透明電致變色系統的製作方法

2023-05-06 00:53:26

專利名稱：透明電致變色系統的製作方法
透明電致變色系統本發明涉及一種透明電致變色系統，以及一種使用這種系統的方法。很多透明電致變色系統已經得到使用，其中與供電電極接觸時電活性物質被同時氧化和還原。至少一部分這些電活性物質的顏色在它們的氧化形式和還原形式之間不同。 從而當施加在供電電極之間的電命令自身發生改變時，該系統改變顏色和/或具有可變的光吸收。在本說明書的上下文中，電致變色系統包括在該系統運行期間能夠被氧化或還原的物質，該電致變色系統的供電電極是指這樣的電極，它們意圖將電子傳輸至那些將被還原的物質，或者意圖從將被氧化的物質中接收電子。因此，電流在供電電極中流動。該電致變色系統的電命令可能直接是這一電流。作為選擇的，該電命令可能是施加在兩個供電電極之間的電壓。在任一情況下，當該供電電極的極性顛倒時，便可獲得該電致變色系統的反向運行。以一種本身就已知的方式，這種透明電致變色系統可能被納入在玻璃製品、眼鏡鏡片、遮掩玻璃或頭盔遮陽板中。通常，透明系統是指允許透過清晰視野的系統，也就是說， 它使得位於該系統一側的觀察者能夠清晰地看到位於該系統另一側一段距離的物體或情景。換句話說，在不考慮該系統的電狀態的情況下，該系統不會引起穿過該系統的光線的散射或衍射，這對於該觀察者是可以察覺的並且能夠模糊其視覺。還已知如何來製造如此的呈一組彼此並置且平行於電致變色系統外壁的格狀物形式的電致變色系統。這種配置具有多個優點，包括減少包含電活性物質的液體介質洩露至該系統外部的發生，提高該系統的耐壓強度等。在這種情況下，該透明電致變色系統包括-兩個平行外壁，對於在兩個相對側之間透過這些外壁的視線方向來說該系統是透明的；-內壁網絡，放在兩個外壁之間，並且它定義了這組格狀物，內壁垂直於外壁延伸；-液液體和/或凝膠體部分，分別包含在該格狀物中；-第一和第二電活性物質，它們分布在液液體和/或凝膠體部分中，各自具有不同的氧化還原電位，這些電活性物質的至少一部分在它們的氧化形式和還原形式之間具有可變的光學效果；以及-兩個透明的供電電極，它們意圖分別連接至可變電源單元的兩個供電端，這些供電電極的每個都與該液液體和/或凝膠體部分直接電性接觸，液體和/或凝膠體包含在至少一部分格狀物中，在某個指定時刻，在第一和第二電活性物質之間以相反方式將電子傳輸至至少一部分電活性物質或從其中傳輸出電子。最後，對於這種格狀透明電致變色系統，還已知的是如何將兩個供電電極放在這兩個外壁中的單個外壁上，同時它們不會彼此直接電接觸。這兩個供電電極從而並置在此外壁的轉向包含該電活性物質的介質的那側上，這兩個電極通過電絕緣帶彼此分隔。在不考慮其電致變色狀態的情況下，供電電極的這種安排特別用於從中減少對該系統的光吸收的貢獻。從而該電致變色系統能夠在命令運行期間具有更高的對比度。此外，將兩個供電電極放在同一外壁上的這種安排用於獲得薄的電致變色系統，特別是其中包含電活性物質的介質的厚度低於50 μ m(微米)，例如大約20 μ m。然而，在這種格狀透明電致變色系統的運行期間，已經觀察到下述困難和缺點-雖然兩個供電電極間的電位差被控制，但是每個電極上的電位值並不被獨立控制。這能夠造成電活性物質的不可逆退化，最終致使電致變色系統損壞；-在位於兩個供電電極之間的某個區域中，在供電電極的一個或另一個上已經在氧化和還原形式之間轉換的電活性物質被互相中和。這導致與該電致變色系統的光學效果相關的無用的電流消耗；-已經在供電電極的一個或另一個上起反應的電活性物質的相互中和在這兩個電極之間形成某個波段，其中該系統的著色難以控制；以及-在施加在供電電極之間以命令該電致變色系統發生顏色改變的電壓改變和該顏色改變實際出現之間可能發生時間的延時。換句話說，該系統的響應時間對於某些應用來說可能過長。因此，本發明的一個目的是消除這些缺點中的至少一個缺點。