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Title:
ELECTROCHROMIC COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/081644
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrochromic component, for example, a smart window having an improved color contrast. The color contrast is increased by two electrodes that, together, exhibit a complementarily switchable electrochromic color characteristic by virtue of the fact that one electrode electrochemically changes color in the event of positive voltage and the other electrode electrochemically changes color in the event of negative voltage.

Inventors:
BRABEC CHRISTOPH (DE)
HAUCH JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/001548
Publication Date:
September 23, 2004
Filing Date:
February 18, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BRABEC CHRISTOPH (DE)
HAUCH JENS (DE)
International Classes:
G02F1/1516; (IPC1-7): G02F1/15
Foreign References:
US20020177039A12002-11-28
Other References:
DE PAOLI M-A ET AL: "All polymeric solid state electrochromic devices", ELECTROCHIMICA ACTA, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, GB, vol. 44, no. 18, 1 May 1999 (1999-05-01), pages 2983 - 2991, XP004167138, ISSN: 0013-4686
INGANAS O ET AL: "Phase engineering for enhanced electrochromism in conjugated polymers", ELECTROCHIMICA ACTA, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING, GB, vol. 46, no. 13-14, 2 April 2001 (2001-04-02), pages 2031 - 2034, XP004233978, ISSN: 0013-4686
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Elektrochromes Bauteil, zwei elektrochrom aktive Elektro den und dazwischen eine Elektrolytschicht umfassende wo bei die Elektrode und die Gegenelektrode so ausgewählt sind, dass sie ein komplementär schaltbares elektrochro mes Farbverhalten zeigen, indem sich die eine Elektrode bei positiver und die andere bei negativer Spannung elektrochrom verfärbt.
3. Bauteil nach Anspruch 1, das im wesentlichen aus organi schen Materialien aufgebaut ist.
4. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine Elektrode aus PANI und die Gegenelektrode aus PEDOT/PSS gefertigt ist.
Description:
Beschreibung Elektrochromes Bauteil Die Erfindung betrifft ein elektrochromes Bauteil, beispiels- weise ein"smart windown mit verbessertem Farbkontrast.

Bekannt sind elektrochrome Bauteile (smart windows und/oder Displays), die im allgemeinsten Fall über eine erste, bevor- zugt transparente (optional farbige) Elektrode, eine darauf- folgenden elektrochrome Schicht, einer Elektrolytschicht, ei- nem Ionenspeicher und einer zweiten, optional auch farbigen oder transparenten Gegenelektrode funktionieren.

Es gibt Materialien, die sich sowohl als elektrochrome Schicht als auch als teilabsorbierende (das Licht zum Teil durchlassende) Elektrode eignen. Darunter fallen auch organi- sche Materialien, wie zum Beispiel PEDOT/PSS oder PANI.

Schichten aus diesen Materialien wie beispielsweise PANI und/oder PEDOT/PSS können bei hinreichender Leitfähigkeit (vom Dotierungsgrad abhängig) auch die Funktion der Elektrode übernehmen, so dass ein organisches elektrochromes Bauteil im Extremfall nur mehr 3 aktive Schichten aus vorwiegend organi- schem Material umfasst (Teilsubstitutionen durch anorgani- sche, unter Umständen in der Halbleitertechnologie seit lan- gem bekannte, Materialien sind immer möglich und sollen durch den Begriff"organisches elektrochromes Bauteil"nicht ausge- schlossen sein) : Beispiel für eine Schichtfolge : Auf einem Substrat befindet sich eine erste teilabsorbierende Elektrode, die auch elektrochrome Effekte zeigt, darauf eine Elektrolyt-Schicht und anschließend eine weitere elektrochro- me Schicht, die unter Umständen auch als Ionenspeicher wirkt und die auch mit einer Elektrodenschicht durch die hohe Leit- fähigkeit des elektrochromen, als Ionenspeicher wirkenden Ma- terials zusammenfallen kann.

