JP2009048142A - ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND - Google Patents
ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009048142A JP2009048142A JP2007216758A JP2007216758A JP2009048142A JP 2009048142 A JP2009048142 A JP 2009048142A JP 2007216758 A JP2007216758 A JP 2007216758A JP 2007216758 A JP2007216758 A JP 2007216758A JP 2009048142 A JP2009048142 A JP 2009048142A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrochromic
- compound
- electrode
- display
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 0 *c1ccncc1 Chemical compound *c1ccncc1 0.000 description 2
Images
Landscapes
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
【課題】耐久性を有し、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、可逆的なマゼンタの発消色表示を安定して多数回繰り返し行うことができるエレクトロクロミック化合物及びその中間体化合物とそれらの製造方法、並びに、エレクトロクロミック装置を提供すること。
【解決手段】エレクトロクロミック化合物は、2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェンを中間体化合物として、これをハロゲン化物B1−A1−Y、B2−A2−Y(但し、Yはアニオンを表しており、A1、A2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基であり、B1、B2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、B1、B2のうち少なくとも一方は、多孔質電極へ担持するための官能基を有している。)と反応さて合成される。エレクトロクロミック化合物3は、エレクトロクロミック装置10の表示電極構造体11の多孔質電極4に担持される。
【選択図】図1An electrochromic compound having durability, excellent response response, sharp color tone, and capable of stably performing reversible magenta erasing and decoloring display many times and its intermediate compounds and their compounds A manufacturing method and an electrochromic device are provided.
The electrochromic compound uses 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene as an intermediate compound, which is used as a halide B 1 -A 1 -Y, B 2 -A 2-. Y (where Y represents an anion, A 1 and A 2 are an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group, and B 1 and B 2 are an optionally substituted aliphatic hydrocarbon. A group or an aromatic hydrocarbon group, and at least one of B 1 and B 2 has a functional group to be supported on the porous electrode. The electrochromic compound 3 is supported on the porous electrode 4 of the display electrode structure 11 of the electrochromic device 10.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、発色効率、応答速度、表示色純度に優れた、表示装置用途として好適なエレクトロクロミック化合物及びその中間体化合物とそれらの製造方法、並びに、エレクトロクロミック装置に関するものであり、マゼンタの発消色表示のためのエレクトロクロミック化合物及びその中間体化合物とそれらの製造方法、並びに、エレクトロクロミック装置に関する。 The present invention relates to an electrochromic compound excellent in color development efficiency, response speed, and display color purity, suitable for use as a display device, an intermediate compound thereof, a production method thereof, and an electrochromic device. The present invention relates to an electrochromic compound for decoloration display, an intermediate compound thereof, a production method thereof, and an electrochromic device.
近年、明るく色純度に優れ、且つ、省消費電力で、フルカラー表示への応用が容易な表示色素材料やこれを用いた表示素子への要望が高まってきている。従来、CRT(Cathode Ray Tube)、PDP(Plasma Display Panel)、ELD(Electroluminescence Display)VFD(Vacuum Fluorescent Display)、FED(Field Emission Display)、LED(Light Emitting Diode)等の発光型素子、DMD(Digital Micromirror Display)、LCD(Liquid Crystal Display)、ECD(Electrochromic Display)、EPD(Electrophoresis Display)等の非発光型素子に関する多くの技術の提案がなされている。 In recent years, there has been a growing demand for display pigment materials and display elements using the same that are bright and excellent in color purity, have low power consumption, and can be easily applied to full-color display. Conventionally, CRT (Cathode Ray Tube), PDP (Plasma Display Panel), ELD (Electroluminescence Display) VFD (Vacuum Fluorescent Display), FED (Field Emission Display), LED (Light Emitting Diode) and other light emitting elements, DMD (Digital Many technologies have been proposed for non-light emitting elements such as a micromirror display (LCD), a liquid crystal display (LCD), an electrochromic display (ECD), and an electrophoresis display (EPD).
しかし、従来公知の各種発光型素子を用いた表示デバイスは、ユーザーが発光を直視する形式で使用するものであるため、長時間閲覧すると視覚的な疲労を引き起こすという問題があった。 However, a display device using various light-emitting elements known in the art is used in such a form that the user directly looks at the light emission, and thus has a problem of causing visual fatigue when viewed for a long time.
特に、LCDは、非発光型素子の中でも需要が拡大している技術であり、大型、小型の、様々なディスプレイ用途に用いられているが、LCDは視野角が狭く、見やすさの観点からは改善すべき課題を有している。また、LCDを使用している、携帯電話、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のモバイル機器は、屋外で使用される場合が多く、太陽光下では、表示光が相殺されて視認性が悪化するという問題もあった。 In particular, LCD is a technology with increasing demand among non-light emitting elements, and is used for various display applications such as large and small. However, LCD has a narrow viewing angle and is easy to see. There are issues to be improved. In addition, mobile devices such as mobile phones, digital still cameras, and digital video cameras that use LCDs are often used outdoors. Under sunlight, display light is offset and visibility deteriorates. There was also a problem.
非発光型素子のうち反射型表示素子に関しては、電子ペーパーの需要向上により、従来から様々な技術の提案がなされている。例えば、反射型LCDや電気泳動方式の表示デバイスが挙げられる。 With respect to reflective display elements among non-light emitting elements, various techniques have been proposed in the past due to an increase in demand for electronic paper. For example, a reflective LCD or an electrophoretic display device can be used.
反射型LCDとしては、二色性色素を用いたG−H型液晶方式や、コレステリック液晶等が知られている。これらの方式は、従来の透過型LCDと比較して、バックライトを使用しないため、省消費電力という利点を有しているが、視野角依存性があり、また光反射効率も低いため、必然的に画面が暗くなってしまうという問題がある。 As the reflective LCD, a GH type liquid crystal system using a dichroic dye, a cholesteric liquid crystal, and the like are known. These methods have the advantage of power saving because they do not use a backlight as compared to conventional transmissive LCDs, but they have a viewing angle dependency and low light reflection efficiency, so There is a problem that the screen becomes dark.
他方、電気泳動方式の表示デバイスは、溶媒中に分散された電荷を帯びた粒子が、電界によって移動する現象を利用した方式であり、省消費電力で、視野角依存性がないという利点を有しているが、フルカラー化を行う場合には、カラーフィルターを利用する並置混合法を適用する必要があるため、反射率が低下し、必然的に画面が暗くなってしまうという問題がある。 On the other hand, an electrophoretic display device uses a phenomenon in which charged particles dispersed in a solvent move by an electric field, and has the advantages of low power consumption and no viewing angle dependency. However, when performing full color, it is necessary to apply a juxtaposed mixing method using a color filter, so that there is a problem that the reflectance is lowered and the screen is inevitably darkened.
また、近年においては、自動車の調光ミラーや時計等に、エレクトロクロミック(以下、ECと略記する。)素子を用いたものが提案されている。このEC素子は、偏光板等が不要であり、視野角依存性が無く、発色型で視認性に優れ、構造が簡易で且つ大型化も容易で、更には材料の選択によって多様な色調の表示が可能であるという利点を有している。 In recent years, an electrochromic (hereinafter abbreviated as EC) element has been proposed for a light control mirror, a timepiece, or the like of an automobile. This EC element does not require a polarizing plate, has no viewing angle dependency, has a color development type, has excellent visibility, has a simple structure and can be easily enlarged, and displays various colors depending on the choice of materials. Has the advantage of being possible.
具体的なEC素子を用いた表示装置の例としては、1対の透明電極の少なくとも一方に半導体ナノ多孔質層を設け、この半導体ナノ多孔質層にEC色素を担持させた構成の表示装置が提案されている(例えば、後記する特許文献1、2を参照。)。これらの表示装置は、開回路を構成して電極間の電子の移動を遮断し酸化還元状態を保持するだけで表示状態を静止できるので、表示画像を維持するための電力が不要であり、消費電力が極めて低いという点で優れている。
As an example of a display device using a specific EC element, there is a display device having a structure in which a semiconductor nanoporous layer is provided on at least one of a pair of transparent electrodes and an EC dye is supported on the semiconductor nanoporous layer. (For example, refer to
なお、イエロー、シアン、マゼンタの各EC色素をそれぞれ担持させた構造単位を積層させた構成を有し、フルカラー表示を行うことができるEC表示素子は周知であり(例えば、後記する特許文献3、4、5を参照。)、ビオロゲン化合物に関して周知である(例えば、後記する特許文献6を参照。)。 An EC display element having a structure in which structural units each supporting yellow, cyan, and magenta EC dyes are stacked and capable of performing full color display is well known (for example, Patent Document 3 described later, 4 and 5), which are well known for viologen compounds (see, for example, Patent Document 6 described later).
また、後記する非特許文献1には、ビス(2−ホスホノエチル)−4、4‘−ビピリジニウムジクロライドの合成に関する記載がある。 Further, Non-Patent Document 1 described later has a description regarding the synthesis of bis (2-phosphonoethyl) -4,4′-bipyridinium dichloride.
しかし、特許文献1、2に提案されている表示装置においては、ビオロゲンと称されるビピリジン化合物をEC色素として用いており、これは青色の発消色を可逆的に行うものであるため、元々フルカラー表示を行うことを前提していないものである。
However, in the display devices proposed in
特許文献3、4、5に、フルカラー表示を行うために必要とされるシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)に発色するEC色素を用いた表示装置についての記載があるが、発色状態から無色状態への変化における完全な無色の実現、及び、無色状態から発色状態への変化における鮮やかな発色の実現を両立させることができ、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、多数回繰り返し安定に可逆的なシアンの発消色表示を行うことができるエレクトロクロミック化合物については、十分な配慮がなされていない。 Patent Documents 3, 4, and 5 describe a display device using an EC dye that develops cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), which is necessary for full color display. It is possible to achieve perfect colorlessness in the transition from the colored state to the colorless state, and vivid coloration in the transition from the colorless state to the colored state, with excellent response response, sharp colors, and many times. Sufficient consideration has not been given to electrochromic compounds that can perform reversible cyan reversible display in a stable and reversible manner.
従来技術における有機エレクトロクロミック化合物では、発色状態から無色状態への変化における完全な無色の実現、及び、無色状態から発色状態への変化における鮮やかな発色の実現を両立させることができなかったという問題があった。 The problem with conventional organic electrochromic compounds was that it was not possible to achieve both complete colorlessness when changing from a colored state to a colorless state and vivid coloration when changing from a colorless state to a colored state. was there.
また、従来技術におけるエレクトロクロミック化合物は、色純度が低いという点や、精密且つ鮮明なカラー画像の表示を行うことが困難であるという問題があった。 Further, the electrochromic compound in the prior art has a problem that the color purity is low and it is difficult to display a precise and clear color image.
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、優れた性能を有し、発色状態から無色状態への変化における完全な無色の実現、及び、無色状態から発色状態への変化における鮮やかな発色の実現を両立させることができ、耐久性を有し、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、可逆的なマゼンタの発消色表示を安定して多数回繰り返し行うことができるエレクトロクロミック化合物及びその中間体化合物とそれらの製造方法、並びに、エレクトロクロミック装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to achieve excellent colorlessness, realization of complete colorlessness in a change from a colored state to a colorless state, and colorlessness. It is possible to achieve both vivid color development in the transition from state to color state, durable, excellent response response, sharp color tone, reversible magenta reversible color display stably It is to provide an electrochromic compound which can be repeatedly used, an intermediate compound thereof, a production method thereof, and an electrochromic device.
即ち、本発明は、式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物に係るものである。但し、式(1)において、a、bはa×b=2を満たす整数であり、Yb-はb価アニオンを表し、A1、A2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基であり、B1、B2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、B1、B2のうち少なくとも一方は、多孔質電極へ担持するための官能基を有している。 That is, the present invention relates to an electrochromic compound comprising a compound represented by the formula (1) or a derivative in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the C 5 N ring is substituted with another atom or atomic group. It is. However, in Formula (1), a and b are integers satisfying a × b = 2, Y b− represents a b-valent anion, and A 1 and A 2 are optionally substituted aliphatic hydrocarbons. B 1 and B 2 are an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and at least one of B 1 and B 2 is for supporting the porous electrode. Has a functional group.
