CN1182888A - 光学装置和电解液 - Google Patents

Abstract

一种供作光学滤波器的光学装置,包括一对衬底,至少一个衬底是透明的,至少有一个设置在上述透明衬底上的透明电极,至少一个反电极,一个设置在一对衬底边缘的隔离物,一种RED电解液,作为滤光材料设置在一对衬底之间的空间内的,RED溶液包含一种银盐和一种混合溶剂,混合溶剂包含DMSO和另一种溶剂,用于溶解银盐。透明电极和反电极由施加其上的电压驱动,并且银盐通过控制电压而被沉淀和溶解,由此分别导致RED溶液有色和无色,使得光量被调节。

Description

光学装置和电解液

本发明涉及一种光学装置，如用于数字或字符显示的显示装置，或X-Y矩阵显示装置和一种能够控制光的透射或反射的光学滤波器，还涉及一种用于这些光学装置的电解液。

在电压驱动的显示装置中，如显示时间的数字时钟，已经采用了电色材料(以下称作EC材料)。

使用电色材料、电色显示元件(以下称作ECD)的显示装置是一种非发射光显示的显示装置，它作为一种电化光调制元件，用反射或透射的光进行显示。因此，它们具有一个使观看者即使在很长的观看时间后也不会疲劳的优点，并且以较低的电压驱动，消耗很少的能量。例如，如日本未审查的公开申请No.59-24879所述，液体型ECD是众所周知的，其中，可形成有色和无色状态的有机分子族的Viologen被用作EC材料。

但是，当在ECD元件中使用象Vio或类似的EC材料时，它的响应和遮光性严重不足于实际装置的需要，以致于到目前为止它从来未被实际采用。另外，尽管需要作为光量调节装置的装置必须能够控制可见光区域的光透过性，但没有一种目前使用的EC材料能够满足这个需要。

在这样的情况下，发明者注意到将金属盐的沉淀或溶解应用到光调节元件中作为ECD的替代物，并且还解决了应用了银沉淀和溶解的电化光调节单元的显影。结果是本发明者获得了一种在响应和遮光两方面均具有所需性能的元件。

尽管如此，还发现有一个问题，即象使用二甲基亚砜(DMSO)这样的具有高固化点(DMSO的为18℃)的溶剂的元件虽然银的沉淀和溶解可逆性很强，但它的低温性能如此之差，很容易在低温下固化。

因此，本发明的目的在于提供一种光学装置，能够以低能量消耗的驱动，能够控制光在可见区域的透射和反射率和具有令人满意的低温性能，还提供一种用于这种光学装置的电解液。

为了达到上述目的，本发明提供的光学装置包括：

一对衬底，其中至少有一个衬底透明；

至少有一个透明电极设置在透明衬底的一侧上；

至少有一个反电极；

设置在一对衬底之间周围的隔离物；和

设置在一对衬底之间空间内的电解液，电解液包括银盐，如AgF、AgCl、AgBr、AgI和AgSCN(以下称作银盐)和包括至少两种溶解银盐的溶剂的混合溶剂。

在光学装置中，通过施加电压来驱动透明电极和反电极，并通过控制电压来沉淀或溶解银盐，从而分别造成电解液的有色和无色状态。

按照本发明，提供的电解液包括：

一种银盐；和

一种至少包括两种溶解银盐的溶剂的混合溶剂。

电解液设置在施加电压的一对电极之间，通过控制电压来沉淀和溶解银盐，从而分别造成电解液的有色和无色状态。

在按照本发明的光学装置和电解液中，银(络合物)盐用作可引起致银的沉淀或溶解双向电镀的材料，也就是RED(可逆的电沉淀)材料，因为当制备溶液并当溶液有色时在可见光区域几乎均匀遮光时，银(络合物)盐使溶液在可见光区域(400～700nm的波段)不吸收光。另外，通过控制加在电极上驱动电压，银(络合物)盐显示出令人满意的沉淀和溶解的可逆性。与此相比，用于电镀槽的氰族溶液为传统的从银(络合物)盐中沉淀银所周知。但是，用这样的氰族溶液会带来确保工作环境安全及废弃液排放的问题。因此，用在本发明中用的是无氰银盐。

通过使用可逆系统在透明电极上从银(络合物)盐中沉淀或溶解，也就是通过使用一种用于RED(可逆的电沉淀)的材料作为可逆镀层的材料，可以提供一种低功耗且不发光型的光学装置，如适宜于可见光区的光学滤波器。

