CN102216842A - 透明电活性系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透明电活性系统，其包括两个并列设置于含有电活性物质的密闭空间(12)同一侧上的电极(2，3)。两个电极间隙距离小于250μm，以及向着密闭内部延伸的隔板(1)设置在两个电极之间。因此，在两个电极之间的间隙是看不见，从而避免电活性物质之间的相互中和。有利的是，在密闭空间内相互分隔开的单元(5)中含有电活性物质。因此，隔板(1)可以独立于单元之间的分隔壁(4)，或者也可以与部分单元壁重合。

Description

透明电活性系统

本发明涉及一种透明电活性系统。

更具体的说，其涉及含有具有不同氧化还原电势的电活性物质的这类系统。这类具有电化学活性的物质，均可以利用在该物质所处位置产生的电势而在氧化型和还原型之间转换。这些物质可以是电致变色物质，读者对该主题可以参考以下文献：P.M.S.Monk，R.J.Mortimer和D.R.Rosseinsky编著的“电致变色和电致变色器件”(剑桥大学出版社2007年出版)。

众所周知，这类物质可形成具有光透射特性的透明系统，其中光透射特性可利用电信号进行变更。为此，可根据其氧化还原电势，以及其在氧化型和还原型之间的光吸收率和/或颜色变化来选择电活性物质。因此，该系统的光透射和/或其颜色可籍助于电子指令进行变更。

电子指令是与容纳电活性物质的媒质相接触的两个电极之间的电势差或所施加的电流。该媒质是液体和/或凝胶，使得电活性物质可扩散或迁移至其中一个电极。当所述物质中的第一类物质接触具有较高电势的电极时，其被氧化。同时，第二类物质接触具有较低电势的电极时，其被还原。因而，这两类物质相对于氧化型和还原型进行相反的转化，并且在该系统的光透射和/或颜色方面的整体变化是由各类物质在其氧化型和还原型之间的光吸收和/或颜色的各自变化所导致的。

两个电极都是透明的。它们可基于氧化铟锡(ITO)，或基于掺杂的氧化锡，比如，掺杂氟(FTO氟氧化锡)，或基于足够薄的金属薄膜，或基于无形的金属网格，等等。

两个电极可以放置在容器相对的两侧，该容器内装有含有电活性物质的媒质。但是，在这样的系统构造中，通过该系统所透射的特定光线穿过其中一个电极，穿过含有电活性物质的媒质，然后穿过另一个电极。这样，两个电极各自吸收的残余光会进行累积，导致该系统光透射降低。目前，用于电极的材料都具有明显的光吸收性，使得该系统对于一些应用来说太暗了。

根据一种可能的可选电活性系统构造，两个电极可以并列设置在含有电活性物质的媒质的一侧。但是，根据该可选构造所制造出来的系统不是完全透明的。由于电极材料和电极之间间隙材料的系数不同，它们会形成散射或衍射光线。此外，如果分隔开两个电极的间距过大，则由于形成电极的材料和形成间隙的材料各自具有不同的光吸收率，使得电极之间的间隙变得可见。

相反地，如果分隔开两个电极的间隙过小，则在电极之间会出现条纹，电活性物质会在其中相互中和。这种中和会导致该系统逐渐褪色。这是因为作用于两个电极之一上的物质会扩散或迁移至另一电极，并与后一个电极上的物质发生反应。

因而，本发明的一个目的为提供透明电活性系统且其不存在上述缺陷。

为此目的，本发明提供了一种透明电活性系统，使得透过该系统能够获得清晰的视野，其包括：

-限定密闭容器的外壁，该系统在通过外壁和相对两侧之间的密闭容器的视线方向上是透明的；

-容纳在该密闭容器中的液体和/或凝胶；

-两个透明的电极，它们在电子传递表面上与液体或凝胶相接触，并分别连接到可变电源的两个端点上；

-第一和第二电活性物质，它们分散在液体或凝胶中，各自具有不同的氧化还原电势，至少一些第一和第二电活性物质具有在氧化型和还原型之间可变的光学效应。

本发明系统的特征在于两个电极支承在两个外壁中的同一个外壁上，且在含有液体或凝胶的密闭容器的同一侧上平行于该外壁并列设置，这些电极之间分隔开的间距小于250μm(微米)。

