DE2741866C2 - Elektrooptische Vorrichtung mit einer Elektrochromschicht - Google Patents
Elektrooptische Vorrichtung mit einer ElektrochromschichtInfo
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Description
60
Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Vorrichtung mit einer Elektrochromschicht gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Elektrooptische Vorrichtungen dieser Art können insbesondere als Anzeigezellen verwendet werden.
Diese Vorrichtungen bestehen aus einer Glasplatte mit durchscheinenden Leitbahnen, die ihrerseits in den für
die Anzeige gewünschten Bereichen mit einer Elektrochromschicht beispielsweise aus Wolframtrioxid
(WO3) bedeckt sind. Ein ein oder mehr Pigmente enthaltender Elektrolyt ist zwischen dieser Platte, die
eine Elektrode darstellt, und einer zweiten Elektrode, die als Gegenelektrode bezeichnet wird und beispielsweise
aus Graphit bestehen kann, eingesetzt
Bei einem elektrooptischen Bauelement bekannten Art (DE-OS 26 03 200) kommt Polystyrol-Sulfonsäure
als Elektrolyt zur Verwendung. Die Erfahrung zeigt daß sich in derartigen Vorrichtungen, wenn der Elektrolyt
aus reiner Polystyrol-Sulfonsäure besteht über einen langen Zeitraum eine braune Färbung des Elektrolyten
bildet der mit der beispielsweise aus WO3 bestehenden Elektrochromschicht und den aus SnO2 bestehenden
Leitbahnen in Berührung steht
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein wirksames Mitte1 zu schauen, um die Verfärbung des
aus Polystyrol-Sulfonsäure bestehenden Elektrolyten in Berührung mit der Elektrochromschicht und den
Leitbahnen zu verhindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen
Mittel vorgeschlagen.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindjngsgegenstandes
näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Ansicht eines Teils einer elektrooptischen Anzeigezelle.
Die dargestellte Zelle umfaßt eine Glasplatte 1, bei der auf bestimmten Teilen der Hinterseite eine
durchscheinende Leitschicht 2 aus die Leitbahnen bildendem Zinnoxid (SnO2) aufgebracht ist, auf denen
eine beispielsweise aus Wolframtrioxid (WO3) bestehende
Elektrochromschicht 3 aufgebracht ist, wobei das Ganze die Elektrode der Zelle bildet.
Die Gegenelektrode wird durch eine vorher kathodisch mit —1,0V vs Hg/Hg2SO4 in einer wäßrigen
Lösung aus 10%iger Schwefelsäure polarisierte Elektrochromschicht 4 aus WO3 gebildet, die auf einem
Substrat 5 abgelagert ist, das beispielsweise aus einer mit einer SnO2-Leitschicht bedeckten Glasplatte besteht.
Der Elektrolyt 6, beispielsweise eine Paste auf der Basis von Polystyrol-Sulfonsäure (APSS) mit Zusatz von
Pigmenten, ist zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode eingefügt.
Es ist zu bemerken, daß die Leitschicht 2 zwar keine Bahnen auf der Glasplatte 1 bilden, diese aber in dem
Fall, wo beispielsweise die elektrooptische Zelle zu anderen Zwecken als zur Informationsanzeige dienen
sollte, völlig bedecken könnte.
Man fügt dem APSS ungefähr 2% eines aus Br--Ionen gebildeten Reduktionsmittels zu
%Br" =
APSS
χ 100
Das Vorhandensein dieser Br -Ionen ruft während des Betriebs der Zelle die folgende elektrochemische
Reaktion hervor:
b5 2ΒΓ
Br, + 2 e"
in der das Gleichgewichtspotential Eo von 1,065 V
anodischer als das Oxidationspotential der Elektrochromschicht
4 ist Diese elektrochemische Reaktion hat erfahrungsgemäß eine Schutzwirkung für die
Polystyrol-Sulfonsäure.
Es ist in der Tat festgestellt worden, daß sich das APSS ohne Bromid beim Betrieb der Zelle braun färbt.
Nach höchstens einigen Millionen Zyklen ist das APSS dann so bräunlich, daß die Zelle kein optisch
annehmbares Aussehen mehr aufweist
Wenn dagegen dem Elektrolyten Bromid zugefügt wird, stellt man fest, daß die Lebensdauer der Zelle in
hohem Maße erhöht wird (um einen Faktor von mindestens 10). Wenn der Bromidanteil zu gering ist ist
der Schutz nicht ausreichend. Wenn er dagegen zu hoch ist, neigt das durch die elektrochemische Reaktion
gebildete Brorc dazu, nach einer bestimmten Betriebszeit rötliche Bereiche zu bilden.