另外，本发明光学装置和电解液的重要一点是用于制备银盐溶液的溶剂至少包括两种溶剂(混合的溶剂)。因此，通过把二甲基亚砜(DMSO)和另外一种尤其与DMSO匹配的溶剂制成一种混合溶剂，可提高溶液的低温性能并扩大工作温度范围，从而解决由于使用二甲基亚砜(DMSO)一种溶剂造成不良的温度特性而使元件的工作环境受限的问题。

因此，在本发明的光学装置和电解液中，通过使用混合多种银的沉淀或溶解可逆性强而温度性能差的溶剂的混合溶剂，从而制造出多种分别对电解液的组份如银盐溶解有贡献的并防止电解液在低温下固化的溶剂。这使得用在任何寒冷地区的装置中的电解液都不会冻结。

图1是本发明光学滤波器实施例的截面示意图；

图2是图1中所示光学滤波器的草图；

图3是图1中所示光学滤波器的ITO电极布置的图形特例示意图；

图4是具有图3中所示ITO电极布置的光学滤波器实施例的截面示意图；

图5是当本发明的光学滤波器例1处于无色状态时透射率变化的谱线图；

图6是当本发明的光学滤波器例1处于有色状态时透射率变化的谱线图；

图7是对于用于本发明光学滤波器的其它实例中的混合溶剂各种混合比例的电解液电导率随温度变化的曲线；

图8是对于本发明光学滤波器的其它实例中银盐对支持电解液的各种浓度比例(mmol/mmol)，电解液的电压-电流特性曲线。

按照本发明的上述光学装置中的混合溶剂和电解液至少包括选自碳酸丙烯酯(PC)、乙腈(AN)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基丙酰胺(MPA)、N-甲基吡咯烷酮(MP)、2-乙氧基乙醇(EEOH)、2-甲氧基乙醇(MEOH)、二甲基亚砜(DMSO)、二氧戌环(DOL)、乙酸乙酯(EA)、四氢呋喃(THF)、甲基四氢呋喃(MeTHF)、二甲氧基乙烷(DME)、γ-丁内酯(γ-BL)族中的两种。特别是包含二甲基亚砜和其它溶剂的混合溶剂为宜。下面是上述溶剂的化学式。

上述混合溶剂最好包括多种具有彼此不同结构的溶剂。例如，可以包括一种具有环状结构的溶剂和一种非环状结构(如链结构)的溶剂。或者，即使两种溶剂都是环状结构，杂环化合物和非杂环化合物，五元环化合物和六元环化合物，及具有一种杂原子的杂环化合物和具有两种杂原子的杂环化合物也可以结合。另外，甚至对于一种有非环状结构的结合，也能够有链结构的和非链结构的结合，以及有杂原子的和没有杂原子的结合。

特别是混合溶剂最好是一种包括二甲基亚砜和其它溶剂的混合溶剂。在这种混合溶剂中，对于确定相容的银盐的可溶性和低温特性，二甲基亚砜的份额最好等于或大于另一种溶剂。例如，当把混合溶剂保持在-20℃下两小时时，对于银盐和载体电解液的2∶3比例，混合溶剂最好包括二甲基亚砜和乙腈，其体积的混合比例为(二甲基亚砜∶乙腈＝50∶50)至(55∶45)，或者二甲基亚砜和具有环状结构的溶剂的混合比例(二甲基亚砜∶具有环状结构的溶剂)＝(55∶45)至(60∶40)。二甲基亚砜的份额过小将易于造成盐沉淀，份额过大将易于造成在低温下固化。但是，如下所述，对于某一比例的银盐和载体电解液，混合溶剂(二甲基亚砜(DMSO)∶其它溶剂)的混合比例可以在(60∶40)至(20∶80)的范围内变化。

另外，作为上述的银盐，最好采用AgBr这样的卤化银和浓度为0.005至2.0mol/L的溶液。

另外，为了溶解卤化银，最好通过利用一种能够提供相同种类或不同种类(如卤化钠，卤化钾，卤化钙或季胺盐)的卤族元素的载盐制成卤化银形成复合盐。

在这种情况中，载盐的浓度最好是银盐的1/2至5倍。

另外，作为工作电极对沉淀或溶解银充当过滤材料的透明电极(尤其是通过对氧化铟掺锡的方法获得的ITO电极)可被物理或化学地调节到较低的电势，以把银沉淀到透明电极上或很容易地溶解银，并减小对透明电极和电解液本身的电损害。