此外，该系统还进一步包括在两个电极之间的延伸高度为h的隔板，该高度h取决于电活性物质的迁移率、取决于施加到电活性物质上的电场，以及取决于系统的几何结构。一般来说，这个高度，从两个电极的电子传递表面的平均高度开始测量，介于1-20μm(微米)。

因此，根据本发明的系统既是透明的，并且具有这样的结构：两个电极设置在含有电活性物质的容器的同一侧。籍助于这种结构，给定光线仅仅只通过两个电极中的一个而不是通过两个电极。因而，该系统呈现出较高的光透射性。

在本发明说明书的正文中，术语“透明”应理解为能够从系统的一侧透过系统清晰地看见位于系统另一侧上的任何物体或场景。换句话说，透过该系统的光线可不受模糊视线的影响。具体而言，光线不会产生散射或者衍射，使得位于系统一侧且距系统一定距离的点光源能够透过系统在系统的另一侧呈现为一个点。

此外，两个电极之间相互靠得足够近，且平行于支承它们的该同一个外壁，肉眼不能看见这两个电极之间的间隙。这样，本发明的系统十分美观并可应用于很多领域，如光学、眼科以及尤其是建筑领域。优选地，分隔开两个电极之间的间距可小于100μm，甚至在1-40μm之间，从而更加难以察觉。

最后，本发明提供了放置在两个电极之间的、位于分隔开两个电极之间的间隙中的隔板，该隔板向着含有电活性物质的容器内部延伸。籍助于这个具有足够高度的隔板，从而可抑制或减少电活性物质从一个电极向另一个电极的扩散或迁移，于是就不会在两个电极中的任意一个上发生明显的氧化或还原的电活性物质相互中和。这样，该系统在两个电极之间不会出现中间条纹，光学变化不能在这样的中间条纹中进行自主控制。换句话说，增加了该系统可有效产生光透射和/或颜色变化的有效区域。于是，该系统可具有较高的表观对比度。较佳的是，隔板的高度可比两个电极的电子传递表面的平均高度要高大于或等于5μm。这样，电活性物质在两个电极之间的残余扩散或迁移被进一步减少，而这些残余扩散或迁移很有可能导致已在电极上发生氧化或还原反应的物质发生残余中和。

本发明的第一个优点得益于媒质的液态或凝胶状态，电活性物质分散在该媒质中。籍助于媒质的这种状态，电活性物质可更快速地扩散或者迁移至两个电极中的一个或者另一个上，使得系统对转换信号呈现出较短的响应时间，该信号是通过改变电源所传输的电压来施加的。液态或凝胶状态的媒质还简化了该系统的制造工艺。

本发明的第二个优点得益于仅利用一个外壁支承两个电极的结构。籍助于这种结构，该系统可更简单的生产并具有更少的制造步骤。尤其是，两个电极可采用相同的沉积和刻蚀步骤同时进行生产。此外，在组装该系统时，不再需要将两个外壁相互对齐。

根据本发明的一个改进，该系统可进一步包括内壁网络，其将密闭容器分隔成平行于外壁而并列设置的单元。两个电极中至少一个与各个单元中所含有的液体或凝胶相接触。籍助于对两个外壁之间的封闭容器进行分隔，当打开一个单元时，含有整个系统电活性物质的液体或凝胶就不会流出系统。仅仅只有这个打开的单元中的部分液体或凝胶会流出，这样，除了打开的那个单元之外，对于所有其他单元来说，保存了系统的完整性和功能性。尤其是，这种分隔使得系统在遭受切割后，除了在切割的路径上，其他不会损坏。

此外，内壁可以起到间隔器的作用，使外壁之间保持恒定的距离。当系统竖直定位时，它们尤其能够防止外壁在液体或凝胶的静压作用下与底部脱离。可选地，内壁还防止了液体或凝胶内部的迁移。

