(57)【要約】ディスプレイ装置１は下部層２及び上部層４を有する。導電層５は、電極６及び８を構成するようにパターン状に下部層に対して形成される。それらは、導電性のＰＥＤＯＴをコーティングされたＩＴＯから成る。絶縁性分離層１４が、その場合、導電層５の上部にパターン状に形成され、導電層５の電極６、８間の空間を充填する。分離層１４におけるギャップはそれらの電極の一部に広がっている。電極６及び８の一と各々電気的に接触するレドックスセンタ１６、１８を構成するように、導電性エレクトロクロミック材料が堆積され、それらのギャップを充填する。封止部２０はキャビティを規定し、そのキャビティは水系電解物２２を充填される。分離層１４及びレドックスルセンタ１６、１８は電極６、８を電解物から保護する。光源を備え、下部層２、上部層４、電極６、８及び分離層１４の全てについて透明材料を用いることにより、装置１は光の透過のために用いられるようにされる。代替として、上部及び下部層２、４の一は反射性であり、他は透過性であることが可能であり、その場合、装置１は光反射のために用いられることが可能である。適切な材料を選択することにより、水洗可能でフレキシブルな装置を構成することが可能である。
2008530610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを規定するように機械的に分離されている非導電性の下部層及び上部層であって、前記下部層及び前記上部層の少なくとも一は透水性である、下部層及び上部層；
前記キャビティ内に有する水系電解物；
前記下部層及び前記上部層の何れかにおいて各々形成されている少なくとも２つの電極；並びに
前記少なくとも２つの電極と電気的に接触している吸湿性のエレクトロクロミック物質；
を有するディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置であって、前記エレクトロクロミック物質は電解物における溶液中にある、ディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスプレイ装置であって、前記エレクトロクロミック物質は、前記電解物から前記少なくとも２つの電極を各々分離する少なくとも２つの固相のレドックスセンタの形にある、ディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のディスプレイ装置であって、前記電解物から前記少なくとも２つの電極の少なくとも一の一部を分離するように備えられている非導電性の分離層を有する、ディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のディスプレイ装置であって、前記電解物から前記少なくとも２つの電極の少なくとも一とアライメントされた散乱電解物層を有する、ディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のディスプレイ装置であって：
前記レドックスセンタの第１レドックスセンタは前記下部層又は前記上部層の一における電極と接触し；
前記レドックスセンタの第２レドックスセンタは前記下部層又は前記上部層の他における電極と接触する；
ディスプレイ装置であり、
前記第１レドックスセンタ及び第２レドックスセンタは重なり合い、前記散乱電解物層は前記重なり合っている電極の少なくとも一部をあらわにしている；
ディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記少なくとも２つの電極は、フレキシブルな導電性材料のコーティングを有する硬い導電性材料の層を有する、ディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記少なくとも２つの電極の各々の一部は、それぞれの接触フラップを構成するように前記キャビティの外側に広がっている、ディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のディスプレイ装置であって、前記接触フラップはドライバを介して電源に接続している、ディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記ディスプレイ装置の構成要素の各々はフレキシブルな材料を有する、ディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記ディスプレイ装置の構成要素の各々はポリマー材料を有する、ディスプレイ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記下部層及び上部層はスペーサにより一様に平行に保たれている、ディスプレイ装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記下部層及び上部層の何れか又は両方は透明材料を有する、ディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のディスプレイ装置であって、前記下部層及び上部層の一は反射性であり、前記下部層及び上部層の他は透過性である、ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミックディスプレイ装置に関し、特に、積層され、水洗可能で、フレキシブルで装着可能なエレクトロクロミックディスプレイ装置に関するが、それに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロクロミック性材料は、電場を印加するとき、可視域の色変化又は光学濃度における変化を受ける。エレクトロクロミック性材料は、単純な単色の表示装置で用いられる。そのような装置は大面積のアプリケーション（例えば、窓、鏡、天日取りガラス、サンルーフ）又は小さいディスプレイ（例えば、携帯電話のディスプレイ）で用いられることが可能である。それらの装置は、双安定であり、低エネルギー消費である有利点を有する。
