DE2436175A1 - Elektrochromatische anordnung - Google Patents

Elektrochromatische anordnung

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DE2436175A1
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    • 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
    • G02F1/1523—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 inorganic material

Description

Patentanwälte D τ ι-l.-Ing. F.¥eiokmann, ^hJd I /3
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
Qptel Corporation, Princeton, IUJ, 08540 USA
Llektrochromatiecbe Anordnung
öie vorliegende Erfindung betrifft eine eiektroebromatiache Anordnung mit einer Schichtstruktur aus einer ersten und einer zweiten festkörpersehicht»
Dabei handelt es sich um eine elektrooptieche Anordnung» in der die elektromagnetische Übertragungscharakteristik: durch ein gesteuertes elektrisches Feld reversibel geändert werden kann«
Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, eine Festkcrper^Anseigeanordnung zu schaffen, die durch einen in einer Richtung fließenden Strom aus einem ersten in einen zweiten Absorptionezustand überführt und durch einen in der Gegenrichtung fließenden Strom in den ersten Absorptionsaustand
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aurückgebr&cht werden kenn» Ein Beispiel für eine derartige anordnung ist eine solche* welche von einer von weiß verschiedene Farbe in oino uoiß© larbe und umgekehrt oder von einer in eine andero irrbe überführt werden kann·
Die vorgenannte Aufgabe wird bei einer elektrocbromatleehen anordnung der eingangs genannten *\rt erf lxtdungsgemäB dadurch gelost, daß die erste Schicht Ionen enthält, deren Valens-* zustund üxydierbtj? ist, daß die zveite Schicht Ionen enthält, deren Valenaaustond reduzierbur ist* daB die Änderung des Valenzzußtandee wenige cons einer der lonenarten en einer änderung; des elektromagnetischen Äbeorptiimeitpektrum d*r Schicht führt, in der diese lonenart enthalten ist, und daß die Belichten zwischen Elektroden angeordnet sind· Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Verfahren sum Betrieb einer Anordnung der vorgenannten Art vorgesehen« bei dem aur Minderung der ValeiiaauBtiinde der lonenkomponenten in den i'eetkorperschichten gleichzeitig Elektronen und Löcher in benachbarte Schichten injiziert werden» wodurch eine Farbänderung der Anordnung hervorgerufen wird« und bei dem danach die Elektrodenpolarität en den Schichte» geändert wird, wodurch die Ionen in ihren us«prünslich«n Velenzauetand Eurückkehren und die Anordnung ihr· ursprünglich· farbe wieder annimmt·
Weitere Kerkmilü und Einzelheiten der Erfindung ergeben eich aus dear nachfolgenden Beschreibung «in·· in der eineigen Figur άβχ Zeichnung dargestellt«» Aueführune«beiapiele, welche ein« querschnittsdarstellu&g »eigt.
Me erfinduneeeomiiii« ilnordnune, welche belspielewelse als alphajßunHarische AnBei^ianordming verwendbar ist, besitzt eine Schiebtetruktur @it einer Τχϋgerplatte 12, auf der eine erste Elektrode 14 vordach« ist, einer ersten, redu-Blerbare Ionen enthaltenden FeetJcr rerecbicht 16, einer
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Bweiten angrenzenden, oxydierbaren Ionen enthaltenden Schiebt 18 und mit einer eweiten on die Peetkörperschicht 18 angrenzenden Elektrode 20· Es iot zu bemerlcen, daß die erste I'estkorperschicfat auch oxydierbare Ionen und die zweite Pestkurperschiebt reduzierbore Ionen enthalten kann, wodurch an der wirkungsweise der Anordnung nichts ceiindert wird·
Wird eine derartig© Anordnung als alphanumerische Anzeige verwendet, so ist wenigstens eine der Elektroden 14 oder 20 in on eich bekannter 'weise ras torf orciig bzw· segmentenauegebildet·
