CS215103B2 - Electro-chrome plating apparatus with interchangeable light modulation - Google Patents

Description

Elektrochromní přístroj s měnitelnou modulací světla se skládá ze substrátu propouštějícího světlo se stálým elektrochromním materiálem jako modulátorem světla a z · protielektrody oddělené od uvedeného substrátu iontově vodivou izolační vrstvou. Podstata přístroje spočívá v tom, že iontově vodivá vrstva je tvořena viskoelastickou polyetylénsulfonovou kyselinou. Výhodně může uvedená vrstva obsahovat vodu nebo pigment. Rovněž může· uvedená vrstva obsahovat kopolymer etylénsulfonové kyseliny a monomeru, který je kopolymerovatelný s touto látkou.

Elektrochromní přístroj · podle vynálezu má vyšší životnost než dosud vyráběné přístroje.

Vynález; se týká - elektrochromního přístroje s měnitelnou - modulací světla, _ který je složený - ze substrátu propouštějícího světlo se stálým elektrochromním materiálem jako modulátorem světla a z protielektrody oddělené od uvedeného substrátu iontově vodivou izolační vrstvou. Konkrétně se vynález týká složení iontově vodivé vrstvy pro elektrochromní přístroje.

Z dosavadního stavu techniky jsou známy různé elektrochromní přístroje, přičemž jako příklad těchto přístrojů je. možno uvést USA patenty č. 3 7Q4 -057, 3 708 -220, 3. .819 - 2152 a 3 970 365. Tyto patenty popisují různé vhodné materiály pro tyto přístroje a rovněž způsoby celkového uspořádání těchto elektrochromních přístrojů, které jsou stejného typu jako přístroj podle uvedeného vynálezu.

Tyto přístroje jsou výhodně sestaveny sandwichovým způsobem a jsou tvořeny substrátem, elektrochromním materiálem, iontově vodivým médiem . a. protielektrodou. Substrát transmitující světlo obsahuje povlak vodivého materiálu, jako je například kysličník cínu. Tento substrát může - být - ve výhodném provedení tvořen jednotkou běžně dostupného NESA skla, což - je výrobek, který má transparentní povlak kysličníku cínu na jednom povrchu uvedené plochy skla. Vrstva elektrochromního materiálu může být uložena na vrstvě -kysličníku cínu kterýmkoliv známým způsobem, určeným k ukládání - těchto materiálů za použití vakua. Kromě toho výše uvedené patenty uvádějí různé iontově vodivé materiály, které byly použity v těchto přístrojích náležejících do dosavadního stavu techniky.

Podle USA patentu č. 3 704 057 se používá kapalného kyselého elektrolytu podle patentu č. 3- 708 220 se- používá -polopevnéhlo elektrolytického· gelu. Za účelem zvýšení- životnosti článku se v USA patentech- číslo 3 - 8119 252 a - 3 970 36|6 navrhuje přidávat do pevného, iontově vodivého gelu přídavné látky.

I když byla iontově vodivá média podle dosavadního stavu techniky účinná a tyto látky byly s úspěchem použity v elektrochromních přístrojích, vývoj pokračoval a v dalším období byla vyvíjena snaha - připravit články s dlouhou životností.

Elektrochromní přístroje, jako jsou například ty, které jsou uvedeny v popisu dosavadního stavu techniky, které obsahují značná množství kapalného kyselého elektrolytu, jsou známé tím, - že mají omezenou životnost vzhledem- k pomalému procesu zahrnujícímu rozpouštění vrstvy elektrochromního filmu a vrstvy kysličníku cínu uvedeného substrátu.

Dále je třeba uvést, že pevné iontovýměnné membrány mohou sloužit jako adekvátní iontové vodiče, ovšem při použití pevné vrstvy nastává problém, jak zajistit dobrou elektrickou vodivost a kontakt mezi protielektrodou, - elektrochromní elektrodou - a iontově vodivým materiálem.

Tento problém elektrického kontaktu je možné řešit zavedením malého množství kapalného elektrolytu na iontovýměnnou membránu. Toto uspořádání umožňuje dosáhnout uspokojivého kontaktu, ovšem - přítomnost kapalného elektrolytu, i když - jenom v minimálním množství, by mohla - eventuálně přispívat k rozpouštění a· degradaci elektrochromní vrstvy.

