具有多对供电电极的透明电致变色系统的制作方法
专利名称：具有多对供电电极的透明电致变色系统的制作方法
具有多对供电电极的透明电致变色系统本发明涉及一种具有多对供电电极的透明电致变色系统，以及包括这种系统的电致变色装置。在已知的方式下，电致变色系统是一种透明元件，其光传输的光学特性能够响应施加到该系统的两个供电端之间的电流而变化。为此，电致变色系统通常包括两个外壁，用于限定一个封闭容器，系统在穿过该外壁和两个相对侧面之间的封闭容器的注视方向呈透明状；该封闭容器内包含的液体或凝胶体；分布在液体或凝胶体中的第一和第二电活性物质，且各自具有不同的氧化还原电位数值，至少有部分第一和第二电活性物质具有在这些物质的氧化形式和还原形式之间变化的光学效应；以及，一对透明供电电极，用于分别连接着可变电源的两个输出端，以向系统提供电流， 以便在至少部分电活性物质中进行电子交换，尤其是在系统工作的同一瞬间在第一和第二电活性物质之间以反向模式交换电子。在本发明的框架范围内，透明元件是指一种光学元件，它能为处于该元件一侧的用户提供透过该元件观察处于该元件另一侧并远离该元件的物体的清晰观察。换句话说， 物体成像，通过在物体和透明元件之间第一非零距离上进行传输的、随后穿过透明元件并在透明元件和用户眼睛之间的第二非零距离上进行传输的光，形成在用户的视网膜上。为此，由光学元件所产生的光漫射和/或衍射必须足够小，使得在用户所察觉的图像中，物体点的图像通过透明元件仍是一个图像点而不会是一个漫射的斑点。这种电致变色系统用于改变通过该系统的、介于清晰状态和黑暗状态之间的光传输数值，其中对应于清晰状态的光传输具有较高的数值，反之对应黑暗状态的光传输具有较低的数值。一些应用需要清晰状态的光传输数值非常高，也有一些应用需要黑暗状态的光传输数值非常低。换句话说，寻求各自具有显著切换动态的电致变色系统。当该电致变色系统旨在被用于建筑物外部或者用于建造物内部时，这种显著切换动态就特别有用。实际上，在有阳光的情况下，外边的环境亮度可以非常高，而在建筑物内部的亮度仍会保持平均或更低些。本发明的一个目的包括提出一种电致变色系统的结构，使之能够提高切换动态。本发明的另一目的包括提出一种电致变色系统的结构，其便于生产。本发明的另一目的包括提出一种能在不同光传输数值之间进行高速切换的电致变色系统。为了实现上述这些或其它目的，本发明提出一种基于上述类型的透明电致变色系统，该系统具有通过系统的清晰视野并包括至少两对透明供电电极。第一对供电电极由两个外壁中的单个外壁一起承载。此外，它们用于分别连接着可变电源的两个输出端，通过在至少部分电活性物质中形成交换电子，尤其是在系统工作的同一瞬间在第一和第二电活性物质之间以反向模式交换电子，以向系统提供电流。换句话说，第一对的两个电极在电致变色系统的内部是彼此相互隔离，并同位于包含电活性物质容器的同一侧。
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第二对透明供电电极以相互并行方式与第一对供电电极相互分开，并一起承载在不同于承载第一对电极的两个外壁中的另一个外壁上。此外，为了实现向系统提供电流的功能，第二对供电电极用于分别连接着第二可变电源的两个输出端，也通过在至少部分电活性物质中进行电子交换，尤其是在系统工作的同一瞬间在第一和第二电活性物质之间以反向模式交换电子，以向系统提供相对于第一对电极的额外电流。因此，在该电致变色系统内部，第二对的两个电极同样是互相隔离，并同位于包含该电活性物质的容器相对于第一对电极的另一侧。此外，在该系统内部，各对电极中的每个电极与另一对中的每个电极相互隔离，以便使得该电致变色系统由每对电极独立并同时提供电源。采用另一种方式，与电源相连接的各对电极，向与其它电源相连接的其它对电极相互独立和分开的电致变色系统供电。因此，两对分开的供电电极构成向电致变色系统提供电流的两个并行电路。通常， 分别通过第一对电极和第二对电极向电致变色系统提供电流的两个电源可以是相互独立的。因此，就能将更大的总电流传输至电致变色系统，从而提高该系统在不同光传输数值之间的切换速度。此外，假设单对电极位于包含电活性物质容器相对于另一对电极的另一侧，则电活化粒种可在容器的两侧同时在它们的氧化和还原形式之间转变。当电活性物质同时在封闭容器的各侧转换时，只要保持氧化还原反应的相同方向，则系统的光传输效应得到组合， 从而提高电致变色系统的切换动态。