CN102576176A - 电化学装置 - Google Patents

电化学装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102576176A
CN102576176A CN2010800445274A CN201080044527A CN102576176A CN 102576176 A CN102576176 A CN 102576176A CN 2010800445274 A CN2010800445274 A CN 2010800445274A CN 201080044527 A CN201080044527 A CN 201080044527A CN 102576176 A CN102576176 A CN 102576176A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
active layer
electrochemical
electrochemical appliance
capped
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.)
Granted
Application number
CN2010800445274A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102576176B (zh
Inventor
P.安德森厄斯曼
D.尼尔森
M.伯格伦
P-O.斯文森
N.D.鲁滨逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Acreo AB
Original Assignee
Acreo AB
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acreo AB filed Critical Acreo AB
Publication of CN102576176A publication Critical patent/CN102576176A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102576176B publication Critical patent/CN102576176B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G02F1/155—Electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1503—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect caused by oxidation-reduction reactions in organic liquid solutions, e.g. viologen solutions
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1506—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect caused by electrodeposition, e.g. electrolytic deposition of an inorganic material on or close to an electrode
    • G02F1/1508—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect caused by electrodeposition, e.g. electrolytic deposition of an inorganic material on or close to an electrode using a solid electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/163—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1514—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material
    • G02F1/1516—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect characterised by the electrochromic material, e.g. by the electrodeposited material comprising organic material
    • G02F1/15165—Polymers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G02F1/155—Electrodes
    • G02F2001/1552—Inner electrode, e.g. the electrochromic layer being sandwiched between the inner electrode and the support substrate
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F2001/164—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect the electrolyte is made of polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H10K85/1135—Polyethylene dioxythiophene [PEDOT]; Derivatives thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及电化学装置，其包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的电化学活性层(205)。通过在电解质(201)和电化学活性层(205)之间提供抗腐蚀材料的电极(210)的部分(211)，减少了由于电化学装置的电化学反应导致的不希望的脱色。

Description

电化学装置
发明领域
本发明涉及电化学装置，并且尤其涉及一种电化学装置，其包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的电化学活性元件。
背景技术
在可印刷电子学领域中，电化学装置在很多不同的领域都有应用，例如电致变色显像器和电化学晶体管。电化学装置包括电化学活性材料和电解质，并且通常基于具有横向(lateral)或竖向构造的分层结构，该结构允许了用常规印刷技术进行生产。这些类型的电化学装置的多种应用领域涉及例如光学、电学和/或体积特性和效果，其中所述装置及其应用通过改变所述装置的电化学状态而可控。换言之，所述电化学装置及效果，通过电化学转换而可控，所述电化学转换可通过例如在所述电化学活性材料和所述电解质之间施加电势差而实现。并且，可控制装置的效果以便限定具有多种操作和应用的多种电化学装置。例如，上述电化学装置可应用于印刷电子学的领域中，其范围涵盖从传感器和单像素装置到逻辑电路和大型有源矩阵寻址显示系统的领域。
US 6,642,069公开了一种电化学像素装置，其包括两个各自包含电化学装置的组件。第一组件(一种电化学晶体管)设置于所述电化学像素装置中以控制第二组件(电致变色显像元件)。所述装置的构造和应用在所述电化学晶体管中引发电化学反应，其中所述晶体管的氧化还原状态控制着电致变色显像元件电化学着色或脱色的进展。更详细地，通过在栅电极和所述晶体管通道之间施加电势差，所述晶体管的晶体管通道的电化学氧化还原状态由于电化学反应受到控制而改变。所述晶体管通道的氧化还原状态的变化进一步改变了所述晶体管通道的导电性，且通过控制所述晶体管通道的导电性，所述电致变色像素元件中氧化还原状态和电化学反应的进展都是可控的，这允许了像素的着色或脱色操作。因此，通过控制晶体管通道的电化学转换，控制并实现了像素元件的电化学转换，使其在着色和非着色状态之间转换。所述晶体管通道和像素元件中电化学反应的一般性质，例如转换时间和延迟时间，确定了所述装置和最终产品的性能。如本文所述，所述电化学装置的电化学转换需要电化学反应，其中所述电化学反应包括离子电荷的运输。所述电化学转换的上述性质，使得电化学装置典型的转换特性在转换时间的方面是不利的，并且使得所述电化学装置易感于所述电化学反应涉及的脱色。此外，所述电化学装置可显示依赖于所述装置从低反应态转换到高反应态的转换特性，且反之亦然，这进一步影响了所述装置的性能。
发明概述
本发明的目的是消除或至少减少上述缺点和提供改善的电化学装置，所述装置具有改善的转换特性并且适于用印刷技术制备。
在附带的权利要求所提供的主题中，满足了上述目的和其他目的。本发明优选的实施方案呈现于从属权利要求中。
根据其第一方面，本发明涉及一种电化学装置，其包含固化电解质层和至少一个电化学活性层，其中各活性层包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，且所述至少一个活性层的各层包含与所述固化电解质直接接触或离子接触的接触部分。另外，所述至少一个活性层中之一还包含从所述接触部分延伸出来的第一被覆盖部分(covered portion)，且其中所述固化电解质覆盖或延伸横跨所述被覆盖部分和所述接触部分。所述电化学装置还包含与所述至少一个活性层中之一的第一区域电子接触或直接电子接触的第一电极，和与所述至少一个活性层中之一的第二区域电子接触或直接电子接触的第二电极，其中第二电极的第一部分和第二部分(两部分可彼此相邻)包含抗腐蚀材料。此外，在第二电极的第一部分和第二部分中，只有第一部分与所述固化电解质直接接触，且第二电极的第一部分设置于第一被覆盖部分和所述固化电解质之间。
本发明基于发明者的以下认识：通过提供包含抗腐蚀材料且与电化学装置的活性层接触的电极，其中所述电极的一部分设置于固化电解质和所述活性层之间，改善了所述电化学装置的电化学转换(switching)特性。本发明更为有利的是，减少了由于发生在所述固化电解质侧的电化学反应而造成的所述电化学装置的不希望的脱色。这可在所述装置的不同电化学转换事件之中或在不同电化学转换事件之间完成。换言之，改善了所述装置的电化学转换，并使不希望的脱色(其可不利影响所述电化学装置的着色和/或转换)最小化。另外，具有更高导电性、并且设置于所述活性层和所述固化电解质之间的分离的抗腐蚀或惰性的电极，能够在所述装置的电化学转换之中或之间限制电化学反应扩散到所述电化学活性层的电解质覆盖的部分之外。此外，可实现这种与装置从第二态转换到第一态相比，对所述装置从第一态转换到第二态依赖较少的转换特性。
根据本发明的示例性实施方案，提供了包含固化电解质层和电化学活性层的电化学装置，所述电化学活性层包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，且该活性层包含与所述固化电解质直接接触的接触部分和从所述接触部分延伸出来的第一被覆盖部分。所述电化学装置还包含与所述活性层的第一区域电子接触或直接电子接触的第一电极，和与所述活性层的第二区域电子接触或直接电子接触的第二电极。另外，第二电极的第一部分和第二部分包含抗腐蚀材料，其中在第二电极的第一部分和第二部分中，只有第一部分与所述固化电解质接触并且设置于第一被覆盖部分和所述固化电解质之间。