【０００３】
米国特許出願公開第２００３／１７９４３２号明細書において、面内構成に配列された、組み合わされたエレクトロクロミック電解物層を有するエレクトロクロミックディスプレイ装置について開示されている。２つの電極が下部基板において位置付けされ、上部透明電極は上部基板の面全体に亘って備えられている。電流は、下部電極の１つから電解物を介して上部電極に、上部電極に沿って、次いで、その電解物を介して第２下部電極の方に戻るような経路を流れる。このようにして、レドックス反応がエレクトロクロミック電解物層において起こり、色の変化が、２つの下部電極の直上の層における電解物で見られる。米国特許第６，６３９，７０９号明細書におけるエレクトロクロミック装置は類似していて、サンドイッチ状構成を形成するように、下部層における行及び上部層における列に配列された電極を有している。アクティブな行電圧及びアクティブな列電圧が交差するところで、画素は色が付いて現れる。
【０００４】
米国特許第６，５８７，２５２号明細書においては、固体の電解物層が電極に直接、接していて、エレクトロクロミック導電材料を有する、支持されたエレクトロクロミック装置について開示されている。電極及びエレクトロクロミック材料は互いに接していない。その装置は洗浄可能ではなく、固体の電解物の使用によって装置の遅いスイッチング速度がもたらされる。
【０００５】
既存の装置における電極は劣化する傾向にあり、その結果、スイッチング時間が長くなり、最終的に、スイッチング故障に到る。
【０００６】
本発明者は、衣類のような身に付けるアイテムにおいてエレクトロクロミックディスプレイ装置の技術を用いることは有利であることを理解している。しかしながら、従来技術の何れも、少なくとも一部においてフレキシブルであり且つ洗浄可能である好ましい特性を示すものはない。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／１７９４３２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６３９，７０９号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５８７，２５２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にしたがって、キャビティを規定するように機械的に分離されている非導電性の下部層及び上部層であって、下部層及び上部層の少なくとも一は透水性である、下部層及び上部層と、キャビティ内に有される水系電解物と、下部層及び上部層のどちらかにおいて各々形成されている少なくとも２つの電極と、それらの電極と電気的に接触している吸湿性のエレクトロクロミック材料と、を有するディスプレイ装置を提供する。
【０００８】
本発明は、水洗い可能な装置、又は少なくとも含水量を調節することができる装置という可能性を提供する。本発明は、水に対して安定であり且つ低電圧でスイッチング可能であり、そして製造が安価であり且つ簡単である装置を提供することができる。この種類のエレクトロクロミック装置は装着して用いることが可能であり、携帯型装置等で現在用いられているエレクトロクロミック装置より耐久性の高い装置を提供する。
【０００９】
エレクトロクロミック材料は電解物における溶液中に存在することが可能である。しかしながら、好適には、エレクトロクロミック材料は、電解物から電極を各々分離する少なくとも２つの固相のレドックスセンタの形にある。この場合、その装置は、電解物から電極の少なくとも一の一部を分離するように備えられている非導電性分離層を有することが可能である。電解物からの電極の分離を提供することは、その装置が、時間経過に伴う導電性の損失及び劣化の問題を被ることがないことを意味する。このことはまた、エレクトロクロミック材料が電解物中に溶解している装置における場合より速いスイッチング時間をもたらすことができる。
【００１０】
電極は、フレキシブルな導電性材料のコーティングを有する硬い導電性材料の層を有することが可能である。それ故、硬い基板材料は、コーティングの材料が出現するクラックを充填し、それ故、基板が導電性を維持することを可能にすることができるため、フレキシブルなディスプレイの状態で用いられることができる。好適には、ＩＴＯは、導電性のＰＥＤＯＴをコーティングされている。
【００１１】
好適には、各々の電極の一部は、接触フラップを構成するように、キャビティの外側に広がっている。このことは、電極に対する電源の簡単な接続を可能にする。
【００１２】
有利であることに、ディスプレイ装置の構成要素の各々はフレキシブルな材料を有する。このことは、衣料等で用いるのに適するフレキシブルなディスプレイ装置を製造することを可能にする。
【００１３】
ディスプレイ装置の構成要素の各々がポリマー材料を有することはまた、有利である。
【００１４】
本発明の実施形態について、以下、添付図を参照しながら、例示として詳述する。
【００１５】
