SE522614C2 - Elektrokrom display med en porös nanostrukturerad elektrod och metod för tillverkning av elektrokrom display - Google Patents

Description

522 614 2.

Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en display vilken medger en lång livslängd u. :nu och minnestid samt uppvisar en industriellt gynnsam tillverkningsmetod. Detta ändamål uppnås genom en display enligt den kännetecknande delen av patentkravet 1. Genom att displayen förseglas via ett förseglingsmaterial vilket förbinder det första substratet med det 5 andra substratet och uppvisar en inre rand vilken definierar ett inre utrymme vilket innehåller en elektrolyt och att arbetselektroden innefattar en inom den inre randen belägen uppsättning avskilda områden belagda med nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad fllm på nämnda ledningsmönster, där nämnda områden gemensamt nyttjar en elektrolyt belägen inom nämnda inre utrymme erhålles en display vilken medger en lång 10 livslängd och minnestid samt uppvisar en industriellt gynnsam tillverkningsmetod. Genom att nyttja en gemensam elektrolyt förenklas tillverkningsprocessen i förhållande till om displayen förseglas kring varje separat område.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen anordnas de avskilda områdena så att 15 resistansen mellan två närliggande områden i den uppsättning områden vilka är belägna inom samma inre rand överstiger 200 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt. Genom denna utformning tillhandahålles en tillräckligt hög resistans för att avsevärt reducera förekomsten av överledning mellan områden vilka befinner sig i skilda oxidationstillstånd och därigenom uppvisar en spänningspotential mellan 20 varandra. Detta innebär att god minnestid erhålles och att tidsintervallet mellan uppdateringar av displayen förlängs. I en ytterligare foredragen utföringsform anordnas de avskilda områdena så att resistansen mellan två närliggande områden i den uppsättning områden vilka är belägna inom samma inre rand överstiger 2000 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt. Minnestiden och att tidsintervallet mellan uppdateringar 25 av displayen är enligt denna utföringsform väsentligen förlängd.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinning utgörs motelektroden av en kapacitivt uppladdningsbar elektrod. Med kapacitivt uppladdningsbar motelektrod avses en = ,-, motelektrod som laddas upp och laddas ur utan kemiska processer. Genom att nyttja kapacitivt uppladdningsbar motelektrod förbättras minnestiden hos displayen väsentligt.

Enligt en utföringsform av uppfinningen utgörs motelektroden av en elektriskt ledande eller »iiis halvledande poröst nanostrukturerad film. Mellan de båda elektroderna och i de porösa 522 614 3 filmerna finns en elektrolyt bestående av exempelvis ett organiskt lösningsmedel med ett salt, u :se ex. litiumsalt. Denna elektrolyt måste vara inert i det avseendet att ingen laddningsöverföringsprocess sker i form av redox-kemi mellan elektroderna och saltet.

Laddningstransporten i den inerta elektrolyten uppstår istället pga att joner (ex. Li-joner) rör 5 sig mot filmerna och laddningskompenserar för de laddningar som motelektroden och viologen-moleklyerna upptar. Detta innebär att då viologen-molekylerna laddas upp laddningskompenseras de med Iitiumjoner. På samma sätt laddningskompenseras motelektroden med Li-joner då denna laddas upp. Denna typ av motelektroder ger en speciellt god minnestid hos displayen. 10 I föredragna utforingsformer utformas den elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade filmen hos arbetselektrod och/eller motelektrod av en oxid eller peroxid av någon eller några av foljande metaller: titan, zirkonium, hafnium, krom, molybden, tungsten, vanadin, tantal, silver, zink, tenn, strontium, järn, kobolt, volfram, rutenium, neobium eller 15 nickel.

I en synnerligen foredragen utföringsform avskiljs motelektroden och arbetselektroden av ett kontrastskikt vilket även fungerar som en isolator. Genom att utforma kontrastskiktet som en isolator medges ett mycket kompakt och enkelt byggnadssätt där uppbyggnad av displayen 20 medges utan krav på att det forsta substratet placeras på bestämt avstånd från det andra substratet. I detta fall kan displayen byggas genom ett en flerskiktsstruktur appliceras på ett substrat varefier displayen forsluts. Enligt en utforingsform formas strukturen på ett forsta substrat vilket uppbär ledningsmönster, en uppsättning områden bildande en arbetselektrod placerade på nämnda ledningsmönster, ett kontrastskikt placerad ovan nämnda arbetselektrod ._25 och en motelektrod ovan nämnda kontrastskikt. Strukturen kan sedan förslutas, lämpligtvis I medelst ett plastskikt vilket företrädesvis appliceras med värme och undertryck mot nämnda -, - struktur. I detta fall fungerar sålunda kontrastskiktet som distanselement. Detta innebär att E' elektrolyten kan appliceras före förslutning. s>tva in 30 I en ytterligare foredragen utforingsform av uppfinningen är ledningsmönstret utformat for att, vid adressering av ledningsmönstret med en bestämd spänningsnivå, medge en homogen rasa» laddningstransport per ytenhet till nämnda uppsättning avskilda områden hos 10 15 20 "225 522 614 4 arbetselektroden, där med homogen laddningstransport per ytenhet avses att n »nu laddningstransporten per ytenhet avviken med mindre än 20% mellan det område inom nämnda uppsättning områden som har högst laddningstransport per ytenhet och det område inom nämnda uppsättning områden som har lägst laddningstransport per ytenhet. Genom denna utformning medges att skilda områden inom den uppsättning områden vilka uppbärs av displayen erhåller väsentligen lika långa tändtider, där med tändtid avses tiden från det att spänningen påläggs ett område tills det att detta område uppnår en färgintensitet vilken överstiger 90% av färgintensiteten vid stationärt tillstånd vid pålagd spänning.