また、本発明は、式(2)によって表される2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなる中間体化合物に係るものである。 Further, the present invention relates to 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene represented by the formula (2), or a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the C 5 N ring is another atom. Alternatively, it relates to an intermediate compound composed of a derivative substituted with an atomic group.
また、本発明は、2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジブロモチオフェンをリチウム化し、次いで、フッ素化剤によってフッ素基を導入することを複数回繰り返す工程を有する、上記式(2)によって表される2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなる中間体化合物の製造方法に係るものである。 Further, the present invention includes a step of repeating lithiation of 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-dibromothiophene and then introducing a fluorine group by a fluorinating agent a plurality of times. 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene represented by 2), or a derivative in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the C 5 N ring is substituted by another atom or atomic group The present invention relates to a method for producing an intermediate compound.
また、本発明は、上記式(2)によって表される2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなる中間体化合物をハロゲン化物B1−A1−Y、B2−A2−Y(但し、Yはアニオンを表しており、A1、A2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基であり、B1、B2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、B1、B2のうち少なくとも一方は、多孔質電極へ担持するための官能基を有している。)と反応させる工程を有し、上記式(1)によって表される化合物又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物の製造方法に係るものである。 In the present invention, the hydrogen atom bonded to the carbon atom of 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene represented by the above formula (2) or the C 5 N ring thereof is another An intermediate compound composed of a derivative substituted by an atom or an atomic group is a halide B 1 -A 1 -Y, B 2 -A 2 -Y (where Y represents an anion, A 1 and A 2 are Is an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group, B 1 and B 2 are an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and at least one of B 1 and B 2 Has a functional group to be supported on the porous electrode.), And is bonded to the carbon atom of the compound represented by the above formula (1) or its C 5 N ring. Electros consisting of derivatives in which atoms are replaced by other atoms or groups of atoms Those relating to the manufacturing method of Rokuromikku compound.
また、本発明は、上記式(1)によって表される化合物又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物を用いた光学装置に係るものである。 The present invention also uses an electrochromic compound comprising a compound represented by the above formula (1) or a derivative in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the C 5 N ring is substituted with another atom or atomic group. The present invention relates to an optical device.
本発明によるエレクトロクロミック化合物は、耐久性を有し、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、多数回繰り返しに可逆的なシアンの発消色表示を行うことができる、エレクトロクロミック装置に好適に使用することができる。 The electrochromic compound according to the present invention is suitable for use in an electrochromic device having durability, excellent response response, sharp color tone, and capable of reversible cyan color reversible display many times. can do.
本発明による中間体化合物は、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物の製造方法に好適に使用することができる。 The intermediate compound according to the present invention is an electrochromic compound comprising a compound represented by the above formula (1) or a derivative in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the C 5 N ring is substituted by another atom or atomic group It can use suitably for the manufacturing method of.
本発明による中間体化合物の製造方法によれば、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物の製造方法における中間体として好適に使用することができる、上記式(2)によって表される2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体を提供することができる。
According to the method for producing an intermediate compound according to the present invention, a compound represented by the above formula (1), or a derivative in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the C 5 N ring is substituted by another atom or
本発明によるエレクトロクロミック化合物の製造方法によれば、上記式(2)によって表される2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなる中間体化合物を合成原料として用いて、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物を合成することができる。 According to the method for producing an electrochromic compound according to the present invention, the carbon atom of the 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene represented by the above formula (2) or its C 5 N ring is used. An intermediate compound composed of a derivative in which a hydrogen atom to be bonded is substituted by another atom or atomic group is used as a synthesis raw material, and is bonded to the compound represented by the above formula (1) or a carbon atom of the C 5 N ring. It is possible to synthesize an electrochromic compound composed of a derivative in which a hydrogen atom is substituted with another atom or atomic group.
本発明による光学装置によれば、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物を用いるので、エレクトロクロミズムに基づく高性能な光学装置を提供することができる。 According to the optical device of the present invention, an electrochromic comprising a compound represented by the above formula (1) or a derivative in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the C 5 N ring is substituted with another atom or atomic group Since a compound is used, a high-performance optical device based on electrochromism can be provided.
本発明の中間体化合物は、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物を合成するための中間体であり、この中間体化合物は効率よく高い収率で合成することができるので、効率よくエレクトロクロミック化合物を合成することができる。 The intermediate compound of the present invention is an electrochromic compound comprising a compound represented by the above formula (1) or a derivative in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the C 5 N ring is substituted with another atom or atomic group Since this intermediate compound can be efficiently synthesized at a high yield, an electrochromic compound can be efficiently synthesized.
本発明の中間体化合物の製造方法は、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなるエレクトロクロミック化合物を合成するための中間体を合成するものであり、この中間体化合物は効率よく高い収率で合成することができるので、効率よくエレクトロクロミック化合物を合成することができる。 The method for producing an intermediate compound of the present invention comprises a compound represented by the above formula (1) or a derivative in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the C 5 N ring is substituted with another atom or atomic group. An intermediate for synthesizing an electrochromic compound is synthesized. Since this intermediate compound can be synthesized efficiently and with a high yield, the electrochromic compound can be synthesized efficiently.
本発明の光学装置では、第1の支持基板、この第1の支持基板上に形成された第1の透明電極、及び、この第1の透明電極上に形成された金属酸化物多孔質電極を含む表示電極構造体と、第2の支持基板、この第2の支持基板上に形成された第2の透明電極を含む対向電極構造体と、前記表示電極構造体及び前記対向電極構造体によって挟持された電解質層とを具備し、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが対向するように配置され、エレクトロクロミック化合物が前記金属酸化物多孔質電極に担持され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間に印加する電圧の制御によって、エレクトロクロミック化合物による可逆的な発消色を行うエレクトロクロミック素子構造体を有し、上記式(1)によって表される化合物、又はそのC5N環の炭素原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された誘導体からなる化合物が前記エレクトロクロミック化合物として使用され、前記電圧の印加の制御によってマゼンタの可逆的な発消色を行う、エレクトロクロミック装置として構成されるのがよい。この構成によれば、耐久性を有し、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、多数回繰り返しに可逆的なマゼンタの発消色表示を行うことができる、エレクトロクロミック装置を提供することができる。 In the optical device of the present invention, the first support substrate, the first transparent electrode formed on the first support substrate, and the metal oxide porous electrode formed on the first transparent electrode are provided. A display electrode structure including the second support substrate, a counter electrode structure including a second transparent electrode formed on the second support substrate, and sandwiched between the display electrode structure and the counter electrode structure The first transparent electrode and the second transparent electrode are opposed to each other, and an electrochromic compound is supported on the metal oxide porous electrode, A compound represented by the above formula (1), which has an electrochromic element structure that performs reversible color development by an electrochromic compound by controlling a voltage applied between the transparent electrode and the second transparent electrode. Or C 5 N hydrogen atom attached to a carbon atom of the ring is a compound consisting of substituted derivatives by another atom or atomic group is used as the electrochromic compound, reversible Hatsusho magenta by controlling the application of the voltage It may be configured as an electrochromic device that performs color. According to this configuration, it is possible to provide an electrochromic device having durability, excellent response response, sharp color tone, and capable of performing reversible magenta color reversible display many times. .
また、前記エレクトロクロミック素子構造体を第1のエレクトロクロミック素子構造体とし、前記エレクトロクロミック素子構造体において前記エレクトロクロミック化合物としてイエローの可逆的な発色を行う化合物が使用された第2のエレクトロクロミック素子構造体と、前記エレクトロクロミック素子構造体において前記エレクトロクロミック化合物としてシアンの可逆的な発色を行う化合物が使用された第3のエレクトロクロミック素子構造体とを有し、前記第1、第2、第3のエレクトロクロミック素子構造体が積層され、フルカラーの画像を表示する構成とするのがよい。この構成によれば、発消色の多数回繰り返しに対して耐久性を有し、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、フルカラー表示を行うことができる、エレクトロクロミック装置を提供することができる。 Further, the electrochromic element structure is a first electrochromic element structure, and a second electrochromic element in which a compound that reversibly develops yellow as the electrochromic compound in the electrochromic element structure is used. And a first electrochromic element structure in which a compound capable of reversibly developing cyan is used as the electrochromic compound in the electrochromic element structure, and the first, second, second 3 electrochromic element structures are preferably stacked to display a full-color image. According to this configuration, it is possible to provide an electrochromic device that has durability against many repetitions of color development and decoloration, is excellent in response response, and can perform full color display with a sharp color tone.
以下、本発明による、エレクトロクロミック化合物及びその中間体化合物とそれらの製造方法、並びに、エレクトロクロミック装置について、図を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, an electrochromic compound, an intermediate compound thereof, a production method thereof, and an electrochromic device according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
但し、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、従来公知の構成を適宜付加することができ、本発明の要旨を何ら逸脱しないものとする。 However, the present invention is not limited to the following examples, and a conventionally known configuration can be added as appropriate, and does not depart from the gist of the present invention.
実施の形態
本実施の形態による、式(2)によって表される中間体化合物である2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン(C14H8N2SF2)は、2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジブロモチオフェン(C14H8N2SBr2)をリチウム化、次いで、フッ素基を導入する工程を1から複数回繰り返すことによって、高い収率で合成することができ、式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物はこの中間体化合物(式(2))を用いて合成することができる。
Embodiment According to this embodiment, 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene (C 14 H 8 N 2 SF 2 ), which is an intermediate compound represented by the formula (2), is , 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-dibromothiophene (C 14 H 8 N 2 SBr 2 ) is lithiated and then the process of introducing a fluorine group is repeated one to several times The electrochromic compound represented by formula (1) can be synthesized using this intermediate compound (formula (2)).
本実施の形態による、式(2)によって表される中間体化合物である2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェンは、式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物の製造方法に直接好適に使用することができる。 2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene, which is an intermediate compound represented by the formula (2) according to the present embodiment, is an electrochromic compound represented by the formula (1). It can be suitably used directly in the production method.
本実施の形態による、式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物は、エレクトロクロミック装置に好適に使用することができ、発色状態から無色状態への変化におけるほぼ完全な無色の実現、及び、無色状態から発色状態への変化における鮮やかな発色の実現を両立させることができ、応答反応に優れ、鮮鋭な色調で、多数回繰り返し安定に可逆的なシアンの発消色表示を行うことができる。 The electrochromic compound represented by the formula (1) according to the present embodiment can be suitably used for an electrochromic device, realizing almost complete colorlessness in a change from a colored state to a colorless state, and colorless. Realization of vivid color development in the change from the state to the color development state can be achieved at the same time, excellent response response, sharp color tone, and reversible cyan color reversible display can be performed stably and repeatedly.
本実施の形態によるエレクトロクロミック装置は、支持基板上に少なくとも透明電極が形成されている一対の電極構造体(表示電極構造体と対向電極構造体)が、透明電極同士が対向するように電解質層を挟持して配置されており、一対の電極構造体を構成する透明電極のうちの、少なくとも表示電極構造体の上に、式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物が担持された金属酸化物多孔質電極が形成されており、一対の電極構造体の間に印加する電圧を制御することによって、マゼンタの可逆的な発消色を行うことができるエレクトロクロミック装置である。 The electrochromic device according to the present embodiment has an electrolyte layer in which a pair of electrode structures (a display electrode structure and a counter electrode structure) in which at least a transparent electrode is formed on a support substrate are opposed to each other. Is a metal oxide in which an electrochromic compound represented by the formula (1) is supported on at least the display electrode structure of the transparent electrodes constituting the pair of electrode structures In this electrochromic device, a porous electrode is formed, and the voltage applied between a pair of electrode structures is controlled, whereby magenta can be reversibly developed and decolored.