図においては、同じ参照番号が、同じ要素について一貫して用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１及び２を参照するに、ディスプレイ装置１は、機械的及び環境的保護を備えている下部層２及び上部層４を有する。導電層５が、電極６及び８を構成するように、パターン状に下部層に対して形成される。次いで、絶縁性の分離層１４が導電層５の上部にパターン状に形成される。電極６、８は、エレクトロクロミック材料の構造化局所的スイッチングを可能にする。分離層１４は、下部層２における導電層５の電極６、８間を満たす。分離層１４は、各々の電極６、８の少なくとも一部がむき出しのままになるように、導電層５のエッジの方に広がっていない。これは、電圧が印加される電極６、８のそれぞれについての接触フラップ１０及び１２を与える。
【００１７】
分離層１４にはギャップがある。それらのギャップは、電極６、８の一部の上及びその上のみに広がっている。導電性エレクトロクロミック材料は、レドックスセンタ１６及び１８を構成するように、それらのギャップに堆積されて、満たされる。レドックスセンタ１６、１８はそれらのギャップのみを塞ぐことが可能である。しかしながら、この実施形態においては、レドックスセンタ１６、１８は分離層１４の上部表面に掛かっている。それらのレドックスセンタは、分離層１４の上部表面をある程度、覆って広がっている。各々のレドックスセンタ１６及び１８は、電極６及び８の一と電気的に接触している。封止部２０が、装置１のエッジの周りに形成されている。封止部２０は、キャビティを規定するように、下部層２及び上部層４を機械的に分離するようにする。キャビティは電解物２２で満たされている。分離層１４及びレドックスセンタ１６、１８は、電解物２２から電極６、８を隔絶することにより、それらの電極を保護する。封止部２０は装置を封入し、電解物２２の何れのリークを回避する。封止部２０は、分離層１４又はレドックスセンタ１６及び１８により覆われていない電極６及び８の部分が封止部により規定される領域にないように、形成される。電極２２は、上部層４、分離層１４、レドックスセンタ１６及び１８並びに封止部２０により形成されるキャビティを満たしている。電解物は、水に溶解する適切な塩を有する。
【００１８】
下部層２、上部層４、電極６及び８並びに透明材料を有する分離層１４の全てを備えることにより、装置１が光を透過するように用いられることを可能にする。この場合、光源（図示せず）が必要である。代替として、上部層２及び下部層４の一は反射性であり、それらの他は透過性であることが可能であり、その場合、装置１は光反射のために用いられることが可能である。透過性下部層２及び上部層４のうちの何れが色付きであることが可能である。
【００１９】
使用中に、電圧が接触フラップ１０及び１２を介して電極６及び８に印加され、電流が与えられ、それ故、順に第１電極６（作用電極になる）、第１レドックスセンタ１６、電解物２２、第２レドックスセンタ１８及び第２電極８（対向電極になる）を有する回路を流れる正味の電子が与えられる。還元反応（電子の利得）は、電流が流れるように電子が消費されるために、電解物２２が接触する作用電極６の上のレドックスセンタ１６の表面で起こる。酸化反応（電子の損失）は、電流が流れることを可能にするように電子が遊離されるために、電解物２２が接触する対向電極８の上のレドックスセンタ１８の表面で起こる。電解物２２中のイオンは、もたらされる電荷変化を補償するように第１レドックスセンタ１６の方に及び第２レドックスセンタ１８から離れる方に移動され、それにより、電気回路が達成される。電解物層を通って接続される２つの電極における補完的な反応の過程はレドックスカップルとして知られている。第１及び第２レドックスセンタ１６、１８において起こる電荷変化は、十分な電位差が作用電極６と対向電極８との間に設けられる場合に、色の変化をもたらす。
【００２０】
エレクトロクロミック材料が２つの安定な状態、即ち、Ａ及びＢを有する場合、電圧の印加は、第１レドックスセンタ１６が状態Ａにあり、第２レドックスセンタ１８が状態Ｂにあるようにする。それらの状態は双安定である、即ち、電圧が取り除かれるとき、レドックスセンタはそれらの状態を保つ。電圧が反転されるとき、第１レドックスセンタ１６は状態Ｂに代わり、第２レドックスセンタ１８は状態Ａに変わる。状態Ａは色を有し、状態Ｂはまた色を有することが可能である。
【００２１】
第１及び第２レドックスセンタ１６及び１８における光学的変化の大きさは、それらのレドックスセンタ１６及び１８の能力に依存する。電解物にさらされるレドックスセンタの表面の面積が小さければ小さい程、単位面積当たりの電流密度変化は大きくなり、それ故、光学的変化は大きくなる。それ故、適切な大きさのレドックスセンタ１６、１８を備えることにより、装置１は、作用電極６における第１レドックスセンタ１６が対向電極８における第２レドックスセンタ１８より十分に明るい信号を有することを確実にするように備えられる。
【００２２】
第１及び第２レドックスセンタ１６及び１８は、好適には、互いに近くに位置付けられ、その結果、レドックスセンタ１６、１８が互いから離れているときより速い装置１のスイッチング速度を得る。
【００２３】