I en foredragen utforingsform åstadkommes den homogena laddningstransporten per ytenhet genom att bredden och längden hos ledningsbanorna till de skilda områdena avpassas.

Generellt skall resistansen mellan en spänningsport med en bestämd spänning och kontaktytan till ett område vara lika för områden av samma storlek. Detta kan åstadkommas genom att områden vilka ligger längre från spänningsporten utformas med bredare ledningsbanor, och/eller att näraliggande områden ges ledningsbanor av större längd än vad som är nödvändigt.

Enligt en ytterligare utforingsform av uppfinningen kan den homogena laddningstranspotten erhållas genom att motstånd appliceras mellan en spänningsport med en bestämd spänning och kontaktytan till ett område. Detta kan företrädesvis utformas genom att resistorer appliceras längs ledningsbanan på substratet. Resistorn kan utformas av ett pålagt skikt med en resistivitet vilken avviker från resistiviteten hos materialet i ledningsbanorna, alternativt kan ledningsbanorna anslutas till resistorer av olika storlek varefter de ansluts till en gemensam spänningskälla.

I ytterligare en foredragen utforingsform av uppfinningen formas ledningsmönstret genom att delar av ett ledande eller halvledande ytskikt hos nämnda substrat bortbearbetas efter applicering och sintring av nämnda avskilda områden, varvid nämnda ledningsmönster framträder. Genom denna formningsprocess erhålles en display där resistansen mellan två närliggande områden i nämnda uppsättning områden överstiger 10000 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt. I bästa fall erhålles en display där resistansen mellan två närliggande områden i nämnda uppsättning områden uppmätts till 10 15 20 Ézs »mia 522 614 5" mellan 10000 och 100000 MQ. Genom formningsprocessen tillhandahålles på detta sätt en .- op: display med möjlighet att bevara ett laddningstillstånd hos ett område under åtminstone en timme.

Ett ändamål med uppfinningen är även att tillhandahålla en metod enligt ingressen till patentkravet 28 där resistansen mellan två närliggande områden i nämnda uppsättning områden överstiger 2000 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt. Detta ändamål uppnås genom den kännetecknande delen av patentkravet 28.

Genom att forma ledningsmönstret på nämnda första substrat genom att delar av ett ledande eller halvledande ytskikt hos nämnda substrat huvudsakligen bortbearbetas efter applicering och sintring av en uppsättning avskilda områden belagda med nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film för bildande av en arbetselektrod tillses att god eller mycket god resistans mellan skilda näraliggande områden erhålles eftersom eventuellt läckage från de pastor som bildar arbetselektroden efter sintring bortbearbetas och att förändringar av glasets ytegenskaper mellan ledningsmöstret på grund av hög temperatur i sintringsprocessen undviks.

F IGURBESKRIVNIN G Utföringsformer av uppfinningen kommer nedan att närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningsfigurer, där Fig. 1 visar schematiskt en display i genomskärning; Fig. 2 visar schematiskt en display i genomskärning enligt en alternativ utforingsform av uppfinningen, Fig. 3 visar schematiskt en display i genomskärning enligt en andra alternativ utföringsform av uppfinningen, 522 614 n nu n: nn nann v 1 n n n n n n nn u nn u n n n n n n n n n nnnn n .nn- nnn nnn »n n n nn ann n n n n n n nn n n E n n n n u; nnn nn nn nn -nn F ig. 4 visar en planvy ovanifrån av en display, Fig. 5 visar en genomskärning längs delningslinjen I - I i figur 4. 5 F ig. 6 visar en utföringsform av ledningsbanor vilka uppvisar samma resistens, och Fig. 7 visar ett flödesschema för en metod för tillverkning av en display.

UTFÖRINGSEXEMPEL 10 I figur 1 visas en elektrokrom display 1 i genomskärning. Displayen uppvisar ett första substrat 2 uppbärande ett ledningsmönster 3. Substratet 2 utgörs vanligtvis av ett relativt styvt icke ledande material, exempelvis glas, men det är tänkbart att utforma substratet 2 i ett icke ledande flexibelt material, exempelvis ett plastmaterial. Ledningsmönstret 3 utformas 15 företrädesvis ur ett skikt av ledande eller halvledande material vilket uppbärs av substratet 2, där material bortbearbetas för bildande av ett ledningsmönster 3. Enligt en utföringsform nyttjas glasskivor vilka är belagda med ett tunt skikt dopad SnOg.

Ledningsmönstret 3 uppbär en arbetselektrod 4. Arbetselektroden 4 utgörs av en elektriskt 20 ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad filmer. Poröst nanostrukturerade film såsom elektroder i elektrokroma displayer beskrivs av A. Hagfeldt, L.Waldner och M. Grätzel i Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Engn. 2531, 60 (1995) och av P. Bonhöte, E. Gogniat, F.

Campus, L Waldner och M. Grätzel i Displays 20 (1999) 137 - 144. 25 Arbetselektroden och eller motelektroden utgörs företrädesvis av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade film vilken är tillverkad av en halvledande metalloxid, företrädesvis en oxid eller peroxid av någon eller några av följande metaller: titan, zirkonium, hafnium, krom, molybden, tungsten, vanadin, tantal, silver, zink, tenn, strontium, järn, kobolt, volfram, rutenium, neobium eller nickel. annu» 10 15 20 25 30 522 614 71 I den poröst nanostrukturerade filmen adsorberas elektrokroma färgämnesmolekyler, exempelvis viologener. Elektrokroma färgämnesmolekyler är anordnade att anta ett oxiderat och ett icke oxiderat tillstånd i beroende av pålagd spänning mellan arbetselektrod och motelektrod, varvid utseendet hos de elektrokromt aktiva molekylerna i det oxiderade tillståndet avviker från utseendet i det icke oxiderade tillståndet. En mer fullständig beskrivning av elektrokroma material ges i Cummins, D et al. J. Phys. Chem. B104, 11449 - 11459.