内壁的各自高度可高于或等于隔板的高度，优选地介于5μm-25μm之间，并垂直于外壁。事实上，含有电活性物质的媒质的厚度，使得由施加在两个电极之间的电压变化所控制的两极端转换状态之间获得极大反差。

根据本发明的第一优选实施方式，对于至少一些单元来说，两个电极各自与每个单元中所含有的液体或凝胶相接触，也与设置在两个电极之间单元中的部分隔板相接触。于是，单元中所含有的液体或凝胶中含有第一和第二电活性物质。这样，在电控制的转换期间，相对于系统操作而言，各个单元都是相互独立的。在这种情况下，各个单元都不渗透地密封起来，使得各个单元相互隔绝，从而防止相邻单元之间由于渗透而发生化学变化。

根据本发明的第二优选实施方式，对于至少一些单元来说，两个电极中只有一个与各个单元中所含有的液体或凝胶相接触。这些单元中的第一单元由其中一个电极来提供电源，与该单元相邻的第二单元由另一个电极来提供电源。于是，该系统包括在两个单元之间的盐桥，以确保各个独立单元的电荷平衡。将两个分别由各自电极提供电源的相邻单元分隔开的内壁，从而如本发明所提供的那样，形成了两个电极之间的部分隔板。在这种情况下，这一部分隔板从系统的一个外壁向另一个外壁延伸，且具有大于3μm的高度，优选为大于5μm。两个电极的边缘分别位于两个相邻的单元中，边缘的间隔至少150μm，优选为至少100μm，更优选地相隔5-40μm的距离。

当由施加到两个电极上的电压所控制的本系统的不同状态之间需要较高的光学对比度时，第一和第二电活性物质可都具有在这些物质的氧化型和还原型之间变换的光学效果。

特别地，第一和第二电活性物质可在氧化型和还原型中的至少一个型式中，具有相对于这些型式互补的各自颜色，这样当对系统进行操作时，这些颜色同时显现。这种情况下，两个电极可有利地以一定节距进行交替，这样从本系统视线距离观察无法区分互补颜色。因而，只能看到统一均匀的颜色。

根据对本发明的另一个改进，该系统可进一步包括由透明及绝缘材料制成的条带，其设置在两个电极之间。该条带和电极可分别具有光学厚度，这些光学厚度被设计为能产生各自的相位滞后，该相位滞后对于与电极的电子传递表面成适宜角度进行传播的可见光波是相等的。这样，可能由电极边缘或者电极间的间隙导致的光的散射或衍射，被减少或防止。从而，该系统的透明度增加了。

可选地，同样旨在增加系统透明度，该系统还可包括一定量的设置在两个电极之间的，用于吸收至少部分可见光的物质。这一定量的吸收物质优选地由支承电极的相同外壁支承，并位于电极的同侧。

同样旨在增加本系统的透明度，分隔开电极的间隙的形状可以是不规则的，从而在空间中平衡了由于电极的规则布置而导致的散射或衍射。“不规则形状”的表述被理解为指既不是直线也具有由小于四个直线段组成的重复图案的形式。隔板的形状可与间隙的形状相同。有利地，壁的形状也可以是不规则的，从而进一步减少由壁引起的散射和衍射。