第１及び第２レドックスセンタ１６、１８の一を隠すことが必要である場合、レドックスセンタ１６、１８は２つの方法のうちの一によりマスキングされることができる。第１の方法においては、不透明なパターン（図示せず）が、レドックスセンタ１６、１８の一をマスキングするように上部層又は下部層７の何れに対して形成されることが可能である。代替として、散乱電極層がレドックスセンタ１６、１８の一の前に形成されることが可能である。後者は、装置が光の反射のために用いられるときに好適である。分離層１４は、電解物２２と第１及び第２レドックスセンタ１６及び１８を接触させないように、電極６及び８部分を分離している。電極６及び８が電解物２２と接触している場合、レドックス反応が、レドックスセンタ１６、１８において及び電極６、８において起こる。それ故、分離層１４は、イオンが電解物２２から電極６、８の方に拡散しないようにする。このことには２つの有利点がある。第１に、これは、電荷変化全てがもたらされるところであるために、第１及び第２レドックスセンタにおける電気化学的反応が効率的であることを確実にする。第２に、それは、装置１において導電損失が実際にもたらされる電気化学的劣化が電極６、８において起こらないようにする。導電損失は、典型的には、長いスイッチング時間、大きいパワー損失、最終的には、完全なスイッチングの失敗をもたらす。多くの適切な材料のように、電極６、８の材料が僅かにエレクトロクロミック性である場合、電極は、電解物２２と接触している場合に可視的であり、そのことは不所望であり、第１及び第２レドックスセンタ１６、１８による導電損失がまた、存在する。一部の材料においては、エレクトロクロミック効果は反転が不十分であり、時間経過と共に装置の劣化に繋がる。
【００２４】
分離層１４はまた、分離層で覆われているエレクトロクロミック材料のスイッチングがないために装置１が用いられるときに、対応するパターンを得るように、パターンが形成されることが可能である。
【００２５】
一部の装置１においては、分離層１４は必要ない。第１及び第２レドックスセンタ１６、１８がキャビティの内側にある電極６、８の全表面及びエッジを覆っている場合、それ故、何れの電極６、８の部分も電解物２２と接触していない場合、分離層１４の付加に対する付加による恩恵はない。たとえ、そうでない場合、分離層１４は、装置の重要な部分でないことが可能であるが、その分離層の存在は、少なくとも、その分離層が電解物２２から電極６及び８を保護することにより装置の耐用年数を延ばすために好ましい。
【００２６】
図３は、第２実施形態の表示装置１９を示している。この実施形態においては、作用電極６は、装置１９の上部層４の最下面に形成されている。第２分離層１５は、電極６が電解物２２との接触により劣化しないように、電極６に形成されている。第１及び第３レドックスセンタ１６ａ、１６ｂは、第２分離層１５により形成されたギャップにおいて形成され、対向電極６と電解物２２との間に電気的接触を与えている。図３はまた、散乱電解物層２４を示している。散乱電解物層２４は、第２レドックスセンタ１８を全体的に覆っている。散乱電解物層２４は第２レドックスセンタ１８をマスキングし、それが見えないようにしている。
【００２７】
図３は、上部層４の最下面にある接触フラップ１２を示している。代替として、接触フラップ１２が下部層２において存在し、封止部２０における導電接続（図示せず）を介して対向電極８に接続されている。
【００２８】
光の反射について、第２実施形態のディスプレイ装置１９を最適化するように、下部層２は反射性であり、上部層４は透過性である。ここでは、環境光は、上部層２、作用電極６、第１及び第３レドックスセンタ１６ａ、１６ｂ並びに電解物２２を透過して入射する。光は、対向電極８及び第２レドックスセンタ１８が見えないように、ユーザの目に戻るように散乱層２４から散乱される。光はまた、下部層２からユーザの目に戻るように散乱される。
【００２９】
第２実施形態のディスプレイ装置１９における電極６、８の配置は、第１及び第３レドックスセンタ１６ａ、１６ｂを構成するように上部層４において有効な大きい空間を有するように、作用電極６において高情報密度を与える有利点を有する。対向電極８におけるレドックスセンタ１８は、エレクトロクロミック着色が最小化するように、大きい表面積を有する。
【００３０】
図４は、第３実施形態のディスプレイ装置２１を示している。ディスプレイ装置２１はディスプレイ装置１９と類似している。しかしながら、この場合、散乱電解物層２４は第２レドックスセンタ１８の全体を覆ってはいない。第１レドックスセンタ１６ａの下の第２レドックスセンタ１８の部分はマスキングされ、第３レドックスセンタ１６ｂの下の第２レドックスセンタ１８の部分はマスキングされていない。
【００３１】
それ故、生成されるパターンには汎用性がある。観測可能な光学的効果は、第３レドックスセンタ１６ａと第２レドックスセンタ１８との間の重なり合いにより制御されることが可能である。第３レドックスセンタ１６ｂにおける色と第２レドックスセンタ１８における色の組み合わせである第３色は、第２及び第３レドックスセンタ１６ｂ及び１８が重なり合う場合及びマスキングが存在しない場合に生成される。
【００３２】
図５は、第３実施形態のディスプレイ装置２３の平面図である。６つの電極（図示せず）及び第１乃至第６レドックスセンタ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃが備えられている。各々の電極は、封止部２０により規定される領域の外側に広がるそれぞれの接触フラップ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを有する。図５においては、各々の電極は、それぞれのレドックスセンタ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１８ａ、１８ｂ及び１８ｃを有する。しかしながら、装置２３は、電極当たり１つのレドックスセンタに限定されない。レドックスセンタの何れのパターンは各々の電極において存在することが可能である。各々の電極において２つ以上のレドックスセンタを有することが可能である。分離層（図示せず）は電極間の絶縁を与えている。
【００３３】
