DE2727854C3 - Elektrolyt-Anzeigezelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolyt-Anzeigezelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine solche Elektrolyt-Anzeigezelle ist durch die US-PS 32 45 3P bekannt. Bei derartigen Zellen erfolgt die Wiederauflösung nicht auf elektrochemischem Wege, sondern durch chemische Reaktion. Damit die auf der Elektrode niedergeschlagene Silberschicht verschwindet, wird diese von aor Spannungsquelle isoliert oder abgetrennt, wobei die Zusammensetzung des Elektrolyten so gewählt ist, daß er oxidierende Eigenschaft besitzt. Die chemische Reaktion, die zwischen dem Elektrolyten und dem Silber stattfindet, wirkt daher zum Wiederauflösen der Silberschicht. Deshalb kann gesagt werden, daß die den Elektrolyten bildende Lösung ein selbstabschaltendes oder selbstlöschendes Mittel ist.

Um eine derartige Lösung zu erhalten, muß das Lösungsmittel oxidierend sein. Im allgemeinen werden wäßrige Lösungsmittel verwendet, die ausreichend aktiv sind, um zur chemischen Wiederauflösung der Silberschicht zu führen.

Bei derartigen Zellen können insbesondere wegen der Reaktivität oder des Reaktionsvermögens des Elektrolyten in der Lösung Sekundärprodukte auftreten, die die Lösung verunreinigen und die Lebensdauer begrenzen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Elektrolyt-Anzeigezelle anzugeben, bei der die Reaktivität des Elektrolyten herabgesetzt ist und verunreinigende Sekundärprodukte vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Verwendung von organischen Lösungsmitteln, insbesondere Acetonitril, ist für Elektrolyten von Elektrochromie-Anzeigezellen aus der US-PS 38 39 857 bekannt. Die Möglichkeit des elektrochemischen Löschens ist aus der im Oberbegriff des Anspruchs I berücksichtigten US-PS 32 45 313 entnehmbar.

Bei der Erfindung wird die Verwendung vor, oxidierenden Lösungen vermieden und wird zu diesem Zweck ein organisches Lösungsmittel verwendet, das gegenüber dem niedergeschlagenen Silber inert ist. Darüber hinaus erfolgt bei der Erfindung die Wiederauflösung der Silberschicht auf elektrochemische Weise und nicht auf chemischem Wege, Wegen dieser besonderen Kombination der Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels und der elektrochemischen Auflösung kann die Verunreinigungsgefahr beseitigt und die Lebensdauer der Zelle verlängert werden, da, wie weiter unten näher erläutert wird, parasitäre Reaktionen, die am Ende der Wiederauflösungsperiode auftreten können, unter den Bedingungen der Erfindung reversibel sind, weil sich das Produkt dieser parasitären Reaktionen in seine Anfangsbestandteile wiederauftrennt. Die Zusammensetzung des Elektrolyten bleibt daher unverändert.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, deren einzige Figur schematisch einen Schnitt durch eine Elektrolyt-Anzeigezelle zeigt.

In der Figur weist die dargestellte Zelle zwei parallele Platten 2,4 auf, die von einem Abstandsstück 5 in Lage gehalten sind. Die eine Platte 2 ist mit einem halblichtdurchlässigen leitenden Niederschlag bedeckt, der eine Elektrode 8 bildet, während die andere Platte 4 durch eine Gegenelektrode 10 bedeckt ist Ein Elektrolyt 12 ist zwischen den EMctroden 8, 10 angeordnet. Eine Schicht 14 aus isolierendem Werkstoff oder Isolierstoff erlaubt die Auslegung alphanumerischer Zeichen. Die Elektrode 8 und die Gegenelektrode 10 sind mit einer Gleichspannungsquelle 16 über einen Zweifachumschalter 18 verbunden, der das Invertieren der Polaritäten der angelegten Spannungen ermöglicht.

Die parasitäre Sekundärreaktion, die am Ende der Auflösung einer Silberschicht auf einer Elektrode 8 auftreten kann, die auf positivem Potential liegt, erfolgt im allgemeinen dann, wenn die Überspannung höher als 600 mV gegenüber einer Elektrode aus Silber Ag/Ag⁺ ist. Die Oxidation des Halogen-Anions entspricht folgender Reaktion, wenn JoHid odc Bromid verwendet ist.

2 Br--» Br₂ + 2e

Auf diese Weise kann am Ende der Auflösungsperiode Jod oder Brom im Elektrolyten auftreten. Gemäß dem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist der verwendete Elektrolyt derart, daß die genannten Sekundärreaktionen im Fall von Halogenverbindungen reversibel sind, wobei diese Reversibilität doppelt ist. Sie ist einerseits elektrochemisch, da Jod oder Brom reduziert wird, wenn die aktive Elektrode von neuem negativ polarisiert ist, während einer neuen Niederschlagsphase des Silbers derart, daß das Halogen aus der Lösung verschwindet, um wieder zu einem Halogenid-Anion zu werden. Sie ist andererseits auch chemischer Art, da dann, wenn die Zelle im Ruhezustand ist, das Jod oder das Brom im Elektrolyten mit dem Silber der niedergeschlagenen Schichten reagiert oder mit dem der Gegenelektrode, um wieder ein Halogenid-Anion zu ergeben, gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen:

2 Ag+ I₂-2 Ag* +2 I-

Wegen dieser doppelt reversiblen Eigenschaft dieser Reaktionen erfolgt auf diese Weise ein Sclbstausgleich des Elektrolyten, der daher konstant oder ständig in

seiner Anfsngszusammensemwg regeneriert wird, selbst wenn die Auflösung der Silberschicht die Bildung von Jod oder Brom nach sich zieht.

