DE2711984A1 - ELECTROCHEMICAL DISPLAY DEVICES AND METHODS - Google Patents

ELECTROCHEMICAL DISPLAY DEVICES AND METHODS

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DE2711984A1
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electrodes
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DE19772711984
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Ian John Kirby
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    • G02F1/00Devices 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
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    • G02F1/15Devices 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
    • G02F1/163Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

T.EDTKE - BüHLING - KlNNET.EDTKE - BüHLING - KlNNE

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-lng. KinneDipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Chins

97 1 IQO/ Dipl.-lng. Grupe 97 1 IQO / Dipl.-Ing. Group

*· ' ' |gOS Bavariaring 4, Postfach 20 24 * · '' | GOS Bavariaring 4, P.O. Box 20 24

8000 München 28000 Munich 2

7. Tel.:(0 89)53 96 53-567. Tel .: (0 89) 53 96 53-56

' ^' Telex:5 24 845tipat'^' Telex: 5 24 845tipat

cable. Germaniapatent Münchencable. Germaniapatent Munich

18. März 1977 B 8041/ case Q.28627March 18, 1977 B 8041 / case Q.28627

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, GroßbritannienIMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, United Kingdom

Elektrochemische Anzeigevorrichtungen und -verfahrenElectrochemical display devices and methods

Die Erfindung bezieht sich auf elektrochemische Vorrichtungen mit Arbeits- und Gegenelektroden in Kontakt mit einem Elektrolyten, in dem ein zur Farbänderung befähigtes organisches Material enthalten ist.The invention relates to electrochemical devices with working and counter electrodes in contact with an electrolyte that contains an organic material capable of changing color.

Elektrochemische Vorrichtungen und insbesondere Anzeigevorrichtung auf der Basis von elektrochemischen Erscheinungen sind bekannt und umfassen eine Arbeitselektrode, ein Elektrolyt-Medium mit einem organischen aktiven Material» dessen Oxidationszustand durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms reversibel verändert werden kann, woraus eine nachweisbare bzw. beobachtbare Änderung in der Nähe der Arbeitselektrode resultiert sowie eine Gegenelektrode, die ebenfalls mit dem aktiven Material in Kontakt ist. Für Anzeigezwecke hat die Arbeitselektrode Strahlungsdurchlaß- oder Reflexions-Electrochemical devices and in particular display devices based on electrochemical ones Phenomena are known and include a working electrode, an electrolyte medium with an organic active material »whose oxidation state is reversibly changed by passing an electric current through it can be, resulting in a detectable or observable change in the vicinity of the working electrode and a counter electrode, which is also in contact with the active material. For display purposes, the Working electrode radiation transmission or reflection

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H. H.

eigenschaften und als Strahlung dient üblicherweise sichtbare Strahlung und die Gegenelektrode ist in bezug auf die Arbeitselektrode derart angeordnet, daß an der Arbeitselektrode auftretende Änderungen für einen Beobachter durch an der Gegenelektrode auftretende Reaktionen nicht verdeckt werden. Die Elektroden und das aktive Material sind in einem geeigneten Gehäuse enthalten, das Mittel(wie z.B. ein durchsichtiges Fenster) aufweist, durch die die Arbeitselektrode beobachtet werden kann.properties and radiation is usually visible radiation and the counter electrode is related to the working electrode is arranged in such a way that changes occurring at the working electrode are apparent to an observer are not covered by reactions occurring at the counter electrode. The electrodes and the active one Material are contained in a suitable housing which has means (such as a clear window) to through which the working electrode can be observed.

Solche Anzeigevorrichtungen sind zum Beispiel in den GB-PSen 1 314 049 (entsprechend der US-PS 3 712 709), 1 302 000 und 1 407 133 (entsprechend der US-PS 3 930 717) sowie in der US-PS 3 806 229 beschrieben.Such display devices are for example in GB-PS 1,314,049 (corresponding to US-PS 3,712,709), 1,302,000 and 1,407,133 (corresponding to U.S. Patent 3,930,717) and U.S. Patent 3,806,229.