為此，本發明提出一種如上文所述的格狀透明電致變色系統，其中，該供電電極由該系統的兩個外壁中的單獨一個壁承載，並且它還包括至少一個額外的透明電極。此額外的電極並不與該電致變色系統內部的供電電極直接電接觸。此外，它平行於至少一部分格狀物內部的供電電極。根據額外電極的第一應用，它可能用於設置供電電極外部的液體和/或凝膠體部分中的電位值。因此這是一個參考電極，它防止格狀物內部的電位局部呈現為過高並易於損壞電活性物質的絕對值。在這種情況下，額外電極與液體和/或凝膠體部分接觸，並且它的電位被保持在電致變色系統的電化學穩定範圍內。根據額外電極的第二應用，它還可能被用於減少已經與供電電極起反應的電活性物質的相互中和。例如，能夠將一電位施加至額外電極，當這些物質已經在其中一個供電電極上生成的氧化或還原形式具有電荷時，該電位使得一部分這些物質位於一旁。這樣，能夠避免無用的電功率消耗。相似地，其中電活性物質相互中和的區域因此可能更加不可見。最後，根據第三應用，額外電極還可能被用於吸引一個處於氧化或還原形式的電活性物質，當它被充電時，將它吸引至該物質意欲在其上起反應的供電電極。因此，該額外電極的適當極化用於縮短該電致變色系統的響應時間。對於額外電極的第二和第三應用，對額外電極施加的電位可能在分別施加至兩個供電電極的電位所限制的區間內或該區間外。該電致變色系統從而還可能包括電絕緣薄膜，它位於額外電極和包含在每個格狀物中的液體和/或凝膠體部分之間。這樣，防止了液體和/或凝膠體部分和額外電極之間的電接觸。那麼，在系統的運行過程中，額外電極不會引導任何電流，並且它的作用被限制為該系統內的電容效應。當施加至額外電極的電位位於分別施加至兩個供電電極的電位所限制出的區間外時，則推薦這種電絕緣薄膜。從而它防止一些電活性粒種與額外電極接觸時被氧化和還原，或者防止由這種接觸產生的不可逆損壞。本發明引入的額外電極可由該系統兩個外壁中不是承載兩個供電電極的另一外壁承載。作為替代的，它可能由承載兩個供電電極的同一外壁承載。在這種情況下，額外電極可被放在兩個供電電極之間，沿著平行於外壁的方向。它還可被放在外壁和兩個供電電極之間，沿著垂直於外壁的方向，並使絕緣薄膜放在額外電極和每個供電電極之間。在後面那種配置下，並且如果額外電極不與液體和/或凝膠體部分接觸，那麼它的功能被限制為
上述第二或第三應用。可選地，該系統還可進一步包括另一額外電極，它由不是承載第一額外電極的另
一外壁承載。根據本發明的電致變色系統還可進一步包括具有三個輸出端的電源單元，，其中這些輸出端中的兩個分別電性連接至兩個供電電極以產生在該系統中流動的電流。該電源單元的第三輸出端連接至額外電極。因此，該電源單元適於可變地控制在一個供電電極和額外電極之間出現的至少一個電壓。當該系統包括兩個額外電極時，一方面，供電電極供應電流，以及另一方面，在兩個額外電極之間施加的偏置電壓，可由兩個獨立的電源單元分別提供。根據本發明的電致變色系統特別適於形成玻璃製品、飛行器窗、眼鏡鏡片、頭盔遮陽板、遮掩玻璃、或意圖應用至眼鏡鏡片、頭盔遮陽板或遮掩玻璃的晶片。本發明還提出了一種使用根據本發明的透明電致變色系統的方法，其中，在額外電極和至少一個供電電極之間施加一電壓，從而額外電極的電位在供電電極的各自電位限制出的區間之外，所有電位都相對於共用的參考終端測量。參考下述附圖，本發明的其他特徵和優點將在下文對非限制示例性實施例的說明中顯現，其中

圖1至6示出了根據本發明、符合各種實施例的電致變色系統的橫截面。為了這些附圖的清晰起見，示出的元件的尺寸並不正比於真實尺寸，也不正比於真實的尺寸比。此外，不同附圖中使用的相同附圖標記表示同一元件或具有相同功能的元件。根據本發明的電致變色系統100包括兩個外壁10和11，它們是透明的並且彼此平行。壁10和11可由玻璃或任何其他對可見光透明的有機材料製成。在圖中，壁10和11 是平坦的，不過可以理解的是，根據每個電致變色系統的特定應用，它們可能被替代為彎曲的、凹的或凸的。此外，它們的長和寬可具有任何尺寸。