DE2832203A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrochromen anzeigevorrichtung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrochromen anzeigevorrichtung

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DE2832203A1 DE19782832203 DE2832203A DE2832203A1 DE 2832203 A1 DE2832203 A1 DE 2832203A1 DE 19782832203 DE19782832203 DE 19782832203 DE 2832203 A DE2832203 A DE 2832203A DE 2832203 A1 DE2832203 A1 DE 2832203A1
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Description

  • BESCHREIBUNG
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrooptische Anzeigevorrichtungen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Anzeigevorrichtung, die ein elektrochromes Material enthält, dessen Lichtabsorptionseigenschaften sich bei Anlegen eines in richtiger Weise gesteuerten Stroms oder einer gesteuerten Spannung reversibel ändern lassen. Eine solche Anzeigevorrichtung wird nachfolgend als "ECD-Anzeige" oder "ECD-Zelle" (ECD = Electrochromic Display) bezeichnet. Als elektrochromes Material für ECD-Anzeigen der hier inrede stehenden Art kommt eine dünne Schicht von amorphem Wolframtrioxid (W03) in Verbindung mit einem flüssigen Elektrolyten als Ionenquelle infrage.
  • Elektrochrome Materialien, deren Lichtabsorptionseigenschaften sich bei Zuführung entsprechend gesteuerter elektrischer Energie reversibel ändern lassen, sind bekannt.
  • Nur beispielshalber wird auf die US-PSen 23 19 765 und 35 21 941 hingeen.
  • Elektrochrome Materialien für den hier vorgesehenen Zweck lassen sich zu gewünschten Mustern formen, um bestimmte Zeichen, Symbole oder allgemein Bildelemente durch gezielte elektrische Ansteuerung einzelner Musterelemente mittels reversibler Anderung der Lichtabsorptionseigenschaften anzuzeigen. Beispiele für diese Anzeigetechnik sind in der US-PS 10 68 744 sowie in der bereits erwähnten US-PS 35 21 941 dargestellt.
  • Es gibt drei Typen von ECD-Zellen, bei denen die Eigenschaften von Uberqangsmetalloxiden ausgenützt werden. Die erste Art wird als Flüssigtyp bezeichnet; sie enthält einen flüssigen Elektrolyten, der mit Färbungsstoffen bzw. Hintergrundmaterial vermischt ist (vgl. US-PS 32 83 656). Die zweite Aut enthält einen anorganischen isolierenden Film, der als ionenpenneabler Isolator dient (vgl. die erwähnte US-PS 35 21 941). Der dritte Typ schließlich enthält feste Elek-Ürolytmaterialien (vgl. als Beispiel US-PS 37 21 710). Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die erste Art solcher elektrochromer Anzeigezellen, also auf solche, bei denen ein flüssiger Elektrolyt als Ionenquelle verwendet wird.
  • Für den kostruktivcn Aufbau von ECD-Zellen mit flüssigem Elektrolyten gibt es eine Reihe von Lösungen und Vorschlägen. Beispiele für infrage kommende elektrochrome Materialien sind ebenfalls bekannt und mit dem Hinweis auf die US-PSen 23 19 765 und 35 21 941 bereits angesprochen worden. Als zu bevorzugende Materialien kommen ein dünner Film von amorphem Wolframtrioxid (W03) sowie eine dünne Schicht von amorphem Molybdäntrioxid (MoO3) infrage, was u.a. in der US-PS 37 08 220 ausführlich beschrieben ist.
  • Insbesondere zur Darstellung von Zifferninformation werden die Anzeigeelektroden in bekannter Weise jeweils in sieben Segmente unterteilt, wobei - wie etwa in der US-PS 38 27 784 beschrieben - der auf der Anzeigeelektrode ausgebildete W03-Film eine mit As 205 dotierte Sn02-Filmschicht enthält. Eine Technik, çie die Kantenhereiche der auf der oder den Anzeigeelektrode(n) ausgebildeten elektrochromen Schicht mittels einer Isolationsschicht geschützt werden können, ist in der US-PS 38 36 229 beschrieben.