此外，假设所有的电极都由系统的外壁支撑，那么后者易于生产。各对电极可采用在相应外壁上沉积薄层的形式来生产，并且在该电致变色系统内部无需额外的支撑元件。 此外，两对电极可具有相同的图形，各自位于相应的外壁上，使得两个外壁可使用单一掩膜来限定这些图形。在根据本发明的电致变色系统的多个实施例中，包含液体或凝胶体的封闭容器可分割为平行于外壁的并列单元，其中所述液体或凝胶体中分布有电活性物质。在这种情况下，各个单元都包含一部分液体或凝胶体且这部分液体或凝胶体仅与在该单元内的各对电极中的一个和两个电极相接触。根据本发明的电致变色系统可形成很多光学组件中的至少一部分，例如眼镜、护目镜、光学镜片、头盔面罩、飞机窗口、玻璃窗等等。最后，本发明还提出一种电致变色装置，包括如上文所述的透明电致变色系统；第一可变电源，该第一电源的两个输出端分别连接着第一对供电电极；以及，第二可变电源，该第二电源的两个输出端分别连接着第二对供电电极。第一和第二可变电源各自适用于通过在相应对的电极之间分别施加第一或第二电压向电致变色系统提供电流，其中第一或第二电压高于第一和第二电活性物质的各自氧化还原电位之差。在根据本发明装置的简化实施例中，第一和第二电源可合并为一个单独的由两对供电电极所共用的电源，该共用电源的一个输出端电连接着第一对电极中的一个电极和第二对电极中的一个电极，该共用电源的另一输出端电连接着第一对电极中的另一个电极和第二对电极中的另一个电极，遵循并联连接的模式。
本发明的其它特征和优点将通过非限制性实施例的下述说明以及参考附图
而更加清晰，附图包括图Ia和Ib是根据本发明的两个电致变色系统的截面视图；图2a和2b展示了包括根据图Ia所示系统且采用不同的电性能连接模式的电致变色装置；图3a和3b分别对应于图2a和2b所示的根据图Ib的电致变色系统；以及，图4a和4b示出了本发明的其它变型实施例。为了清晰起见，这些附图中展示的不同元件的尺寸并不对应于真实尺寸以及尺寸关系。此外，不同附图中给出的相同附图标记表示相同元件或者具有相同功能的元件。此外，通过例证，现在描述的系统旨在形成眼镜片，然而应当理解的是，它们也可形成其它透明元件，尤其是通过适当地调整这些系统的外壁。根据图Ia和lb，电致变色系统100包含两个平行的外壁10和11，由此限定了内部容器V。容器V被密闭，例如采用未示出的边缘密封件。外壁10和11可为柔性薄膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚碳酸酯(PC)薄膜或聚酰亚胺薄膜。这种薄膜的厚度e在30至200 μ m(微米)之间。外壁10还可为眼镜片，可由眼科领域所常用的无机、有机或混合材料所制成。外壁10、11各自在其面向容器V的表面上承载着一对电极电极I和2 —起形成由外壁10所承载的第一对电极，电极3和4 一起形成由外壁11所承载的第二对电极。在系统 100内部的所有电极I至4都相互电隔离，并且与容器V中所包含的液体或凝胶体相接触。 电极I至4可由掺杂锡的铟氧化物(铟锡氧化物的ΙΤ0)或掺杂氟的锡氧化物(SnO2 = F)所制成。将它们以图形薄层的方式沉积于壁10、11的相应内表面上,层的厚度例如在O. Iym 和3μπι之间。优选地，沿着垂直于外壁10和11的方向D，在容器V的两侧上，各对电极都相对于另一对电极逐个布置。因此，电极3可位于电极I的对面，以及电极4位于电极2的对面。在各个外壁10和11上，由该壁所承载的那对电极可具有任何各自互补的图形，并通过平行于外壁的间隙I保持相互间分开。该间隙I确保同对电极之间的相互电性能隔离。 尤其是，电极可具有梳状图形，梳齿设置为具有可能介于例如50 μ m和I. 5_(毫米)之间的交替齿距。间隙I的宽度例如可为18 μ m。容器V沿着方向D的厚度d可为例如20 μ m。外壁10和11以及电极I至4，对于通过系统100两相对侧的光束，尤其是沿着平行于方向D穿过该系统的光束来说，都是透明的。密封在容器V中的流体介质根据其成分可以是液体或凝胶体。它包含电活性物质，在系统100工作期间，这些电活性物质旨在在供电电极I至4上进行氧化或还原。它还可包含其他添加剂，例如电活性物质常用的溶剂、抗紫外线剂、增塑剂等。籍助于说明性示例，在容器V中所包含的电活性物质可为N，N，N’，N’ -四甲基对苯二胺，相对于饱和甘汞参考电极，可具有大约O. 