这些各种改进增加了本系统的透明度。这些方式还使得分隔开电极的间隙增大了，同时还保持了较高的透明度。

根据本发明的透明电活性系统可在不同应用中采用。尤其是，其可以形成窗格玻璃，比如用于建筑正面、眼科眼镜透镜、头盔护目镜或面罩透镜。

通过以下示意性的非限定性实施方式的说明并参考附图，本发明的其他特征和优点将更为清晰，其中：

-图1和2为根据本发明系统的截面图，分别对应于两种不同的构造；

-图3a和3b为根据本发明系统的俯视图，其示出了对应于图1中系统的可能的电极轮廓；

-图4a和4b为根据本发明系统的俯视图，其示出了对应于图2中系统的可能的电极轮廓；

-图5a和5b分别为对应于图1和2的放大视图，其示出了对本发明进行改进的可选实施方式。

为了使这些图比较清楚，所示的各元件的尺寸既不是按实际尺寸也不是对应于实际尺寸的比例。此外，不同附图中相同的附图标记表示相同元件或具有相同功能的元件。

此外，本发明中所详细描述的实施方式适用于眼科领域。但可以理解的是，在这一领域的应用仅作为示例，本发明可同样适用于不同的应用领域。

参考附图1和2，两个外壁10和11限定位于它们之间的密闭容器12。壁10和11相互平行，可以是平面的或者是曲面的，并具有一定面积。比如，壁10可以是透明的有机薄膜、眼镜透镜或眼镜坯料，而壁11可以为透明的有机密封薄膜。这种情况下，壁10可以由任何现今在眼科领域中使用的透明有机或无机材料制成。壁11可以由比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、环烯烃共聚物(COC)、三乙酰纤维素(TAC)或聚碳酸酯(PC)制成。此外，壁11可放置在构成壁10的眼镜透镜的凹面侧。壁11的厚度要和用于将该壁11与透镜10进行组装的方法相适应。比如，该厚度可以为50-200μm。此外，壁10和11可各自具有复杂的结构。具体的是，它们可各自包含一基壁元件以及设置在该基壁元件上的一个或多个涂层，该涂层赋予基壁元件附加性能。作为非限制性的示例，这些涂层可具有抗反射功能、防尘土功能、机械保护功能、UV防护功能或者隔离气体功能等。

当壁10或11为透明有机薄膜时，堆叠可以转移到有机或无机的基底上。在这种情况下，壁10或可选的壁11可设置为与该基底接触。

壁10在其向着容器12的一侧上支承两个分开的电极2和3。这些电极可以由任何本领域技术人员公知的导电材料制成。比如，它们可以由ITO制成。电极2和3可以具有各自的构型，这两个构型相对于壁10的区域互补，从而覆盖住除了隔开这些电极的间隙IS之外的壁的所有区域。间隙IS使得在壁10上的两个电极相互绝缘。比如，电极2和3可分别具有相互交错的梳子状的构型。

附图3a/4a和3b/4b分别示出了电极2和3的两种可能的构型。这些图中，附图标记2a和3a表示用来将电极2和3分别连接到电源(未示出)的输出端的端点，该电源用来控制系统并为其提供电流。

图3a和4a中的构型是直线型的。每个电极2，3包括基础分支，分别标记为2b和3b，以及连接到相应基础分支上的各自的延长部2c和3c。延长部2c和3c在平行于基础分支2b和3b的方向上相互交错，从而除了间隙IS以外完全覆盖壁10。

附图3b和4b中的构型是不规则的。换言之，电极2和3具有平行于外壁10和11的不规则轮廓。这样的不规则轮廓防止了在特定方向上，由于电极的轮廓而引起的大量光的衍射。这样，当系统相对于外部观察者转动或当眼镜配戴者的眼睛通过镜片看不同的方向时，不会观察到闪烁。优选地，电极2和3的轮廓可以具有平行于壁10和11的二维不规则形状。“二维不规则形状”的表述应被理解为指在平行于壁10和11的所有方向上都呈现为不规则。隔板1相对于电极的不规则型式进行排列。有利的，壁4的形状也被构造成不规则的，从而进一步减少由于壁而引起的散射或衍射。因而，对于光线穿过系统可经历的所有偏斜，都减少或防止了闪烁。

隔开电极2和3的间隙IS的宽度d可以是介于1和40μm之间的恒量。比如，其可以大概等于20μm。

电极延长部2c和3c的宽度e可以介于10-5000μm之间。比如，其可以平均约为50-500μm之间。

电极2和3在垂直于壁10方向上可具有相同的厚度e₂，比如是0.3μm。

可选地，透明材料制成的条带7可设置在电极2和3之间的间隙IS中，其垂直于壁10方向上的厚度取决于电极的厚度。这样，电极2和3与条带7都可产生相位滞后，该相位滞后在用于光线穿过的整个壁10上都是一致的，该光线通过一个或另一个电极或通过间隙IS来穿过系统10。在图1和2中，D表示在系统相对的两侧之间穿过本发明系统的光线的路径。D可以垂直或不垂直于壁10和11。条带7使得可以降低光线的强度，该光线会由于电极2和3的边缘而引起散射或衍射。比如，条带7可由氧化钛(TiO₂)或氧化铝(Al₂O₃)制成，条带7的厚度e₇可利用公式Δn₇×e₇＝Δn₂×e₂来确定，其中Δn₇和Δn₂分别指条带7的材料和电极2，3的材料相对于容器12中媒质的折射率之差。

