DE3545400C2

DE3545400C2 - Elektrochrome Vorrichtung

Info

Publication number: DE3545400C2
Application number: DE3545400A
Authority: DE
Inventors: David Kinyoun Benson; Marta Renee Ruth
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2005-12-21
Also published as: CA1256186A; US4645308A; FR2575303B1; JPS61156032A; IT8523280A0; GB8528471D0; GB2168823B; FR2575303A1; DE3545400A1; JPH0545005B2; IT1206746B; GB2168823A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Färbung von elektrochro men Oxidvorrichtungen der Festkörperbauart.

Der Elektrochromismus ist die Eigenschaft eines Materials oder Systems, infolge eines angelegten Potentials, seine Farbe zu ändern oder Farbzentren zu bilden, und zwar in reversibler Weise. Der Elektrochromismus tritt dann auf, wenn ein Material eine intensive Farbänderung zeigt, wenn es einem elektrischen Feld von hinreichender Stärke ausgesetzt ist. Die Intensität der Färbung ist proportional zum angelegten Feld und der Dauer.

Es gibt verschiedene Theorien zur Erklärung des Phänomens des Festkörper-Elektrochromismus in Übergangsmetalloxiden. Ursprünglich führte man den Effekt auf Elektronen zurück, die in das Metalloxid injiziert wurden und an Sauerstoffleerstel len oder ähnlichen Defektzentren eingefangen wurden. Andere interpretierten die Farbwirkung als eine elektrochemische Extraktion von Sauerstoff, wobei das gefärbte Produkt von stöchiometrischer Natur ist. Andere wiederum behaupteten, daß die Färbung nicht durch die Einfügung von Wasserstoff atomen erfolgt, sondern durch die Wiederverteilung von be reits inkorporierten Wasserstoffatomen aus optisch inaktiven Plätzen zu optisch aktiven Plätzen, und zwar innerhalb des Übergangsmetalloxidfilms. Die am weitesten akzeptierte Er läuterung für den elektrochromen Effekt in Übergangsmetall oxiden scheint die zu sein, daß Elektronen und Protonen oder positive monovalente Ionen, wie beispielsweise Li⁺, Na⁺ und dergl., in das Material, welches eine blaue hydrierte Bronze bildet, gleichzeitig injiziert werden.

Es ist allgemein anerkannt, daß es eine Anzahl von Metall oxiden gibt, die eine kathodische Färbung zeigen, d. h. eine Färbung, die an der Kathode der Vorrichtung anfängt. Im folgenden wird eine partielle Aufzählung von bekannten Materialien gegeben, die dieses Phänomen beim Anlegen eines elektrischen Feldes zeigen.

A) WO₃
B) MoO₃
C) WO₃/MoO₃
D) V₂O₅
E) Nb₂O₅
F) TiO₂
G) W₉Nb₈O₄₇
H) WO₃/ReO₃
I) WO₃/Au

Obwohl jedes der oben angegebenen Oxide die kathodische Färbung zeigt, so ist doch Wolframtrioxid (WO₃) als ein Material bekannt, welches optische und elek trische Eigenschaften besitzt, die für die Herstellung von Dünnschichtvorrichtungen am besten geeignet sind. Die physi kalischen Eigenschaften dieses Materials wurden in den letz ten Jahren sehr genau untersucht, und zwar wegen der ferro elektrischen Eigenschaften und wegen der unüblichen Fähig keit, Wolframbronzen dann zu bilden, wenn positive monova lente Ionen in das Gitter dieses Materials eingebaut sind.

Das elektrochrome Verhalten einer verdampften WO₃-Dünnschicht wurde zuerst beobachtet in einer Anordnung von zwei mit en gem Abstand angeordneten Metallklemmen, befestigt an einer Schicht (Film). Blaue Färbung wurde benachbart zur Kathode erzeugt, die lateral (seitlich) zu der Anode wanderte, und zwar bei einem angelegten Feld von ungefähr 1×10⁴ V/cm. Der zur Betätigung der Färbung in Vorrichtungen der relevanten Bauart erforderliche Feldintensitätswert begrenzt bekannt lich den Zwischenelektrodenfärbungsabstand auf nur einige wenige Millimeter. Infolgedessen ist das Anlegen einer Span nung für ungefähr 0,5 bis 2,5 Std. erforderlich, um den Fär bungsprozeß vollständig herbeizuführen.