在这种情形中的化学调节方法最好作为通过利用锡溶液和钯溶液的两溶液处理的钯对ITO的表面处理来进行。这也就是ITO电极的表面活化处理通过钯进行，其中钯核淀积到一个ITO衬底上，增强ITO电极的表面活性。

在这种情形中，可使用这样的锡溶液和钯溶液，其中，0.10至1.0g的氯化锡(SnCl₂)溶解在(0.010至0.10％)的一升HCl中，0.10至1.0g的氯化钯(PdCl₂)溶解在(0.010至0.10％)的一升HCl中。

另外，作为一种物理方法，可采用蒸发而在每个ITO电极上淀积除银之外的贵金属的方法。

当上述的卤化银是其可逆性特别强的碘化银时，最好把碘化钠这样的载体电解液(载盐)加到浓度范围从与碘化银相等到其20倍的溶液中，以增强RED溶液的导电性。

另外，为了增强银沉淀或银在电解液中的溶解的可逆性，最好把添加剂如抗坏血酸加到溶液中。加入的抗坏血酸的份额最好在5至200mmol/L范围内。

用作RED材料的银盐具有在可见光区域几乎均匀挡光的能力，但是有时它也会引起溶液体系变得浑浊，难以保持溶液的透明度。这是由于在银从被沉淀的或被溶解在银(复合)盐中的沉淀电极上溶解到溶液中时产生副产品的缘故。

研究结果表明，在包括用作RED材料的银(复合)盐中，显现在溶解沉淀的银时的碘有时使溶液变浑浊。因此，加入能够减少沉淀的碘进入离子状态的减少剂可以避免溶液变浑浊。

因此，最好用一种溶解了卤化银并添加了减少剂的溶液作为RED溶剂。

特别地，在一个还加入碘化钠的卤化银体系中，最好用抗坏血酸和/或氯化锡作为减少剂抑制在沉淀的银溶解时产生的碘沉淀，避免RED溶液透射性的降低并抑制由于显现的碘造成的两种组份的变化。在这种情形中，加入的减少剂最好在与卤化银的浓度相等或为其两倍的范围内。

最好的情况是，当处于无色状态时溶液不吸收可见区域的光，并且使用在可见光区域几乎均匀吸收少量光的lTO电极，使得造成溶液有色或无色的衬底电极起到一个光学滤波器的作用。

当通过使用RED溶液重复有色和无色状态时，因为装置太小而无法搅拌溶液体系。因此最好通过控制电流来驱动装置，以便于量化银的沉淀和溶解反应。

作为一种通过控制电流来驱动溶液成为无色或有色的方法，使电流值从高向低垂直变化的电流驱动方法最好能加快有色和无色(银的沉淀和溶解速度)变化的速度。使电流值从低向高垂直变化的电流驱动方法最好还能减少由于银的重复沉淀和溶解导致的对衬底的损坏。

下面将对本发明的实施例进行描述。

图1和图2是本发明光学滤波器10的实施例简图。

在光学滤波器10中，形成一个盒的一对透明衬底4和5(如玻璃片)以一固定的间隔平行设置，并且每个透明衬底作为显示窗。在这些衬底的内侧表面分别设置透明的工作电极2和3(如ITO)，使其彼此面对。这些工作电极2和3中的至少一个用作产生有色或无色的电极。

在围绕衬底4和5的全部周边上设置反电极6，反电极6也作为隔离物。例如，反电极包括一个银片。虽然没有示出，但光学滤波器10配置有一个参考电极，如银线。

在彼此面对的电极2和3之间封装RED溶液1以使得与电极2和3及参考电极连接。RED溶液包含用作电色材料的银(复合)盐。对反电极和透明电极2和3施加一特定时间的直流驱动电压，以使银(复合)盐引致在作为阴极的ITO电极上的氧化还原反应，如下列表达式所示，使得显示窗由于Ag淀积到透明电极上而变得有色。〖化学式2〗

         

