JP2012511167A - 電気活性媒体からの電荷の改良された経路を有する電気制御可能な装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、以下の積層を含む装置に関する:第一のガラス状基板(V1)、関連する電流リードを有する第一導電層(TCC1)、電気活性システム(EA)、関連する電流リードを有する第二導電層(TCC2)、および第二のガラス状基板(V2)。各電流リードは、関連する導電層に適用された連続導電片(1−1a、2−2a)で作られており、前記導電片は、層の導電性を強化してその末端の1つを通じて電源に接続されるように、前記層(TCC1、TCC2)の全周または実質的に周囲上に配置されており、前記連続導電片は互いにオフセットされている。
Description
本発明は、以下の積層を含む、可変光学/エネルギー特性を有する電気的制御可能な装置に関する:
ガラス機能を有する第一基板(v1)、
関連する電流供給部を備える第一導電層(TCC1)、
電気活性システム(EA)であって:
還元されること、および/または補償電荷として作用する電子およびカチオンを受容することが可能な、少なくとも1つの電気活性有機化合物(ea1 +)、
酸化されること、および/または補償電荷として作用する電子およびカチオンを放出することが可能な、少なくとも1つの電気活性有機化合物(ea2)、
色のコントラストを得るためにエレクトロクロミックである前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)のうちの少なくとも1つ、および
電流の作用の下で、前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)の酸化および還元反応を可能にすることができ、色のコントラストを得るためにこれらの反応が必要なイオン電荷を含むか、から構成されるシステム(EA)、
関連する電流供給部を備える第二導電層(TCC2)、ならびに
ガラス機能を有する第二基板(v2)。
ガラス機能を有する第一基板(v1)、
関連する電流供給部を備える第一導電層(TCC1)、
電気活性システム(EA)であって:
還元されること、および/または補償電荷として作用する電子およびカチオンを受容することが可能な、少なくとも1つの電気活性有機化合物(ea1 +)、
酸化されること、および/または補償電荷として作用する電子およびカチオンを放出することが可能な、少なくとも1つの電気活性有機化合物(ea2)、
色のコントラストを得るためにエレクトロクロミックである前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)のうちの少なくとも1つ、および
電流の作用の下で、前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)の酸化および還元反応を可能にすることができ、色のコントラストを得るためにこれらの反応が必要なイオン電荷を含むか、から構成されるシステム(EA)、
関連する電流供給部を備える第二導電層(TCC2)、ならびに
ガラス機能を有する第二基板(v2)。
導電層は、「透明導電膜、Transparent Conductive Coating」という表現の省略形である「TCC」で示され、その一例はTCO(「透明導電酸化物、Transparent Conductive Oxide」)である。
電気活性媒体(ea)は、溶液中に存在するかまたはゲル化された媒体である。これはまた、2008年6月25日付けの国際出願PCT/FR2008/051160号明細書または欧州特許出願第1786883号明細書に記載されるような、自己支持型ポリマーマトリクスに含有されてもよい。
2つの電気活性材料がエレクトロクロミック材料である場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。電気活性材料のうちの1つがエレクトロクロミックでもう一方がそうではない場合、後者は、システムの発色および消色工程に関与しない、対抗電極の役割を有することになる。
化合物(ea1 +)がエレクトロクロミックであって(たとえば、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウムであって)、化合物(ea2)がエレクトロクロミックである(たとえば、5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジンである)またはエレクトロクロミックではない(たとえばフェロセンである)と仮定される場合、電流の作用の下で確立される酸化還元反応は、以下の通りである:
ea1 ++e−≡ea1
発色
ea2≡ea2 ++e−
エレクトロクロミックの場合発色
エレクトロクロミックではない場合無色
ea1 ++e−≡ea1
発色
ea2≡ea2 ++e−
エレクトロクロミックの場合発色
エレクトロクロミックではない場合無色
このような知られている装置において、および第一の先行技術によれば、各電流供給部は関連する導電層の一縁に沿って適用された薄い導電片からなり、2つの薄片が電気制御可能な装置の2つの対向する縁に沿って配置されている。
添付図面の図1から図3はこの先行技術によるバックミラーを模式的に示す。
このバックミラーは、互いに対向して配置された2つの板ガラスV1、V2を含み、1つはバックミラーの枠内の取り付けの目的を実現するために、下方にオフセットされている。これらのシートV1、V2の各々の内面は、特にTCO(「透明導電酸化物、Transparent Conductive Oxide」の省略形)によって構成される、それぞれの導電層TCC1、TCC2で被覆されている。このように被覆されたシートV1、V2の2つの対向する領域の間には、溶液中に存在するかまたはゲル化されている、電気活性媒体EAで満たされた「リザーバ」領域が存在し、このリザーバは、その全周にわたって電気的絶縁封入シールJによって封止されている。
それぞれの層TCC1、TCC2への電流供給部はそれぞれ箔1、2によって実現され、その各々がL字型の金属片によって構成され、そのアームの一方は被覆ガラスV1、V2の縁に適用され、もう一方のアームは「リザーバ」部を越えて突出している層TCC1、TCC2の一部に適用される。箔1、2は、バックミラーの上縁に沿って、および下縁に沿って、それぞれ適用される。