Die aktiven Materialien in solchen elektrochemischen Vorrichtungen sind in der Lage, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben unter Umwandlung in Radikalionen mit einem hohen Extinktionswert, üblicherweise in sichtbarem Teil des Spektrums. Im allgemeinen werden für Anzeigevorrichtungen aktive Materialien bevorzugt, die in einem Oxidationszustand keine oder kaum eine Farbe zeigen und selbst bei Durchgang eines nur geringen Stroms bei geeigneter EMK in einen farbigen Oxidationszustand übergehen, so daß ein hoher Kontrast erreicht werden kann. Es ist auch notwendig, daß das aktive Material zumindest in dem Oxidationszustand,der den Anzeigeeffekt bietet,relativ unbeweglich im Medium ist und sich für visuelle Anzeigezwecke im Aussehen in den verschiedenen reduzierten und oxidierten Zuständen unterscheidet. Die relative Unbeweglichkeit wird erreicht, wenn das aktive Material in dem geeigneten Oxidationszustand relativ unlöslich ist und sich beispielsweise auf einer Elektrodenoberfläche abscheidet. Solche aktiven Materialien sind bekannt und sie werden zum Beispiel in den oben genannten PatentschriftenThe active materials in such electrochemical devices are able to accept electrons or to give off with conversion to radical ions with a high extinction value, usually in the visible part of the spectrum. In general, active materials which are in an oxidation state are preferred for display devices show little or no color, and even if only a small current is passed through, with a suitable one EMF change into a colored oxidation state, so that a high contrast can be achieved. It is also It is necessary that the active material is relatively at least in the oxidation state that offers the display effect is immobile in the medium and for visual display purposes in appearance in the various reduced and differentiated from oxidized states. The relative immobility is achieved when the active material is in the suitable oxidation state is relatively insoluble and is deposited, for example, on an electrode surface. Such active materials are known and are described, for example, in the above-mentioned patents

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beschrieben, auf deren Inhalt hier besonders Bezug genommen wird.the content of which is specifically referred to here.

Es wird oft bevorzugt, daß das Elektrolyt-Medium auch ein Hilfs-Redoxsystem aufweist, und zwar insbesondere ein solches, das in der Lage ist, eine Oxidation oder Reduktion bei einem Potential zu erleiden, das niedriger ist als das jenige, bei dem das aktive Material die gleiche Änderung erfährt und das nach Oxidation oder Reduktion bei einem Potential in enger Nachbarschaft zu seinem Standard-Reduktions- oder -Oxidationspotential in seinen ursprünglichen oder Grundzustand zurückgebracht werden kann und das in irgendeinem (reduzierten oder oxidierten) Zustand in der Lage ist, mit dem aktiven Material (im gefärbten Zustand) unter Erzeugung eines alternativen Körpers zu reagieren. Auch die Anwendung solcher Hilfs-Redoxsysteme wurde bereits beschrieben.It is often preferred that the electrolyte medium also have an auxiliary redox system, in particular one capable of undergoing oxidation or reduction at a potential that is lower than the one in which the active material undergoes the same change and that after oxidation or reduction at a potential in close proximity to its standard reduction or oxidation potential can be brought back to its original or basic state and that in any (reduced or oxidized) state is able to interact with the active material (in the colored state) to produce a alternative body to respond. The use of such auxiliary redox systems has also already been described.

Die Vorrichtung umfaßt auch wahlweise elektrische Verbindungs- und Steuermittel, mit denen ausgewählte Elektroden nach Bedarf aktiviert (d.h. mit Strom versorgt) oder desaktiviert werden können.The apparatus also optionally includes electrical connection and control means with which selected Electrodes can be activated (i.e. powered) or deactivated as required.

Gemäß der Erfindung wird nun der Betrieb von elektrochemischen und insbesondere elektrochromen Vorrichtungen verbessert, die ein aktives Material enthalten.According to the invention, the operation of electrochemical and in particular electrochromic devices will now be carried out improved that contain an active material.

Es wird angenommen, daß zum Beispiel bei einer Anzeigevorrichtung,wie oben beschrieben, die ein wässriges Elektrolyt-Medium mit einem aktiven Material, etwa CPQ-sulfat (d.h. CPQ+"1" und SO^ ) und als Hilfs-Redoxsystem etwa Eisenammoniumsulfat (d.h. Fe++, Fe+++, NH^+ und SO^ ) aufweist, die Ionen gleichmäßig über das Medium verteilt und die Elektroden frei von irgendwelchen Ab-Scheidungen sind, wenn die Vorrichtung frisch hergestelltIt is believed that, for example, in a display device as described above, using an aqueous electrolyte medium with an active material such as CPQ sulfate (ie CPQ + " 1 " and SO ^) and as an auxiliary redox system such as ferric ammonium sulfate (ie Fe ++ , Fe +++ , NH ^ + and SO ^), the ions are evenly distributed over the medium and the electrodes are free of any deposits when the device is freshly manufactured

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ist oder eine Zeitlang nicht in Betrieb war. Das Aussehen der Arbeitselektrode kann nun durch den Durchgang eines speziellen negativen Stroms für eine besondere Zeitdauer (der Einfachheit halber als "Farbimpuls" bezeichnet) zwischen Arbeits- und Gegenelektrode durch das Elektrolyt-Medium verändert werden.or has not been in operation for a while. The appearance of the working electrode can now be determined by the passage of a special negative current for a special period of time (for the sake of simplicity referred to as "color pulse") between working and counter electrode can be changed by the electrolyte medium.