従来技術における有機エレクトロクロミック化合物では、発色状態から無色状態への変化におけるほぼ完全な無色の実現、及び、無色状態から発色状態への変化における鮮やかな発色の実現を両立させることができなかったが、本発明によれば、明瞭なマゼンタの発消色を多数回繰り返し安定して表示することが可能な、フルカラー画像形成に寄与し得るエレクトロクロミック化合物を使用したことにより、応答速度、発色効率に優れ、色純度が高く、精密な画像制御が可能なエレクトロクロミック装置を得ることができた。 In the organic electrochromic compound in the prior art, it was not possible to achieve both almost complete colorlessness in the change from the colored state to the colorless state and vivid coloration in the change from the colorless state to the colored state. According to the present invention, by using an electrochromic compound capable of contributing to full-color image formation, which can stably display a clear magenta color development and decoloration many times, it is possible to improve response speed and color development efficiency. An electrochromic device that is excellent, has high color purity, and enables precise image control was obtained.
また、本発明によれば、エレクトロクロミック化合物による多数回の発消色動作の後において、可視吸収スペクトル形状は発消色動作前の初期状態のスペクトル形状とほぼ同じであり変化を生じることがなく、発色状態が変化して不安定になることがなく、また、発色濃度の低下もなく、多数回の発消色の動作の繰り返しに対して耐久性を有するので、多数回繰り返して発消色動作を行った場合にも、鮮明な発消色を可逆的に行うことができ、極めて安定な発色の画像表示を行うエレクトロクロミック装置を実現することができる。また、精密な画像制御によってフルカラー画像表示を行うエレクトロクロミック装置の場合にも、フルカラー化に寄与し得る有機エレクトロミック色素の発消色によって、フルカラー表示として要求される発色を多数回繰り返しても、明瞭な色表示を安定して行うことができる。 In addition, according to the present invention, the visible absorption spectrum shape is almost the same as the spectrum shape in the initial state before the color-decoloring operation after a number of color-decoloration operations with the electrochromic compound, and there is no change. The color development state does not change and does not become unstable, and the color density does not decrease, and it has durability against repeated operation of color development and decoloration many times. Even when the operation is performed, it is possible to reversibly perform clear color development and reversal, and to realize an electrochromic device that displays an image with extremely stable color development. In addition, even in the case of an electrochromic device that performs full-color image display by precise image control, even if the color development required for full-color display is repeated many times by the decoloration of organic electrochromic dyes that can contribute to full color, Clear color display can be performed stably.
図1は、本発明の実施の形態による、エレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of an electrochromic device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、エレクトロクロミック装置10は、支持基板1上に、透明電極2と、本発明のエレクトロクロミック化合物3が担持された多孔質電極4とを具備する構成の表示電極構造体11と、支持基板6上に、透明電極7と多孔質電極8とを具備する構成の対向電極構造体12とが、電解質層5を介して対向配置された構成を有している。
As shown in FIG. 1, an electrochromic device 10 includes a display electrode structure 11 having a structure in which a
なお、図1においては、対向する透明電極2、7の何れにも多孔質電極4、8が形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて一方の電極にのみ多孔質電極を形成させ、この多孔質電極にエレクトロクロミック化合物3を担持させた構成としてもよい。以下、構成要素について順次説明する。
In FIG. 1, the
<支持基板>
支持基板1、6は、耐熱性に優れ、且つ、平面方向の寸法安定性の高い材料が好適であり、具体的には、ガラス材料、透明性樹脂が適用できるが、これに限定されるものではない。
<Support substrate>
The supporting substrates 1 and 6 are preferably made of a material having excellent heat resistance and high dimensional stability in the planar direction. Specifically, glass materials and transparent resins can be applied, but the materials are not limited thereto. is not.
透明性樹脂を適用する場合には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリサルフォン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン等の高分子材料が挙げられ、これらの何れかによるプラスチック基板を使用することができる。 When applying a transparent resin, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK) , Polymer materials such as polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, and the like, and a plastic substrate using any of these can be used.
<透明電極>
透明電極2、7は、所定の透明基板上に透明電極層が積層されたものとする。透明電極2、7を構成する電極材料としては、例えば、In2O3とSnO2との混合物、いわゆるITO膜(スズ−ドープ酸化インジウム膜)や、SnO2又はIn2O3をコーティングした膜等が挙げられる。また、上記ITO膜や、SnO2 又はIn2O3をコーティングした膜にSn、Sb、F等をドーピングしてもよく、フッ素−ドープ酸スズ膜はFTO膜と呼ばれている。その他、MgOやZnO等も適用できる。ZnOにAlをドープしたAZO膜、ZnOにガリウム(Ga)をドープしたGZO膜、ZnOにインジウム(In)をドープしたもの等も適用することができる。
<Transparent electrode>
The
<多孔質電極>
多孔質電極4、8は、後述するエレクトロクロミック化合物の高い担持機能を確保するために、表面積が大きい材料により構成することが好適である。例えば、表面及び内部に微細孔を有した多孔質形状、ロット形状、ワイヤ形状、メソポーラス形状、集合粒子状等となっているものが挙げられる。
<Porous electrode>
The
多孔質電極4、8の材料としては、例えば、金属、真性半導体、有機半導体、カーボン等が適用できるが、酸化物半導体、複合酸化物半導体等が、透過率が高く好適である。
As materials for the
酸化物半導体、複合酸化物半導体としては、例えば、TiO2、SnO2、SrTiO3、WO3、ZnO、Ta2O5、Nb2O5、In2O3、KTiO3、Cu2O、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、SnO2−ZnO、Nb2O5−SrTiO3、Nb2O5−Ta2O5、Nb2O5−ZrO2、Nb2O5−TiO2、Ti−SnO2、Zr−SnO2、Sb−SnO2、Bi−SnO2、In−SnO2等が挙げられ、特にTiO2、SnO2、Sb−SnO2、In−SnO2が好適である。
Examples of oxide semiconductors and composite oxide semiconductors include TiO 2 , SnO 2 , SrTiO 3 , WO 3 , ZnO, Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , In 2 O 3 , KTiO 3 , Cu 2 O, and titanium. Sodium oxide, barium titanate, potassium niobate, SnO 2 —ZnO, Nb 2 O 5 —SrTiO 3 , Nb 2 O 5 —Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 —ZrO 2 , Nb 2 O 5 —TiO 2 , Ti-SnO 2, Zr-SnO 2, Sb-
また、多孔質電極8については、多孔質電極上に有機ラジカル化合物を担持させると、電極の蓄電容量が向上して、より好ましい。
As for the
<エレクトロクロミック化合物>
次に、エレクトロクロミック化合物3について説明する。エレクトロクロミック化合物3は、多孔質電極4の表面及び内部の微細孔に担持されているものとし、本発明においては、特に、上記式(1)で示される化合物を適用する。
<Electrochromic compound>
Next, the electrochromic compound 3 will be described. The electrochromic compound 3 is assumed to be carried on the surface of the porous electrode 4 and the fine pores inside, and in the present invention, the compound represented by the above formula (1) is particularly applied.
但し、上述のように、上記式(1)において、a、bはa×b=2を満たす整数であり、Yb-はb価アニオンを表している。これは弗素イオン、塩素イオン、臭素イオン、沃素イオン、過塩素酸イオン、過沃素酸イオン、六弗化燐酸イオン、六弗化アンチモン酸イオン、六弗化錫酸イオン、燐酸イオン、硼弗化水素酸イオン、四弗硼素酸イオン等の無機酸イオン、チオシアン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ナフタレンジスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、ベンゼンカルボン酸イオン、アルキルカルボン酸イオン、トリハロアルキルカルボン酸イオン、アルキル硫酸イオン、トリハロアルキル硫酸イオン、ニコチン酸イオン、テトラシアノキノジメタンイオン等の有機酸イオンから選択されるものとする。 However, as described above, in the above formula (1), a and b are integers satisfying a × b = 2, and Y b− represents a b-valent anion. This is fluorine ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion, perchlorate ion, periodate ion, hexafluorophosphate ion, hexafluoroantimonate ion, hexafluorostannate ion, phosphate ion, boron fluoride Inorganic acid ions such as hydrogenate ion and tetrafluoroborate ion, thiocyanate ion, benzenesulfonate ion, naphthalenesulfonate ion, naphthalene disulfonate ion, p-toluenesulfonate ion, alkylsulfonate ion, benzenecarboxylate ion , Alkyl carboxylate ions, trihaloalkyl carboxylate ions, alkyl sulfate ions, trihaloalkyl sulfate ions, nicotinate ions, tetracyanoquinodimethane ions and the like.
また、上述のように、上記式(1)において、A1、A2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基であり、B1、B2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、A1、A2のうち少なくとも一方は、エレクトロクロミック化合物を多孔質電極へ担持させるための官能基を有している。なお、A1、A2は、エレクトロクロミック化合物がマゼンタの可逆的な発消色を行うために必要なものである。 Further, as described above, in the above formula (1), A 1 and A 2 are aliphatic hydrocarbon groups that may be substituted, and B 1 and B 2 are aliphatic groups that may be substituted. It is a hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and at least one of A 1 and A 2 has a functional group for supporting the electrochromic compound on the porous electrode. A 1 and A 2 are necessary for the electrochromic compound to perform reversible color erasing of magenta.
エレクトロクロミック化合物を多孔質電極に吸着させる吸着基として作用する官能基として、ホスホン酸基、カルボン酸基、水酸基、スルホン酸基等の酸性基が好ましく、ホスホン酸基は吸着能が高く特に好ましい。アミノ基をこのような官能基とすることもできる。また、金属ハロゲン化物を用いて、多孔質電極表面に共有結合させることも可能である。 As the functional group that acts as an adsorbing group for adsorbing the electrochromic compound to the porous electrode, an acidic group such as a phosphonic acid group, a carboxylic acid group, a hydroxyl group, and a sulfonic acid group is preferable, and the phosphonic acid group is particularly preferable because of its high adsorbing ability. The amino group can also be such a functional group. It is also possible to covalently bond to the porous electrode surface using a metal halide.
上記式(1)に示す色素化合物の製造方法について説明する。上記式(1)の色素化合物は、上記式(2)の中間体化合物と、例えば、下記式(3)によって表されるハロゲン化物(特に臭化物、よう化物が好適)を適当な溶媒中で反応させるか、或いは、直接反応させることによって得ることができる。 The manufacturing method of the pigment | dye compound shown to the said Formula (1) is demonstrated. The dye compound of the above formula (1) is prepared by reacting the intermediate compound of the above formula (2) with a halide represented by the following formula (3) (especially bromide and iodide are preferable) in a suitable solvent. Or can be obtained by direct reaction.
但し、Xは臭素又はヨウ素であるものとする。A、Bは、上記A1、A2、B1、B2の構造に従うものとする。
However, X shall be bromine or iodine. A, B is subject to the structure of the A 1, A 2, B 1 ,
次に、上記式(2)に示す化合物中間体、及び、上記式(1)に示すエレクトロクロミック化合物の製造方法について説明する。 Next, a method for producing the compound intermediate represented by the above formula (2) and the electrochromic compound represented by the above formula (1) will be described.
図2は、本発明の実施の形態による製造工程を説明する図であり、図2(A)は中間体の製造工程を説明する図、図2(B)はエレクトロクロミック化合物の製造工程を説明する図である。 2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A illustrates an intermediate manufacturing process, and FIG. 2B illustrates an electrochromic compound manufacturing process. It is a figure to do.