Die bei der Erfindung verwendeten Lösungsmittel sind organischer Art. Derartige Lösungsmittel sind vorteilhaft, da sie

eine erhebliche Menge von Silbersalz und ggf. von alkalischem Trägersalz auflösen können,

chemisch inert sind gegenüber dem niedergeschla- in genen Metall und dem die lichtdurchlässige Elektrode bildenden Werkstoff,

elektrochemisch stabil sind bei den üblichen Betriebsbedingungen der Zelle und daher nicht Reaktionen unterliegen, die eine irreversible ^ir' Veränderung des Elektrolyten nach sich ziehen können,

den Ionen Ag⁺ eine ausreichende Beweglichkeit gewährleisten, damit hohe Umschaltgeschwindig- ^ keiten möglich sind, selbst wenn die angelegten Spannungen in der Größenordnung von Volt liegen.

Unter den bei der Erfindung vorteilhaft zu verwendenden organischen Lösungsmitteln sind zu nennen 2ί Azetonitril, Methyl- oder Äthyl-Alkohol, eine Mischung aus Methyl-Alkohol oder Äthyl-Alkohol mit Azetonitril, Glyzerin, eine Mischung aus Propylenkarbonat und Azetonitril, Furfural usw.

In Zusammenhang mit dem Metallsalz können als i" Trägersalz alkalische Halogenverbindungen oder Halogenide verwendet werden, insbesondere Schwefeljodid und Bromjodid. Dadurch kann der Niederschlag eines Silberfilms auf der lichtdurchlässigen Elektrode mit einer Dicke einiger 10 A begünstigt werden, dessen » Aufbau diskontinuierlich oder unterbrochen ist. Dieser Aufbau und diese Dicke geben einem derartigen Niederschlag zur Anwendung bei der Anzeige besonders geeignete optische Eigenschaften, insbesondere eine erhöhte Absorption und eine relativ geringe ·"> Reflexion. Derartige Trägersalze verbessern auch die Ionenleitung und erleichtern die Auflösung von Silbersalzen durch Komplexbildung von Ag⁺-Ionen.

Selbstverständlich können inerte Pigmente derartigen Elektrolyten zugefügt werden, um den chromati- -¹⁵ sehen Kontrast durch Erzeugung eines streuenden Hintergrunds zu verbessern, dessen Farbe gegenüber den angezeigten Motive oder Zeichen absticht oder kontrastiert, Derartige Pigmente können Titanoxid T1O2 oder Aluminiumoxid AI2O3 sein.

Im folgenden werden als Beispiele zwei Elektrolyt-Zusammensetzungen sowie deren Betriebsbedingungen angegeben:

Beispiel I

a) Elektrolyt:

Lösungsmittel: '/3 Azetonitril,

2/3 Methyl-Alkohol; Salze: 50 g/l AgI,

240 g/l NaI.

b) Betriebsbedingungen:

Dicke des Elektrolyt-Films: 200 μπι, Maximal angelegte Spannung: IV, Stromdichte: 30 mA/cm²,

Niederschlagungszeit: 150 ms,

AuflÖFungszeit: 180 ms,

Erhaltene Änderung der optisch', u Dichte:

ca. 0,3,

Maximale Umschaltungszeit:

1 Zyklus pro Sekunde,

Lebensdauer: einige 10⁶ Zyklen.

Beispiel 2

a) Elektrolyt:
Lösungsmittel: ¹Aj Azetonitril,

2/3 Methyl-Alkohof,

Salz: 40 g/l AgI,

240 g/l NaI,

Pigmente: TiCh-Pulver mit einer Korngröße im Mykrometerbereich und einer ausreichenden Menge, um eine stabile Haut zu erreichen.

b) Betriebsbedingungen:

Dicke der ZeIIeM 50 μίτι,

maximale Spannung: 1 V,

Angelegte Stromdichte: 20 mA/cm², Niederschlagungszeit: 200 ms,

Auflösungszeit: 300 ms,

Änderung der optischen Dichte: ra. 0,3 Maximale Umschaltungsgeschwindigkeit: 1 Zyklus pro Sekunde,

Lebensdauer: einige 10⁶ Zyklen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Elektrolyt-Anzeigezelle mit einem ein in einem Lösungsmittel gelöstes Silberhalogenid enthaltenden Elektrolyten und mit zwei parallelen Platten, deren eine mit einer halblichtdurchlässigen Anzeigeelektrode bedeckt ist und deren andere eine Gegenelektrode trägt, wobei die Anzeigeelektrode und die Gegenelektrode zur Anzeige mit dem Minus- bzw. dem Plus-Pol einer Gleichspannungsquelle verbindbar und zum Verlöschen der Anzeige mitteis eines Schalters von diesen Polen trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) das Lösungsmittel ein Gemisch aus Acetonitril und Methylalkohol ist und

   b) das Verlöschen der Anzeige mittels eines Umschalters (18) durch Verbinden des Plus-Pols der Gleichspannungsquelle (16) mit der Anzeigeelektrode (8) und des Minus-Pols mit der Gegenelektrode (10) erfolgt
2. 2. Elektrolyt-Anzeigezeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Acetonitril und Methylalkohol im Verhältnis eins zu zwei gemischt sind.

   ίο