通过在电极上淀积Ag，可从显示窗上观察到由于Ag的淀积而出现的特定的颜色，使得溶液用作一种滤光材料。然后，由于这种显色的溶液的滤光作用，也即溶液的可见光透射率(或色密度)根据电压的大小或施压时间变化。因此，通过控制电压的大小或施压时间，可把光学滤波器10用作一个透射率变化的滤波器。利用有色溶液，可见光的反射率也可改变，以致溶液也可以被用作一种反射率可变的滤波器。

此光学滤波器10可提供几乎形成在盒的全表面的电极2和3。实际上可以按图3和4中的实例构成。

设置在透明衬底4和5上的透明电极分别被分成中心电极2a和3a以及围绕中心电极2a和3a同心小间隔布置的环形电极2b，2c，2d，2e，和3b，3c，3d和3e。围绕着面电极2e和3e，在最外侧周围设置银反电极6A和6B，用于电势补偿。

这些电极2a和3a，2b和3b，2c和3c，2d和3d，2e和3e，6A和6B分别通过薄铬线的线9A，9B，9C，9E和9F连接到驱动电源8A，8B，8C，8D，8E和8F。

透明衬底4和5由隔离物7(图1中反电极6充当此隔离物)以一特定的距离设置，RED溶液1封装其间。

其氧化还原反应可依据施加的电压控制的RED溶液1，能够根据施加到分电极2a和2a，2b和3b，2c和3c，2d和3d，2e和3e的电压改变银从RED溶液沉淀到分电极的阴极的沉淀量。另外，对电极6A和6B施加电势补偿电压V6。

因此，如果所有的施加电压设为相等(V1＝V2＝V3＝V4＝V5)，则RED溶液1的全部可以均匀地着色，并且颜色密度可根据电压均匀地改变。

如果对每个电极施加不同的电压，例如V1＜V2＜V3＜V4＜V5，则颜色从中心到边缘变浓密(换言之，从中心到边缘为止处的透射率变小)。这就是使用光学滤波器10作为TV摄像机CCD(电荷耦合器件)的光阑的优点，这样还能够满足CCD集成块的缩小。如果以反转的顺序施加电压，从中心到边缘位置处的透射率将增加。

所以，通过施加到各个分电极上的电压，可使用施加电压的不同大小形式控制浓度或灰度，使得光学滤波器变为可用于各种应用领域。

如上述解释，按照本实施例，包括银盐的RED材料被用作调节光学装置光量的滤光材料，并以一种完全不同于使用传统的RED材料的概念为基础，借助于对透明电极和反电极的驱动(尤其是施加的电压)来控制有色RED材料的浓度。通过较好地利用这些特点可以使光学滤波器的颜色显出层次。因此，RED材料的使用可提供一种电量消耗微小的滤波器，此种滤波器比作为光量调节装置的机械操作的传统可变ND滤波器有更强的能力。

下面将参考以图1和图2中的形状使用光学滤波器的特例，对实施例进行详细的解释。例1(对使用卤化银AgX的元件的驱动试验)

在此例中，用卤化银来研究银的可逆沉淀和溶解。采用可逆性高于其它银(复合)盐的溴化银(AgBr)作为卤化银。

试验在恒定电势下改变透射率以找出银的沉淀电势。包括二甲基亚砜(DMSO)和乙腈的混合溶剂以混合比例DMSO∶AN＝1∶1的用作一种溶剂。溴化银的浓度取为500mmol/L。为了溶解溴化银并增强导电性，在750mmol/L的溶液中溶解碘化钠(NaI)，再在50mmol/L的溶液中加入抗坏血酸。该溶液即电解液用作RED溶液。

随时间改变透射率时保持施加到盒上的电压恒定。也就是用恒定电势法驱动光学滤波器并对银在-0.8V的电压(盒电压)下沉淀2秒钟，在+1.0V的电压(盒电压)下溶解2秒钟。在此，ITO电极用作工作电极，银线用作参考电极，银片用作反电极。

结果示于图5和图6。可以发现沉淀在阴极上的Ag随着施压的时间进一步地减小透射率，挡光性变得满足于所有的可见光区域(400nm至700nm的波段)。一转变电压的极性，透射率就因为沉淀的银的溶解而增加。从这种透射率的变化可以看出银的沉淀和溶解满足可逆性。例2(低温下测试)

在例1中，通过使用混合比DMSO∶其它溶剂＝1∶1的各种混合溶剂制备电解液，并通过与其它的相比，对保持在低温下的每种电解液的性能作以检测。结果示于表1，其中○表示“不冻结”，×表示“固化”或“盐(NAI)沉淀”。