電源２６は、ドライバ２８を介して接触フラップ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの各々に接続されている。電源２６は、レドックス反応が起こるために必要な電位差を与える。ドライバ２８は、どの接触フラップにどれ位の電圧を印加するかを決定する。ドライバ２８はまた、各々の接触フラップ（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に印加される電圧の大きさを決定し、それ故、接触フラップに対応するレドックスセンタにおける光学的変化の大きさを決定する。更に、ドライバ２８は、各々の接触フラップ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃが印加される電圧を有する時間の長さを決定する。このことは、汎用のアニメ表示の生成を可能にする。
【００３４】
ここで、装置の種々の構成要素について適切な材料について、説明する。
【００３５】
装置１、１９、２１、２３の全てにおいて、下部層２及び上部層４は、好適には、フレキシブルな材料から成る。好適には、少なくとも１つの下部層２及び上部層４は透明な材料から成る。適切な材料はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）及びＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）であるが、ガラス、紙又はコーティングされた紙を含む、何れの機械的に安定な材料を用いることが可能であるが、それらに限定されるものではない。ガラスは割れ易いため、装着可能な装置のような表示装置を用いるときに、ガラスの使用は好ましくない。好適には、下部層２及び上部層４の少なくとも１つは透水性である。このことは、水が電極２２と環境との間を通ることを可能にし、装置の洗浄可能性に寄与する。
【００３６】
好適な実施形態においては、下部層２及び上部層４の両方は、光の透過を可能にするように透明である。下部層２及び上部層４のどちらか又は両方は色付きであることが可能である。
【００３７】
ＰＥＴは、比較的良好な遮水材料であり（透水性は厚さに依存する）、洗浄に対して強い。ＰＥＴは、水と接触するときに劣化しない。更に、ＰＥＴは透明であり且つフレキシブルであり、容易に且つ安価に入手可能である。上記のようなＰＥＴの品質は、そのＰＲＴを装着可能なディスプレイ装置で用いるために適切にしている。ＰＥＴはまた、上記の品質を共有することができる。ＰＥＮは、ＰＥＴより熱及び水蒸気に対して強いが、現在は、ＰＥＴのように容易に及び安価に入手可能ではない。
【００３８】
他の材料が、上部層２及び下部層４として用いるために適切である。
【００３９】
エレクトロクロミックディスプレイ装置が光を透過するために用いられる場合、下部層２及び上部層４の両方が透過性である必要がある。光源が必要である。用いられる適切な光源の種類は、利用可能な電力及び装置の厚さに依存する。
【００４０】
薄膜の状態にあるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）光源は、エレクトロクロミックディスプレイ装置で用いるために適切であり、市販されている。それらの光源は、０．３ｍｍ程度の厚さであり、着色光又は白色光を供給するために利用可能である。それらの光源は、高電圧バージョン及び低電圧バージョンで利用可能である。エレクトロクロルミネッセント材料は無機材料又は有機材料であることが可能である。ＥＬ光源は、下部層２を構成するように２つの透明な層の間に挟まれることが可能である。
【００４１】
側面出射型バックライトシステムがまた、用いられることが可能である。ここで、導光部がエレクトロクロミックディスプレイ装置の後を覆い、少なくとも１つの光源が、導光部のエッジの少なくとも一に位置付けられている。導光部は発光ダイオード（ＬＥＤ）又は冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の形を取ることが可能である。導光部は、通常、１乃至２ｍｍの厚さを有する。各々の光源からの光は導光部を通って進む。微小な溝又は表面格子のような構造が、光が逃げることを可能にし、それ故、装置を照明することを可能にするように、導光路の表面の一において存在する。
【００４２】
代替として、ＬＥＤのアレイ又は薄い冷陰極蛍光ランプがエレクトロクロミックディスプレイ装置の後に備えられることが可能である。この場合、光源の形が見えないようにするために、付加散乱層を有することは好ましい。このことは、ディスプレイが均一に照明されるように変えることが可能である。
【００４３】
エレクトロクロミックディスプレイ装置が反射動作で用いられる場合、下部層２又は上部層４の何れの一が反射性基板により構成される一方、他は透過性である。反射性基板は、装置の外部にあるように位置付けられた反射性材料層を有する分離層であることが可能である。その反射性材料層は、反射性基板を構成するように下部層２又は上部層４のどちらか一において位置付けられることが可能である。代替として、散乱材料又は金属は、下部層２又は上部層４に関連付けられる。他の代替は、非反射性下部層２及び上部層を備えること、及び下部層２及び上部層４の何れの一において反射性金属電極を用いることである。他の代替は、１つの大きい対向電極を構成する金属の下部層２を備えることであり、作用電極は透明な上部層４において存在する。代替として、金属の下部層２は、上部に備えられている電極６及び８と共に、全体の面に亘って薄い分離層で覆われることが可能である。
【００４４】