  • Weiterhin wurde durch J. Bruinink (Pro. Sym. Seit. 29-3O, 1975 bei Brown Boveri Res.) vorgeschlagen1 die Abschnitte der Elektrodenzuleitungen mit einem isolierenden Film zu überdecken.
  • Als Gegenelektrode ist die Verwendung eines Graphitplättchensoder eines nicht rostenden Stahlplättchens, die mit einem elektrochromen Material überzogen sind, bekannt (vgl. US-PSen 38 19 252 und 38 40 287).
  • Zur Ve-rbesserung des ttintergrundkontrasts für die Anzeige ist es auch bekannt, dem flüssigen Elektrolyten ein Pigment zuzusetzen (vgl. die bereits erwähnte US-PS 38 19 252) oder hinter der Anzeigeelektrode eine opake Platte anzuordnen, durch die Ionen hindurchtreten können {vgl. US-PS 38 92 472).
  • In der US-PS 37 04 057 sind u.a. die folgenden Beispiele von flüssigen Elektrolyten beschrieben: 1. 0,1-bis 12,0molare wässrige Schwefelsäurelösungen; 2. Schwefelsäurelösungen von Propylencarbonat, Acetonitril, Dimethylformamid und anderen organischen Lösungsmitteln, 3. starke organische Säuren wie 2-Toluol-Schwefelsäure (2-Toluol-Sulfonsäure) in Propylencarbonat und anderen organischen Lösungsmitteln; 4. Alkalimetalle, Alkalierdmetalle oder Metalle der seltenen Erden wie Lithium-Perchlorat, Lithiumnitrat, Lithiumchlorat und Lithiumsulfat in organischem Lösungsmittel wie Acetonitrol und Propylencarbonat.
  • In der US-PS 37 08 220 ist auc ein als "halbfest" tlnzusprechellder leitender Elektrolyt beschrieben, der aus Schwefelsäure und Gelierzusätzen wie Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Athylenglycol, Natriumsilikat und/oder Carbo-sil besteht. Insbesondere die Kombination Polyvinylalkohol/Schwefelsäure führt zu guten Ergebnissen. In der genannten US-PS ist auch erwähnt, daß sich die Viskosität und der Dampfdruck des beschriebenen Gels durch Zusatz von Dimethylformamid, Acetonitril, Propionitril, Butyrolacton oder Glycerin auf bestimnlte Werte einstellen lassen.
  • Ein anderes Beispiel für einen halbfesten leitenden Elektrolyten ist in der im Jahre 1970 mit der Seriennr.
  • 41 153 eingereichten US-Patentanmeldung erwähnt. Der Elektrolyt enthält eine Mischung von fettigem Lithiumstearat, 2-Toluol-Schwefelsäure und Propylencarbonat.
  • Bei allen genannten Elektrolyten ergeben sich verschiedene z.T. unterschiedliche Schwierigkeiten. Das größte Problem ist, daß sich der W03-Film im Elektrolyten auflöst oder mindestens in seiner Wirksamkeit so verschlechtert wird, daß beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit stark abnimmt.
  • Enthält der Elektrolyt Schwefelsäure oder eine organische Säure, so löst sich der W03-Film im Elektrolyten auf, wenn die Zelle während 72 Stunden auf 800 C gehalten wird. Außerdem liegt die Wasserstoffüberspannung des Protons in den wäßrigen Lösungen oder den organischen Lösungen bei etwa 1,5 Volt. Das System muß daher mit einer Spannung unter 1,5 Volt angesteuert werden. Ein Säureelektrolyt eignet sich auch nicht, um einen stabilen genauen Betrieb unter ei ektrochromen Anzei(3cvol-ricllcullc3 zu gewährleisten.
  • Enthält der Elektrolyt Alkalimetallt!, Aikali-Erdmetalle oder Metalle der seltenen Erden in einem organischen Lösungsmittel, so lassen sich die oben erwähnten Schwierigkeiten beachtlich mindern. Jedoch bleibt immer noch das Problem der Auflösung des W03-Films im Elektrolyten.