Displayen 1 uppvisar vidare ett andra substrat 5 uppbärande ett skikt 6 av ledande eller halvledande material. Substratet 5 utgörs vanligtvis av ett relativt styvt icke ledande material, exempelvis glas, men det är tänkbart att utforma substratet 5 i ett icke ledande flexibelt material, exempelvis ett plastmaterial. Enligt en utföringsform nyttjas glasskivor vilka är belagda med ett tunt skikt dopad SnOg. Det andra substratet 5 uppbär en motelektrod 7.

Motelektroden är företrädesvis belagd med ett konstrastskikt 8. Kontrastskiktet 8 uppvisar ett utseende vilket bildar kontrast med utseendet hos nämnda arbetselektrod då nämnda elektrokromt aktiva molekyler befinner sig i ett av nämnda oxidationstillstånd. Enligt en utföringsform av uppfinningen har kontrastskiktet ett visuellt utseende vilket nära ansluter utseendet hos arbetselektroden då nämnda elektrokromt aktiva molekyler, vilka adsorberats på arbetselektroden, befinner sig i dess andra oxidationstillstånd. Enligt en utföringsform av uppfinningen nyttjas ett vitt kontrastskikt och elektrokromt aktiva molekyler vilka är blåa i dess ena tillstånd och genomskinliga i dess andra tillstånd. I det genomskinliga tillståndet syns arbetselektroden vilken i detta fall har väsentligen samma färg som kontrastskiktet. När de elektrokromt aktiva molekylerna är blåa kontrasterar arbetselektroden mot kontrastskiktet.

Enligt en alternativ utföringsform är arbetselektroden transparant då nämnda elektrokromt aktiva molekyler befinner sig i ett av dess oxidationstillstånd och synlig i det andra oxidationstillståndet. Detta åstadkommes genom att utforma arbetselektroden tillräckligt tunn, företrädesvis med en tjocklek understigande Sum. Dessutom bör partiklarna vilka bildar den nanostrukturerade filmen vara tillräckligt små, dvs företrädesvis mindre än Snm.

I det fall att elektroden i sig uppvisar nödvändig kontrast utgörs konstrastskiktet 8 av motelektrodens ytlager. Att motelektroden uppvisar ett kontrastskikt innebär sålunda dels enligt en forsta utföringsform att ett kontrastskikt är pålagt på motelektroden, dels enligt en 10 15 20 25 30 522 614 8 andra utföringsform att kontrastskiktet är integrerat utformat i motelektroden, alternativt att motelektroden i sig uppvisar huvudsakligen samma visuella utseende som arbetselektroden då de elektrokromt aktiva molekylerna befinner sig i ett av dess oxiderade tillstånd.

Kontrastskiktet 8 är utformat for att erhålla huvudsakligen samma visuella utseende som arbetselektroden då de elektrokromt aktiva molekylerna befinner sig i ett av dess oxiderade tillstånd. För att åstadkomma detta har enligt en utforingsform av uppfinningen arbetselektroden och kontrastskiktet väsentligen samma partikelsammansättning. Detta innebär att kontrastskiktet har en partikelsammansättning som väl motsvarar arbetselektroden.

Enligt en utföringsform är dock kontrastskiktet behandlat för att tillse att det elektrokroma materialet inte kan adsorberas på kontrastskiktet.

Motelektrodens 7 uppgift är att tillhandahålla ett spånningsfält vid färgomslag hos elektrokromt aktiva molekyler vilka adsorberats på arbetselektroden 4. Detta innebär att motelektroden kan utformas på ett antal alternativa sätt, Enligt en utforingsform nyttjas en motelektrod av metall, exempelvis Zink. Om en motelektrod av metall nyttjas så är det nödvändigt att en elektrolyt vilken innehåller ett redoxpar används, vilket fäller ut metallen vid uppladdning av den elektrokromt aktiva molekylerna, vilka är belägna på arbetselektroden, samt metalliserar vid urladdning. Elektrokroma displayer där en motelektrod av Zink nyttjas beskrivs i patentet US 6067184.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen nyttjas en kapacitivt uppladdningsbar elektrod såsom motelektrod 7. Med kapacitivt uppladdningsbar motelektrod avses en motelektrod som laddas upp utan kemiska processer. Dessa elektroder nyttjar en elektrolyt bestående av exempelvis ett organiskt lösningsmedel med ett salt, exempelvis litiumsalt. Ett alternativ till att nyttja ett lösningsmedel är att använda en elektrolyt bestående av ett smält salt. Elektrolyten är inert i det avseendet att ingen laddningsöverföringsprocess sker i form av redox-kemi mellan elektrodema och saltet. Laddningstransporten i den inerta elektrolyten uppstår i stället på grund av att joner rör sig mot filmerna och laddningskompenserar för de laddningar som motelektroden och viologenmolekylerna upptar. Detta innebär att då viologen molekylen laddas upp laddningskompenseras de med jonerna, exempelvis litlurnjoner. På samma sätt laddningskompenseras motelektroden med Li-joner då denna laddas upp.

:H25 522 614 ==f= I det fall att en kapacitivt uppladdningsbar motelektrod nyttas utgörs av den företrädesvis av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film. Denna film är enligt en föredagen utföringsform tillverkad av en halvledande metalloxid, företrädesvis en oxid eller 5 peroxid av någon eller några av följande metaller: titan, zirkonium, hafnium, krom, molybden, tungsten, vanadin, tantal, silver, zink, tenn, strontium, järn, kobolt, volfram, rutenium, neobium eller nickel. Även en kolelektrod kan nyttjas såsom kapacitivt uppladdningsbar elektrod. 10 Displayen uppvisar vidare ett förseglingsmaterial 9 vilket förbinder det första substratet 2 med det andra substratet 5 och uppvisar en inre rand 10 vilken definierar ett inre utrymme 11.