図2(A)(a)に示すように、2,3,4,5−テトラブロモチオフェン(C4Br4S)(図2中の式(2−1))と、図2中の式(2−2)によって表されるピリジン化合物(又はその誘導体)、例えば、4,4,5,5−テトラメチル−2−(4−ピリジル)−1,3,2,−ジオキサボロン(C11H16BNO2)(下記式(4)、図2中の式(2−2a))、下記式(5)によって表される化合物(R=Hであれば、4−(ジヒドロキシボリル)ピリジン(C5H6BNO2)である化合物(図2中の式(2−2b))、又は、4−(トリメチルスタンニル)ピリジン(C8H13NSn)(下記式(6)、図2中の式(2−2c))を、パラジウム系触媒と、必要に応じて塩基の存在下において、適当な溶媒中でカップリング反応させることによって、式(7)、図2中の式(2−3)によって表される化合物(2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジブロモチオフェン)を得る。 As shown in FIGS. 2A and 2A, 2,3,4,5-tetrabromothiophene (C 4 Br 4 S) (formula (2-1) in FIG. 2) and formula in FIG. A pyridine compound (or a derivative thereof) represented by (2-2), for example, 4,4,5,5-tetramethyl-2- (4-pyridyl) -1,3,2, -dioxaboron (C 11 H 16 BNO 2 ) (formula (4) below, formula (2-2a) in FIG. 2), a compound represented by formula (5) below (if R = H, 4- (dihydroxyboryl) pyridine (C 5 H 6 BNO 2 ) (formula (2-2b) in FIG. 2) or 4- (trimethylstannyl) pyridine (C 8 H 13 NSn) (formula (6) below, in FIG. Formula (2-2c)) is subjected to a coupling reaction with a palladium-based catalyst in an appropriate solvent in the presence of a base as necessary. And by the formula (7), to obtain a compound represented by the formula (2-3) in FIG. 2 (2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-dibromo-thiophene).
但し、Rは水素又は族炭化水素である。
Where R is hydrogen or a group hydrocarbon.
図2(A)(b)に示すように、得られた上記式(7)、図2中の式(2−3)の化合物を、乾燥・低温雰囲気下で、n−ブチルリチウム(図2中の式(2−4)、C4H9Li)等のリチウム化試薬と反応させ、ブロモ基のひとつをリチウム化する。そのため、リチウム化試薬は、上記式(7)の化合物に対して、1.0〜1.2倍モル反応させるのが好ましい。ここでは、反応溶媒に、脱水されたエーテルやTHF等を用いることができ、反応温度は、−10℃〜−100℃の範囲で行うことが好ましい。このようにして、ブロモ基のひとつがリチウム化された式(9)、図2中の式(2−5)に示す化合物(C14H8N2SBrLi)を生じる。 As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (b), the obtained compound of formula (7) and formula (2-3) in FIG. One of the bromo groups is lithiated by reacting with a lithiating reagent such as formula (2-4) in the above, C 4 H 9 Li). Therefore, the lithiation reagent is preferably reacted in a molar ratio of 1.0 to 1.2 times with respect to the compound of the above formula (7). Here, dehydrated ether, THF, or the like can be used as the reaction solvent, and the reaction temperature is preferably in the range of −10 ° C. to −100 ° C. In this way, the compound (C 14 H 8 N 2 SBrLi) represented by the formula (9) in which one of the bromo groups is lithiated and the formula (2-5) in FIG. 2 is produced.
図2(A)(c)に示すように、引き続き適当なフッ素化剤と反応させることにより、上記式(7)、図2中の式(2−3)の化合物にフッ素基を導入した式(8)、図2中の(2−7)に示す化合物、2,5−ビス(4−ピリジル)−3−フルオロ−4−ブロモチオフェン、C14H8N2SBrF)を生成する。フッ素化剤には、SF4、SbF5、NaBF4、NH4BF4等の公知のものが使用できるが、N−フルオロベンゼンスルホンアミド(図2中の式(2−6)、C6H6NO2S)が好ましく用いられる。 As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (c), a compound in which a fluorine group is introduced into the compound of the above formula (7) and the formula (2-3) in FIG. 2 by subsequently reacting with an appropriate fluorinating agent. (8), the compound shown in (2-7) in FIG. 2, 2,5-bis (4-pyridyl) -3-fluoro-4-bromothiophene, C 14 H 8 N 2 SBrF) is produced. As the fluorinating agent, known ones such as SF 4 , SbF 5 , NaBF 4 , NH 4 BF 4 can be used, but N-fluorobenzenesulfonamide (formula (2-6) in FIG. 2), C 6 H 6 NO 2 S) is preferably used.
このとき、図2(A)(d)に示すように、フッ素基が導入された下記式(8)、図2中の式(2−7)の化合物はすぐさま、周囲の下記式(9)、図2中の式(2−5)の化合物と反応し、下記の反応式に従って、上記式(1)、図2中の式(2−8)の化合物、本発明の目的とする中間体化合物、上記式(2))と上記式(7)、図2中の式(2−3)の化合物とを生成するので、化学量論上の理論収率は50%である。 At this time, as shown in FIGS. 2A and 2D, the compound of the following formula (8) into which the fluorine group was introduced and the compound of the formula (2-7) in FIG. 2 is reacted with the compound of the formula (2-5) in FIG. 2, and according to the following reaction formula, the compound of the above formula (1), the formula (2-8) in FIG. Since the compound, the above formula (2)), the above formula (7), and the compound of the formula (2-3) in FIG. 2 are formed, the stoichiometric theoretical yield is 50%.
反応式:式(8)の化合物+式(9)の化合物 → 式(1)の化合物+式(7)の化合物 Reaction formula: compound of formula (8) + compound of formula (9) → compound of formula (1) + compound of formula (7)
この反応で生成した上記式(7)の化合物に対して、同じ工程を、n=1、2、3、4、5、…と繰り返せば、化学量論上の理論収率は、1/2(=50%)、3/4(=75%)、7/8(=87.5%)、15/16(=93.75%)、31/32(=96.875%)、…と増加していく。工程の煩雑さと収率を考え合わせると、上記式(1)の化合物を得るためには、本工程を1〜4回程度繰り返すのが好ましい。反応後の精製は、再結晶や、カラム精製等、公知の精製法を用いることができる。 If the same process is repeated with n = 1, 2, 3, 4, 5,... For the compound of the above formula (7) produced by this reaction, the stoichiometric theoretical yield is 1/2. (= 50%), 3/4 (= 75%), 7/8 (= 87.5%), 15/16 (= 93.75%), 31/32 (= 96.875%), and so on. It will increase. Considering the complexity of the process and the yield, it is preferable to repeat this process about 1 to 4 times in order to obtain the compound of the above formula (1). For the purification after the reaction, a known purification method such as recrystallization or column purification can be used.
以上のようにして、本発明のエレクトロクロミック化合物の合成のための上記式(2)に示す中間体化合物(2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン)を合成することができる。 As described above, the intermediate compound (2,5-bis (4-pyridyl) -3,4-difluorothiophene) represented by the above formula (2) for the synthesis of the electrochromic compound of the present invention is synthesized. Can do.
次に、上記式(1)に示すエレクトロクロミック化合物の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the electrochromic compound shown to said Formula (1) is demonstrated.
図2(B)に示すように、図2(A)に示す工程によって合成された上記式(2)、図2中の式(2−8)に示す中間体化合物とハロゲン化物(図2中の式(2−9a))、(2−9b)とを反応させることによって、上記式(1)、図2中の式(2−10)に示す目的とするエレクトロクロミック化合物を合成することができる。 As shown in FIG. 2 (B), the above-mentioned formula (2) synthesized by the step shown in FIG. 2 (A), the intermediate compound and halide shown in formula (2-8) in FIG. 2 (in FIG. 2) (2-9a)) and (2-9b) can be reacted to synthesize the target electrochromic compound represented by the above formula (1) and formula (2-10) in FIG. it can.
上記式式(1)、又は、図2中の式(2−10)に表す化合物は、前述した、b価アニオンであるYb-、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基であるA1、A2、及び、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であるB1、B2の何れにおいても、適宜選定した構造の全てを合成することができ、何れにおいても本発明の目的である、明瞭且つ鮮鋭で、繰返し特性が良好なマゼンタの発消色が可能であることが確かめられた。 The compound represented by the above formula (1) or formula (2-10) in FIG. 2 is Y b− which is a b-valent anion, and A which is an aliphatic hydrocarbon group which may be substituted. 1 , A 2 , and B 1 and B 2 which are optionally substituted aliphatic hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups, all of the structures selected as appropriate can be synthesized. In addition, it was confirmed that magenta, which is the object of the present invention, is clear and sharp and has good repeatability, can be developed and decolored.
上記式(1)では、2価として表記されているが、マゼンタの発色を行う際には、還元反応により1価のラジカル状態となる。この化合物は、1価の状態に安定化させることができ、マゼンタ発色用のエレクトロクロミック化合物として極めて優れていることが確かめられた。 Although expressed as divalent in the above formula (1), when magenta color is developed, a monovalent radical state is obtained by a reduction reaction. This compound can be stabilized in a monovalent state, and was confirmed to be extremely excellent as an electrochromic compound for magenta coloring.
以上の説明では、上記式(2)によって表される中間体化合物、及び、上記式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物の合成について説明したが、以上の説明において、図2(A)(a)の式(2−2)に示すピリジン化合物のC5N環のC(炭素)原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換されたピリジン化合物誘導体を使用することによって、C5N環のC(炭素)原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換された、2,5−ビス(4−ピリジル)−3,4−ジフルオロチオフェン誘導体を合成することができ、この誘導体を使用することによって、上記式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物の誘導体を合成することができる。
In the above description, the synthesis of the intermediate compound represented by the above formula (2) and the electrochromic compound represented by the above formula (1) has been described. In the above description, FIG. By using a pyridine compound derivative in which the hydrogen atom bonded to the C (carbon) atom of the C 5 N ring of the pyridine compound represented by the formula (2-2) in a) is substituted with another atom or atomic group,
上記式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物の具体例を下記式(10)〜(15)に示す。下記式(10)〜(15)によって表される化合物はそれぞれ2、5−ビス(4−ピリジル)チオフェン誘導体であると見なすことができる。 Specific examples of the electrochromic compound represented by the above formula (1) are shown in the following formulas (10) to (15). The compounds represented by the following formulas (10) to (15) can be regarded as 2,5-bis (4-pyridyl) thiophene derivatives, respectively.
なお、上記式(10)〜(15)によって表される化合物において、C5N環のC(炭素)原子に結合する水素原子が他の原子又は原子団によって置換されたものであってもよいいことは言うまでもない。 In the compounds represented by the above formulas (10) to (15), the hydrogen atom bonded to the C (carbon) atom of the C 5 N ring may be substituted with another atom or atomic group. Needless to say good things.
<エレクトロクロミック化合物の多孔質電極への担持>
次に、2、5−ビス(4−ピリジル)チオフェン誘導体よりなるエレクトロクロミック化合物を、多孔質電極4に担持する方法について説明する。例えば、多孔質電極4の表面に吸着させる方法を適用できる。この具体的方法としては、スピンコート等の塗布法や担持させる化合物の溶液に浸す自然吸着法等が適用でき、特に、特別な装置を必要としない自然吸着法が好適である。
<Supporting of electrochromic compound on porous electrode>
Next, a method for supporting the electrochromic compound made of 2,5-bis (4-pyridyl) thiophene derivative on the porous electrode 4 will be described. For example, a method of adsorbing on the surface of the porous electrode 4 can be applied. As this specific method, a spin coating method or the like, a natural adsorption method of immersing in a solution of a compound to be supported, or the like can be applied, and a natural adsorption method that does not require a special apparatus is particularly suitable.
自然吸着法としては、所定のエレクトロクロミック化合物を所定の溶媒に溶解して溶液を作製し、この溶液に、予め乾燥処理を施した多孔質電極4を形成しておいた透明基板を浸漬する方法や、所定のエレクトロクロミック化合物を溶解した溶液を多孔質電極4に塗布する方法が挙げられる。この自然吸着法において、本発明の化合物は、その構造中にホスホン酸基を有しており、多孔質電極4に確実に担持させることができる。 As a natural adsorption method, a solution is prepared by dissolving a predetermined electrochromic compound in a predetermined solvent, and a transparent substrate on which a porous electrode 4 that has been previously dried is formed is immersed in this solution. And a method of applying a solution in which a predetermined electrochromic compound is dissolved to the porous electrode 4. In this natural adsorption method, the compound of the present invention has a phosphonic acid group in its structure, and can be reliably supported on the porous electrode 4.
なお、エレクトロクロミック化合物を溶解する溶媒としては、例えば、水、アルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素等が適用でき、これらは、単独で用いてもよく、適宜混合して用いてもよい。特に溶解度の観点から、水を用いることが好適である。 Examples of the solvent for dissolving the electrochromic compound include water, alcohol, acetonitrile, propionitrile, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, esters, carbonates, ketones, and carbonization. Hydrogen or the like can be applied, and these may be used alone or in combination as appropriate. In particular, from the viewpoint of solubility, it is preferable to use water.
