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DE2846665A1 - Elektrochrome vorrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Elektrochrome vorrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2846665A1
DE2846665A1 DE19782846665 DE2846665A DE2846665A1 DE 2846665 A1 DE2846665 A1 DE 2846665A1 DE 19782846665 DE19782846665 DE 19782846665 DE 2846665 A DE2846665 A DE 2846665A DE 2846665 A1 DE2846665 A1 DE 2846665A1
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DE
Germany
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layer
electrochromic
contact
electrolyte
polymer
Prior art date
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Application number
DE19782846665
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English (en)
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DE2846665C2 (de
Inventor
Richard Howard Clasen
Robert Domenico Giglia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wyeth Holdings LLC
Original Assignee
American Cyanamid Co
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Publication date
Application filed by American Cyanamid Co filed Critical American Cyanamid Co
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Description

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AMERICAN CYANAMID COMPANY Wayne, New Jersey, V.St.Ao
Elektroohrome Vorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei elektrooptischen Vorrichtungen, die eine Schicht aus einen anhaltend elektrochromen Material auf einer Elektrode enthalten, welche in Berührung Mit einer speziellen Gruppe von polymeren Elektrolyten steht und außerdem eine Gegenelektrode in der Vorrichtung berührt.
Zu den erfindungsgenäßen Verbesserungen gehören Maßnahmen, ua eine oder mehrere Schutzschichten zwischen dem Elektrolyt und dem elektrochromen Material anzuordnen und um solche Schichten gegebenenfalls auch zwischen dem Elektrolyt und
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der Gegenelektrode vorzusehen.
Elektrochrome Vorrichtungen werden dadurch betätigt, daß man einen elektrischen Strom zwischen den Elektroden durch das elektrochrome Material hindurchleitet, um die Lichtabsorptionseigenschaften des Materials so zu verändern, daß eine Verdunkelung oder Aufhellung stattfindet. Zu solchen Vorrichtungen gehören Einrichtungen, die es ermöglichen, ein elektrisches Feld an die Vorrichtung anzulegen und das elektrische Feld nach Bedarf umzukehren.
Es sind bereits verschiedene derartige Vorrichtungen bekannt, für die sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Beispielsweise sind in der US-PS 3 708 220 elektrochrome Vorrichtungen beschrieben, bei denen eine bestimmte gelförmige Elektrolytlösung verwendet wird.
In der US-PS 3 521 941 wird die Verwendung von Kunststoffen bei elektrochromen Vorrichtungen vorgeschlagen; zu diesen Kunststoffen gehören z.B. Polyester, Vinylpolymere oder dergl., Allylpolymere oder dergl., Polycarbonate, Phenolharze, Aminoharze, Polyamide, Polyimide sowie Celluloseharze.
In der US-PS 3 971 624 ist die Verwendung eines perfluorierten SuIfonsäurepolymers als Elektrolyt bei elektrochromen Vorrichtungen beschrieben, doch werden keine Angaben darüber gemacht, auf welche Weise ein solches Polymer bei einer elektrochromen Vorrichtung verwendet werden soll.
Gemäß der Erfindung werden eine oder mehrere Schutzschichten zwischen dem elektrochromen Material und dem polymeren Elektrolyt angeordnet. Die Schutzschichten bestehen entweder aus einem für Ionen durchlässigen Isoliermaterial oder einer nicht elektrochromen Variante des elektrochromen Materials und dem Isoliermaterial, wobei das Isoliermaterial in inniger Berührung mit dem Elektrolyt steht. Eine weitere Verbesserung läßt sich
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erzielen, wenn man eine zweite Schutzschicht aus einem für Ionen durchlässigen Isoliermaterial auf der anderen Seite des Elektrol3rts anordnet. Wird die Gegenelektrode aus Gold hergestellt, ergibt sich eine weitere Verbesserung, wenn man eine dünne Schicht aus Palladium auf der Oberseite der zweiten Isolierschicht gegenüber der Gegenelektrode anordnet.