Det inre utrymmet 11 innehåller en elektrokemiskt inert elektrolyt vilken avskiljer arbetselektrod från motelektrod. 15 I det fall att en motelektrod av metall nyttjas kan, såsom visas i figur 2, det inre utrymmet 11 företrädesvis avdelas i en första del 12 vilken angränsar till arbetselektroden 4 och innehåller en kemiskt inert elektrolyt samt en andra del 13 vilken angränsar till motelektroden 7 och innehåller en elektrolyt med ett redoxpar. Den första delen 12 avgränsas från den andra delen 13 via ett barriärskikt 14. 20 Den kemiskt inerta elektrolyten är företrädesvis flytande och innefattar företrädesvis ett elektrokemiskt inert salt vilket antingen förekommer i smält form eller upplöst i ett lösningsmedel.

Lämpliga smälta salter är exempelvis dialkylimidazolinium trifluormetansulfonat och dialkylimidazolinium bis(trifluormety1sulfonyl)amid.

Lämpliga salt är sammansatta av katjoner såsom joner av litium, natrium, kalium, magnesium, 11,730 tetraalkylammonium och dialkylimidazolinium, och anjoner såsom joner av klorid, perklorat, trifluormetansulfonat, bis(trifluoromety1sulfonyl)amid, tetrafluoroborat och hexafluorofosfat. 11,1; 522 614 §¶§§ lo »wa ~ n u» u n: Lämpliga lösningsmedel är exempelvis vatten, acetonitril, metoxyacetonitril, butyronitril, propionitril, fš-metoxypropionitril, glutaronitril, -butyrolakton, propylenkarbonat, etylenkarbonat, dimetylsulföxid, dimetylformamid, dimetylacetamid och N-metyloxazolidinon och blandningar därav.

Förseglingsmaterialet 9 utgörs företrädesvis av ett plastskikt vilket sammansmälts med det första substratet 2 och det andra substratet 5. Substraten pressas mot varandra under uppvärmning. I en foredragen utföringsform exponeras substraten för ett undertryck vid sammanfogningsprocessen där substraten placeras i en rörlig tryckkammare och 10 tryckskillnaden mellan undertrycket i tryckkammaren och omgivande atmosfär sammanpressar substraten. F öreträdesvis placeras substraten under ett flexibelt membran vilket skapar en luftficka som exponeras för undertryck. Förseglingsmaterialet nyttjas i en föredragen utföringsform även som distanselement för det första substratet 2 och det andra substratet 5 och tillser att arbetselektrod 4 och motelektroden 7 med dess kontrastskikt 8 inte 15 vidrör varandra. Företrädesvis nyttjas enbart förseglingsmaterialet som distanselement utan att separata distanselement behöver tillfogas, vilkel väsentligen underlättar tillverkningsprocessen. I föredragna utföringsformer av uppfinningen nyttjas en arbetselektrod vilken uppvisar en tjocklek mellan 1 och 20 um. Ett kontrastskikt med en tjocklek mellan 0 och 30 um och en motelektrod med en tjocklek mellan 5 och 50 um. 20 Kontrastskiktet kan utelämnas om motelektroden har ett visuellt utseende vilket tillräckligt väl ansluter till en av oxidationstillstânden hos arbetselektroden. Med visuellt utseende avses färg, mättnadsgrad och transparans. Sammantaget innebär detta att elektroderna uppvisar en tjocklek mellan 6 och 100 um. Avståndet mellan substraten efter förslutning skall sålunda uppgå till mellan 20 och 200 um. För detta ändamål nyttjas då en plastfilm med en tjocklek ”'25 före sammanpressning uppgående till mellan 50 och 300 um. I ett föredraget exempel uppgår i den sammanlagda skikttjockleken till 40 um och en 100 um tjock plastfilm vilken smälts och sammanpressas till en tjocklek uppgående till ca 60 um. Detta innebär att företrädesvis nyttjas en plastfilm vilken uppvisar en tjocklek överstigande dubbla tjockleken av motelektrod, _ kontrastskikt och arbetselektrod, där filmen under sammanfogning pressas ihop till en l tjocklek av mellan 50 och 80% av plastfilmens originaltjocklek. Företrädesvis uppgår plastfilmens tjocklek till mellan 2,2 och 3,0 gånger tjockleken av motelektrod, kontrastskikt . E och arbetselektrod. 522 614 u :and n s | c oo . ø v a - oo I en utföringsform av uppfinningen nyttjas ett konstrastskikt vilket är utformat såsom en elektrisk isolator. I detta fall kan en displayen utformas enligt vad som framgår av figur 3. I figur 3 visas en display 1, ett första substrat 2 uppbärande ett ledningsmönster 3 bildande en uppsättning avskilda områden 20 belagda med en poröst nanostrukturerad film utgörande 5 arbetselektrod 4. Ovan arbetselektroden 4 är ett skikt 8 av elektriskt isolerande materiel vilket samtidigt utgör kontrastskikt applicerat. Därefter placeras motelektroden 7 på kontrastskiktet 8. Företrädesvis byggs en monolitisk struktur upp på ett av substraten som innefattar motelektrod, kontrastskikt och arbetselektrod. Displayen 1 innefattar även ett ledande skikt 15 vilket är anordnat att medge god elektrisk anslutning för motelektroden. Det ledande 10 skiktet kan utgöras av en ledande eller halvledande film vilken appliceras på motelektroden men även innefatta ledare exempelvis i form av ett tunt metallnät. Slutligen inkapslas displayen med ett förseglingsmaterial 16. Förseglingsmaterialet utgörs i detta fall företrädesvis av en plastfilm vilken appliceras mot substratet under värme och tryck. I detta fall kan elektrolyten appliceras före försegling. 15 I figur 4 visas en utföringsform av en display 1 i planvy ovanifrån. Displayen innefattar en uppsättning avskilda områden 20 belagda med nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film utgörande arbetselektrod 4. I det visade fallet uppvisar arbetselektroden 4 en matris om 7x5 avskilda områden. De avskilda områdena är placerade 20 inom en inre rand 10 hos ett förseglingsmaterial 9. Vidare är varje område 20 förbunden via ledningsbanor 21 till ett kontaktdon 22 vilket uppvisar portar för spänningsanslutning. Vidare visas den genomföring 23 vilken förbinder det inre området 11 i displayen med omgivningen.