可选地，系统还可以包括吸收至少部分可见光的一定量的物质，该物质被放置在电极2和3之间的间隙IS中。这样的物质同样减少了由于电极2和3的边缘而引起散射的光。有利的是，这样的吸收物质可以是黑色的。根据一种将吸收物质引入系统的经济的方法，该物质可以是一种或多种染料，该染料优先分散在电极2和3之间的壁10上。在图5a和5b中该一定量的吸收物质用附图标记8表示。

装在密闭容器12中的电活性物质与电极2和3一起形成了可逆的电化系统。在公知方式中，这些物质必须属于至少两个独立的电化学电偶，它们分别与不同的氧化电势配合。因此，第一物质属于第一电化学电偶，且它们每一第一物质都具有氧化型和还原型。当第一物质与两个电极2和3中连接到电源正极的电极接触时，每一第一物质从其还原型转变为氧化型。当第一物质与连接到电源负极的电极接触时，它会从其原来的氧化型遭受相反的转化。当这两个氧化型和还原型具有不同的光线吸收特性或颜色时，每一次转换都会导致系统在相应的电极上发生光透射或颜色的变化。

同样地，第二物质属于第二电化学电偶，每一第二物质同样具有氧化型和还原型。该第二电偶的特性与第一电偶相同。当施加到电极2和3上的电压大于两个电偶之间氧化电势的差时，具有最低氧化电势的电偶的氧化物质与在该时刻两个电极中和电源负极连接的电极发生反应。另一电偶的还原物质与另一个电极发生反应。由此，该系统发生了由电源传递的电压所控制的光学转换。

当施加在电极2和3上的电压移除后，两电偶的物质一起作用，并自然的分别回复到其原始的，氧化或还原型，这样系统恢复其原始光学形式。从而获得了相反的光学转换。

第一和第二电活性物质可从本领域技术人员公知的电化学电偶中选择。根据非限定性实例，这些电致变色物质可以为比如紫罗碱、咔唑、基于苯二胺的化合物、基于醌的化合物、基于萘并吡喃的化合物等。它们可以分散于装在容器12中的液体或凝胶中，该液体或凝胶确保了这些物质能够迁移，从而这些物质能够在电极2和3中的一个或另一个上发生电化学反应。这种分散媒质可以是两种电化学电偶的氧化型及还原型的溶剂。比如，当第一电活性物质为乙基紫高氯酸盐(0.2M)，第二电活性物质为N，N，N′，N′-四甲基苯二胺(0.2M)时，分散媒质可以为基于碳酸丙烯酯的物质。

两个电化学电偶的物质可以各自具有在其氧化型和还原型之间不同的光学效果。这种情况下，系统的光学转换是两个电化学电偶的各自光学变化的结合，一个电偶处于氧化趋势，另一电偶处于还原趋势。具体的是，其中一个电偶的物质在其氧化型或还原型时是有色的，而另一电偶的物质在其另一氧化或还原型时是有色的。这种情况下，这些颜色同时出现或消失，这取决于通过电极施加到该系统上的电子指令。当它们分别在相应的电极上同时出现时，若电极以足够微小的节距相互交错并交替时，可以看到系统显现出来的颜色是均匀的。具体的是，电极交替的节距可根据观察者和系统之间的距离进行选择。所显现的颜色是每一带颜色物质的实际颜色的混合。