電極６及び８は、何れの適切な導電性材料を有することが可能である。好適には、電極６、８は透明である。現在、利用可能な透明な導電性材料には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のような金属酸化物、並びにＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレン−ディオキシチオフェン））のような導電性ポリマーがあるが、それらに限定されるものではない。金属酸化物は、高導電性を有する有利点を有し、それ故、大きい面積をコーティングするのみ適する。しかしながら、金属酸化物は、脆弱であるという不利点を有し、曲げる際にクラックが形成され、導電性損失に繋がる可能性がある。ＰＥＤＯＴのような導電性ポリマーは高度にフレキシブルであるが、金属酸化物と同程度の導電性は有しない。
【００４５】
本発明者は、フレキシブルな導電性ポリマー（例えば、ＰＥＤＯＴ）の層で覆われている脆弱な金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の層が丈夫な大きいディスプレイを与えることができることを理解した。局所的な導電損失に繋がる可能性がある、曲げる際に金属酸化物層において現れる何れのクラックは、導電性ポリマーで満たされ、それ故、電極は導電性を保ち続けることができる。このように、大きいディスプレイ（典型的に、は、高導電性電極を必要とする）はフレキシブルに製造されることができる。同様なことを、多くの他の脆弱な導電性材料及び多くの他のフレキシブルな導電性材料に適用することができる。通常、脆弱な材料は、フレキシブルな材料より高導電性を有する。
【００４６】
代替として、電極６及び８は金属から成ることが可能である。この場合、下部層２か又は上部層４のどちらかにおいて不透明なパターンにより、若しくは電極の見える部分の前における散乱電解物層２４により、電極６、８の見える部分をマスキングすることは好ましい。
【００４７】
それに代えて、何れの他の適切な材料を電極６、８のために用いることが可能である。
【００４８】
図１に示すような同じ層において電極６、８を備えることは、複雑な製造過程がそれらの層の１つのみについて必要であるために、装置の費用を低減する。
【００４９】
金属電極６及び金属酸化物電極８が、リソグラフィの湿式化学処理を用いる下部層２及び／又は上部層４に適用されることが可能である。導電性ポリマー電極が、スクリーン印刷、フレキソ印刷又はインクジェット印刷により適用されることが可能である。代替として、何れの他の適切な方法が電極６、８に適用されるように用いられることが可能である。
【００５０】
分離層１４は、好適には、透明である。分離層は、好適には、耐水性である。好適には、その分離層はフレキシブルである。多くの容易に利用可能な材料が分離層１４のために用いられることが可能である。分離層の例には、ワックス及び非導電性ポリマーがある。分離層１４は、用いられる材料に依存して用いられる選択された方法による、リソグラフィフォトレジスト技術、スクリーン印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷又は何れの他の方法により適用されることが可能である。
【００５１】
図１乃至５の実施形態におけるレドックスセンタ１６及び１８は固相エレクトロクロミック材料から成る。それらのレドックスセンタは、材料が電解物２２中で低い溶解度を有し、それ故、その電解物中に溶解しないために、部分的に固相である。レドックスセンタ１６及び１８は導電性であるが、高い導電性を有しないことが可能である。好適には、レドックスセンタ１６、１８はフレキシブルな材料から成ることは必要ない。レドックスセンタ１６、１８のために用いられる材料は、電極６、８のために用いられる化学的種類と同じ化学的種類であることが可能であるが、異なる特性を有するように異なるようにドープされることが可能である。例えば、ＰＥＤＯＴは、異なる導電性の度合いを有することが可能である。高導電性ＰＥＤＯＴが電極６及び８のために用いられることができる。低導電性であるが、高エレクトロクロミック性のＰＥＤＯＴが、レドックスセンタ１６及び１８のために用いられることが可能である。高導電性ＰＥＤＯＴは、通常、低導電性のＰＥＤＯＴより高価である。上記のようなＰＥＤＯＴはフレキシブルである。ＰＥＤＯＴは、電圧差（約１．５Ｖ）の印加の際に透明状態と青色状態との間でスイッチングされる。
【００５２】
ＰＥＤＯＴは水系ラテックスとして市販されている。ＰＥＤＯＴ層は水系分散体から自然に形成されることが可能であり、そのことはＰＥＤＯＴ層を乾燥後に全く吸湿性にするが、尚も、良好なエレクトロクロミック性のスイッチングを可能にする。それ故、ディスプレイ１、１９、２１、２３は、電解物が水系である場合に、そのディスプレイ自体の水の含有量を調節する傾向にある。
【００５３】
レドックスセンタ１６、１８は、それに代えて、微小粒子に吸着している有機エレクトロクロミック物質より成ることが可能である。
【００５４】
対向電極８において着色が所望されない場合、レドックスセンタ１８の材料はエレクトルクロミック性であるように選択される。好適には、レドックスセンタ１８は、装置が光の透過のために用いられる場合に、透明な材料から成る。好適には、レドックスセンタ１８は、その装置が光の反射のために用いられる場合に、反射性材料から成る。レドックスセンタ１６及び１８は、スクリーン印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷又は当該技術分野において知られている何れの他の方法により適用されることが可能である。
【００５５】