Genomföringen är företrädesvis bildad genom att den plastfilm vilken bildar förseglingsmaterialet 9 uppvisar en slits. Slitsen har lämpligtvis en bredd understigande 2mm.

R .. _25 Genomföringen 23 försluts med en förslutning 24, vilken företrädesvis kan utgöras av lim, efier det att elektrolyten tillförts displayen.

I figur 5 visas en display i genomskärning längs delningslinjen I - I i figur 4. I figuren visas ett första substrat 2 uppbärande ett ledningsmönster innefattande en uppsättning avskilda t>fva A_ 30 områden 20 vilka är belagda med en arbetselektrod 4. Ledningsmönstret innefattar även ledningsbanor 21vilka förbinder nämnda områden 20 med ett kontaktdon (icke visat). Vidare 1.11» 522 614 ll o a: n ; u ø n n n - | u v vc innefattar displayen ett andra substrat 5 vilket uppvisar ett ledande skikt 6 och uppbär en motelektrod 7. Vidare finns ett kontrastskikt 8 anordnat på nämnda motelektrod 7.

I figur 6 visas en utforingsform av ledningsbanor inom ett område vilket motsvarar området II 5 i figur 4. I denna figur visas ett ledningsmönster 20 med ledningsbanor 21 vilka är utformade för att, vid adressering av ledningsmönstret med en bestämd spänningsnivå, medge en homogen laddningstransport per ytenhet till nämnda uppsättning avskilda områden hos arbetselektroden. Med homogen laddningstransport per ytenhet avses att laddningstransporten per ytenhet avviken med mindre än 20% mellan det område inom 10 nämnda uppsättning områden som har högst laddningstransport per ytenhet och det område inom nämnda uppsättning områden som har lägst laddningstransport per ytenhet. Den relevanta ytenheten utgörs av ytan hos de områden som är belagda med porös struktur. Detta är beroende på att en bestämd laddningsmängd per ytenhet måste tillföras eller borttranspoiteras för att åstadkomma en potential vilken är tillräcklig for omslag. Detta 15 innebär att områden av samma storlek skall vara anslutna till spänningsportar med samma potential via ledningsbanor som har samma resistans. För områden med större area gäller att resistansen skall vara lägre. Generellt gäller for resistansen R hos en ledningsbana till ett område med en area A att R*A idealt är en invariant for alla skilda områden hos displayen.

F öreträdesvis är ledningsbanorna för en och samma display utformade så att 20 (R*A)min/(R*A)max >O,8.

Enligt en föredragen utföringsform åstadkommes denna homogena nivå genom val av ledningsbanornas längd och/eller tjocklek. I figur 6 visas detta genom att ledningsbanorna 211 - 219 utformas med samma längd mellan området och en (icke visad) spänningsport. .25 i Enligt en alternativ utforingsform åstadkommes nämnda homogena laddningstransport genom att motstånd appliceras mellan en spänningskälla för adressering till de avskilda områdena 20 och de avskilda områdena 20. F öreträdesvis är motstånden integrerat utformade på nämnda _ _ , första substrat.

.Håo I figur 7 visas ett flödesschema för en metod for tillverkning av elektrokrom display enligt i1;»> ovan angivna slag. I en första uppsättning metodsteg 30 - 33 formas arbetselektroden på ett första substrat. I en andra uppsättning metodsteg 40 - 43 formas motelektroden på ett andra 10 l5 20 .. . . . ,,.25 . . -iptr substrat. Arbetselektrod och motelektroden monteras i en gemensam uppsättning metodsteg 50 - 51. Därefter påfylls elektrolyt i ett metodsteg 60 varefter slutlig försegling utförs i ett metodsteg 70.

Tillverkningen av arbetselektroden sker enligt en foredragen utföringsform enligt följande: I ett forsta metodsteg 30 screentrycks på ett antal avskilda områden 20 på ett substrat med en pasta vilken efter sintring bildar en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film utgörande arbetselektrod 4. Därefter sintras pastan i ett andra metodsteg 31. Sintringen sker genom uppvärmning av substrat och pasta till 450°C under 30 minuter.

Därefter formas i ett tredje metodsteg 32 ett ledningsmönster med ledningsbanor 21 och avskilda via nämnda ledningsbanor separat adresserbara områden 20 genom att ett tunt ledande skikt 3 vilket är format på substratet bortbearbetas i områden vilka omger ledningsmönstret. Företrädesvis sker denna bortbearbetning med hjälp av en laser. I ett fjärde metodsteg 33 infärgas den elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade filmen i ett bad innehållande elektrokromt aktiva molekyler. Infargningen sker enligt en föredragen utforingsform genom att en uppsättning färdiga substrat monteras i en ställning tillverkad av ett för nämnda bad inert ämne, exempelvis Titan eller Teflon. Därefter sker infargningen företrädesvis under vibration. Enligt en lämplig metod sker vibrationen med en amplitud överstigande 0,3mm och en frekvens överstigande 40 Hz.I en föredragen tillverkningsmetod är ställningen monterad till en vibrator. Genom detta förfarandesteg reduceras processtiden och mer homogent infärgade substrat erhålles. Dessutom erhålles substrat med större renhetsgrad. Efter infargningen sköljs och torkas substraten.

