparent electrode provided on the substrate on the display side, the auxiliary electrode is required to be provided with a shape and frequency that do not impair the visibility of the display element.
補助電極を形成する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、フォトリソグラフィ法でパターニングする方法、印刷法やインクジェット法、電解メッキや無電解メッキ、銀塩感光材料を用いて露光、現像処理してパターン形成する方法でも良い。 As a method of forming the auxiliary electrode, a known method can be used. For example, a patterning method by photolithography, a printing method, an ink jet method, electrolytic plating or electroless plating, or a method of forming a pattern by exposing and developing using a silver salt photosensitive material may be used.
補助電極パターンのライン幅やライン間隔は、任意の値で構わないが、導電性を高くするためにはライン幅を太くする必要がある。一方、透明電極に補助電極を付帯させる場合には、視認性の観点から、表示素子観察側から見た補助電極の面積被覆率は30%以下が好ましく、さらに好ましくは10%以下である。 The line width and line spacing of the auxiliary electrode pattern may be arbitrary values, but the line width needs to be increased in order to increase the conductivity. On the other hand, when an auxiliary electrode is attached to the transparent electrode, from the viewpoint of visibility, the area coverage of the auxiliary electrode viewed from the display element observation side is preferably 30% or less, and more preferably 10% or less.
このように透過率と導電性の点から、補助電極のライン幅は1μm以上、100μm以下が好ましく、ライン間隔は50μmから1000μmが好ましい。 Thus, from the viewpoint of transmittance and conductivity, the line width of the auxiliary electrode is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and the line interval is preferably 50 μm to 1000 μm.
(電極の形成方法)
透明電極、金属補助電極を形成するには、公知の方法を用いることができる。例えば、基板上にスパッタリング法等でマスク蒸着する方法や、全面形成した後に、フォトリソグラフィ法でパターニングする方法等が挙げられる。
(Method of forming electrode)
A known method can be used to form the transparent electrode and the metal auxiliary electrode. For example, a method of depositing a mask on a substrate by a sputtering method or the like, a method of patterning by a photolithography method after forming the entire surface, and the like can be given.
また、電解メッキや無電解メッキ、印刷法や、インクジェット法によっても電極形成が可能である。 Electrodes can also be formed by electrolytic plating, electroless plating, printing methods, and ink jet methods.
インクジェット方式を用いて基板上にモノマー重合能を有する触媒層を含む電極パターンを形成した後に、該触媒により重合されて重合後に導電性高分子層になりうるモノマー成分を付与して、モノマー成分を重合し、さらに、該導電性高分子層の上に銀等の金属メッキを行うことにより金属電極パターンを形成することもでき、フォトレジストやマスクパターンを使用することがないので、工程を大幅に簡略化できる。 After forming an electrode pattern including a catalyst layer having a monomer polymerization ability on a substrate using an inkjet method, a monomer component that is polymerized by the catalyst and becomes a conductive polymer layer after polymerization is added, It is also possible to form a metal electrode pattern by polymerizing and further performing metal plating such as silver on the conductive polymer layer, and the process is greatly reduced because no photoresist or mask pattern is used. It can be simplified.
電極材料を塗布方式で形成する場合には、例えば、ディッピング法、スピナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等の公知の方法を用いることができる。 When the electrode material is formed by a coating method, for example, a known method such as a dipping method, a spinner method, a spray method, a roll coater method, a flexographic printing method, a screen printing method, or the like can be used.
インクジェット方式の中でも、下記の静電インクジェット方式は高粘度の液体を高精度に連続的に印字することが可能であり、本発明に係る透明電極や金属補助電極の形成に好ましく用いられる。インクの粘度は、好ましくは30mPa・s以上であり、更に好ましくは100mPa・s以上である。 Among the ink jet methods, the following electrostatic ink jet method can continuously print a high-viscosity liquid with high accuracy, and is preferably used for forming the transparent electrode and the metal auxiliary electrode according to the present invention. The viscosity of the ink is preferably 30 mPa · s or more, and more preferably 100 mPa · s or more.
〈静電インクジェット方式〉
本発明の表示素子においては、複合電極の透明電極及び金属補助電極の少なくとも1方が、帯電した液体を吐出する内部直径が30μm以下のノズルを有する液体吐出ヘッドと、前記ノズル内に溶液を供給する供給手段と、前記ノズル内の溶液に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段とを備えた液体吐出装置を用いて形成されることが好ましい態様の1つである。さらにノズル内の溶液がノズル先端部から凸状に盛り上がった状態を形成する凸状メニスカス形成手段を設けた吐出装置を用いて形成されることが好ましい。
<Electrostatic inkjet method>
In the display element of the present invention, at least one of the transparent electrode of the composite electrode and the metal auxiliary electrode has a liquid discharge head having a nozzle with an internal diameter of 30 μm or less for discharging a charged liquid, and supplies a solution into the nozzle. It is one of the preferable embodiments that the liquid discharge device is provided with a supply unit that performs the discharge and a discharge voltage application unit that applies a discharge voltage to the solution in the nozzle. Further, it is preferable that the solution in the nozzle is formed by using a discharge device provided with a convex meniscus forming means for forming a state where the solution rises from the nozzle tip.
また、凸状メニスカス形成手段を駆動する駆動電圧の印加及び吐出電圧印加手段による吐出電圧の印加を制御する動作制御手段を備え、この動作制御手段は、前記吐出電圧印加手段による吐出電圧の印加を行わせつつ液滴の吐出に際して、凸状メニスカス形成手段の駆動電圧の印加を行わせる第一の吐出制御部を有する液体吐出装置を用いることも好ましい。 In addition, it comprises operation control means for controlling application of drive voltage for driving the convex meniscus forming means and application of discharge voltage by the discharge voltage application means, and this operation control means applies application of the discharge voltage by the discharge voltage application means. It is also preferable to use a liquid ejection apparatus having a first ejection control unit that applies a driving voltage to the convex meniscus forming means when ejecting liquid droplets.
また、凸状メニスカス形成手段の駆動及び吐出電圧印加手段による電圧印加を制御する動作制御手段を備え、この動作制御手段は、前記凸状メニスカス形成手段による溶液の盛り上げ動作と前記吐出電圧の印加とを同期させて行う第二の吐出制御部を有することを特徴とする液体吐出装置を用いること、前記動作制御手段は、前記溶液の盛り上げ動作及び吐出電圧の印加の後に前記ノズル先端部の液面を内側に引き込ませる動作制御を行う液面安定化制御部を有する液体吐出装置を用いることも好ましい形態である。 In addition, an operation control unit that controls driving of the convex meniscus forming unit and voltage application by the discharge voltage applying unit is provided, and the operation control unit includes an operation for raising the solution by the convex meniscus forming unit, and application of the discharge voltage. A liquid discharge device having a second discharge control unit that synchronizes the liquid, and the operation control means includes a liquid level at the tip of the nozzle after the swell operation of the solution and the application of the discharge voltage. It is also a preferred form to use a liquid ejection apparatus having a liquid level stabilization control unit that performs operation control for drawing in the inside.
この様な静電インクジェットを用いて電極パターンを作製することにより、オンデマンド性に優れ、廃棄材料が少なく、寸法精度に優れた電極を得ることができ有利である。 By producing an electrode pattern using such an electrostatic inkjet, it is advantageous that an electrode having excellent on-demand characteristics, little waste material, and excellent dimensional accuracy can be obtained.
〔電子絶縁層〕
本発明の表示素子においては、電気絶縁層を設けることができる。
(Electronic insulation layer)
In the display element of the present invention, an electrical insulating layer can be provided.
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液膜、電子絶縁性の高い多孔質膜とその空隙に電解液を担持する擬固体電解液膜、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。 The electronic insulating layer applicable to the present invention may be a layer having both ionic conductivity and electronic insulating properties. For example, a solid electrolyte solution film in which a polymer or salt having a polar group is formed into a film, electronic insulating Porous membranes with high properties and quasi-solid electrolyte membranes carrying electrolytes in the voids, polymer porous membranes with voids, porous materials of inorganic materials with low relative dielectric constant such as silicon-containing compounds, etc. Can be mentioned.
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。 As a method for forming a porous film, 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. Specifically, JP-A-10-30181, JP-A-2003-107626, JP-B-7-95403, JP-A-2635715, JP-A-2894523, JP-A-2987474, JP-A-3066426, and JP-A-3464513. No. 3,483,464, No. 3535942, No. 30622203, and the like.
<電解液層組成物(電解液)>
〔有機溶媒(非水溶媒)〕
本発明に係る電解液層組成物において用いることができる有機溶媒として例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、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、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、トリクレジルホスフェート、2エチルヘキシルホスフェート、ジオクチルフタレート、ジオクチルセバケート等を挙げることができる。
<Electrolytic solution layer composition (electrolytic solution)>
[Organic solvent (non-aqueous solvent)]
Examples of the organic solvent that can be used in the electrolyte layer composition according to the present invention include propylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, butyronitrile, Propionitrile, acetonitrile, acetylacetone, 4-methyl-2-pentanone, 2-butanol, 1-butanol, 2-propanol, 1-propanol, acetic anhydride, ethyl acetate, ethyl propionate, dimethoxyethane, diethoxyfuran, tetrahydrofuran , Ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol monobutyl ether, tricresyl phosphate, 2-ethylhexyl phosphate Dioctyl phthalate, and di-octyl sebacate and the like.
〔イオン性液体〕
イオン性液体は常温溶融塩とも言われ、融点が100℃以下の塩であり、本発明においては有機溶媒(非水溶媒)の範疇に含まれる。この塩は同数のカチオンとアニオンから構成されており、分子構造によって融点が室温以下の物質も数多く存在し、これらは溶媒をまったく加えなくても室温で液体状態である。イオン性液体は、強い静電的な相互作用をもっているため蒸気圧がほとんどないことが大きな特徴であり、高温でも蒸発がなく揮発しない。本発明に用いるイオン性液体としては、一般的に研究・報告されている物質ならばどのようなものでも構わない。特に有機のイオン性液体は、室温を含む幅広い温度領域で液体を示す分子構造がある。
[Ionic liquid]
The ionic liquid is also referred to as a room temperature molten salt, and is a salt having a melting point of 100 ° C. or lower, and is included in the category of an organic solvent (nonaqueous solvent) in the present invention. This salt is composed of the same number of cations and anions, and there are many substances having a melting point below room temperature depending on the molecular structure, and these are in a liquid state at room temperature without adding any solvent. An ionic liquid has a strong characteristic that it has a strong electrostatic interaction and thus has almost no vapor pressure, and does not evaporate even at high temperatures. The ionic liquid used in the present invention may be any substance that is generally studied and reported. In particular, an organic ionic liquid has a molecular structure that exhibits a liquid in a wide temperature range including room temperature.