  • In der bereits erwähnten US-PS 37 04 057 wird als Elektrolyt Lithiumperchlorat (LiCl04) in Acetonitril vorgeschlagen. Dieser Elektrolyt eignet sich jedoch für die Praxis wenig oder gar nicht, da der Siedepunkt von Acetonitril bei 790C liegt. Der auch vorgeschlagene Elektrolyt aus LiCl04 in Propylencarbonat weist zwar einen weiten Bereich der zulässigen Temperatur von -49,20 C bis 241,70C auf; der Elektrolyt ist gleichwohl bei höheren Temperaturen nicht stabil. Insbesondere tritt im Elektrolyten auch Pyrolyse auf, wenn die Anzeigezelle bei 80°C gehalten wird und die Änderungen der Lösung vom farblosen Zustand aus werden zerstört. Andere in der US-PS 37 04 057 beschriebene Elektrolyten, die Propylencarbonat enthalten, zeigen keine ausreichende Leitfähigkeit.
  • Wird der Elektrolyt durch Zusatz von PVA geliert, wie in der erwähnten US-PS 37 08220 beschrieben, so verhält sich die Anzeigezelle gleichwohl bei höheren Temperaturen von beispielsweise 800C unstabil. Das partielle Verfestigen des Elektrolyten ist also nur wenig wirksam, um die angestrebte Nichtauflösung des W03-Films zu erreichen.
  • I ktrolyte, die fettige Stearate enthalten, zeigen keine ausreichende Leitfähigkeit. Die Betriebszuverlässig-];eit des Anzeicjesystems wird unbefriedigend.
  • Eine Verbesserung des Problems der Auflösung des W03-Fiims läßt sich erreichen, wenn der Elektrolyt mit W03 gesättigt wird, wie in der US-PS 38 19 252 beschrieben. In der Praxis ergeben sich jedoch auch hier Schwierigkeiten, da es nicht möglich ist, das W03 im Elektrolyten bei sich ändernden Temperaturen im Ausfällungs-/Lösungsgleichgewicht zu halten.
  • Ein beträchtlicher Fortschritt zur Beseitigung der erläuterten Schwierigkeiten mit der Auflösung des W03-Films im Elektrolyten wurde durch die in der deutschen Patentanmeldung P 28 06 670.8 (Gil-Patentanmeldung Nr. 1736/78-3) beschriebenen elektrochromen Anzeigezelle erzielt. In dieser Patentanmeldung wird für die Zelle eine mit einem W03-Film beschichtete Anzeigeelektrode in Verbindung mit einem Elektrolyten als Ionenquelle vorgeschlagen, der >-Butyrolacton gemischt mit LiCl04, NaClO4 oder LiBF4 enthält. Der die Anzeigeelektrode bedeckende W03-Film wird unter Erwärmung des Substrats auf 2500C bis 4000C aufgebracht.
  • Obwohl diese vorgeschlagene elektrochrome Anzeigezelle hinsichtlich der nicht erwünschten Auflösung des W03-Films hervorragende Eigenschaften zeigt, hat sich die Massenherstellung von ECD-Zellen mit diesem Aufbau bisher als schwierig erwiesen wegen einer relativ großen Streuung der Ansprechkennwerte der einzelnen ECD-Zellen.
  • Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine elektrochrome Anzeigoverriclltunc; zu schaffen, die sich durch stabile Betriebskennwerte auszeichnet, die auch in einer Massenherstellung mit hoher Ausbeute und relativ enger Schwankungsbreite erreicht werden können.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch eine bestimmte Verfahrensführung gelöst, die im Verlauf des Herstellungsprozesses einer im Oberbegriff der Patentansprüche angegebenen elektrochromen Anzeigezelle erfindungsgemäß vorsieht, den fur die Auslösung des Elektrochromie-Phänomens in der Anzeigezelle vorgesehen elektrochromen Film in einer Umgebung abzuscheiden, die eine relative Feuchtigkeit unter 60 % und gleichzeitig eine absolute Feuchtigkeit unter 14 rmng aufweist.