2V(伏) 的氧化还原电位。其在还原形式中呈无色，而在氧化形式中呈蓝色；以及，乙基紫罗碱氯酸盐或N，N’ - 二乙基_4，4’ -双吡啶氯酸盐，相对于饱甘汞电极，可以具有大约-O. 7V的氧化还原电位。其在氧化形式中呈无色，而在还原形式中呈蓝色。 当单对的两个供电电极之间的电压为零时，这两种物质中的第一种物质处于其还原形式，而第二种物质则处于其氧化形式，这归因于它们各自不同的氧化还原电位数值。因此，该电致变色系统处于其清晰状态，具有高的光传输数值，例如高于70%，并优选为高于 80%。当施加在同对的两个供电电极之间的电压高于大约O. 9V时，与这些电极中连接着相应供电电源正输出端的那个电极相接触的N，N, N’，N’ -四甲基对苯二胺呈氧化形式，而与连接着相同电源负输出端的另一电极相接触的乙基紫罗碱呈还原式。于是，该电致变色系统100就变成吸收蓝色。其光传输可能会低于7%，例如，当根据本发明使用两对供电电极时，甚至会低于2%，尤其是作为电活性粒种浓度的函数。两种物质引入至容器V中，各自浓度介于O. 001至Imol. Γ1(摩尔每升)之间,作为电致变色系统100吸收状态所期望的光吸收等级的函数。例如，上述两种电活性粒种的浓度可等于O. 2mol. Γ1。在本发明的特定实施例中，并且可选地，系统100进一步包括内壁12的网络，从而将容器V划分为平行于外壁10和11的并列的单元13。内壁12垂直于外壁10和11，并将容器V中所包含的液体或凝胶体分割成分别分隔成在单元13中所包含的部分液体或凝胶体。壁12的成分和具体实现假定所属领域技术人员都是已知的而不在此赘述。例如，壁12 的各自厚度可大于O. I μ m，优选为在O. 5和8 μ m之间，并且各个单元13的尺寸，例如平行于外壁10和11，在50 μ m和I. 5mm之间。单元13由此形成电致变色系统100的棋盘形布置，平行于壁10和11，其形式为任意规则的样式，例如六边形，以随机的或伪随机的方式来设置。根据图Ia所示分隔容器V的第一模式，各对电极中的两个供电电极都与包含在各个单元13中的液体或凝胶体相接触,并且各个单元所包含的液体或凝胶体都包含第一和第二电活性物质。因此，两个电极I和2与所有单元13的液体或凝胶体部分相接触，对于两个电极3和4也是如此。根据一个优选实施例，一些内壁12可在电极I和3之间延伸, 而另一些内壁12在电极2和4之间延伸，电极延伸于各自相对应的内壁12的一侧且平行于外壁10和11。因此，电极I至4各自在相邻的单元13之间连续延伸，并且各个单元13 都可由通过在此单元内部相同电极的各自延伸的四个电极1-4来供电。根据图Ib所示分隔容器V的第二模式，对于至少一些单元13，第一对的两个供电电极I和2中的单个电极，以及第二对的两个电极3和4中的单个电极，与各个单元所包含的液体或凝胶体相接触。在这种情况下，由各对供电电极中的一个电极供电的第一单元13 相邻于由各对中的另一电极供电的第二单元13。根据一个可能的实施例，一些内壁12可在这两个外壁10和11之间延伸至这两个外壁上的电极间分隔间隙I的水平上。根据图2a, 2b, 3a和3b,第一可变电源20由第一电源的两个电流输出端电连接着第一对电极的电极I和2。同时，不同于电源20的第二可变电源21由第二电源的两个电流输出端电连接着第二对电极的电极3和4。电源20和21各自在其输出端之间产生大于或等于第一和第二物质的各自氧化还原电位数值之差的电压。因此，电源20以及电极I和2 形成电致变色系统100的第一电源配置。同样地，电源21和电极3和4形成同一电致变色系统100的第二电源配置。电源20和21都可调整，以便能同时向电气系统100提供电流。此外，它们相对于连接系统100的供电电极的极性可以同步方式反向，从而使得系统100产生从清晰状态至黑暗状态的切换，反之亦然。