Bei der Verwendung einer oder mehrerer Schutzschichten erhält man elektrochrome Vorrichtungen, die stabiler sind als die bekannten Vorrichtungen mit Elektrolyten aus einem polymeren Material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrochrome Vorrichtungen zu schaffen, die eine längere Lebensdauer erreichen als die bis jetzt bekannten Vorrichtungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
In Fig. 1 bis 4 sind jeweils im Schnitt die verschiedenen Schichten dargestellt, aus denen sich eine elektrochrome Vorrichtung zusammensetzt, wobei in Fig. 1 eine Vorrichtung bekannter Art dargestellt ist, während Fig. 2 bis 4 Darstellungen von Ausführungsformen der Erfindung sind. Insbesondere zeigt:
Fig. 1 eine elektrochrome Vorrichtung bekannter Art, bei deren Herstellung von einer vorderen Elektrode 1 ausgegangen wird, bei welcher eine Elektrodenschicht auf einer klaren Unterlage aus Glas oder Kunststoff angeordnet ist. Dann wird eine Schicht aus elektrochromem Material auf die Elektrode aufgebracht. Als nächstes folgt eine Schicht 3 aus einem polymeren Elektrolyt, auf die schließlich die Gegenelektrode 4 aufgebracht wird;
Fig. 2 zeigt die Verwendung einer aus einem Isoliermaterial bestehenden Schutzschicht 5 zwischen der elektrochromen Schicht 2 und dem polymeren Elektrolyt 3;
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Tig. 3 zeigt die Verwendung von zwei isolierenden Schutzschichten 5 und 6, die suf beiden Seiten des polymeren Elektrolyts λ angeordnet sind. Die beiden isolierenden Schichten können aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien bestehen, doch sind sie vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt;
Fig. 4 zeigt die Verwendung von drei Schutzschichten. Hierzu gehören eine auf der Oberseite der elektrochromen Schicht 2 angeordnete Schicht 7 aus einem nicht elektrochromen Material, eine Schicht 5 aus isolierendem Material und eine auf der Oberseite des polymeren Elektrolyts 3 angeordnete zweite Schicht aus isolierendem Material.
Im folgenden bezeichnet der Ausdruck "anhaltend elektrochromes Material" ein Material, das auf das Anlegen eines elektrischen Feldes einer bestimmten Polarität dadurch anspricht, daß es aus einem ersten anhaltenden Zustand, in welchem es elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich im wesentlichen nicht absorbiert, in einen zweiten anhaltenden Zustand übergeht, in welchem es elektromagnetische Strahlung in dem genannten Wellenlängenbereich absorbiert, und das dann,wenn es sich in dem zweiten Zustand befindet, auf das Aufbringen eines elektrischen Feldes der entgegengesetzten Polarität anspricht, um wieder in den ersten Zustand zurückzukehren. Einige dieser Materialien können auch auf die Herstellung eines Kurzschlußzustandes ansprechen, wenn kein elektrisches Feld vorhanden ist, so daß sie in ihren Ausgangszustand zurückkehren.
Der Ausdruck "anhaltend" bezeichnet im folgenden die Fähigkeit des Materials, nach dem Wegnehmen des elektrischen Feldes in dem Absorptionsfähigkeitszustand zu verbleiben, in den es gebracht worden ist, und zwar im Gegensatz zu einer im wesentlichen augenblicklichen Rückkehr in den Ausgangszustand, die auf den Franz-Keldysh-Effekt zurückzuführen ist.
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Bei den Materialien, die bei den Vorrichtungen als elektrochrome Materialien verwendet werden, handelt es sich gewöhnlich um elektrisch isolierende Materialien oder um Halbleiter. Somit ist die Verwendung solcher Metalle, Metallegierungen und anderer metallhaltiger Verbindungen ausgeschlossen, die relativ gute elektrische Leiter sind.
Die anhaltend elektrochromen Materialien sind ferner dadurch gekennzeichnet, daß es sich um anorganische Stoffe handelt, die unter den Verwendungsbedingungen fest sind, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob es sich um reine Elemente, Legierungen oder chemische Verbindungen handelt, welche mindestens ein Element enthalten, das sich in verschiedene Oxidationszustände bringen läßt, d.h. mindestens ein Element des periodischen Systems, das in mehr als einem Oxidationszustand zusätzlich zu dem Nullzustand existieren kann. Der Begriff "Oxidationszustand", wie er im folgenden gebracht wird, ist in "Inorganic Chemistry", T. Moeller, John Wiley & Sons, Inc., New York 1952, definiert.