可选地，在各自电极上同时出现和消失颜色的两电偶的物质可具有基本上相同的颜色。

可选地，属于其中一个电偶的第一或第二电活性物质，可以具有在其氧化型和还原型之间变化的光学效果，而属于另一电偶的另一物质，在其氧化型和还原型之间不发生光学变化。这种情况下，用于将电子传输到不发生光学变化的物质上的电极2或3所具有的电子传递表面，比另一个电极的电子传递表面小，后者用于与会发生光学变化的物质交换电子。因此，尽管两电偶中的一个不发生光学变化，壁10的区域上仍然可以用于在转换状态之间获得较高的光学对比度。

根据本发明，设置在电极之间的隔板在图中标记为1。其在电极2和3之间，从壁10位于系统内部的一侧或当条带7存在时从条带7开始向着容器12内部延伸。隔板1的高度和厚度分别用h和f表示。厚度f可大于或等于0.1μm，比如介于0.5和8μm之间。

电极2和3各自的电子传递表面平行于壁10。在图1和2中，它们分别以S2和S3表示。通常，它们位于壁10支承两个电极的一侧水平面上，对应于电极的厚度e₂。这种情况下，隔板1的高度h从两个电极2和3的电子传递表面的共有水平面上开始测量。在一般情况下，尤其是如果电子传递表面不是在壁10之上的一共同水平面时，高度h从电极的电子传递表面的各自水平面的平均高度开始测量。

隔板1增加了液体或凝胶内的电活性物质在电极2和电极3之间的距离，并减少了它们的电迁移。通过这一增加，与两个电极中的一个或另一个反应的各电偶的物质只有在大量增加的扩散或迁移时间后才能与另一电偶的物质接触。实际上，根据隔板1的高度h，这一时间比连续指令的间隔时间要长很多，该连续指令用以在该系统的两个相反转换状态之间进行转换。因此，分别在各自电极上发生氧化或还原反应的两电偶的物质的相互中和得以防止。因而，该系统不会在两个电极之间出现颜色与电控制状态不相应的条纹。此外，该系统的电流损耗也减少了。

此外，在此处说明的本发明优选的实施方式中，容器12由内壁4的网格分隔成多个单元5。壁4从外壁10或从由外壁支承的元件上延伸到容器12内部。特别地，壁4可由电极2和3中的一个或另一个支承，或者当系统中存在条带的情况下由条带7支承。每一内壁4在垂直于壁10的方向上可具有1-50μm的高度，优选地为5-25μm，其厚度约为0.5μm。壁4的网格形成了对容器12的分隔，这样包含电活性物质的液体或凝胶被分散并封闭在单元5中。然后，具有控制组分的适量液体或凝胶，通过比如迭片结构被统一引入到所有单元5中，或通过比如材料注射头如喷墨头分别引入到每一个单元5中。然后，外壁11封盖在单元5与壁10相对的一侧上。为此，可在外壁11和内壁4的顶部之间设置胶黏剂薄膜13。薄膜13的厚度选择为能够确保良好的粘着力。薄膜13的厚度比如为8-15μm，且可由聚苯乙烯(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚亚安酯(PU)等制成。

隔板1，和内壁4，可以是基于有机、无机或两者混合的材料制成。该材料可特别地通过压花、丝网印刷、喷墨打印、旋涂或喷洒方式，随后进行刻蚀步骤而设置在外壁10上。该材料可以为比如二氧化硅(SiO₂)或氧化铝(Al₂O₃)。可选地，隔板1和内壁4可由光阻材料制成。

然后，该系统的制造是通过在外壁10上依次实施以下的步骤来进行：制造电极2和3，可选择地制造条带7或8，制造隔板1和内壁4、以及填充单元5。然后，壁10和11相互组装，从而密封成完整的系统。

根据本发明系统的两种不同的构造，隔板1可独立于内壁4，或者与部分内壁4重合。但可以理解的是，总体而言，本发明中对隔板1的使用与对内壁4的使用无关，内壁4用于将容器12分隔成并列设置的单元。