例如，兩個外壁10或11之一可能是眼鏡片而另一外壁可能是貼至該鏡片的透明薄膜。例如，對於這種應用，形成一個外壁的鏡片可由在眼科領域中使用的任何透明有機材料製成，並且該薄膜可由聚對苯二甲酸乙二醇酯製成。外壁10和11彼此間保持間距，以便定義它們密封起來的內部容積V。容積V可由外部封條閉合，這未示出。例如，容積V可具有20 μ m的垂直於外壁10和11的厚度e。在所有圖中，D表示穿過該電致變色系統100的兩個相對側之間的光線方向。例如，該方向D可基本上垂直於壁10和11。特別地，該系統100對於沿著方向D穿過該系統觀看的某個觀察員來說是透明的。例如，壁10承載兩個透明電極1和2。這些電極可由任意導電材料組成，當它的厚度很小時這些電極是透明的，或者其本質上就是透明的。例如，電極1和2可由錫摻雜的氧化銦(氧化銦錫，簡稱ΙΤ0)或氟摻雜的氧化錫(Sn02:F)製成。電極1和2放置在壁10位於系統內部的那側上，以便基本覆蓋這一整側同時彼此之間不會直接接觸。例如，電極1和 2可具有交錯的梳狀樣式，從而這些電極在圖中交替出現，在垂直於梳齒的橫截面中。其他樣式能夠等價地使用。為了彼此間電性隔離，電極1和2由一個帶狀物隔離開，該帶狀物至少部分缺少導電材料。此帶狀物的寬度例如可約為18 μ m。根據所涉及的實施例，電極1和2意圖被電連接至標記為20或21的可變電源。本領域技術人員知道如何設計並建立必需的電性連接，從而本文不再對其進行說明。在容積V中密封著流體介質。該介質可能是液體或凝膠體，這取決於它的成分。 它包含電活性物質，在系統100運行期間這些物質在供電電極1和2上意圖被氧化或還原。 它還可包含其他添加劑，例如電活性物質共用的溶劑、抗紫外線劑、可塑劑等。在容積V中包含的電活性物質如說明性示例所述可能是-N, N, N', N'-四甲基對苯二胺，相比於飽和甘汞參考電極，其具有大約0. 2V的氧化還原電位。其還原形式為無色，氧化形式為藍色；以及-乙基紫羅鹼氯酸鹽，或N，N』- 二乙基_4，4』 -雙吡啶氯酸鹽，相比於飽和甘汞電極，具有大約-0. 7V的氧化還原電位。其氧化形式為無色，還原形式為藍色。當兩個供電電極1和2之間的電壓為零時，這兩個物質中的第一個處於其還原形式，並且第二個處於其氧化形式，這歸因於它們各自的氧化還原電位值。因此該電致變色系統處於其清晰狀態，具有高度透光率，例如高於70%。當在電極1和2之間施加的電壓高於約0. 9V時，與電極1和2中連接至電源正輸出端的電極接觸的N，N，N』，N』 -四甲基對苯二胺被氧化，與連接至電源負端的另一電極接觸的乙基紫羅鹼被還原。該電致變色系統100 從而變成有趣的藍色，並且其透光率可能會低於40 %，例如，或者甚至低於10 %，這具體取決於電活性粒種的濃度。這兩個物質可被引入容積V內，每個都具有介於0.001至0.5mol/l(摩爾每升) 的濃度，這取決於電致變色系統100的吸收劑狀態期望的光吸收等級。例如，上述的兩個電活性粒種的濃度可能為0. 2mol/l。外壁10和11之間包含的容積V被分割成隔開的格狀物，標記為13。其中分布著電活性物質的介質因此其本身也被分割成多個部分，分別被包含在格狀物13中。為此，內壁12被添加至該電致變色系統，用於將格狀物13彼此間分隔開。內壁12垂直於外壁10 和11，並形成平行於所述外壁的網絡以定義格狀物13。壁12的成分和具體實施例假定對於本領域技術人員是已知的並不在此處贅述。例如，壁12每個的厚度都可能大於0. 1 μ m， 優選為介於0.5和8μπι之間，並且例如每個格狀物13的尺寸都可能介於50μπι和1.5mm 之間，平行於外壁10和11。從而格狀物13形成電致變色系統100的鋪砌面，平行於壁10 和11，其樣式可能為任意樣式，規則的，例如六邊形，或隨機的或偽隨機的。不考慮對由本發明引入到電致變色系統中的額外電極的安排，內壁12的網絡可具有兩種不同的與供電電極相關的配置。