Zu den genannten Materialien gehören solche, die ein Übergangsmetallelement (einschließlich der Elemente der Lanthanid- und Actinidreihe) enthalten, sowie Materialien, in denen nichtalkalische metallische Elemente wie Kupfer vorhanden sind. Zu den bevorzugten Materialien dieser Art gehören Filme aus Übergangsmetallverbindungen, bei denen das Übergangsmetall in einem beliebigen Oxidationszustand zwischen +2 und +8 existieren kann. Als Beispiele für solche Stoffe seien die folgenden genannt: Übergangsmetalloxide, Übergangsmetalloxysulfide, Übergangsmetall-Halogenide, -Selenide, -Telluride, -Chromate, -Molybdate, -Wolframate, -Vanadate, -Niobate, -Tantalate, -Titanate, -Stannate und dergleichen. Besonders bevorzugt werden Filme aus Metallstannaten, -oxiden und -sulfiden der Metalle der Gruppen IVB, VB und VIB des periodischen Systems sowie Metalloxide und -sulfide der Lanthanidreihe. Als Beispiele für solche Verbindungen seien die folgenden genannt:
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Kupferstannat, Wolframoxid, Ceriumoxid, Kobaltwolframat, Metallmolybdate, Metalltitanate, Metallniobate und dergleichen.
Weitere Beispiele für solche Verbindungen sind in der US-PS 3 521 941 genannt, auf die hier Bezug genommen wird.
Zwar ist der genaue Mechanismus der anhaltenden Elektroehro-Diie bis jetzt nicht bekannt, doch ist festzustellen, daß sich beobachten läßt, daß die Verfürbung an der negativ geladenen elektrochromen Schicht auftritt. Allgemein wird angenommen, daß bei der Erscheinung der anhaltenden Elektrochemie der Transport von Kationen, z.B. von Wasserstoff- oder Lithium*· ionen, zu der negativen Elektrode eine Rolle spielt, wo als Folge eines Ladungen kompensierenden Elektronenflusses Farbzentren gebildet werden.
Werden die anhaltend elektrochromen Materialien in Form von Filmen verwendet, soll die Filmstärke zweckmäßig im Bereich von etwa 0,1 bis 100 Mikrometer liegen. Da schon ein schwaches Potential bei sehr dünnen Filmen eine enorme Feldstärke liefert, haben die Filme vorzugsweise eine Stärke von 0,1 bis 10 Mikrometer. Die optimale Filmstärke richtet sich ferner nach der Art der jeweils verwendeten Verbindung und dem benutzten Filmerzeugungsverfahren, denn diese Parameter führen zu physikalischen Beschränkungen, die z.B. von einer ungleichmäßigen Filmoberfläche herrühren, und es können sich Einschränkungen aus den Herstellungskosten ergeben.
Wird als elektrochromes Bilderzeugungsmaterial Wolfraaoxid verwendet und legt man ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden an, tritt eine Blaufärbung der vorher farblosen elektrochromen Schicht ein, d.h. die anhaltend elektrochrome Schicht wird absorptionsfähig für elektromagnetische Strahlung innerhalb eines Frequenzbandes, das anfänglich das rote Ende des sichtbaren Spektrums umfaßt, so daß die Bilderzeugnggsschicht
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in blauer Färbung erscheint. Vor dem Anlegen des elektrischen Feldes ist die elektrochrome Bilderzeugungsschicht im wesentlichen nicht absorptionsfähig und daher farblos.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Elektroden können aus jedem Material bestehen, das im Vergleich zu dem elektrochromen Film elektrisch leitfähig ist. Diese elektrische leitfähigen Materialien werden gewöhnlich in Form eines Überzugs auf eine geeignete Unterlage aufgebracht, z.B. eine solche aus Glas, Holz, Papier, Kunststoff, Gips oder dergl. sowie durchsichtige, durchscheinende, lichtundurchlässige oder sonstige Materialien mit optischen Eigenschaften. Hierbei ist mindestens eine der Elektroden- und Unterlagekombinationen durchsichtig, doch können auch beide Kombinationen durchsichtig sein.