Im Hinblick auf diese Betrachtungen haben sich die Forscher auf die planare Version der oben beschriebenen elektrochro men Vorrichtung konzentriert, d. h. eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Schichten aufweist. Es ist allgemein anerkannt, daß dabei niedrigere Spannungen erforderlich sind, um die Färbung in Vorrichtungen von planarer Konfiguration zu bewirken. In derartigen Konfigurationen tritt jedoch die Färbung senkrecht durch die Übergangsmetalloxidschicht auf und ist besonders empfindlich gegenüber den Bedingungen der Herstellung und der Dünnschichtabscheidung. Unter Berücksichtigung, daß dies der Fall ist, führen Nadellöcher, Schädigungen und morpho logische Unregelmäßigkeiten, die während des Herstellungs verfahrens eingeführt werden, zu parasitären Strömen, die oft mals die Effizienz der Färbung und die elektrooptische Re produzierbarkeit der Vorrichtungen reduzieren.

Fig. 1 zeigt eine laterale Farbvorrich tung 10 gemäß dem Stand der Technik, wie sie z. B. aus der US-PS 3 829 196 bekannt ist, die Anoden- und Kathoden kontakte bzw. Klemmen 12 bzw. 14 aufweist. Kathode und Anode sind beide an einer Schicht aus WO₃-Material 16 befestigt, welches seinerseits an einem Glassubstrat 18 angebracht ist. Die blaue Färbung wird innerhalb der Lage oder Schicht 16 be wirkt, und zwar infolge des Anlegens einer definierten Span nung zwischen den Klemmen 12 und 14. Die Farbwirkung fängt im WO₃-Material unterhalb der Kathode 14 an und pflanzt sich fort in Richtung der Anode 12, und zwar unter dem Einfluß des elektrischen Feldes, solange die Spannung an die Klemmen an gelegt ist. Es wurde nachgewiesen, daß eine relativ hohe elektrische Feldstärke erforderlich ist, um den Färbungspro zeß der Vorrichtung 10 zu vollenden.

Eine planare Vorrichtung 20 gemäß dem Stand der Technik, wie sie z. B. aus der DE 29 13 754 A1 bekannt ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Vorrichtung 20, wie auch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 10, weist mehrere Lagen oder Schichten auf, und zwar einschließlich eines Substrats 30, auf dem eine zweite leitende Schicht 32 befestigt ist. Zwischen der Schicht 32 und einer ersten leitenden Schicht 38 ist eine Isolierschicht 36 und eine WO₃-Schicht aus Ma terial 34 angeordnet, wobei die letztgenannte Schicht auf der zweiten leitenden Schicht 32 angebracht ist. In dieser Vor richtung bestehen die Anoden- und Kathodenkontakte aus den Schichten 38 und 32. Eine zwischen den Kontakten angelegte Spannung betätigt den Färbungsprozeß in einer Weise ähnlich dem oben beschriebenen. In der Vorrichtung 20 läuft jedoch die Färbungswirkung senkrecht durch die WO₃-Schicht 34, wenn Strom von Kathode zu Anode fließt.

Ferner ist in der DE 31 23 697 A1 eine elektrochrome Vorrich tung gezeigt, mit einer ersten Elektrode, einer darauf ange brachten diskontinuierlichen elektrochromen Schicht, einer darüber angeordneten Isolationsschicht, einer darüber ange ordneten kontinuierlichen elektrochromen Schicht sowie einer darüber angeordneten Elektrode. Die vorgenannte Vorrichtung dient als Anzeigeelement, bei dem eine Färbungswirkung senk recht zu der elektrochromen Schicht ähnlich zu der anhand Fig. 2 erläuterten Färbungswirkung auftritt. Durch die beson dere Anordnung der diskontinuierlichen elektrochromen Schicht auf der ersten Elektrode ist eine sequentielle Verfärbung un terschiedlicher Bereiche der zweiten elektrochromen Schicht möglich.