根據內壁12的第一配置，其在圖1和圖2示出的本發明實施例中採用，包含在至少一部分格狀物13中的液體和/或凝膠體部分每個都與相應格狀物內部的兩個供電電極1 和2直接接觸。在這種情況下，兩個電極1和2各自的延伸可能由相鄰的格狀物13共用， 並且一些內壁12位於這些延伸上。這種壁12比其所在的電極1和2的延伸窄，從而電極1 和2充分延伸至格狀物13中。每個格狀物13從而由兩個電極1和2供電，並且格狀物13中的液體和/或凝膠體部分都可能具有相同的化學組分。在這些條件下，使用指定總量的液體和/或凝膠體，格狀物13可能被全體填充。在這些實施例中，每個格狀物13都形成一個自主式電致變色子系統，並且所有的格狀物被並行地電命令以產生透光率的同步變化。根據內壁12的第二配置，其在圖3至6的實施例中採用，包含在至少一部分格狀物13中的液體和/或凝膠體部分每個都僅與相應格狀物內的兩個供電電極1或2中的一個直接接觸。在這種情況下，其中液體和/或凝膠體部分僅與兩個供電電極1或2之一直接接觸的格狀物13，相鄰於其中液體和/或凝膠體部分僅與另一供電電極直接電接觸的至少一個另一格狀物13。該系統從而還包括離子橋14，它連接相鄰格狀物的這些液體和/或凝膠體部分。如果它們是多孔的並包括離子種群，那麼這種離子橋可由內壁12組成，或者位於內壁12的末端和其中一個外壁10或11之間。在內壁12相對於供電電極1和2的這種配置中，，每個格狀物13都形成一半的電池，它電耦合至至少一個另一互補和相鄰的一半電池，此時它們每個都由不同的電極供電。對於壁12的該第二配置，並特別當每個電極1或2 —直連接至電源20的正輸出端或負輸出端之一時，對於包含在格狀物13中的所有液體和/或凝膠體部分來說不必具有相同的化學組分。特別地，其中的液體和/或凝膠體部分接觸電極1和2中連接至正端的那個電極的格狀物13，可能僅包含具有正氧化還原電位的電活性物質。相反地，其中的液體和/或凝膠體部分接觸連接至電源20的負輸出端的那個電極的格狀物13，可能僅包含具有負氧化還原電位的電活性物質。從而能夠避免對電活性物質的無用消耗。此外，在每個格狀物內活性粒種的濃度能夠被有利地提升，以獲得更高的光吸收變化幅值。在這種情況下， 兩種類型的格狀物必須通過不同的初始組分填充。本說明書上文所述的濃度從而必須被認為是整個電致變色系統100的所有格狀物13的平均值。在圖1示出的本發明實施例中，每個格狀物13由外壁10承載的兩個透明電極1 和2供電。電致變色系統100還包括由壁11承載的額外電極3。該額外電極3可選地可由絕緣薄膜4覆蓋，它從而確保電極3和包含在格狀物13中的液體和/或凝膠體部分之間的電性隔離。額外電極3以及絕緣薄膜4是透明的。例如，額外電極3可由錫摻雜的氧化銦製成，並且薄膜4可基於聚乙烯二甲苯(polyparaxylylene)。例如，電極3和薄膜4各自的厚度可分別為0. 3 μ m (微米)和1 μ m。額外電極3可具有多種配置。特別地它可在兩個相鄰的格狀物13之間沿著平行於外壁10和11的方向連續延伸。在這種情況下，它可在所有格狀物13的至少一部分的對面不間斷地延伸。換句話說，額外電極3可沒有任何開口以便基本覆蓋系統100的整個壁 11。作為替代的，額外電極3可能具有多個開口 0，分別與至少一部分格狀物13的中心部分對齊，並沿著垂直於外壁10和11的方向。在圖1中，這種開口 0可能僅通過它們邊界的位置示出，以指示它們的可選屬性。通過部分地消除可能由額外電極3在開口 0處引起的光吸收，這種開口 0用於提高系統100的透光率。系統100從而可由可變電源20提供電流，該可變電源20具有3個輸出端兩個分別連接至供電電極1和2的電流輸出端，以及一個連接至額外電極3的參考端。從而像通常那樣，與供電電極1和2接觸的電活性物質被同時氧化和還原。當額外電極3與格狀物13 中的液體和/或凝膠體部分接觸時，也就是說，在沒有絕緣薄膜4的情況下，額外電極3用於固定整個容積V內部的電位。實際上，一方面它用於固定存在於至少一個電極1或2和遠離電極1和2並位於每個格狀物13內部的液體和/或凝膠體部分之間的電壓。