本発明で用いるイオン性液体とは、式Q+A−で表され、20〜100℃、好ましくは20〜80℃、より好ましくは20〜60℃、さらに好ましくは20〜40℃、特に20℃で液体として存在する塩のことを指し、粘度(25℃)は、常温で融体である限り特に制限されないが、好ましくは1〜200mPa・sである。さらに、式中Q+で表されるカチオン成分はオニウムカチオンが好ましく、さらに好ましくはアンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン及びホスホニウムカチオンである。 The ionic liquid used in the present invention is represented by the formula Q + A − and is 20 to 100 ° C., preferably 20 to 80 ° C., more preferably 20 to 60 ° C., further preferably 20 to 40 ° C., particularly 20 ° C. The viscosity (25 ° C.) is not particularly limited as long as it is a melt at room temperature, but is preferably 1 to 200 mPa · s. Further, the cation component represented by Q + in the formula is preferably an onium cation, more preferably an ammonium cation, an imidazolium cation, a pyridinium cation, a sulfonium cation, and a phosphonium cation.
上述のイオン性液体について具体的に詳述すると、上式中のQ+としては、R1R2R3R4N+、R1R2R3S+、R1R2R3R4P+、R1R2N+=CR3R4、R1R2P+=CR3R4[ここで、R1からR4は、互いに独立して、水素、飽和または不飽和の炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜11のアラルキル基、R5−X−(R6−Y−)−n(式中、R5は炭素数4以下のアルキル基、R6は炭素数4以下のアルキレン基、XおよびYは酸素原子または硫黄原子、nは0〜10の整数を示す)を表し、これらの基は置換基を有していても良い]から成る群から選択されるアンモニウムおよび/またはホスホニウムイオン、R1R2N+=CR3−R7−R3C=N+R1R2、R1R2S+−R7−S+R1R2、R1R2P+=CR3−R7−R3C=P+R1R2(ここで、R1、R2およびR3は、前記で定義したものと同じであり、そしてR7は、炭素数1〜6のアルキレンまたはフェニレン基を表し、これらの基は置換基を有していても良い)から成る群から選択される第四級アンモニウムおよび/またはホスホニウムイオン、さらには下記一般式で表される窒素、硫黄および燐原子から選ばれる原子を1、2または3個含む窒素、硫黄および燐原子含有複素環から誘導されるアンモニウムイオン、スルホニウムイオンまたはホスホニウムイオンなどを挙げることができる。 The above ionic liquid will be specifically described in detail. As Q + in the above formula, R 1 R 2 R 3 R 4 N + , R 1 R 2 R 3 S + , R 1 R 2 R 3 R 4 P + , R 1 R 2 N + = CR 3 R 4 , R 1 R 2 P + = CR 3 R 4 [where R 1 to R 4 are, independently of one another, hydrogen, saturated or unsaturated carbon C 1 -C 12 alkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an aryl group or an aralkyl group having a carbon number of 7-11 having 6 to 10 carbon atoms, R 5 -X- (R 6 -Y- ) - n (Wherein R 5 represents an alkyl group having 4 or less carbon atoms, R 6 represents an alkylene group having 4 or less carbon atoms, X and Y represent an oxygen atom or a sulfur atom, and n represents an integer of 0 to 10). And the group may be substituted] ammonium selected from the group consisting of Phosphonium ion, R 1 R 2 N + = CR 3 -R 7 -R 3 C = N + R 1 R 2, R 1 R 2 S + -R 7 -S + R 1 R 2, R 1 R 2 P + = CR 3 -R 7 -R 3 C = P + R 1 R 2 ( wherein, R 1, R 2 and R 3 are the same as defined above, and R 7 is 1 to carbon atoms A quaternary ammonium and / or phosphonium ion selected from the group consisting of 6 alkylene or phenylene groups, which may have a substituent, and nitrogen represented by the following general formula: Examples thereof include nitrogen ions containing 1, 2 or 3 atoms selected from sulfur and phosphorus atoms, ammonium ions derived from sulfur and phosphorus atom-containing heterocycles, sulfonium ions, phosphonium ions, and the like.
式中R1およびR2はこの上で定義した通りであり、Zは、N+、N+=C、S+、P+あるいはP+=Cを含む4〜10員環を構成しうる原子を指し、この構成する原子には置換基を有していても良い。 Wherein R 1 and R 2 are as defined above, and Z is an atom capable of constituting a 4-10 membered ring containing N + , N + = C, S + , P + or P + = C And the constituent atoms may have a substituent.
上記のR1からR4の具体的な例はとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなどの直鎖又は分枝を有するアルキル基、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどのシクロアルキル基、無置換あるいはハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、水酸基、低級アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ)、カルボキシル基、アセチル基、プロパノイル基、チオール基、低級アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ)、アミノ基、低級アルキルアミノ基、ジ低級アルキルアミノ基などの置換基を1〜3個有するフェニル、ナフチル、トルイル、キシリル等のアリール基、ベンジルなどのアラルキル基などを挙げることができる。また、R5の具体的な例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル基などのアルキル基などが挙げられ、R6としてはメチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン基などのアルキレン基などを挙げることができる。さらにR7の具体的な例はとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンなどのアルキレン基、フェニレンなどのフェニレン基などを挙げることができる。 Specific examples of the above R 1 to R 4 include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, Linear or branched alkyl groups such as decyl, cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, unsubstituted or halogen atoms (F, Cl, Br, I), hydroxyl groups, Lower alkoxy group (methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy), carboxyl group, acetyl group, propanoyl group, thiol group, lower alkylthio group (methylthio, ethylthio, propylthio, butylthio), amino group, lower alkylamino group, di-lower alkylamino Substitutions such as groups Phenyl having one to three, naphthyl, tolyl, aryl group xylyl, and aralkyl groups such as benzyl and the like. Further, specific examples of R 5 include methyl, ethyl, n- propyl, isopropyl, n- butyl, isobutyl, sec- butyl, and alkyl group such as tert- butyl group, methylene as R 6 And alkylene groups such as ethylene, propylene and butylene groups. Furthermore, specific examples of R 7 include alkylene groups such as methylene, ethylene, propylene, and butylene, and phenylene groups such as phenylene.
また、式中のA−で表される対アニオンとしては、ヘキサフルオロ燐酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、ヘキサフルオロヒ酸塩、フルオロスルホン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、硝酸塩、アルキルスルホン酸塩、フッ化アルキルスルホン酸塩または水素硫酸塩を表す。 Further, A in the formula - Examples of the counter anion represented by, hexafluorophosphate, hexafluoroantimonate, hexafluoroarsenate, fluorosulfonate salts, tetrafluoroborate, nitrate, alkyl sulfonate Represents a fluorinated alkyl sulfonate or a hydrogen sulfate.
さらに、WO95/18456号、特開平8−259543号、特開2001−243995号、電気化学第65巻11号923頁(1997年)、EP−718288号、J.Electrochem.Soc.,Vol.143,No.10,3099(1996)、Inorg.Chem.1996,35,1168〜1178等に記載されているピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩なども本発明に応じては適時選択して用いることができる。 Furthermore, WO95 / 18456, JP-A-8-259543, JP-A-2001-243959, Electrochemistry 65, 11, 923 (1997), EP-716288, J. Org. Electrochem. Soc. , Vol. 143, no. 10, 3099 (1996), Inorg. Chem. The pyridinium salts, imidazolium salts, triazolium salts and the like described in 1996, 35, 1168 to 1178 can be selected and used in a timely manner according to the present invention.
〔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。
[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. In addition to compounds, organometallic complexes, conductive polymer compounds, and organic dyes are known.
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。 Examples of the organometallic complex exhibiting EC characteristics include metal-bipyridyl complexes, metal phenanthroline complexes, metal-phthalocyanine complexes, rare earth diphthalocyanine complexes, and ferrocene dyes.
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。 Examples of the conductive polymer compound exhibiting EC characteristics include polypyrrole, polythiophene, polyisothianaphthene, polyaniline, polyphenylenediamine, polybenzidine, polyaminophenol, polyvinylcarbazole, polycarbazole, and derivatives thereof.
また例えば特開2007−112957号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。 In addition, a polymer material composed of a bisterpyridine derivative and a metal ion as described in, for example, JP-A-2007-112957 also exhibits EC characteristics.
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。 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. In addition, compounds known as redox indicators and pH indicators can be used.
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。
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.
本発明の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。
In the display element of the present invention, the class 1 to class 3 EC compounds can be appropriately selected depending on the purpose and application.
[Class 1 EC compounds]
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.
クラス1に分類される化合物としては、例えばV2O5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Rh2O3は黄色から暗緑色に変化する。 As compounds classified into class 1, for example, V 2 O 5 changes from orange to green by changing from an oxidized state to a reduced state, and similarly Rh 2 O 3 changes from yellow to dark green.
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。
Many of the 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. Many of the conductive polymers are also classified as class 1. For example, polythiophene changes from blue to red by changing from an oxidized state to a reduced state, and polypyrrole changes from brown to yellow. In addition, 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 multicolor display is possible with a single compound, but on the other hand, they have a drawback that a state that can be said to be substantially colorless cannot be made.
[Class 2 EC compounds]
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.
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)、Nb2O5(青)、TiO2(青)等。 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) and the like.
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。 As an organometallic complex classified into class 2, for example, a tris (vasophenanthroline) iron (II) complex can be mentioned, which shows red in a reduced state.
クラス2に分類される有機色素としては、特開昭62−71934号、特開2006−71765号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号、特表2000−504764号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。 Examples of 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.
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づく。 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.
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号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。 Examples of pyridinium-based compounds such as viologen include compounds described in the following patents, starting with JP 2000-506629 A.