Ferner sei auf die JP 55-95931 verwiesen, die eine elektro chrome Anzeigevorrichtung mit einem Schichtaufbau, ähnlich zu dem nach Anspruch 1 aufweist. Bei dieser Vorrichtung tritt die Färbungswirkung jedoch senkrecht zu der elektrochromen Schicht auf, so daß die Anzeigefunktion gewährleistet ist.

Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, eine neue und verbesserte elektrochrome Vorrichtung vorzu sehen, bei der eine rasche seitliche Ausbreitung der Verfärbung erfolgen kann.

Durch die Möglichkeit einer seitlichen Ausbreitung der Verfärbung können die Schwierigkeiten, die bei planaren Vorrichtungen auftreten, vermieden werden.

Das Ziel der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung erge ben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in dieser Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer elektrochromen Vorrichtung gemäß dem Stand der Tech nik;

Fig. 2 einen Querschnitt einer planaren elektrochromen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 einen Querschnitt des bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels der elektrochromen Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungs beispiels der elektrochromen Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Im folgenden seien die bevorzugten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der elektrochromen Vor richtung 40 ist in Fig. 3 gezeigt. Die Ausbildung der Vor richtung 40 besteht aus einer Schicht aus dielektrischem oder isolierendem Material 44, an dem eine obere Schicht aus lei tendem Material 42 befestigt ist. Eine Schicht aus elektro chromem Oxidmaterial 46 ist unter einem Isoliermaterial 44 und auf einem Kathodenkontakt 52 aufgebracht. Gemäß der Erfindung bildet die leitende Schicht 42 einen Anodenkontakt. Die leitenden, dielektrischen und elektrochromen Schichten 42 bzw. 44 bzw. 46 sind alle auf dem Substrat 54 angeordnet. Die Anode und Kathode der vor liegenden Vorrichtung haben einen in Fig. 3 durch die Pfeile 48 bzw. 50 bezeichneten Anschlußbereich. Die (nicht gezeigte) Span nungsquelle liegt an den Kontakten der Vorrichtung 40, um die Färbung zu bewirken.

Das leitende Material einschließlich der Klemmen kann aus irgendeiner Anzahl von leitenden Materialien be stehen, die für ihre guten elektrischen Eigenschaften bekannt sind, wobei beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder dergl. in Frage kommt. Zudem sind transparente Oxidhalbleiter, wie beispielsweise SnO₂ oder In₂O₃ : SnO₂ als stark leitende be kannt. Die Dicke der leitenden Schichten der bevorzugten Vorrichtung sollte innerhalb des Bereichs von 100 Å bis 20 Mikrometer lie gen, und zwar davon abhängig, ob die Vorrichtung für eine Transmissions- oder Reflexionsanwendung vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß damit zu rechnen ist, daß die Dicke dieser Materialschicht nur eine kleine Widerstands größe zur Vorrichtung 40 hinzuaddiert. Zudem sollte der spezifische Wider standswert des leitenden Materials kleiner als 1×10^-2 Ohm· centimeter (cm) sein, um den Stromfluß innerhalb der bevorzugten Vorrichtung zu erleichtern.

Das gemäß der Erfindung verwendete dielektrische oder isolie rende Material kann ein elektrisch nicht leitendes Material sein mit einem spezifischen Widerstandswert von mindestens 1×10⁹ Ohm·cm, wie beispielsweise MgF₂, SiO, TiO₂ oder dergl. elektro nisch isolierende Ionenleiter für schnelle Ionen, wie beispielsweise RbAg₄ oder Hydronium-β-aluminiumoxid, genügen ebenfalls den Widerstandserfordernissen der Erfindung. Die Dicke des di elektrischen Materials sollte innerhalb des Bereichs von 200 Å bis 2 Mikrometern liegen und sollte vorzugsweise 1/30 bis 1/2 der Dicke der benachbarten elektrochromen Oxidschicht ausmachen.

