CH632599A5 - Variabel lichtmodulierende vorrichtung auf basis eines elektrochromen materials. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine variabel lichtmodulie- len, indem man das Natriumsalz von Polyethylensulfonsäure in rende Vorrichtung auf Basis eines elektrochromen Materials, so Wasser löst und die so erhaltene Lösung dann durch eine mit deren Absorptionscharakteristiken für elektromagnetische einem stark sauren Ionenaustauscher gefüllte Säule führt. Für

Strahlung sich unter dem Einfluss eines geeignet gesteuerten dieses Verfahren hat sich als Ionenaustauscher das im Handel elektrischen Feldes selektiv verändern lassen. Die erfindungsge- befindliche Amberlite IR-120 als geeignet erwiesen. Leitet man mässe variabel lichtmodulierende Vorrichtung, die einen licht- das Natriumsalz durch eine mit diesem Ionenaustauscher gefüllübertragenden Träger mit einem persistent elektrochromen Ma- ss te Säule, dann kommt es zu einer Umwandlung in die freie terial als Lichtmodulator und eine von diesem Träger durch ein Sulfonsäure. Im allgemeinen sorgt man bei der elektrochromen Ionen leitendes Material getrennte Gegenelektrode aufweist, ist Zelle vorzugsweise für eine Hintergrundfärbimg, damit sich eine dadurch gekennzeichnet, dass das Ionen leitende Material eine Kontrastfläche ergibt, gegenüber der sich ein elektrochromes Ethylensulfonsäure-Homo- oder -Copolymer enthaltende vis- Bild sofort erkennen lässt. Zu diesem Zweck kann man die freie koelastische polymere Masse enthält. 40 Sulfonsäurelösung mit einem geeigneten Pigment vermischen

Elektrochrome Vorrichtungen sind bekannt und werden und das Ganze dann unter Bildung einer Masse entwässern, die beispielsweise in US-PS-3 704 057,3 708 220,3 819 252 und Polyethylensulfonsäure, Pigment und Wasser enthält. Eine sol-3 970 365 beschrieben. Hieraus gehen auch geeignete Materia- che Masse ist stabil und viskoelastisch, und sie sorgt für eine Ken und Verfahren zur Herstellung der gesamten erfindungsge- gute Leitfähigkeit sowie einen guten elektrischen Kontakt zwi-mässen elektrochromen Vorrichtung hervor. Die Vorrichtung 45 sehen den Elektroden einer elektrochromen Entwicklungsvor-wird vorzugsweise als Sandwich-Anordnung aus einem Träger, richtung.

einem elektrochromen Material, einem Ionen leitenden Me- Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter dium und einer Gegenelektrode gebildet. Der lichtübertragende erläutert.

Träger schliesst einen Überzug aus einem leitenden Material,

wie Zinnoxid, ein. Dieser Träger besteht am einfachsten aus 50

einer Einheit aus handelsüblichem NESA-Glas, bei dem es sich Herstellung vonpolymerem Elektrolyt um ein Produkt handelt, das an einer Oberflächenseite einer Glasplatte einen transparenten Überzug aus Zinnoxid aufweist.

Auf der Zinnoxidschicht dieses Trägers lässt sich das elektro- Beispiel 1

chrome Material durch bekannte Vakuumtechniken nieder- 55 3,500 g Natriumpoly-(ethylensulfonat) löst man in 350 ml schlagen. Die obigen US-PS zeigen gleichzeitig auch verschiede- destilliertem Wasser. Anschliessend leitet man diese Lösung ne bereits verwendete Ionen leitende Materialien. Aus US-PS durch eine mit einem stark sauren Ionenaustauscherharz (Am-3 704 057 geht beispielsweise der Einsatz eines flüssigen sauren berlite IR-120) gefüllte Säule, wodurch das Natriumsalz in Po-Elektrolyten hervor. In US-PS-3 708 220 wird die Verwendung ly(ethylensulfonsäure) überführt wird. Die Lösung wird zur An-eines halbfesten leitenden Elektrolytgels gezeigt. In US-PS- 60 färbung mit einem gelben Pigment (Sun Yellow C) versetzt. Der 3 819 252 und 3 970 365 wird die Einarbeitung bestimmter Zu- Zusatz des Pigments erfolgt, indem man das Pigment zuerst mit sätze in ein festes Ionen leitendes Gel beschrieben, wodurch einer kleinen Menge der P'olymerlösung kollert und das dabei eine Verbesserung der Lebensdauer der Zelle versucht wird. erhaltene Material dann quantitativ zur Hauptlösung gibt. Die