Vorzugsweise wird ein Reaktionspaar verwendet, bei dem das Reduktionsmittel und das Oxidationsmittel
durchscheinend sind, beispielsweise das Reaktionspaar Fe2+/Fe3+, dessen Gleichgewichtspotential E0 0,69 V
beträgt
Die Zusatzmittel-Konzentration kann auch durch die Tatsache beschränkt sein, daß entsprechend den
Betriebsbedingungen und wenn das SnÜ2 sichtbar ist,
der Löschungsvorgang H ,WO3 -^WO3-I-XH-I- xedurch
die kathodische Reduktion Br2 + 2e~ ->-2 Br- auf
dem SnO2 beschleunigt wird. Es versteht sich von selbst,
daß man, wenn die Selbstlöschung gewünscht wird, dazu neigen wird, den Zusatzmittelanteil zu erhöhen. Wenn
dagegen gewünscht wird, ein sich über lange Perioden erstreckendes Speichermoment zu erreichen, wii d man
sich bemühen, eine Struktur zu vermeiden, bei der das SnO2 unmittelbar dem das Zusatzmittel enthaltenden
Elektrolyten ausgesetzt wird.
In dem Beispiel der vorbeschriebenen elektrooptischen Vorrichtung könnte man auch andere elektrochemische
Reaktionspaare verwenden, indem man sie vorzugsweise so auswählt, daß das Reduktionsmittel
und das Oxidationsmittel durchscheinend sind, beispiels
weise die Paare Hydrochinon/Chinon.Tetrachlor-p-Hydrochinon/Tetrachlor-p-Benzochinon(Chloranil),
Vanadium 111 (V3+)/Vanadium iV (VO2+), Thallium I
(Tl+)/Thallium IH(TP+).
Die Auswahl weiterer Zusätze hängt von den für die Leitbahnen, für die Elektrochromschicht und für den
Elektrolyten verwendeten Stoffen ab. Tatsächlich darf das ausgewählte Zusatzmittel nicht chemisch mit dem
einen oder anderen der vorhandenen aktiven Bestandteile reagieren, ohne daß die Schutzwirkung zerstört
werden würde. Außerdem muß die Reaktion der Oxidationsreduktion umkehrbar sein, damit das Reduktionsmittel
bei der Färbung der Zelle regeneriert wird.
Der Schutzmechanismus kann wie folgt beschrieben werden:
Wenn man im Hinblick auf die Löschung der angezeigten Information einen positiven Strom von der
mit der Elektrochromschicht überzogenen Elektrode zur Gegenelektrode fließen läßt, ruft man die folgende
anodische Oxidation hervor:
H WO3
WO3 + A-H+ +Λ-e"
Dies hat zur Folge, daß die Elektrochromschicht von dem farbigen Zustand in den durchscheinenden
(Löschung) Zustand übergeht. Wenn man weiterhin Strom anlegt, während die Entfärbung beendet ist, steigt
das Potential an und erreicht den Bereich, wo die Zerfallsreaktionen des APSS stattfinden.
Diese Zerfallsreaktionen haben zur Folge, daß das APSS oxidiert. Durch Zusatz von Bromid finden die
Oxidationsreaktionen des APSS nicht weiter statt, da die elektrische Ladung von der folgenden Reaktion
absorbiert wird
2Br" > Br2 + 2e".
Da die Reaktion umkehrbar ist, wird das Bromid bei der Färbungsreaktion regeneriert.
Hierzu 1 Blatt Zcichnuniien
Claims (9)
1. Elektrooptische Vorrichtung mit einer durchscheinenden
Leitschicht, einer auf der durchschei- · nenden Schicht aufgebrachten Elektrochromschicht,
wobei diese beiden ersten Elemente zusammen eine Elektrode bilden, einer in Abstand von der ersten
Elektrode gehaltenen Gegenelektrode und Polystyrol-Sulfonsäure
als Elektrolyt, der eine ionische ι ο Verbindung zwischen der Elektrode und der
Gegenelektrode gewährleistet, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektrolyt (6) ein additives Reduktionsmittel enthält, das beim Betrieb
der Vorrichtung ein elektrochemisches Reaktionspaar bildet, dessen Gleichgewichtspotential anodischer
ist als das Oxidationspotential der Elektrochromschicht, um einen Potentialanstieg ~lvl vermeiden,
sobald die Elektrochromschicht während des Löschens entfärbt ist
2. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel
und das entsprechende während des Betriebs der Vorrichtung gebildete Oxidationsmittel transparent
sind.
3. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel
Bromid (Br ) ist, das ein elektrochemisches Reaktionspaar
bildet, dessen Oxidationsmittel Brom (Bo)
ist.
4. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bromidgehalt 2%
des Elektrolyten beträgt
5. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel j5
aus Eisen-II (Fe2+) besteht, das ein elektrochemisches
Reaktionspaar bildet, dessen Oxidationsmittel aus Eisen-III (Fe3+) besteht.
6. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel
aus Hydrochinon besteht, das ein elektrochemisches Reaktionspaar bildet, dessen Oxidationsmittel Chinon
ist.
7. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel
aus Tetrachlor-p-Hydrochinon besteht, das ein elektrochemisches Reaktionspaar bildet, dessen
Oxidationsmittel aus Tetrach!or-p-Benzochinon (Chloranil) besteht.
8. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel
Vanadium III ist, das ein elektrochemisches Reaktionspaar bildet, dessen Oxidationsmittel Vanadium
IV ist.
9. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel
Thallium I ist, das ein elektrochemisches Reaktionspaar bildet, dessen Oxidationsmittel Thallium III ist.
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