Podstata elektrochromního přístroje s měnitelnou modulací světla, který je složený ze substrátu propouštějícího světlo se stálým elektrochromním materiálem jako modulátorem světla a z - protielektrody oddělené od uvedeného substrátu iontově vodivou izolační vrstvou, podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že iontově vodivá vrstva je tvořena viskoelastickou polyetylénsulfonovou kyselinou.

Ve výhodném provedení podle uvedeného vynálezu - obsahuje uvedená - vrstva vodu, případně pigment. Rovněž je výhodné, jestliže uvedená vrstva obsahuje kopolymer - ethylénsulfonové - kyseliny a monomeru; který je kopolymerovatelný s touto látkou, - a který je vybrán ze skupiny - zahrnující akrylamid, kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, kyselinu maleinovou, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát a styren.

Viskoelastické vlastnosti tohoto iontovodiče umožňují vytvořit- dokonalý elektrický kontakt v případě, že je tento materiál stlačen mezi dvěma elektrodovými povrchy. Eliminace kapalného elektrolytu se rovněž projevuje ve zvýšené životnosti článku, neboť - se odstraní předpokládaná příčina eroze. Z výše uvedeného - je tedy - patrné, že iontově výměnné médium podle uvedeného vynálezu - umožňuje zvýšit životnost článků v těchto elektrochromních přístrojích.

Viskoelastická organická polymerní směs může být připravena rozpuštěním - sodné soli kyseliny polyetylénsulfonové ve vodě a tento roztok se potom vede kolonou naplněnou - silně kyselým iontovýměnným materiálem. Bylo zjištěno, že vhodným materiálem pro - tento postup je běžně - dostupný iontoměničový materiál - Amber-llte- IR—120, což je sulfonovaný kopolymer - styrenu a divinylbenzenu. Vedením - sodné soli - polyetylénsulfonové kyseliny touto iontovýměnnou kolonou se dosáhne převedení této sloučeniny na volnou sulfonovou kyselinu. Všeobecně je výhodné provést zbarvení - podkladu elektrochromního článku za účelem vytvoření kontrastního povrchu, na kterém je elektrochromní display snadno pozorovatelný. Dále je třeba poznamenat, že uvedený roztok volné kyseliny sulfonové může být smísen se vhodným pigmentem a potom dehydratován za vzniku směsi obsahující polyetylénsulfonovou kyselinu, pigment a vodu. Takto připravená směs je řis ws stabilní, viskoelastická, vyniká dobrou vodivostí a rovněž je cožno vytvořit s touto směsí dobrý elektrický kontakt mezi elektrodami elektrochromního displayového zařízení.

Následující příklady provedení ilustrují výhodná provedení přístroje podle uvedeného vynálezu.

Příklad 1

Příprava polymerního elektrolytu

Podle tohoto příkladu se rozpustí 3,5005 gramů polymerátu etylénsulfúnátu sodného ve 350 mililitrech vody. Takto získaný roztok se potom vede pomalu kolonou naplněnou silně kyselým lontoměničovým materiálem (Amberlit IR—120, což je sulfonovaný kopolymer styrenu a divinylbenzenu), čímž dojde к převedení uvedené sodné soli na polymerát etylénsulfonové kyseliny. Za účelem zbarvení uvedeného roztoku byl к tomuto roztoku přidán žlutý pigment. Uvedený pigment byl přidán tím způsobem, že nejdříve bylo malé množství uvedeného polymerního roztoku rozetřeno s tímto žlutým pigmentem, potom byla tato směs kvantitativně převedena do hlavního podílu roztoku. Výsledná kašovitá hmota byla dehydratována ve filmové odparce při teplotě 45 °C. V další fázi se odstraňuje voda za vzniku elastomerního materiálu s obsahem vody 16,6 °/o hmotnostních, přičemž koncentrace uvedeného pigmentu činí 7,6 proč, hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost.

Příklad 2

Podle tohoto provedení se vede roztok polymerátu etylénsulfonátu sodného o koncentraci 1 gram na 100 mililitrů vody kolonou naplněnou silně kyselou iontovýměnnou látkou, potom je tento roztok zbarven žlutým pigmentem stejným způsobem, jako to je uvedeno v příkladu 1. Takto zbarvená polymerní kašovitá hmota je dehydratována při teplotě 45 °C až do obsahu vody 15,7 proč, hmotnostních, přičemž koncentrace pigmentu činí 12,6 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost. Takto získaný výsledný produkt má elastomerní konzistenci.