エレクトロクロミック化合物を多孔質電極の表面へ化学結合によって担持させる方法も好適である。多孔質電極の表面とエレクトロクロミック化合物骨格との間に、所定の官能基、例えば、アルキル基、フェニル基、エステル基、アミド基等を介在させて、エレクトロクロミック化合物を多孔質電極の表面に化学結合によって担持させることもできる。 A method of supporting the electrochromic compound on the surface of the porous electrode by chemical bonding is also suitable. A predetermined functional group such as an alkyl group, phenyl group, ester group, amide group, etc. is interposed between the surface of the porous electrode and the electrochromic compound skeleton to chemistry the electrochromic compound on the surface of the porous electrode. It can also be supported by bonding.
また、多孔質電極の表面をシランカップリング剤等によって表面改質した後に、エレクトロクロミック化合物を化学結合させて担持させることもできる。このような化学結合による強い力によって、エレクトロクロミック化合物が多孔質電極の表面に強固に担持されるので、エレクトロクロミック装置の耐久性を向上させることができる。また、エレクトロクロミック化合物の溶解性の高い材料からなる電界質層も使用することができるようになり、使用するエレクトロクロミック化合物の範囲が広くなり、選択の自由度が大きくなる。 Further, after the surface of the porous electrode is surface-modified with a silane coupling agent or the like, the electrochromic compound can be chemically bonded and supported. Since the electrochromic compound is firmly supported on the surface of the porous electrode by such a strong force due to the chemical bond, the durability of the electrochromic device can be improved. In addition, an electrolyte layer made of a material having a high electrochromic compound solubility can be used, and the range of the electrochromic compound to be used is widened and the degree of freedom of selection is increased.
なお、図1においては、エレクトロクロミック化合物3を表示電極構造体11側の多孔質電極4のみに担持させた例について示したが、本発明のエレクトロクロミック装置はこの構成に限定されるものではない。 Although FIG. 1 shows an example in which the electrochromic compound 3 is supported only on the porous electrode 4 on the display electrode structure 11 side, the electrochromic device of the present invention is not limited to this configuration. .
即ち、対向電極構造体12側の多孔質電極8にも所定のエレクトロクロミック化合物を担持させた構成としてもよい。この場合には、発色反応と消色反応とが、酸化反応、還元反応のうち、それぞれ逆反応に応じて生じるように材料選定することが必要である。
That is, a predetermined electrochromic compound may be supported on the
例えば、多孔質電極4に担持させた有機EC色素が還元反応によってラジカル状態となり発色する場合には、多孔質電極8には定常状態で多孔質電極4に担持させた有機EC色素と同色調であり、酸化反応によって発色するエレクトロクロミック化合物を選定する。
For example, when the organic EC dye carried on the porous electrode 4 becomes a radical state by the reduction reaction and develops color, the
このように、両電極構造体11、12においてエレクトロクロミック化合物を担持させた構成とすることにより、色表示濃度を十分に高くすることができるので、最終的に得られるエレクトロクロミック装置において、発色が明瞭化し、画像の鮮明さを向上させることができる。
As described above, by adopting a configuration in which the electrochromic compound is supported in both the
<電解質>
電解質層5は、溶媒に支持電解質が溶解された構成を有している。支持電解質としては、例えば、LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO3等のリチウム塩や、例えば、KCl、KI、KBr等のカリウム塩や、例えば、NaCl、NaI、NaBr等のナトリウム塩や、例えば、ほうフッ化テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、ほうフッ化テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムハライド等のテトラアルキルアンモニウム塩が挙げられる。
<Electrolyte>
The electrolyte layer 5 has a configuration in which a supporting electrolyte is dissolved in a solvent. Examples of the supporting electrolyte include lithium salts such as LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , and LiCF 3 SO 3 , potassium salts such as KCl, KI, and KBr, and NaCl, NaI, for example. And sodium salts such as NaBr, and tetraalkylammonium salts such as tetraethylammonium borofluoride, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium borofluoride, tetrabutylammonium perchlorate, and tetrabutylammonium halide.
電解質層5には、必要に応じて公知の酸化還元化合物を添加してもよい。酸化還元物質としては、例えば、フェロセン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、フェニレンジアミン誘導体等が適用できる。 A known redox compound may be added to the electrolyte layer 5 as necessary. As the redox substance, for example, a ferrocene derivative, a tetracyanoquinodimethane derivative, a benzoquinone derivative, a phenylenediamine derivative, or the like can be applied.
上記の溶媒としては、支持電解質を溶解し、上述したエレクトロクロミック化合物を溶解しないものを選択する。例えば、水、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレン、ガンマブチロラクトン、3−メトキシプロピオニトリル等から適宜選定する。 As said solvent, the thing which melt | dissolves a supporting electrolyte and does not melt | dissolve the electrochromic compound mentioned above is selected. For example, it is appropriately selected from water, acetonitrile, dimethylformamide, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, gamma butyrolactone, 3-methoxypropionitrile and the like.
また、電解質層5には、いわゆるマトリックス材を適用してもよい。マトリックス材は、目的に応じて適宜選択でき、例えば、骨格ユニットがそれぞれ、−(C−C−O)n−、−(CC(CH3)−O)n−、−(C−C−N)n−、若しくは−(C−C−S)n−によって表されるポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンスルフィドが挙げられる。なお、これら骨格ユニットを主鎖構造として、適宜枝分かれ構造を有していてもよい。また、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート等も好適である。 Further, a so-called matrix material may be applied to the electrolyte layer 5. Matrix material can be appropriately selected depending on the purpose, for example, skeletal unit respectively, - (CC-O) n -, - (CC (CH 3) -O) n -, - (CC-N ) N- , or-(C-C-S) n- , polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, and polyethylene sulfide. Note that these skeleton units may have a branched structure as the main chain structure. Polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, and the like are also suitable.
電解質層5は、高分子固体電解質層としてもよい。なお、この場合、マトリックス材のポリマーに所定の可塑剤を添加することが好ましい。可塑剤としては、マトリックスポリマーが親水性の場合には、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、及びこれらの混合物が好適であり、疎水性の場合には、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、スルフォラン、ジメトキシエタン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、n−メチルピロリドン、及びこれらの混合物が好適である。 The electrolyte layer 5 may be a polymer solid electrolyte layer. In this case, it is preferable to add a predetermined plasticizer to the polymer of the matrix material. As the plasticizer, when the matrix polymer is hydrophilic, water, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and a mixture thereof are preferable. When the matrix polymer is hydrophobic, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, γ- Preferred are butyrolactone, acetonitrile, sulfolane, dimethoxyethane, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, n-methylpyrrolidone, and mixtures thereof.
本発明のエレクトロクロミック装置の製造方法について説明する。表示電極構造体11を作製する。所定の材料と膜厚の支持基板1上に透明電極2を形成し、その後、多孔質電極4を形成する。その後、例えば、有機EC色素水溶液に浸漬させることにより色素の担持を行い、エタノール溶液で洗浄処理、乾燥処理を行う。
A method for manufacturing the electrochromic device of the present invention will be described. The display electrode structure 11 is produced. A
続いて、対向電極構造体12を、所定の材料と膜厚の支持基板6上に透明電極7を形成し、その後、多孔質電極8を形成することにより作製する。但し、多孔質電極4、8の詳細な形成方法については上述した方法に従うものとする。有機EC色素を担持させる電極についても、双方とするか一方とするか適宜選定する。
Subsequently, the
次に、電解質層用の溶液の調製を行う。続いて、表示電極構造体11と、対向電極構造体12とを、所定の接着剤を用いて貼り合わせるが、このとき後工程で電解液を注入できるように一部分に注入口を形成しておく。その後、電解液を注入口から注入し、樹脂接着材で封止することにより、対向した電極構造体を具備するエレクトロクロミック装置が作製される。
Next, a solution for the electrolyte layer is prepared. Subsequently, the display electrode structure 11 and the
次に、本発明のエレクトロクロミック装置10を用いた表示方法について説明する。 Next, a display method using the electrochromic device 10 of the present invention will be described.
図1のエレクトロクロミック装置10において、多孔質電極4の表面には、定常状態において可視域にほとんど吸収をもたない式(1)に示すエレクトロクロミック化合物が担持されている。エレクトロクロミック装置10を構成する対の電極構造体11、12に、所定のリード線を結線し表示装置として構成する。所定のリード線を通じて所定の電圧を印加すると、多孔質電極4とこれに担持されたエレクトロクロミック化合物材料との間に電子の授受がなされ、エレクトロクロミック化合物において電気化学的な還元反応が起き、ラジカル状態となってマゼンタに発色する。
In the electrochromic device 10 of FIG. 1, the surface of the porous electrode 4 carries an electrochromic compound represented by the formula (1) that hardly absorbs in the visible region in a steady state. A predetermined lead wire is connected to the pair of
なお、対向電極構造体12側の多孔質電極8は、上記有機EC色素と逆の電荷をチャージし(有機EC色素が還元反応によって−の電荷をチャージしているときには、多孔質電極8は+の電荷をチャージする)、色素による発色機能を高め、且つ、安定化させる。
The
図1に示すエレクトロクロミック装置を構成する各層の厚さを例示すれば、以下の通りである。 An example of the thickness of each layer constituting the electrochromic device shown in FIG. 1 is as follows.
支持基板1の厚さ=10μm〜10mm、
支持基板6の厚さ=10μm〜10mm、
透明電極2の厚さ=40nm〜1000nm、
透明電極7の厚さ=40nm〜1000nm、
多孔質電極4の厚さ=1.5μm〜30μm、
多孔質電極8の厚さ=1.5μm〜30μm、
表示電極構造体11の厚さ=11μm〜11mm、
対向電極構造体12の厚さ=11μm〜11mm、
透明電極2と透明電極7との間隔=1μm〜1mmである。
Thickness of support substrate 1 = 10 μm to 10 mm,
Support substrate 6 thickness = 10 μm to 10 mm,
The thickness of the
The thickness of the
The thickness of the porous electrode 4 = 1.5 μm to 30 μm,
Thickness of
Display electrode structure 11 thickness = 11 μm to 11 mm,
The thickness of the
The distance between the
なお、本発明のエレクトロクロミック装置は、図1に示した構成に限定されるものではなく、多色表示が可能な装置構成に応用することができる。即ち、図1に示すエレクトロクロミック構成と同様の構造であって、電気化学的な反応によりラジカル状態となって、シアン(C)、イエロー(Y)に発色するエレクトロクロミック化合物を所定の多孔質電極に担持させて電極構造体を作製し、これら三層を用いて、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)の積層構造とすることにより、発消色表示を可逆的に行うことができるフルカラー表示のエレクトロクロミック装置が得られる。 The electrochromic device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but can be applied to a device configuration capable of multicolor display. That is, the structure is the same as that of the electrochromic structure shown in FIG. 1, and an electrochromic compound that becomes a radical state by an electrochemical reaction and develops color in cyan (C) and yellow (Y) is applied to a predetermined porous electrode. An electrode structure is produced by supporting the substrate, and using these three layers, a layered structure of magenta (M), yellow (Y), and cyan (C) is used to reversibly display color. Thus, an electrochromic device with a full color display can be obtained.
エレクトロクロミック化合物(有機EC色素)としては、イエロー域(430〜490nmの範囲)、マゼンタ域(500〜580nmの範囲)、シアン域(600〜700nmの範囲)に吸収極大をもつ色素を使用することが望ましい。 As an electrochromic compound (organic EC dye), a dye having an absorption maximum in the yellow region (range of 430 to 490 nm), magenta region (range of 500 to 580 nm), and cyan region (range of 600 to 700 nm) should be used. Is desirable.