根据本发明的另一示例性实施方案，提供一种电化学装置，其包含固化电解质层和第一和第二电化学活性层，所述第一和第二电化学活性层具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料。另外，第一活性层和第二活性层在空间上彼此分离，且各自分别包含与所述固化电解质直接接触的各自的第一和第二接触部分。此外，第二活性层还包含从第二接触部分延伸出来的被覆盖部分。所述电化学装置还包含与第一活性层的第一区域电子接触或直接电子接触的第一电极，和与第二活性层的第二区域电子接触或直接电子接触的第二电极。另外，第二电极的第一部分和第二部分都包含抗腐蚀材料，其中在第二电极的第一部分和第二部分中，只有第一部分与所述固化电解质直接接触，且其中第二电极的第一部分设置于所述被覆盖部分和所述固化电解质之间。
根据本发明的一个实施方案，所述电化学装置设置于柔性基底或载体上，这允许了柔性电化学装置的产生，并且可以有多种有利的应用，例如当所述装置经受外部应力，例如各种弯曲或拉伸作用。另外，柔性基底或载体促进了所述电化学装置的制备。在一个实施方案中，所述电化学装置设置于柔性基底或载体上，并且设置用于通过常规印刷技术(例如使用卷到卷(reel-to-reel)生产设备)制备。
根据一个实施方案，所述装置的第二电极在第一方向上伸长和延伸。因此，伸长的第二电极包含在沿第一方向上具有第一长度、且在沿第二个基本上正交的方向上具有第二长度的电极，其中第一长度长于第二长度。伸长的或带状的第二电极允许了所述电化学装置的简单建筑构造，其为有利的，因为在生产过程中所述装置的对齐要求较低。由于容易应用(例如在持续生产或常规印刷生产之中)，伸长的电极也促进生产，其中所述电极可简单地施加于所述装置，使得一部分设置于包含第一被覆盖部分的活性层和所述电解质之间。根据包含伸长的第二电极的实施方案，第二电极是带状的并在至少一个方向延伸至或超出所述被覆盖部分，或其为所述活性层的第一突出部分，其中带状可能包括矩形或细条状，例如细线。此外，伸长的或带状的第二电极的有利之处在于，所述装置适于与其他电学或电化学组件构成电路布置，或适于与其他电极或电极节点配置和连接。
根据本发明的一个实施方案，第二电极的宽度为所述活性层宽度的至少1％或至少5％，所述活性层在沿第二方向获取的所述电化学装置的横截面中包含第一被覆盖部分，其中所述第二方向正交于所述第一方向，如上述第二电极的延长所限定的。所述第二电极还可具有多种相对活性层的宽度(例如为所述活性层宽度的约1％至约95％)，或者具有大于所述活性层宽度的宽度。第二电极有利地提供比所述电化学活性层改善的导电性，这允许了所述电化学装置更快的转换。另外，单独的抗腐蚀或惰性的第二电极具有更高的导电性，且设置于所述活性层和所述固化电解质之间，其能够在所述装置的电化学转换之中或之间限制电化学反应扩散至所述电化学活性层的电解质覆盖的部分之外。与所述活性层相比，第二电极更高的导电性还允许了向所述活性层施加改善的电势差。
通常，在所述层的被覆盖部分，第二电极相比于所述活性层增加的宽度提供了所述电化学装置缩短的转换时间。在所述被覆盖部分，第二电极相比于所述活性层更小的宽度则改善了所述电化学装置的氧化还原状态，这例如提供了以下效果：基于所述电化学装置的晶体管装置的关态电流(off-current)可减少，或基于所述电化学装置的电致变色像素装置的色对比可增加。因此，通过选择第二电极相比于所述电化学活性层(包含第一被覆盖部分)的宽度可达到所述电化学装置所需效果，该宽度例如提供了转换时间和关态电流之间的最佳平衡。典型地，第二电极的宽度会受到所用生产或印刷技术的限制，但可以以任意小的宽度来提供。
根据另一实施方案，在上述横截面中，第二电极的宽度为所述固化电解质的宽度的至少1％、至少5％、或约95％。因此，在所述横截面中，所述固化电解质覆盖了第二电极，这促进了所述固化电解质和第二电极的应用。或者，第二电极的宽度大于所述固化电解质的宽度的100％。在其他实施方案中，在所述横截面中，所述固化电解质的宽度小于所述第二电极的宽度，因此，允许了第二电极可以低精度被使用或印刷。另外，第二电极在第二方向上对齐的需要也因此降低了。
因此，当所述装置的第一元件在第二方向上尺寸窄于第二元件时，(所述元件例如活性层、第二电极、电解质等，如上述实施方案中所述)，可设置狭窄的第一元件使其不延伸至第二元件之外。或者，可设置或印刷第一元件和第二元件，使得在第二方向上第一元件的一部分延伸至第二元件之外。换言之，可提供所述电化学装置两个元件的非对齐的(non-aligned)或偏置的(off-set)、相对的设置，例如用于达到电化学活性区域的预期的面积，或允许使电接触面积小于印刷技术的分辨率。
在本发明的其他实施方案中，上述沿第二方向所取的横截面(其中第二方向正交于第一方向，如第二电极伸长的形状所定义的)包含第二电极的第二部分。所述横截面还可以取自第二电极的第一和第二部分之间的界面的相邻处，其中第二电极的第一部分和第二部分相邻，第一部分从第二部分延伸出来，或第一部分紧邻第二电极的第二部分设置。因此，所述横截面取自第二电极的第二部分中，并且紧邻第二电极的第一和第二部分的界面。换言之，所述横截面可取自第二电极的第二部分，该部分紧邻第二电极的第一部分。有利地，并且如上述不同实施方案所述地，第二电极在与电化学活性相邻的区域具有相对于所述活性层或固化电解质的一定的宽度，在所述装置的电化学转换之中或之间，这实现了在不同的氧化还原状态之间所述电化学装置的转换时间的改善，使得改善了所述电化学装置的耐久性，且实现了离子电荷从所述电化学活性区域至不希望的区域的输送的部分限制。例如在所述活性层中，一个所述的不需要的区域可在所述活性层和所述固化电解质之间的接触部分或界面区域之外。上述实施方案是进一步有利的，因为其实现了所述装置的简单的构造设计，例如适于印刷制备。
在一个实施方案中，包含第一被覆盖部分的所述活性层或仅仅是被覆盖的活性层，还包含第一突出部分，其从所述第一被覆盖部分延伸出来和/或延伸至所述固化电解质之外。所述被覆盖部分设置于所述接触部分和第一突出部分之间并与之直接接触，且第二电极的第二部分至少部分地覆盖第一突出部分。所述活性层的突出部分在垂直于所述固化电解质层的突出中可延伸至固化电解质之外或超出。第一突出部分提供了延伸的活性层，且可施加或印刷第二电极以部分地覆盖第一突出部分，这促进了第二电极的分层制造，其中生产中的对齐(alignment)需要被进一步降低了。换言之，在该实施方案中，所述被覆盖活性层包含延伸部分、第一突出部分(其部分地被第二电极覆盖)。因此，第二电极可设置在所述活性层的侧边，并与所述活性层重叠设置，其中第二电极的第二部分与所述被覆盖活性层的延伸部分(其为第一突出部分)重叠，且其中第二电极的第一部分再与所述被覆盖活性层的被覆盖部分重叠，并设置于所述固化电解质和所述被覆盖活性层之间，或夹在其间。
有利地，在本发明的一个实施方案中，第二电极的设置使得第二电极的第一部分围绕一个开放区域或接触区域，其限定了所述固化电解质与所述被覆盖活性层(即包含第一被覆盖部分的活性层)之间的界面。因此，第二电极可施加至所述活性层，并具有一定的形状，该形状包含了不覆盖所述活性层的开放区域，并且至少部分地围绕所述活性层的接触部分。这允许了，在至少部分地由第二电极的第一部分围绕的接触区域所限定的区域中，所述固化电解质与所述活性层离子接触。因此，第二电极提供的所述围绕区域或接触区域在一个或多个方向上限定了所述固化电解质和所述活性层之间的界面区域的延伸。因此，可有利地形成或成型第二电极，以使所述活性层和所述电解质的界面区域达成合适的形状。例如，可实现包含电化学装置的实施方案的电化学活性像素元件，所述电化学装置具有多种设计的第二电极和界面区域的。
根据本发明的一个实施方案，将第二电极设置为层，这允许了使简单有效的生产成为可能的简单装置构造。例如，若将第二电极设置为层，那么将方便第二电极的印刷施加，并且对齐的需要典型地仅仅依赖于第二电极的宽度和长度。所述电化学装置还可以设置为垂直或横向分层排列。
通常，典型地垂直设置所述装置，使得至少两个单独的活性层的电解质界面区域位于彼此面对的方向上。例如，所述固化电解质层可夹在第一活性层和第二活性层之间，或夹在第一活性层和第一或第三电极之间，其中所述第一活性层和第二活性层、或第一活性层和第一或第三电极分别是堆叠的。因此，在所述装置的横向设置中，单独的第一活性层和第二活性层典型地以并排(side by side)的方式设置，其中将所述电解质设置于所述装置上，使得所述电解质界面区域面向相同方向。换言之，在垂直设置中，例如第一活性层和第二活性层的电解质界面区域位于所述电解质的不同侧，在横向设置中位于所述电解质的相同侧。
通过提供根据本发明的且如上述实施方案中所述的第二电极，所述电化学装置的有利之处在于改善转换，其中实现了所述至少一个活性层中之一在不同氧化还原状态之间的转换。典型地，可提供改善的转换(例如更快的转换时间)。根据一个实施例，在配有若干电极的电化学装置中，只提供一个抗腐蚀或惰性的材料的电极，且该电极具有设置在所述被覆盖部分和所述固化电解质之间的部分。换言之，所述电化学装置中只有一个电极被设置为根据本发明的第二电极。特别是，这是有利的，因为所述电化学装置的转换特性在响应时间或转换时间的方面得以改善，所述响应时间或转换时间不依赖于所述电化学装置是否从第一态转换至第二态，或反之亦然。因此，只将一个电极设置为所述第二电极，允许了优化的电化学装置，当所述电化学装置例如从氧化态转换至还原态，或从还原态转换至氧化态时，所述电化学装置具有相同或相应的转换特性。所述电化学装置也可转换至氧化还原中间状态。
根据替代性实施方案，所述电化学装置可设置有两个或多个电极，这些电极设置为根据本发明的第二电极。即，所述电化学装置配有两个或多个单独的电极，所述电极包含抗腐蚀材料并且在固化电解质和电化学活性层之间设置有各自的部分。
因此，提供一种电化学装置，其中所述至少一个电化学活性层中之一包含第二被覆盖部分，所述第二被覆盖部分从所述至少一个电化学活性层中之一的接触部分延伸出来。另外，第一电极的第一部分和第二部分包含抗腐蚀材料，其中第一电极的第一部分和第二部分中仅第一部分与所述固化电解质接触或直接接触，且其中第一电极的第一部分设置于第二被覆盖部分和所述固化电解质之间。提供上述第一电极可为有利的，因为促进了将电势差施加于所述至少一个活性层中之一的第一区域，以及可进一步更替(alternate)所述电化学装置的转换特性。在一个实施方案中，所述电化学装置包含一个活性层，其配有固化电解质和单独的第一电极和第二电极，其中第一电极和第二电极两者都分别设置有第一部分和第二部分，且其中将第一电极和第二电极的各第一部分设置于所述活性层的接触部分和所述固化电解质之间。或者，所述电化学装置可包含两个单独的活性层，即第一活性层和第二活性层，所述第一活性层设置有第一电极，且所述第二活性层设置有第二电极，且所述活性层各与所述固化电解质直接接触。
有利地，用于例如所述电化学装置的第二电极的至少部分的抗腐蚀材料选自合适的导电材料。在一个实施方案中，所述抗腐蚀材料包含以下性质的材料或材料的组合：导电但不传导离子(ionically non-conductive)，电化学非活性的，和/或相比于所述活性层和相对于电解质具有不同的电化学电势。例如，所述抗腐蚀材料选自碳、金、钛、铂、碳的导电形式、石墨、石墨烯(graphene)、贵金属或惰性金属。