這樣，在任意時刻都可控制遍及或幾乎遍及容積V的電位。特別地，這確保了在容積V不同點之間的電位的懸殊差異不會在任意時刻發生，這種電位的懸殊差異可能引起一些電活性物質的不可逆損壞。電致變色系統100的壽命從而被延長。當它具有這種功能時，額外電極3通常被稱為參考電極。然而，額外電極3的的電位絕不能夠超過限值，相關於兩個供電電極1 和2的各自電位，以防止一些電活性粒種與電極3接觸時被不可逆地損壞。換句話說，額外電極3的電位值被選擇以確保所有的包含在一個格狀物13中的每個液體和/或凝膠體部分都保持在該系統的電化學穩定範圍內。該穩定範圍通常比對應於電致變色系統切換的電位值區間寬，從而額外電極3的電位不必介於兩個供電電極1和2的電位中間。額外電極3的一個額外功能可以是在已經在一個或另一個供電電極上起反應之後，吸引或排斥某些被充電的電活性物質，。從而被氧化和還原的電活性物質彼此間保持被部分隔離。這樣，處於系統吸收狀態的電活性物質的相互中和可被減少。因此，能夠獲得電致變色系統100的持久著色，同時更為均勻且消耗更少電流。通過閱讀本說明書，本領域技術人員將知道如何調節額外電極3的電位以獲得這一額外功能，特別是根據電活性粒種的充電，它們在電致變色系統100運行的指定時刻被吸引或排斥。額外電極3的該電位可能被調節至介於兩個供電電極1和2的各自電位值之間的某值，或調節至由後兩個值限制出的區間之外的某個值。在後種情況下，絕緣薄膜4是必需的，同樣用於防止一些電活性粒種在與電極3接觸時起反應或者被不可逆地損壞。圖3中的電致變色系統對應於圖1中的電致變色系統，而該配置的每個格狀物13 都具有一個單獨的供電電極。該額外電極3的操作和使用，作為參考電極或者一些電活性粒種的靜電吸引/排斥電極，是相同的。圖4和5中的電致變色系統對應於圖3中的電致變色系統，例外之處是，額外電極 3由與供電電極1和2的相同外壁承載，也就是壁10。如這兩幅圖中所示，如果額外電極3 與格狀物13中包含的液體和/或凝膠體部分電性隔離開，則額外電極3被限制為某些電活性粒種的靜電吸引/排斥功能。在圖4的實施例中，額外電極3被放在兩個供電電極1和2之間，平行於外壁10。 為此，導電材料形成的連續層可能首先被沉積在涉及的外壁10的整個表面上。然後它被選擇性地蝕刻以便相互隔離意圖形成供電電極1的該層的第一部分、意圖形成供電電極2的該層的第二部分、以及介於電極1和2部分中間意圖形成額外電極3的第三部分。電極3 從而可能位於電極1和2的交錯梳齒之間，並具有連續的來回的線性形狀，也就是說，一種蜿蜒的形狀。其中該層已經被蝕刻的間隔將電極3與電極1和2電性隔離開。這樣，額外電極3和供電電極1，2具有相同的構成材料，並且能夠在沉積導電材料的單個步驟中製成。某些內壁12可位於額外電極3上。從而額外電極3在兩個相鄰的格狀物13之間連續延伸，平行於壁10。此外，它位於分隔這些相鄰格狀物的內壁12和外壁10之間，沿著方向D。為了在每個格狀物13中形成顯著的電效應，額外電極3可在分隔相鄰格狀物13的內壁12的每側上都具有突起31、32，超出該壁12之外。這些突起的延伸大於2 μ m，優選為大於3μπι，垂直於內壁12。在本發明的這一實施例中，由電絕緣和透明材料形成的部分5可形成於額外電極 3和每個電極1和2之間的隔離間隔中。這些部分5，具有位於電極3上的薄膜4部分，每個都防止額外電極3和包含在格狀物13中的液體和/或凝膠體部分之間的電接觸的發生。現在描述圖4實施例的兩個替代改進，以降低電極3和每個電極1和2之間間隔的可見度。在這些改進的第一個中，由壁10承載的部分5，供電電極1和2，以及額外電極 3，在沿著垂直於外壁的方向D上基本具有相同常見的光學厚度。位於額外電極3上的絕緣薄膜4的任何部分的厚度都包含在額外電極3的光學厚度中。換句話說，沿著方向D，橫貫部分5、電極1和2以及電極3，系統10基本上具有與可選薄膜4相同的光學厚度。