Wie oben erwähnt, kann das elektrochrome Oxidmaterial aus ei ner Anzahl von Oxiden bestehen, die die kathodische Färbung zeigen. Das elektrochrome Material kann auch Oxide verkörpern, die sich anodisch färben, d. h. die Färbung beginnt an der po sitiv geladenen Elektrode, wie dies bei Ir₂O₃, Rh₂O₃ und ande ren der Fall ist. Immer dann jedoch, wenn ein anodisch elek trochromes Oxidmaterial verwendet wird, muß die Polarität des angelegten Feldes umgekehrt werden, um die Färbungswirkung in ordnungsgemäßer Weise zu aktivieren. Diese Umkehr wird einfach dadurch erreicht, daß man die Polarität der zwischen den Klemmen angelegten Spannung umschaltet. Wie im Falle der leitenden und dielektrischen Schichten oder Lagen sollte die Dicke der elektrochromen Schicht vorzugsweise zwischen 200 Å und 20 Mikrometern liegen, und zwar abhängig vom Anwendungs fall.

Das Substratmaterial der Vorrichtung 40 ist vorzugsweise Na tronkalksilikat oder Borsilikatglas, aber auch andere Ma terialien, wie beispielsweise Kunststoffe, z. B. Plexiglas, Mylar oder dergl., fallen ohne weiteres in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Wie bemerkt, ist das Substrat nicht aktiv in den Betrieb der Vorrichtung verwickelt. Aus diesem Grunde sollte es sich um ein dauerhaftes Material mit nicht leitenden Eigenschaften handeln. Die Dicke des Substrats sollte adäquat sein, um die Vorrichtung zu tragen und deren Integrität aufrecht zu erhalten.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 40 ist eng mit dem Wider standswert der mehreren Materialschichten verbunden. Unter normalen Bedingungen liegt der spezifische Widerstandswert des elektro chromen Oxidmaterials mit ungefähr 1×10⁸ Ohm·cm relativ hoch, ver glichen mit dem Widerstandswert des leitenden Materials. In dieser Beziehung wirkt das elektrochrome Oxidmaterial als ein Isolator, der normalerweise den Stromfluß innerhalb der Vor richtung 40 beschränkt. Darüber hinaus ist der Widerstands wert des dielektrischen Materials, typischerweise ungefähr 1×10¹⁴ Ohm·cm, wesentlich größer als der Widerstandswert des elektrochromen Materials.

Wenn die bevorzugte Spannung, d. h. ungefähr 20 V, zwischen dem Anschlußbereich der Kontakte angelegt wird, so fängt die Kante der elektrochromen Schicht in der Nähe der Kathode an, sich blau zu färben. Der Fachmann weiß, daß das Auftreten der blauen Färbung in elektrochromen Oxiddünnschichten von einem starken Anstieg der elektronischen Leitung begleitet ist. Ein An stieg der Leitfähigkeit bedeutet, daß der Widerstandswert des Materials abgesunken ist. Es wird geschätzt, daß mit der Blaufärbung in der elektrochromen Oxidschicht der Widerstands wert derselben auf ungefähr 1×10³ Ohm·cm abnimmt.

Da der Widerstandswert der dielektrischen Schicht, verglichen mit dem Widerstandswert der leitenden und der elektrochromen Oxidschichten, hoch liegt, ist die Anode im wesentlichen von der Kathode isoliert. Daher wird der Strom innerhalb der elektrochromen Oxidschicht eingeschränkt, wenn diese Oxid schicht gefärbt und daher leitend ist. In Fig. 3 fängt der Stromfluß am Anschlußbereich der Kathode an und läuft seitlich oder lateral durch die sich selbst erzeugende und wachsende Fär bungsfront der elektrochromen Oxidschicht, sodann senkrecht durch die dielektrische Schicht an der Grenze der Färbungs front und wiederum seitlich oder lateral durch die obere lei tende Materialschicht zum Anschlußbereich der Anode.