            表  1

DMSO中的另一种溶剂	保持在低温下的状态
			-10℃2小时	-20℃2小时
	AN	○			○
γ-BL			○	○
	DMAC	○			x-○
NMP			○	x-○
	PC	○			x-○
DOL			○	○

AN：乙腈，γ-BL：γ-丁内酯，DMAC：二甲基乙酰胺，NMP：N-甲基吡咯烷酮，PC：碳酸丙烯酯，DOL：二氧戌环。

从上述结果可以理解，当使用一种其它溶剂和DMSO混合的混合溶剂时，电解液不容易在低温下冻结，使得低温特性提高。当仅使用DMSO时，电解液在上述任意一个保持的低温下冻结。例3(合适的混合溶剂的选择)

对RED溶液，即例1中的电解液进行最优化研究，以确定使用的混合溶剂的混合比和溶液的浓度。用各种混合比例的DMSO∶AN制备包括500mmol/L的AgBr和750mmol/L的NaI的电解液。通过把电解液设置在一对用1k至100kHMz的频率驱动的电极之间来测试保持在-20℃(1000/T＝3.95)，室温(1000/T＝3.41)下两小时的电解液的电导率。结果示于图7中，是对于混合溶剂的不同混合比(体积比)电解液的电导率与温度的依赖关系。

另外，在电解液被保持在-20℃下两小时之后测试具有各种混合比DMSO∶AN的电解液的性能，并测试在室温下处理的电解液(在用混合状态的溶剂填装盒时不受改变混合比的影响)的平稳性。结果示于下表的表2。在此，在“保持在-20℃”栏中的“盐沉淀”意味着NaI的沉淀，在“室温下处理的平稳性”栏中◎表示“优秀”，○表示良好，△表示“可接受”，×表示“不可接受”。

                      表    2

DMSO/AN(体积比)	保持在-20℃	在室温下处理的平稳性
			45∶55	在一定情况下盐沉淀	×
50∶50	不冻结	△
			55∶45	不冻结	◎
60∶40	在一定情况下部分固化	○
			80∶20	在一定情况下固化	○

从上面的结果可以发现，电导率在低温下易于降低，低温性能易于随着由于固化或电导率的降低而致的DMSO比例的增加衰减。但是，也可以发现为了很好地溶解载体电解液，需要充足的DMSO浓度。还发现过低的DMSO浓度易于导致保持在低温下的电解液中盐(NaI：以下同样采用)的沉淀。因此，从低温性能和溶解性两个角度看，可以发现DMSO的浓度以DMSO∶AN＝(50∶50)至(55∶45)的范围内确定为好，其中，DMSO∶AN＝(55∶45)为最佳。

接下来，对银盐和比例固定在DMSO∶AN＝(55∶45)的载体电解液的各种浓度检测电解液的极化强度。当用恒定电流将银沉淀在7mm直径的工作电极上时，测量穿过工作电极和参考电极的电压，并用测得的电压作为相应的极化强度进行极化强度比较。图8表示对于银盐与载体电解质的各种浓度比(mmol/mmol)，电解质的电压-电流特性。

结果表明，用显得最佳的650mmol/L的AgBr和700mmol/L的NaI获得最小的极化强度。但是又发现它们导致较差的可逆性，并且发现用550mmol/L的AgBr和750mmol/L的NaI提供第二最小极化强度的浓度实际上是最好的一种。例4(溶液的溶解性)

对于多种银盐和多种载体电解质的各种结合物测试其溶质的溶解性，其中载体电解质具有DMSO∶其它溶剂的混合比率固定在50∶50，银盐与载体电解质的比固定在500mmol/L∶755mmol/L，如例3中所述。在室温下获得的结果示于表3、表4和表5，在此◎表示“容易溶解”，○表示“溶解”，△表示“几乎不溶”，×表示“不溶”，-表示“未测”。

                        表3

AN	NaI	NaBr	LiI	LiBr
					AgI	-	◎	-	◎
AgBr	◎	-	○	-

                        表4

AN	NaI	NaBr	LiI	LiBr
					AgI	-	×	-	◎
AgBr	△	-	○	-

                      表5

AN	NaI	NaBr	LiI	LiBr
					AgI	-	×	-	◎
AgBr	△	-	○	-

表3表示AgBr和NaI或LiI在DMSO和AN的混合溶剂中很好结合。类似的在表4中AgI与LiBr和AgBr在DMSO和PC的混合溶剂中与LiI很好地结合，在表5中AgI与BrLi以及AgBr与LiI在DMSO和DOL中很好地结合。例5(其它合适的混合溶剂的选择)