以下の説明のため、化合物ea1 +として1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム(エレクトロクロミック)が選択され、化合物ea2として5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン(エレクトロクロミック)またはフェナジン(エレクトロクロミックではないか、またはシステムの発色工程に関与しない対抗電極)が選択される。
理想的なシステムにおいて、装置に電圧が印加されていないとき、ea1 +およびea2 −種が見られる活性媒体は無色であり、電圧が印加されると、ea1 +種は還元されてea1種となり、後者は電源の−印極に、すなわちグレージングユニットのカソードに接続された導電層の表面の付近に均一に分布され、同様に、ea2種は酸化されてea2 +種となり、後者は電源の+印極に、すなわちグレージングユニットのアノードに接続された導電層の表面の付近に均一に分布され、次いでパネルはea1およびea2 +種の均一な混合に応じた均一な色として現れる。
しかしながら、現実には、電流の印加の間、およびこの電流が切断されたとき、(ea1、ea1 +)および(ea2、ea2 +)種のペアの間、および特にea1およびea2 +種の間の位相の分離現象が起こる。この現象は、消色工程が一旦開始されると、または電源の極性の逆転の後に得られる発色の間、時間をかけて減少するが、しかしこれは非常に長い時間にわたって残留する可能性があり、電気制御可能な装置の状態の変化が再度命じられると、この場合には、これが発色状態または消色状態のいずれの間であっても、所望の均一な色が決して得られないほど、まだ残留する可能性がある。
この分離現象は、カソードの電界強度がより大きい領域の周辺におけるea1 +種からea1種への選択的還元、および相反的に、アノードの電界強度がより大きい領域の周辺におけるea2種からea2 +種への選択的酸化によるものであり、電界強度がより大きいこれら2つの領域は、箔の領域である。
上部は知られている電気制御可能な装置の断面を模式的に示し、下部は電圧印加時のパネルの前面図を示す、添付図面の図7は、2つの領域を備える先行技術からの装置のこの典型的な分離現象を示す:一方では発色されたea1種、および他方では別の色に発色されたea2 +種の領域である。このため図1は、電気制御可能な装置に電圧が印加されたときのea1およびea2 +の蓄積の領域、および結果的に主にカソードの周辺のea1 +種による色の見え方(前面図の右側)を示し、この色はアノードの周辺で主にea2 +種による新しい色へ徐々に劣化していく(前面図の左側)。
分離現象はさらに、電気制御可能な装置のパネルが大きい場合にさらに大きく、現在、建造物用の電気制御可能なグレージングユニットなどの、大型電気制御可能装置の商用開発を妨げている。
国際公開第03/012541号によって提示される第二の先行技術によれば、電気制御可能な装置の全周にわたって、第一の全てが相互に接続され、第二の全てが相互に接続されている、アノードとして使用されるように意図された小箔およびカソードとして使用されるように意図された小箔との交互配置を通じての位相分離の問題を解決することが提案されている。しかしながら、発色の均一性はこのような箔の配置をもって実現されるものではなく、分離現象は実際に各箔において発生し続け、これもまた、特に装置の色のコントラストを制限する効果を有する。
欧州特許第133313号明細書は、透明導電基板、反射導電基板、および2つの間に位置するイオンを伝導する層を含むエレクトロクロミックミラーを記載しており、前記基板のうち少なくとも1つは、その導電面の周辺部上に、前記導電面の表面抵抗を下回る抵抗を有する高導電層とともに設けられている。
米国特許第5293546号明細書は、金属酸化物の被覆を有する導電性金属グリッドまたはバスを含む作用電極を記載している。グリッドは、酸化物被覆の下に位置している。
そこで、出願人の会社は、電流の印加によってグレージングが発色状態に保持されていた時間とは関係なく、発色状態にあるとき、および消色中または消色状態にあるときの両方において、上述の位相分離を回避するための有効な手段を求めた。
同時に、出願人の会社はまた、このような電気制御可能な装置、特に大型装置のために、発色状態における良好な光透過率、良好なコントラスト、および良好なセル発色率を求めた。
これらの目的は、関連するTCC1およびTCC2層の一縁に沿って見られると限定されず、むしろこの層の全周にわたって延在する、TCC1またはTCC2層の全面にわたって適用されるグリッドを形成する可能性を有する電流供給導電片の使用による、本発明によって実現された。
したがって、本発明の目的の1つは、本明細書の一番初めに定義されたような積層を含む、可変光学/エネルギー特性を有する電気制御可能な装置であって、各電流供給部が関連する導電層に適用される連続導電片によって構成され、前記導電片が、その導電性を強化するように前記層(TCC1、TCC2)の全周にわたってまたは実質的に全周にわたって位置し、その末端の1つを通じて電源に接続されていることを特徴とする装置である。
有利には、2つの連続導電片は、互いにオフセットされて(または間隔を空けてまたは移動して)配置されており、このオフセットは、好ましくは2cm以下である。この配置は、2つの導電片の間の短絡回路現象を回避することを可能にする。
コストの理由から、実質的に50ミクロン以上の厚みを有する導電片を使用することが好ましい。同様に、電気活性システムは、好ましくは100ミクロン程度の厚みを有する。結果的に、対向する導電層を備えるこのような導電片は、相互に接触しないようにオフセットされていなければならず、2つの導電片の間の電位差が短絡回路を発生させないようになっている。
導電片は、金属、合金、または導電性複合材料であってもよい。この導電片は、特にたとえば金属ペーストを用いたスクリーン印刷の技術を使用して、基板もしくはスペーサ上に直接付着されてもよく、または基板もしくはスペーサに溶接されるか、または導電性接着剤を使用して接着されてもよい。
このため、第一の実施形態によれば、前記層(TCC1、TCC2)の第一縁に沿って、特に接着または溶接によって、各導電層(TCC1、TCC2)に導電片が適用され、片の始点と反対の末端において、これは上述の縁に対して直交する層(TCC1、TCC2)の縁に沿って適用されるためにそれ自体の上で90°折られ、後者と反対の縁に沿って適用されるためにその後再び90°、そして最後に片の始点の付近において終端している残りの縁の付近に適用されるために90°折られるが、この片は、電源との接続を形成するために、電気制御可能な装置を形成する積層を超えて突出する。