フルカラー表示のエレクトロクロミック装置は、支持基板上に少なくとも透明電極が形成されている一対の電極構造体(表示電極構造体と対向電極構造体)が、透明電極同士が対向するように電解質層を挟持して配置されており、一対の電極構造体を構成する透明電極のうちの、少なくとも表示電極構造体の上に、エレクトロクロミック化合物が担持された金属酸化物多孔質電極が形成されており、一対の電極構造体間に印加する電圧の制御によって発消色を行うことができ、(a)上記式(1)によって表されるエレクトロクロミック化合物が担持された金属酸化物多孔質電極が形成されており、マゼンタの可逆的な発消色を行うことができるエレクトロクロミック素子構造体、(b)イエローの可逆的な発色を行うことができるエレクトロクロミック素子構造体、(c)シアンの可逆的な発色を行うことができるエレクトロクロミック素子構造体の3つの素子構造体を積層することによって形成され、各エレクトロクロミック素子構造体に印加する電圧を制御することによって、全体としてフルカラーの画像を表示することができる。 The electrochromic device for full-color display sandwiches an electrolyte layer so that a pair of electrode structures (a display electrode structure and a counter electrode structure) having at least a transparent electrode formed on a support substrate face each other. A metal oxide porous electrode carrying an electrochromic compound is formed on at least the display electrode structure of the transparent electrodes constituting the pair of electrode structures. The color development can be performed by controlling the voltage applied between the electrode structures, and (a) a metal oxide porous electrode carrying the electrochromic compound represented by the above formula (1) is formed. An electrochromic element structure capable of reversible magenta color reversal, and (b) an elect capable of reversible yellow color development. A chromic element structure, (c) an electrochromic element structure capable of performing reversible color development of cyan, is formed by stacking three element structures, and controls the voltage applied to each electrochromic element structure By doing so, a full color image can be displayed as a whole.
図3は、本発明の実施の形態による、カラー表示を行うことができるエレクトロクロミック装置の一例の概略構成を説明する断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of an electrochromic device capable of performing color display according to an embodiment of the present invention.
図3に示すエレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれは、図1に示すエレクトロクロミック装置と同様の構成を有している。
Each of the
図3に示す、カラー表示を行うことができるエレクトロクロミック装置は、(a)第1の支持基板(支持基板1a、1b、1c)、この第1の支持基板上に形成された第1の透明電極(透明電極2a、2b、2c)、及び、この第1の透明電極上に形成された第1の金属酸化物多孔質電極(多孔質電極4a、4b、4c)を含む表示電極構造体11a、11b、11cと、(b)第2の支持基板(支持基板6a、6b、6c)、この第2の支持基板上に形成された第2の透明電極(透明電極7a、7b、7c)、及び、この第2の透明電極上に形成された第2の金属酸化物多孔質電極(多孔質電極8a、8、8c)を含む対向電極構造体12a、12b、12cと、(c)表示電極構造体11a、11b、11及び対向電極構造体12a、12b、12cによって挟持された電解質層5a、5b、5cとを具備している。
The electrochromic device capable of performing color display shown in FIG. 3 includes: (a) a first support substrate (support substrates 1a, 1b, 1c), and a first transparent substrate formed on the first support substrate. Display electrode structure 11a including electrodes (
電解質層5a、5b、5cを介して第1の透明電極(2a、2b、2c)と第2の透明電極(7a、7b、7c)とが対向するように配置され、エレクトロクロミック化合物(有機EC色素3a、3b、3c)が第1の金属酸化物多孔質電極(4a、4b、4c)に担持され、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cが形成されている。
The first transparent electrode (2a, 2b, 2c) and the second transparent electrode (7a, 7b, 7c) are arranged to face each other through the electrolyte layers 5a, 5b, 5c, and an electrochromic compound (organic EC The
エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cが積層されており、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれの第1の透明電極(2a、2b、2c)と第2の透明電極(7a、7b、7c)の間に印加する電圧を制御することによって、エレクトロクロミック化合物による可逆的な発消色を行うことができる。
The
エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれの第1の金属酸化物多孔質電極(4a、4b、4c)にそれぞれ担持されるエレクトロクロミック化合物(有機EC色素3a、3b、3c)は、図3の上方を目視方向とすると、マゼンタ、イエロー、シアンとする。
The electrochromic compounds (
なお、図3においては、対向する透明電極2a、7a;2b、7b;2c、7c;の何れにも多孔質電極4a、8a;4b、8b;4c、8cが形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて一方の電極にのみ多孔質電極を形成させ、この多孔質電極にエレクトロクロミック化合物3a、3b,3cを担持させた構成としてもよい。
In FIG. 3,
図1、図3に示すエレクトロクロミック装置において使用されるエレクトロクロミック化合物としては、電圧が印加されていない状態では可視光領域に吸収を示さず消色状態にあり、電圧が印加された状態では可視光領域に吸収を示し発色状態となる化合物、逆に、電圧が印加された状態では可視光領域に吸収を示さず消色状態にあり、電圧が印加されていない状態では可視光領域に吸収を示し発色状態となる化合物、或いは、印加される電圧の大きさによって発色が異なる多発色状態が可能な化合物の何れであってもよく、目的に応じて適宜選択することができ、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれに印加する電圧を制御することによって、フルカラーの画像を表示することができる。
The electrochromic compound used in the electrochromic device shown in FIG. 1 and FIG. 3 is in a decolored state without absorption in the visible light region when no voltage is applied, and visible when a voltage is applied. A compound that absorbs in the light region and becomes a colored state. Conversely, when a voltage is applied, the compound is in a decolored state with no absorption in the visible light region, and absorbs in the visible light region when no voltage is applied. It may be any of a compound that exhibits a colored state or a compound that can be in a multi-colored state that varies in color depending on the magnitude of applied voltage, and can be appropriately selected according to the purpose. A full color image can be displayed by controlling the voltage applied to each of the
また、図1、図3に示すエレクトロクロミック装置において、アクティブマトリックス駆動を行うために、第1の支持基板(支持基板1、1a、1b、1c)に第1の透明電極(透明電極2、2a、2b、2c)を分画として形成し、即ち、各画素に対応するように相互に独立させた分画の複数個をマトリックス状に形成し、各分画上に第1の金属酸化物多孔質電極(多孔質電極4、4a、4b、4c)を形成して、各分画に対応して、ゲート線及びソース線によって接続される薄膜トランジスタ(TFT)を第1の透明電極上に形成配置する構成を有する装置とすることもできる。この装置によれば、薄膜トランジスタに印加する電圧を制御することによって、エレクトロクロミック素子構造体10A、10B、10Cのそれぞれの各画素に対応する分画における発消色を制御することができる。
In addition, in the electrochromic device shown in FIGS. 1 and 3, in order to perform active matrix driving, a first transparent electrode (
更に、上記構成を有する、図1に示すエレクトロクロミック装置において、透明電極2が分画され画素に対応するよう形成され、即ち、アクティブマトリックス駆動を行うために、シアン、マゼンタ、イエローに対応する第1、第2及び第3分画からなる分画の複数個からなるマトリックス状の透明電極2を支持基板1上に形成し、第1、第2及び第3分画上に多孔質電極4を形成して、第1、第2及び第3分画上に形成された多孔質電極4上にそれぞれ、シアン、マゼンタ、イエローの発色が可能なエレクトロクロミック化合物を担持させ、第1、第2及び第3分画に対応して、ゲート線及びソース線によって接続される薄膜トランジスタを透明電極2上に形成配置する構成を有する装置とすることもできる。この装置によれば、薄膜トランジスタに印加する電圧を制御することによって、それぞれの各画素に対応する第1、第2及び第3分画における発消色を制御することができる。
Furthermore, in the electrochromic device shown in FIG. 1 having the above-described configuration, the
次に、本発明のエレクトロクロミック装置についての具体的な実施例と、これとの比較例を挙げて説明する。 Next, specific examples of the electrochromic device of the present invention and a comparative example thereof will be described.
実施例
(エレクトロクロミック化合物中間体(上記式(2)によって表される化合物)の合成)
アルゴン雰囲気下、2,3,4,5−テトラブロモチオフェン2.4g(6mmol)、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ピリジン2.71g(13.2mmol)、Pd(PPh3)418mg(0.156mmol)、Na2CO33.81g(36mmol)、1,4−ジオキサン50mL、水36mLを110℃で48時間還流した。冷却後、酢酸エチルと水を加えてよく撹拌し、有機層と、新たに水層を抽出した酢酸エチルをあわせた。これを塩水で洗い乾燥させて固体を得た。この固体をTHF/ヘキサン混合溶媒で再結晶し、淡黄色の結晶(上記式(7)によって表される化合物)を2.0g得た(収率=85%)。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6):δ8.77-8.75(d,4H), 7.73-7.72(d,4H)。
Example (Synthesis of electrochromic compound intermediate (compound represented by the above formula (2)))
Under an argon atmosphere, 2.4 g (6 mmol) of 2,3,4,5-tetrabromothiophene, 4- (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)
1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ 8.77-8.75 (d, 4H), 7.73-7.72 (d, 4H).
このようにして得られた上記式(7)によって表される化合物1.98g(5mmol)を乾燥THF150mLに溶解させた。これに、アルゴン雰囲気下、−78℃で、n−ブチルリチウムの2.6Mヘキサン溶液を2mL(5.2mmol)滴下し、そのまま30分反応させた。続いて、フッ素化剤としてN−フルオロベンゼンスルホンイミドを1.58g(5mmol)加えた。同様の手順で、
n−ブチルリチウム溶液1mL、N−フルオロベンゼンスルホンイミド0.79g、
n−ブチルリチウム溶液0.5mL、N−フルオロベンゼンスルホンイミド0.39g、
n−ブチルリチウム溶液0.25mL、N−フルオロベンゼンスルホンイミド0.20gを反応させた。
1.98 g (5 mmol) of the compound represented by the above formula (7) thus obtained was dissolved in 150 mL of dry THF. To this, 2 mL (5.2 mmol) of a 2.6M hexane solution of n-butyllithium was dropped at −78 ° C. in an argon atmosphere, and the mixture was allowed to react for 30 minutes. Subsequently, 1.58 g (5 mmol) of N-fluorobenzenesulfonimide was added as a fluorinating agent. In the same way,
1 mL of n-butyllithium solution, 0.79 g of N-fluorobenzenesulfonimide,
n-butyllithium solution 0.5 mL, N-fluorobenzenesulfonimide 0.39 g,
0.25 mL of n-butyllithium solution and 0.20 g of N-fluorobenzenesulfonimide were reacted.
即ち、同じ工程を合計4回繰り返した。反応液を室温に戻し、希塩酸と酢酸エチルを加えて、有機層を集め塩水で洗い乾燥させた。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、淡ピンク色の結晶(上記式(2)によって表される中間体化合物)0.9g(収率=65%)を得た。なお、対応する化学量論上の理論収率は93.75%である。
1H-NMR(400MHz, DMSO-d6): δ8.72(d,4H,J=5.1Hz), δ7.64(d,4H,J=5.4Hz)、
19F-NMR(400MHz,DMSO-d6):δ31.66(s,2F) vs hexafluorobenzene。
That is, the same process was repeated 4 times in total. The reaction solution was returned to room temperature, diluted hydrochloric acid and ethyl acetate were added, and the organic layer was collected, washed with brine and dried. Purification by silica gel column chromatography gave 0.9 g (yield = 65%) of pale pink crystals (intermediate compound represented by the above formula (2)). The corresponding stoichiometric yield is 93.75%.
1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ 8.72 (d, 4H, J = 5.1 Hz), δ 7.64 (d, 4H, J = 5.4 Hz),
19F-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 31.66 (s, 2F) vs hexafluorobenzene.
(エレクトロクロミック化合物式(1)の合成)
上記式(10)〜(15)によって表されるエレクトロクロミック化合物は上記の方法で得られた上記式(2)によって表される中間体化合物を用いて、公知の方法(特許文献6、非特許文献1を参照。)で合成できた。
(Synthesis of electrochromic compound formula (1))
The electrochromic compound represented by the above formulas (10) to (15) is obtained by using a known method (Patent Document 6, Non-patent) using the intermediate compound represented by the above formula (2) obtained by the above method. Reference 1)).