特開平5−70455号、特開平5−170738号、特開2000−235198号、特開2001−114769号、特開2001−172293号、特開2001−181292号、特開2001−181293号、特表2001−510590号、特開2004−101729号、特開2006−154683号、特表2006−519222号、特開2007−31708号、2007−171781号、2007−219271号、2007−219272号、特開2007−279659号、特開2007−279570号、特開2007−279571号、特開2007−279572号等。 JP-A-5-70455, JP-A-5-170738, JP-A-2000-235198, JP-A-2001-114769, JP-A-2001-172293, JP-A-2001-181292, JP-A-2001-181293, Table 2001-510590, JP-A-2004-101729, JP-A-2006-154683, JP-T-2006-519222, JP-A-2007-31708, 2007-171817, 2007-219271, 2007-219272, JP-T JP 2007-279659, JP 2007-279570, JP 2007-279571, JP 2007-279572, and the like.
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。 Examples of pyridinium compounds such as viologen that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
[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。
[Class 3 EC compounds]
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.
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)。 Examples of inorganic compounds classified as class 3 include iridium oxide (dark blue), Prussian blue (blue), and the like (each of which shows the color shown in parentheses in the oxidized state).
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号に記載のフェニルエーテル系化合物が上げられる。 There are few examples of conductive polymers classified into class 3, but for example, phenyl ether compounds described in JP-A-6-263846 can be mentioned.
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。 Many 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. .
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。 Examples of styryl dyes, azine dyes, and azole dyes that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
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(エレクトロデポジション化合物)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。 In a preferred embodiment of the present invention, a metal salt (electrodeposition compound) reversibly dissolved and precipitated by an electrochemical oxidation-reduction reaction is used in combination with the EC dye, and black display, white display, and coloring other than black Performs multi-color display of three or more colors. In this case, since the metal salt is reduced to give a black 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. In the present invention, the most preferred dye is a compound represented by the following general formula (L).
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。 Hereinafter, the electrochromic compound represented by the general formula (L) according to the present invention will be described.
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。 In the general formula (L), Rl 1 represents a substituted or unsubstituted aryl group, and Rl 2 and Rl 3 each represent a hydrogen atom or a substituent. X represents> N—Rl 4 , an oxygen atom or a sulfur atom, and Rl 4 represents a hydrogen atom or a substituent. When Rl 1 represents an aryl group having a substituent, the substituent is not particularly limited, and examples thereof include the following substituents.
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。 Alkyl groups (eg, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, etc.), cycloalkyl groups (eg, cyclohexyl, cyclopentyl, etc.), alkenyl groups, cycloalkenyl groups , 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, piperidinyl group, pyrazolyl group, tetrazolyl group, etc.), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy) Group, pliers Oxy group, cyclopentyloxy group, hexyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, etc.) , Aryloxycarbonyl group (for example, phenyloxycarbonyl group), sulfonamide group (for example, methanesulfonamide group, ethanesulfonamide group, butanesulfonamide group, hexanesulfonamide group, cyclohexanesulfonamide group, benzenesulfonamide group ), Sulfamoyl group (for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylamino) Sulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), urethane group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, phenylureido group, 2-pyridylureido group, etc.), acyl Groups (eg, acetyl, propionyl, butanoyl, hexanoyl, cyclohexanoyl, benzoyl, pyridinoyl, etc.), carbamoyl groups (eg, aminocarbonyl, methylaminocarbonyl, dimethylaminocarbonyl, propylamino) Carbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), acylamino group (for example, acetylamino group, benzoyla) Mino group, methylureido group, etc.), sulfonyl group (eg, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, phenylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (eg, amino group, Ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, anilino group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg chlorine atom, bromine atom, iodine atom etc.), cyano group, nitro group, sulfo group Carboxyl group, hydroxyl group, phosphono group (for example, phosphonoethyl group, phosphonopropyl group, phosphonooxyethyl group) and the like. Further, these groups may be further substituted with these groups.
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。 Rl 1 is preferably a substituted or unsubstituted phenyl group, more preferably a substituted or unsubstituted 2-hydroxyphenyl group or 4-hydroxyphenyl group.
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。 Rl 2, Rl is not particularly limited as substituent represented by 3, etc. substituents exemplified as a substituent on the aryl group of the Rl 1 can be mentioned. Rl 2 and Rl 3 are preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aromatic group, or a heterocyclic group, which may have a substituent. Rl 2 and Rl 3 may be connected to each other to form a ring structure. As a combination of Rl 2 and Rl 3 , 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. Yes, the other is a combination of alkyl groups which may have a substituent.
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。 X is preferably a> N-Rl 4. Rl 4 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 acyl. It is a group.
本発明の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。 In the display element of the present invention, it is preferable that 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, and 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 adsorptive group to be chemisorbed include —COOH, —P═O (OH) 2 , —OP═O (OH) 2 and -Si (OR) 3 (R represents an alkyl group) is preferable.
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。 Among the azole dyes represented by the general formula (L), an imidazole dye represented by the following general formula (L2) is particularly preferable.
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。 In the general formula (L2), Rl 21 and Rl 22 represent an aliphatic group, an aliphatic oxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, an acyl group, a sulfonamide group, and a sulfamoyl group, and Rl 23 represents an aromatic group or an aromatic group. Rl 24 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or an aromatic heterocyclic group, and Rl 25 represents a hydrogen atom, an aliphatic group, an aromatic group or an acyl group.
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。 These groups represented by Rl 21 to Rl 25 may be further substituted with an arbitrary substituent. However, at least one of the groups represented by Rl 21 to Rl 25 has —COOH, —P═O (OH) 2 , —OP═O (OH) 2 and —Si (OR) 3 (R Represents an alkyl group).
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。 The group represented by the general formulas Rl 21 and Rl 22 is preferably an alkyl group (particularly a branched alkyl group), a cycloalkyl group, an alkyloxy group, or a cycloalkyloxy group. Rl 23 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.). Rl 24 is preferably a substituted or unsubstituted phenyl group, a 5-membered or 6-membered heterocyclic group, or an alkyl group. Rl 25 is particularly preferably a hydrogen atom or an aryl group.
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。 When fixing the general formula (L2) on the electrode, at least one of the groups represented by Rl 21 to Rl 25 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 Rl 23 or Rl 24 .
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。 Specific examples of the EC dye represented by the general formula (L2) and specific examples of the EC dye contained in the general formula (L) that do not correspond to the general formula (L2) are shown below. The invention is not limited to these exemplified compounds.
〔エレクトロデポジション化合物(ED化合物)〕
本発明の表示素子に適用しうるED化合物とは、金属塩化合物であり、対向電極上の少なくとも1方の電極上で、該対向電極の駆動操作で、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、好ましくは銀及びビスマスであり、特に好ましいのは銀である。
[Electrodeposition compounds (ED compounds)]
The ED compound applicable to the display element of the present invention is a metal salt compound, and a metal species that can be dissolved and deposited by driving the counter electrode on at least one electrode on the counter electrode. As long as it contains a salt, any compound may be used. Preferred metal species are silver, bismuth, copper, nickel, iron, chromium, zinc, etc., preferably silver and bismuth, and particularly preferred is silver.
〔銀塩化合物〕
本発明に用いることの出来る銀塩化合物としては、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。
[Silver salt compound]
As the silver salt compound that can be used in the present invention, silver or a compound containing silver in the chemical structure, for example, silver oxide, silver sulfide, metallic silver, silver colloidal particles, silver halide, silver complex compound, silver ion There are no particular restrictions on the phase state species such as the solid state, the solubilized state in liquid, the gas state, and the like, and the charged state species such as neutral, anionic, and cationic.
本発明の表示素子においては、ヨウ化銀、塩化銀、臭化銀、酸化銀、硫化銀、クエン酸銀、酢酸銀、ベヘン酸銀、p−トルエンスルホン酸銀、トリフルオロメタンスルホン酸銀、メルカプト類との銀塩、イミノジ酢酸類との銀錯体等の公知の銀塩化合物を用いることが好ましい。これらの中でも、ハロゲンやカルボン酸や銀との配位性を有する窒素原子を有しない化合物を銀塩として用いるのがより好ましく、例えば、p−トルエンスルホン酸銀が特に好ましい。 In the display element of the present invention, silver iodide, silver chloride, silver bromide, silver oxide, silver sulfide, silver citrate, silver acetate, silver behenate, silver p-toluenesulfonate, silver trifluoromethanesulfonate, mercapto It is preferable to use a known silver salt compound such as a silver salt with an acid or a silver complex with iminodiacetic acid. Among these, it is more preferable to use, as the silver salt, a compound that does not have a nitrogen atom having coordination properties with halogen, carboxylic acid, or silver, and for example, silver p-toluenesulfonate is particularly preferable.
本発明の電解液層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液層の安定性が向上する。 The metal ion concentration contained in the electrolyte layer of 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 layer is improved.
〔ハロゲンイオン、金属イオン濃度比〕
本発明の表示素子においては、電解液層に含まれるハロゲンイオンまたはハロゲン分子のハロゲン原子のモル濃度を[X](モル/kg)とし、電解液層に含まれる金属イオンのモル濃度を[Metal](モル/kg)としたとき、下記式(1)で規定する条件を満たすことが好ましい。
[Halogen ion, metal ion concentration ratio]
In the display element of the present invention, the molar concentration of halogen ions contained in the electrolyte layer or halogen atoms of halogen molecules is [X] (mol / kg), and the molar concentration of metal ions contained in the electrolyte layer is [Metal]. ] (Mol / kg), it is preferable to satisfy the conditions defined by the following formula (1).
式(1)・・・0≦[X]/[Metal]≦0.01
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0.01よりも大きい場合は、金属の酸化還元反応時に、X−から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。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。
Formula (1): 0 ≦ [X] / [Metal] ≦ 0.01
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 larger than 0.01, when the oxidation-reduction reaction of the metal, X - X 2 is generated from, X 2 is dissolved metal precipitated readily cross oxide and metal deposited Therefore, the molar concentration of halogen atoms is preferably as low as possible relative to the molar concentration of metallic silver. In the case of adding halogen ions, the halogen species preferably have a total molar concentration of [I] <[Br] <[Cl] <[F] from the viewpoint of improving memory properties.