Als Elektrolyte kann man die Polymere verwenden, die in der US-PS 3 521 941 genannt sind, sowie beliebige andere elektrisch leitende Polymere. Vorzugsweise verwendet man Polymere und Copolymere, die saure oder basische Gruppen oder deren Salze enthalten. Diese Gruppen sind gewöhnlich covalent an die Polymerkette gebunden. Besonders bevorzugt werden die Polymere verwendet, die saure oder basische Gruppen enthalten und löslich sind.
Die Polymere vom sauren Typ tauschen Kationen aus, v/ährend die basischen Polymere Anionen austauschen. Die Hauptgruppen von Kationenaustauschern bei den stark sauren Verbindungen sind -SOoH und -FO0Ho, während diese Gruppen bei den schwach sauren Verbindungen die Form -COOH haben. Als Beispiel für Verbindungen vom stark basischen Typ seien solche mit der Gruppe -CH2N(CH3)3OH genannt. Beispielsweise ist bei dem schwach basischen Typ die Gruppe > KH^OH vorhanden. Von diesen vier Arten enthalten SuIfonsäure und quaternäres Ammoniumhydroxid stark ionisierte Funktionen und weisen daher eine hohe lonenleitfähigkeit auf, die auf die Wanderung von H -
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oder OII~-Ionen zurückzuführen ist. Die Art der ionischen Gruppe beeinflußt in hohem Maße die Ionenleitfähigkeit der Ionenaustauschpolymere. Die am stärksten leitfähigen Polymere sind diejenigen, bei welchen das bewegliche Ion ein Proton ist. Daher ist die funktionelle Gruppe -SO3H gegenüber deren Salzen, z.B. -SOoNa, oder schwachen Säuren, z.B. -COCH, zu bevorzugen. Auch das Ausmaß der Sulfonierung wirkt sich auf die Ionenleitfähigkeifc des Polymers aus.
Zu den verwendbaren polymeren Elektrolyten gehören z.B. Polystyrolsulf osäure, Polyäthylensulfosäure und perfluorierte Sulfosäure (unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Nafion" erhältlich).
Um die polymeren Elektrolyte in eine elektrochrome Vorrichtung einzubringen, kann man das Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel lösen, die Lösung des Polymers auf die betreffende darunterliegende Schicht auftragen und dann das Lösungsmittel verdampfen, um einen festen Film aus dem polymeren Elektrolyt zu erzeugen, üie Elektrolytschicht hat vorzugsweise eine Stärke von etwa 10 000 A* bis 100 000 % oder darüber, wobei die optimale Stärke von mehreren Faktoren abhängt, z.B. der Art des Polymers, der Anzahl und der Art der verschiedenen Schutzschichten sowie von dem Verwendungszweck der Vorrichtung. Eine eingehendere Beschreibung des Aufbringens von Polymeren ist in der US-Patentanmeldung 841 630 vom 13. Oktober 1977 gegeben.
Sind eine oder mehrere Schutzschichten vorhanden und handelt es sich um Schichten aus isolierendem Material, stehen die Schichten in inniger Berührung mit dem polymeren Elektrolyt, und es wird angenommen, daß sie eine Isolierung des polymeren Elektrolyts gegen Elektronen bewirken, wobei jedoch eine Leitfähigkeit für Ionen bzw. eine Durchlässigkeit aus den benachbarten, für Elektronen leitfähigen Schichten der Vorrichtung heraus und zwischen diesen Schichten erhalten bleibt. Zu den
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geeigneten Materialien für die isolierenden Schichten, die jeweils aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien bestehen können, jedoch vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt werden, gehören Siliziumoxid, KaI-ziumfluorid und Magnesiumfluorid. Ferner sind zur Verwendung weitere Metalloxide oder -sulfide geeignet, die dadurch entstehen, daß man eine Metallfläche oxidiert oder sulfidiert, so daß das isolierende Material unmittelbar auf der Vorrichtung erzeugt wird. Zu den verwendbaren Materialien gehören die vorstehend genannten sowie Aluminiumoxid und andere anorganische Isolierstoffe, z.B. Selenid-, Arsenid-, Nitrid-, Chlorid-, Fluorid-, Bromid- und Karbidmaterialien.