在本发明的一个实施方案中，所述有机材料包含导电性聚合物材料，这允许了可实现基于聚合物的电化学装置。导电性聚合物还允许在所述电化学装置的生产之中使用常规聚合物印刷技术以及沉积技术，其中所述设计和技术可容易地扩大规模并且低成本地利用。导电性聚合物材料还允许了将电压或电势差简单施加于所述电化学装置，这是由于所述装置本身可用作电极部分。特别是，所述活性层和第一电极可包括与所述固化电解质接触的聚合物材料，其中所述活性层和第一电极可形成连续的元件，且其中将第一电极定义为不与固化电解质接触或不被固化电解质覆盖的所述活性层的部分。
在本发明的一个实施方案中，包含第一被覆盖部分的活性层(或简称为被覆盖活性层)，还包含具有通过氧化还原状态的改变而电化学改变其导电性的能力的材料。通过改变被覆盖活性层的氧化还原状态而改变了所述材料的电阻，这允许了所述电化学装置应用于多种领域中。通过在所述装置的第一、第二或更多电极之间施加电势差可改变氧化还原状态，使得在与所述固化电解质组合的被覆盖活性层中产生电化学反应。接下来，所述电化学反应改变所述被覆盖活性层的导电性。例如，变化的导电功能性允许了将所述电化学装置用作基于电化学的电学装置，例如晶体管或电阻器，如以下论文所述：D.Nilsson等人，Bi-stable and Dynamic Current Modulation in ElectrochemicalOrganic Transistors，出版于Adv.Mater.2002，14，No.1，1月4日。
根据一个实施方案，所述电化学装置形成电化学晶体管装置，其中第一区域和第二区域是所述被覆盖活性层(即包含第一被覆盖部分的活性层)的两个单独的区域。在所述晶体管实施方案中，所述电化学装置还包含第三电极，其与所述固化电解质离子接触，且其与所述被覆盖活性层分离，并且所述被覆盖活性层电子连接所述第一电极和第二电极。所述被覆盖活性层还包含具有通过改变氧化还原状态而电化学改变其导电性的能力的材料。因此，所述被覆盖活性层连接所述第一电极和第二电极，使得通过改变所述被覆盖活性层的氧化还原状态可控制所述第一电极和第二电极之间的电阻。例如，第三电极与所述电解质接触，并且可作为所述晶体管装置中的栅电极。例如，在一个实施方案中，在第三电极(或所述栅电极)与所述第一电极和第二电极中的至少一个之间施加的电势差控制了所述活性层中的电化学反应。接下来，所述电化学反应改变了所述被覆盖活性层的氧化还原状态和导电性，因此，可用施加至第三栅电极的电势差控制所述第一电极和第二电极之间的电流。换言之，通过向第三栅电极施加电势差可控制所述第一电极和第二电极之间的电子流动。
所述抗腐蚀电极的构造是有利的，因为促进了电势差的施加。例如，所述电极设置的电阻降低，这提供了更加能量有效的装置。因此，所述晶体管装置的转换特性和转换时间大大改善。并且，所述装置的工作寿命和耐久性得以提高，这是因为所述抗腐蚀电极材料抵消了例如所述活性层的电化学降解。典型地，所述装置的操作中使用合适的电势差或电压，其中过大的电势差可损害例如所述活性层。因此，在适于所述电化学装置的操作电势差的范围内，所述抗腐蚀电极的设置使所述电化学装置的寿命更长，并且结构稳定性得以改善。根据本发明的一个实施方案，所述电化学晶体管装置还可允许转换特性的改善，其中使转换的电化学反应迁移或漂移最小化，所述漂移可负面影响所述晶体管装置的转换。通过降低所述电化学反应的漂移，限制了离子迁移至包含所述被覆盖部分的所述电化学活性层的活性区域以外。漂移至所述活性区域之外，会使所述转换减缓。另外，所述漂移可导致所述电化学晶体管装置中电化学氧化还原状态的恢复变得缓慢或几乎不可能。当离子从所述活性电化学反应区域迁移或漂移时可发生这种慢转换的电化学状态，且因此所述电化学状态受到施加至所述电化学晶体管装置的任何电势差的影响变小。因此，根据本发明的实施方案，改善了所述晶体管装置的转换时间，并且可平衡所述晶体管的转换特性以使得所述晶体管装置的转换时间更少地依赖于所述装置是否从传导态转换至非传导态或从非传导态转换至传导态。
在一个实施方案中，所述电化学装置或所述电化学晶体管装置可设置为电路布置中的一个组件，其中所述电路布置中还可包含电源。在这种情况下，至少所述电化学装置的第一电极和第二电极电子连接至所述电源，该电源可用于在所述电极之间施加电势差。
根据其他实施方案，所述电化学装置的至少一个活性层中之一包含电致变色材料。所述电致变色材料可具有通过改变所述电致变色材料的氧化还原状态而电化学改变其颜色的能力。因此，通过改变所述活性层的氧化还原状态(通过例如向产生电化学反应的活性层提供电势差的方法)可控制所述活性层的颜色。根据实施一个方案，所述电化学装置可形成电致变色像素装置。所述电解质可设置于第一活性层和第二活性层之间，其中在这种情况下，第一活性层和第二活性层的至少之一是电致变色的。其他活性层，或例如第一电极，可用作反电极(counter electrode)。所述电致变色像素装置的有利之处在于，根据本发明的第二电极使像素装置不希望的脱色大量减少，并使电化学反应前沿的不希望的迁移或漂移大量减少，所述反应前沿控制像素元件的着色和脱色。若不设置根据本发明的第二电极，所述像素装置可发生脱色，其中所述活性层中的电化学反应前沿或离子电荷离开所述电化学反应区域，然后影响所述电致变色材料的氧化还原状态和着色。另外，所述迁移的反应前沿可妨碍所述像素装置在不同氧化还原状态之间的转换，这是因为迁移的反应前沿的移动性将会减少，且其恢复将变得缓慢甚至不可能。在某些情况下，迁移的电化学前沿可将所述电化学材料完全消耗，使其变得不可转换。因此，根据本发明的一个实施方案，可提供减少脱色、改善转换时间和延长工作寿命的改进的像素装置。
定义
电化学活性：根据本发明的″电化学活性″层，是一片具有电化学改变其氧化还原状态的能力材料。氧化还原状态的变化可通过氧化或还原反应实现，例如，通过在至少部分与电解质离子接触的电化学活性材料两端施加电势差。例如，所述电化学活性材料可为具有以下能力的材料：通过其氧化还原状态的改变而电化学改变其电导性。所述电化学活性材料还可为电致变色材料，其具有通过其氧化还原状态的改变而电化学改变其颜色的能力，因此所述材料响应于电化学反应而经历颜色的变化。所述电化学材料的性质可包括涉及传感装置、光电子装置、执行元件(actuators)、润湿性转换、和微流体装置的能力。所述电化学活性层还可设置有电极，所述电极由相同或不同材料构成。
电致变色：本发明涉及的“电致变色”层是一种连续几何体，其能形成图案和/或印刷成不同的形状，其由一种材料构成或由几种材料的组合构成。该材料可以是有机或无机的，分子的或聚合的。该电致变色元件，无论其是由一种材料构成还是由一种以上的材料组合而成，其具有下面性能的组合：至少一种材料在至少一个氧化态下是导电的，和至少一种材料是电致变色的，即由于该材料内的电化学氧化还原反应而呈现出颜色变化。任选地，所述电致变色元件可包含电化学活性材料。
接触部分：如本文中所用，电化学活性层的接触部分是所述层的一部分，其在所述层的至少一侧的表面与电解质直接接触，即与电解质有共同界面。
被覆盖部分：如本文中所用，电化学活性层的被覆盖部分是与抗腐蚀材料的电极至少部分地直接电子接触的部分，因此其被电解质覆盖。换言之，所述电极设置于所述电化学活性层的被覆盖部分和所述电解质层之间。被覆盖部分还可包含与所述电解质直接接触的部分。
突出部分：如本文中所用，电化学活性层的突出部分是与抗腐蚀材料的电极至少部分地直接电子接触，且未被电解质覆盖的的部分。换言之，所述电极接触并覆盖所述电化学活性层的突出部分。
电致变色显示器：″电致变色显示器″关于本发明是指含至少一个电致变色像素元件的装置，设置该像素元件以使得所述电致变色元件颜色变化在反射和/或传递中在视觉上可检测。在电致变色像素元件中，所述活性层包含与所述电解质离子接触的电致变色材料，且与所述电解质接触的电极用作反电极。例如，通过在所述活性层和所述电极之间施加电势差可操作电致变色显像元件，其中所述电势差控制电化学反应。接下来，所述电化学反应控制或导致所述像素元件的着色或脱色。
颜色变化：当提及“颜色变化”时，这也意味着包括光密度或反射率的变化，因此“颜色变化”例如考虑到从蓝色向红色、蓝色向无色、无色向蓝色、深蓝色向浅蓝色、灰色向白色或深灰色向浅灰色等的变化。
固化电解质：为了本发明的目的，“固化电解质”是指这样的电解质：该电解质为固体或半固体，在其使用温度下足够刚硬，从而使其整体内的颗粒/薄片(flakes)基本上被高粘度/刚度的电解质所固定，并且该电解质不会流动或泄漏。例如，这样的电解质具有适当的流变性，从而允许例如利用传统的印刷方法使所述材料以整体片或图形的形式施加到支持体上。沉积之后，电解质配制品应通过蒸发溶剂而固化，或由于化学交联反应，通过另外的化学试剂或者通过物理效应(例如利用紫外、红外或微波辐射的辐照，冷却或任何其它类似方式)而固化。所述固化电解质例如可包括含水溶剂或有机溶剂的凝胶，例如明胶或高分子凝胶。然而，固态聚合物电解质也包括在内并且在本发明的范围之内。而且，该定义还包括渗入或以任何其它方式寄主在适当的基质材料，例如纸、织物或多孔聚合物内的液态电解质溶液。在本发明的一些实施方案中，这种材料实际上是其上设置有电化学装置的支持体，使得该支持体形成所述电化学装置的整体部件。
电极：本发明的装置中的″电极″，是由电子传导材料构成的结构，并且可与例如电化学活性层的部分连接，该部分接下来可以与所述电解质直接接触。所述装置的电极典型地用于将所述装置连接至电源，或者也可用于将所述装置作为电路的组件连接或与其他电路组件连接。电极可用于促进多种装置的矩阵构造(matrix configuration)，例如装置的有效地址矩阵构造(activeaddress matrix configuration)。另外，电极还可以由与所述活性层相同或相似的材料构成，并且因此形成连续的或整体的一片材料，其为导电的，并且包含与所述固化电解质直接接触的部分。因此，所述电化学活性材料或层可至少部分地形成电极；或电化学活性材料的一部分可形成电极的部分，其因而形成导电通路，连通至所述装置的电化学活性区域。例如，通过在所述装置的电极(例如所述装置的第一电极)中施加第一电势，并在所述装置的第二电极施加不同的电势，在所述装置中提供了电势差，并且所述电化学装置的氧化还原状态可得到控制和转换。
抗腐蚀材料：根据本发明，抗腐蚀材料可包含适于与所述电化学活性材料组合使用、并且可基本上为惰性的材料。抗腐蚀材料可例如选自碳、金、钛、铂、碳的导电形式、石墨、石墨烯、贵金属(noble metal)或惰性金属。例如，在所述电化学装置中，通过形成例如含有与所述电化学活性材料相比具有更高导电性的抗腐蚀材料的材料电极，可促进在电路系统，例如印刷电子系统中所述电化学装置的构造。例如，可增加所述电化学装置的导电性和效率，其中可降低所述电化学装置的电极的电阻以及不希望的功率损失。另外，所述抗腐蚀材料允许了所述电化学材料(例如电化学聚合物)更少的降解，只要所施加的电势差保持在所述电化学装置的合适的操作界限之内，就会使得所述电化学装置的耐久性增加，延长工作寿命。
层：根据一些实施方案，所述电化学装置具有层压结构并且由不同材料的“层”组成。这些层可为连续的或形成图案的，它们可以施加至彼此(自支持装置)或施加在柔性的支承体或载体上(支持的装置)。另外，术语“层”可包括同一平面中的相同材料的所有元件，无论该材料是否以在平面中形成不连续的“岛”的方式形成图案或被间断。
直接电接触：允许通过界面交换电荷的两相(例如活性层和电极)间的直接物理接触(共同界面)。通过界面的电荷交换可以包括导电相间的电子迁移，离子传导相间的离子迁移，或电子流和离子流间的转化，该电子流和离子流间的转化通过例如活性层和电解质或电解质和电致变色元件之间的界面处的电化学方式进行。
直接电子接触：允许通过界面交换电子的两相(例如活性层和电极)间的直接物理接触(共同界面)。通过界面的电荷交换可包括导电相之间的电子迁移。
直接离子接触：允许电化学反应，例如氧化还原反应，即氧化反应或还原反应的两相间的直接物理接触(共同界面)。
材料