Zwei Reaktionen treten dann an der Oberfläche der Arbeitselektrode oder in ihrer Nähe auf,und zwar: 10Two reactions then occur on or near the surface of the working electrode, namely: 10

Fe+++ L^ Fe++ (1)Fe +++ L ^ Fe ++ (1)

CPQ++ +e CPQ+ (2)CPQ ++ + e CPQ + (2)

Da Ferriionen eine höhere Elektronenaffinität besitzen als CPQ++,werden im wesentlichen alle Ferriionen in Nachbarschaft zur Elektrode durch die Reaktion (1) reduziert, bevor die Reaktion (2) stattfinden kann. CPQ+, das unlöslich und grün gefärbt ist, wird dann erzeugt und es bildet eine grüne Ausscheidung an der Elektrode oder in deren Nähe.Since ferric ions have a higher electron affinity than CPQ ++ , essentially all ferric ions in the vicinity of the electrode are reduced by reaction (1) before reaction (2) can take place. CPQ + , which is insoluble and colored green, is then generated and a green precipitate forms on or near the electrode.

Gleichzeitig mit der obigen Reaktion findet an der Gegenelektrode folgende Umsetzung statt:Simultaneously with the above reaction, the following reaction takes place on the counter electrode:

Fe++ "e ^ Fe+++ Fe ++ " e ^ Fe +++

Die nachfolgende Entfernung der CPQ+-Ausscheidung von der Arbeitselektrode kann durch Hindurchleiten eines geeigneten positiven Stroms erreicht werden, der aus Zweckmäßigkeitsgründen als "Bleichimpuls" bezeichnet werden soll, wodurch die obigen Reaktionen in umgekehrter Richtung ablaufen.Subsequent removal of the CPQ + precipitate from the working electrode can be accomplished by passing an appropriate positive current, which for convenience will be referred to as the "bleaching pulse", thereby reversing the above reactions.

Eine Wanderung geladener Ionen findet in der Zeit-A migration of charged ions takes place in time

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spanne zwischen dem Färb- und dem Bleichimpuls zwischen den Elektroden statt, Jedoch wurde gefunden, daß bezüglich der Fe+++-Ionen eine Tendenz zur Wanderung zur Arbeitselektrode hin besteht, da ihre Konzentration in Nähe derselben als Folge der Reaktion (1) vermindert ist, so daß eine allmähliche Ansammlung von Fe+++-Ionen stattfindet mit zunehmender Schwierigkeit der Farbbildung bei nachfolgenden Zyklen, da mehr Fe+++ reduziert werden muß, bevor die Reaktion (2) beginnen kann.span between the coloring and bleaching pulses takes place between the electrodes. However, it has been found that the Fe +++ ions tend to migrate toward the working electrode because their concentration in the vicinity thereof is decreased as a result of reaction (1) so that there is a gradual accumulation of Fe +++ ions with increasing difficulty in color formation in subsequent cycles as more Fe +++ must be reduced before reaction (2) can begin.

Diese Erläuterung bezieht sich insbesondere auf Systeme mit CPQ+ und Eisenammoniumsulfat, es ist jedoch klar, daß das Prinzip auch in gleicher Weise bei anderen Systemen zutrifft und die Erfindung ist nicht allein auf das vorstehend beschriebene System beschränkt. Es wurde nun gefunden, daß die Aufprägung eines "Ausgleichimpulses" auf das System vorteilhaft ist, der dazu dient, zumindest einen Teil der oxidierten Ionen (z.B. Fe+++), die zur Ansammlung im Bereich der Kathode neigen,zu reduzieren bzw. zu vermindern.This explanation relates in particular to systems with CPQ + and ferric ammonium sulfate, but it is clear that the principle also applies in the same way to other systems and the invention is not restricted solely to the system described above. It has now been found that it is advantageous to apply a "compensation pulse" to the system, which serves to reduce or increase at least some of the oxidized ions (eg Fe +++ ) that tend to accumulate in the area of the cathode Reduce.