In Abhängigkeit von der Itotur der Elektroden und der Sicke der iestkropereehichten kann die iinordnung entweder tronsmissiv oder reflektierend arbeiten. Arbeitet die Anordnung beispielßweiee tranamissiv, so sind sowohl die TräGerplutte 12 ale auch die Elektroden 14 und 20 lichtdurchlässig ausgebildet· Dabei müssen die JFestkorperechicbten eine solche Dicke, beispielsweise eine Sicke von weniger als 1 Mikron besitzen, daß auch sie lichtdurchlässig sind. Arbeitet die Anordnung reflektierend, so ist eine der Elektroden, vorzugsid.se die nicht rasterfärmig ausgebildete Elektrode aus reflektierenden Material hergestellt, während die ondere Elektrode lichtduehlässig ist· Eine dritte r<*L:Gl£ebkeit besteht dorin, daß die Anordnung absorbierend arbeitet, wobei das gesamt© eingestrahlte Licht durch eine der Festkörperschichten entweder reflektiert oder absorbiert wird und wobei Änderungen der Absorptionecbarakteristik wenigstens einer dieser Schichten durch transparente Elektroden sichtbar sind·
Typiseherweiee sind die Xr^fserpXcrtte und die cn sie en-(grenzende Elektrode aus Glos mit einem überzwf; aus leitendem Zinnoxyd oder Indiumoxyd ausgebildet· Derartige koisacterziell erhältliche Materialien werden als Heso-Glas bezeichnet· Die
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Deckelektrode kann ebenfalls in oö eleft bekannter Weiße aua einem Film aus leitendem i^innoxyd, Indiumoxyd oder einem a»d©ren leitenden taee&sparenten Material hergestellt werden· Arbeitet- die /aiordxiim^ reflektierendt so können Elektroden in Tom van dünnen «limiiniimfiliaen vorgesehen werfen* 3& /Aeosptionsfoe trieb köim die hintere Elektrode c bon Γ ,J. Iß iii Γογιγι ©ines dünnen AlumiiiiumTilrnE ausgebildet
iiie WeBtl3xp&2Bah±Ght(m actthaltea Tonen» deren
r ist. Sjarnber binauß beeitist ^enigströias ein© ctör perocl-iicbtcüi eine eololio ChcirtiktGrietik, daß sie bei einem ValenBztffitand der Icaaen eine erste iibertragtinsscbar^terietik (uiid dcjsit eine crßto larbe) besitzt;, und in einem maercn Valens aus t und der Ionon eine ipillndezrte Ί ber~ trc ^imc^icliü'^liv,eristlli unfl damit eine andexe J i Me beiden ücbicbteri köniien aus verochiodenen matexlalien oder demselben Lirteautorial bestehen« wobei Schicht mit unterocliiedlichen Ionen dotiert ist* Eine Schicht ist dabei mix oxidierbiireii Ionen und die tmä&se Gcliicbt mit reduziorbGxen Ionen dotiert« IXIe Schiebten kikinen entweder getrennt oder ate eine SOnne IreetkäEpe7@eblcb.t hergcctellt \ erden, i-obßi im letzteren Fall die I<men von entge^enge* setzten Seiten eindiffundiert werden.
Die erfindungegemSBe Anordnung vixü in der Weise betrieben, daß in die reduaiurbare Ionen enthaltende ßoliicbt Elektronen und gleiebeeitig in die oxidierbare Ionen enthaltenden Se&icht Lüchör injißiert ι ,-erden, v;odurch die ent&pseebenden Ion»n reduziert bzw. oxidiert werden« Ua eint
in den neuen Valenecuetünden *u eewt:brleiet«it wcndwn geladene Ionen oder Leeretellen vom einer ßcbicbt in dl« aad»re· Bei Induktion von Elektronen und L5cb«rn in der ergibt sich eine boetiindig· Farbänderung·
Pie eich durch die iaektron«i~ UDd Löcherin^oktion sowie durch die Ionen* oder LoeretoHenwfjnderung ergebend· Farbrinderune
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beruht auf folgenden drei Möglichen Mechanismen» 1» Oxydation und Reduktion der Ionen in den beiden Schichtent v.oboi wenigstens oine der resultierenden Arten ßeförbt let
2· durch die Wanderung, dor Ionen ^bildet© iurbaantren
3m Kombinationen aus erstens und sueitens» es kann sich bebpielsweiöQ um einen i'örbaentrenkomplex handeln» welcher aus Ionen der Schichten besteht * deren VaLensladung durch die ivanderßden Ionen oder stabilisiert; yird.