(表示電極構造体の作製)
厚さ1.1mmのガラス製の支持基板1上に、平面的に15Ω/□のFTO膜(透明電極2)を形成した。次に、pH=約1.0の塩酸水溶液に1次粒径20nmの酸化チタンを15重量%分散させたスラリーに、ポリエチレングリコールを5重量%の割合で溶解させて塗料を作製した。この塗料を、上記FTO膜上にスキージ法によって塗布した。次に、ホットプレート上で80℃、15分間の乾燥処理を行い、更に、電気炉で500℃、1時間焼結を行い、膜厚5μmの酸化チタン多孔質電極4が形成されたFTO基板が得られた。
(Preparation of display electrode structure)
On a support substrate 1 made of glass having a thickness of 1.1 mm, a 15 Ω / □ FTO film (transparent electrode 2) was formed in a plane. Next, polyethylene glycol was dissolved at a rate of 5% by weight in a slurry in which 15% by weight of titanium oxide having a primary particle diameter of 20 nm was dispersed in an aqueous hydrochloric acid solution having a pH of about 1.0 to prepare a coating material. This paint was applied on the FTO film by a squeegee method. Next, an FTO substrate on which a titanium oxide porous electrode 4 having a film thickness of 5 μm is formed by performing a drying treatment at 80 ° C. for 15 minutes on a hot plate and further sintering at 500 ° C. for 1 hour in an electric furnace. Obtained.
(エレクトロクロミック化合物の多孔質電極への担持)
上記酸化チタン膜よりなる多孔質電極4が形成されたFTO基板を、上述のようにして作製した所定のエレクトロクロミック化合物の5mM水溶液に24時間浸漬させ、酸化チタン電極にエレクトロクロミック化合物を担持させた。その後、エタノール溶液で洗浄処理、乾燥処理を行った。
(Support of electrochromic compound on porous electrode)
The FTO substrate on which the porous electrode 4 made of the titanium oxide film was formed was immersed in a 5 mM aqueous solution of a predetermined electrochromic compound produced as described above for 24 hours, and the electrochromic compound was supported on the titanium oxide electrode. . Thereafter, washing treatment and drying treatment were performed with an ethanol solution.
(対向電極構造体の作製)
厚さ1.1mmのガラス製の支持基板6上に、平面的に15Ω/□のFTO膜(透明電極7)を形成した。次に、酸性水溶液に1次粒径20nmのアンチモンドープされた酸化スズを20重量%分散させたスラリーに、ポリエチレングリコールを5重量%の割合で溶解させて塗料を作製した。この塗料を、上記FTO膜上にスキージ法によって塗布した。次に、ホットプレート上で80℃、15分間の乾燥処理を行い、更に、電気炉で500℃、1時間焼結を行い、膜厚12μmのアンチモンドープ酸化スズ多孔質電極8が形成されたFTO基板が得られた。
(Preparation of counter electrode structure)
On a support substrate 6 made of glass having a thickness of 1.1 mm, a 15Ω / □ FTO film (transparent electrode 7) was formed in a plane. Next, polyethylene glycol was dissolved at a ratio of 5% by weight in a slurry in which 20% by weight of antimony-doped tin oxide having a primary particle diameter of 20 nm was dispersed in an acidic aqueous solution to prepare a paint. This paint was applied on the FTO film by a squeegee method. Next, the FTO was dried on a hot plate at 80 ° C. for 15 minutes, further sintered in an electric furnace at 500 ° C. for 1 hour, and an antimony-doped tin oxide
(電解質層用の溶液の調製)
電解質層5形成用溶液は、ガンマブチロラクロンに、過塩素酸リチウムを0.1mol/L溶解させ、脱水、脱気したものを適用した。
(Preparation of solution for electrolyte layer)
As the electrolyte layer 5 forming solution, a solution obtained by dissolving 0.1 mol / L of lithium perchlorate in gamma-butyrolaclone, dehydrating and degassing was applied.
(電極構造体の貼り合わせ)
上述のようにして作製した表示電極構造体(色素担持酸化チタン多孔質電極付き基板)と、対向電極構造体(アンチモンドープ酸化スズ多孔質電極付き基板)とを、厚さ50μmの熱可塑性フィルム接着剤を用いて、90℃で熱融着によって貼り合わせた。この際、後述の工程により、電解液を注入できるように、一部分に注入口を形成した。表示及び対向電極構造体の透明電極の間の距離は50μmであった。
(Lamination of electrode structure)
Adhering the display electrode structure (substrate with a dye-carrying titanium oxide porous electrode) and counter electrode structure (substrate with an antimony-doped tin oxide porous electrode) produced as described above to a thermoplastic film having a thickness of 50 μm The adhesive was used and bonded at 90 ° C. by heat fusion. At this time, an injection port was formed in a part so that the electrolyte solution could be injected by a process described later. The distance between the display and the transparent electrode of the counter electrode structure was 50 μm.
(電解質溶液の注入)
電解液を、注入口から真空注入した。その後、注入口をエポキシ系の熱硬化樹脂で封止することにより、電解質層を挟持した状態で対向した電極構造体を具備するエレクトロクロミック装置が完成した。
(Injection of electrolyte solution)
The electrolyte was vacuum injected from the inlet. Thereafter, the injection port was sealed with an epoxy-based thermosetting resin, thereby completing an electrochromic device including electrode structures facing each other with the electrolyte layer sandwiched therebetween.
(エレクトロクロミック装置の評価例1)
エレクトロクロミック化合物として、上記式(11)によって表される化合物を適用した。
(Evaluation example 1 of electrochromic device)
As the electrochromic compound, the compound represented by the above formula (11) was applied.
図4は、本発明の実施の形態による、実施例(評価例1)におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図4において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 4 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in the example (evaluation example 1) according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, the vertical axis represents absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm).
実施例(評価例1)におけるエレクトロクロミック装置は、上記式(11)によって表される化合物の紫外吸収端が、400nm以下であるために、通常の状態ではほぼ無色であった。この装置の、表示及び対向電極構造体の透明電極の間に、−1.5Vの電圧を印加すると、直ちに鮮やかなマゼンタに発色した。発消色による色表示変更の応答速度は約140msであり、実用上充分に良好な速度であった。更に、表示及び対向電極構造体の間に0.5Vを印加すると再び直ちに透明となった。発消色による色表示変更の応答速度は約90msであった。 The electrochromic device in the example (evaluation example 1) was almost colorless in a normal state because the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the formula (11) was 400 nm or less. When a voltage of -1.5 V was applied between the display and the transparent electrode of the counter electrode structure of this device, the color immediately became vivid magenta. The response speed of the color display change due to color generation / decoloration was about 140 ms, which was a sufficiently good speed for practical use. Furthermore, when 0.5 V was applied between the display and the counter electrode structure, it became transparent again immediately. The response speed of the color display change due to color generation / erasure was about 90 ms.
更に、この実施例(評価例1)におけるエレクトロクロミック装置の表示及び対向電極構造体の透明電極の間に、−1.5Vと0.5Vを交互に1Hzで100万回繰返し印加したが、100万回電圧印加を繰り返した後においても、可視吸収スペクトルの形状は初期の状態と殆ど変化が見られず、実用上充分に優れた耐久性を有していることが確認された。 Further, -1.5 V and 0.5 V were alternately applied 1 million times at 1 Hz between the display of the electrochromic device and the transparent electrode of the counter electrode structure in this example (Evaluation Example 1). Even after voltage application was repeated 10,000 times, the shape of the visible absorption spectrum showed almost no change from the initial state, and it was confirmed that it had practically sufficiently excellent durability.
(エレクトロクロミック装置の評価例2)
評価例1における上記式(11)によって表される化合物に変えて、上記式(13)によって表される化合物を適用した。
(Evaluation example 2 of electrochromic device)
Instead of the compound represented by the above formula (11) in Evaluation Example 1, the compound represented by the above formula (13) was applied.
図5は、本発明の実施の形態による、実施例(評価例2)におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図5において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 5 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in the example (evaluation example 2) according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, the vertical axis represents absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm).
実施例(評価例2)におけるエレクトロクロミック装置は、上記式(13)によって表される化合物の紫外吸収端が、400nm以下であるために、通常の状態ではほぼ無色であった。この装置を実施例(評価例1)と同様に評価したところ、鮮やかなマゼンタ発色が確認され、応答速度はそれぞれ、150ms、90msであった。100万回の発消色繰り返しの後も、可視吸収スペクトルの形状は初期の状態と殆ど変化が見られず、初期状態と特性は変化しなかった。
比較例
(エレクトロクロミック装置の比較例1)
評価例1における上記式(11)によって表される化合物に変えて、下記式(16)によって表される化合物を適用した。
The electrochromic device in the example (evaluation example 2) was almost colorless in a normal state because the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the above formula (13) was 400 nm or less. When this apparatus was evaluated in the same manner as in Example (Evaluation Example 1), vivid magenta color development was confirmed, and the response speeds were 150 ms and 90 ms, respectively. Even after 1 million repetitions of color development and decoloration, the shape of the visible absorption spectrum hardly changed from the initial state, and the initial state and characteristics did not change.
Comparative Example (Comparative Example 1 of Electrochromic Device)
Instead of the compound represented by the above formula (11) in Evaluation Example 1, a compound represented by the following formula (16) was applied.
図6は、本発明の実施の形態による、比較例1におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図6において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 6 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in Comparative Example 1 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 6, the vertical axis indicates absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis indicates wavelength (nm).
比較例1におけるエレクトロクロミック装置は、下記式(16)によって表される化合物の紫外吸収端が、420nm付近であるために、通常の状態で、やや黄色い着色がみられた。実施例(評価例1、評価例2)におけるエレクトロクロミック装置と同様に評価したところ、電圧印加時の発色が鮮やかで、応答速度と繰り返し耐久性も、実施例と同様に良好であった。 In the electrochromic device in Comparative Example 1, since the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the following formula (16) is around 420 nm, slightly yellow coloring was observed in a normal state. When evaluated in the same manner as in the electrochromic device in the examples (Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2), the color developed when the voltage was applied was vivid, and the response speed and the repeated durability were also good as in the examples.
(エレクトロクロミック装置の比較例2)
評価例1における上記式(11)によって表される化合物に変えて、下記式(17)によって表される化合物を適用した。
(Comparative example 2 of electrochromic device)
Instead of the compound represented by the above formula (11) in Evaluation Example 1, a compound represented by the following formula (17) was applied.
図7は、本発明の実施の形態による、比較例2におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図7において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 7 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in Comparative Example 2 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 7, the vertical axis represents absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm).
比較例2におけるエレクトロクロミック装置は、下記式(17)によって表される化合物の紫外吸収端が、420nm付近であるために、通常の状態で、やや黄色い着色がみられた。実施例(評価例1、評価例2)におけるエレクトロクロミック装置と同様に評価したところ、電圧印加時の発色が鮮やかで、応答速度と繰り返し耐久性も、実施例と同様に良好であった。 In the electrochromic device in Comparative Example 2, since the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the following formula (17) is around 420 nm, slightly yellow coloring was observed in a normal state. When evaluated in the same manner as in the electrochromic device in the examples (Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2), the color developed when the voltage was applied was vivid, and the response speed and the repeated durability were also good as in the examples.
(エレクトロクロミック装置の比較例3)
上記評価例1における上記式(11)によって表される化合物に変えて、下記式(18)によって表される化合物を適用した。
(Comparative example 3 of electrochromic device)
Instead of the compound represented by the above formula (11) in the evaluation example 1, a compound represented by the following formula (18) was applied.
図8は、本発明の実施の形態による、比較例3におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図8において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 8 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in Comparative Example 3 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, the vertical axis represents absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm).
比較例3におけるエレクトロクロミック装置は、下記式(18)によって表される化合物の紫外吸収端が、420nm付近であるために、通常の状態で、やや黄色い着色がみられた。実施例(評価例1、評価例2)におけるエレクトロクロミック装置と同様に評価したところ、電圧印加時の発色が鮮やかで、応答速度と繰り返し耐久性も、実施例と同様に良好であった。 In the electrochromic device in Comparative Example 3, since the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the following formula (18) is around 420 nm, slightly yellow coloring was observed in a normal state. When evaluated in the same manner as in the electrochromic device in the examples (Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2), the color developed when the voltage was applied was vivid, and the response speed and the repeated durability were also good as in the examples.