導電層(TCC1、TCC2)によって内側が被覆されたガラス機能を有する2つの基板(V1、V2)が、これらの層を用いて、電気活性媒体(EA)を受けるための内部空間を定める周囲スペーサ枠によって分離され、周囲シールによって封止されている場合、各導電片は、その面の1つを通じて関連する層(TCC1、TCC2)に、および別の面を通じて前記スペーサ枠に対して適用されてもよい。
第二の実施形態によれば、連続周囲導電片は、導電層(TCC1、TCC2)の各々にスクリーン印刷によって付着され、箔は、電源との接続を形成するために、電気制御可能な装置を形成する積層を超えて突出するように、前記片の始点に適用される。
関連する導電片によって供給されるグリッドパターンが、少なくとも1つの導電層(TCC1、TCC2)の表面上に形成されてもよい。
ガラス機能を有する基板は、ガラス、ならびにポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフトエート(PEN)、およびシクロオレフィンコポリマー(COCs)などの透明ポリマーから選択されてもよい。
導電層は、銀、金、白金、および銅の層などの金属タイプの層、または錫がドープされた酸化インジウム(In2O3:SnまたはITO)の、アンチモンがドープされた酸化インジウム(In2O3:Sb)の、フッ素がドープされた酸化スズ(SnO2:F)の、およびアルミニウムがドープされた酸化亜鉛(ZnO:Al)の層など、透明導電酸化物(TCO)タイプの層、またはTCOおよび金属が特に上記に挙げられたものから選択される、TCO/金属/TCOタイプの多層、または金属が特に上記に挙げられたものから選択される、NiCr/金属/NiCrタイプの多層である。
TCC1およびTCC2層はまた、グリッドまたはマイクログリッドの形状であってもよい。これらはまた、特にプラスチック基板の場合に、国際公開第2007/057605号に記載されるような、有機および/または無機下部層も含んでもよい。
第一の変形例によれば、電気活性システム(EA)は、電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)およびイオン電荷が挿入される、自己支持型ポリマーマトリクスを含んでもよく、前記ポリマーマトリクスは、1つまたは複数の前記電気活性化合物(ea1 +およびea2)、ならびにそれぞれ関連する還元および酸化された種(ea1およびea2 +)および前記イオン電荷を可溶化するが、しかし前記自己支持型ポリマーマトリクスは可溶化しない、液体(L)を含有し、後者は前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)の前記酸化および還元作用を生じるために、イオン電荷のためのパーコレーション経路を提供するように選択されており、
イオン電荷は、前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)および/またはこれらにそれぞれ関連する還元および酸化種(ea1およびea2 +)のうちの少なくとも1つによって、および/または少なくとも1つのイオン性塩および/または前記液体(L)中に可溶性の少なくとも1つの酸によって、および/または前記自己支持型ポリマーマトリクスによって担持され、
液体(L)は、溶剤もしくは溶剤の混合物によって、および/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは周囲温度の溶融塩によって構成されており、1つまたは複数の前記イオン性液体または溶融塩はその後イオン電荷を担持する液体(L)を構成し、この電荷は前記電気活性システムのイオン電荷の全てまたは一部を代表する。
イオン電荷は、前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)および/またはこれらにそれぞれ関連する還元および酸化種(ea1およびea2 +)のうちの少なくとも1つによって、および/または少なくとも1つのイオン性塩および/または前記液体(L)中に可溶性の少なくとも1つの酸によって、および/または前記自己支持型ポリマーマトリクスによって担持され、
液体(L)は、溶剤もしくは溶剤の混合物によって、および/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは周囲温度の溶融塩によって構成されており、1つまたは複数の前記イオン性液体または溶融塩はその後イオン電荷を担持する液体(L)を構成し、この電荷は前記電気活性システムのイオン電荷の全てまたは一部を代表する。
第二の変形例によれば、電気活性システムは、電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)を含有する溶液またはゲルを含んでもよい。
第三の変形例によれば、電気活性システムは、電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)を含有する自己支持型および可塑化ポリマー膜であってもよい。
電気活性有機化合物(ea1 +)は、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウムなどのビピリジニウムまたはビオロゲン、ピラジニウム、ピリミジニウム、キノキサリニウム、ピリリウム、ピリジニウム、テトラゾリウム、ベルダジル、キノン、キノジメタン、トリシアノビニルベンゼン、テトラシアノエチレン、多硫化物および二硫化物、ならびに上記の電気活性化合物の全ての電気活性高分子誘導体から選択されてもよく、
電気活性有機化合物(EA2)は、コバルトセン、フェロセン、N,N,N’,N’−テトラメチルフェニレンジアミン(TMPD)などのメタロセン、フェノチアジンなどのフェノチアジン、5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジンなどのジヒドロフェナジン、還元メチルフェノチアゾン(MPT)、メチレンバイオレットベルントセン(MVB)、ベルダジル、ならびに上記の電気活性化合物の全ての電気活性高分子誘導体から選択される。
電気活性有機化合物(EA2)は、コバルトセン、フェロセン、N,N,N’,N’−テトラメチルフェニレンジアミン(TMPD)などのメタロセン、フェノチアジンなどのフェノチアジン、5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジンなどのジヒドロフェナジン、還元メチルフェノチアゾン(MPT)、メチレンバイオレットベルントセン(MVB)、ベルダジル、ならびに上記の電気活性化合物の全ての電気活性高分子誘導体から選択される。