Die isolierenden Schichten müssen eine ausreichende Stärke haben, um die erforderliche Isolation gegen Elektronen zu bewirken, jedoch dürfen sie nicht so dick sein, daß sie die Durchlässigkeit und/oder Leitfähigkeit für Ionen beeinträchtigen. Gewöhnlich beträgt die Stärke der Schichten etwa 100 bis 1500 X. Im Einzelfall richtet sich die bevorzugte Stärke nach dem jeweils verwendeten Isoliermaterial. Bei Siliziumoxid beträgt die bevorzugte Stärke etwa 350 bis 450 % und bei Magnesiumfluorid etwa 200 bis 300 £. Nimmt die Schichtstärke über den bevorzugten Bereich hinaus zu, verringert sich die Umschaltgeschwindigkeit, wenn man die Betätigungsspannung konstant hält.
Wird nur eine isolierende Schutzschicht verwendet, soll diese zwischen dem polymeren Elektrolyt und dem elektrochromen Film angeordnet sein, um unerwünschte Reaktionen zwischen dem Polymer und dem Film möglichst zu verhindern.
Wenn zu der Schutzschicht zwischen dem elektrochromen Material und dem Elektrolyt ferner eine nicht elektrochrome Schicht aus dem gleichen Material wie die elektrochrome Schicht gehört, wird diese Schicht in innige Berührung mit der elektrochromen Schicht gebracht. Das Material wird insofern als nicht elektro-
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chrom betrachtet, als es sich nicht verfärbt, wenn es dem Einfluß eines elektrischen Feldes ausgesetzt wird, während es sich im wesentlichen im trockenen Zustand (weniger als etwa 5% Wasser) befindet, und wenn die normale Betätigungsspannung angelegt wird. Bei der nicht elektrochromen Schicht handelt es sich im wesentlichen um eine in höherem Maße oxidierte Variante des gleichen Materials, das als elektrochromes Material verwendet wird. Man kann diese Schicht in der Weise herstellen, daß man das Material im Vakuum mit einer niedrigeren Geschwindigkeit aufdampft als die elektrochrome Schicht, wobei das Aufdampfen in einer oxidierenden Atmosphäre erfolgt, während bei der Herstellung der elektrochromen Schicht mit einer reduzierenden oder neutralen Atmosphäre gearbeitet wird. Zwar kann man jedes der für die elektrochrome Schicht geeigneten Materialien auch für die nicht elektrochrome Schicht verwenden, doch werden vorzugsweise beide Schichten aus Wolfram(VI)oxid hergestellt.
Wird bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen, bei denen isolierende Schichten auf beiden Seiten des polymeren Elektrolyts angeordnet sind, eine Gegenelektrode aus Gold verwendet, führt die Verwendung einer sehr dünnen "Kernbildungsschicht" zwischen der isolierenden Schicht und der Gegenelektrode aus Gold zu einer weiteren Verbesserung der Vorrichtung. Zu den geeigneten Materialien für solche Kernbildungsschichten gehören Palladium, Platin und Rhodium. Wegen seiner Leitfähigkeit für Protonen wird vorzugsweise Palladium verwendet.
Man kann die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zweckmäßig in der Weise aufbauen, daß man jeweils die nächste Schicht auf eine schon vorhandene Schicht aufbringt, bis die Vorrichtung fertiggestellt ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, auf die sich die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
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Beispiel 1
Um eine elektrochrome Vorrichtung herzustellen, wurde wie folgt vorgegangen: Eine Schicht aus elektrochromem Wolfram-(Vl)oxid mit einer Stärke von 5000 A wurde auf eine Platte aus leitfähigem Indiumoxidglas aufgebracht. Auf der Oberseite der elektrochromen Schicht wurde eine nahezu ausschließlich aus Siliziumdioxid bestehende Schicht mit einer Stärke von 400 & durch thermisches Aufdampfen in einer Og-Atmosphäre erzeugt. Dann wurde eine Menge von 0,07 g Polystyrolsulfosäure in Form eines Polymers in 1,0 ml Methanol gelöst, so daß sich der polymere Elektrolyt in die Vorrichtung einbringen ließ. Unter Anwendung eines Schleuderverfahrens wurde aus der Polystyrolsulfosäure eine Schicht mit einer Stärke von 25 000 & erzeugt. Auf die trockene Polymerschicht wurde eine Goldschicht mit einer Stärke von 120 X als Gegenelektrode aufgebracht.