(エレクトロクロミック装置の比較例4)
上記評価例1における上記式(11)によって表される化合物に変えて、下記式(19)によって表される化合物を適用した。
(Comparative example 4 of electrochromic device)
Instead of the compound represented by the formula (11) in the evaluation example 1, a compound represented by the following formula (19) was applied.
図9は、本発明の実施の形態による、比較例4におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図9において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 9 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in Comparative Example 4 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 9, the vertical axis represents absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm).
比較例4におけるエレクトロクロミック装置は、下記式(19)によって表される化合物の紫外吸収端が、420nm付近であるために、通常の状態で、やや黄色い着色がみられた。実施例(評価例1、評価例2)におけるエレクトロクロミック装置と同様に評価したところ、電圧印加時の発色が鮮やかで、応答速度と繰り返し耐久性も、実施例と同様に良好であった。 In the electrochromic device in Comparative Example 4, since the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the following formula (19) was around 420 nm, slightly yellow coloring was observed in a normal state. When evaluated in the same manner as in the electrochromic device in the examples (Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2), the color developed when the voltage was applied was vivid, and the response speed and the repeated durability were also good as in the examples.
(エレクトロクロミック装置の比較例5)
上記評価例1における上記式(11)によって表される化合物に変えて、下記式(20)によって表される化合物を適用した。
(Comparative Example 5 of electrochromic device)
Instead of the compound represented by the above formula (11) in the evaluation example 1, a compound represented by the following formula (20) was applied.
図10は、本発明の実施の形態による、比較例5におけるエレクトロクロミック装置の発色時の可視吸収スペクトルを示す図である。図10において、縦軸は吸光度(任意単位)、横軸は波長(nm)を示す。 FIG. 10 is a diagram showing a visible absorption spectrum at the time of color development of the electrochromic device in Comparative Example 5 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 10, the vertical axis represents absorbance (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm).
比較例5におけるエレクトロクロミック装置は、式(20)によって表される化合物の紫外吸収端が、400nm以下であるために、通常の状態ではほぼ無色であった。実施例(評価例1、評価例2)におけるエレクトロクロミック装置と同様に評価したところ、応答速度と繰り返し耐久性は、実施例と同様に良好であったが、電圧印加時の発色がブロードで、紫色であった。マゼンタ発色色素としては色純度が劣る。 The electrochromic device in Comparative Example 5 was almost colorless in a normal state because the ultraviolet absorption edge of the compound represented by the formula (20) was 400 nm or less. When evaluated in the same manner as the electrochromic device in the examples (Evaluation Example 1 and Evaluation Example 2), the response speed and the repeated durability were good as in the example, but the color development during voltage application was broad, It was purple. As a magenta coloring dye, color purity is inferior.
なお、上記式(16)によって表される化合物は2、5−ビス(4−ピリジル)フラン誘導体であると見なすことができ、上記式(17)、(18)、(19)、(20)によって表される化合物は2,5−ビス(4−ピリジル)チオフェン誘導体であると見なすことができる。 The compound represented by the above formula (16) can be regarded as a 2,5-bis (4-pyridyl) furan derivative, and the above formulas (17), (18), (19), (20) Can be considered to be 2,5-bis (4-pyridyl) thiophene derivatives.
以上の結果から明らかなように、本発明の方法によれば、極めて応答反応に優れ、消色時は無色、且つ、発色は鮮鋭な色調で、安定に可逆的な発消色表示を行うことができるマゼンタ発色のエレクトロクロミック化合物とエレクトロクロミック装置を得ることができた。 As is clear from the above results, according to the method of the present invention, it is extremely excellent in response, colorless at the time of decoloring, and sharply developed in color, and stably and reversibly displays the color. A magenta-colored electrochromic compound and an electrochromic device capable of producing the same were obtained.
本発明によるエレクトロクロミック装置は、各種の用途に使用される表示素子や表示板、防眩ミラー、調光素子、光スイッチ、光メモリ等に使用することができる。 The electrochromic device according to the present invention can be used for display elements, display plates, antiglare mirrors, dimming elements, optical switches, optical memories and the like used for various applications.
以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
例えば、有機エレクトロクロミック化合物は上記(10)〜(15)に示すものに限定されことなく、必要に応じて任意に変更可能であり、図1、図3に示すクロミック装置に使用することができる。 For example, the organic electrochromic compound is not limited to those shown in the above (10) to (15), and can be arbitrarily changed as necessary, and can be used in the chromic device shown in FIGS. .
以上説明したように、本発明によれば、エレクトロクロミック装置の性能の向上に有用なエレクトロクロミック化合物及びその合成に使用される中間体化合物を提供することができる。 As described above, according to the present invention, an electrochromic compound useful for improving the performance of an electrochromic device and an intermediate compound used for the synthesis thereof can be provided.
1、1a、1b、1c、6、6a、6b、6c…支持基板、
2、2a、2b、2c、7、7a、7b、7c…透明電極、
3、3a、3b、3c…有機EC色素、
4、4a、4b、4c、8、8a、8、8c…多孔質電極、
5、5a、5b、5c…電解質層、
10A、10B、10C…エレクトロクロミック素子構造体、
10…エレクトロクロミック装置、
11、11a、11b、11c…表示電極構造体、
12、12a、12b、12c…対向電極構造体
1, 1a, 1b, 1c, 6, 6a, 6b, 6c ... support substrate,
2, 2a, 2b, 2c, 7, 7a, 7b, 7c ... transparent electrodes,
3, 3a, 3b, 3c ... Organic EC dye,
4, 4a, 4b, 4c, 8, 8a, 8, 8c ... porous electrodes,
5, 5a, 5b, 5c ... electrolyte layer,
10A, 10B, 10C ... electrochromic element structure,
10 ... Electrochromic device,
11, 11a, 11b, 11c ... display electrode structure,
12, 12a, 12b, 12c ... counter electrode structure
Claims (9)
但し、上記式(1)において、a、bはa×b=2を満たす整数であり、Yb-はb価アニオンを表し、A1、A2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基であり、B1、B2は、置換されていてもよい脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、B1、B2のうち少なくとも一方は、多孔質電極へ担持するための官能基を有している。 An electrochromic compound comprising a compound represented by the formula (1) or a derivative in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the C 5 N ring is substituted with another atom or an atomic group.
However, in the above formula (1), a and b are integers satisfying a × b = 2, Y b− represents a b-valent anion, and A 1 and A 2 are optionally substituted aliphatic carbonizations. It is a hydrogen group, B 1 and B 2 are an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, and at least one of B 1 and B 2 is supported on the porous electrode. It has a functional group.
1の透明電極上に形成された金属酸化物多孔質電極を含む表示電極構造体と、
第2の支持基板、この第2の支持基板上に形成された第2の透明電極を含む対向電極
構造体と、
前記表示電極構造体及び前記対向電極構造体によって挟持された電解質層と
を具備し、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが対向するように配置され、エレクトロクロミック化合物が前記金属酸化物多孔質電極に担持され、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間に印加する電圧の制御によって、エレクトロクロミック化合物による可逆的な発消色を行うエレクトロクロミック素子構造体を有し、前記エレクトロクロミック化合物として、請求項1に記載のエレクトロクロミック化合物が使用され、前記電圧の印加の制御によってマゼンタの可逆的な発消色を行う、エレクトロクロミック装置として構成された、請求項7に記載の光学装置。 A display electrode structure including a first support substrate, a first transparent electrode formed on the first support substrate, and a metal oxide porous electrode formed on the first transparent electrode;
A counter electrode structure including a second support substrate, a second transparent electrode formed on the second support substrate;
An electrolyte layer sandwiched between the display electrode structure and the counter electrode structure, wherein the first transparent electrode and the second transparent electrode are arranged to face each other, and the electrochromic compound is the metal An electrochromic element structure that is supported on an oxide porous electrode and that performs reversible color development by an electrochromic compound by controlling a voltage applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode. The electrochromic compound according to claim 1 is used as the electrochromic compound, and the electrochromic device is configured as an electrochromic device that performs reversible color erasing of magenta by controlling the application of the voltage. 8. The optical device according to 7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007216758A JP2009048142A (en) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007216758A JP2009048142A (en) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009048142A true JP2009048142A (en) | 2009-03-05 |
Family
ID=40500377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007216758A Pending JP2009048142A (en) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009048142A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8294974B2 (en) | 2010-03-26 | 2012-10-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochromic material and electrochromic device including the same |
| JP2012224548A (en) * | 2011-04-14 | 2012-11-15 | Ricoh Co Ltd | Electrochromic compound |
| JP2013045063A (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Nec Corp | Display device and method for manufacturing display device |
| US8593715B2 (en) | 2009-10-16 | 2013-11-26 | Ricoh Company, Ltd. | Electrochromic compound, electrochromic composition, and display element |
| US8610991B2 (en) | 2010-07-14 | 2013-12-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochromic material and electrochromic device including the same |
| CN103972033A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-06 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Field emission lamp |
| CN104078319A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Field emission folding lamp |
| JP2022520761A (en) * | 2019-02-06 | 2022-04-01 | シンジェンタ クロップ プロテクション アクチェンゲゼルシャフト | Herbicidal compound |
| CN114920732A (en) * | 2022-05-30 | 2022-08-19 | 西安交通大学 | Thiophene-bridged viologen ionic liquid and preparation and application of electrochromic elastomer thereof |
-
2007
- 2007-08-23 JP JP2007216758A patent/JP2009048142A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8593715B2 (en) | 2009-10-16 | 2013-11-26 | Ricoh Company, Ltd. | Electrochromic compound, electrochromic composition, and display element |
| US8294974B2 (en) | 2010-03-26 | 2012-10-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochromic material and electrochromic device including the same |
| US8610991B2 (en) | 2010-07-14 | 2013-12-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrochromic material and electrochromic device including the same |
| JP2012224548A (en) * | 2011-04-14 | 2012-11-15 | Ricoh Co Ltd | Electrochromic compound |
| JP2013045063A (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Nec Corp | Display device and method for manufacturing display device |
| CN103972033A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-06 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Field emission lamp |
| CN104078319A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Field emission folding lamp |
| JP2022520761A (en) * | 2019-02-06 | 2022-04-01 | シンジェンタ クロップ プロテクション アクチェンゲゼルシャフト | Herbicidal compound |
| CN114920732A (en) * | 2022-05-30 | 2022-08-19 | 西安交通大学 | Thiophene-bridged viologen ionic liquid and preparation and application of electrochromic elastomer thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4816069B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP4873146B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP2009048142A (en) | ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND | |
| CN104768960A (en) | Electrochromic compound, electrochromic composition, and display element | |
| JP4929995B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP2009048141A (en) | ELECTROCHROMIC COMPOUND, INTERMEDIATE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THEM, AND OPTICAL DEVICE USING ELECTROCHROMIC COMPOUND | |
| JP5550094B2 (en) | Electrochromic compound, electrochromic composition, and display element | |
| JP2008179725A (en) | Dye compound, method for producing dye compound, and electrochromic apparatus using the same | |
| JP2008180999A (en) | Electrochromic device and electrochromic device having the same | |
| JP2011102287A (en) | Electrochromic compound, electrochromic composition, and display element | |
| JP2008116665A (en) | Electrochromic device | |
| JP2009042466A (en) | Method for producing organic radical compound comprising 4-phosphonoxy-TEMPO or derivative thereof | |
| JP4894289B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP4857804B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP2008111941A (en) | Electrochromic device | |
| JP4946222B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP5024592B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP2007279570A (en) | Electrochromic device | |
| JP4765547B2 (en) | Electrochromic device | |
| JP2007279572A (en) | Electrochromic device | |
| JP2008089705A (en) | Electrochromic device | |
| JP2008089706A (en) | Electrochromic device | |
| JP2007279571A (en) | Electrochromic device | |
| JP2008145598A (en) | Electrochromic device | |
| JP5007520B2 (en) | Electrochromic device and electrochromic device using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090609 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090611 |