〔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、銀塩溶剤を用いることができる。銀塩溶剤とは、電解液中で銀を可溶化できる化合物であればいかなる化合物であってもよい。例えば、銀と配位結合を生じさせたり、銀と弱い供給結合を生じさせたりするような、銀と相互作用を示す化学構造種を含む化合物等と共存させて、銀または銀を含む化合物を可溶化物に変換する手段を用いるのが一般的である。前記化学種として、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。
[Silver salt solvent]
In the present invention, a silver salt solvent can be used to promote dissolution and precipitation of metal salts (particularly silver salts). The silver salt solvent may be any compound that can solubilize silver in the electrolytic solution. For example, silver or a compound containing silver coexisting with a compound containing a chemical structural species that interacts with silver, such as a coordinate bond with silver or a weak supply bond with silver. It is common to use a means for converting to a solubilizate. As the chemical 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 is characterized by low influence on coexisting compounds and high solubility in solvents.
このような銀塩溶剤として特に下記一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物の少なくとも1種を含有する事が好ましい。 As such a silver salt solvent, it is particularly preferable to contain at least one compound represented by the following general formula (G1) or general formula (G2).
〔一般式(G1)または一般式(G2)で表される化合物〕
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。〕
[Compound represented by General Formula (G1) or General Formula (G2)]
General formula (G1)
Rg 11 -S-Rg 12
[Wherein 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, sulfur atoms, and halogen atoms, and Rg 11 and Rg 12 may be linked to each other to form a cyclic structure. ]
〔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し、これらには芳香族の直鎖基または分岐基が含まれる。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く、さらにはチオエーテルを多数有する構造を取っても良い。チオエーテルを多数有する構造を取る場合、チオエーテル結合間の連結基は特に限定されないが、芳香環、アルキレン基であることが好ましく、より好ましくはアルキレン基である。この時のアルキレン基としてはプロピレン基、エチレン基であることが好ましく、より好ましくはエチレン基であることであって、言い換えるならばエチレンジチオエーテル構造を分子内に有することがより好ましい。また、この場合のアルキレン基は途中に分岐を有していても良い。
[Wherein, 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. ]
In the general formula (G1), Rg 11 and Rg 12 each represent a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, which includes an aromatic straight chain group or a branched group. In addition, these hydrocarbon groups may contain one or more nitrogen atoms, oxygen atoms, phosphorus atoms, sulfur atoms, Rg 11 and Rg 12 may be linked to each other to form a cyclic structure, and further thioether A structure having a large number of may be used. When taking the structure which has many thioethers, the coupling group between thioether bonds is not particularly limited, but is preferably an aromatic ring or an alkylene group, more preferably an alkylene group. In this case, the alkylene group is preferably a propylene group or an ethylene group, more preferably an ethylene group. In other words, it preferably has an ethylene dithioether structure in the molecule. Moreover, the alkylene group in this case may have a branch in the middle.
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。 Examples of 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.
以下、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。 Specific examples of the compound represented by the general formula (G1) are shown below, but the present invention is not limited to these exemplified compounds.
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=)NHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NHC(O=)CH3
G1−28:H2NO2SCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2SO2NH2
G1−29:NaO3SCH2CH2CH2SCH2CH2SCH2CH2CH2SO3Na
G1−30:H3CSO2NHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NHO2SCH3
G1−31:H2N(NH)CSCH2CH2SC(NH)NH2・2HBr
G1−32:H2(NH)CSCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2SC(NH)NH2・2HCl
G1−33:H2N(NH)CNHCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2NHC(NH)NH2・2HBr
G1−34:〔(CH3)3NCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2N(CH3)3〕2 +・2Cl−
G1−35:CH3CH2CH2CH2OCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OCH2CH2CH2CH3
G1−36:CH3CH2CH2CH2OCOCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OCOCH2CH2CH2CH3
G1−37:NCCH2CH2CH2OCOCH2CH2SCH2CH2SCH2CH2OCOCH2CH2CH2CN
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 CH 2 SCH 2 COOH
G1-12: HOOCCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH (OH) CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 COOH
G1-13: HOOCCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH (OH) CH (OH) CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 COOH
G1-14: H 3 CSCH 2 CH 2 CH 2 NH 2
G1-15: H 2 NCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NH 2
G1-16: H 2 NCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NH 2
G1-17: H 3 CSCH 2 CH 2 CH (NH 2 ) COOH
G1-18: H 2 NCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 NH 2
G1-19: H 2 NCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NH 2
G1-20: H 2 NCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NH 2
G1-21: HOOC (NH 2 ) CHCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH (NH 2 ) COOH
G1-22: HOOC (NH 2 ) CHCH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH (NH 2 ) COOH
G1-23: HOOC (NH 2 ) CHCH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH (NH 2 ) COOH
G1-24: H 2 N (= O ) CCH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 C (= O) NH 2
G1-25: H 2 N (O = ) CCH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 C (O =) NH 2
G1-26: H 2 NHN (O = ) CCH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 C (= O) NHNH 2
G1-27: H 3 C (O = ) NHCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NHC (O =) CH 3
G1-28: H 2 NO 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SO 2 NH 2
G1-29: NaO 3 SCH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 SO 3 Na
G1-30: H 3 CSO 2 NHCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NHO 2 SCH 3
G1-31: H 2 N (NH) CSCH 2 CH 2 SC (NH) NH 2 .2HBr
G1-32: H 2 (NH) CSCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SC (NH) NH 2 · 2HCl
G1-33: H 2 N (NH) CNHCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NHC (NH) NH 2 .2HBr
G1-34: [(CH 3 ) 3 NCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 N (CH 3 ) 3 ] 2 + · 2Cl −
G1-35: CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 CH 3
G1-36: CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OCOCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCOCH 2 CH 2 CH 2 CH 3
G1-37: NCCH 2 CH 2 CH 2 OCOCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 OCOCH 2 CH 2 CH 2 CN
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G1−3、G1−36、G1−40、G1−59、G1−68、G1−71、G1−74、G1−77、G1−86が好ましい。 Among the above-exemplified compounds, the exemplary compounds G1-3, G1-36, G1-40, G1-59, G1-68, G1-71, G1- 74, G1-77, and G1-86 are preferable.
次いで、一般式(G2)で表される化合物について説明する。 Next, the compound represented by General Formula (G2) will be described.
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はイミダゾール環類を除く含窒素複素環を表す。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。 In the general formula (G2), M represents a hydrogen atom, a metal atom, or quaternary ammonium. Z represents a nitrogen-containing heterocyclic ring excluding imidazole rings. 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.
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(CH3)4、N(C4H9)4、N(CH3)3C12H25、N(CH3)3C16H33、N(CH3)3CH2C6H5等が挙げられる。 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 1 2 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.
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。 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.
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。 The substituents represented by Rg 21 of the general formula (G2), not particularly limited, but include for example substituents such as the following.
水素原子、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)、アルコキシ基、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)、カルバモイル基、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)、スルファモイル基、シアノ基、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)、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基、アミノ基、ヒドロキシ基または複素環基(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)を挙げられる。これらの置換基はさらに置換基を有するものを含む。 Hydrogen atom, halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), alkyl group (eg, 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.), aryl Carboxamide groups (eg, benzoylamino), alkylsulfonamide groups (eg, methanesulfonylamino group, ethanesulfonylamino group, etc.), arylsulfonamide groups (eg, benzenesulfonylamino group, toluenesulfonylamino) Group), alkoxy group, aryloxy group (for example, phenoxy), alkylthio group (for example, methylthio, ethylthio, butylthio, etc.), arylthio group (for example, phenylthio group, tolylthio group, etc.), alkylcarbamoyl group (for example, methylcarbamoyl group) Dimethylcarbamoyl, ethylcarbamoyl, diethylcarbamoyl, dibutylcarbamoyl, piperidylcarbamoyl, morpholylcarbamoyl, etc.), arylcarbamoyl groups (eg, phenylcarbamoyl, methylphenylcarbamoyl, ethylphenylcarbamoyl, benzylphenylcarbamoyl, etc.), carbamoyl groups, alkylsulfurates Famoyl groups (eg methylsulfamoyl, dimethylsulfamoyl, ethylsulfamoyl, diethylsulfamoyl, dibu Sulfamoyl, piperidylsulfamoyl, morpholylsulfamoyl, etc.), arylsulfamoyl groups (eg, phenylsulfamoyl, methylphenylsulfamoyl, ethylphenylsulfamoyl, benzylphenylsulfamoyl, etc.), sulfamoyl groups , Cyano group, alkylsulfonyl group (for example, methanesulfonyl group, ethanesulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl, 4-chlorophenylsulfonyl, p-toluenesulfonyl, etc.), alkoxycarbonyl group (for example, methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, butoxycarbonyl etc.), aryloxycarbonyl group (eg phenoxycarbonyl etc.), alkylcarbonyl group (eg acetyl, propionyl, butyroyl etc.), a A reelcarbonyl group (for example, benzoyl group, alkylbenzoyl group, etc.), an acyloxy group (for example, acetyloxy, propionyloxy, butyroyloxy, etc.), a carboxyl group, a carbonyl group, a sulfonyl group, an amino group, a hydroxy group, or a heterocyclic group (for example, , Oxazole ring, thiazole ring, triazole ring, selenazole ring, tetrazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, thiazine ring, triazine ring, benzoxazole ring, benzthiazole ring, indolenine ring, benzselenazole ring, naphthothiazole ring , Triazaindolizine ring, diazaindolizine ring, tetraazaindolizine ring group, etc.). These substituents further include those having a substituent.
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。 Next, although the preferable specific example of a compound represented by general formula (G2) is shown, this invention is not limited to these compounds.
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G2−2、G2−12、G2−20が好ましい。 Among the above-exemplified compounds, Exemplified Compounds G2-2, G2-12, and G2-20 are particularly preferable from the viewpoint that the objective effect of the present invention can be exhibited.
本発明に係る電解液には、更に下記のような成分を併用してもよい。 In the electrolytic solution according to the present invention, the following components may be used in combination.
〔支持電解液〕
本発明に係る電解液において用いることができる支持電解液としては、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。
[Supporting electrolyte]
As the supporting electrolyte that can be used in the electrolytic solution according to the present invention, salts, acids, and alkalis that are usually used in the field of electrochemistry or the field of batteries can be used.
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。 There are no particular limitations on the salts, 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 and the like can be used.
塩類の具体例としては、ハロゲンイオン、SCN−、ClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、PF6 −、AsF6 −、CH3COO−、CH3(C6H4)SO3 −、および(C2F5SO2)3C−から選ばれる対アニオンを有するLi塩、Na塩、あるいはK塩が挙げられる。 Specific examples of 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 − , PF 6 -, AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - Li salt having a counter anion selected from, Na salt or K salt is mentioned.