  • und Die Erfindung vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung einer elektrochromen Anzeigezelle zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus einer solchen Zelle; Fig. 2 die Schnittdarstellung der ECD-Zelle nach Fig. 1, gesehen auf die Schnittfläche im Verlauf der Linie II-II in Fig. 1 in Verbindung mit einer vereinfachten Ansteuerschaltung; Fig. 3 in graphischer Darstellung die Einschreib-Kennwerte einer elektrochromen Anzeigezelle unter Berücksichtigung der Umgebungsfeuchtigkeit während des Herstellungsvorgangs der Zelle als Parameter; Fig. 4 iii graphischer Darstellung die Bleichkennwerte einer unter analogen Bedingungen wie in Fig. 3 hergestellten elektrochromen Anzeigezelle; Fig. 5 die graphische Darstellung der Einschreibkennwerte einer elektrochromen Anzeigezelle unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur als Parameter im Verlauf des nerstellungsprozesses der Zelle; Fig. 6 die graphische Darstellung der Bleich-Kennwerte einer elektrochromen Anzeigezelle unter Berücksichtigung des Parameters von Fig. 5; Fig. 7(A) und 7(B) die graphische Darstellung der Bleich- bzw. Einschreib-Kennwerte einer elektrochromen Anzeigezelle, die bei hoher Temperatur und gleichzeitig geringer Feuchtigkeit hergestellt wurde und Fig. 8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur und dem Dampfdruck von Wasser.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen den Aufbau einer elektrochromen Anzeigezelle mit flüssigem Elektrolyten, für die sich die Erfindung eignet.
  • Zwei auf festgelegten parallelen Abstand voneinander fixiert angeordnete Glassubstrate 1 und 2 legen im wesentlichen die äußeren Abmessungen der ECD-Zelle fest.
  • Auf einem,insbesondere dem Frontglassubstrat 1 ist eine elektrochrome Schicht 3, insbesondere ein Film aus amorphem Wolframtrioxid (W03) in bekannter Weise aufgebracht; beispielsweise durch Dampfniederschlagstechnik oder ein Sprühverfahren. Der W03-Film 3 überdeckt eine transpa- rente Anzeigeelektrode 4, die einen als Zuleitung dienenden überstehenden Abschnitt aufweist. Die Transparentelektrode 4 besteht aus mit Sn02 dotiertem In2O3 und ist mittels Elektronenstrahl-VerdampfungsEccllnik aufgebr.lcl1t; sie weist einen Widerstand von 20 Ohm/Fläcjieneinheit auf. Ein den Innenraum der Zelle ausfüllender flüssiger Elektrolyt 5 ist mit einem Pigment vermischt, um einen guten Anzeigehintergrund zu erzielen; als geeignetes Pigmentmaterial kommt beispielsweise ein Al2O3-Pulver mit 10 bis 20 Vol.->Õ Anteil infrage, beispielsweise der von der Firma Mellar Co.
  • Ltd. unter der Bezeichnung "CR-0.3gm" vertriebene Typ.
  • Eine Gegenelektrode umfaßt eine auf dem rückseitigen Glassubstrat 2 ausgebildete Elektrode 7 sowie eine darüber angeordnete elektrochrome Schicht G. Die Elektrode 7 besteht aus In203 und weist einen als Zuführung dienenden überstehenden Abschnitt auf. Die elektrochrome Schicht 6 besteht aus dem gleichen Material wie die elektrochrome Schicht 3. Zur Abdichtung der Zelle und als Abstandshalter dient ein Abstandsstück 8 aus einem Glasstabmaterial mit 1 mm Dicke oder aus Epoxyharz, etwa dem Typ "R-2401-HC-160", hergestellt durch die Firma Somal Kogyo KK. Die Zuführungselektrode bedeckt ein isolierender Film 9 als Schutz gegen den Elektrolyten 5. Diese Isolationsschicht 9 umfaßt einen mittels Vakuumverdampfungstechnik aufgebrachten SiO2-Film.
  • Auf dem rückseitigen Glassubstrat 2 ist außerdem eine Bezugselektrode 10 in Form eines In203-Films ausgebildet.