根据一个实施例，固化电解质包括粘合剂。例如，所述粘合剂具有胶凝性质，并且例如选自明胶、明胶衍生物、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚(乙烯吡咯烷酮)、多糖类、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚(苯乙烯磺酸)和其盐及共聚物；并且可以任选地进行交联。具有季铵基团的聚合物，例如具有咪唑鎓基团的聚合物。实例是聚季铵盐类(polyquaterniumgrades)，优选为具有季铵化(quaternized)乙烯基咪唑单元的共聚物，例如BASF提供的Luviquat Excellence。如果使用的粘合剂是明胶的话，该固化电解质还可包括离子盐(例如硫酸镁)。该固化电解质还可含有吸湿盐例如氯化镁，以维持其中的水含量。
在实施方案中，所述电化学装置包括聚合物作为电化学活性材料，该聚合物在至少一个氧化态下可为导电的和/或电致变色的，且该电化学装置还任选包括聚阴离子(polyanion)化合物。
用于本发明的电化学装置的电化学聚合物例如选自聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚异硫茚(polyisothianaphthalene)、聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylenevinylenes)和其共聚物，例如由J C Gustafsson等人在Solid State Ionics，69，145-152(1994)；Handbook of Oligo-and Polythiophenes，Ch 10.8，Ed DFichou，Wiley-VCH，Weinhem(1999)；P Schottland等人在Macromolecules，33，7051-7061(2000)；M Onoda在Journal of the Electrochemical Society，141，338-341(1994)；M Chandrasekar在Conducting聚合物s，Fundamentals andApplications，a Practical Approach，Kluwer Academic Publishers，Boston(1999)；和A J Epstein等人在Macromol Chem，Macromol Symp，51，217-234(1991)中描述的那些聚合物。在一个实施方案中，该聚合物是3，4-二烷氧基噻吩的聚合物或共聚物，其中所述的两个烷氧基可以相同或不同或一起表示任选取代的氧基-亚烷基-氧基桥。在另一实施方案中，该聚合物是选自下面的3，4-二烷氧基噻吩的聚合物或共聚物：聚(3，4-亚甲基二氧基噻吩)、聚(3，4-亚甲基二氧基噻吩)衍生物、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)衍生物、聚(3，4-亚丙基二氧基噻吩)、聚(3，4-亚丙基二氧基噻吩)衍生物、聚(3，4-亚丁基二氧基噻吩)、聚(3，4-亚丁基二氧基噻吩)衍生物、和其共聚物。聚阴离子化合物则优选是聚(苯乙烯磺酸盐)(poly(styrene sulfonate))。本领域普通技术人员易于理解的是，在本发明的替代性实施方案中，该电化学材料包括任何非聚合物材料、不同非聚合物材料的组合、或聚合物材料和非聚合物材料的组合，其在至少一个氧化态下可具有导电性以及电致变色性能。例如，可以使用导电材料和电致变色材料的复合物，例如导电颗粒如氧化锡、ITO或ATO颗粒和聚合物或非聚合物电致变色材料如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、氧化镍、聚乙烯二茂铁(polyvinylferrocene)、聚紫精(polyviologen)、氧化钨、氧化铱、氧化钼和普鲁士蓝(亚铁氰化铁)。作为用在本发明装置中的电化学活性材料的非限定性例子，可以提及：一片既导电又电致变色的PEDOT-PSS；一片具有Fe2+/SCN-的PEDOT-PSS，PEDOT-PSS既导电又电致变色并且Fe2+/SCN-是附加的电致变色组分；由在绝缘聚合物基质中与电致变色的WO3-涂层直接电接触的导电ITO粒子的连续网构成的片；由在绝缘聚合物基质中和溶解在电解质中的电致变色组分接触的导电ITO粒子的连续网构成的片。根据本发明的一实施方案，电致变色像素装置还可包括用于实现一种以上颜色的显示的另一电致变色材料。该另一电致变色材料可设置在电致变色像素元件或固化电解质内，然后其例如包括电致变色氧化还原体系，如一方面是无色的Fe2+和SCN-离子，另一方面是红色的Fe3+(SCN)(H2O)5络合物的氧化还原对。作为其他非限定性的例子，这些材料可以选自不同的吩嗪例如DMPA-5，10-二氢-5，10-二甲基吩嗪、DEPA-5，10-二氢-5，10-二乙基吩嗪和DOPA-5，10-二氢-5，10-二辛基吩嗪、选自TMPD-N，N，N’，N’-四甲基苯二胺、TMBZ-N，N，N’，N’-四甲基联苯胺、TTF-四硫富瓦烯、菲咯啉-铁络合物、罂红A、二苯胺、对乙氧基柯衣定、亚甲基蓝、不同的靛蓝和酚藏花红以及其混合物。
所述电化学装置中，所述电化学材料的性质可包括涉及传感装置、光电子装置、执行元件、润湿性转换、和微流体装置的能力。另外，根据本发明的电化学装置可应用于印刷电子学的各领域中，例如从传感器和单像素装置到逻辑电路和大型有源矩阵寻址显示系统的领域。
通常，本发明的其他目的、特征和优点，将显现于下面更详细的公开以及附带的权利要求和附图中。
附图说明
下面通过实施例并参考附图阐述本发明的实施方案。应理解所述附图在标度上并非真实；并且如本领域技术人员所理解的，除附图所例示之外的尺寸在本发明的范围内也是可能的。还应注意，附图中的一些细节与其他细节相比可夸大。
图1a-d为根据本发明的所述电化学装置的实施方案的横截面视图。
图2a-b为所述电化学装置的两个实施方案的示意透视图。
图3所述电化学装置的一个实施方案的横截面视图。
图4为所述电化学装置的一个实施方案的横截面视图。
图5为图4所示的电化学装置的一个实施方案的俯视图。
图6为所述电化学装置的一个实施方案的俯视图。
图7为所述电化学装置的一个实施方案横截面视图，该装置具有两个单独的抗腐蚀材料电极。
图8为电化学晶体管装置的一个垂直实施方案的横截面视图，其中所述装置设置于载体基底上。
图9为根据本发明的电化学晶体管装置的一个垂直实施方案的俯视图，该装置在示例性电路布置之中。
图10为根据本发明的电化学显像装置的一个实施方案的示意透视图。
图11为根据本发明的电化学显像装置的一个实施方案的横截面视图。
图12a-d为阐释使用根据本发明的抗腐蚀材料的效果的图。
本发明实施方案的详述
在下面的详细说明中，若非另有指出，相同或相应的参考编号表示类似的特征，并与图的序号保持一致。换言之，参考编号101、201、301、......和1101在图1a-d、2a-b、3、......和11中分别表示类似的特征，在该情况下为固化电解质。
图1a-d为根据本发明的实施方案的横截面视图。在图1a中，显示了包含活性层105的电化学装置100a，所述活性层105具有电化学改变其氧化还原状态的能力。所述活性层105包含有机材料，例如电化学活性聚合物材料，且将其设置为与固化电解质层101直接接触和/或离子接触。所述固化电解质接触并覆盖所述活性层105的接触部分140。更详细地，所述固化电解质层101与所述活性层105离子接触，使得所述活性层的界面区域与所述固化电解质界面区域离子接触。因此，所述界面区域对应于或限定了所述活性层105的接触部分140。另外，所述固化电解质101和电化学活性材料之间的界面典型地限定了所述电化学装置的电化学活性区域或者所述活性层105的活性部分，这是由于所述电解质只覆盖所述活性层105的一部分。所述活性层105还包含第一被覆盖部分141，其从所述所述活性层105的接触部分140延伸出来。所述第一被覆盖部分141被所述固化电解质层101覆盖，或所述固化电解质延伸横跨所述活性层105的被覆盖部分141，而由于电解质和所述活性层通过电极110彼此分离，所述固化电解质101不与所述被覆盖部分141接触。图中显示了第一电极109，在所述活性层105的第一区域143中，所述第一电极109与所述活性层105电子接触或直接电子接触。所述第一电极可例如由电极(例如金属线或传导通路)形成，或由与所述活性层相同或相似的材料(例如导体聚合物材料)形成。所述电化学装置100a还设置有第二电极110，其与所述活性层105的第二区域144电子接触或直接电子接触，其中所述活性层105的第一区域和第二区域(143、144)是彼此分离或空间分离的。如图所示，所述第二电极110从所述固化电解质延伸出来，且包含第一部分111和第二部分112，两部分都包含抗腐蚀材料(例如含碳材料)。第二电极110的第一部分111和第二部分112进一步彼此相邻设置，且第一部分111从第二部分112延伸出来。如图所示，在第二电极110的第一部分111和第二部分112中，只有第一部分111与所述固化电解质101直接接触，且第二电极110的第一部分111设置于所述活性层105的第一被覆盖部分141和所述固化电解质层101之间。换言之，第二电极110的第一部分111设置于所述固化电解质层101和所述活性层之间，使得所述活性层105的被覆盖部分141不与所述固化电解质101接触。第二电极至少部分地包含抗腐蚀材料(例如碳)，且通过图示的电极如图所示地连接至电路布置、控制器或电源130。
换言之，图1a显示电化学装置100a，其包含固化电解质层101和一个电化学活性层105，其中所述电化学活性层105包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，并且所述活性层105包含两部分。接触部分140与所述固化电解质101直接接触或直接离子接触；且第一被覆盖部分141从所述接触部分140延伸出来，且其中所述固化电解质101覆盖或延伸横跨所述被覆盖部分141和所述接触部分140两者。所述电化学装置还包含第一电极109，其与所述活性层105之一的第一区域143直接电子接触；还包含第二电极110，其与该层的第二区域144直接电子接触。此外，所述第二电极的第一部分111和第二部分112包含抗腐蚀材料，其中在所述第二电极的第一部分和第二部分中，只有第一部分111与所述固化电解质101直接接触，且其中所述第二电极110的第一部分111设置于第一被覆盖部分141和所述固化电解质101之间。
在图1b中，显示了电化学装置100b，其包含相似的特征并具有与图1a所示的电化学装置100a相同的设置。图1b所示的电化学装置100b与图1a所示的电化学装置100a的不同之处在于，所述电化学装置100b的电化学活性层105还包含部分109，其形成第一电极109的一部分，该另外的部分109在第一区域143与所述活性层105的接触部分接触。所述第一电极部分109和所述活性层105的接触部分140之间的界面用虚线表示。因此，第一电极109的一部分和所述活性层105是一个元件，其中所述活性层105的活性部分或接触部分140典型地由所述活性层和所述固化电解质101之间的界面区域所限定。如图所示，第一电极109和第二电极110通过图示的电极连接至例如电路布置130。所述活性部分空间地和电子地设置于第一电极部分109和所述电化学活性层的被覆盖部分141之间。