Der Ausgleichsimpuls (so bezeichnet wegen seiner Tendenz, der ungleichmäßigen Ansammlung von Ionen des Hilfs-Redoxsystems innerhalb der Zelle entgegen_zu_wirken) kann während jedes Bleich/Farb-Zyklus1 oder zu irgendeiner geeigneten gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilten Zeit, je nach Eignung, aufgeprägt werden. Beispielsweise wird bei einer Ausführungsart, bei der eine elektrochrome Vorrichtung einem regelmäßigen wiederkehrenden Zyklus zwisehen einem Zustand, in dem die Arbeitselektrode gefärbt ist und einem Zustand, in dem die Farbe "gelöscht" wird, unterworfen wird, vorzugsweise ein Ausgleichsimpuls zwischen jedem Bleich- und Farbimpuls eingeschoben. Allerdings wird nicht die Möglichkeit der Aufprägung eines Ausgleichsimpulses mit einer Frequenz ausgeschaltet, die geringer ist als beim zyklischen Zustandswechsel und etwaThe balancing pulse (so named because of its tendency to counter_act the uneven accumulation of ions of the auxiliary redox system within the cell) can be impressed during each bleach / color cycle 1 or at any suitable evenly or unevenly distributed time, as appropriate. For example, in an embodiment in which an electrochromic device is subjected to a regular repetitive cycle between a state in which the working electrode is colored and a state in which the color is "erased", a balance pulse is preferably used between each bleach and color pulse inserted. However, the possibility of impressing a compensation pulse with a frequency that is lower than with the cyclical change of state and for example is not switched off

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bei einem Ausgleichsimpuls pro 5 oder 10 Zyklen oder irgendeiner anderen geeigneten Zahl liegen kann. Die wünschenswerte Frequenz der Ausgleichsimpulse wird durch einfachen Versuch ganz leicht ermittelt, und sie wird zum Beispiel durch die Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen durch den Elektrolyten und die Abmessungen der Vorrichtung sowie die Anordnung der Elektroden darin beeinflußt.may be one equalizing pulse per 5 or 10 cycles, or any other suitable number. the desirable frequency of the compensation pulses is easily determined by a simple experiment, and it is for example by the migration speed of the ions through the electrolyte and the dimensions of the Affects the device and the arrangement of the electrodes therein.

Die Frequenz der Ausgleichsirapulse kann variieren und es ist sogar eine ungleichmäßige Häufigkeit möglich, wobei ein Ausgleichsimpuls lediglich dann aufgeprägt wird, wenn die Ionenansammlung dies wünschenswert erscheinen läßt, was durch geeignete Fühler oder Nachweismittel festgestellt werden kann, z.B. durch Anwendung einer geeigneten Bezugselektrode.The frequency of the equalization pulses can vary and even an uneven frequency is possible, a compensation pulse is only then impressed if the ion accumulation appears to be desirable lets what can be determined by suitable sensors or detection means, e.g. by application a suitable reference electrode.

Der Ausgleichsimpuls führt vorzugsweise zu keiner Beeinträchtigung der Ausscheidung von aktivem Material.The compensation pulse preferably does not impair the excretion of active material.

Die für den Ausgleichsimpuls angewandte Spannung kann innerhalb weiter Grenzen variieren, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß er die Tendenz hat, die Ansammlung oxidierter Ionen in Nähe der Kathode zu beseitigen bzw. dieser entgegenzuwirken und daß er keine Färbung der Arbeitselektrode herbeiführt. Vorzugsweise geht der Impuls einem Farbimpuls unmittelbar voran.The voltage applied for the compensation pulse can vary within wide limits, with only care should be taken that it has a tendency to eliminate the accumulation of oxidized ions near the cathode or to counteract this and that it does not cause any coloring of the working electrode. Preferably goes the impulse immediately precedes a color impulse.

Vorzugsweise sollte der Ausgleichsimpuls auch von ausreichender Länge bzw. Dauer sein, um eine Rückdiffusion des Hauptteils der während des Bleichimpulses erzeugten überschüssigen oxidierten Ionen zur Arbeitselektrode zu ermöglichen. Typischerweise wird der Ausgleichsimpuls von geringer Quelleimpedanz sein (z.B. geringer als 500OiI und üblicherweise kleiner als 200 A-The compensation pulse should preferably also be of sufficient length or duration to allow back diffusion of the majority of the excess oxidized ions generated during the bleaching pulse to the working electrode. Typically the compensation pulse be of low source impedance (e.g. less than 500OiI and usually less than 200 A-

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für eine Elektrode von 0,1 cm ) mit einer annähernd bei Null liegenden Spannung (von z.B. bis zu 100 mV). Eine geeignete Impulsdauer liegt bei 300 ms, obgleich natürlich irgendeine andere geeignete und wirksame Dauer (mit entsprechender Spannung) angewandt werden kann.for an electrode of 0.1 cm) with a voltage close to zero (e.g. up to 100 mV). One a suitable pulse duration is 300 ms, although of course any other suitable and effective duration (with appropriate voltage) can be applied.