电源20和21可为直流电源或脉冲电流源的类型。可选地，两个电源20和21各自具有与这些电源的电流输出端分开的电位参考端， 并且电性能连接23将这些电位参考端相互连接着。根据电源20和21的电性能连接的第一可能性，当各对电极相对时，电源20和21 可逐个分别连接着第一和第二对的电极，使得电源20和21至少在系统工作的某些瞬间各个相对布置的电极各自具有相同的极性。图2a和3a分别不出了适用于图Ia和Ib所不系统100结构的第一种连接可能性。在这种情况下，在相对布置的电极上同时产生相同的氧化还原反应。例如，当电极I和3分别连接着电源20和21的正输出端的瞬间。四甲基对苯二胺分子在这两个电极I和3上同时氧化。与此同时，乙基紫罗碱氯酸盐分子在电极2 和电极4上还原。为此，电源20和21同时在其各自输出端之间具有高于大约O. 9V的输出电压。于是，获得使得系统100变暗。相反地，当电源20和21切换至电极I和3现在连接着这些电源的负输出端并且电极2和4连接着正输出端时，则系统100变亮。在变亮的过程中，四甲基对苯二胺分子在两个电极I和3上同时还原，以及乙基紫罗碱氯酸盐分子也在两个电极2和4上同时氧化。当系统100分隔成单元并且各个单元13由各对电极中的单个电极供电(如图3a 所示)时，系统100在由各对电极中的不同电极分别供电的相邻单元13之间提供离子桥
14。这种离子桥可由电化学中当前常用的任一方法来生成。例如，离子桥14可位于内壁12 的末端，例如在外壁11那侧。它们还可在内壁12中生成，尤其是当内壁可由包含在具有电活性物质的液体或凝胶体中的小尺寸离子渗透时。在系统100工作的每一瞬间，这种离子桥14提供各个单元13内部的电中性。因此，能够以固定方式将系统100保持在无论任何状态下。当各对电极中仅有一个电极向系统100的各个单元13供电时，在由各对电极中的一个电极供电的单元13内，液体或凝胶体可以包含第一电活性物质而不含第二电活性物质，以及在由各对电极中的另一电极供电的单元13内，液体或凝胶体可以包含第二电活性物质而不含第一电活性物质。例如，对于图3a所示分隔容器V的方法以及电性能连接的方法，那些由电极I和3供电的单元13可能仅包含四甲基对苯二胺分子，而那些由电极2和 4供电的单元13可能仅包含乙基紫罗碱氯酸盐分子。在这种情况下，在系统制造后首次切换之前，系统100处于清晰状态，并且首次切换是通过将电极I和3连接到电源20和21的正输出端来实施的。根据电源20和21的电性能连接的第二可能性，当各对电极逐一相对时，电源20 和21分别连接着第一和第二对电极，使得电源20和21在系统工作的至少某些瞬间具有相对布置电极的各自反向的极性。图2b和3b分别不出了适用于图Ia和Ib所不系统100结构的第二连接的可能性。在这种情况下，第一和第二电活性物质分别同时在彼此相对布置的电极上经历氧化和还原反应。为此，各个单元13所包含的液体或凝胶体包含着第一和第二电活性物质两者。因此，平行于方向D穿过系统100的相同光束同时对于第一和第二物质的有色形式是敏感的，或者同时对于它们的无色形式是敏感的。例如，当电极I连接着电源20的正输出端时，电极3连接着电源21的负输出端。于是，电极2就连接着电源20的负输出端，以及电极4连接着电源21的正输出端。四甲基对苯二胺分子在电极I和4上同时氧化，并且乙基紫罗碱氯酸盐分子在电极2和3上同时还原。使得系统100变暗，只要分隔间隙I足够窄的，就可以具有均匀的颜色。相反地，当交换两个电源20和21的极性时， 即两个电极I和4连接着相应电源的负输出端以及电极2和3连接着它们的正输出端，则四甲基对苯二胺分子在电极I和4上再次还原，而乙基紫罗碱氯酸盐分子在电极2和3上重新氧化。于是，系统100又恢复为清晰态。对于电源20和21的电性能连接的该第二可能性，各个单元13以及向单元提供电流的电极，构成了基本的电致变色系统。内壁12从而在相邻的单元13之间形成电性能隔离。然而，在这种情况下并适用于图3b所示的分隔，电源20和21适用于优先向系统100 提供各个瞬间都基本相等的电流。在彼此相对布置并具有相反极性的电极上产生的电活性物质的氧化和还原形式， 在已经形成于这些电极上之后以及彼此相互扩散后，在接近于各个单元13的中心处实现相互中和。这种中和导致电流的更高消耗。同时，由于这种中和,系统100在黑暗状态下的光传输可达到高于由电活性物质中和所产生的最小光传输数值的饱和值。换句话说，电活性物质的相互中和可减少系统100的动态。用于避免电活性物质的这种相互中和的第一方法包括增加容器V沿方向D的厚度 d。在这种方式下，在相对电极上所形成的电活性物质的氧化和还原形式在互相中和发生之前必须扩散更长的长度。根据用于避免电活性物质相互中和的第二方法，系统100进一步包括以平行于外壁10和11且在两者之间所布置的分隔薄膜，以便将容器V分隔成与电极I和2相接触的第一子容器V1以及与电极3和4相接触的第二子容器V2。