  • Eine Öffnung 15, über die der Elektrolyt 5 injiziert wurde, ist durch eine Glasmasse versiegelt.
  • Die soweit beschriebene ECD-Zelle läßt sich mit einer Ansteuerschaltung betreiben, die eine Batterie 12, Schalter 13 und 14 sowie einen Linear- Verstärker 11 mit hoher Eingangsimpedanz umfaßt.
  • Zur Überwachung der Umgebungsbedingungen wurde die ECD-Zelle für die nachfolgend beschriebenen Versuche in einen Thermo-Hygrostaten eingesetzt.
  • Da das Frontglassubstrat 1, die Elektrode 4, die elektrochrome Schicht 3 sowie die Isolationsschicht 9 lichtdurchlässig sind, sieht der Beobachter im nicht erregten, also AUS-Zustand den gleichförmig weißen Hintergrund der ECD-Zelle. Wird an die Zelle durch Schließen des Schalters 14 und Umlegen des Wählschalters 13 auf die positive Seite der Batterie 12 ein elektrisches Feld angelegt, so wird die Anzeigeelektrode bzw. der W03-Film 3 auf Färbungszustand erregt und erscheint blau. Wird umgekehrt der Wählschalter 13 auf die negative Seite der Batterie 12 umgelegt und ist der Schalter 14 geschlossen, so kehrt die Anzeigeelektrode in den farblosen Zustand oder Bleichzustand zurück.
  • Die ECD-Zelle gem. Fig. 2 wird nach dem Verfahren der Konstant-Potentialerregung angesteuert, das sich speziell für ECD-Zellen eignet, die einen flüssigen Elektrolyten enthalten. Der Grund dafür ist, daß die Ansprechzeit für den Färbungs- und Bleichvorgang prinzipiell von den Potentialunterschieden zwischen dem Elektrolyten und der Anzeigeelektrode abhängt. Die Anzeige- und Löschvorgänge werden also durch unterschiedliche Potentialdifferenzen bewirkt.
  • Bei der Konstant-Potentialansteuerung werden die Potentialdifferenzen zwischen den einzelnen Schichten auf einem gewünschten Wert konstant gehalten.
  • Der vorteilhafte Effekt der Erfindung läßt sich durch gezielte Überwacllung der Umgebungsbedingungen der elektrochromen Schichten 3 und 6 während des lierstellungsvorganqs erzielen. Die Einzelheiten der Herstellung werden weiter unten erläutert. Die Herstelluiigsbedingungen für die ECD-Zelle unter Berücksichtigung der Erfindung und die dabei erzielten elektrooptischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengefaßt.
  • TABELLE 1 1. Vakuumverdampfungsbedingungen für die WO3-Schichten 3 und 6: a) Widerstands erwärmung unter Verwendung eines Wolframschiffchens; b) Grad des Vakuums: 5 x 10 Torr (02-Leck) Das Entweichen von 02-Gas tritt auf im Bereich von 5 x 10 5 Torr bis 5 x 10-4 Torr; c) Substrattemperatur: 3560C; d) Dicke der W03-Schicht: 0,5 µm; e) Vakuumverdampfungsgeschwindigkeit: 8 . 10 10 bis 10 . 10 10 m/sec 2. Der Elektrolyt: 1,Omolares Lithiumperchlorat (LiCl04) in / -Butyrolacton.
  • 3. Messung des elektrooptischen Ansprechverhaltens der ECD-Zelle= a) angelegte Spannung: Beim Einschreiben +1,0V (Bezugs- elektrode/Transparentelektrode 4 und Konstant-Potentialansteuerung) beim Bleichen -1,5V (gleiche Vertnisse ) .