Ferner wurde eine zweite Vorrichtung in der gleichen Weise hergestellt, wobei jedoch die Schicht aus Siliziumoxid fortgelassen wurde.
Die beiden Vorrichtungen wurden in der Weise geprüft, daß abwechselnd eine Verfärbungsspannung von etwa 2 V und eine Entfärbungsspannung von 1 V angelegt wurden. Hierbei führte eine Verfärbungszeit von 15 see zu einer Lichtdurchlässigkeit von etwa 20% innerhalb einer Fläche mit einer Abmessung von 14 cm. Nach der Umkehrung des Potentials während einer Zeit von 15 see nahm die Lichtdurchlässigkeit auf 55% zu. Hierbei umfaßt ein Umschaltzyklus eine Verfärbungsperiode und eine Entfärbungsperiode.
Die beiden Vorrichtungen lieferten die nachstehenden Vergleichsergebnisse:
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Siliziumoxid Ohne Siliziumoxid
Lebensdauer 240 xO .
(Schaltzyklen) *
Versagen infolge der Entwicklung einer restlichen Absorption im farblosen Zustand
Versagen infolge der Notwendigkeit einer übermäßigen Löschladung zum Zurückführen der Vorrichtung in den farblosen Zustand
Beispiel 2
jtäs wurde eine Vorrichtung der im Beispiel I an erster Stelle genannten Art hergestellt, abgesehen davon, daß auf die Oberseite des polymeren Elektrolyts eine zweite Schicht aus Siliziumoxid mit einer Stärke von 400 % aufgebracht wurde, bevor die Gegenelektrode erzeugt wurde.
Diese Vorrichtung wurde entsprechend dem Beispiel 1 mit dem nachstehenden Ergebnis geprüft.
Zwei Schichten aus Siliziumoxid
Lebensdauer (Schaltzyklen) 5 000 o
Versagen infolge des Verlustes der Leitfähigkeit
der Gegenelektrode
Beispiel 3
Ss wurde entsprechend dem Beispiel 2 verfahren, doch wurde eine nicht elektrochrom Schicht aus Wolfram(VI)oxid zwischen der elektrochromen Schicht und der ersten Schicht aus Siliziumoxid angeordnet. Die nicht elektrochrome Schicht wurde bei
—4 1,7x10 Torr unter Zufuhr von O2 mit einer Geschwindigkeit
von 3 X/sec aufgebracht, bis eine Stärke von etwa 650 % erreicht war.
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Die Prüfung dieser Vorrichtung entsprechend dem Beispiel 1 führte zu dem folgenden Ergebnis:
Nicht elektrochrome Schicht und zwei Siliziumoxidschichten
Lebensdauer 7000 4
(Schaltzyklen)
Versagen infolge des Verlustes der Leitfähigkeit
der Gegenelektrode
Beispiel 4
Es wurde entsprechend dem Beispiel 1 vorgegangen, doch wurde anstelle des Siliziumoxids eine Schicht aus Magnesiumfluorid mit einer Stärke von 250 X verwendet.
Die Vorrichtung erreichte eine Lebensdauer von 200 Schaltzyklen, und sie versagte infolge der Entwicklung einer restlichen Absorptionsfähigkeit im farblosen Zustand.
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Claims (35)

ANSPRÜCHE
1. Elektrochroiüe Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine Elektrode (l) in Berührung mit einer Schicht (2) aus einem anhaltend elektrochromen Material, die ihrerseits in Berührung mit einer Schutzschicht (5) steht, welche außerdem einen polymeren Elektrolyt (3) berührt, wobei der polymere Elektrolyt in Berührung mit einer Gegenelektrode (4) steht, sowie eine elektrische Einrichtung, die es ermöglicht, an die Elektroden nach Bedarf elektrische Felder von entgegengesetzter Polarität anzulegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (5) aus einem Isoliermaterial besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus der Gruppe gewählt ist, zu der im wesentlichen Siliziumoxid, Kalziumfluorid und Magnesiumfluorid gehören.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Isoliermaterial um Siliziumoxid handelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer saure oder basische Gruppen oder deren Salze enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den sauren Gruppen um Sulfosäuregruppen handelt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer löslich ist.