Zweckmäßigerweise erfolgt der Antrieb der einzelnen Arbeitselektroden während des Färb- und Ausbleichimpulses mit einer ausreichend hohen Quelleimpedanz zur Verhinderung einer Variation der Farbe zwischen den Arbeitselektroden. Typischerweise wird diese Impedanz größenordnungsmäßig das 100-Fache von der des Elektrolyten (gemessen zwischen einer Elektrode und der Gegenelektrode) betragen.The individual working electrodes are expediently driven during the coloring and bleaching pulse with a sufficiently high source impedance to prevent color variation between the working electrodes. Typically, this impedance is of the order of 100 times that of the electrolyte (measured between an electrode and the counter electrode).

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer Reihe von Vergleichsversuchen beschrieben, welche den Vorteil der Anwendung eines Ausgleichsimpulses gemäß der Erfindung zeigen.The invention is described below on the basis of a series of comparative tests, which have the advantage show the application of a compensation pulse according to the invention.

Die Versuche wurden unter Verwendung einer Zelle mit in herkömmlicher Weise zur Bildung einer 7 Strich-Ziffer angeordneten Anzeige- bzw. Arbeitselektroden durchgeführt, wobei eine Gegenelektrode am Umfang der Zelle vorgesehen wurde. Die Zelle wurde auf einer AIuminiumoxidunterlage von 25 x 75 x 1 mm wie folgt aufgebaut: Eine gleichmäßige durchsichtige Glasurschicht (79T5 im Medium 65/101 von Blythe Colours, Stoke-on-Trent) von 10 μ Dicke wurde auf das Aluminiumoxid aufgedruckt und 30 Minuten lang bei 95O0C eingebrannt.The experiments were carried out using a cell with display or working electrodes arranged in a conventional manner to form a 7-prime digit, with a counter electrode being provided on the circumference of the cell. The cell was built up on an aluminum oxide base of 25 x 75 x 1 mm as follows: A uniform transparent glaze layer (79T5 in medium 65/101 from Blythe Colors, Stoke-on-Trent) of 10 μm thickness was printed on the aluminum oxide and carried out for 30 minutes Baked in at 95O 0 C for a long time.

Elektroden, Zuleitungen und Kontaktverlängerungen wurden durch eine Schablone bzw. einen Musterschirm auf die Glasur unter Verwendung von Gold 9425 Resinat (von Engelhard) durch Siebdruck aufgebracht und bei 8500C eingebrannt unter Erzielung einer Komponentendicke vonElectrodes, leads and contact extensions were applied through a stencil or a screen pattern on the glaze using gold resinate 9425 (Engelhard) by screen printing and baked at 850 0 C while achieving a thickness of components

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sz - sz -

0,3 μ. 0.3 µ.

Danach wurde eine dielektrische Glasur aufgedruckt, die das gesamte Substrat mit Ausnahme der Elektroden und Kontaktverlängerungen abdeckte (Glasur 11 H34 im 63/2 Medium von Blythe Colours) und bei 8000C gebrannt.Thereafter, a dielectric glaze was printed, which covered the entire substrate except the contact electrodes and fired extensions (11 glaze H34 63/2 in the medium from Blythe Colors), and at 800 0 C.

Ein durch UV-Licht härtbares Harz wurde dann durch Siebdruck längs des Umfanges des Substrats aufgebracht und ein Glasring von 1 mm Dicke angeordnet und damit versiegelt. Die Zelle wurde durch Versiegelung der Oberseite des Glasringes mit einer durchsichtigen Glasabdeckung vervollständigt.A UV light curable resin was then screen printed around the perimeter of the substrate and a glass ring 1 mm thick and sealed therewith. The cell was sealed by sealing the top of the glass ring completed with a transparent glass cover.

Der Hohlraum der Zelle wurde mit einer wässrigen Lösung gefüllt, die folgende Bestandteile enthielt:The cavity of the cell was filled with an aqueous solution containing the following components:

N,N'-Bis-(p-cyanophenyl)-4,4'-N, N'-bis (p-cyanophenyl) -4,4'-

dipyridylium-(CPQ)sulfat 0,02 Mdipyridylium (CPQ) sulfate 0.02 M.