用混合到DMSO中的各种其它溶剂的各种混合比(体积比)对RED溶液即例1中的电解液进行在保持于-20℃二小时后性能的测定。表6-表11中所示的结果，-表示“未测”，而PC为碳酸丙烯酯，DEM为1，2-二甲基乙烷，DEE为1，2-二乙基乙烷，DMF为N，N-二甲基甲酰胺，DOL为1，3-二氧戊环，DMAC为N，N-二甲基乙酰胺。另外，在表中由“固化”和“盐沉淀”代表的情况包括这样一些情况：除了电解质全部固化之外可被固化的情况，以及除了盐被完全沉淀之外可被沉淀的情况。

               表  6

DMSO/PC(体积比)	保持在-20°
		50∶50	盐沉淀
55∶45	部分沉淀
		60∶40	不冻结
70∶30	固化

               表7

DMSO/PC(体积比)	保持在-20°
		50∶50	盐沉淀
55∶45	部分沉淀
		60∶40	不冻结
70∶30	固化

                表8

DMSO/PC(体积比)	保持在-20°
		50∶50	盐沉淀
55∶45	盐沉淀
		60∶40	盐沉淀
70∶30	盐沉淀

               表9

DMSO/PC(体积比)	保持在-20°
		50∶50	…
55∶45	…
		60∶40	…
70∶30	固化

               表10

DMSO/PC(体积比)	保持在-20°
		50∶50	盐沉淀
55∶45	不冻结
		60∶40	不冻结
70∶30	固化

             表11

DMSO/PC(体积比)	保持在-20°
		50∶50	盐沉淀
55∶45	…
		60∶40	部分固化
70∶30	固化

以上结果以及表2中的结果表示，在确定银盐和可配伍的载盐的溶解性和低温性能方面，最好用一种包括二甲基亚砜和其它溶剂的混合溶剂，其包含的二甲基亚砜之份额大于其它溶剂的份额。

在这种情况中，混合溶剂最好包括多种具有彼此结构不同的溶剂。例如，最好包括一种有链状结构(上述的DMSO)的溶剂和一种环状结构(上述的PC或DOL)。DMSO和AN的混合溶剂可被认为包含彼此不同结构的溶剂，因为前者具有带两个通过硫化原子(杂原子)连接的烃团(甲基)的链状结构，而后者不能被看作链状结构，因为仅包括一个烃团(甲基)。

在包括二甲基亚砜和乙腈的混合溶剂中溶剂的混合比最好为(二甲基亚砜∶乙腈)＝(50∶50)至(55∶45)的体积比，在包括二甲基亚砜和环状结构的溶剂的混合溶剂中溶剂的混合比最好为(二甲基亚砜∶环状结构的溶剂)＝(55∶45)至(60∶40)。二甲基亚砜的份额过小易于导致盐沉淀，而过大又易于导致在低温下固化。反过来，二甲基亚砜的份额过大易于导致在低温下固化。盐沉淀被认为是NaI沉淀。在盐沉淀的电解液，有一些固化而有一些不冻结。例6(基于溶质浓度的合适的混合溶剂)

用混合到DMSO中的各种其它溶剂的各种混合比(体积比)对RED溶液即例1中的电解液进行在保持于-30℃十二小时后性能的测定。结果示于表12至表16，此处，-表示“未测”。

                  表12

DMSO∶AN	50∶50	40∶60	30∶70	20∶80	10∶90
						AgBr(mmol/Nal(mmol/L)	453680	363545	273410	180270	90136
-30℃，12小时	不冻结	不冻结	不冻结	不冻结	-

                         表13

DMS0∶AN	50∶50	40∶60	30∶70	20∶80	10∶90
						AgBr(mmol/Nal(mmol/L)	453680	363545	273410	180270	90136
-30℃，12小时	不冻结	不冻结	不冻结	不冻结	-

                          表14

DMSO∶AN	50∶50	40∶60	30∶70	20∶80	10∶90
						AgI(mmol/L)	453	363	273	180	90
LiBr(mmol/L)	680	545	410	270	136
						-30℃，12小时	不冻结	不冻结	不冻结	不冻结	-

