Elektrochrome Formulierung, Herstellungsverfahren dazu und elektrochromes organisches Bauelement

Die Erfindung betrifft Formulierungen und deren Anwendung in organisch basierten elektrochromen Bauteilen, beispielsweise zur Herstellung von Displays und/oder Zustandsanzeigen mit besonderen Farbeffekten.

Elektrochrome Displays auf Basis organischer Materialien umfassen im Normalfall eine aktive elektrochrome Schicht, die sich im Falle eines Displays zwischen senkrecht zueinander angeordneten Elektroden befindet. Wesentliche Bestandteile der aktiven Schicht sind ein Redox-System und ein Farbstoff. Durch das Anlegen einer Spannung wird das Konzentrationsverhältnis der Redox-Partner zueinander im Material verschoben. Bei dieser Reaktion werden im Material Protonen und/oder Ionen freigesetzt bzw. gebunden. Wenn eine Spannung an das Ma- terial angelegt wird, dann läuft die Verschiebung des Gleichgewichts vorhandener Redox-Partner an den beiden Elektroden in entgegen gesetzter Richtung. Dies kann beispielsweise über einen pH-aktiven Farbstoff sichtbar gemacht werden.

Ein Prinzip elektrochrome Displays zu verwirklichen besteht darin, die Farbänderung nicht durch die Änderung des pH- Wertes im Display herbeizuführen, sondern die ohnehin stattfindenden Redoxprozesse zu nutzen, um kontrastreiche Farbwechsel durch die Bildung reduktiver und/oder oxidativer Zu- stände in geeigneten Materialien zu erzeugen. Dabei sind vor allem die sogenannten Viologene und Polythiophene als Materialklassen bekannt geworden. Aus der DE 10 2005 032 316 sind polymere 4, 4 ' -Bipyridinium-Strukturen, die durch einen Alky- lenspacer voneinander getrennt sind, bekannt, die sich dazu hervorragend eignen. Allerdings besteht weiterhin der Bedarf, zusätzliche Farbeffekte bei elektrochromen Displays und/oder Zustandsanzeigen zu schaffen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, eine elektro- chrome Formulierung zu schaffen, die besondere Farbeffekte zeigt .

Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe ist eine elektrochrome Formulierung, einen elektrochromen Farbstoff, ein Effektpigment und ein Lösungsmittel umfassend, wobei das Effektpigment in Form von Partikeln, die Farbeffekte zeigen, eingesetzt wird. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein elektrochromes organisches Bauelement mit besonderen Farbef- fekten.

Anstelle des üblichen Weißpigments Titandioxid in Form kugelförmiger oder sphärischer Partikel wird vorgeschlagen, dass so genannte Effektpigmente eingesetzt werden. Bei diesen han- delt es sich um Glimmerblättchen, die mit Titandioxid und/oder anderen Metalloxiden beschichtet sind. Da die Dicken der Metalloxidschichten im Bereich der Wellenlänge des Lichts liegen, sind diese Blättchen auf Grund von Interferenzeffekten farbig schillernd. Solche kommerziell erhältlichen Ef- fektpigmente können beispielsweise einen mehrfarbigen Perlmutglanz aufweisen. Sie können aber auch nur eine Farbe reflektieren, beispielsweise rot, grün oder blau. In der Regel ist die Farbe auch abhängig vom Betrachtungswinkel. Abhängig vom Betrachtungswinkel kann der Farbeindruck beispielsweise grün oder blau sein. Solche Pigmente werden auch als Silberglanz-, Goldglanz-, Metallglanz- oder Interferenzpigmente bezeichnet .

Die Partikel können in verschiedenen Korngrößenverteilungen eingesetzt werden, beispielsweise können die durchschnittlichen mittleren Größen im Bereich von Mikrometer liegen, die Partikel können aber auch in Form von Mikrokristallen und/oder Nanokristallen eingesetzt werden. Bevorzugt wird das sphärische Weißpigment auf Titandioxidbasis durch blättchenförmige, mit Titandioxid und/oder anderen Metalloxiden beschichtete Glimmerblättchen ersetzt. Dabei wird der für die Pigmente typische Farbeffekt ausgenutzt.

Es werden elektrochrom aktive Displays/Zustandsanzeigen erhalten, die im ungeschalteten Zustand den typischen irisierenden Metallglanz des jeweiligen Effektpigments aufweisen.

Im geschalten Zustand wird dieser Farbeffekt durch die Farbe des jeweiligen elektrochrom aktiven Farbstoffs bestimmt, wobei der metallische Glanz oftmals erhalten bleibt. Die Displays/Zustandsanzeigen sind durch das Effektpigment optisch besonders attraktiv. Sie zeigen weiterhin einen 3- dimenionalen Tiefeneffekt. Solche Displays sind insbesondere als Blickfang für Anzeigeelemente interessant. Die Displays/Zustandsanzeigen können sowohl Bereiche mit herkömmlich eingesetztem, sphärischen Titandioxid-Weißpigment und mit hier erstmals für die Nutzung in elektrochromen Formulierungen vorgeschlagenem, blättchenförmigen Effektpigmenten enthalten .