这种分隔薄膜，标记为5，用于密封第一和第二电活性物质。虽然图3b中仅示出了薄膜5，但它同样可应用于图2b所示的装置。尤其是对于图3b所示装置来说，薄膜5可在各个单元13内的子容器V1和V2之间形成离子桥。例如，它可由包含在具有电活性物质的液体或凝胶体中的小尺寸离子渗透。因此，不再需要将电源20和21设置为在各个时间瞬间都向系统100传送基本相等的电流。例如，薄膜5可能由Nafion 制成,其沿着方向D的厚度大约为50 μ m。这种材料由Nafion 设计，这是所属领域技术人员所公知的。尤其是，它包含全氟化的链烷烃，在上面形成硫磺酸组分的分支。图4a和4b示出了本发明的其它实施例，采用单个可变电源。在这两个图中未示出内壁12，假设它们对于整个发明都是可选的，尤其可根据图Ia或图Ib来设置。图4a和 4b所示装置也具有电极极性彼此相对的明显特征。在图4a所示装置中，电极I和3具有相同的极性，而电极2和4具有相反的极性。为此，电极I和3并行地电性能连接着单个电源 20的一个输出端，而电极2和4并行地连接着电源20的另一输出端。一方面，电极I和3 的极性，另一方面，电极2和4的极性，当然根据该系统100是否被切换至黑暗状态或清晰状态而成反向。相反地，在图4b所示单个电源装置中，相对的电极具有相反的极性。为此，电极I 和4并行地电性能连接着单个电源20的一个输出端，而电极2和3并行地连接着电源20
的另一输出端。应当理解的是，可通过籍助于上述特征的调整再现本发明，同时保持上述至少部分优点。特别地，所属领域技术人员将理解到，本发明介绍的两对电极并不必需相对，尽管这种配置是优选的。此外，对于所考虑的各种应用，浓度数值和/或电致变色系统的元件尺寸都可修改。另外，其它离子物质也可添加至液体或凝胶体的组分中，尤其用于提高它的离子导电性。
权利要求
1.透明的电致变色系统(100)，通过所述系统提供清晰的视野，该系统包括两个外壁(10，11)，用于限定一封闭容器(V)，该系统在穿过外壁和在两个相对侧面之间的所述封闭容器的注视方向呈透明状；在封闭容器(V)内包含的液体或凝胶体；第一和第二电活性物质分布在液体或凝胶体中且各自具有不同的氧化还原电位数值， 至少有部分第一和第二电活性物质具有在所述物质的氧化形式和还原形式之间变化的光学效应；以及，第一对透明供电电极(1，2)，一起由两个外壁中的单独一个外壁(10)承载，用于分别连接第一可变电源(20)的两个输出端，以向该系统提供电流，以便在系统工作的同一瞬间在所述第一和第二电活性物质之间以反向模式，在至少部分电活性物质中进行电子交换；其特征在于所述系统还包括第二对透明供电电极(3，4)，与第一对电极(1，2)相互分开，第二对电极一起由不同于承载第一对电极(1，2)的两个外壁(10)中的另一个外壁(11) 承载，并且第二对供电电极(3，4)用于分别连接第二可变电源(21)的两个输出端，以向该系统提供相对于第一对电极来说是额外的电流，在系统工作的同一瞬间在所述第一和第二电活性物质中以反向模式，通过在至少部分电活性物质中进行电子交换。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述各对电极都逐个相对于另一对电极沿着垂直于外壁(10，11)的方向(D)设置在封闭容器(V)的两侧。
3.根据权利要求I或2所述的系统，形成眼镜镜片、护目镜镜片、光学透镜、头盔面罩、 飞机窗口或玻璃窗中的至少一部分。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的系统，进一步包括内壁(12)的网络，以将封闭容器(V)分隔成平行于外壁(10，11)的并列单元(13)，所述内壁垂直于所述外壁，并且其中各对电极中的两个供电电极(1，4)各自与各个单元所包含的液体或凝胶体相接触，并且所述单元所包含的液体或凝胶体都包含第一和第二电活性物质。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的系统，进一步包括内壁(12)的网络，以将封闭容器(V)分隔成平行于外壁(10，11)的并列单元(13)，所述内壁垂直于所述外壁，并且其中，在至少部分单元中，第一对两个电极(1，2)中的单独一个电极和第二对两个电极中的单独一个电极与各个单元所包含的液体或凝胶体相接触，由各对供电电极中的一个电极供电的第一个所述单元相邻于由各对电极中的的另一电极供电的第二个所述单元。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述液体或凝胶体在由各对供电电极中的一个电极(1，3)供电的单元(13)内包含第一电活性物质而不包含第二电活性物质，以及在由各对电极中的另一电极(2，4)供电的单元(13)内包含第二电活性物质而不含第一电活性物质。