Lithiumsulfat 0,5 MLithium sulfate 0.5M

Eisenammoniumsulfat 0,05 MIron ammonium sulfate 0.05 M

Schwefelsäure für pH 2,7Sulfuric acid for pH 2.7

Beispiel 1example 1

Die Zelle wurde durch Verbindung der einzelnen Arbeitselektroden mit gesonderten Vorschaltwiderständen von 5,6 kü. betrieben, deren anderes Ende mit der Ausgangsseite von gesonderten elektronischen CMOS-Schaltern verbunden war, während die Eingangsseiten miteinander verbunden und an eine variable Spannung angeschlossen wurden,deren gemeinsame Quelle mit der Gegenelektrode verbunden wurde, während die Ein/Aus-Schalter einzeln durch ein elektronisches Logiksystem betätigt wurden.The cell was connected to the individual working electrodes with separate series resistors of 5.6 kü. operated, the other end of which was connected to the output side of separate electronic CMOS switches, while the input sides were connected together and connected to a variable voltage, the common source of which was connected to the counter electrode, while the on / off switches were individually through an electronic Logic system have been operated.

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Λή. Λή.

Die Zelle wurde 1 Stunde lang zyklisch behandelt unter Anwendung einer Folge von Farbimpulsspannungen von -3,75 V, Impulszeiten von 400 ms, einer Speicherperiode von 1 Minute und einer Ausbleichimpulsspannung von +3,75 V bei einer Impulsdauer von 300 ms. Dieser Versuch wurde wiederholt (unter Anwendung unterschiedlicher, aber identischer Zellen), und zwar mit Bleichimpulsdauern von 320 ms, 340 ms, 360 ms, 380 ms,400 ms, 420 ms und 440 ms.The cell was cycled for 1 hour using a series of colored pulse voltages of -3.75 V, pulse times of 400 ms, a storage period of 1 minute and a bleaching pulse voltage of +3.75 V with a pulse duration of 300 ms. This attempt was repeated (using different but identical cells) with bleaching pulse durations of 320 ms, 340 ms, 360 ms, 380 ms, 400 ms, 420 ms and 440 ms.

Bei Anwendung einer Bleichimpulsdauer von 380 ms oder weniger wurden die Arbeitselektroden vor Beendigung des Einstunden-Tests permanent mit CPQ+ bedeckt.When a bleach pulse duration of 380 ms or less was used, the working electrodes were permanently covered with CPQ + prior to the completion of the one-hour test.

Bei 400 ms wurde keine der Arbeitselektroden permanent gefärbt, sondern es trat eine beachtliche Variation der Farbe zwischen den gesonderten Arbeitselektroden und zwischen unterschiedlichen Teilen derselben auf.At 400 ms, none of the working electrodes were permanently colored, but rather there was a considerable variation the color between the separate working electrodes and between different parts of the same.

Bei 420 ms und darüber hellte das CPQ+ auf der Arbeitselektrode während der Speicherperiode merklich auf bzw. bleichte aus,bevor der Einstunden-Test beendet war.At 420 msec and above, the CPQ + on the working electrode brightened or faded noticeably during the storage period before the one hour test was completed.

Beispiel 2Example 2

Der Versuch von Beispiel 1 wurde wiederholt, nur daß ein Ausgleichsimpuls von -20 mV und 2 s dem Farbimpuls voranging. Bleichimpulse von 380 ms, 400 ms, 420 ms, 440 ms, 460 ms, 480 ms, 500 ms und 520 ms wurden angewandt.The experiment of Example 1 was repeated, except that a compensation pulse of -20 mV and 2 s was the color pulse preceded. Bleaching pulses of 380 ms, 400 ms, 420 ms, 440 ms, 460 ms, 480 ms, 500 ms and 520 ms were used.

Bei 380 ms baute sich ein Überschuß an CPQ+ auf einigen der Arbeitselektroden durch das Ende des Test auf. Mit Bleichimpulseinstellungen von 400 ms bis 440 ms blieb die CPQ+-Ausscheidung visuell über die Arbeitslektrodenflache hinweg gleichmäßig gefärbt, während bei 460 ras und darüber eine gewisse gerade eben merkbare AusbleichungAt 380 msec, excess CPQ + built up on some of the working electrodes by the end of the test. With bleaching pulse settings of 400 ms to 440 ms, the CPQ + excretion remained visually evenly colored over the working electrode area, while at 460 ras and above a certain just noticeable bleaching

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- %er - - % he -

der gefärbten Elektrode während der 1 Minute Speicherperiode auftrat.of the colored electrode occurred during the 1 minute storage period.