Dieses Phänomen ergibt sich aus der Fähigkeit des elek trochromen Oxidmaterials, seinen Widerstandswert abzusenken, und zwar durch die Wieder-Ordnung ihrer elektroni schen Zustände durch elektronische/ionische-Ladungsinjektion an den Kontakten. Daher wird die blaue elektrochrome Oxid schicht eine selbsterzeugende leitende Front, die seitlich sich zum Anschlußbereich der Anode erstreckt.

Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei wiederum die kathodische oder Kathoden-Färbung dargestellt ist, wenn die richtige Spannung zwischen den Kontakten ange legt wird. Eine elektrochrome Oxidschicht aus Material 62 ist an einer dielektrischen Schicht 66 befestigt. Ein Ende einer Kathode 64 ist an der elektrochromen Oxidschicht 62 befestigt. Ein Substrat 70 ist am anderen Ende der Kathode 64 und an der elektrochromen Oxidschicht 62 befestigt, und zwar durch eine Verlängerung 72. Eine Anode 68 von langgestreckter Gestalt ist zwischen dem dielektrischen Material 66 und dem Substrat 70 angeordnet. Pfeile 76 und 78 repräsentieren den Anschlußbereich der Kathode 64 bzw. Anode 68, zwischen denen die ordnungsge mäße Spannung angelegt wird.

Das Anlegen einer vorbestimmten Spannung von ungefähr 20 V an die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung färbt den Bereich der elek trochromen Oxidschicht 62, der zwischen dem oberen Teil der Kathode 64 und der dielektrischen Schicht 6 orientiert ist. Wie im Falle der Vorrichtung 40 gemäß Fig. 3 zeigt die Färbungswirkung die dynamische Ausdehnung der Kathode 64, weil sie sich zum Anschlußbereich der Anode hin erstreckt wegen des Ein flusses des elektrischen Feldes.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wurden hergestellt durch das sequentielle Aufdampfen von WO₃-, MgF₂- und Au-Schichten auf ein mit Indiumzinnoxid (ITO) überzogenes Glassubstrat bei Raumtemperatur. Das ITO überzogene Substrat wurde in verdünn ter HCl geätzt, um den gewünschten Kontakt zwischen den Au- und WO₃-Schichten zu fördern. Vor der Dünnschichtverdampfung verwendete das Reinigungsverfahren am Substrat ein mildes Waschmittel, eine Spülung mit entionisiertem Wasser und eine Endspülung mit hochreinem Äthanol. Die Ausgangsmaterialien für die Verdampfung umfaßten 99,9% WO₃-Pulver, hergestellt von der Fluka Chemical Corporation, 99,99% MgF₂ Pellets und 99,99% Au-Draht, hergestellt von der Alfa Products Company, alle Gesellschaften in USA.

Eine typische Abscheidungsfolge umfaßte die folgenden Schrit te:

a) Das Substrat wurde auf eine Masken/Halte-Platte gelegt und auf einen Basisdruck von ungefähr 2×10^-6 Torr eva kuiert (1 Torr = die Druckeinheit und entspricht 1,316×10^-6 Atm.).
b) In die Kammer wurde Sauerstoffgas eingelassen und eine dünne Schicht aus WO₃ wurde auf das Substrat bei einem Druck von annähernd 2×10^-4 Torr aufgedampft.
c) Das System wurde erneut evakuiert auf ungefähr 1×10^-5 Torr, und eine Dünnschicht aus MgF₂ wurde auf das Sub strat durch die gleiche Maskenanordnung aufgedampft.
d) Das System wurde auf Atmosphärendruck gebracht, und die Proben wurden in eine zweite Masken/Halte-Platte einge geben.
e) Das System wurde wieder auf ungefähr 8×10^-6 Torr evakuiert, und zwar für die darauffolgende Abschei dung einer halbtransparenten Au-Schicht (Film).