Ausführungsbeispiele

1. Beispiel: Herstellung einer elektrochrom aktiven Formulierung mit einem Effektpigment und einer EC-Zelle daraus

3g Effektpigment „Perlglanz Magic Feuer" (Fa. Kremer) werden mit 0.6g eines polymeren 4, 4' -Bipyridinium-Derivats (PoIy- (dodecylen-4 , 4 ' -bipyridinium-dibromid) und 0.23g Ferrocen mittels eines Speed-Mixers intensiv miteinander vermischt. Dazu werden 5 g Diethylenglykol gegeben und ebenfalls mittels eines Speed-Mixers intensiv eingemischt. Es wird eine helle mehrfarbig irisierende Paste mit vom Betrachtungswinkel abhängigem Perlmuttglanz erhalten. Aus dieser wird mittels der Rakel-Technik auf einem ITO-beschichteten Substrat eine Schicht der Dicke 50 μm hergestellt. Beim Kontaktieren mit einer zweiten ITO-beschichteten Folie wird beim Anlegen einer Spannung von 1-2 V an der Kathode ein blauer Farbeindruck erzeugt. Durch Umpolen der elektrochromen Zelle kann zwischen den Farbeindrücken blau und mehrfarbig irrisierend reversibel hin- und hergeschaltet werden. Im unbeschalteten Zustand zeigt die elektrochrom aktive Zelle einen vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbeindruck.

2. Beispiel: Herstellung einer elektrochrom aktiven Formulierung mit einem Effektpigment und einer EC-Zelle daraus

3g Effektpigment „Perlglanz Chroma Grün" (Fa. Kremer) werden mit 0.6g eines polymeren 4, 4' -Bipyridinium-Derivats (PoIy- (dodecylen-4 , 4 ' -bipyridinium-dibromid) und 0.23g Ferrocen mittels eines Speed-Mixers intensiv miteinander vermischt. Dazu werden 3.4 g Diethylenglykol gegeben und ebenfalls mittels eines Speed-Mixers intensiv eingemischt. Es wird eine metallisch grün irisierende Paste erhalten. Aus dieser wird mittels der Rakel-Technik auf einer ITO-beschichteten Folie eine Schicht der Dicke 50 μm hergestellt. Beim Kontaktieren mit einer zweiten ITO-beschichteten Folie wird beim Anlegen einer Spannung von 1-2 V an der Kathode ein blauer Farbein- druck erzeugt. Durch Umpolen der elektrochromen Zelle kann zwischen den Farbeindrücken blau und metallisch grün irrisierend reversibel hin- und hergeschaltet werden. Im unbeschalteten Zustand zeigt die elektrochrom aktive Zelle einen vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbeindruck.

3. Beispiel: Herstellung einer elektrochrom aktiven Formulierung und einer EC-Zelle daraus

3g Effektpigment „Perlglanz Lava Red" (Fa. Kremer) werden mit 0.6g eines polymeren 4, 4' -Bipyridinium-Derivats (PoIy- (dodecylen-4, 4' -bipyridinium-dibromid) und 0.23g Ferrocen, das zur Stabilisierung der Formulierung eingesetzt wird, mit- tels eines Speed-Mixers intensiv miteinander vermischt. Dazu werden 5 g Diethylenglykol gegeben und ebenfalls mittels eines Speed-Mixers intensiv eingemischt. Es wird eine metallisch rot irisierende Paste erhalten. Aus dieser wird mittels der Rakel-Technik auf einer ITO-beschichteten Folie eine Schicht der Dicke 50 μm hergestellt. Beim Kontaktieren mit einer zweiten ITO-beschichteten Folie wird beim Anlegen einer Spannung von 1-2 V an der Kathode ein blauer Farbeindruck erzeugt. Durch Umpolen der elektrochromen Zelle kann zwischen den Farbeindrücken blau und metallisch rot irisierend reversibel hin- und hergeschaltet werden. Im unbeschalteten Zustand zeigt die elektrochrom aktive Zelle einen vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbeindruck.

Die Erfindung betrifft Formulierungen und deren Anwendung in organisch basierten elektrochromen Bauteilen, beispielsweise zur Herstellung von Displays und/oder Zustandsanzeigen mit besonderen schillernden Farbeffekten. Dazu werden anstelle der bisher üblichen Zugabe eines Weißpigments Partikel mit Farbeffekten der Formulierung zugesetzt.