電解物２２は水系である。スイッチングは、水系システムにおいては低電圧（０．８Ｖ乃至１．５Ｖ）で行われることが可能である。下部層２及び上部層４のためにＰＥＴ等のプラスチックを用いることは、フレキシブルであるような着用可能な装置のために好ましい。しかしながら、ＰＥＴは僅かに透水性である。
【００５６】
非水系システムにおいては、装置に入る僅かな量の水でさえ、装置の動作を劣化さえ得る。それ故、ＰＥＴを、非水系システムにおいては下部層２及び上部層４のために用いることができない。それに代えて、下部層２及び上部層４は、通常、完全に非透水性であることを確実にするように、無機コーティングを有するプラスチックフィルムから成る。しかしながら、これは高価である。
【００５７】
水系電解物２２を用いる場合、その装置は、少量の水がその装置に入ったまま残されている（即ち、決定的な水分感応性がない）場合でさえ、動作可能のまま維持され、それ故、ＰＥＴフィルムは、下部層２及び上部層４のために用いられることが可能である。ＰＥＴフィルムの好ましい厚さは約１００μｍであり、この厚さにおいては、そのＰＥＴフィルムフィルムは十分にフレキシブルである。そのＰＥＴフィルムについての要求に応じて、ＰＥＴフィルムは、１０μｍ乃至２ｍｍの範囲内の何れの厚さであることが可能である。このように、その装置はフレキシブルに製造されることが可能であり、濡れた又は湿度の高い条件下に置かれる場合であっても、動作可能である。
【００５８】
それ故、その装置は、下部層２、上部層４及び封止部２０の１つ又はそれ以上のために透水性材料を用い、水系の電解物２２を用いることにより水洗いできるように製造可能である。水系の電解物２２は、安価で、環境にやさしく、低毒性で非腐食性である付加的有利点を有する。
【００５９】
現在のエレクトロクロミック性のアプリケーションにおいては、塩はアセトニトリル又はプロピレンカーボネートのような溶剤に溶解し、水はそのシステムから排除されるが、このことは、本発明の一部の実施形態には当て嵌まらない。非水系装置の場合、印加されることが可能な電圧は高い。そのような高電圧は、極めて不所望である酸素及び水素ガスを発生する水との反応を誘導する。しかしながら、このことは、本発明においては、水溶液から析出するＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのような吸湿性のエレクトロクロミック性材料を用いることにより回避される。このように、そのシステムから水を取り除くことは困難である。また、ＰＥＤＯＴは、水が反応していない低電圧において既に、僅かな色の変化を与える。このことはまた、従来のガラスに代えて、プラスチックの基板を用いることを可能にする。ガラスは、水蒸気及び酸素に対して密閉性を有するが、プラスチックはそうではない。それ故、水は、高価な水蒸気及びガス遮断層がプラスチックに形成されない場合、何れにしてもそのシステムに入り込むが、水系の電解物及び吸湿性のエレクトロクロミック性材料が用いられる場合、このことは問題にならない。これは、水系システムを与えると言われる。
【００６０】
水系システムにおいては、更に水が付加される（湿潤環境において）場合、装置の動作において重大な変化は存在しない。水が取り出される（乾燥した環境において）場合はまた、重大な変化は生じない。例えば、高温及び／又は乾燥により、水が全部、除去されたときにのみ、電解物の移動度は減少される。そのときでさえ、そのシステムの吸湿性は、湿潤環境に置かれるとき、水を取り込む。そのシステムが吸湿性である度合いが最大化されることが可能である。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは吸湿性であり、電解物２２中に含まれる塩は吸湿性であり、水との好ましい分子相互作用により高吸湿性でもあるポリビニルアルコール又はポリエチレングリコールのような更なる水に溶解可能な分子が添加されることが可能である。それ故、その装置は、標識、衣類用ディスプレイ等のアプリケーションのために、水洗い可能であると言える。
【００６１】
水系電解物２２は、好適には、ポリマーである。電解物２２は、液体、ゲル又は固体であることが可能である。固体の電解物２２は機械的な堅牢性を備えている。その固体の電解物は、下部層２及び上部層４を互いに所定距離だけ離して保つように、それらの下部層２及び上部層４の機械的な分離を与える。固体の電解物２２においては、スイッチング時間は、低キャリア移動度のために、１秒又はそれ以上の長さである。液体の電解物２２は、高キャリア移動度のために、高スイッチング速度の恩恵を受ける。液体の電解物２２を有する装置は、好適には、装置の機械的堅牢性を与えるように、スペーサ２０のような支持構造を有する。ゲルの電解物２２は、高キャリア移動度と組み合わされた機械的支持の恩恵を有する。封止部２０は、固定の電解物２２が用いられるときには必要ない可能性がある。
【００６２】
ここで次に、装置の製造で用いられる技術について説明する。
【００６３】
電解物２２が液体であるとき、その電解物は、キャピラリ又は真空充填により充填ポートを通って、封止部２０の後に供給される。液体の電解物２２が反応性分子を有する場合、その電解物は、ポリマーを形成するように、ＵＶ光を照射される（光重合）又は熱硬化され、その結果、ゲル状の又は固体の電解物２２が得られる。固体の又はゲル状の電解物２２は、溶液を又は液相のまま印刷されることが可能である。その液体の粘度は印刷方法に対して調節される。スクリーン印刷、フレキソ印刷及びインクジェット印刷は、適切な印刷技術である可能性がある。液体の電解物２２は、次いで、上部層４が貼り合わせされる又は結合される機械的に安定なネバネバした層を与えるように、上記方法を用いて乾燥又は硬化される。その結合は、室温における貼り合わせ又は高温における貼り合わせであることが可能であり、任意に加圧（例えば、真空圧力）と組み合わされる