  • b) elektrooptische Ansprechwerte: Verwendet wurde ein optisches System mit einem Maximum des Frequenzgangs bei 590 nm. Als besonders geeignet hat sich der Photovervielfacher TOSHIBA S. 4 in Verbindung mit einem scharfen Begrenzungsfilter 0-58 und einer Wolframlampe OLYMPUS 6 Volt - 8 Ampere erwiesen. Das Ausgangssignal des Photovervielfachers wurde durch ein Speichersynchroskop abgefragt. Die Einschreibzeit ist bestimmt als Ansprechzeit, bis das Kontrastverhältnis 10 % der Einschreibfärbung erreicht. Beim Einschreiben betrug das Kontrastverhältnis 3:1; im Bleichzustand betrug das Kontrastverhältnis 1,3:1.
  • Die Fig. 3 und 4 geben in graphischer Darstellung die Einschreib- und Bleichkennwerte der ECD-Zelle bei unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden wieder, und zwar für den Bereich einer relativen Luftfeuchtigkeit von 45 bis 50 %, 55 bis 60 % und 65 bis 70 % bei einer konstanten Temperatur von 200C Die sich auf eine Feuchtigkeit von 45 bis 50 % beziehenden Werte sind zur Verdeutlichung der betreffenden Kurve mit kleinen Kreisen markiert Die Daten für einen Feuchtigkeitsgehalt von 55 bis 60 % sind durch kleine gleichseitige Dreiecke, ebenfalls durch eine Linie verbunden, markiert Und schließlich sind die sich auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 65 bis 70 °-0 beziehenden Meßwert durch kleine Rechtecke veranschaulicht die ebenfalls durch einen Linienzug miteinander verbunden sind. Die Messung der elektrooptischen Eigenschaften der ECD-Zelle erfolgte entsprechend den Bedin-gungen der Tabelle I. Die Zeitintervalle zwischen zwei Meßpunkten entlang der Abszisse bei den Fig. 3 bzw. 4 betrug 100 msec. Alle Meßwerte oberhalb von 1 sec sind durch einen Meßwert bei 1 050 msec wiedergegeben. Auf den Ordinaten der Fig. 3 und 4 ist jeweils die Frequenz in Prozenteinheiten aufgetragen.
  • Aus den Schaubildern der Fig. 3 und 4 läßt sich ersehen, daß die elektrooptischen Eigenschaften der ECD-Zell-e stark von der Umgebungsbedingung, insbesondere bei der Bleichoperation abhängen, wie die Fig. 4 zeigt. Bei der Meßkurve für den hohen Feuchtigkeitswert von 65 bis 70 % beispielsweise ergibt sich bei 31 % der ECD-Zellen eine Bleichzeit von über 1 sec. Bei einigen ECD-Zellen zeigten sich sogar Bleichzeiten von 10 und einigen Sekunden.
  • Es sei nun angenommen, daß unter "guten" ECD-Zellen nur solche verstanden werden, für die sowohl die Einschreibzeit als auch die Bleichzeit unter 400 msec liegt. Da hinsichtlich der Einschreibkennwerte die Ausbeute an guten ECD-Zellen bei 66 % und hinsichtlich der Lösch- oder Bleichkennwerte nur bei 54 % liegt, beträgt die Gesamtausbeute an guten ECD-Zellen nur annähernd 36 t.
  • Im Gegensatz dazu läßt sich aus den für eine Feuchtigkeit von 45 bis 50 % aufgetragenen Daten eine normale Verteilungskurve ablesen, so daß keine Umgebungsbedingungen, insbesondere die Feuchtigkeit die ECD-Zelle beeinflussen. In diesem Fall wird die Aussonderung der "guten" ECD-Zellen in gleicher Weise begrenzt wie für den Feuchtigkeitswert von 65 bis 70 %. Als arithmetischer Mittelwert für die Einschreibzeit wird 250 msec mit Standardabweichungen bis 120 msec zugelassen. Es zeigt sich eine Ausbeute an guten ECD-Zellen von 88 %. Bei keiner ECD-Zelle lag die Bleichzeit über 1 sec, was jedoch für die Feuchtigkeitswerte von 65 bis 70 % zu beobachten war. Für die Bleichzeit wurde als arithmetischer Mittelwert 170 msec angesetzt mit Standardabweichungen von 170 msec. Die Ausbeute an guten ECD-Zellen betrug 94 %. Als Gesamtausbeute von brauchbaren guten ECD-Zellen ergibt sich damit ein Wert von etwa 82 %. Aus dieser Ergebnisanalyse ist ersichtlich, daß die Einstellung der Umgebungsbedingungen während des Herstellvorgangs in hohem Maße die elektrooptischen Eigenschaften der hergestellten ECD-Zelle beeinflussen.
  • Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen in graphischer Darstellung die Kennwerte für das Einschreiben und Bleichen, wobei als Parameter die Tamperatur berücksichtigt ist bei einer konstanten relativen Feuchtigkeit von 55 bis 60 %.
  • Die Meßwerte für eine Temperatur von 20 0C sind mit kleinen Kreisen aufgetragen, verbunden durch Geradenstücke Die Meßwerte für eine Temperatur von 250C sind mit kleinen Dreiecken angegeben, die ebenfalls durch Geradenstücke verbunden sind Schließlich sind die Meßwerte für eine Temperatur von 30 0C mit kleinen Quadraten eingetragen, die durch Linienzüge verbunden sind Die Meßbedingungen an den einzelnen ECD- Zelle sind entsprechend Tabelle L festgelegt.
  • Unter Berücksichtigung der oben angegebenen Kriterien läßt sich aus den Fig. 5 und 6 für eine Telllperatur von 20°C hinsichtlich des Bleichvorgangs eine Ausbeute an ECD-Zellen von 90 % ablesen. Die Gesamtausbeute liegt über 89 %.
  • Für den Temperaturparameter von 250C andererseits läßt sich eine Gesamtausbeute an guten ECD-Zellen von etwa 79 % entnehmen, da die Ausbeute für den Einschreibebetrieb bei 89 % und für den Bleichbetrieb bei 94 % liegt, wenn auch hier die oben erwähnten Aussonderungskriterien für "gute" und "schlechte" ECD-Zellen zugrundegelegt werden Für den Temperaturparameter von 300C schließlich liegt die Gesamtausbeute lediglich bei etwa 35 % mit Werten von 50 % für den Einschreibbetrieb und von 71 % hinsichtlich des Bleichbetriebs, wenn auch hier die erwähnten Aussonderungskriterin angewendet werden.
  • Aus den Fig. 6 und 7 läßt sich außerdem deutlich ablesen, daß eine Überwachung nur der relativen Feuchtigkeit während des Herstellungsvorgangs der ECD-Zellen zu nur eingeschränkt befriedigenden Ergebnissen führt. Es muß noch ein anderer Parameter, nämlich der des Dampfdrucks von Wasser in der Atmosphäre, d. h., die absolute Feuchtigkeit berücksichtigt werden.
  • Die Fig. 7(A) und 7(B) verdeutlichen in graphischer Darstellung den Einschreibvorgang bzw. den Lösch- oder Bleichvorgang bei ECD-Zellen unter Berücksichtigung einer absoluten Feuchtigkeit von 14 mm (bei einer relativen Feuchtigkeit von 60 % bei 25°C) und einer anschließenden Einstellung und Fixierung der Temperatur auf 30°C, d.h.
  • bei einer relativen Feuchtigkeit von 45 % bei 300C. Der absolute Feuchtigkeitswert von 14 mmrIg ist der größte Wert unter den zu bevorzugenden absoluten Feuchtigkeitswerten, bezogen auf die Umgebungsbedingungen entsprechend den Fig 3 bis 6.
  • In den Fig. 7(A) und 7(B) ist die häufigkeit durch die Anzahl auf der Ordinate aufgetragen, während die Einschreibzeit in Sekunden bzw. die Bleichzeit in Sekunden jeweils auf der Abszisse wiedergegeben sind. Die Meßbedingungen sind wie folgt: Temperatur 300C, relative Feuchtigkeit 40 bis 45 %, Kontrastverhältnis 3:1, gemessen mit einem optischen System bei einem Spitzenwert der Lichtwellenverteilungskurve von 590 nm, Einschreibspannung +1,0 V im Vergleich zur Bezugselektrode, etwa der Transparentelektrode 4; Bleichspannung -1,5 V im Vergleich zur Bezugselektrode.