イオン性塩は、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸またはトリフレート塩、トリフルオロメタンスルホニルイミド塩、およびアンモニウム塩から選択されてもよく、
酸は、硫酸(H2SO4)、トリフリン酸(CF3SO3H)、リン酸(H3PO4)、およびポリリン酸(Hn+2PnO3n+1)から選択され、
溶剤は、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、N−メチル−2−ピロリドン(1−メチル−2−ピロリドン)、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール、アルコール、ケトン、ニトリル、および水から選択され、
イオン性液体は、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(emim−BF4)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸(emim−CF3SO3)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(emim−N(CF3SO2)2またはemim−TSFI)、および1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(bmim−N(CF3SO2)2またはbmim−TSFI)などのイミダゾリウム塩から選択される。
酸は、硫酸(H2SO4)、トリフリン酸(CF3SO3H)、リン酸(H3PO4)、およびポリリン酸(Hn+2PnO3n+1)から選択され、
溶剤は、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、N−メチル−2−ピロリドン(1−メチル−2−ピロリドン)、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール、アルコール、ケトン、ニトリル、および水から選択され、
イオン性液体は、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(emim−BF4)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸(emim−CF3SO3)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(emim−N(CF3SO2)2またはemim−TSFI)、および1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(bmim−N(CF3SO2)2またはbmim−TSFI)などのイミダゾリウム塩から選択される。
自己支持型ポリマーマトリクスは、前記液体が心材まで浸透している少なくとも1つのポリマー層によって構成されてもよい。
少なくとも1つの層を構成するポリマーは、非多孔性だが前記液体の中で膨張することが可能な膜の形状、または多孔膜の形状の、ホモポリマーまたはコポリマーであってもよく、前記多孔膜は随意的に、イオン電荷を含む液体の中で膨張することが可能であり、膨張後のその多孔性は、液体を含んだ膜の厚みにおいてイオン電荷のパーコレーションを可能にするために選択される。
少なくとも1つの層を構成するポリマー材料はまた:
イオン電荷を含まないホモポリマーまたはコポリマーであって、その場合には、これらの電荷が、少なくとも1つの上述の電気活性有機化合物によっておよび/または少なくとも1つのイオン性塩もしくは溶解塩(dissolved acid)によっておよび/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは溶融塩によって担持される、ホモポリマーまたはコポリマー、
イオン電荷を含むホモポリマーまたはコポリマーであって、その場合には、パーコレーション率を増加させることを可能にする補充電荷が、少なくとも1つの上述の電気活性有機化合物によっておよび/または少なくとも1つのイオン性塩もしくは溶解塩によっておよび/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは溶融塩によって担持され得る、ホモポリマーまたはコポリマー、および
イオン電荷を担持しない少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーおよびイオン電荷を含む少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーの配合物であって、その場合には、パーコレーション率を増加させることを可能にする補充電荷が、少なくとも1つの上述の電気活性有機化合物によっておよび/または少なくとも1つのイオン性塩もしくは溶解塩によっておよび/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは溶融塩によって担持され得る、配合物から選択されてもよい。
イオン電荷を含まないホモポリマーまたはコポリマーであって、その場合には、これらの電荷が、少なくとも1つの上述の電気活性有機化合物によっておよび/または少なくとも1つのイオン性塩もしくは溶解塩(dissolved acid)によっておよび/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは溶融塩によって担持される、ホモポリマーまたはコポリマー、
イオン電荷を含むホモポリマーまたはコポリマーであって、その場合には、パーコレーション率を増加させることを可能にする補充電荷が、少なくとも1つの上述の電気活性有機化合物によっておよび/または少なくとも1つのイオン性塩もしくは溶解塩によっておよび/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは溶融塩によって担持され得る、ホモポリマーまたはコポリマー、および
イオン電荷を担持しない少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーおよびイオン電荷を含む少なくとも1つのホモポリマーまたはコポリマーの配合物であって、その場合には、パーコレーション率を増加させることを可能にする補充電荷が、少なくとも1つの上述の電気活性有機化合物によっておよび/または少なくとも1つのイオン性塩もしくは溶解塩によっておよび/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは溶融塩によって担持され得る、配合物から選択されてもよい。