Die Erfindung kann weiterhin anhand der nicht einschränkend zu verstehenden Beispiele erläutert werden. In den Beispielen 1 und 2 wird ein Potential an die Vorrichtung angelegt, um die Färbungswirkung zu aktivieren. Die Beispiele 3 und 4 geben weitere Informationen und verfügbare Daten.

Beispiel 1

Die Konfiguration dieser Vorrichtung (Fig. 3) umfaßte eine Au-Schicht, deren Dicke ungefähr 150 Å betrug, eine MgF₂-Schicht von ungefähr 1700 Å, eine WO₃-Schicht von 4100 Å und eine ITO-Schicht von ungefähr 5200 Å mit einem Widerstandswert von ungefähr 10 Ohm·cm. Die Dicke des Substrats betrug 1/8′′ (1 Zoll = 2,54 cm) und bestand aus einem Natronkalksilikat glas. Nach dem Anlegen von 12 V zwischen dem Anschlußbereich der Kontakte wurde eine blaue Färbung innerhalb der WO₃-Schicht nahe der Kathode beobachtet. Die Färbungsfront schritt nach links bezüglich Fig. 3 voran, d. h. zur Anode hin. Nach einer 17minütigen Färbungszeit, bei der 12 V und 74 Milliampère an die Vorrichtung angelegt waren, betrug die Färbungslänge 16 mm. Nach einer 22minütigen Färbungszeit bei der gleichen Spannung betrug die gesamte durchschrittene Färbungslänge 19,5 mm. Die Färbungsrate oder -geschwindigkeit für die WO₃-Schicht dieser Vorrichtung betrug 0,885 mm/min.

Beispiel 2

Eine alternative Konfiguration der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 umfaßte eine Au-Schicht von ungefähr 135 Å Dicke, eine MgF₂-Schicht von 1500 Å, eine WO₃-Schicht, deren Dicke ungefähr 3000 Å betrug und eine ITO-Schicht von annähernd 5200 Å Dicke. Die Größe und Art des Substrats war identisch mit dem gemäß Beispiel 1. In diesem Beispiel wurden 21 V zwischen dem Ur sprung der Kontakte angelegt, und der Strom betrug annähernd 57 Milliampère. Eine 19 mm lange Färbung wurde über eine 14 Minuten dauernde Färbungszeit beobachtet. Die Färbung begann an der Kathode und schritt zur Anode hin fort. Für diese Vor richtung hat sich die Färbungsrate mit 1,395 mm/min herausge stellt.

Beispiel 3

Diese bekannte Vorrichtung (Fig. 1) umfaßte eine WO₃-Schicht, deren Dicke ungefähr 10 000 Å betrug. Zudem waren die Au-Kontakte um ungefähr 1,0 mm voneinander getrennt. Das an den Kontakten angelegte Potential betrug ungefähr 1300 V, und das induzierte elektrische Feld betrug ungefähr 10 000 V/cm. Die Färbungslänge war nahezu 1,3 mm über eine 2,5stündige Fär bungszeit hinweg. Die Färbungsrate betrug annähernd 0,007 mm/min für diese Vorrichtung.

Beispiel 4

Diese bekannte Vorrichtung umfaßte eine WO₃-Schicht, deren Dicke ungefähr 10 000 Å betrug, und zwar mit im wesentlichen dem gleichen Abstand zwischen den Klemmen. Das zwischen den Kontakten angelegte Potential betrug ungefähr 1000 V. Das zwischen den Kontakten erzeugte elektrische Feld lag in der Größenordnung von 10 000 V/cm. Nach dem Anlegen der erwähnten Spannung ergab sich eine Färbungslänge von na hezu 1 mm über eine Färbungszeit von 0,5 Std. hinweg. Die Färbungsrate war 0,03 mm/min.

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Ergebnisse der vier oben beschriebenen Beispiele. In jedem Beispiel bestand das elektrochrome Oxidmaterial aus WO₃.