Příklad 3

Sestavení elekrochromního přístroje s polymerním elektrolytem

Podle tohoto provedení se část viskoelastického pastového produktu, který se připraví postupem podle příkladu 1 (polymerát kyseliny etylénsulfonové), vloží a stlačí mezi dvě elektrodové destičky.

Jednu z těchto elektrod tvoří skleněný substrát s vrstvou vodivého kysličníku cíničitého naneseném na tomto substrátů (běžně dostupný článek pod obchodním označením NESA sklo), a s vrstvou odpařeného amorfního filmu kysličníku wolframu, která je nanesena na vrstvě kysličníku cíničitého. Kysličník wolframu se nanese na NESA sklo ve formě číslice 8 o tloušťce 3600 A.

К překrytí filmu kysličníku cíničitého v místech, kde není kysličník wolframu nanesen se použije vrstva kysličníku křemičitého o tloušťce 2400 A. Druhá elektroda je tvořena papírovou elektrodou, která obsahuje vláknité jádro napuštěné uhlíkem. Tato papírová vrstva se spojí stlačením s uvedenou vrstvou NESA skla.

Výše uvedeným způsobem sestavený vrstvený přístroj se zapečetí pomocí epoxidového lepidla. Uvedená papírová elektroda je pozitivní a elektroda z kysličníku wolframu pracuje jako negativní, přičemž se použije proudu o intenzitě 250 mikroampérů po dobu 0,9 sekund. Kysličník wolframu se zbarví modře a ukáže digitální displayovou informaci. Za účelem zrušení se polarita obrátí a proud o intenzitě 270 mikroampérů se vede po dobu 0,9 sekund. Skupina čtyř těchto přístrojů byla testována opakováním těchto činností (ukazování informace a rušení), přičemž po čtyřech miliónech cyklech se neobjevila závada.

Příklad 4

Podle tohoto provedení se sestaví elcktrochromní displayový přístroj stejným způsobem jako je to uvedeno v příkladu 3, přičemž se použije viskoelastického elektrolytického materiálu podle příkladu 2. Sestavený přístroj se zbarví vedením proudu o intenzitě 320 mikroampérů po dobu 0,9 sekund. Zrušení se provede vedením proudu o intenzitě 340 mikroampérů po dobu 0,9 sekund. S tímto přístrojem bylo provedeno

2,9 miliónů cyklů, aniž byl nastala porucha.

V případech, kdy se vyžaduje vyšší iontová vodivost, je možno uvedený vynález rovněž využít tak, že se ke směsi polymerátu kyseliny etylénsulfonové, pigmentu a vody přidá kyselina o nízké molekulové hmotnosti, čímž vznikne požadovaná viskoelastická směs. Uvedený vynálezu umožňuje provést mnoho dalších různých provedení se stejnými výhodami. Kopolymery etylénsulfonové kyseliny je možno připravit smícháním kyseliny etylénsulfonové s dalšími monomery, jako je například akrylamid, kyselina akrylová, kyselina methakrylové, kyselina maleinová, N-vinylpyrolidon, vinylacetát a styren, před polymeraci.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Elektrochromní přístroj s měnitelnou modulací světla, . složený ze substrátu propouštějícího světlo . se stálým elektrochromním materiálem jako modulátorem světla a z protielektrody ' oddělené od uvedeného substrátu iontově vodivou izolační vrstvou, vyznačující se tím, že iontově vodivá vrstva je tvořena viskoelastickou polyetylénsul- fonovou kyselinou.
2. 2. Elektrochromní přístroj . podle bodu 1,*· vyznačující se . tím, že uvedená vrstva obsahuje vodu. .

   ynAlezu
3. 3. Elektrochromní přístroj podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že uvedená vrstva obsahuje pigment.
4. 4. Etektirochromní přístroj .pádle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že uvedená vrstva obsahuje kopolymer etylénsulfonové kyseliny a monomeru, který je kopolymerovatelný s touto látkou, a který je vybrán . ze skupiny zahrnující akrylamid, kyselinu ' ak- ***rylovou, kyselinu methakrylovou, kyselinu maleinovou, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát a styren.