ポリマーマトリクスは、イオン電荷を含み、単独で、基本的に電気活性システムの所望のパーコレーション率またはこれよりも大きいパーコレーション率を提供することが可能な膜を与えることができる、ホモポリマーまたはコポリマーに、またはイオン電荷を含んでも含まなくてもよく、単独で、必ずしも所望のパーコレーション率を提供することを可能にするとは限らないが、しかし基本的に機械的挙動を保証することが可能な膜を与えることができる、ホモポリマーまたはコポリマーに基づく膜からなり、これら2つのホモポリマーまたはコポリマーの各々の内容が、結果的に生じる自己支持型有機活性媒体の所望のパーコレーション率および機械的挙動が保証されるように、調整される。
イオン電荷を含まないポリマーマトリクスの1つまたは複数のポリマーは、エチレンの、ビニルアセテートの、および随意的に、エチレン/ビニル/アセテートコポリマー(EVA)、ポリウレタン(PU)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリスチレン(PS)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、酸化ポリエチレン(POE)、エピクロルヒドリンコポリマーおよびポリメチルメタクリレート(PMMA)などの少なくとも1つのその他のコモノマーの、コポリマーから選択されてもよく、
イオン電荷または高分子電解質を担持するポリマーマトリクスのポリマーは、所望のイオン電荷のイオンとのSO3H基のH+イオンの交換を経たスルホン化ポリマーから選択され、このイオン交換はイオン電荷を含む液体における高分子電解質の膨張の前および/またはこれと同時に発生しており、スルホン化ポリマーは特にテトラフルオロエチレンのスルホン化コポリマー、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、スルホン化ポリスチレンのコポリマー、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸)(PAMPS)、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、およびスルホン化ポリイミドから選択される。
イオン電荷または高分子電解質を担持するポリマーマトリクスのポリマーは、所望のイオン電荷のイオンとのSO3H基のH+イオンの交換を経たスルホン化ポリマーから選択され、このイオン交換はイオン電荷を含む液体における高分子電解質の膨張の前および/またはこれと同時に発生しており、スルホン化ポリマーは特にテトラフルオロエチレンのスルホン化コポリマー、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、スルホン化ポリスチレンのコポリマー、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸)(PAMPS)、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、およびスルホン化ポリイミドから選択される。
本発明の電気制御可能な装置は、特に:自律的に作動され得る、自動車用のサンルーフ、あるいは自動車用の横窓または後部窓あるいはバックミラー、自動車、航空機、または船舶の、フロントガラスまたはフロントガラスの一部、あるいは車両サンルーフ、航空機の客室窓、図形および/または英数字情報を表示するためのディスプレイパネル、建造物用の内装または外装用グレージングユニット、天窓、ディスプレイ棚または店舗用カウンタ、塗装タイプの物体を保護するためのグレージングユニット、防眩コンピュータ画面、ガラス製家具、および建造物の内部の2つの部屋を仕切るための壁を形成するために、構成される。
本発明の対象をよりよく図解するために、添付図面を参照して、その2つの具体的な実施形態が、以下により詳細に記載される。
図4から図6を参照すると、本発明によるグレージングユニットの2つの変形例が示されていることがわかり、グレージングユニットは、2つの対向する板ガラスV1、V2を含み、その各々がそれぞれそのTTC1およびTTC2層で被覆され、ポリエステル心材との両面接着剤でできたスペーサ枠3によって分離され、外部封入シールJによって封止されている。枠3および2つの被覆ガラス板は、EA媒体を受けるための内部空間を定める。
被覆ガラス板の各々に適用されるのは、電流供給導電片であり、これは図1から図3の先行技術の場合には1つの縁に沿った長さ1を含んでいるが、これはそれぞれ3つの連続する長さ1a、1b、および1cならびに2a、2b、および2cを通じて延在し、各々が残り3つの縁のうちの1つの付近にある。
上述の薄片は、その角において毎回それ自体の上で90°折られる。これらはスペーサ枠3の方を向いており、図4の変形例では互いに対向しているが、しかし図5および図6の変形例では互いにわずかにオフセットしている。
グレージングユニットの組み立ておよびEA媒体の封入は従来通りに実行され、電流供給片は、対応する被覆ガラス板の周囲に事前に溶接または接着されている。
しかしながら、以下の実施例は、その範囲を限定することなく、本発明を説明する。これらの実施例において、以下の省略形が使用されている:
PVDF:ポリフッ化ビニリデン
ITO:錫ドープ酸化インジウムIn2O3:Sn
PET:ポリエチレンテレフタレート
PVDF:ポリフッ化ビニリデン
ITO:錫ドープ酸化インジウムIn2O3:Sn
PET:ポリエチレンテレフタレート
これらの実施例において使用される「K−glass(TM)」ガラスは、SnO2:Fの導電層で覆われたガラスである(「Pilkington」よりこの名称で販売されるガラス)。
PVDF膜を調製するために、「Kynarflex(R)2821」の名称で「Arkema」によって製造されているポリフッ化ビニリデン粉末を使用した。
実施例1(比較用):エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
先行技術の構成を再現するように、各「K−glass」ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
先行技術の構成を再現するように、各「K−glass」ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