                       表15

DMSO∶AN	50∶50	40∶60	30∶70	20∶80	10∶90
						AgI(mmol/L)LiBr(mmol/L)	453680	363545	273410	180270	90136
-30℃，12小时	不冻结	不冻结	不冻结	不冻结	-

                        表16

DMSO∶AN	50∶50	40∶60	30∶70	20∶80	10∶90
						AgI(mmol/L))LiBr(mmol/L)	453680	363545	273410	180270	90136
-30℃，12小时	不冻结	不冻结	不冻结	不冻结	-

上述结果表明上述混合溶剂最好包括DMSO和其它溶剂。为配置能提供优良低温性能的混合溶剂，根据包括银盐和载体电解质的溶质的总浓度改变混合比。特别是当通过减少载体电解质的量和银盐的量来减少总的溶质浓度时，甚至当DMSO的份额减少到小于上述的与另一种溶剂的混合比在50∶50至20∶80范围内的一种时，也可以在低温下保持混合溶剂不冻结。

虽然以上对本发明的实施例作了解释，担可以在在本发明技术概念的基础上对实施例进行修改。

例如，上述的RED材料，特别是溶剂的类型、RED溶液成分的结合以及浓度可以作各种改变，银盐也不仅限于上述例子中示出的那些。

包括ITO电极的光学滤波器之结构、组成材料和驱动方法不局限于上述的解释。例如，对于滤波器结构，图3中的电极形状可以改为带状、栅格状。另外，盒可以被分成包含互相不同的RED溶液，在各自的分电极处彼此平行地排布。

上述的光学滤波器还可以与另一种周知的滤光材料(如有机电色材料，液晶，电致发光材料)结合。这种光学滤波器可被广泛地用于调节光量，包括用于CCD光阑，各种光学系统以及静电复印机械和光通讯设施中。

如上所述，在完全不同于使用传统的RED材料这一概念的基础上，本发明中包含银盐的RED溶液用作对光学装置调节光量的滤光材料，通过控制对面电极的驱动，形成一个对透明电极上的银盐沉淀和溶解的可逆体系。因此本发明可以通过使用RED材料提供一种适宜于可见光的低能耗且不发光的光学装置。

用于制备银盐溶液的溶剂是一种至少包括两类溶剂的混合溶剂，二甲基亚砜(DMSO)与一种和DMSO有较强的亲和力的溶剂结合，使得两种溶剂都用作混合溶剂，由此，元素的低温性能得以提高，扩大了工作温度范围。因此，可以消除一个归因于在使用单一溶剂时元素低下的温度性能的、限制元素的工作环境的问题。所以，在本发明的光学装置和电解液中，通过使用具有强可逆性但弱温度特性的混合形式的溶剂，甚至在光学装置用于寒冷地区时也可避免电解液的结冻。

Claims (32)

1.一种光学装置，包括：

一对衬底，至少一个衬底是透明的；

至少有一个设置在上述透明衬底上的透明电极；

一个设置在一对衬底边缘的隔离物；

至少一个反电极；

一种设置在一对衬底之间的空间内的电解液，电解液包含一种银盐和一种混合溶剂，混合溶剂至少包含两类用于溶解银盐的溶剂；

上述透明电极和反电极由施加其上的电压驱动，和

上述银盐通过控制电压而沉淀和溶解，由此分别导致电解液有色和无色。

2.如权利要求1的光学装置，其特征在于上述混合溶剂至少包括两类溶剂，这两类溶剂选自包括碳酸丙烯酯、乙腈、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、2-乙氧基乙醇、2-甲氧基乙醇、二甲基亚砜、二氧戊环、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二甲氧基乙烷、γ-丁内酯的族中。

3.如权利要求1的光学装置，其特征在于上述混合溶剂包括多种具有彼此不同的化学结构的溶剂。

4.如权利要求3的光学装置，其特征在于上述的多种溶剂包括一种链状结构的溶剂和环状结构的溶剂。

5.如权利要求2的光学装置，其特征在于上述混合溶剂包括二甲基亚砜和另一种溶剂。

6.如权利要求5的光学装置，其特征在于上述混合溶剂是二甲基亚砜和另一种溶剂的混合溶剂，(二甲基亚砜：另一种溶剂)的体积比在(60∶40)至(20∶80)的范围内。