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ORIGINAL INSPECTED
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schutzschicht aus zwei Schichten zusammensetzt, daß die erste Schicht (7) aus einem nicht elektrochromen Material besteht, das aus dem gleichen Stoff hergestellt ist wie die elektrochrome Schicht (2), daß die erste Schicht in Berührung mit der elektrochromen Schicht steht und daß die zweite Schicht (5) aus einem Isoliermaterial hergestellt ist und in Berührung mit der ersten Schicht und dem polymeren Elektrolyt (3) steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Schutzschicht (6), die zwischen dem Elektrolyt (3) und der Gegenelektrode (4) und in Berührung mit beiden angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schutzschicht (6) aus einem Isoliermaterial besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material jeder isolierenden Schicht (5, 6) unabhängig aus der Gruppe gewählt ist, zu der im wesentlichen Siliziumoxid, Kalziumfluorid und Magnesiumfluorid gehören.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede isolierende Schicht (ö, 6) aus Siliziumoxid besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Elektrolyt saure oder basische Gruppen oder deren Salze enthält.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den sauren Gruppen um SuIfosäuregruppen handelt.
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15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer löslich ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem anhaltend elektrochromen Material (2) um Wolfram(VI)- bzw. Wolfram(V)oxid handelt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht zwischen der elektrochromen Schicht (2) und dem Elektrolyt (3) zwei Schichten enthält, daß die erste Schicht (7) aus einem nicht elektrochromen Material besteht, das aus dem gleichen Stoff hergestellt ist wie die elektrochrome Schicht, daß die erste Schicht in Berührung mit der elektrochromen Schicht steht und daß die zweite Schicht (5) aus einem Isoliermaterial hergestellt ist und in Berührung mit der ersten Schicht und dem polymeren Elektrolyt steht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (4) aus Gold besteht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine zwischen der zweiten Schutzschicht und der Gegenelektrode (4) angeordnete Kernbildungsschicht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Kernbildungsschicht aus der Palladium, Platin und Rhodium umfassenden Gruppe gewählt ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbildungsschicht aus Palladium besteht.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Material jeder isolierenden Schicht (5, 6) unabhängig aus der Gruppe gewählt ist, zu der im wesentlichen Siliziumoxid, Kalziumfluorid und Magnesiumfluorid gehören.
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23. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jede isolierende Schicht (5, 6) aus Siliziumoxid besteht.
24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Elektrolyt saure oder basische Gruppen oder deren Salze enthält.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Elektrolyt löslich ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den sauren Gruppen um Sulfosäuregruppen handelt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem anhaltend elektrochromen Material (2) um Wolfram(VI)- bzw. Wolfram(V)oxid handelt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schutzschicht zwischen der elektrochromen Schicht (2) und dem Elektrolyt (3) aus zwei Schichten zusammensetzt, daß die erste Schicht (7) aus einem nicht elektrochromen Material besteht, das aus dem gleichen Stoff hergestellt ist vie die elektrochrome Schicht, daß die erste Schicht in Berührung mit der elektrochromen Schicht steht und daß die zweite Schicht (5) aus einem Isoliermaterial hergestellt ist und in Berührung mit der ersten Schicht und dem polymeren Klektro-Iyt angeordnet ist.
29. Verfahren zum Verhindern einer Schädigung bei einer elektrochromen Vorrichtung, die einen polymeren Elektrolyt enthält, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen einer Schicht aus einem anhaltend elektrochromen Material und dem polymeren Elektrolyt eine oder mehrere Schutzschichten angeordnet werden.
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30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Schutzschicht aus einem Isoliermaterial hergestellt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Schutzschicht zwei Schichten gehören, daß die erste Schicht aus einem nicht elektrochromsn Material hergestellt wird, das aus dem gleichen Stoff erzeugt worden ist wie die elektrochrom^ Schicht, daß die erste Schicht in Berührung mit der elektrochromen Schicht angeordnet wird und daß die zweite Schicht aus einem Isoliermaterial hergestellt und in Berührung mit der nicht elektrochromen Schicht und dem polymeren Elektrolyt angeordnet wird.
32. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Schutzschicht zwischen dem polymeren Elektrolyt und einer Gegenelektrode angeordnet wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schutzschicht aus einem Isoliermaterial hergestellt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß als polymerer Elektrolyt ein saure oder basische Gruppen oder deren Salze enthaltendes Polymer verwendet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Polymer löslich ist.
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