また、ハロゲンイオン、SCN−、ClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、PF6 −、AsF6 −、CH3COO−、CH3(C6H4)SO3 −、および(C2F5SO2)3C−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、(CH3)4NBF4、(C2H5)4NBF4、(n−C4H9)4NBF4、(C2H5)4NBr、(C2H5)4NClO4、(n−C4H9)4NClO4、CH3(C2H5)3NBF4、(CH3)2(C2H5)2NBF4、(CH3)4NSO3CF3、(C2H5)4NSO3CF3、(n−C4H9)4NSO3CF3、
更には、下記の塩類等が挙げられる。
Further, 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 − , PF 6 − , AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - 4 quaternary ammonium salt having a counter anion selected from, specifically, (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (n- C 4 H 9 ) 4 NClO 4 , CH 3 (C 2 H 5 ) 3 NBF 4 , (CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) 2 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NSO 3 CF 3 , (C 2 H 5) 4 NSO 3 CF 3, (n-C 4 H 9 4 NSO 3 CF 3,
Furthermore, the following salts etc. are mentioned.
また、ハロゲンイオン、SCN−、ClO4 −、BF4 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、PF6 −、AsF6 −、CH3COO−、CH3(C6H4)SO3 −、および(C2F5SO2)3C−から選ばれる対アニオンを有するホスホニウム塩、具体的には、(CH3)4PBF4、(C2H5)4PBF4、(C3H7)4PBF4、(C4H9)4PBF4等が挙げられる。また、これらの混合物も好適に用いることができる。 Further, 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 − , PF 6 − , AsF 6 -, CH 3 COO -, CH 3 (C 6 H 4) SO 3 -, and (C 2 F 5 SO 2) 3 C - phosphonium salt having a counter anion selected from, specifically, (CH 3) 4 PBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 PBF 4 , (C 3 H 7 ) 4 PBF 4 , (C 4 H 9 ) 4 PBF 4 and the like. Moreover, these mixtures can also be used suitably.
本発明に係る支持電解液としては、4級アンモニウム塩が好ましく、特に4級スピロアンモニウム塩が好ましい。 The supporting electrolyte according to the present invention is preferably a quaternary ammonium salt, and particularly preferably a quaternary spiro ammonium salt.
支持電解液の使用量は任意であるが、一般的には、支持電解液は溶媒中に上限としては20モル/l以下、好ましくは10モル/l以下、さらに好ましくは5モル/l以下存在していることが望ましく、下限としては通常0.01モル/l以上、好ましくは0.05モル/l以上、さらに好ましくは0.1モル/l以上存在していることが望ましい。 The amount of the supporting electrolyte used is arbitrary, but generally, the supporting electrolyte is present in the solvent as an upper limit of 20 mol / l or less, preferably 10 mol / l or less, more preferably 5 mol / l or less. The lower limit is usually 0.01 mol / l or more, preferably 0.05 mol / l or more, more preferably 0.1 mol / l or more.
[酸化還元されうる補助化合物(プロモーター)]
本発明の表示素子においては、金属塩(特に銀塩)の溶解析出を促進する目的で、酸化還元されうる補助化合物(以下、プロモーターと記す。)を添加しても良い。プロモーターは酸化還元反応の結果として、可視領域(400〜700nm)の光学濃度が変化しないものでも良いし、変化するもの、即ちエレクトロクロミック化合物で有っても良く、電極上に固定化されていても良く、電解液層中に添加されていても良い。
[Auxiliary compound that can be redox (promoter)]
In the display element of the present invention, an auxiliary compound (hereinafter referred to as a promoter) that can be oxidized and reduced may be added for the purpose of promoting dissolution and precipitation of a metal salt (particularly a silver salt). The promoter may be one that does not change the optical density in the visible region (400 to 700 nm) as a result of the oxidation-reduction reaction, or may be one that changes, that is, an electrochromic compound, and is immobilized on the electrode. Or may be added to the electrolyte layer.
本発明に用いることが出来る好ましいプロモーターとしては、例えば以下のような化合物が挙げられる。
1)TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)等に代表されるN−オキシル誘導体、N−ヒドロキシフタルイミド誘導体、ヒドロキサム酸誘導体等、N−O結合を有する化合物
2)ガルビノキシル等、0−位に嵩高い置換基を導入したアリロキシ遊離基を有する化合物
3)フェロセン等、メタロセン誘導体、
4)ベンジル(ジフェニルエタンジオン)誘導体、
5)テトラゾリウム塩/ホルマザン誘導体、
6)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化合物、
7)ビオロゲン等ピリジニウム化合物。
Examples of preferred promoters that can be used in the present invention include the following compounds.
1) Compounds having N—O bonds, such as N-oxyl derivatives, N-hydroxyphthalimide derivatives, hydroxamic acid derivatives such as TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) A compound having an allyloxy free radical having a bulky substituent introduced at the 0-position, such as galvinoxyl, 3) ferrocene, a metallocene derivative,
4) benzyl (diphenylethanedione) derivative,
5) Tetrazolium salt / formazan derivative,
6) Azine compounds such as phenazine, phenothiazine, phenoxazine, acridine,
7) Pyridinium compounds such as viologen.
その他、ベンゾキノン誘導体、ベルダジル等ヒドラジル遊離基化合物、チアジル遊離基化合物、ヒドラゾン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアリルアミン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、チアントレン誘導体等もプロモーターとして用いることが出来る。 In addition, hydrazyl free radical compounds such as benzoquinone derivatives, verdazyl, thiazyl free radical compounds, hydrazone derivatives, phenylenediamine derivatives, triallylamine derivatives, tetrathiafulvalene derivatives, tetracyanoquinodimethane derivatives, thianthrene derivatives, etc. can also be used as promoters. .
本発明の表示素子に於いては、上記1)及び3)の範疇のプロモーターが好ましく、特にフェロセン誘導体が好ましい。 In the display element of the present invention, promoters in the categories 1) and 3) are preferred, and ferrocene derivatives are particularly preferred.
〔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。
[White scattered matter]
In the present invention, 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.
本発明に適用可能な多孔質白色散乱層は、電解液層の溶媒(以後、電解液溶媒ともいう)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。 The porous white scattering layer applicable to the present invention is formed by applying and drying an aqueous mixture of an aqueous polymer and a white pigment that does not substantially dissolve in the solvent of the electrolyte layer (hereinafter also referred to as electrolyte solvent). can do.
本発明でいう電解液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、電解液溶媒1kgあたりの溶解量が0g以上、10g以下である状態と定義し、重量測定法、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。 In the present invention, substantially insoluble in the electrolyte solvent is defined as a state in which the amount of solution 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 quantification method using a liquid chromatogram or a gas chromatogram.
本発明において、電解液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。 In the present invention, examples of the water-based polymer that does not substantially dissolve in the electrolyte solution solvent include a water-soluble polymer and a polymer dispersed in the water-based solvent.
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、ポリエチレングリコール、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。これらのバインダは2種以上組み合わせて用いることもできる。 Examples of water-soluble compounds include proteins such as gelatin and gelatin derivatives, or cellulose derivatives, natural compounds such as starch, gum arabic, dextran, pullulan, and carrageenan polysaccharides, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, and acrylamide polymers. And synthetic polymer compounds such as derivatives thereof. As gelatin 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. Furthermore, Research Disclosure and those described in pages (71) to (75) of JP-A No. 64-13546, US Pat. No. 4,960,681, JP-A No. 62-245260, etc. superabsorbent polymers described, namely -COOM or -SO 3 M (M is a hydrogen atom or an alkali metal) homopolymer or a vinyl monomer together or with other vinyl monomers of the vinyl monomer having a (e.g., sodium methacrylate, Copolymers with ammonium acid, potassium acrylate, etc.) are also used. These binders can be used in combination of two or more.
本発明においては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン系化合物を好ましく用いることができる。 In the present invention, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polyvinylpyrrolidone compounds can be preferably used.
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。 Polymers dispersed in an aqueous solvent include latexes such as natural rubber latex, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, isoprene rubber, polyisocyanate, epoxy, acrylic, silicon, 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, it is preferable to use an aqueous polyurethane resin described in JP-A-10-76621.
本発明に係る水系高分子の平均分子量は、重量平均で10,000〜2,000,000の範囲が好ましく、より好ましくは30,000〜500,000の範囲である。 The average molecular weight of the water-based polymer according to the present invention is preferably in the range of 10,000 to 2,000,000 and more preferably in the range of 30,000 to 500,000 on a weight average basis.
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、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。 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, Magnesium hydrogen phosphate, alkaline earth metal salt, talc, kaolin, zeolite, acidic clay, glass, organic compounds such as polyethylene, polystyrene, acrylic resin, ionomer, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, benzoguanamine resin, urea-formalin resin, A melamine-formalin resin, a polyamide resin, or the like may be used alone or in combination, or in a state having voids that change the refractive index in the particles.
本発明では、上記白色粒子の中でも、二酸化チタンが好ましく用いられ、特に無機酸化物(Al2O3、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ルシクロシラン等の有機物処理を施した二酸化チタンがより好ましく用いられる。 In the present invention, among the white particles, titanium dioxide is preferably used. In particular, titanium dioxide surface-treated with an inorganic oxide (Al 2 O 3 , AlO (OH), SiO 2, etc.), in addition to these surface treatments. Titanium dioxide that has been treated with an organic substance such as trimethylcyclosilane is more preferably used.
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。 Of these white particles, it is more preferable to use 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.
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。 In the present invention, the water mixture 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, more preferably 0.3 to 0.05 in terms of volume ratio.
多孔質白色散乱層の膜厚は、5〜50μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは10〜30μmの範囲である。 The thickness of the porous white scattering layer is preferably in the range of 5 to 50 μm, more preferably in the range of 10 to 30 μm.
アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の水との溶解性が高い化合物が好ましく用いられ、水/アルコール系溶剤との混合比は、質量比で0.5〜20の範囲が好ましく、より好ましくは2〜10の範囲である。 As the alcohol solvent, a compound having high solubility in water such as methanol, ethanol, isopropanol is preferably used, and the mixing ratio with the water / alcohol solvent is preferably in the range of 0.5 to 20 by mass ratio, More preferably, it is the range of 2-10.