對部分 5的光學厚度的這種調整減少了由位於電極3每側上的電極間的隔離間隔引起的光散射和衍射。作為替代的，大量吸收材料可由壁10承載，介於額外電極3和每個供電電極1和2 之間。通過減少或消除透過這些間隔的光線，這些大量吸收材料還可能降低電極3和兩個電極1和2之間間隔的可見度。部分5自身可由大量吸收材料組成，或者該吸收材料可以是在與電極間的隔離間隔相對的在壁10中局部擴散的墨水。在圖5的實施例中，額外電極3同樣由壁10承載，與供電電極1和2相同，但是被放在一方面壁10和另一方面電極1和2之間，沿著方向D。從而薄膜4位於額外電極3和每個供電電極1和2之間。當這樣安排時電極3的功能同樣是吸引或排斥一些電活性粒種， 根據電荷和指定時刻電致變色系統的運行狀態而定。在這種情況下，部分5可由單個部分代替，也被標記為5，它在供電電極1和2的邊緣之間連續延伸。通常，根據本發明的電致變色系統100還可包括另一額外電極，它由外壁10和11 中不是承載額外電極3的另一個外壁承載。該另一個額外電極在圖2和6中標記為3a。這樣，兩個額外電極3和3a形成包括容積V的電容器。該電容器在容積V中生成靜電場，它也用於吸引或排斥一些電活性物質。圖2和6分別對應於圖1和3，只不過添加了電極3a。 在本發明的這些特定實施例中，電極3a由壁10承載。在這種情況下，系統100還包括另一電絕緣膜4a，它被放在所述另一額外電極3a 和包含在每個格狀物13中的液體和/或凝膠體部分之間。這樣，防止了電極3a和每個電極1和2之間的電接觸，同樣，防止了電極3a和液體和/或凝膠體部分之間的電接觸。該系統從而可包括具有兩個電流輸出端的電源單元21。這兩個電流輸出端分別連接至兩個供電電極1和2。它們提供負責系統100可逆著色的電活性物質氧化和還原所需的電流。此外，電極化單元22被添加至系統100。單元22具有兩個電壓輸出端，分別連接至額外電極 3和3a。單元22用於在容積V中生成額外電場，以造成至少部分被充電的電活性物質的遷移，所述遷移向著供電電極1和2，或者相反地，向著壁11。在系統100從清晰狀態至吸收狀態的轉變期間，或者相反地，從吸收狀態至清洗狀態的轉變期間，對電極3和3a極性的適當選擇，以及對由單元22發出的偏置電壓的適當選擇，都用於加快這一轉變。從而系統100 的響應時間能夠被縮短。如果在電致變色系統運行的某個時刻，電極3的電位在供電電極 1和2的各自電位值限制出的區間之外，則同樣需要覆蓋電極3的絕緣薄膜4。 通過在電極3和3a之間施加適當的電壓，還可能減少在吸收狀態下、在供電電極1 和2上氧化和還原的電活性物質之間的相互中和。例如，一些已經在供電電極1和2上氧化或還原的電活性物質當被充電時，可被額外電極3和3a產生的電場分離地保持在這些供電電極附近。 通常並可選的，為了改進系統100的暫態運行，可能在一方面額外電極3或3a之一和另一方面至少一個供電電極1和2之間施加電壓，從而涉及的電極3或3a的電位在供電電極1和2的各自電位限制出的區間之外。從而至少一個電活性物質被靜電地吸引至電極3或3a。當供電電極1，2中僅有一個與包含在每個格狀物13中的液體和/或凝膠體部分接觸時，並且當額外電極3由不是承載供電電極(圖3和6)的另一外壁10、11承載時，對於至少一部分內壁12來說可能有利的是沿著方向D向上延伸至額外電極3。這樣，壁12防止位於額外電極3附近的電活性粒種從一個格狀物穿至相鄰的格狀物。因此，這些不同格狀物13中的被額外電極3吸引的電活性粒種並不被相互中和。在這種情況下，離子橋14 能夠跨越內壁12製成，或者由位於那些位於承載供電電極1和2的外壁10、11那側的壁12 的末端的通道製成。對於電活性物質來說，當絕緣薄膜4出現在額外電極3上時，內壁12 向上延伸至此薄膜4以類似地閉合位於外壁11該側的格狀物13。可以理解的是，本發明可通過改適作為示例提出的特徵來複製，同時保留提及的至少一部分優點。特別地，本領域技術人員將理解的是，本發明引入的額外電極的位置，相對於系統的外壁，可與相對於供電電極的內壁的安排隨意合併。此外，對於每個涉及的應用來說，可修改電致變色系統的元件的濃度和/或尺寸值。因此，額外的離子物質可被添加至液體和/或凝膠體的組分中，特別是用於提升其離子導電性。