die EXektrodonpolaritat umgekehrt, so vevä&n Elektronen
und Löcher abgesaugt, ,nier in ondoroi1 Weiae komi^ensiert» bo daß dio Ionen in ihre urspx-üngliciisn Yalenssußtändö aurück kehren und dis Anordnung ihr© ursprüngliche Färb© wieder bind die Ionon einmal in ihren ursprünglichen 2u-
eg >/ird eine weitere Injektion gestoppt«
da ά@τ tviderstonä der Anordnung Kösentlich zunimnit· Darüber hinaus kann der Vorwärts- oder Eüc&uilrtspro. qü in jedes Zeitpunkt vor der Stittiguag ^estoxi t v.oxdent um oin© tejixtinuierli ürauskala zu erhalten·
Jede Schicht keim von siner J^rbe in eine enöere oder von einem geftlrbten 2ustL-a«i in einen ungefärbten Sustond übergehen* \*Qbei die Anordnung e^uiTgrund der änderung der eloktro—
einer der Schiebten arbeitet, j üb HnjE!achheit&grün4e& im folgenden nur noch von einem gefärbten und einem unge-Xärbten 2u»tond gesprenshen· Der elektrochemische ?orgfaig kann folgendermaßen angegeben
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«. ο —
ΛΒ+ und B0+ bezeichne« ungefärbte gustän&e dor Ionon· Befinden eich die Ionen in diese» Zustand« so let die entsprechende, au diesen Ionen gehörende Schient unoefirbt« Wenigstens einer der guständo /J0+1^ oder B^8"*1 ^ bezeichnet einen gefärbten £ueton6« dor sich aua den obengenannten Gründen ergibt* Die su einem solchen eotilrbten Zustand gehörende Schicht niaiat dann die entepceebende Farbe an. Bei Injektion von Elektronen in die Schiebt hn+ und von Lochern in die Schicht ίΡ* nehmen diese Schichten dien Valenaaustand bau* Λ^η+1^ antt v/oaurch die Anordnung von einen ungefärbten in einen 0efHrbten kostend übergeht* Wird die Polarität umgekehrt, βο nirant die ABordnung wiBäor den ungefärbten stanü an, da die Ionen in die Vulensäßuetände /λ η+ und B0+ zurückkoiireji.
Bin Beispiel für ein geeignete· lonenpaar iet An* gleich 5 und B13* eleieh W1*6. Bei einer derartige» Kmhin&tixm
«ird des wolfram ^+* bei i.loktixiiioninjoktion su W+^ redusiert» wobei die sugehorioe Schicht von einen ftjrbloaen in einen farbigen auet;ajKi üborgebt, Bas Bisen £fe*^ wird bei
in i'n**4 überfübr^, wobei die sugebifelge von einem in» WGßoiitlicinm rarbioeen in eine» ftirbice Zuetond übertieiit. XHaher lindert aioh die Fnrb« de« Anordnung von farblos au terbig· Drjait die die Ie+^*Ion*n enthalteaide eohieiit wirklich tnrbXoe ist, «oll diese schicht eine Dick· von weniger als 1 llUsroit beoitaen und iKmiger ^Xm etva 10 ^ Eiöonionen ].ro Ktitikaeutiaotör ontbalten. Bau Wirtematerial filr die schichten kann ^e&es Feetkörp«
xta
at«fial
••in» in dii« Ionoii diffundieren können und das selbst nicht «lt den Ionen reagiert. Da· fe'irtsn&teriixl ist selbst voareuesweise nicht 0ft£8sto&· Ein swoctaailiiigöa Wirtamuteriel ist Aluminiumoxid. Andere Geeignete Ionen für die erfindunges«- BiBe Anordnung sind Ionen der rborsangattetall· und to* seltenen £rdent Helens typischervioise aehr als einen VolenEßUStund
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annelirceii können· Ee let eu bemerken, dcß die die oxidiexv berm oder redUBierboren Ionen enthaltenden Gchictoten nicht öl© Forra «tines diese Zonen «ntb.altendon ivirtenateriale besitzen ciüßEcn. I--O k'Jnnan auch Verbinclm^-ea Vexi/endung finden, i.elcbe die Ionen selbst eixbalteii« Belepielßtieiee Izeisa ate das ii'üiirrja enthaltend© Bchioht eine ilichicht ttuo \ olfraoxyd wid die das !.isen ejitlisltende Gcbiclit eine ßcblcht au» Kieenoxyd nein.