〔固体電解液、ゲル電解液〕
本発明表示素子に用いることのできる電解液は、溶媒やイオン性液体から成る溶液状の電解液以外にも、実質的に溶媒を含まない固体電解液や高分子化合物を含有した高粘度な電解液やゲル状の電解液(以下、ゲル電解液)を挙げることができる。
[Solid electrolyte, gel electrolyte]
The electrolytic solution that can be used in the display device of the present invention is a high-viscosity electrolytic solution containing a solid electrolytic solution or a polymer compound that does not substantially contain a solvent, in addition to a solution-like electrolytic solution composed of a solvent or an ionic liquid. Liquid or gel electrolyte (hereinafter referred to as gel electrolyte).
本発明に適用可能な固体電解液、ゲル電解液としては、例えば、特開2002−341387号公報に記載の固体電解液、特開2002−341387号公報に記載のポリマー固体電解液、特開2004−20928号公報に記載の高分子固体電解液、特開2004−191945号公報に記載の高分子固体電解液、特開2005−338204号公報に記載の固体高分子電解液、特開2006−323022号公報に記載の高分子固体電解液、特開2007−141658号公報に記載の固体電解液、特開2007−163865号公報に記載の固体電解液、ゲル電解液等を挙げることができる。 Examples of the solid electrolyte solution and gel electrolyte solution applicable to the present invention include a solid electrolyte solution described in JP-A-2002-341387, a polymer solid electrolyte solution described in JP-A-2002-341387, and JP-A-2004. -20928, a solid polymer electrolyte described in JP2004-191945, a solid polymer electrolyte described in JP2005-338204, and JP2006-323022 Examples thereof include a polymer solid electrolyte solution described in Japanese Patent Publication No. 2007-141658, a solid electrolyte solution described in Japanese Patent Application Publication No. 2007-141658, a solid electrolyte solution described in Japanese Patent Application Publication No. 2007-163865, a gel electrolyte solution, and the like.
〔電解液層添加の増粘剤〕
本発明の表示素子においては、電解液層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。
[Thickener for electrolyte layer addition]
In the display element of the present invention, a thickener can be used in the electrolyte layer. 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 resins , Poly (chloride Nylidene), poly (epoxides), poly (carbonates), poly (vinyl acetate), cellulose esters, poly (amides), hydrophobic transparent binders such as polyvinyl butyral, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, polyester, Examples include polycarbonate, polyacrylic acid, polyurethane and the like.
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。 These thickeners may be used in combination of two or more. Moreover, the compound as described in pages 71-75 of Unexamined-Japanese-Patent No. 64-13546 can be mentioned. Among these, 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.
本発明の表示素子において、増粘剤として好ましいのは、平均重合度100〜500のポリエチレングリコールであり、電解液層の有機溶媒に対して質量比で5〜20%の範囲で添加するのが好ましい。 In the display element of the present invention, polyethylene glycol having an average polymerization degree of 100 to 500 is preferable as the thickener, and it is added in a range of 5 to 20% by mass ratio with respect to the organic solvent of the electrolyte layer. preferable.
〔表示素子のその他の構成要素〕
本発明の表示素子には、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。
[Other components of the display element]
In the display element of the present invention, a sealant, a columnar structure, and spacer particles can be used as necessary.
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。 Sealing agent is for sealing so that it does not leak outside and is also called sealing agent. Epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, vinyl acetate resin, ene-thiol resin, silicon resin, modified resin 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.
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、表示素子として実用上十分な強度が得られる。 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 in the display area of the display element is 1 to 40%, a practically sufficient strength as a display element can be obtained.
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さに相当する。 A spacer may be provided between the pair of substrates for uniformly maintaining a gap between the substrates. Examples of the spacer include a sphere made of resin or inorganic oxide. Further, a fixed spacer having a surface coated with a thermoplastic resin is also preferably used. In order to hold the gap between the substrates uniformly, only the columnar structure may be provided, but both the spacer and the columnar structure may be provided, or instead of the columnar structure, only the spacer is used as the space holding member. May be 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.
〔表示素子駆動方法〕
本発明の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。
[Display element driving method]
The driving operation of the 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. Say that. By using simple matrix driving, there is an advantage that the circuit configuration and driving IC can be simplified and manufactured at low cost. 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 merits such as gradation and memory function. For example, a circuit described in FIG. 5 of JP-A-2004-29327 can be used.
〔商品適用〕
本発明の表示素子は、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。
[Product application]
The display element of the present invention can be used in an electronic book field, an ID card field, a public field, a traffic field, a broadcast field, a payment field, a distribution logistics field, and the like. Specifically, 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.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
(実施例1)
《表示素子の作製》
〈二酸化チタンの分析、洗浄〉
水/n−ブタノール混合溶液に、二酸化チタン(石原産業株式会社製、CR−95)を20質量%となるように加え、超音波分散機で30分、超音波分散させた後、10分間静置して、上澄みを除去した。この操作を5回繰り返した後、得られた酸化チタンを120℃で8時間乾燥して洗浄酸化チタンを得た。また、上澄み液を濃縮し、ガスクロマトグラフィー法、液体クロマトグラフィー法、Mass測定、核磁気共鳴スペクトル等で分析した結果、微量のトリメチロールプロパン(TMP)が含有されていることがわかった。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.
Example 1
<< Production of display element >>
<Analysis and cleaning of titanium dioxide>
Titanium dioxide (CR-95, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) is added to the water / n-butanol mixed solution so as to be 20% by mass, and is ultrasonically dispersed with an ultrasonic disperser for 30 minutes. And the supernatant was removed. After repeating this operation five times, the obtained titanium oxide was dried at 120 ° C. for 8 hours to obtain washed titanium oxide. Further, the supernatant was concentrated and analyzed by gas chromatography, liquid chromatography, mass measurement, nuclear magnetic resonance spectrum, etc. As a result, it was found that a trace amount of trimethylolpropane (TMP) was contained.
〔表示側電極の作製〕
〔電極1の作製〕
厚さ1.5mmで2cm×4cmのガラス基板上に、膜厚300nmITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)膜をスパッタリング法に従って形成し、透明電極(電極1)を得た。
[Production of display-side electrode]
[Preparation of electrode 1]
A 300 nm-thick ITO (Indium Tin Oxide) film was formed on a 2 cm × 4 cm glass substrate having a thickness of 1.5 mm according to a sputtering method to obtain a transparent electrode (electrode 1).
〔対向電極の作製〕
(電極2の作製)
上記電極1と同様に作製した電極上に、銀をスパッタによって30mC/cm2形成させ、電極2を作製した。
[Preparation of counter electrode]
(Preparation of electrode 2)
On the electrode produced in the same manner as the electrode 1, 30 mC / cm 2 of silver was formed by sputtering to produce the electrode 2.
〔電解液の調製〕
(電解液1−1の調製)
γ−ブチロラクトン50gに、支持電解質として下記リチウムトリフルオロメタンスルホン酸イミドを5g、金属塩化合物としてトリフルオロメタンスルホン酸銀4.0g、銀塩溶剤G1−74を20g、およびG2−12を1g、フェロセンを50mg、PEG2万を3.0g、それぞれ溶解させ、更に上記の洗浄二酸化チタン90gを加え良く混合させて電解液1を得た。
(Preparation of electrolyte)
(Preparation of electrolyte 1-1)
50 g of γ-butyrolactone, 5 g of the following lithium trifluoromethanesulfonate imide as the supporting electrolyte, 4.0 g of silver trifluoromethanesulfonate as the metal salt compound, 20 g of the silver salt solvent G1-74, and 1 g of G2-12, ferrocene 50 mg and 3.0 g of PEG 20,000 were dissolved, and 90 g of the washed titanium dioxide was further added and mixed well to obtain an electrolytic solution 1.
(電解液1−2〜1−7の調製)
上記電解液1−1の調製において、それぞれ下記表1に示すようにトリメチロールプロパン(以下、TMPと表す)を添加し、PEG2万の量を変更した以外は、電解液1−1と同様にして、電解液1−2〜1−10を調製した。なお、それぞれの電解液中のTMP量をガスクロマトグラフィーによって測定した。結果を併せて表1に表す。なおそれぞれの電解液の含水率は3000〜4000ppmの範囲であった。
(Preparation of electrolytes 1-2 to 1-7)
In the preparation of the electrolytic solution 1-1, trimethylolpropane (hereinafter referred to as TMP) was added as shown in Table 1 below, and the amount of PEG 20,000 was changed. Thus, electrolytic solutions 1-2 to 1-10 were prepared. In addition, the amount of TMP in each electrolyte solution was measured by gas chromatography. The results are also shown in Table 1. In addition, the moisture content of each electrolyte solution was the range of 3000-4000 ppm.
〔表示素子の作製〕
(表示素子1−1の作製)
電極2の周辺部を、平均粒径40μmのガラス製球形ビーズを体積分率として10%含むオレフィン系封止剤で縁取りした後に、電極2と電極1とを、それぞれストライプ状の電極が直交するように貼り合わせ、更に加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解質層組成物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、表示素子1−1を作製した。
[Production of display element]
(Preparation of display element 1-1)
After the periphery of the electrode 2 is edged with an olefin-based sealant containing 10% glass spherical beads having an average particle diameter of 40 μm as a volume fraction, the striped electrodes are orthogonal to the electrodes 2 and 1 respectively. The cells were bonded together and further heated and pressed to produce an empty cell. The electrolyte layer composition 1 was vacuum-injected into the empty cell, and the inlet was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin to produce a display element 1-1.
(表示素子1−2〜1−7の作製)
上記表示素子1−1の作製において、電解液1−1をそれぞれ電解液1−2〜1−7に変更した以外は同様にして、表示素子1−2〜1−7を作製した。
(Production of display elements 1-2 to 1-7)
Display elements 1-2 to 1-7 were manufactured in the same manner as the display element 1-1 except that the electrolyte solution 1-1 was changed to the electrolyte solutions 1-2 to 1-7, respectively.