Beispiel 3
5
Example 3
5

Die Betriebsfolge von Beispiel 2 wurde wiederum ange wandt, nur daß Bleichimpulse von 520 ms aufgepiägt wurden Die Färb- und Bleichspannungen wurden auf -0,75 V und +0,75 V; -1,5 V und +1,5 V; -2,25 V und +2,25 V; -3,0 V und +3,0 V; -3,75 V und +3,75 V; sowie -4,5 V und +4,5 V festgesetzt.The sequence of operations of Example 2 was again applied except that bleaching pulses of 520 msec were applied The coloring and bleaching voltages were set to -0.75 V and +0.75 V; -1.5 V and +1.5 V; -2.25 V and +2.25 V; -3.0 V and +3.0 V; -3.75 V and +3.75 V; as well as -4.5 V and +4.5 V.

Bei 2,25 V und darunter waren die Arbeitselektroden nicht gleichmäßig gefärbt; bei 2,25 V war die Ungleichmäßigkeit nur gerade eben erkennbar. Bei allen anderen Spannungen gab die CPQ+-Ausscheidung visuell gleiche Färbungen über die Oberfläche der Elektroden hinweg.At 2.25 V and below, the working electrodes were not evenly colored; at 2.25 V the unevenness was only just noticeable. At all other voltages, the CPQ + excretion gave visually identical colorations over the surface of the electrodes.

Beispiel 4
20
Example 4
20th

Die gleiche Betriebsfolge wie in Beispiel 2 wurde angewandt,nur daß der Ausgleichsimpuls in einer direkten Verbindung der Arbeitselektroden durch CMOS-Schalter (10OiI) mit der Gegenelektrode unter Ausschaltung der 5,6 k-fL-Vorschaltwiderstände bestand.The same operating sequence as in Example 2 was used, except that the compensation pulse was in a direct Connection of the working electrodes to the counter electrode by means of a CMOS switch (10OiI), switching off the 5.6 k-fL series resistors existed.

Bei einem Ausgleichsimpuls von 200 ms wurde keine visuelle Differenz zwischen der Farbe der Elektroden und der in Beispiel 2 erzielten beobachtet. 30With a compensation pulse of 200 ms there was no visual difference between the color of the electrodes and that obtained in Example 2 was observed. 30th

Bei Anwendung der oben beschriebenen Elektrolyt-Zusammensetzung und Zelle wurden die folgenden optimalen Zyklusbedingungen gefunden:Using the above-described electrolyte composition and cell, the following became optimal Cycle conditions found:

2 22 2

Farbimpuls-Stromdichte 4 mA/cm bis 8mA/cmColor pulse current density 4 mA / cm to 8 mA / cm

7098 3 9/09367098 3 9/0936

D 8041D 8041

22

Farbimpuls-Ladungsdichte 1,6 mC/cm bis 3,2 mC/cmColor pulse charge density 1.6 mC / cm to 3.2 mC / cm

Ausgleichsimpulsdauer >150 msCompensation pulse duration> 150 ms

Verhältnis von Bleich- zu
Farbimpuls-Ladung von 1:1 bis 1,4:1
Ratio of bleach to
Color pulse charge from 1: 1 to 1.4: 1

Beispiel 5Example 5

Unter Anwendung einer Zelle mit einem 0,25 mm tiefen Hohlraum und Betrieb der Zelle wie in Beispiel 2, jedoch mit unterschiedlichen Anzahlen von permanent gefärbten Arbeitselektroden konnte festgestellt werden, daß die Farbausscheidung auf den zyklisch betriebenen Elektroden durch die Anzahl der permanent gefärbten Elektroden beeinflußt wurde und die Spannung zwischen Arbeits- und Gegenelektroden am Ende der Testperiode um soviel wie 400 mV variierte (offensichtlich infolge eines Strom χ Widerstands-Spannungsabfalls durch den Elektrolyten).Using a cell with a 0.25 mm deep Cell cavity and operation as in Example 2, but with different numbers of permanently colored Working electrodes could be determined that the color precipitation on the cyclically operated electrodes was influenced by the number of permanently colored electrodes and the voltage between working and Counter electrodes varied by as much as 400 mV at the end of the test period (apparently due to a current χ Resistance-voltage drop through the electrolyte).

Beispiel 6Example 6

Die Versuche von Beispiel 5 wurden wiederholt unter Verwendung einer Zelltiefe von 1 mm, wobei gefunden wurde, daß die Spannungsvariationen mit keiner merklichen Änderung der Farbe der Elektroden auf 100 mV abgefallen waren.The experiments of Example 5 were repeated using a cell depth of 1 mm, and it was found that the voltage variations dropped to 100 mV with no noticeable change in the color of the electrodes was.

709839/0936709839/0936

Claims (7)

B 8041 PatentansprücheB 8041 claims 1. Elektrochemische Vorrichtung mit (zumindest) einer Arbeitselektrode und einer Gegenelektrode in Kontakt mit einem Elektrolyt-Medium, das eine organische aktive Verbindung (mit Farbänderung bei Änderung des Oxidationszustandes) aufweist, wobei Elektroden und Elektrolyt-Medium in einem geeigneten Gehäuse untergebracht sind und elektrische Verbindungs- und Steuermittel umfassen, mit denen die Elektroden alternativ durch einen Farbimpuls und einen Bleichimpuls aktiviert werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel der Aufprägung eines Ausgleichsimpulses von gleicher Folarität wie der Farbimpuls und von geringerem Potential als das Redoxpotential des organischen aktiven Materials an den Elektroden angepaßt sind.1. Electrochemical device with (at least) a working electrode and a counter electrode in contact with an electrolyte medium containing an organic active compound (with a color change when the oxidation state changes) comprises, with electrodes and electrolyte medium being housed in a suitable housing and electrical connection and control means by which the electrodes are alternately controlled by a color pulse and a bleaching pulse can be activated, characterized in that the control means for the application of a compensation pulse of the same folarity as the color pulse and of a lower potential than the redox potential of the organic active material are adapted to the electrodes. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Hilfs-Redoxsystem.2. Apparatus according to claim 1, characterized by an auxiliary redox system. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollraittel einer regelmäßigen Aufprägung von Ausgleichimpulsen,vorzugsweise mit einer Frequenz von einem Ausgleichsimpuls pro Farb/Ausbleich-Zyklus angepaßt sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the Kontrollraittel a regular Imposition of compensation pulses, preferably with a frequency of one compensation pulse per color / fading cycle are adapted. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollmittel der Aufprägung eines Ausgleichsimpulses (über eine geringe Quelleimpedanz), der gleich Null ist oder dem Wert Null nahekommt, angepaßt sind.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control means of the imprint a compensation pulse (via a low source impedance) that is equal to zero or comes close to zero, are adapted. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,5. Device according to one of the preceding claims, 709839/0936709839/0936 ORIGINAL INSPECTED < .ORIGINAL INSPECTED <. B 8041B 8041 t dadurch gekennzeichnet, daß sie durch ein elektrochromes Anzeigesystem gebildet wird.characterized in that it is characterized by an electrochromic Display system is formed. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsimpuls—Betätigungsraittel auf eine verbestimmte Ionenkonzentration an einer Arbeitselektrode oder in ihrer Nähe ansprechen.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compensating pulse — actuator respond to a certain concentration of ions on or near a working electrode. 7. Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Vor-7. Procedure for operating an electrochemical plant richtung mit einer Arbeitselektrode und einer Gegenelektrode in Kontakt mit einem Elektrolyt-Medium, in dem eine organische aktive Verbindung (mit unterschiedlichen Oxidationszuständen von unterschiedlicher Farbe) und ein Hllfs-Redoxsystem enthalten ist, innerhalb eines geeigneten Gehäuses mit Einrichtungen,durch welche die Arbeitselektrode beobachtet werden kann und elektrischen Verbindungs- und Steuermitteln zur alternativen Betätigung der Elektroden mittels eines Farbimpulses und eines Bleichimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen-Konzentrationen in Nähe der Elektroden im wesentlichen konstant gehalten werden, indem ein Ausgleichsimpuls von derselben Polarität wie der Farbimpuls und mit einem Potential, das niedriger ist als das Redoxpotential des organischen aktiven Materials,an die Elektroden angelegt wird.direction with a working electrode and a counter electrode in contact with an electrolyte medium in which a organic active compound (with different oxidation states of different color) and an auxiliary redox system is contained within a suitable Housing with devices through which the working electrode can be observed and electrical connection and control means for the alternative actuation of the electrodes by means of a color pulse and a Bleaching pulse, characterized in that the ion concentrations in the vicinity of the electrodes are kept essentially constant by a compensation pulse of the same polarity as the color pulse and with a potential lower than the redox potential of the organic active material to which electrodes are applied. 709839/0936709839/0936
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