根据第一种构造，隔板1与内壁4相分离，如图1，3a，3b和5a中所示。隔板1的高度h可以为，比如5μm，壁4的高度可以为20μm。在该第一种构造中，每一个单元5都含有一部分电极2和一部分电极3，以及位于两个电极部分之间的一部分隔板。容纳在每一个单元5内的液体同时含有两种电化学电偶的物质。因此，每一个单元5独立于其他单元，所有单元可相应于在两个电极之间施加的相同电压而同时工作。因而，每一个单元5被不可渗透地密封起来，这样相邻单元之间没有物质穿过。比如，薄膜13可以由压敏材料制成，其通常被称为PSA即压敏胶，该胶粘结到外壁11和内壁4的顶部上。

在第二种构造中，隔板1与一部分内壁4重合，如图2，4a，4b和5b中所示。可以注意到，壁4形成了部分隔板1。这种情况下，隔板1的高度h即为壁4的高度。在该第二种构造中，每个单元5中仅包含属于电极2或电极3中的一个电极部分。此外，各包含一个电极部分的单元，至少相邻于另一包含了另一个电极部分的单元。当系统进行转换时，两单元像电池一样以互补的方式工作。在这种情况下，各单元5可仅包含两个电化学电偶中一个电偶的物质，或者包含两个电化学电偶的物质，具体的是取决于分别施加到两个电极2和3上的极性。两个相邻的单元，一个由电极2提供电源而另一个由电极3提供电源，然后通过盐桥6将两者电连接起来。该盐桥的电学特性和组成成分对本领域技术人员而言是公知的。盐桥6可以是对于所有电活性物质和电解液的离子化物质都是可渗透的，或者是对第一和第二电活性物质不可渗透的。在这第二种情况下，各电活性物质可以永久地封装在相邻单元的其中一个里面。这样，对于不是由向其提供电源的电极所驱动的电化学电偶的物质，各单元中可以不含该电化学电偶的物质。从而节省了电活性物质。

根据第一种变形，盐桥6可以由设置在内壁4顶部上的凝胶膜或隔膜构成，位于电极2，3相对的一侧上。该构成盐桥6的薄膜，其厚度具体取决于内壁4的高度。该垂直于壁10和11的厚度可以比如约为10μm。可选择地，该凝胶还可以构成薄膜13，该薄膜13通过使壁10和11相互固定而确保系统粘合。

根据第二种变形，将分别由电极2和电极3提供电源的两个单元5分隔开的内壁4，可以构成盐桥。为此，该壁可以是多孔的且对于离子可渗透的，从而使得离子可以在两个单元之间传递。这种情况下，对壁4上方的密封可以是不可渗透的，这样电活性物质和电解质的离子物质都不能穿过该密封。

盐桥形成于壁4的上方，以及盐桥由壁4构成，这两种变形可同时使用在特定系统中。

当至少有三个电化学电偶，它们在氧化型或还原型时具有互补的颜色，该颜色在系统转换时同时出现，此时第二种构造特别有利，该构造与一组相邻的单元相配合。这是因为这样一组单元呈现为系统区域上一个肉眼可见的元素，系统在高光透射状态和低光线透射状态之间转换，该两种状态可以具有中和的颜色。每一组单元的尺寸可根据观察者和电活性系统之间的距离进行选择。

在盐桥对于第一和第二电活性物质不可渗透的各种情况下，着色后的这些物质发生再结合的情形被完全阻止了。因此，所形成的系统是双稳态的。通过施加相反的电压或电流，便可使该系统褪色。

可理解的是，本发明可相对于上文详细描述的具体实施方式对该系统进行更改，同时保留至少一些上述优点。特别地，一些元件的尺寸和材料可适于各种应用中，并且图3a，3b，4a和4b中呈现的电极形状是可以修改的。

此外，本发明可应用于制造除电致变色系统之外的电活性系统。

Claims (21)

1.一种透明电活性系统，使得可以通过所述系统得到清晰的视线，其包括：

-限定密闭容器(12)的外壁(10，11)，该系统在穿过外壁和位于两相对侧之间的所述密闭容器的视线方向(D)上是透明的；

-装在该密闭容器(12)中的液体和/或凝胶；

-两个透明电极(2，3)，在电子传递表面上与所述液体或凝胶接触，并分别连接到可变电源的两个端点上；

-分布在液体或凝胶中的第一和第二电活性物质，其分别具有不同的氧化还原电势，至少一些第一和第二电活性物质具有在所述物质的氧化型和还原型之间变化的光学效果，

其特征在于，两个电极(2，3)由两外壁中的同一个外壁(10)支承，并且在容纳液体或凝胶的密闭容器(12)的同一侧上，平行于所述外壁并列设置，且所述电极之间的分隔距离(d)小于250μm，