〔表示素子の評価〕
〔繰返し駆動耐久性の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、+1.2Vの電圧を2.0秒間印加した後に、−1.5Vの電圧を2.0秒間印加する操作を1サイクルとし、+1.2V印加後の波長550nmでの反射率と−1.5V印加後の波長550nmでの反射率をコニカミノルタセンシング製の分光測色計CM−3700dで測定し、下記式よりコントラストを求めCR1とした。
コントラスト:CR1=(+1.5V印加後の反射率)/(−1.5V印加後の反射率)
同様の駆動条件で合10回駆動毎にコントラストを測定し、各測定時のコントラストがCR1の50%になった駆動回数を記録し、繰返し駆動回数とした。なお100回駆動後は、100回駆動毎にコントラストを測定した。駆動回数は1000回を上限として測定を行った。
[Evaluation of display element]
[Evaluation of repeated driving durability]
One cycle is an operation in which both electrodes of the display element are connected to both terminals of a constant voltage power source, a voltage of +1.2 V is applied for 2.0 seconds, and then a voltage of -1.5 V is applied for 2.0 seconds. The reflectance at a wavelength of 550 nm after applying +1.2 V and the reflectance at a wavelength of 550 nm after applying -1.5 V were measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing, and the contrast was obtained from the following formula. CR1.
Contrast: CR1 = (reflectance after applying + 1.5V) / (reflectance after applying -1.5V)
Under the same driving conditions, the contrast was measured every 10 times of driving, and the number of times of driving when the contrast at each measurement was 50% of CR1 was recorded, and the number of times of repeated driving was recorded. After 100 times of driving, the contrast was measured every 100 times of driving. The number of times of driving was measured with an upper limit of 1000 times.
以上により得られた各表示素子の構成及び評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the configuration and evaluation results of each display element obtained as described above.
表1の結果から明らかな様に、本発明の電解液を用いた表示素子は、電解液中の炭素原子に結合したOH基を3つ以上有する化合物(ここではTMP)の含有量をある一定量以下に制限することで、繰返し駆動耐久性を向上させられることが明らかとなった。
(実施例2)
(電解液2−1の調製)
上記電解液1−1の調製において、調整前に蒸留や減圧乾燥により各素材の含水量低減を実施し、調製をグローブボックス内で行った以外は同様にして電解液2−1を作成した。
As is apparent from the results of Table 1, the display element using the electrolytic solution of the present invention has a certain content of a compound (here, TMP) having three or more OH groups bonded to carbon atoms in the electrolytic solution. It has been clarified that the repeated driving durability can be improved by limiting the amount to the amount or less.
(Example 2)
(Preparation of electrolyte 2-1)
In the preparation of the electrolytic solution 1-1, the electrolytic solution 2-1 was prepared in the same manner except that the water content of each material was reduced by distillation or drying under reduced pressure before the adjustment, and the preparation was performed in a glove box.
(電解液2−2〜2−13の調製)
上記電解液2−1の調製で作成した電解液に、さらに下記表2に示すように、トリメチロールプロパン、ヘキサントリカルボン酸、2,2−ジメチロール酢酸を添加した以外は上記電解液2−1と同様にして電解液2−2〜2−13を作成した。なお、それぞれの電解液の含水率は50ppm以下であった。
(Preparation of electrolytes 2-2 to 2-13)
As shown in Table 2 below, the electrolytic solution 2-1 was prepared by preparing the electrolytic solution 2-1, except that trimethylolpropane, hexanetricarboxylic acid, and 2,2-dimethylolacetic acid were added. Similarly, electrolytic solutions 2-2 to 2-13 were prepared. In addition, the moisture content of each electrolyte solution was 50 ppm or less.
(表示素子2−1〜2−13の作製)
上記表示素子1−1の作製において、電解液1−1をそれぞれ電解液2−1〜2−10に変更した以外は同様にして、表示素子2−1〜2−13を作製した。
(Preparation of display elements 2-1 to 2-13)
Display elements 2-1 to 2-13 were produced in the same manner as in the production of the display element 1-1 except that the electrolytic solution 1-1 was changed to electrolytic solutions 2-1 to 2-10, respectively.
(表示素子2−14〜2−18の作製)
上記表示素子2−1〜2−5を作製後、電解液2−1〜2−4をサンプル管に入れ、空気下に戻し、24時間放置した。これを再度、グローブボックス内に入れ、上記表示素子2−1〜2−5と同様にして表示素子2−14〜2−18を作製した。表示素子作成後、電解液2−14〜2−18の含水率を測定したところ、それぞれの電解液の含水率は100〜200ppmの範囲であった。
(Preparation of display elements 2-14 to 2-18)
After producing the display elements 2-1 to 2-5, the electrolytic solutions 2-1 to 2-4 were put in a sample tube, returned to the air, and left for 24 hours. This was again put in the glove box, and display elements 2-14 to 2-18 were produced in the same manner as the display elements 2-1 to 2-5. When the moisture content of the electrolyte solutions 2-14 to 2-18 was measured after creating the display element, the moisture content of each electrolyte solution was in the range of 100 to 200 ppm.
〔表示素子の評価〕
〔繰返し駆動耐久性の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、+1.2Vの電圧を1.5秒間印加した後に、−1.5Vの電圧を1.0秒間印加する操作を1サイクルとし、+1.2V印加後の波長550nmでの反射率と−1.5V印加後の波長550nmでの反射率をコニカミノルタセンシング製の分光測色計CM−3700dで測定し、下記式よりコントラストを求めCR1とした。
コントラスト:CR1=(+1.5V印加後の反射率)/(−1.5V印加後の反射率)
同様の駆動条件で200回駆動毎にコントラストを測定し、各測定時のコントラストがCR1の80%以下になった駆動回数を記録し、繰返し駆動回数とした。なお駆動回数は10000回を上限として測定を行った。結果を表2に示す。
[Evaluation of display element]
[Evaluation of repeated driving durability]
One cycle is an operation in which both electrodes of the display element are connected to both terminals of a constant voltage power source, a voltage of +1.2 V is applied for 1.5 seconds, and then a voltage of -1.5 V is applied for 1.0 second. The reflectance at a wavelength of 550 nm after applying +1.2 V and the reflectance at a wavelength of 550 nm after applying -1.5 V were measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing, and the contrast was obtained from the following formula. CR1.
Contrast: CR1 = (reflectance after applying + 1.5V) / (reflectance after applying -1.5V)
Under the same driving conditions, the contrast was measured every 200 times of driving, and the number of times of driving when the contrast during each measurement was 80% or less of CR1 was recorded, and the number of times of repeated driving was recorded. The number of times of driving was measured with an upper limit of 10,000 times. The results are shown in Table 2.
上記、表2の結果から明らかな様に、本発明の電解液を用いた表示素子は、電解液中の炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含有する化合物をある一定量以下に抑制することで、繰返し駆動耐久性が向上することが明らかである。また、電解液中の炭素原子に結合したOH基とCOOH基を3つ以上含有する化合物の抑制と同時に含水量の低減を実施することで更に繰返し駆動耐久性をさらに向上させることができた。
(実施例3)
(電解液3の調製)
電解液2−1の調製において、洗浄二酸化チタンに変えて、炭素原子に結合したOH基とCOOH基を3つ以上含有する化合物で処理されていない二酸化チタン(石原産業株式会社製、CR−93)を120℃で8時間乾燥して用いた以外は同様にして電解液3を作成した。
As is apparent from the results in Table 2, the display element using the electrolytic solution of the present invention contains a compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms in the electrolytic solution in a certain amount or less. It is clear that the repeated driving durability is improved by suppressing to the above. In addition, repeated drive durability could be further improved by reducing the water content at the same time as suppressing compounds containing three or more OH groups and COOH groups bonded to carbon atoms in the electrolyte.
(Example 3)
(Preparation of electrolyte 3)
In preparation of the electrolytic solution 2-1, in place of washed titanium dioxide, titanium dioxide not treated with a compound containing three or more OH groups and COOH groups bonded to carbon atoms (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., CR-93) ) Was used in the same manner except that it was used after drying at 120 ° C. for 8 hours.
(表示素子2−1、2−2および表示素子3の作製)
上記表示素子1−1の作製において、電解液1−1を電解液2−1、電解液2−1および電解液3に変更した以外は同様にして、表示素子2−1、表示素子2−2および表示素子3をそれぞれ二つ作製した。
(Preparation of display elements 2-1, 2-2 and display element 3)
In the production of the display element 1-1, the display element 2-1, the display element 2- 2 and two display elements 3 were produced.
〔表示素子の評価〕
〔繰返し駆動耐久性の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、+1.2Vの電圧を1.5秒間印加した後に、−1.5Vの電圧を1.0秒間印加する操作を1サイクルとし、+1.2V印加後の波長550nmでの反射率と−1.5V印加後の波長550nmでの反射率をコニカミノルタセンシング製の分光測色計CM−3700dで測定し、下記式よりコントラストを求めCR1とした。
コントラスト:CR1=(+1.5V印加後の反射率)/(−1.5V印加後の反射率)
同様の駆動条件で200回駆動毎にコントラストを測定し、各測定時のコントラストがCR1の80%以下になった駆動回数を記録し、繰返し駆動回数とした。なお駆動回数は10000回を上限として測定を行った。表示素子2−1と表示素子2−2の繰返し駆動回数は実施例2と同様、10000回であったが、表示素子3の繰返し駆動回数は7800回であった。
[Evaluation of display element]
[Evaluation of repeated driving durability]
One cycle is an operation in which both electrodes of the display element are connected to both terminals of a constant voltage power source, a voltage of +1.2 V is applied for 1.5 seconds, and then a voltage of -1.5 V is applied for 1.0 second. The reflectance at a wavelength of 550 nm after applying +1.2 V and the reflectance at a wavelength of 550 nm after applying -1.5 V were measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing, and the contrast was obtained from the following formula. CR1.
Contrast: CR1 = (reflectance after applying + 1.5V) / (reflectance after applying -1.5V)
Under the same driving conditions, the contrast was measured every 200 times of driving, and the number of times of driving when the contrast during each measurement was 80% or less of CR1 was recorded, and the number of times of repeated driving was recorded. The number of times of driving was measured with an upper limit of 10,000 times. The number of repeated drivings of the display element 2-1 and the display element 2-2 was 10,000 as in Example 2, but the number of repeated driving of the display element 3 was 7800.
〔保存安定性の評価〕
上記で作製した表示素子2−1および表示素子2−2と表示素子3を、それぞれ表示側電極を上に向け、遮光した状態で10日間放置し、放置後のサンプルを目視で観測した。
[Evaluation of storage stability]
The display element 2-1, the display element 2-2, and the display element 3 manufactured as described above were each left for 10 days with the display-side electrode facing upward and shielded from light, and the sample after the stand was visually observed.