PVDF粉末6.5g、フタル酸ジブチル13.0g、ナノ多孔性シリカ0.5g、およびアセトン25gを混合して、PVDFの自己支持膜を製造した。配合組成物を2時間かくはんして、板ガラス上に注いだ。溶剤を蒸発させた後、水の滴りの下でPVDF膜をガラス板から除去した。こうして得られた膜は、およそ200μmの厚みを有する。
5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン0.25g、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム0.50g、およびリチウムトリフレート0.47gを炭酸プロピレン20ml中に混合することによって、電気活性溶液を調製した。溶液を1時間かくはんした。
およそ200ミクロンの厚みを有するPVDF膜をジエチルエーテルに5分間沈め(フタル酸ジブチルを溶解させるため)、その後「K−glass」ガラスのシート上に付着させる前に、電気活性溶液中に5分間沈めた。「K−glass」の第二のシートを電解質含浸膜上に付着させ、PET枠を電気活性媒体の周りのスペーサとして使用し、そしてガラスと膜との間の良好な接触を保証するためにクランプを使用した。
周囲温度において、この装置を15時間通電した後、電気活性媒体において色分離が観察され、これは特に消色中に、および図9に示される装置の短絡回路後の数十分間に、視認可能であった。
実施例2:エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
周囲温度において、この装置を15時間通電した後、図10に示されるように、消色ステップ中を含み、色分離は観察されなかった。
実施例3(参考):エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
米国特許出願公開第2002/0135881号明細書に記載される構成を再現するように、「K−glass」ガラスに全周にわたって4.4cm離され、そして直列に、各「K−glass」ガラスに溶接された2.2cmの箔。
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
米国特許出願公開第2002/0135881号明細書に記載される構成を再現するように、「K−glass」ガラスに全周にわたって4.4cm離され、そして直列に、各「K−glass」ガラスに溶接された2.2cmの箔。
実施例4(比較用):エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+フェロセン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
先行技術の構成を再現するように、各「K−glass」ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+フェロセン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
先行技術の構成を再現するように、各「K−glass」ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
フェロセン0.17g、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム0.37g、およびリチウムトリフレート0.28gを炭酸プロピレン30ml中に混合することによって、電気活性溶液を調製した。溶液を1時間かくはんした。
周囲温度において、この装置を30時間通電した後、電気活性媒体において色分離が観察され、これは特に消色中に、および図11に示されるセルの短絡回路後の数十分間に、視認可能であった。
実施例5:エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例4の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例4の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
周囲温度において、この装置を30時間通電した後、図12に示されるように、消色ステップ中を含み、色分離は観察されなかった。
実施例6(比較用):エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例4の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
先行技術の構成を再現するように、各「K−glass」ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例4の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
先行技術の構成を再現するように、各「K−glass」ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
実施例7:エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例4の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
実施例4の電気活性システム
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
実施例8:エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+フェロセン+5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+フェロセン+5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
フェロセン0.11g、5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン0.15g、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム0.50g、およびリチウムトリフレート0.47gを炭酸プロピレン20ml中に混合することによって、電気活性溶液を調製した。溶液を1時間かくはんした。
実施例9:エレクトロクロミックセルの調製
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
SnO2:Fの層を備えるガラス