图1c显示所述电化学装置100c的实施方案，其包含与所述电化学装置100a和100b相同的特征和相似的设置。图1c所示的电化学装置与图1a和1b所示的实施方案的区别在于，所述电化学装置100c的活性层105还包含第一突出部分106，其从所述活性层105的被覆盖部分141延伸出来。第一突出部分106延伸至所述固化电解质101之外，即不被电解质覆盖。更详细地，在垂直于所述固化电解质层101的装置的突出中，所述第一突出部分延伸至所述固化电解质101之外。如图所示，第一被覆盖部分141空间地和电子地设置在所述接触部分140和第一突出部分106之间并与两者直接接触。另外，第二电极110的第二部分112至少部分地覆盖所述突出部分106。因此，所述活性层105包含被第二电极110的第二部分112覆盖的第一突出部分、与第二电极110的第一部分111接触设置的第一被覆盖部分141、包含与所述固化电解质101接触的电化学活性表面区域的接触部分140、和至少部分地形成第一电极109的延伸部分。
在图1d中，显示了所述电化学装置的替代性实施方案。所述电化学装置100d设置为横向构造，且包含第一活性层和第二活性层，105a和105b，所述活性层包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料。第一活性层和第二活性层(105a和105b)在空间上是分离的，设置于共同的平面内，且与固化电解质层101直接接触或直接离子接触。各活性层在第一和第二接触部分(140a和140b)分别接触所述固化电解质101。因此，各活性层包含与所述电解质直接接触和/或离子接触的接触部分，使得所述电解质和所述电化学活性元件之间的界面限定了所述接触部分的延伸，参照前图的描述。因此，两个单独的活性层(105a和105b)彼此横向排列，并且通过固化电解质层101离子连接或桥接。所述活性层之一(本案中为第二活性层105b)还包含从所述接触部分140b延伸出来的第一被覆盖部分141。所述固化电解质层101覆盖或延伸横跨第一被覆盖部分141，但由于电解质和所述活性层通过电极110彼此分离，所述固化电解质101和所述活性层105b的第一被覆盖部分141并不直接接触。类似地，参照图1b的描述，所述活性层中之一(本案中为第一活性层105a)的延伸部分形成第一电极109，其进一步通过传导通路(例如电极)连接至例如电路布置130，如图所示。第一电极109与所述第一活性层105a的第一区域143直接电子接触，其中第一电极109部分和所述第一活性层105a的接触部分140a之间的界面用虚线表示，该虚线表示第一区域143。所述电化学装置100d还包含第二电极110，其与所述第二活性层105b的第二区域144直接电子接触。另外，所述第二电极110包含第一部分和第二部分(111和112)，所述两部分包含抗腐蚀材料，并且相邻或彼此紧邻设置。如图所示，在所述第二电极110的第一部分和第二部分(111，112)中，只有第一部分111与所述固化电解质101接触，且第一部分111设置于第一被覆盖部分和所述固化电解质101之间。因此，第二电极的部分即第一部分111夹在第二活性层105b的部分和所述固化电解质101之间。因此，第二活性层105b配有根据本发明的合适的电极。另外，如图所示，第二电极可设置为通过电极与例如电路布置130相连接，所述电极可包含导电通路，例如导电性聚合物或导电性金属。
换言之，图1d显示电化学装置100d，其包含固化电解质层101、两个电化学活性层105a、105b，其中各活性层105a、105b包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，且两活性层105a、105b中的各层包含与所述固化电解质101直接接触或离子接触的接触部分140a、140b。另外，两个活性层之一的105b还包含从所述接触部分140b延伸出来的第一被覆盖部分141，且其中所述固化电解质101覆盖或延伸横跨所述被覆盖部分141和所述接触部分140b。所述电化学装置还包含：与所述两个活性层之一的活性层105a的第一区域143直接电子接触的第一电极109、与所述两个活性层之一的活性层105b的第二区域144直接电子接触的第二电极110。此外，所述第二电极110的第一部分111和第二部分112包含抗腐蚀材料，且在所述第二电极110的第一部分和第二部分中，只有第一部分111与所述固化电解质101直接接触，且其中所述第二电极110的第一部分111设置于第一被覆盖部分141和所述固化电解质101之间。
在图2a-b，显示所述电化学装置的两个实施方案的透视图。在图2a和图2b中，所述装置基于并具有图1c所示的电化学装置100c相似的特征和设置。固化电解质层201覆盖包含电化学活性材料的活性层205，所述活性层205具有第一突出部分206。参照图1c的描述，所述活性层205包含接触部分，在该接触部分所述固化电解质与所述活性层205接触。此外，第一被覆盖部分241设置于第一突出部分206和所述活性层的接触部分之间。所述活性层205的接触部分通常限定了活性区域，且所述被覆盖部分241从所述接触部分延伸出来。接下来，第一突出部分206在第一方向上从所述活性层205的被覆盖部分241延伸出来。第一方向在图2a中用点划线表示，其中所述第一方向定义为从参考编号209向参考编号210的方向。该点划线也用于表示所述电化学装置200a的横截面I-I。在图2a和图2b中，所述电化学装置200a和200b还包含第一电极209，其包含所述活性层205的延伸部分，所述延伸部分从所述活性层205的活性区域沿着与第一方向反向且平行的方向延伸出来，如图所示。提供了第二电极210，其包含含有抗腐蚀材料的第一部分211和第二部分212。第二电极210的第一部分211和第二部分212设置为与所述活性层205直接接触，其中所述活性层205的第一突出部分206被第二电极210的第二部分212覆盖，且其中第二电极210的第一部分211设置于所述固化电解质201和所述活性层205之间。
如图2b所示，所述电化学装置200b参照图2a所示设置，除了所述装置200b还包含第三电极213，所述第三电极213与所述固化电解质201离子接触，具有分层结构，且在垂直设置中覆盖所述固化电解质201。如图所示，将所述固化电解质201设置为在所述活性层205和第三电极213之间的分层设置，且所述第三电极213几何上与活性层205分离，且不与其直接接触。在该实施方案中，所述电化学装置设置于可包含柔性材料的基底236或载体上。所述活性层205和第二电极210的部分横向地设置于基底236上并且与基底236接触。更详细地，且如图所示，第二电极210部分地设置于基底236上，设置于所述活性层205侧面并与之部分地重叠。所述电化学装置200b可与基底或载体设置为多种构造，并且也涵盖除本文所述以外的其他设置。例如，基底236还可设置为与第三电极213和/或第二电极210接触。并且，可使用绝缘层或漆以实现所述电化学装置在基底或载体上的多种结构设计或设置。
关于图1a-d和图2a-b，第二电极110和210可进一步延长并连接于电路布置中，或连接至附加电极。通过形成包含比所述电化学活性材料导电性更高的抗腐蚀材料的第二电极110和210，可促进电路系统(例如印刷电子系统)中所述电化学装置的构造。例如，可增加所述电化学装置的导电性和效率，其中可减少所述电化学装置的电极的电阻和不希望的功率损失(powerlosses)。另外，所述抗腐蚀材料允许了所述电化学材料(例如电化学聚合物)更少的降解，这使得所述电化学装置的耐久性增加，工作寿命延长。
图3显示电化学装置300的实施方案的横截面视图，其设置参照图1c和图2a，与图2a中所述电化学装置200a沿横截面I-I的设置相同。设置固化电解质301接触并覆盖活性层305，其中第二电极310的第一部分311设置于所述固化电解质301和所述活性层305之间。所述装置300与图示的电路布置330(优选包括电源、能量收集天线(energy harvesting antenna)、或控制器)连接。用电极线335表示的电极将电路330连接至所述第一和第二电极309和310。
在图4中，显示根据一个实施方案的电化学装置400的横截面视图。使用电化学装置100d和图1d的相似的特征和设置。该实施方案中，第一活性层405a和单独的第二活性层405b各具有与固化电解质层401直接接触的接触部分，其中第一活性层405a包含第一电极409，所述第一电极409由第一活性层405a的延伸部分形成。所述固化电解质层401设置于所述第一活性层和第二活性层(405a、405b)的接触部分上并将其覆盖，使得所述固化电解质401离子连接第一活性层405a和第二活性层405b。换言之，所述固化电解质401以横向设置的方式桥接第一活性层405a和第二活性层405b。然而，所述固化电解质401也可以垂直设置的方式离子连接第一活性层405a和第二活性层405b，其中所述固化电解质401夹在第一活性层和第二活性层405之间。第一活性层和第二活性层(405a、405b)可包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，其中第一电极409可包含与所述电化学活性层相似或相同的电化学材料。所述电化学装置400还包含第二活性层405b的第一突出部分406，所述第一突出部分406在第一方向上延伸至所述固化电解质之外。第一电极409在第二方向上延伸并与第一活性层405a直接电子接触，其中所述电化学装置400的构造为横向类型。具有第一部分411和第二部分412的第二电极410设置在所述电化学装置400中，其中第二部分412覆盖第二活性层405b的第一突出部分406，且其中第一部分411设置在或夹在所述固化电解质401和第二活性层405b之间，以分层设置。参照图3的描述，所述电化学装置400可设置于电路布置中或连接至电路布置，其中在一个实施方案中，第一电极409和第二电极410连接至附加电极或电路元件，参照所述电化学装置300的描述，且参考图3。
图5显示电化学装置500的实施方案的俯视图，如图1d和图4的描述，其中所述装置500是伸长的或带状的，并且纵向延伸。所述纵向如图5中的箭头所定义。提供了第一电化学活性层和第二电化学活性层505b，其中第一活性层和第二活性层彼此分离，且其中第一电极509由第一活性层的延伸部分形成。固化电解质与所述第一活性层的接触部分和所述第二活性层的接触部分505b直接接触。另外，固化电解质501覆盖所述第二活性层505b的接触部分和第二活性层505b的第一被覆盖部分。第一电极509以相反的纵向(与所述纵向平行)从第一区域延伸，所述第一区域限定了所述第一活性层的第一电极509部分和所述第一活性层的接触部分之间的界面。所述电化学装置500还包含第二活性层505b的第一突出部分，其在第一方向上沿平行于所述伸长的方向延伸。如图所示，提供了第二电极510，其包含设置于第二活性层505b和所述固化电解质501之间的第一部分511，以及覆盖第二活性层505b的第一突出部分的第二部分512。因此，所述第二电极510与第二活性层505b电子接触，并与第一活性层和第一电极509几何分离。另外，第二电极510是伸长的或带状的，并且沿与第一部分506相同的方向，并且平行于所述装置500的纵向(即第一方向)，从第二活性层505b延伸出来。进一步设置所述装置500，使得横截面II-II中第二电极的宽度510为第二活性层505b和/或第一活性层宽度的至少1％或至少5％。所述电极还可以更宽，以覆盖所述第二活性层整个宽度的95％。所述横截面II-II沿第二方向获取，该第二方向正交于所述电化学装置的纵向，或相对该纵向至少具有正交分量。此外，沿横截面II-II，第二电极510的宽度为所述固化电解质层501的宽度的至少1％或至少5％。