In der Regel existiert jedoch eine separate Ionenspeicher- schicht. Dazu werden zur Zeit anorganische Keramiken, wie z. B. Vn205 oder TiO2, verwendet. Diese Ionenspeicherschichten sind transparent und leisten daher keinen Beitrag zum Farb- kontrast des Bauteils.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Farbkontrast herkömmlicher elektrochromer Bauteile zu erhöhen.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrochromes Bauteil, zwei elektrochrom aktive Elektroden und dazwischen eine Elektro- lytschicht umfassend, wobei die Elektrode und die Gegenelek- trode so ausgewählt sind, dass sie ein komplementär schaltba- res elektrochromes Farbverhalten zeigen, indem sich die eine Elektrode bei positiver und die andere bei negativer Spannung elektrochrom verfärbt.

Bevorzugt dient die Gegenelektrode auch als Ionenspeicher.

Dadurch ist der Ersatz der anorganischen Ionenspeicherschicht durch eine organische Schicht möglich. Diese organische Schicht verfügt ebenfalls über einen elektrochromen Farbef- fekt. Dadurch wird, im Unterschied zu transparenten Ionen- speicher, ein zusätzlicher Farbeffekt hervorgerufen und der Farbkontrast bei Displays oder"smart windows"deutlich er- höht werden.

Durch die Erfindung lässt sich beispielsweise ein organisches elektrochromes Bauteil, mit der Funktion eines"smart win- dows"aufbauen. (Ebenso wäre ein Display denkbar). Als Io- nenspeicher wird hier ein Polymer verwendet, das ebenfalls einen elektrochromen Effekt hervorruft (z. B. PANI).

Damit sich das smart window nach wie vor zwischen den Zustän- den"dunkel"und"hell"schalten lässt, ist es nötig, dass die beiden elektrochromen Schichten ein komplementär schalt-

bares elektrochromes Farbverhalten zeigen. Es ist also mög- lich, durch Anlegen einer geeigneten Spannung beide elektro- chrome Schichten transparent zu machen (hell oder aus-Zu- stand) als auch beide Schichten zu verfärben (dunkel oder ""ein'-Zustand). Dadurch erreicht man (i) Einen höheren Farbkontrast (ii) Eine größere Auswahl an organischen Schichtmaterialien für den Ionenspeicher Überraschend hat sich gezeigt, dass es in der organischen Elektrochromie möglich ist, durch die Verwendung zweier orga- nischer Materialien (oder eines organischen Materials unter- schiedlicher Dotierung und damit komplementär schaltbarem e- lektrochromen Farbverhalten) als Elektrode und Gegenelektrode eines elektrochromen Bauteils die Funktion des (i) Ionenspei- chers, (ii) der Gegenelektrode und (iii) einer zusätzlichen elektrochromen Schicht für intensivere Farbeffekte in einer einzigen Schicht zu realisieren.

Ausführungsbeispiel [e] der Erfindung : Ein smart windows (displays), bei dem die eine organische elektrochrome Schicht die Funktion des Ionenspeichers über- nimmt. Die beiden elektrochromen Schichten werden auf Elekt- rodensubstraten aufgebracht (oder fungieren, bei hinreichen- der Leitfähigeit selbst als Elektroden, in letzterem Fall können die zwei separaten Schichten für Elektrode und Gegen- elektrode zusätzlich zu den zwei elektrochromen Schichten weggelassen werden) und werden mittels einer Elektrolyt- schicht miteinander verbunden.

Alternativ kann das System auch durch Drucken der einzelnen Schichten übereinander hergestellt werden, in dem Fall wird ein Polymerelektrolyt verwendet. Das elektrochrome Bauteil wird durch - (a) Drucken der Elektrode I und/oder der elektrochromen Schicht I, - (b) Drucken der Elektrolytschicht und - (c) Drucken der zweiten elektrochromen Schicht, die gegebe- nenfalls einen Ionenspeicher und die Gegenelektrode mitum- fasst.