電気活性システム:PVDF+5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン+1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム+リチウムトリフレート+炭酸プロピレン
SnO2:Fの層を備えるガラス
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたって「K−glass」ガラスに溶接された電流供給片。
5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン0.12g、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウム0.25g、およびリチウムトリフレート0.47gを炭酸プロピレン20ml中に混合することによって、電気活性溶液を調製した。溶液を1時間かくはんした。
実施例10(比較用):エレクトロクロミックセルの調製
ITOの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
先行技術の構成を再現するように、ITOの層を備える各ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたってITOの層を備えるガラスに溶接された電流供給片。
ITOの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
先行技術の構成を再現するように、ITOの層を備える各ガラスの4辺のうちの1つの全長にわたってITOの層を備えるガラスに溶接された電流供給片。
実施例11:エレクトロクロミックセルの調製
ITOの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたってITOの層を備えるガラスに溶接された電流供給片。
ITOの層を備えるガラス
実施例1の電気活性システム
本発明の方法によって各「K−glass」ガラスの全周にわたってITOの層を備えるガラスに溶接された電流供給片。
Claims (15)
- 可変光学/エネルギー特性を有する電気的制御可能な装置であって、
ガラス機能を有する第一基板(v1)と、
関連する電流供給部を備える第一導電層(TCC1)と、
電気活性システム(EA)であって、
還元されること、および/または補償電荷として作用する電子およびカチオンを受容することが可能な、少なくとも1つの電気活性有機化合物(ea1 +)、
酸化されること、および/または補償電荷として作用する電子およびカチオンを放出することが可能な、少なくとも1つの電気活性有機化合物(ea2)、
色のコントラストを得るためにエレクトロクロミックである前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)のうちの少なくとも1つ、および
電流の作用の下で、前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)の酸化および還元反応を可能にすることができ、色のコントラストを得るためにこれらの反応が必要なイオン電荷、を含むかまたはこれらによって構成される電気活性システム(ea)と、
関連する電流供給部を備える第二導電層(TCC2)と、
ガラス機能を有する第二基板(v2)と、の積層を含み、各電流供給部が関連する導電層に適用される連続導電片(1−1a−1b−1c、2−2a−2b−2c)によって構成され、前記導電片が、その導電性を強化するように前記層(TCC1、TCC2)の全周にわたってまたは実質的に全周にわたって位置し、その末端の1つを通じて電源に接続されており、2つの連続導電片(1−1a−1b−1c、2−2a−2b−2c)が互いにオフセットされて配置されており、このオフセットが好ましくは2cm以下であることを特徴とする、電気的制御可能な装置。 - 導電片(1−1a−1b−1c、2−2a−2b−2c)が、各導電層(TCC1、TCC2)の第一縁に沿って、特に接着または溶接によって、前記層(TCC1、TCC2)に適用され、片の始点と反対の末端において、これが上述の縁に対して直交する層(TCC1、TCC2)の縁に沿って適用されるためにそれ自体の上で90°折られ、後者と反対の縁に沿って適用されるためにその後再び90°、そして最後に辺の始点の付近において終端している残りの縁の付近に適用されるために90°折られ、この片が、電源との接続を形成するために、電気制御可能な装置を形成する積層を超えて突出することを特徴とする、請求項1に記載の電気制御可能な装置。
- 導電層(TCC1、TCC2)によって内側が被覆されたガラス機能を有する2つの基板(V1、V2)が、これらの層を用いて、電気活性媒体(EA)を受けるための内部空間を定める周囲スペーサ枠(3)によって分離され、周囲シール(J)によって封止されており、各導電片(1−1a−1b−1c、2−2a−2b−2c)が、その面の1つを通じて関連する層(TCC1、TCC2)に、および別の面を通じて前記スペーサ枠(3)に対して適用されることを特徴とする、請求項2に記載の電気制御可能な装置。
- 連続周囲導電片が、導電層(TCC1、TCC2)の各々にスクリーン印刷によって付着され、箔が、電源との接続を形成するために、電気制御可能な装置を形成する積層を超えて突出するように、前記片の始点に適用されることを特徴とする、請求項2に記載の電気制御可能な装置。
- 関連する導電片(1−1a−1b−1c、2−2a−2b−2c)によって供給されるグリッドパターンが、少なくとも1つの導電層(TCC1、TCC2)の表面上に形成されることを特徴とする、請求項1に記載の電気制御可能な装置。
- ガラス機能を有する基板が、ガラス、ならびにポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフトエート(PEN)、およびシクロオレフィンコポリマー(COCs)などの透明ポリマーから選択されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- 導電層が、銀、金、白金、および銅の層などの金属タイプの層、または錫がドープされた酸化インジウム(In2O3:SnまたはITO)の、アンチモンがドープされた酸化インジウム(In2O3:Sb)の、フッ素がドープされた酸化スズ(SnO2:F)の、およびアルミニウムがドープされた酸化亜鉛(ZnO:Al)の層など、透明導電酸化物(TCO)タイプの層、またはTCOおよび金属が特に上記に挙げられたものから選択される、TCO/金属/TCOタイプの多層、または金属が特に上記に挙げられたものから選択される、NiCr/金属/NiCrタイプの多層であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- TCC1およびTCC2層がグリッドまたはマイクログリッドの形状であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- TCC1およびTCC2層が、特にプラスチック基板の場合に、有機および/または無機下部層も含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- 