根据图6所示的其他实施方案，所述电化学装置600的设置如同图5所示的电化学装置500。另外，所述电化学装置600的设置使得在沿上述第二方向(与所述电化学装置伸长的方向正交的方向)获取的横截面III-III中，第二活性层605的宽度和/或所述固化电解质601的宽度小于第二电极610的宽度。如图5和图6所示，所述横截面II-II和III-III分别包含第二电极的第二部分512和612，且这两个横截面直接在第二电极的第一部分(511；611)和第二部分(512；612)之间的界面处获取。
参照图3的描述，所述电化学装置500和600的实施方案均可设置于电路布置中，或连接至电路布置。其中在一个实施方案中，第一电极(509或609)和第二电极(509或609)分别连接至附加电极或电路元件。
图7显示电化学装置700的实施方案的横截面视图。所述装置700与所述电化学装置100d(参照图1c的描述)有相似的特征和相似的设置。因此，提供具有第一部分711和第二部分712的第二电极710、固化电解质701和具有第一突出部分706的活性层705，所述第一突出部分706在第一方向上延伸。所述电化学装置700的活性层705还设置有第二被覆盖部分和第二突出部分707。第二突出部分707沿与第一方向相反的方向延伸，其中第二被覆盖部分设置于第二突出部分707和所述活性层的接触部分之间。因此，第一突出部分706和第二突出部分707与所述活性层705的其他部分共同形成一片连续的材料。如图所示，所述装置700还设置有第一电极720，其与所述活性层705电接触，其中第一电极720沿相反方向延伸至所述活性层707之外或其更远处。在该实施方案中，第一电极720包含抗腐蚀材料，该材料具有设置于所述活性层705和所述固化电解质701之间的第一部分721。更详细地，第一部分711设置于所述活性层的第二被覆盖部分和所述固化电解质701之间。此外，第一电极包含第二部分722，其覆盖所述活性层705的第二突出部分707，或与之重叠。因此，所述装置700设置有构造相似的第一电极710和第二电极720。
图8显示电化学晶体管装置800的实施方案的横截面视图，其包含与所述电化学装置100c(如图1c)和所述电化学装置200b(如图2b)相同的特征和设置。所述晶体管装置设置有固化电解质801，其设置为垂直建筑构造，且接触并覆盖活性层805的接触部分。参考图1c的描述，所述活性层805包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料。所述活性层805还包含通过改变其氧化还原状态具有电化学改变其导电性的能力的材料。例如，所述活性层805可由导电性聚合物材料或其他合适的电化学活性材料形成。活性层805的一部分形成所述晶体管装置800的第一电极809，其中所述第一电极809与所述活性层805的第一区域接触。设置包含抗腐蚀材料的第二电极810，其与所述活性层805的第二区域接触，其中所述第二电极具有第一部分811和第二部分812，两部分的设置参照图1c的描述。第一电极809和第二电极810是几何分离的，但通过所述活性层805电子连接。因此，所述活性层805在所述第一电极和第二电极之间形成电子通路或连接，其中所述通路或连接的导电性响应于所述电化学活性层805的氧化还原状态，且可通过该氧化还原状态控制。如图8所示，所述晶体管装置800还设置有第三电极813，所述第三电极813与所述固化电解质801离子接触，并与所述活性层805几何分离。所述第三电极813以垂直设置的方式覆盖所述固化电解质801，并由此形成所述晶体管装置800的栅电极。因此，更详细地，所述活性层805实现了第一电极809和第二电极810之间的电连接，其中所述电连接的导电性可通过在第一电极809或第二电极810中的至少一个电极以及第三电极813之间施加电势差而控制。通过施加电势差，所述活性层中的电化学反应被引发。所述电化学反应改变所述活性层805的氧化还原状态，使得所述晶体管装置800的导电性可通过控制电势差而控制。进一步如图所示，所述晶体管装置800设置于基底836上，其中在该实施方案中，所述活性层805和第二电极810与基底836接触。
在图9中，显示电化学晶体管装置的横向实施方案的俯视图，所述装置具有如所述晶体管装置800(图8)的描述相同的特征和设置，但其中第三电极的设置有所不同。因此，活性层905电子连接第一电极909和第二电极910，所述电极具有如图8所述的相似设置。在横向实施方案中，第三电极913设置于所述活性层905的侧边并与之几何分离，而图8所示的实施方案中所述活性层和第三电极呈层叠状的垂直设置。固化电解质901设置为离子接触并覆盖所述活性层905的部分，且还与第三电极913离子接触。因此，所述固化电解质901以横向设置的方式离子桥接或离子连接所述活性层905和第三电极913。由此，通过控制施加至第一电极909和第二电极910中的至少一个电极以及第三电极913之间的电势差，提供对所述活性层905的电化学氧化还原状态的控制。电极909、910和913之间的电势差可通过电源或电控制器(930和931)而改变。或者，电源930和931也可表示其中连接所述晶体管装置900的电路布置。其他由电极线表示的电极可用于将所述晶体管装置的第一电极909、第二电极910和第三电极913连接至电源或连接入电路布置中。因此，连接至所述活性层905的电极可包含不同部分。例如，所述电化学装置的电极包含：所述活性层905本身的一部分，抗腐蚀电极部分(例如910)，以及常规电极935，这些部分连接在一起以形成从例如电源930到所述活性层905的单一的电通路。如图9所示，设置第二电极910，使得第二部分911设置于所述固化电解质901和所述活性层905之间。第二电极910还设置有第一部分912，其覆盖所述活性层905的延伸部分906。参照图9，所述电化学装置900的一些部分和特征(例如所述活性层905的部分，包括第一延伸部分906)被例如所述固化电解质901覆盖，因此图示中在所述固化电解质901的后面。
图10显示所述电化学装置1000的实施方案，其中第一电化学活性层1005a被固化电解质层1001覆盖。接下来，固化电解质层1001以垂直设置的方式被第二活性层1005b覆盖，所述第二活性层1005b包括具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料。第二活性层1005b包含电化学活性材料(其可具有电化学改变其导电性的能力)和/或包含电致变色材料。例如，所述材料可为聚合物材料。因此可提供第一电极，其与第一活性层1005a接触，但该第一电极未图示。提供包含抗腐蚀材料的第二电极1010，其中在框架设置中，所述第二电极1010的一部分设置于第二活性层1005b上并且与之接触，其中所述电极1010围绕第二活性层1005b的开放区域1014。更详细地，且如图所示，第二电极1010的第一部分1011围绕开放区域1014，该开放区域1014限定了所述第二活性层1005b和所述固化电解质1001之间的界面区域或接触部分。因此，第二电极1010设置有第一部分1011和第二部分1012，其中第二电极1010的第一部分1011设置于第二活性层1005b和所述固化电解质1001之间。更详细地，在第二电极的第一部分和第二部分(1011、1012)中，只有第一部分1011与固化电解质1001接触，且第一部分1011设置于第二活性层1005的第一被覆盖部分以及所述固化电解质之间。出于图示的目的，所述固化电解质1001的一角和第二电极1010的一部分从图10中切去。
在一个实施方案中，图10所示的电化学装置中的所述第一和/或第二活性层(1005a和/或1005b)包含电致变色材料，其中所述电化学装置1000形成电致变色像素元件或电致变色显示器(electrochromic display)。所述电致变色材料典型地具有通过改变氧化还原状态而电化学改变其颜色的能力。因此，可例如通过在第一活性层和第二活性层(1005a和1005b)之间经第一电极(未显示)和第二电极1010施加电势差，而实现和控制所述活性层的颜色变化。
图11显示电化学像素元件1100或电致变色显示器的实施方案的横截面视图，参照图10的描述。该图中，第二活性层1105b设置在底部，且包含电致变色材料，并设置有第二电极1110。第二电极1110包含抗腐蚀材料并具有第二部分1112(其覆盖所述活性层1105的延伸部分1106)，以及第一部分1111(其设置于固化电解质层1101和第二活性层1105b之间)。如图所示，第二电极的第一部分1111围绕由图11的1114表示的开放区域。所述开放区域1114限定了所述固化电解质1101和第二活性层1105b之间完整界面区域1115或接触部分，且可设置为不同形状，例如矩形、环状、带状或图形形状(figureshaped)。因此，可实现具有多种形状或形式的像素和显示元件。如图所示，所述电致变色像素元件1100连接至电路中，该电路包含控制的装置1030和常规电极或电连接装置1135。
图12a-d阐明了本发明实现的改善的转换特性。空心方形表示根据图8所示实施方案的晶体管装置，即，其中用碳作为抗腐蚀漏极(drain electrode)810，以及PEDOT:PSS的活性层805。实心方形表示根据一个实施方案的晶体管装置，该实施方案中只存在包含PEDOT:PSS的活性层805，即不存在抗腐蚀材料。更详细地，首先将由PEDOT:PSS Clevios SV3丝网印刷膏构成的的活性层805丝网印刷至聚酯(PET)基底上，然后在110℃热固化5分钟。接着，在对应于空心方形的装置中，通过丝网印刷沉积包含碳材料(DuPont7102丝网印刷膏)的电极810。然后沉积电解质层801，使其在所述活性层805之内限定活性晶体管通道。在对应于空心方形表示的图的实施方案中，所述电解质层还覆盖部分811。所述活性区域(即所述晶体管通道区域)在两个晶体管装置中均为400×400μm2的级别。这一具体实验中的电解质由离子液体组成，但使用聚阳离子电解质和聚阴离子电解质获得的结果是相似的。在该测量中，栅电压在0至1V之间循环，其中1V对应于晶体管通道转换至其断开状态，且两电极之间的电压恒定地设置为-1V。图12a、12c和12d中，两个数据点之间的时间间隔分别为103ms、23ms和5ms。图12a显示在无抗腐蚀材料的装置中，由关到开的转换事件需要～300毫秒，而在含抗腐蚀材料的装置中该转换事件以少于100毫秒发生。图12b显示两个不同晶体管装置造成了相似的关态电流水平，即似乎不发生零散的电化学反应。图12b基于与图12a显示的相同数据。图12c显示，无抗腐蚀材料时由关到开的转换事件需要～120毫秒，而在包含抗腐蚀材料的装置中该转换事件需要不到20毫秒，且图12d也显示了相同的趋势；当将所述抗腐蚀材料用作所述电极之一时，转换时间至少缩短为五分之一(five times shorter)。通态电流(on-current)水平的不同可以解释为：含抗腐蚀材料的晶体管装置的通道长度为无抗腐蚀材料晶体管装置的三分之一(three times shorter)，结果是造成了更高的电流通过量。还应注意，分别反映于图12a、12c和12d中的栅电极所施加的不同脉冲长度导致不同转换时间，特别是在无抗腐蚀材料的晶体管装置中。在图12a中施加栅电压数秒钟，而图12d中栅电压的施加只持续不到200毫秒。因此，所述电化学反应使图12a中的晶体管装置增加了更多的负担(strain)，这可以解释该晶体管通道由关到开转换时较长的转换时间。
参照若干明确公开的实施方案，上文已大体地阐述了本发明。然而，如本领域技术人员所理解，本发明的范围同样可能涵盖除了上述之外的实施方案，如附带的权利要求所限定。

Claims (20)

1.电化学装置，其包含
-固化电解质层(101)，
-至少一个电化学活性层(105)，其中各活性层包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，且所述至少一个活性层的每一个包含与所述固化电解质直接接触的接触部分(140)，