I ett femte metodsteg 40 screentrycks motelektroden på ett substrat. I ett sjätte metodsteg 41 torkas substratet, lämpligtvis i 125°C under 10 - 30 minuter, varefter ett kontrastskikt screentrycks på motelektroden i ett sjunde metodsteg 42. Det sjunde metodstegen behöver inte nyttjas de fall motelektroden har ett visuellt utseende vilket tillräckligt väl ansluter till det visuella utseendet hos arbetselektroden vid ett av oxideringstillstånden hos de elektrokromt aktiva molekylerna. I ett åttonde metodsteg sintras motelektroden genom att substratet värms upp till 450°C under 30 minuter. 10 15 20 25 »an o :ru u . n i z »Iris 522 614 /4 I en gemensam uppsättning metodsteg 50 - monteras substraten för bildande av en a u u | Q ø n o | . u u o n n displayenhet. I ett nionde metodsteg 50 placeras ett förseglingmaterial 9 vilket med en inre rand 10 omger en uppsättning avskilda områden 20 belagda med en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film utgörande arbetselektrod 4. Företrädesvis uppvisar förseglingsmaterialet en genomföring vilket förbinder det inre området ll med omgivningen varvid elektrolyten kan påfyllas efier försegling. Förseglingsmaterialet, vilket företrädesvis utgörs av en plastfilm, placeras företrädesvis på substratet uppbärande arbetselektroden eftersom detta medger lättare centrering av den inre randen hos förseglingsmaterialet kringnämnda uppsättning avskilda områden. I ett tionde metodsteg 51 pressas substraten mot varandra under uppvärmning varvid det forsta och det andra substratet sammanfogas till en enhet. I en föredragen utforingsform exponeras substraten för ett undertryck vid sammanfogningsprocessen där substraten placeras i en rörlig tryckkammare och tryckskillnaden mellan undertrycket i tryckkammaren och omgivande atmosfär sammanpressar substraten. Företrädesvis placeras substraten under ett flexibelt membran vilket skapar en luñficka som exponeras för undertryck. Förseglingsmaterialet nyttjas i en föredragen utforingsform även som distanselement for det första substratet 2 och det andra substratet 5 och tillser att arbetselektrod 4 och motelektrod 7 med dess konstrastskikt 8 inte vidrör varandra. Företrädesvis nyttjas enbart förseglingsmaterialet som distanselement utan att separata distanselement behöver tillfogas, vilkel väsentligen underlättar tillverkningsprocessen. I föredragna utföringsformer av uppfinningen nyttjas en arbetselektrod vilken uppvisar en tjocklek mellan 1 och 20 um. Ett kontrastskikt med en tjocklek mellan 0 och 30 um och en motelektrod med en tjocklek mellan 5 och 50 um.

Kontrastskiktet kan utelämnas om motelektroden har ett visuellt utseende vilket tillräckligt väl ansluter till ett av oxidationstillstånden hos arbetselektroden. Sammantaget innebär detta att elektroderna uppvisar en tjocklek mellan 6 och 100 um. Avståndet mellan substraten efier förslutning skall for att arbetselektrod och motelektrod med dess kontrastskikt inte skall beröra vandra uppgå till mellan 20 och 200 um. För detta ändamål nyttjas då en plastfilm med en tjocklek före sammanpressning uppgående till mellan 50 och 300 um. I ett föredraget exempel uppgår den sammanlagda skikttjockleken till 40 um och en 100 um tjock plastfilm vilken smälts och sammanpressas till en tjocklek uppgående till ca 60 um. Detta innebär att företrädesvis nyttjas en plastfrlm vilken uppvisar en tjocklek överstigande dubbla tjockleken av motelektrod, kontrastskikt och arbetselektrod, där filmen under sammanfogning pressas ihop till en tjocklek av mellan 50 och 80% av plastfilmens originaltjocklek. Företrädesvis n men 10 15 l»||n ->|:1 522 614 IS . .. .. .. a n | n a o n an- uppgår plastfilmens tjocklek till mellan 2,2 och 3,0 gånger tjockleken av motelektrod, kontrastskikt och arbetselektrod.

I ett elfte metodsteg 60 fylls det inre utrymmet 11 med elektrolyt genom att elektrolyt tillåts passera genom den genomforing 23 som förbinder det inre området 11 i displayen med omgivningen. Företrädesvis fylls displayen genom nyttjande av undertryck där displayen exponeras for undertryck varefter genomföringen 23 exponeras for elektrolyt vilken är exponerad för ett högre tryck, företrädesvis atmosfärstryck. Omgivningen övertryck kommer då att tillse att displayen fylls med elektrolyt. I en foredragen utföringsform nyttjas det undertryck som användes vis sammanfogningsprocessen vilket medför att risken for nedsmutsning av displayens inre reduceras.

Därefier forsluts displayen i ett tolfie metodsteg 70 genom att genomforingen 23 försluts. I en utforingsform sker detta genom att en droppe lim appliceras vid genomforingens mynning varvid en förslutning 24 bildas.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan angivna utföringsformer utan kan varieras fritt inom ramen for eflerfoljande patentkrav.

.Q n..