權利要求
1.透明電致變色系統(100)，允許橫貫所述系統獲得清晰視野，並包括-兩個平行外壁(10，11)，對於兩個相對側之間穿過外壁的觀察方向來說，該系統是透明的；-內壁(12)網絡，置於兩個外壁之間，所述內壁垂直於所述外壁延伸並定義一組平行所述外壁並置的格狀物(13)；-液體和/或凝膠體部分，分別包含在格狀物(1 中；-第一和第二電活性物質，分布在液體和/或凝膠體部分中，具有各自不同的氧化還原電位，至少一部分第一和第二電活性物質在所述物質的氧化形式和還原形式之間具有可變的光學效果；-兩個透明供電電極(1，2)，一起由兩個外壁中的單獨一個外壁(10)承載，並意圖分別連接至可變電源單元O0，21)的兩個供電端，所述供電電極中的每個都與包含在至少一部分格狀物(1 中的液體和/或凝膠體部分直接電接觸，以將電子發送至至少一部分電活性物質或從至少一部分電活性物質中發出電子，在指定時刻在所述第一和第二電活性物質之間以相反方式操作；其特徵在於該系統還包括至少一個額外透明電極(3)，它不與該電致變色系統內的所述供電電極(1，幻直接電接觸，所述額外電極平行於至少一部分格狀物(1 內部的所述供電電極。
2.根據權利要求1所述的系統，對於至少一部分格狀物(13)來說，進一步包括電絕緣薄膜G)，位於額外電極C3)和包含在每個所述格狀物中的液體和/或凝膠體部分之間，以便防止所述液體和/或凝膠體部分和額外電極之間的接觸。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，該額外電極(3)由兩個外壁中不是承載供電電極(1，2)的另一個外壁(11)承載。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)沿著平行於外壁(10，11)的方向在兩個相鄰格狀物(1 之間連續延伸。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)在所有格狀物(13)的至少一部分對面不間斷地延伸。
6.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)具有開口(0)，其與至少一部分格狀物(π)的中心部分對齊，沿著垂直於外壁(10，11)的方向(D)。
7.根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)由兩個外壁中承載供電電極(1，幻的同一外壁(10)承載，並且額外電極C3)沿著平行於所述外壁的方向被放在所述兩個供電電極之間。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)和供電電極(1，2)具有相同的構成材料。
9.根據權利要求7或8所述的系統，其特徵在於，額外電極C3)在兩個相鄰格狀物(13) 之間連續延伸，並被放在分隔所述相鄰格狀物的內壁(1 和承載供電電極(1, 和額外電極(3)的外壁(10)之間。
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)在分隔所述相鄰格狀物 (13)的內壁(12)的每側上都具有突起(31，32)，所述突起的延伸大於2 4!11，優選為大於 3 μ m，垂直於所述內壁。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的系統，進一步包括絕緣和透明材料部分(5)， 由承載供電電極(1，2)和額外電極(3)的那些外壁(10)承載，介於額外電極和每個供電電極之間，從而沿著垂直於外壁的方向(D)，系統(100)基本具有相同的光學厚度，穿過所述絕緣材料部分，所述供電電極和所述額外電極可選地覆蓋著電絕緣薄膜的一部分。