并且所述至少一个活性层之一进一步包含：
第一被覆盖部分(141)，其从所述接触部分延伸出来，且其中所述固化电解质(101)覆盖所述被覆盖部分和所述接触部分，
-第一电极(109)，其与所述至少一个活性层之一的第一区域(143)电子接触，
-第二电极(110)，其与所述至少一个活性层之一的第二区域(144)电子接触，
其中所述第二电极的第一部分(111)和第二部分(112)包含抗腐蚀材料，
在所述第二电极的第一部分和第二部分中，只有所述第一部分(111)与所述固化电解质(101)直接接触，且
所述第二电极的第一部分(111)设置于所述第一被覆盖部分和所述固化电解质之间。
2.根据权利要求1的电化学装置，其设置于柔性基底(236；736)上。
3.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中所述第二电极在第一方向上伸长和延长。
4.根据权利要求3的电化学装置，其中，在沿正交于所述第一方向的第二方向获取的所述电化学装置的横截面(II-II)中，所述第二电极的宽度为包含所述第一被覆盖部分的所述活性层宽度的至少1％或至少5％。
5.根据权利要求3的电化学装置，其中，在沿正交于所述第一方向的第二方向获取的所述电化学装置的横截面(III-III)中，所述第二电极的宽度为所述固化电解质宽度的至少1％或至少5％。
6.根据权利要求4、5或6的电化学装置，其中所述横截面包含所述第二电极的第二部分，并且相邻所述第二电极的第一部分和第二部分之间的界面而获取。
7.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中包含所述第一被覆盖部分(141)的所述活性层还包含从所述被覆盖部分延伸出来的第一突出部分(106)，
其中所述第一被覆盖部分(141)设置于所述接触部分(140)和所述第一突出部分(106)之间并与这两者直接接触，且
所述第二电极的第二部分(112)至少部分地覆盖所述第一突出部分(106)。
8.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中所述第二电极的第二部分围绕开放区域(1014；1114)，所述开放区域限定所述固化电解质和包含所述第一被覆盖部分的所述活性层之间的界面区域(1115)。
9.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中所述第二电极设置为层。
10.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中
所述至少一个电化学活性层中之一包含第二被覆盖部分，其中所述第二被覆盖部分从所述至少一个电化学活性层中之一的接触部分延伸出来，
所述第一电极的第一部分和第二部分包含抗腐蚀材料，其中
在所述第一电极的第一部分和第二部分中，只有所述第一部分(111)与所述固化电解质(101)接触，且
所述第一电极的第一部分(111)设置于所述第二被覆盖部分和所述固化电解质之间。
11.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中所述抗腐蚀材料选自：碳、金、钛、铂、碳的导电形式、石墨、石墨烯、贵金属或惰性金属。
12.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中所述有机材料包含导电性聚合物材料。
13.根据前述权利要求任一项的电化学装置，其中包含所述第一被覆盖部分的所述活性层还包含具有通过改变其氧化还原状态而电化学改变其导电性的能力的材料。
14.电化学晶体管装置(800；900)，其包含权利要求13的电化学装置，其中所述第一区域(143)和所述第二区域(144)是包含所述第一被覆盖部分的所述活性层的两个单独的区域，
该电化学装置还包含第三电极(813；913)，所述第三电极与所述固化电解质离子接触，并与包含所述第一被覆盖部分的所述活性层分离，
其中包含所述第一被覆盖部分的所述活性层(805；905)将所述第一电极(809；909)和第二电极(810；910)电子连接。
15.电路，其包含前述权利要求任一项的电化学装置，和
电源(330；930)，
其中所述第一电极和第二电极连接至所述电源。
16.根据权利要求1至12中任一项的电化学装置，其中所述至少一个活性层(405；1005；1105)之一包含电致变色材料。
17.电致变色像素元件(400；1000；1100)，其包含权利要求16的电化学装置。
18.电路，其包含权利要求17的电致变色像素元件，和
电源(1030)，
其中所述第一电极和第二电极连接至所述电源。
19.电化学装置，其包含
-固化电解质层(101；201；801；901)，
-电化学活性层(105；205；805；905)，其包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，
并且该活性层包含：
接触部分(140)，其与所述固化电解质直接接触，和
第一被覆盖部分(141)，其从所述接触部分延伸出来，
-第一电极(109；209；809；909)，其与所述活性层的第一区域(143)电子接触，
-第二电极(110；210；810；910)，其与所述活性层的第二区域(144)电子接触，
其中所述第二电极(110；210；810；910)的第一部分(111；211；811；911)和第二部分(112；212；812；912)包含抗腐蚀材料，其中，在所述第二电极(110；210；810；910)的第一部分和第二部分中，只有所述第一部分(111；211；811；911)与所述固化电解质(101；201；801；901)接触，且设置于所述第一被覆盖部分和所述固化电解质之间。
20.电化学装置，其包含：
-固化电解质层(101；401；501；601；1001；1101)
-第一和第二电化学活性层(105a，105b；405a，405b；1005a，1005b；1105a，1105b)，其包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，所述第一活性层和第二活性层在空间上彼此分离，并且各包含与所述固化电解质直接接触的各自的第一和第二接触部分(140a，140b)，
其中所述第二活性层(105b；405b；1005b；1105b)还包含从所述第二接触部分(140b)延伸出来的被覆盖部分(141)，
-第一电极(109；409；509；1009；1109)，其与所述第一活性层的第一区域(143)电子接触，
-第二电极(110；410；510；1010；1110)，其与所述第二活性层(105b；405b；1005b；1105b)的第二区域(144)电子接触，
其中所述第二电极(110)的第一部分(111)和第二部分(112)都包含抗腐蚀材料，其中
所述第二电极(110)的第一部分和第二部分(112)中，只有所述第一部分(111)与所述固化电解质直接接触，且设置于所述被覆盖部分(141)和所述固化电解质(101)之间。
CN201080044527.4A 2009-10-05 2010-10-05 电化学装置 Active CN102576176B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US27254409P 2009-10-05 2009-10-05
EP09172227 2009-10-05
EP09172227.2 2009-10-05
US61/272,544 2009-10-05
PCT/EP2010/064818 WO2011042430A1 (en) 2009-10-05 2010-10-05 Electrochemical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102576176A true CN102576176A (zh) 2012-07-11
CN102576176B CN102576176B (zh) 2016-08-03

Family

ID=41820485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080044527.4A Active CN102576176B (zh) 2009-10-05 2010-10-05 电化学装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8810888B2 (zh)
EP (1) EP2486447B1 (zh)
JP (1) JP5694334B2 (zh)
KR (1) KR101761850B1 (zh)
CN (1) CN102576176B (zh)
WO (1) WO2011042430A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112718399A (zh) * 2021-03-31 2021-04-30 江苏时代新能源科技有限公司 涂布组件及涂布装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8735858B2 (en) * 2010-04-30 2014-05-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Ionic devices with interacting species
US9709867B2 (en) 2010-10-05 2017-07-18 Rise Acreo Ab Display device
US9494839B2 (en) 2011-04-05 2016-11-15 Acreo Swedish Ict Ab Electrochemical device manufacturing
CN104040418B (zh) * 2011-11-07 2016-11-23 阿克里奥瑞典Ict公司 垂直型电致变色显示器
US9684218B2 (en) 2012-11-07 2017-06-20 University Of South Florida Low-cost chromatic devices
FR3043843B1 (fr) * 2015-11-17 2019-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Composant electronique actionnable electro-chimiquement et procede de realisation du composant electronique actionnable
US11353693B2 (en) * 2017-02-06 2022-06-07 Paul Atkinson Polymorphic electro-optic displays
US10135015B1 (en) * 2017-11-02 2018-11-20 Palo Alto Research Center Incorporated Electrochemical clock and oscillator devices
KR102069249B1 (ko) * 2018-06-08 2020-01-22 성균관대학교산학협력단 전기화학 트랜지스터 및 이의 응용
EP3764092B1 (en) 2019-07-11 2023-09-13 Ecole Polytechnique Multi-gate oect based detection device comprising depolarization electrode