Claims (11)

1. 522 614 16 PATENTKRAV 1 Elektrokrom display uppvisande en arbetselektrod , en motelektrod och ett förseglingsmaterial, där arbetselektroden utgörs av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film på vilken elektrokromt aktiva molekyler adsorberats vilka är anordnade att anta ett oxiderat och ett icke oxiderat tillstånd i beroende av pålagd spänning mellan arbetselektrod och motelektrod, där utseendet hos de elektrokromt aktiva molekylerna i det oxiderade tillståndet avviker från utseendet i det icke oxiderade tillståndet, där motelektroden uppvisar ett kontrastskikt vars utseende bildar kontrast med utseendet hos arbetselektroden då nämnda elektrokromt aktiva molekyler befinner sig i ett av nämnda oxidationstillstånd, kännetecknad av att arbetselektroden innefattar en på ett ledningsmönster belägen uppsättning avskilda områden belagda med nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film på nämnda ledningsmönster, att nämnda områden är anordnade att gemensamt nyttja en elektrolyt vilken är belägen inom ett inre utrymme vilket är tillslutet av nämnda förseglingsmaterial och att nämnda avskilda områden är separat adresserbara via nämnda ledningsmönster.

2. Elektrokrom display enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda ledningsmönster uppbärs av ett forsta substrat , att nämnda motelektrod uppbärs av ett andra substrat och att forseglingsmaterialet förbinder det första substratet med det andra substratet och uppvisar en inre rand vilken definierar ett inre utrymme vilket innehåller en elektrolyt vilken avskiljer arbetselektrod från motelektrod, varvid nämnda uppsättning avskilda områden är belägna inom nämnda inre utrymme.

3. Elektrokrom display enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda förseglingsmaterial utgör ett distanselement vilket förhindrar arbetselektroden från att vidröra motelektroden och dess kontrastsikt.

4. Elektrokrom display enligt krav l, kännetecknad av att nämnda ledningsmönster uppbärs av ett första substrat, att ett kontrastskikt i form av en isolator är n n nnn n c nn n nn vn nn nnnn n n n nl n n n n n in n nn n nu n n n nu n nn n n n n »nn q nun : n n | :n on . c n nn i: nan n n n a n n n n n n n n n n .n rnn nn I? applicerad ovan nämnda arbetselektrod, att nämnda motelektrod uppbärs av nämnda kontrastskikt och att förseglingsmaterialet tillsammans med det första substratet innesluter nämnda områden.

5. Elektrokrom display enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetecknad av att resistansen mellan två närliggande områden i nämnda uppsättning områden överstiger 200 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt.

6. Elektrokrom display enligt patentkrav 5, kännetecknad av att resistansen mellan två närliggande områden i nämnda uppsättning områden överstiger 2000 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt.

7. Elektrokrom display enligt patentkrav 6, kännetecknad av att resistansen mellan två närliggande områden i nämnda uppsättning områden överstiger 10000 MQ, vid mätning mellan två områden hos en torr arbetselektrod utan elektrolyt.

8. Elektrokrom display enligt något av patentkraven 1 - 7, kännetecknad av att nämnda motelektrod utgörs av en kapacitivt uppladdningsbar elektrod.

9. Elektrokrom display enligt patentkrav 8, kännetecknad av att nämnda motelektrod utgörs av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad fllm.

10. Elektrokrom display enligt patentkrav 9, kännetecknad av att nämnda elektriskt "; ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade film vilken är tillverkad av en halvledande metalloxid, företrädesvis en oxid eller peroxid av någon eller - an.. ~ n ,: några av följande metaller: titan, zirkonium, hafnium, krom, molybden, t!! tungsten, vanadin, tantal, silver, zink, tenn, strontium, järn, kobolt, volfram, rutenium, neobium eller nickel. 'Vi ll Elektrokrom display enligt patentkrav 9, kännetecknad av att nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade film vilken är tillverkad av o o leo o o ao o oo oo no rooo o o o oo oo o u v »I s os o oo nu o o to u o o o o o o uno; o uno u o in nu na n n o .o oo oao o o o s u o ao n o o g o 9 o o o l e o = o ao 18 meta