7.如权利要求6的光学装置，其特征在于上述二甲基亚砜的体积份额等于或大于另一种溶剂的份额。

8.如权利要求7的光学装置，其特征在于上述混合溶剂是二甲基亚砜和乙腈的混合溶剂，(二甲基亚砜∶乙腈)的体积比在(50∶40)至(55∶45)的范围内。

9.如权利要求7的光学装置，其特征在于上述混合溶剂是二甲基亚砜和具有链状结构的溶剂的混合溶剂，(二甲基亚砜：具有链状结构的溶剂)的体积比在(55∶45)至(60∶40)的范围内。

10.如权利要求1的光学装置，其特征在于上述银盐是卤化银。

11.如权利要求10的光学装置，其特征在于上述卤化银以0.005至2.0mol/L的克分子浓度包含于电解液中。

12.如权利要求10的光学装置，其特征在于上述卤化银通过一种载体盐被制成复合盐，载体盐能够提供相同种类或不同种类的卤族元素，使得银盐被溶解。

13.如权利要求12的光学装置，其特征在于上述载体盐以1/2至5倍于银盐的浓度包含于电解液中。

14.如权利要求1的光学装置，其特征在于上述透明电极被化学地或物理地调制，以如同一种光学滤波材料的用作一个沉淀或溶解银的工作电极。

15.如权利要求1的光学装置，其特征在于在上述的电解液中加入抗坏血酸，以增强银沉淀或溶解的可逆性。

16.如权利要求15的光学装置，其特征在于在上述的抗坏血酸以5至200mmol/L的克分子浓度溶解。

17.一种电解液，包括：

一种银盐；和

一种至少包含两种溶解上述银盐的溶剂的混合溶剂，

上述电解液设置在一对电极之间，电极间被施以电压，和

上述的银盐通过控制电压而被沉淀和溶解，由此分别导致溶液呈有色和无色。

18.如权利要求17所述的电解液，其特征在于上述混合溶剂包括两类溶剂，这两类溶剂选自包括碳酸丙烯酯、乙腈、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、2-乙氧基乙醇、2-甲氧基乙醇、二甲基亚砜、二氧戊环、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二甲氧基乙烷、γ-丁内酯的族中。

19.如权利要求17所述的电解液，其特征在于上述混合溶剂包括多种具有彼此不同化学结构的溶剂。

20.如权利要求19所述的电解液，其特征在于上述的多种溶剂包括一种链状结构的溶剂和环状结构的溶剂。

21.如权利要求18所述的电解液，其特征在于上述混合溶剂包括二甲基亚砜和另一种溶剂。

22.如权利要求21所述的电解液，其特征在于上述混合溶剂是二甲基亚砜和另一种溶剂的混合溶剂，(二甲基亚砜：另一种溶剂)的体积比在(60∶40)至(20∶80)的范围内。

23.如权利要求21所述的电解液，其特征在于上述二甲基亚砜的体积份额等于或大于另一种溶剂的份额。

24.如权利要求23所述的电解液，其特征在于上述混合溶剂是二甲基亚砜和乙腈的混合溶剂，(二甲基亚砜∶乙腈)的体积比在(50∶50)至(55∶45)的范围内。

25.如权利要求23所述的电解液，其特征在于上述混合溶剂是二甲基亚砜和具有链状结构的溶剂的混合溶剂，(二甲基亚砜：具有链状结构的溶剂)的体积比在(55∶45)至(60∶40)的范围内。

26.如权利要求17所述的电解液，其特征在于上述银盐是卤化银。

27.如权利要求26所述的电解液，其特征在于上述卤化银以0.005至2.0mol/L的克分子浓度包含于电解液中。

28.如权利要求26所述的电解液，其特征在于上述卤化银通过一种载体盐被制成复合盐，载体盐能够提供相同种类或不同种类的卤族元素，使得银盐被溶解。

29.如权利要求28所述的电解液，其特征在于上述载体盐以1/2至5倍于银盐的浓度包含于电解液中。

30.如权利要求17所述的电解液，其特征在于上述透明电极被化学地或物理地调制，以如同一种光学滤波材料的用作一个沉淀或溶解银的工作电极。

31.如权利要求17所述的电解液，其特征在于在上述的电解液中加入抗坏血酸，以增强银沉淀或溶解的可逆性。

32.权利要求31中所述的电解液，其中溶解的抗坏血酸摩尔浓度为5-200mmol/L。

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