散乱電解物層２４は電解物２２に対して印刷されることが可能である。任意に、電解物２２の層は散乱電解物層２４の上部に印刷される。散乱電解物層２４は、電解物２２と同じ材料から成り、また、散乱粒子を有する。その散乱電解物層２４は、電解物２２を形成するために用いられる方法と同じ方法を用いて形成される。散乱粒子は、直径が２００ｎｍである二酸化チタンのナノ粒子のような小さい粒子である。代替として、相分離電解物が、固体のポリマーマトリクス中の小さい液滴から形成される。
【００６４】
散乱電解物層２４は、好適には、エレクトロクロミックディスプレイ装置が反射動作で用いられるときに、対向電極８をマスキングするように用いられる。散乱電解物層２４が、装置が光の透過のために用いられるときに対向電極８をマスキングするために用いられる場合、対向電極８における何れの不所望の着色が尚も、可視的である。しかしながら、散乱電解物層２４は、光源における不均一性をマスキングするように又は対向電極８における構造をマスキングするように用いられることが可能である。
【００６５】
スペーサ（図示せず）を備えることにより、下部層２及び上部層４を一様に平行な平面に維持することがまた、必要である。スペーサの存在は、電解物が液体の電解物であるときに最も有用である。好適には、それらのスペーサは周期的な間隔を置いて位置付けられる。
【００６６】
硬い構成要素については、ガラス球が適切なスペーサを構成し、それらのスペーサの直径はキャビティの高さを規定する。ガラス球は、下部層２又は上部層４に対してスピンコートされる、又は下部層２又は上部層４に対して静電付着される。代替として、ガラス球は、ガラスが溶液中にあるときに印刷され、溶剤は後に蒸発により除去される。
【００６７】
フレキシブルな装置については、スペーサを用いることは、スペーサは下部層２及び上部層４の過剰な曲げを防ぐために好適である。好適には、この場合、スペーサはポリマーである。スペーサは、液体中に溶解されているフォトレジスト材料が均一な層を形成するようにスピンコートにより形成されるリソグラフィ処理を用いて形成される。その液体は、堆積の後、蒸発により除去される。その層は、その材料の一部と反応するようにマスクを通すＵＶ放射を用いて照射され、それらの一部において非溶解性層を形成する。その層は、スペーサを形成するように、その残っている非溶解性部分全てを溶解する現像液を用いて現像される。代替として、スペーサは、下部層２及び上部層４の何れか一を浮き出させることにより形成されることが可能である。下部層２又は上部層４の何れか一は、スペーサを形成するように逆のスペーサパターンを有する金型に射出成型されることが可能である。スペーサはまた、逆のスペーサパターンを用いる金型によるスペーサ構造のＵＶレプリカにより形成されることが可能である。
【００６８】
封止部２０は何れの従来の封止材料から成り、分離層１４と同じ材料から成ることが可能である。電解物２２が液体である場合、封止線（図示せず）を注出する又は印刷し、封止線を介して下部層２を上部層４と結合し、封止線を硬化し、次いで、充填ポートを通ってキャビティを電解物２２で満たすことにより、電解物の前に、封止部が形成される。電解物２２が印刷される場合、封止物２０は、電解物の処理の前に又は後に形成されることが可能である。
【００６９】
上記実施形態は、固相レドックスセンタを用いて詳述しているが、水系装置の一部の実施形態においては、エレクトロクロミック材料は電解物２２に溶解する。そのような一実施形態について、ここで、図６を参照して説明する。ここでは、装置３０において、電圧が接触フラップ１０、１２に印加されるとき、エレクトロクロミック材料は拡散して、電子を捕捉する又は開放する。エレクトロクロミック材料と電極６、８との間で起こるレドックス反応は、電極６、８において溶解可能物質又は固体の析出を生成することが可能である。電圧の反転は、電極６及び８において生成された何れの析出物を再溶解させる。電極６、８へのエレクトロクロミック物質の拡散過程は、速度制限され、その結果、遅いスイッチング速度（典型的には、１分に対して１０秒）がもたらされる。分離層１４は、電解物から電極６、８の一部をマスキングするように備えられることが可能である。レドックス反応は、エレクトロクロミック電解物２２と接触している電極６、８の部分においてのみ生じ、それ故、電極のむき出しの部分のみにおいて色変化が存在する。
【００７０】
本発明については、上記の実施形態に関連付けて説明しているが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明は変更が可能であることを、当業者は理解する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にしたがったディスプレイ装置の第１実施形態の断面図である。
【図２】図１における面Ａ−Ａにより得られる、図１のディスプレイ装置の平面図である。
【図３】本発明にしたがったディスプレイ装置の第２実施形態の断面図である。
【図４】本発明にしたがったディスプレイ装置の第３実施形態の断面図である。
【図５】本発明にしたがったディスプレイ装置の第４実施形態の平面図である。
【図６】本発明にしたがったディスプレイ装置の第５実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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