7.电致变色装置，包括-根据上述权利要求中任一项所述的透明电致变色系统(100)；-第一可变电源(20),所述第一电源的两个输出端分别连接第一对供电电极(I, 2),并适用于通过在所述第一对电极之间施加大于第一和第二电活性物质的各自氧化还原电位数值之差的第一电压向系统提供电流；以及第二可变电源(21)，所述第二电源的两个输出端分别连接第二对供电电极(3，4)，并且还适用于通过在所述第二对电极之间施加大于第一和第二电活性物质的各自氧化还原电位数值之差的第二电压向系统提供电流。
8.根据权利要求7所述的电致变色装置，其特征在于，所述第一(20)和第二(21)电源适用于同时向电致变色系统(100)提供电流。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一(20)和第二(21)电源各自具有与所述电源的输出端分开的电位参考端，所述电位参考端相互电性能连接。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一(20)和第二(21)电源组合成第一和第二对供电电极所共用的单一电源，并将所述共用电源的一个输出端电性能连接到第一对电极中的一个电极和第二对电极中的一个电极，还将所述共用电源的另一输出端分开地连接到第一对电极的另一电极以及第二对电极的另一电极，遵循并联连接模式。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100) 根据权利要求2所述，并且其中第一电源(20)和第二电源(21)分别连接到第一对电极(1， 2)和第二对电极(3，4)，从而至少在系统工作的某些瞬间，所述第一电源(20)和第二电源(21)分别具有相对设置电极的相同极性。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)根据权利要求5或6所述，并在由各对电极中的不同电极分别供电的相邻单元(13)之间具有离子桥(14)。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)根据权利要求 6所述。
14.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100) 根据权利要求2所述，并且其中第一电源(20)和第二电源(21)分别连接第一对电极(1，2) 和第二对电极(3，4)，从而至少在系统工作的某些瞬间，所述第一(20)和第二(21)电源具有与相对设置电极各自相反的极性，以及各个单元(13)所包含的液体或凝胶体都包含第一和第二电活性物质。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)根据权利要求 4或5所述，并且其中内壁(12)在相邻的单元(13)之间形成电性能隔离。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)进一步包括平行于外壁(10，11)设置并介于所述外壁之间的分隔薄膜(5)，以便将封闭容器(V)分隔成与第一对电极(1，2)相接触的第一子容器(V1)以及与第二对电极(3，4)相接触的第二子容器(V2)。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述分隔薄膜(5)在第一子容器(V1) 和第二(V2)子容器之间形成离子桥。
全文摘要
本发明涉及一种透明的电致变色系统(100)，该系统包括两对透明的供电电极(1-4)，用于电性能连接着可变电源(20，21)。这两对电极由该系统的外壁(10，11)分别承载在包含电活性物质的封闭容器的侧面上。该电致变色系统具有较高的动态和切换速率。本发明的多个实施例对应于电极连接电源以及将封闭容器的分隔形成单独单元(13)的多种模式。