— Patent Qce
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Claims (1)

  1. Patent a σι s ρ r Γι c Ii 0
    !,leirfcrocltroiBatisohe .äiiorönimi; mit einer Bt cue einer erefcen und einer »weiten desclurch t·: e k β η κ seichnet, daß di© erst© Schiebt (16) Innen ontlinit, deren ViiiencsustrJicl osydierißif ds-r- die eweite Schicht (18) Ionon enthalt« a&sen
    reduKierbto? ist, &Φ die ila^ßrun© dee Vnlensuenigetene ciiucr der laacmarten Siu eines? Ij
    öotiechen ;\böoriJt'ioii0fipektrui3ß der »schiebt führt» in der dieso losaenart ©i*thrilteii ißt Ußd daß die Schichten (16,16) Zwischen Blekt,xodea (14tS0)
    Zm /sriordTiUtiK iiaöh
    dwrch eine SvSeecplat'te (12), eaif der öine E
    c itiu und duiHiii ein© ^au
    1 uaö/aa«a? 2, dcdusch 'e · k · η &»
    ί e i β 2} 8 e t, dtiß die 2?ri?üca?pltiüt;e (iS)t die iacktroden (14,20) tma die resfcliüaei>ei»cliiohteii (16,18) liehtdnvcth·»
    4* /jsoroteumc» nflcfe Änspracii 1 wtd/odex* 2f d»duseh s e k e η £ί ο i c l· Jl c üt αp.'.; v:enit;ßtone ciüo Llektpocic ist.
    . iiortitiuiu liü.cli /Jißpnicb 1 und/oilür 29 ducUircli e β k · d n-3 e i c h η β t, daß wenigeterui «ix» roetkr.rpercohieht bei woiii^tene eiiior ihrer muglioh«! Farben abaorbi«?*ad iet.
    6· iaiOitinuii^, naob einem ums MiByjriieh» 1 bis <^ft daduroh g * k · naü β i 6 I) η ο t| daß die GiOtö i>cliioht (1G) dreiwertig· i^ieenionen und die zweite Gdiiölit (16) aochevörtiße Wolfra»- ionon enthMlt.
    50 9 8 07/0867 **9·
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    7· Anordnung nach Ansr^aeueh 6, d
    η e fct daB sich die Mean* und Wolfj?affiioaen in
    # Aiiordnuag n&öh /usprucb 7» dadurch t- ο 3i ο a a- £ δ i c h s ö t, d,y£ das ^laTtsnicvtesl^l .-ilujrdsiiuiao ist.
    9· /Oaoxönung nacb don AöSi-ri-loiion G bis 8t dadii2?cli g e k θ a ns © i c Ii Ii β t, daB iieioiget€3iis die i.is©iii<Ki6n oder in Ios?m dos ontaprech^iickm Qxgus
    g nach Hon. nnepruolieia C bis 0t dccüurcii β e k e η a· seiebnet;» d&^ sich CIo £iseriion«m in ©inea A «^df-\v3j?Ti;iaasit<3riaI bc£lndxm mid die VaoZibrainionea in ]? einer UoXf
    neeh einem dor -'«Sprüche Λ "bis iO$ dadurch icliße t» dttJ die Bids© der Pest-(1öt*iÖ) kleiner iX® 1 tüla?on ist.
    12· Ve&fabaran siöb Befcriöb eiaer ^seräoime aac^i einem iinax^riiche 1 bis 11t deaäitrcii gökennseiolinet» daß ßur iäiderung der Valenaauötändc der lonenkoEponenten in den S'eaticöaeposrsebicbtea (1C918) cjleichseitis 3£l«kt3?aaea und Iiocber in bensofibarte scfcicliten ia^isdert werden» wodardi eins Fasbfinäeanmg de» «uioxdiiisis liörvorüifssEijfeß wiacd und dciB danach die Elekta?o&©npQlo»ität an den Sehiobten geändert wird» tjodureb die Ixsoata in ihren iirsx>rilnsliohen?aloji23UJ8tcmd aurildsÄelireii und die Anordnung ilire wayspmin^Lichö Fasb© Frieder
    naofe Anspruch 12, dadurch g η θ t> daü eine Ionenwanderung von einer in dio endere der 1>o]3aobbuxM?6ii Scbiohtcm (16f18) esseugfc wird» um ein©
    in den Schiehten
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    BAD ORIGINAL
    Leerseite
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