Die bekannten Ionen leitenden Medien arbeiten bei elek- so gebildete Aufschlämmung entwässert man dann in einem trochromen Vorrichtungen zwar erfolgreich, es wird jedoch 65 Blitzverdampfer bei 45 °C. Durch Entfernen von Wasser wird noch immer nach Möglichkeiten zur Verlängerung der Lebens- ein elastomeres Material gebildet, dessen Wassergehalt 16,6 % dauer der Zellen gesucht. Durch die Erfindung soll mm eine und dessen Pigmentkonzentration 7,6 % des Gesamtgewichtes elektrochrome Vorrichtung bereitgestellt werden, die über die ausmachen.

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Beispiel 2

Man führt eine Lösung von Natrium(polyethylensulfonat) mit einer Konzentration von 1 g auf 100 ml Wasser durch eine mit einem stark sauren Ionenaustauscherharz gefüllte Säule, wobei man das Ganze mit einem gelben Pigment anfärbt und auch ansonsten wie bei Beispiel 1 arbeitet. Die erhaltene pigmentierte Polymeraufschlämmung wird bei einer Temperatur von 45 °C solange entwässert, bis der Wassergehalt bei 15,7 % und die Pigmentkonzentration bei 12,6% des Gesamtgewichts liegen. Auf diese Weise gelangt man zu einem Produkt mit elastomerer Konsistenz.

Anordnung einer elektrochromen Vorrichtung mitpolymerem Elektrolyt

Beispiel 3

Man nimmt eine bestimmte Menge des nach Beispiel 1 erhaltenen viskoelastischen pastenartigen Produkts [Polyethylensulfonsäure)] und presst sie zwischen zwei Elektrodenplatten.

Eine der Elektroden besteht aus einem Glasträger mit einer darauf befindlichen Schicht aus leitendem Zinndioxid (nämlich einer unter der Bezeichnung NESA-Glas im Handel erhältlichen Einheit) und mit einer Schicht aus einem verdampften amorphen Film aus Wolframoxid, das auf die Zinndioxidschicht aufgezogen ist. Das Wolframoxid wird auf das NESA-Glas in Form einer 8 mit einer Stärke von 3600 Â aufgezogen. Diejenigen Flächen des Zinndioxidfilms, die nicht von Wolframoxid bedeckt sind, werden mit einer 2400 Â starken Siliciumdioxid-schicht überzogen. Die zweite Elektrode ist eine Papierelektrode aus einer Faserbahn, die von Kohle durchdrungen ist. Die Papierelektrode wird auf die Schicht aus NESA-Glas aufge-presst.

Die in obiger Weise gebildete schichtartige Vorrichtung wird mit einem Epoxyklebstoff abgedichtet. Die Papiergegenelektrode wird positiv gemacht, und die Elektrode mit dem Wolframoxid macht man negativ, wobei man durch das Ganze dann über eine Zeitdauer von 0,9 Sekunden einen Strom mit einer Stärke von 250 Mikroampere führt. Hierbei färbt sich das 5 Wolframoxid blau und entwickelt eine Digitalabbildinformation. Zur Auslöschung kehrt man dann die Polarität um und führt durch die Vorrichtung 0,9 Sekunden lang einen Strom mit einer Stärke von 270 Mikroampere. Eine Testgruppe aus vier derartiger Vorrichtungen unterzieht man dann insgesamt vier io Millionen derartigen Zyklen (Färbung und Auslöschung), ohne dass es dabei zu Störungen kommt.

Beispiel 4

Zur Herstellung einer elektrochromen Entwicklungsvor-15 richtung geht man genauso wie in Beispiel 3 beschrieben vor, wobei man abweichend davon jedoch das viskoelastische Elektrolytmaterial von Beispiel 2 verwendet. Die Färbung der fertigen Vorrichtung erfolgt durch 0,9 Sekunden langes Durchleiten eines Stroms mit einer Stärke von 320 Mikroampere. Zum Aus-20 löschen führt man dann über eine Zeitdauer von 0,9 Sekunden einen Strom von 340 Mikroampere durch die Vorrichtung. Eine solche Vorrichtung wird 2,9 Millionen derartiger Zyklen unterworfen, bevor es zu Störungen kommt.