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1380990A (zh) * 2000-11-10 2002-11-20 株式会社村上开明堂 固态电致变色器件和使用这种器件的反射镜系统和crt显示器

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8928748D0 (en) * 1989-12-20 1990-02-28 Ici Plc Solid state electrochromic devices
US6193912B1 (en) * 1998-03-03 2001-02-27 Gentex Corporation Near infrared-absorbing electrochromic compounds and devices comprising same
FR2791147B1 (fr) * 1999-03-19 2002-08-30 Saint Gobain Vitrage Dispositif electrochimique du type dispositif electrocommandable a proprietes optiques et/ou energetiques variables
US6878492B2 (en) * 2000-07-10 2005-04-12 Showa Denko Kabushiki Kaisha Polymerizable composition and use thereof
EP1373976B1 (en) 2001-03-07 2008-04-23 Acreo AB Electrochemical pixel device
US7012306B2 (en) * 2001-03-07 2006-03-14 Acreo Ab Electrochemical device
EP1456892A1 (en) 2001-11-30 2004-09-15 Acreo AB Electrochemical device
WO2003074627A1 (en) 2002-03-07 2003-09-12 Acreo Ab Electrochemical device
CA2424561A1 (en) * 2002-04-02 2003-10-02 Nippon Shokubai Co., Ltd. Material for electrolytic solutions and use thereof
JP4640430B2 (ja) 2002-04-15 2011-03-02 セイコーエプソン株式会社 電気泳動装置、電気泳動装置の製造方法および電子機器
EP1608719A2 (en) * 2003-03-05 2005-12-28 Electrochromix, Inc Electrochromic mirrors and other electrooptic devices
SE526725C2 (sv) 2003-09-17 2005-11-01 Acreo Ab Förfarande och anordning för tillverkning av elektriska komponenter
EP1687670B1 (en) 2003-11-19 2014-03-12 University of Florida Research Foundation, Inc. A method to contact patterned electrodes on porous substrates and devices thereby
US7177064B2 (en) 2004-06-11 2007-02-13 Lg Chem, Ltd. Display device using printed circuit board as substrate of display panel
JP2006030820A (ja) * 2004-07-21 2006-02-02 Hitachi Ltd 表示装置および表示方法
CN101116029A (zh) 2005-02-09 2008-01-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有水基电解质的显示装置
WO2006097566A1 (en) 2005-03-18 2006-09-21 Avantone Oy Methods and arrangements for acquiring and utilising enhanced electronic conduction in an organic thin film transistor
US7733555B2 (en) * 2005-06-17 2010-06-08 Electro Chromix, Inc. Environmentally safe electrochromic mirrors
JP2007103584A (ja) 2005-10-03 2007-04-19 Ricoh Co Ltd トランジスタ素子、表示装置およびこれらの製造方法
EP1786049A1 (en) 2005-11-09 2007-05-16 Acreo AB Transistor
JP2007214326A (ja) 2006-02-09 2007-08-23 Central Res Inst Of Electric Power Ind 有機半導体素子
US20100163283A1 (en) 2006-11-29 2010-07-01 Mahiar Hamedi Electronic circuitry integrated in fabrics

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1380990A (zh) * 2000-11-10 2002-11-20 株式会社村上开明堂 固态电致变色器件和使用这种器件的反射镜系统和crt显示器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MATTHEW J.PANZER ET AL: "High Carrier Density and Metallic Conductivity in Poly(3-hexylthiophene) Achieved by Electrostatic Charge Injection", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》 *
MATTHEW J.PANZER ET AL: "Polymer Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Transistors: Loe-Voltage,High-Current Switches for Organic Electronics and Testbeds for Probing Electrical Transport at High Charge Carrier Density", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112718399A (zh) * 2021-03-31 2021-04-30 江苏时代新能源科技有限公司 涂布组件及涂布装置
CN112718399B (zh) * 2021-03-31 2021-08-06 江苏时代新能源科技有限公司 涂布组件及涂布装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120083444A (ko) 2012-07-25
CN102576176B (zh) 2016-08-03
EP2486447A1 (en) 2012-08-15
JP2013506862A (ja) 2013-02-28
US20130128332A1 (en) 2013-05-23
WO2011042430A1 (en) 2011-04-14
EP2486447B1 (en) 2020-04-22
US8810888B2 (en) 2014-08-19
KR101761850B1 (ko) 2017-08-04
JP5694334B2 (ja) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102576176A (zh) 电化学装置
EP1373976B1 (en) Electrochemical pixel device
EP1373975B1 (en) Electrochromic device
US9709867B2 (en) Display device
EP2015135B1 (en) Electrochemical device
JP5593389B2 (ja) アクティブ・マトリックス・エレクトロクロミック・ディスプレイ・デバイス、及び、その製造方法
Howard et al. Cost-effective, flexible, and colorful dynamic displays: removing underlying conducting layers from polymer-based electrochromic devices
Kang et al. Electrochromic device of PEDOT–PANI hybrid system for fast response and high optical contrast
Li et al. Voltage-tunable dual image of electrostatic force-assisted dispensing printed, tungsten trioxide-based electrochromic devices with a symmetric configuration
Preston et al. Intrinsically Stretchable Integrated Passive Matrix Electrochromic Display Using PEDOT: PSS Ionic Liquid Composite
CN103201676B (zh) 显示装置
JP6035458B2 (ja) 電極上での自己整列電解質に基づく電気化学デバイスの製造方法
EP2312386A1 (en) Passive-matrix electrochromic display device
EP2625565B1 (en) Passive-matrix electrochromic display device exhibiting a threshold voltage
EP2439584A1 (en) Method of manufacturing an electrochemical device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: The country of Sweden

Applicant after: Acreo Swedish ICT Companies

Address before: The country of Sweden

Applicant before: Acreo AB

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant