DE2721735C2 - Variabel lichtmodulierende Vorrichtung auf Basis eines elektrochromen Materials und Verfahren zur Herstellung einer Gegenelektrode in einer solchen Vorrichtung - Google Patents
Variabel lichtmodulierende Vorrichtung auf Basis eines elektrochromen Materials und Verfahren zur Herstellung einer Gegenelektrode in einer solchen VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrooptische Vorrichtung, auf der Basis eines elektrochromen Materials
bzw. ein Verfahren zur Herstellung von Gegenelektroden in einer solchen Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 4.
Elektrochrome Vorrichtungen sind bekannt und werden beispielsweise in US-PS 35 21941, 37 04 057.
08 220, 38 43 232, 38 47 468 und 38 79 108 beschrieben.
Hieraus gehen geeignete Materialien und Verfahren zur Herstellung der gesamten erfindungsgemäßen
elektrochromen Vorrichtung hervor. Ferner sind daraus verschiedene und bisher verwendete Anordnungen für
Gegcnelektroden ersichtlich. Gemäß US-PS 35 21 941 gelangt eine Goldfilm-Gegenelektrode zum Einsatz.
während man es nach US-PS 38 43 232 mit einer aus Palladium hergestellten Gegenelektrode zu tun hat.
Nach US-PS 37 04 057 wird ein elektrochromes Material für die Gegenelektrode sowie für die Entwicklungsfläche verwendet
Aus der US-PS 38 27 784 ist eine Gegenelektrode für elektrochrome Vorrichtungen bekannt, die aus einem
Substrat mit einem aufgebrachten Graphitfilm besteht. Aus der US-PS 38 07 832 sind Gegenelektroden aus
Graphitfolien bekannt, die mit Hilfe von Fibrilliertem
Polytetrafluorethylen als Bindemittel hergestellt sind. Sie stellen bereits eine Vereinfachung gegenüber der
Gegenelektrode gemäß US-PS 38 27 784 dar, weil sie ais selbsttragende Folien ausgebildet sind, wodurch das
Zusammensetzen der elektrochromen Vorrichtung erleichtert wird. Das Verfahren zur Herstellung der freitragenden Folien gemäß US-PS 38 07 832 ist jedoch
kompliziert, wobei Vermischen unter Erhitzen und Kalandern angewandt werden und unter Umständen auch
noch ein zusätzlicher Bestandteil, wie Poiymeihyimethacrylat
verwendet wird.
Die bekannten Gegenelektrodenanordnungen arbeiten zwar bei elektrochromen Vorrichtungen erfolgreich,
doch soll erfindungsgemäß eine lichtmodulierende Vorrichtung mit einer Gegenelektrode geschaffen
werden, die bei verg/eichbar niedrigen Kosten besser reversibel und langer haltbar ist und sich einfacher herstellen
läßt.
Gegenstand der Erfindung sind die in Anspruch 1 angegebene
Vorrichtung sowie das in Anspruch 4 angegebene Verfahren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung weiter erläutert.
Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist die bevorzugte elektrochrome
Er.twickiungseinheit eine Sandwichsanordnung
aus einem transparenten Träger 3, der mit einem leitenden Material 11, wie Zinkoxid, beschichtet ist. Bei
dieser Anordnung aus Träger und k.hendem Überzug kann es sich um handelsübliches Nesa-Glas handeln, das
ein Produkt ist, bei dem eine Oberfläche einer Glasplatte mit einem transparenten Überzug aus leitendem
Zinnoxid versehen ist Die Schicht 4 aus dem elektrochromen Material läßt sich auf die Zinnoxidschicht
durch bekannte Vakuumtechniken niederschlagen. Die ionenleitende Schicht 5 kann aus einer Flüssigkeit, einem
Halbfeststoff oder einem Feststoff bekannter Art bestehen.
Erfindungsgemäß wird als Gegenelektrode eine Papierelektrode 6 verwendet. Der Träger 7 kann beispielsweise
Glas, Metall oder Kunststoff sein und muß je nach de.n für das Produkt gewünschten Verwendungszweck
nicht transparent sein. Die Papierelektrode kann mittels eines Klebstoffes auf den Träger gebunden sein. Ist dieser
Klebstoff elektrisch leitend und auch der Träger elektrisch leitend, dann macht man den elektrischen Anschluß
besser direkt an den Träger als an die Papierelektrode.
Die Papiergegenelektrode ist im wesentlichen eine mit Kohlenstoff gefüllte Fasermatte. Zur Herstellung
dieser Fasermatte werden Acrylfasern bevorzugt, wobei man in dieses Material zur Bildung einer besser
zusammenhaltenden Platte als Bindemittel vorzugsweise ein Fluorkohlenstoffharz, wie ein Teflon (Polytetrafluorethylen),
einarbeitet. In die Platte kann man ferner auch ein elektrochromes Material einarbeiten. Ein hierzu
bevorzugtes Material ist WOj.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.
Ein Gemisch aus 160 ml einer l,17prozentigen Suspension von Acrylfaserpulpe (Cyanamid T98) in Wasser,
3,0 g Kohlepulver mit hoher Oberfläche (United Carbon 6310-4), 2,0 ml einer 0, 2prozentigen wäßrigen Lösung
eines nochwirksamen und hochmolekularen flüssigen kationischen Flockungsmittels (Cyanamid M 1653C),
1,0 ml eines lüprozentigen nichtionischen oberflächenaktiven Mittels in Form eines Reaktionsprodukts aus
Nonylphenol und Äthylenoxid (Jefferson Chemical Company Surfonic N120), 2,0 ml öOprozentigem Polytetrafluorethylen (Teflon TFE 30-B) und 200 ml Wasser
vermischt man zuerst bei niedriger Geschwindigkeit über eine Zeitspanne von 15 Sekunden und dann unter
hoher Mischgeschwindigkeit über eine Zeitspanne von 15 Sekunden. Aus dem auf diese Weise hergestellten
und mit Kohlenstoff imprägnierten Acrylfasermaterial bildet man dann in bei der Papierherstellung üblicher
Weise einen Bogen, den man anschließend unter Druck bei einer Temperatur von 70 bis 1200C trocknet Zur
Entfernung von bei der Herstellung eingeschleppten Verunreinigungen tränkt man den hierdurch erhaltenen
Bogen anschließend 2 Stunden in 10% Schwefelsäure enthaltendem IsopropanoL Nach dieser Tränkbehandlung wird der Bogen 1 Stunde in Isopropanol gespült
und dann 0,5 Stunden bei 8O0C vakuumgetrocknet.
30
Beide Seiten des nach dem Spülen mit Isopropano1 und nach Vakuumtrocknung gemäß Beispiel 1 erhaltenen Bogens beschichtet man mit einer Lösung aus elektrochromem WO3 in NH4OH. Der auf diese Weise beschichtete Bogen wird dann 1 Stunde bei einer Tempe-
ratur von 8O0C vakuumgetrocknet Anschließend tränkt
man den Bogen 1 Stunde in 10% Schwefelsäure enthaltendem Isopropanol. Der auf diese Weise erhaltene Bogen wird fiann 2 Stunden in Isopropanol gespült und
hierauf bei 8O0C vakuumgetrocknet.
Der so hergestellte Bogen wird dann unter einem Druck von 1,2 kg/cm2 zur Bildung eines 0,305 mm starken Bogens gepreßt, der sich auf die gewünschte Größe
zuschneiden läßt.
Entsprechende Vergleichsuntersuchungen ergeben, daß die in obiger Weise hergestellte Papiergegenelektrode in verschiedener Hinsicht bekannten Gegenelektrodcn überlegen ist Verwendet man diese Gegenelektrode beispielsweise bei der in US-PS 38 44 636 beschriebenen elektrochromen Abbildvorrichtung, dann
ergibt sich hier eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit für die Farbe von 30 auf 10 Sekunden und für das
Verschwinden der Farbe eine Geschwindigkeitserhöhung von 1,5 Minuten auf weniger als 1 Minute. Ersetzt
man die herkömmlichen Gegenelektroden bei den e'ektrochromen numerischen Vorrichtungen der US-PS
38 39 857 und 38 27 784 durch die erfindungsgemäße Papiergegenelektrode, dann ergibt sich hierdurch eine
Verbesserung der Lebensdauer von 4 10* Zyklen auf mehr als 7 . 10* Zyklen, ohne daß es dabei zu einem &Q
Ausfall kommt.
65
Claims (8)
1. Variabel lichtmodulierende Vorrichtung auf Basis eines elektrochromen Materials mit einer Anordnung
aus einem lichtübertragenden Träger, der als lichtmodulierendes Material ein persistent elektrochromes
Material aufweist, und einer von diesem elektrochromen Material durch ein ionenleitendes
Material getrennten Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode im
wesentlichen aus einem Papierbogen besteht, der sich aus einer von Kohlenstoff durchdrungenen
Bahn aus Fasern zusammensetzt und der dadurch herstellbar ist, daß man eine wäßrige Suspension aus
Fasermaterial und pulverförmigem Kohlenstoff zu einem wäßrigen Gemisch vermischt, aus den Feststoffen
dieses wäßrigen Gemisches einen Bogen bildet und diesen Bogen dann zu einem Papiermaterial
trocknet und preßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Acrylfasern sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierbogen als Bindemittel ein
Fluorkohlenstoffharz enthält.
4. Verfahren zur Herstellung einer Papiergegenelektrode for eine elektrochrome variabel lichtmodulierende
Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Suspension aus Fasermaterial
und pulverföiinigem Kohlenstoff zu einem wäßrigen Gemiich vermischt, aus den Fectstoffen dieses wäßrigen
Gemisches einen Bogen bildet und diesen Bogen dann zu einem Papiermat-^rial trocknet und
preßt, das man als Gegenelektrode für eine elektrochrome Vorrichtung verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem wäßrigem Gemisch zur Bildung
eines besser zusammenhängenden Papierbogens ein Bindemittel zusetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel ein Fluorkohlen
stoffharz verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in das wäßrige Gemisch ferner ein
Flockungsmittel und ein oberflächenaktives Mittel einmischt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man den getrockneten und gepreßten Papierbogen abschließend in Säure und Alkohol
wäscht und dann trocknet.
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