12.根據權利要求7至10中任一項所述的系統，進一步包括由承載供電電極(1，2)和額外電極C3)的那些外壁(10)承載的大量吸收材料，所述大量吸收材料位於所述額外電極和每個供電電極之間。
13.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，額外電極(3)由兩個外壁中與承載供電電極(1，2)同一的外壁(10)承載，並被放在所述外壁和所述兩個供電電極之間，沿著垂直於外壁的方向(D)，絕緣薄膜(4)進一步被放在所述額外電極和每個所述供電電極之間。
14.根據前述權利要求任一項所述的系統，進一步包括另一額外電極(3a)，其由外壁 (10，11)中不是承載所述額外電極(3)的另一外壁承載。
15.根據權利要求14所述的系統，對於至少一部分格狀物(13)，進一步包括另一電絕緣薄膜( )，放在另一額外電極(3a)和包含在每個所述格狀物中的液體和/或凝膠體部分之間，以便防止所述液體和/或凝膠體部分和所述另一額外電極之間的接觸。
16.根據權利要求1至15中任一項所述的系統，其特徵在於，包含在至少一部分格狀物(1 中的液體和/或凝膠體部分每個都與相應格狀物內的兩個供電電極(1，幻直接電接觸。
17.根據權利要求1至15中任一項所述的系統，其特徵在於，放置兩個供電電極(1， 2)從而包含在格狀物(1 中的每個液體和/或凝膠體部分僅與所述供電電極的其中一個直接電接觸，並且從而由兩個供電電極中的一個供電的每個格狀物與至少一個由另一供電電極供電的另一格狀物相鄰，並且系統(100)進一步包括連接所述相鄰格狀物的離子橋 (14)。
18.根據權利要求17以及權利要求3至6中任一項所述的系統，其特徵在於，至少一部分內壁(12)延伸至額外電極(3)，沿著垂直於外壁(10，11)的方向(D)，從而所述內壁防止位於所述額外電極附近的電活性粒種從格狀物(13)穿至相鄰格狀物。
19.根據前述權利要求中任一項所述的系統，進一步包括電源單元(20)，它具有三個輸出端，所述輸出端中的兩個分別電連接至兩個供電電極(1, 以產生在系統(100)中流動的電流，電源單元的另一輸出端連接至額外電極(3)，並且電源單元適於可變地控制出現在其中一個所述供電電極與額外電極之間的至少一個電壓。
20.根據權利要求14或15所述的系統，進一步包括電源單元(21)，它具有兩個電流輸出端，分別連接至系統(100)的兩個供電電極(1，2)，並進一步包括電極化單元(22)，它具有兩個電壓輸出端，分別連接至額外電極⑶以及所述另一額外電極(3a)。
21.根據前述權利要求中任一項所述的系統，形成一種玻璃製品、飛行器窗、眼鏡鏡片、 頭盔遮陽板、遮掩玻璃、或意圖應用至眼鏡鏡片、頭盔遮陽板或遮掩玻璃的晶片。
22.使用根據前述權利要求中任一項所述的透明電致變色系統的方法，其中在額外電極(3)和至少一個供電電極(1, 之間施加一電壓，從而所述額外電極的電位在所述供電電極的各自電位限制出的區間之外，所述電位相對於共同的參考終端進行測量。
全文摘要
本發明涉及一種透明電致變色系統(100)，包括格狀結構(13)、共同支撐在單個壁(10)上的兩個供電電極(1，2)、以及至少一個額外電極(3)。所述額外電極能夠用作參考電極或者極化電極。所述額外電極還能夠與添加至該系統的第四電極形成電容器，以便控制某些電活性物質的遷移，這些電活性物質負責為該系統著色或脫色。從而能夠改進該系統的操作。
文檔編號G02F1/155GK102576177SQ201080044382
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月19日 優先權日2009年7月28日
發明者克勞丁·比韋, 安松伊·索蓋伊, 桑德裡內·杜盧阿德, 金-保爾·卡諾 申請人:依視路國際集團(光學總公司)