文档编号G02F1/15GK102612663SQ201080049637
公开日2012年7月25日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月28日
发明者克劳丁·比韦, 桑德里内·杜卢阿德, 萨缪尔·阿尔尚博, 金-保尔·卡诺 申请人:依视路国际集团(光学总公司)
具有多对供电电极的透明电致变色系统本发明涉及一种具有多对供电电极的透明电致变色系统，以及包括这种系统的电致变色装置。在已知的方式下，电致变色系统是一种透明元件，其光传输的光学特性能够响应施加到该系统的两个供电端之间的电流而变化。为此，电致变色系统通常包括两个外壁，用于限定一个封闭容器，系统在穿过该外壁和两个相对侧面之间的封闭容器的注视方向呈透明状；该封闭容器内包含的液体或凝胶体；分布在液体或凝胶体中的第一和第二电活性物质，且各自具有不同的氧化还原电位数值，至少有部分第一和第二电活性物质具有在这些物质的氧化形式和还原形式之间变化的光学效应；以及，一对透明供电电极，用于分别连接着可变电源的两个输出端，以向系统提供电流， 以便在至少部分电活性物质中进行电子交换，尤其是在系统工作的同一瞬间在第一和第二电活性物质之间以反向模式交换电子。在本发明的框架范围内，透明元件是指一种光学元件，它能为处于该元件一侧的用户提供透过该元件观察处于该元件另一侧并远离该元件的物体的清晰观察。换句话说， 物体成像，通过在物体和透明元件之间第一非零距离上进行传输的、随后穿过透明元件并在透明元件和用户眼睛之间的第二非零距离上进行传输的光，形成在用户的视网膜上。为此，由光学元件所产生的光漫射和/或衍射必须足够小，使得在用户所察觉的图像中，物体点的图像通过透明元件仍是一个图像点而不会是一个漫射的斑点。这种电致变色系统用于改变通过该系统的、介于清晰状态和黑暗状态之间的光传输数值，其中对应于清晰状态的光传输具有较高的数值，反之对应黑暗状态的光传输具有较低的数值。一些应用需要清晰状态的光传输数值非常高，也有一些应用需要黑暗状态的光传输数值非常低。换句话说，寻求各自具有显著切换动态的电致变色系统。当该电致变色系统旨在被用于建筑物外部或者用于建造物内部时，这种显著切换动态就特别有用。实际上，在有阳光的情况下，外边的环境亮度可以非常高，而在建筑物内部的亮度仍会保持平均或更低些。本发明的一个目的包括提出一种电致变色系统的结构，使之能够提高切换动态。本发明的另一目的包括提出一种电致变色系统的结构，其便于生产。本发明的另一目的包括提出一种能在不同光传输数值之间进行高速切换的电致变色系统。为了实现上述这些或其它目的，本发明提出一种基于上述类型的透明电致变色系统，该系统具有通过系统的清晰视野并包括至少两对透明供电电极。第一对供电电极由两个外壁中的单个外壁一起承载。此外，它们用于分别连接着可变电源的两个输出端，通过在至少部分电活性物质中形成交换电子，尤其是在系统工作的同一瞬间在第一和第二电活性物质之间以反向模式交换电子，以向系统提供电流。换句话说，第一对的两个电极在电致变色系统的内部是彼此相互隔离，并同位于包含电活性物质容器的同一侧。
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第二对透明供电电极以相互并行方式与第一对供电电极相互分开，并一起承载在不同于承载第一对电极的两个外壁中的另一个外壁上。此外，为了实现向系统提供电流的功能，第二对供电电极用于分别连接着第二可变电源的两个输出端，也通过在至少部分电活性物质中进行电子交换，尤其是在系统工作的同一瞬间在第一和第二电活性物质之间以反向模式交换电子，以向系统提供相对于第一对电极的额外电流。因此，在该电致变色系统内部，第二对的两个电极同样是互相隔离，并同位于包含该电活性物质的容器相对于第一对电极的另一侧。此外，在该系统内部，各对电极中的每个电极与另一对中的每个电极相互隔离，以便使得该电致变色系统由每对电极独立并同时提供电源。采用另一种方式，与电源相连接的各对电极，向与其它电源相连接的其它对电极相互独立和分开的电致变色系统供电。因此，两对分开的供电电极构成向电致变色系统提供电流的两个并行电路。通常， 分别通过第一对电极和第二对电极向电致变色系统提供电流的两个电源可以是相互独立的。因此，就能将更大的总电流传输至电致变色系统，从而提高该系统在不同光传输数值之间的切换速度。