  • Aus den Schaubildern läßt sich ablesen, daß die Ausbeute an "guten" ECD-Zellen unter Zugrundelegen der oben erläuterten Kriterien bei 74 % liegt, da sich für den Einschreibbetrieb eine Ausbeute von 85 % und für den Bleichbetrieb eine Ausbeute von 87in; ablesen läßt. Die hier betrachteten Umgebungsbedingungen bei der Herstellung sind also zu bevorzugen, um eine hohe Ausbeute an als "gut" zu klassifizierenden ECD-Zellen zu erzielen.
  • Die obigen Erläuterungen lassen sich dahingehend zusammenfassen, daß eine Ausbeute an gut brauchbaren ECD-Zellen von 75 % erreicht wird, wenn bei der Herstellung der elektrochromen Schichten 3 und 6 die Uinqebuncj auf eine relative Feuchtigkeit unter 60 sÖ und die absolute Feuchtigkeit unter 14 nmg eingestellt werden. Unter einer "guten" ECD-Zelle wird hierbei eine solche verstanden, deren Einschreibzeit und Bleichzeit unter den Betriebsbedingungen der obigen Tabelle I unter 400 msec liegt.
  • Der schraffierte Bereich unterhalb der Kurve in Fig. 8 gibt die zu bevorzugenden Herstellungsbedingungen, d.h.
  • die Umgebungsbedingungen bei der Herstellung der clektrochromen Schicht von ECD-Zellen an. Die Kurvendarstellung verdeutlicht die relative Feuchtigkeit von 60 % in Abhängigkeit von der Temperatur in OC auf der Abszisse und des Dampfdrucks von Wasser in mmllg auf der Ordinate.
  • Obgleich die Ursachen für das schlechtere Ansprechverhalten von ECD-Zellen bei bestimmten Umgebungsbedingungen während der Herstellung, insbesondere die Abhängigkeit von der Feuchtigkeit als noch nicht vollständig geklärt erscheinen, sei auf folgende wahrscheinliche Ursachen hingewiesen: In der Zeitschrift Journal of Electrochemical Society 124 (5), 749, (1977) wird durch 0. F. Schirmer et al darüber berichtet, daß die elektrooptischen Eigenschaften eines W03-Films von dessen Kristallisation abhängen. Bei ansteigender Kristallisation des W03-Films wird das Ansprechverhalten der elektrooptischen Eigenschaften langsamer. Die Erfinder konnten mittels Abtastung unter einem Elektronenmikroskop Sprünge in der Größenordnung von mehreren Mikron im W03-Film feststellen, wenn dieser Film bei hohen Temperatur- und Feuchtigkeitswerten niedergeschlagen wurde.
  • Aus den oben dargelegten Ergebnissen wird vermutet, daß die in der Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeit eine Beschleunigung der Kristallisation des W03-Films bis zum Auftreten von Sprüngen im W03-Film und eine Verminderung des am bzw. im W03-Film wirksamen elektrischen Felds bewirkt, so daß die elektrooptischen Eigenschaften schlechter und schließlich zerstört werden. Es sei jedoch betont, daß diese Hypotese auf Vermutungen beruht und weitere Experimente erforderlich sind, um die physikalisch-chemischen Vorgänge zu untersuchen.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Anzeigevorrichtung Priorität: 26. Juli 1977, Japan, Ser.Nr. 90055/1977 PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer elektrochromen Anzeigevorrichtung, die zwei auf geringen Parallelabstand voneinander fixierte Substrate, auf diesen Substraten ausgebildete Elektroden, eine zwischen den so vorbereiteten Substraten angeordnete Schicht eines elektrochromen Materials und einen in den Hohlraum zwischen den Substraten eingebrachten Elektrolyten aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Schicht des elektrochromen Materials während des Aufbringens einer Umgebung mit einer relativen Feuchtigkeit unter 60 e und gleichzeitig einer absoluten Feuchtigkeit unter 14 mmHg ausgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schicht des elektrochromen Materials amorphes Wolframtrioxid (W03) enthält.
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