電気活性システム(EA)が、1つまたは複数の電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)およびイオン電荷が挿入される、自己支持型ポリマーマトリクスを含み、前記ポリマーマトリクスが、前記電気活性化合物(ea1 +およびea2)、ならびにそれぞれ関連する還元および酸化された種(ea1およびea2 +)および前記イオン電荷を可溶化するが、しかし前記自己支持型ポリマーマトリクスが可溶化しない、液体(L)を含有し、後者が前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)の前記酸化および還元作用を生じるために、イオン電荷のためのパーコレーション経路を提供するように選択されており、
イオン電荷が、前記電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)および/またはこれらにそれぞれ関連する還元および酸化種(ea1およびea2 +)のうちの少なくとも1つによって、および/または少なくとも1つのイオン性塩および/または前記液体(L)中に可溶性の少なくとも1つの酸によって、および/または前記自己支持型ポリマーマトリクスによって担持され、
液体(L)が、溶剤もしくは溶剤の混合物によって、および/または少なくとも1つのイオン性液体もしくは周囲温度の溶融塩によって構成されており、1つまたは複数の前記イオン性液体または溶融塩がその後イオン電荷を担持する液体(L)を構成し、この電荷が前記電気活性システムのイオン電荷の全てまたは一部を代表することを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。 - 電気活性システムが、電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)を含有する溶液またはゲルを含むことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- 電気活性システムが、電気活性有機化合物(ea1 +およびea2)を含有する自己支持型および可塑化ポリマー膜であることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- 電気活性有機化合物(ea1 +)が、1,1’−ジエチル−4,4’−二過塩素酸ビピリジニウムなどのビピリジニウムまたはビオロゲン、ピラジニウム、ピリミジニウム、キノキサリニウム、ピリリウム、ピリジニウム、テトラゾリウム、ベルダジル、キノン、キノジメタン、トリシアノビニルベンゼン、テトラシアノエチレン、多硫化物および二硫化物、ならびに上記の電気活性化合物の全ての電気活性高分子誘導体から選択され、電気活性有機化合物(ea2)が、コバルトセン、フェロセン、N,N,N’,N’−テトラメチルフェニレンジアミン(TMPD)などのメタロセン、フェノチアジンなどのフェノチアジン、5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジンなどのジヒドロフェナジン、還元メチルフェノチアゾン(MPT)、メチレンバイオレットベルントセン(MVB)、ベルダジル、ならびに上記の電気活性化合物の全ての電気活性高分子誘導体から選択されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
- イオン性塩が、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸またはトリフレート塩、トリフルオロメタンスルホニルイミド塩、およびアンモニウム塩から選択され、
酸が、硫酸(H2SO4)、トリフリン酸(CF3SO3H)、リン酸(H3PO4)、およびポリリン酸(Hn+2PnO3n+1)から選択され、
溶剤が、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、N−メチル−2−ピロリドン(1−メチル−2−ピロリドン)、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール、アルコール、ケトン、ニトリル、および水から選択され、
イオン性液体が、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(emim−BF4)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸(emim−CF3SO3)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(emim−N(CF3SO2)2またはemim−TSFI)、および1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(bmim−N(CF3SO2)2またはbmim−TSFI)などのイミダゾリウム塩から選択されることを特徴とする、請求項12および13のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。 - 自律的に作動され得る、自動車用のサンルーフ、あるいは自動車用の横窓または後部窓あるいはバックミラー、自動車、航空機、または船舶の、フロントガラスまたはフロントガラスの一部、あるいは車両サンルーフ、航空機の客室窓、図形および/または英数字情報を表示するためのディスプレイパネル、建造物用の内装または外装用グレージングユニット、天窓、ディスプレイ棚または店舗用カウンタ、塗装タイプの物体を保護するためのグレージングユニット、防眩コンピュータ画面、ガラス製家具、および建造物の内部の2つの部屋を仕切るための壁を形成するために構成されていることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の電気制御可能な装置。
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