并且，该系统进一步包括位于两个电极(2，3)之间的，向着密闭容器内部延伸一定高度(h)的隔板(1)，该高度(h)介于1-20μm之间，所述高度从两个电极的电子传递表面的平均高度开始测量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，隔板(1)的高度(h)为高于两个电极(2，3)的电子传递表面的平均高度大于或等于5μm。

3.根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，两个电极(2，3)之间分隔的距离(d)小于100μm，优选为介于1和40μm之间。

4.根据前述任一权利要求所述的系统，其进一步包括内壁(4)网格，其将密闭容器(12)分隔成平行于外壁(10，11)且并列排列的单元(5)，其中两个电极(2，3)中的至少一个电极与装在各单元中的液体或凝胶接触。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，各内壁(4)垂直于外壁(10，11)的高度大于或等于隔板(1)的高度，优选为介于15μm和25μm之间。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，对于至少一些单元(5)，两个电极(2，3)均与装在各单元中的液体或凝胶接触，所述单元中设置有位于两个电极之间的部分隔板(1)，且装在所述单元中的液体或凝胶含有第一和第二电活性物质。

7.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，对于至少一些单元(5)，两个电极(2，3)中仅有一个与各单元中的液体或凝胶接触，由其中一个电极(2)提供电源的第一单元，其与第二单元相邻，该第二单元由另一个电极(3)提供电源，在两单元之间具有盐桥(6)，分隔所述第一和第二单元的内壁(4)形成两个电极之间的部分隔板(1)。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，盐桥(6)对第一和第二电活性物质是不可渗透的。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，盐桥由设置在内壁(4)顶部的凝胶膜或隔膜构成，其位于电极(2，3)的相对侧。

10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的系统，其特征在于，第一和第二电活性物质均具有在所述物质的氧化型和还原型之间变化的光学效果。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，第一和第二电活性物质至少在其氧化型和还原型中的一种型式时具有各自的颜色，这些颜色相对于所述型式互补，这样当系统运行时所述颜色同时出现。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，两个电极(2，3)以小于1mm的节距相互交替，且平行于支承所述两个电极的外壁(10)。

13.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的系统，其特征在于，第一或第二电活性物质具有在所述物质的氧化型和还原型之间变化的光学效果，所述第一物质和第二物质中的另一物质不具有在所述另一物质的氧化型和还原型之间变化的光学效果，其中一个电极(2，3)用于向不具有可变光学效果的那些物质传递电子，该电极的电子传递表面小于用于向具有可变光学效果的那些物质传递电子的另一个电极(2，3)的电子传递表面。

14.根据前述任一权利要求所述的系统，其特征在于，隔板(1)由基于至少一种有机、无机或两者混合的材料或基于光阻的材料制成。

15.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的系统，进一步包括由透明且绝缘材料制成的条带(7)，其设置在两个电极(2，3)之间，所述电极和所述条带的各自厚度被设计为可以分别产生相位滞后，该相位滞后对于与电极的电子传递表面成适当角度传播的可见光波是相等的。

16.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的系统，进一步包括一定量的吸收至少部分可见光的物质(8)，其位于两个电极(2，3)之间。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，吸收物质是黑色的。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其特征在于，吸收物质包括至少一种染料，其散布在支承两个电极(2，3)的外壁(10)上，位于所述电极的一侧上并位于所述电极之间。

19.根据前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，电极(2，3)具有平行于外壁(10，11)的不规则轮廓。

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，电极(2，3)的轮廓具有平行于外壁(10，11)的二维不规则形状。

21.根据前述任一权利要求所述的系统，其可以构成窗格玻璃、眼科眼镜透镜、头盔护目镜或面罩透镜。

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