Bei Anwendungsformen, bei denen man eine höhere Ionen-25 leitfähigkeit braucht, lässt sich von der Erfindung auch in Form viskoelastischer Massen Gebrauch machen, die man erhält, indem man eine niedermolekulare Säure, wie Schwefelsäure, zu dem Gemisch aus Poly(ethylensulfonsäure), Pigment und Wasser gibt. Verschiedene andere Ausführungsformen bieten eben-30 falls Vorteile für bestimmte Anwendungszwecke. So eignen sich hierzu beispielsweise auch Copolymere von Ethylensulfonsäure, die sich herstellen lassen, indem man die Ethylensulfonsäure vor der Polymerisation mit anderen Monomeren vermischt, wie Acrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, N-Vinyl-35 pyrolidon, Vinylacetat oder Styrol.

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Claims (5)

632 599 2 PATENTANSPRÜCHE gewünschte längere Lebensdauer der Zelle verfügt. Elektro-

1. Variabel lichtmodulierende Vorrichtung auf Basis eines chrome Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in den oben ge-elektrochromen Materials mit einer Anordnung, die einen licht- nannten US-PS beschrieben werden und bei denen ziemliche übertragenden Träger mit einem persistent elektrochromen Ma- Mengen an flüssigem sauren Elektrolyt vorhanden sind, haben terial als Lichtmodulator und eine von diesem Träger durch ein 5 bekanntlich nur eine begrenzte Lebensdauer, da sich die elek-Ionen leitendes Material getrennte Gegenelektrode aufweist, trochrome Filmschicht und die dünne Oxidschicht auf dem Trä-dadurch gekennzeichnet, dass das Ionen leitende Material eine ger langsam auflösen.

Ethylensulfonsäure-Homo- oder -Copolymer enthaltende vis- Feste Ionenaustauschmembranen ergeben zwar ausreichend koelastische polymere Masse enthält. gute Ionenleiter, doch gibt es bei einer solchen festen Schicht

2. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch 10 gleichzeitig das Problem eines sicheren guten elektrischen Kongekennzeichnet, dass die viskoelastische polymere Masse Was- takts zwischen der Gegenelektrode, der elektrochromen Elek-ser enthält. trade und dem Ionen leitenden Material. Ein Versuch zur Lö-

3. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, sung dieses Problems bezüglich des elektrischen Kontakts be-dadurch gekennzeichnet, dass die viskoelastische polymere steht in der Einführung einer kleinen Menge an flüssigem Elek-Masse ein Pigment enthält. 15 trolyt in die Ionenaustauschmembran. Hierdurch wird das Pro-

4. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 blem eines mangelnden Kontakts zwar erfolgreich gelöst, die bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die viskoelastische polyme- Gegenwart des flüssigen Elektrolyten, wenn auch nur in mini-re Masse ein Copolymer aus Ethylensulfonsäure und einem maier Menge, kann jedoch wiederum zu einer Auflösung und damit copolymerisierbaren Monomer aus der Gruppe Acryl- einem Abbau der elektrochromen Schicht beitragen.

amid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, N-Vinylpyrro- 20 Die Erfindung ist nun, wie gesagt, auf den Einsatz einer lidon, Vinylacetat oder Styrol aufweist. viskoelastischen polymeren Masse als Ionen leitendes Material

5. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gerichtet. Durch die viskoelastischen Eigenschaften eines solgekennzeichnet, dass die viskoelastische polymere Masse eine chen Ionenleiters ergibt sich ein inniger elektrischer Kontakt, Masse aus einer niedermolekularen Säure, Poly-(ethylensulfon- wenn man diesen zwischen die beiden Elektrodenoberflächen säure), Pigment und Wasser ist. 25 presst. Die Eliminierung des flüssigen Elektrolyten führt ferner auch zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Zelle, da hier- durch keine Möglichkeit zu einer Erosion besteht.

Die viskoelastische polymere Masse lässt sich z.B. herstel-