Im Hinblick auf die oben genannten Daten ist es klar, daß die Länge und die Rate der Färbung erhöht wird, wohingegen die Färbungszeit in den Beispielen 1 und 2, verglichen mit den anderen Beispielen, verringert wird.

Im Hinblick auf die obigen Daten bewirkt das Anlegen von un gefähr 20 V an die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Vorrichtungen die blaue Färbung über einen Abstand von unge fähr 20,0 mm hinweg mit einer Färbungszeit von annähernd 20,0 Minuten. Infolgedessen ist die Färbungsrate unter diesen Umständen ungefähr 1,0 mm/min. Im Hinblick auf obige Ausfüh rungen ist die Spannung im wesentlichen unabhängig vom Abstand zwischen dem Ursprung der Kontakte in den Beispielen 1 und 2, was nicht der Fall ist in den Beispielen 3 und 4.

Claims

1. Elektrochrome Vorrichtung

- mit einem Substrat (54, 70), auf dem eine erste Elektrode (52, 64), eine elektrochrome Schicht (46, 62), eine dielektrische Schicht (44, 66) und eine zweite Elektrode (42, 68) angeordnet sind, wobei
- die dielektrische Schicht (44, 46) und die elektrochrome Schicht (46, 62) zwischen den beiden Elektroden angeordnet sind,
- die dielektrische Schicht (44, 66) zwischen der zweiten Elek trode (42, 68) und der elektrochromen Schicht (46, 62) angeord net ist,
- die erste Elektrode (52, 64) nur mit einem Teil der elektro chromen Schicht (46, 62) überlappt, und wobei
- die beiden Elektroden (42, 52; 64, 68) mit einer Spannung beauf schlagt werden, die ausreichend hoch gewählt ist, so daß sich die elektrochrome Schicht (46, 62) nicht nur oberhalb, sondern auch seitlich des Überlappungsbereichs mit der ersten Elektrode (52, 64) verfärbt.

2. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (42) die oberste Schicht bildet, unterhalb derer in der angegebenen Reihenfolge die Schicht aus dielektrischem Material (44), die elektrochrome Schicht (46), die erste Elektrode (52) und das Substrat (54) angeordnet sind.

3. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei auf dem Substrat (70) die zweite Elektrode (68), die dielektrische Schicht (66), die elektrochrome Schicht (62) und die erste Elektrode (64) aufeinander in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind.

4. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Elektrode (52, 64) eine Kathode bildet und die zweite Elektrode (42, 68) eine Anode bildet.

5. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich die Färbungswirkung von der Kathode durch die elektrochrome Schicht (46, 62) zur Anode erstreckt.

6. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Elektrode (42, 68) aus Gold be steht, die dielektrische Schicht (44, 66) aus MgF₂ besteht, die elektrochrome Schicht (46, 62) aus WO₃ besteht, und die erste Elektrode (52, 64) aus Indiumzinnoxid besteht.

7. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwischen den Elektroden angelegte Spannung annähernd 20 V beträgt.

8. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Färbungswirkung innerhalb der elektrochromen Schicht (46, 62) von kathodischer Natur ist.

9. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Färbungslänge innerhalb der elektrochromen Schicht (46, 62) proportional zu der an die Vorrichtung angelegten Spannung ist.

10. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrochrome Schicht (46, 62) aus den folgenden Materialien ausgewählt ist: WO₃, MoO₃, WO₃/MoO₃, V₂O₅, Nb₂O₅, TiO₂, W₉Nb₈O₄₇, WO₃/ReO₃, WO₃/Au.

11. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht (44, 66) aus MgF₂, SiO oder TiO₂ besteht und wobei der spezifische Widerstand des Materials 1×10⁹ Ohm·cm beträgt.

12. Elektrochrome Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke der dielektrischen Schicht (44, 66) ungefähr 1/30 bis 1/2 der Dicke der elektrochromen Schicht (46, 62) beträgt.