表示素子2−1、2−2では特に保存前と比較して変化は見られなかったが、表示素子3においては複数のひび割れが発生していた。さらに、上記と同様の駆動条件で繰返し駆動回数を測定したが、表示素子2−1および2−2は保存前と同様に10000回の繰返し駆動が可能であったものの、表示素子3の繰返し駆動回数は400回であり、ひび割れが原因と推測される焼きつきが生じていた。 In the display elements 2-1 and 2-2, no change was observed compared to before storage, but a plurality of cracks occurred in the display element 3. Further, the number of times of repeated driving was measured under the same driving conditions as described above. Although the display elements 2-1 and 2-2 were able to be repeatedly driven 10,000 times as before storage, the display element 3 was repeatedly driven. The number of times was 400, and the seizure presumed to be caused by cracks occurred.
以上より、本発明の電解液を用いた表示素子は、電解液中の炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含有する化合物をある一定量以上含有することで保存性が向上することが明らかである。
(実施例4)
《表示素子の作製》
〔表示側電極の作製〕
〔電極3の作製〕
上記で作成した電極1を、酢酸0.2g、純水2.0g、メタノール10gの溶液に浸し、さらに下記化合物(1)0.1gをメタノール2.0gに溶解した溶液を加え、室温で約1時間含浸させた後、エタノールで洗浄、乾燥して電極1上にエレクトロクロミック化合物を修飾させた電極3を作製した。
As described above, the display element using the electrolytic solution of the present invention improves the storage stability by containing a certain amount or more of a compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms in the electrolytic solution. It is clear.
Example 4
<< Production of display element >>
[Production of display-side electrode]
[Preparation of electrode 3]
The electrode 1 prepared above is immersed in a solution of 0.2 g of acetic acid, 2.0 g of pure water, and 10 g of methanol, and a solution obtained by dissolving 0.1 g of the following compound (1) in 2.0 g of methanol is added. After impregnation for 1 hour, the electrode 3 was produced by washing with ethanol and drying to modify the electrochromic compound on the electrode 1.
〔電解液の調製〕
(電解液4−1の調製)
アセトニトリル25g中に、過塩素酸テトラブチルアンモニウム0.5g、カルボキシTEMPO(4−カルボキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルフリーラジカル)0.5g、PEG2万1.5gを混合し、さらに実施例1で作製した洗浄二酸化チタン15gを加え、電解液4−1を調製した。
(Preparation of electrolyte)
(Preparation of electrolyte 4-1)
In 25 g of acetonitrile, 0.5 g of tetrabutylammonium perchlorate, 0.5 g of carboxy TEMPO (4-carboxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl free radical), and 201.5 g of PEG After mixing, 15 g of the washed titanium dioxide prepared in Example 1 was added to prepare an electrolytic solution 4-1.
(電解液4−2の調製)
上記電解液4−1の調製において、洗浄二酸化チタンの替わりに炭素原子に結合したOH基とCOOH基を3つ以上含有する化合物で処理されていない二酸化チタン(石原産業株式会社製、CR−93)を120℃で8時間乾燥して用いた以外は同様にして電解液4−2を調製した。
(Preparation of electrolytic solution 4-2)
In preparation of the electrolytic solution 4-1, titanium dioxide not treated with a compound containing three or more OH groups and COOH groups bonded to carbon atoms instead of washed titanium dioxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., CR-93) The electrolytic solution 4-2 was prepared in the same manner except that it was dried at 120 ° C. for 8 hours.
(電解液4−3の調製)
上記電解液4−1に調製において、さらにトリメチロールプロパン0.2gを加えた以外は上記電解液4−1の調製と同様にして電解液4−3を調製した。
(Preparation of electrolyte 4-3)
In the preparation of the electrolytic solution 4-1, an electrolytic solution 4-3 was prepared in the same manner as the electrolytic solution 4-1, except that 0.2 g of trimethylolpropane was further added.
(電解液4−4の調製)
上記電解液4−1に調製において、さらにトリメチロールプロパン0.6gを加えた以外は上記電解液4−1の調製と同様にして電解液4−4を調製した。
(Preparation of electrolyte 4-4)
In the preparation of the electrolytic solution 4-1, an electrolytic solution 4-4 was prepared in the same manner as the electrolytic solution 4-1, except that 0.6 g of trimethylolpropane was further added.
(電解液4−5の調製)
上記電解液4−1に調製において、さらに2,3−ジヒドロキシブタン酸0.5gを加えた以外は上記電解液4−1の調製と同様にして電解液4−5を調製した。
(Preparation of electrolyte 4-5)
In the preparation of the electrolytic solution 4-1, an electrolytic solution 4-5 was prepared in the same manner as the electrolytic solution 4-1, except that 0.5 g of 2,3-dihydroxybutanoic acid was further added.
〔表示素子の作製〕
(表示素子4−1の作製)
電極1の周辺部を、平均粒径40μmのガラス製球形ビーズを体積分率として10%含むオレフィン系封止剤で縁取りした後に、電極3と電極1とを、それぞれストライプ状の電極が直交するように貼り合わせ、更に加熱押圧して空セルを作製した。該空セルに電解液4−1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、表示素子4−1を作製した。さらに同様にして同じ表示素子を合計二つ作製した。
[Production of display element]
(Preparation of display element 4-1)
After the periphery of the electrode 1 is edged with an olefin-based sealant containing glass spherical beads having an average particle diameter of 40 μm as a volume fraction of 10%, the striped electrodes are orthogonal to the electrodes 3 and 1 respectively. The cells were bonded together and further heated and pressed to produce an empty cell. The electrolyte solution 4-1 was vacuum-injected into the empty cell, and the injection port was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin, to produce a display element 4-1. In the same manner, a total of two identical display elements were produced.
(表示素子4−2の作製)
電解液4−1の代わりに電解液4−2を真空注入した以外は上記表示素子4−1の作製と同様にして、表示素子4−2を二つ作製した。
(Preparation of display element 4-2)
Two display elements 4-2 were prepared in the same manner as the display element 4-1, except that the electrolyte solution 4-2 was vacuum-injected instead of the electrolyte solution 4-1.
(表示素子4−3の作製)
電解液4−1の代わりに電解液4−3を真空注入した以外は上記表示素子4−1の作製と同様にして、表示素子4−3を二つ作製した。
(Preparation of display element 4-3)
Two display elements 4-3 were prepared in the same manner as the display element 4-1, except that the electrolyte solution 4-3 was vacuum-injected instead of the electrolyte solution 4-1.
(表示素子4−4の作製)
電解液4−1の代わりに電解液4−4を真空注入した以外は上記表示素子4−1の作製と同様にして、表示素子4−4を二つ作製した。
(Preparation of display element 4-4)
Two display elements 4-4 were prepared in the same manner as the display element 4-1, except that the electrolyte solution 4-4 was vacuum-injected instead of the electrolyte solution 4-1.
(表示素子4−5の作製)
電解液4−1の代わりに電解液4−5を真空注入した以外は上記表示素子4−1の作製と同様にして、表示素子4−5を二つ作製した。
(Preparation of display element 4-5)
Two display elements 4-5 were prepared in the same manner as the display element 4-1, except that the electrolyte solution 4-5 was vacuum-injected instead of the electrolyte solution 4-1.
〔表示素子の評価〕
〔繰返し駆動回数の評価〕
定電圧電源の両端子に作製した表示素子の両電極を接続し、透明電極側に−1.5Vの電圧を1.0秒間印加した後に、+1.5Vの電圧を0.5秒間印加した時の可視光領域の極大吸収波長での反射率(Rcolor)と、白状態の同じ波長での反射率(Rwhite)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、反射率差ΔR(ΔR=(Rwhite)−(Rcolor))を測定し、これをΔR1とした。同様の駆動条件で10回駆動毎に反射率差を測定し、100回駆動後はそれぞれ100回駆動毎に測定を行い、各測定時の反射率差がΔR1の2分の1になるまで駆動を行った。なお測定は1000回を上限として行った。結果を下記、表3に示す。
[Evaluation of display element]
[Evaluation of the number of repeated driving]
When both electrodes of the manufactured display element are connected to both terminals of a constant voltage power source, a voltage of -1.5 V is applied to the transparent electrode side for 1.0 second, and then a voltage of +1.5 V is applied for 0.5 second The reflectance (R color ) at the maximum absorption wavelength in the visible light region and the reflectance at the same wavelength in the white state (R white ) are measured with a spectrocolorimeter CM-3700d manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd. The rate difference ΔR (ΔR = (R white ) − (R color )) was measured, and this was taken as ΔR1. Under the same driving conditions, the reflectance difference is measured every 10 times of driving, and after 100 times of driving, measurement is performed every 100 times of driving, and the driving is performed until the reflectance difference at each measurement becomes 1/2 of ΔR1. Went. Note that the measurement was performed up to 1000 times. The results are shown in Table 3 below.
〔保存安定性の評価〕
上記で作製した表示素子4−1〜4−5を、それぞれ表示側電極を上に向け、遮光した状態で10日間放置し、放置後のサンプルを目視でひび割れの有無を観測した。さらに、保存後のサンプルを上記、繰返し駆動回数の評価と同様の方法で評価した。結果を併せて下記、表3に示す。
[Evaluation of storage stability]
The display elements 4-1 to 4-5 produced above were each left for 10 days with the display-side electrode facing upward and shielded from light, and the samples after being left were visually observed for cracks. Further, the sample after storage was evaluated by the same method as the above evaluation of the number of times of repeated driving. The results are also shown in Table 3 below.
上記、表3の結果から明らかなように本発明の電解液をEC方式の表示素子に適用した場合、電解液中における炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含有する化合物含量をある一定量以下にすることで繰返し駆動耐久性が向上することが明らかである。また、電解液中における炭素原子に結合したOH基またはCOOH基を3つ以上含有する化合物含量をある一定量以上含有することで、保存後のひび割れの発生を防止し、繰返し駆動回数を維持できることから、EC方式の表示素子においても保存安定性を向上することが明らかとなった。 As apparent from the results of Table 3 above, when the electrolytic solution of the present invention is applied to an EC display element, the content of the compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms in the electrolytic solution is as follows. It is clear that repeated driving durability is improved by making the amount less than a certain amount. In addition, by containing more than a certain amount of compound containing three or more OH groups or COOH groups bonded to carbon atoms in the electrolyte, it is possible to prevent the occurrence of cracks after storage and maintain the number of repeated driving. Thus, it has been clarified that the storage stability is improved also in the EC display element.
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