11. ll. 12 Elektrokrom display enligt patentkrav 9, kännetecknad av att nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade film vilken är tillverkad av kol. 13 Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda kontrastskikt är integrerat utformat med motelektroden. 14 Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda kontrastskikt utgörs av en elektriskt isolator. 15 Elektrokrom display enligt patentkrav 14, kännetecknad av att nämnda motelektrod och arbetselektrod separeras med nämnda kontrastskikt som distanselement. 16 Elektrokrom display enligt något av patentkraven 1 - 13, kännetecknad av att nämnda kontrastskikt utgörs av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerade film vilken är tillverkad av en halvledande metalloxid, företrädesvis en oxid eller peroxid av någon eller några av följande metaller: titan, zirkonium, hafnium, krom, molybden, tungsten, vanadin, tantal, silver, zink, tenn, strontium, järn, kobolt, volfram, rutenium, neobium eller nickel. 17 Elektrokrom display enligt patentkravet 16, kännetecknad av att konstrastskiktet och arbetselektroden uppvisar en huvudsakligen likadan partikelsammansättning. 18 Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att motelektroden och arbetselektroden uppvisar en huvudsakligen likadan partikelsammansättning. 19 Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att »fiir - nämnda arbetselektrod utgörs av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film vilken är tillverkad av en halvledande metalloxid, -r-»n 20 21 22 23 24 25 522 614 19 företrädesvis en oxid eller peroxid av någon eller några av följande metaller: titan, zirkonium, hafnium, krom, molybden, tungsten, vanadin, tantal, silver, zink, tenn, strontium, järn, kobolt, volfram, rutenium, neobium eller nickel. Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda elektrolyt är elektrokemiskt inert Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda ledningsmönster är utformat for att, vid adressering av ledningsmönstret med en bestämd spänningsnivå, medge en homogen laddningstransport per ytenhet till nämnda uppsättning avskilda områden hos arbetselektroden, där med homogen laddningstransport per ytenhet avses att laddningstransporten per ytenhet avviken med mindre än 20% mellan det område inom nämnda uppsättning områden som har högst laddningstransport per ytenhet och det område inom nämnda uppsättning områden som har lägst laddningstransport per ytenhet . Elektrokrom display enligt patentkrav 21, kännetecknad av att nämnda homogena nivå åstadkommes genom val av ledningsbanornas längd och/eller tjocklek. Elektrokrom display enligt patentkrav 21 eller 22, där nämnda ledningsbanor är anslutna till adresseringsportar, kännetecknad av att nämnda homogena nivå åstadkommes genom att motstånd appliceras mellan nämnda adresseringsportar och nämnda avskilda områden. Elektrokrom display enligt patentkrav 23, kännetecknad av att nämnda motstånd är integrerat utformade på nämnda forsta substrat. Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda ledningsmönster är format genom att delar av ett ledande eller halvledande ytskikt hos nämnda substrat bortbearbetas efier applicering och sintring av nämnda avskilda områden, varvid nämnda ledningsmönster vasa: »iii- 26 27 28 29 522 614 20 framträder. Elektrokrom display enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda kontrastskikt har ett visuellt utseende vilket nära ansluter utseendet hos arbetselektroden då nämnda elektrokromt aktiva molekyler befinner sig i ett av dess oxidationstillstånd. Elektrokrom display enligt något av patentkraven 1 - 25, kännetecknad av att arbetselektroden är transparant då nämnda elektrokromt aktiva molekyler befinner sig i ett av dess oxidationstillstånd och synlig i det andra oxidatiomstillståndet. Metod for tillverkning av en elektrokrom display uppvisande en arbetselektrod , en motelektrod och ett förseglingsmaterial, där arbetselektroden utgörs av en elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film på vilken elektrokromt aktiva molekyler adsorberats vilka är anordnade att anta ett oxiderat och ett icke oxiderat tillstånd i beroende av pålagd spänning mellan arbetselektrod och motelektrod, där utseendet hos de elektrokromt aktiva molekylerna i det oxiderade tillståndet avviker från utseendet i det icke oxiderade tillståndet, där motelektroden uppvisar ett kontrastskikt vars utseende bildar kontrast med utseendet hos arbetselektroden då nämnda elektrokromt aktiva molekyler befinner sig i ett av dess oxidationstillstånd, kännetecknad av att ett forsta substrat uppbärande ett ledande eller halvledande ytskikt beläggs med en uppsättning avskilda områden med nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film for bildande av arbetselektroden och att ett ledningsmönster formas på nämnda forsta substrat genom att delar av det ledande eller halvledande ytskiktet hos nämnda substrat huvudsakligen bortbearbetas efter applicering och sintring av nämnda elektriskt ledande eller halvledande poröst nanostrukturerad film for bildande av en arbetselektrod. Metod for tillverkning av elektrokrom display enligt krav 28 , kännetecknad av att displayen forseglas genom att ett förseglingsmaterial appliceras mellan nämnda forsta substrat och ett andra substrat vilket uppbär nämnda motelektrod, .»»n| 30 31 32 33 34 35 36 37 522 614 ll u u n n o n u .en att forseglingsmaterialet placeras så att de omger med inte täcker nämnda uppsättning avskilda områden och att nämnda första och andra substrat sammanfogas genom att substraten pressas samman under uppvärmning. Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt krav 29, kännetecknad av att substraten pressas samman under nyttjande av undertryck. Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt något av kraven 29 eller 30, kännetecknad av att elektrolyt tillförs displayen genom en genomföring i nämnda förseglingsmaterial. Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt krav 31, kännetecknad av att nämnda genomföring forsluts efier applicering av elektrolyt. Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt krav 32, kännetecknad av att nämnda elektrolyt appliceras genom nyttjande av undertryck Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt krav 33, kännetecknad av att nämnda undertryck bildas i ett inre område mellan det forsta och det andra substratet under nämnda sammanpressning av substraten. Metod for tillverkning av elektrokrom display enligt något av kraven 28 - 34, kännetecknad av att en uppsättning av substrat uppbärande arbetselektroder monteras i en ställning vilken är inert för i ett bad innehållande elektrokromt aktiva molekyler varefter arbetselektroderna infargas. Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt något av kraven 28 - 35, kännetecknad av att nämnda arbetselektrod infargas arbetselektroden i ett bad innehållande elektrokromt aktiva molekyler under vibration av arbetselektroden och/eller badet. Metod för tillverkning av elektrokrom display enligt något av kraven 29 -36 , kännetecknad av att förseglingsmaterialet, vilket utgörs av en plastfilm med, sammanpressas till en tjocklek av mellan 50 - 80% av filmens tjocklek innan 38 39 522 614 21 sammanpressning varvid displayen forseglas. u | o . u v u. n.- Metod for tillverkning av elektrokrom display enligt krav 28, kännetecknad av att nämnda arbetselektrod beläggs med ett kontrastskikt av elektriskt isolerande material, att motelektroden appliceras på nämnda kontrastskikt, att arbetselektrod och motelektrod förses med en elektrolyt och att ett forseglingsmaterial appliceras vilket täcker motelektroden och förankras i det första substratet varvid elektrolyten innesluts. Metod for tillverkning av elektrokrom display enligt något av kraven 28 - 38 , kännetecknad av att nämnda bortbearbetning sker med hjälp av laser.