此外，假设单对电极位于包含电活性物质容器相对于另一对电极的另一侧，则电活化粒种可在容器的两侧同时在它们的氧化和还原形式之间转变。当电活性物质同时在封闭容器的各侧转换时，只要保持氧化还原反应的相同方向，则系统的光传输效应得到组合， 从而提高电致变色系统的切换动态。此外，假设所有的电极都由系统的外壁支撑，那么后者易于生产。各对电极可采用在相应外壁上沉积薄层的形式来生产，并且在该电致变色系统内部无需额外的支撑元件。 此外，两对电极可具有相同的图形，各自位于相应的外壁上，使得两个外壁可使用单一掩膜来限定这些图形。在根据本发明的电致变色系统的多个实施例中，包含液体或凝胶体的封闭容器可分割为平行于外壁的并列单元，其中所述液体或凝胶体中分布有电活性物质。在这种情况下，各个单元都包含一部分液体或凝胶体且这部分液体或凝胶体仅与在该单元内的各对电极中的一个和两个电极相接触。根据本发明的电致变色系统可形成很多光学组件中的至少一部分，例如眼镜、护目镜、光学镜片、头盔面罩、飞机窗口、玻璃窗等等。最后，本发明还提出一种电致变色装置，包括如上文所述的透明电致变色系统；第一可变电源，该第一电源的两个输出端分别连接着第一对供电电极；以及，第二可变电源，该第二电源的两个输出端分别连接着第二对供电电极。第一和第二可变电源各自适用于通过在相应对的电极之间分别施加第一或第二电压向电致变色系统提供电流，其中第一或第二电压高于第一和第二电活性物质的各自氧化还原电位之差。在根据本发明装置的简化实施例中，第一和第二电源可合并为一个单独的由两对供电电极所共用的电源，该共用电源的一个输出端电连接着第一对电极中的一个电极和第二对电极中的一个电极，该共用电源的另一输出端电连接着第一对电极中的另一个电极和第二对电极中的另一个电极，遵循并联连接的模式。
本发明的其它特征和优点将通过非限制性实施例的下述说明以及参考附图
而更加清晰，附图包括图Ia和Ib是根据本发明的两个电致变色系统的截面视图；图2a和2b展示了包括根据图Ia所示系统且采用不同的电性能连接模式的电致变色装置；图3a和3b分别对应于图2a和2b所示的根据图Ib的电致变色系统；以及，图4a和4b示出了本发明的其它变型实施例。为了清晰起见，这些附图中展示的不同元件的尺寸并不对应于真实尺寸以及尺寸关系。此外，不同附图中给出的相同附图标记表示相同元件或者具有相同功能的元件。此外，通过例证，现在描述的系统旨在形成眼镜片，然而应当理解的是，它们也可形成其它透明元件，尤其是通过适当地调整这些系统的外壁。根据图Ia和lb，电致变色系统100包含两个平行的外壁10和11，由此限定了内部容器V。容器V被密闭，例如采用未示出的边缘密封件。外壁10和11可为柔性薄膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚碳酸酯(PC)薄膜或聚酰亚胺薄膜。这种薄膜的厚度e在30至200 μ m(微米)之间。外壁10还可为眼镜片，可由眼科领域所常用的无机、有机或混合材料所制成。外壁10、11各自在其面向容器V的表面上承载着一对电极电极I和2 —起形成由外壁10所承载的第一对电极，电极3和4 一起形成由外壁11所承载的第二对电极。在系统 100内部的所有电极I至4都相互电隔离，并且与容器V中所包含的液体或凝胶体相接触。 电极I至4可由掺杂锡的铟氧化物(铟锡氧化物的ΙΤ0)或掺杂氟的锡氧化物(SnO2 = F)所制成。将它们以图形薄层的方式沉积于壁10、11的相应内表面上,层的厚度例如在O. Iym 和3μπι之间。优选地，沿着垂直于外壁10和11的方向D，在容器V的两侧上，各对电极都相对于另一对电极逐个布置。因此，电极3可位于电极I的对面，以及电极4位于电极2的对面。在各个外壁10和11上，由该壁所承载的那对电极可具有任何各自互补的图形，并通过平行于外壁的间隙I保持相互间分开。该间隙I确保同对电极之间的相互电性能隔离。 尤其是，电极可具有梳状图形，梳齿设置为具有可能介于例如50 μ m和I. 5_(毫米)之间的交替齿距。间隙I的宽度例如可为18 μ m。容器V沿着方向D的厚度d可为例如20 μ m。外壁10和11以及电极I至4，对于通过系统100两相对侧的光束，尤其是沿着平行于方向D穿过该系统的光束来说，都是透明的。密封在容器V中的流体介质根据其成分可以是液体或凝胶体。它包含电活性物质，在系统100工作期间，这些电活性物质旨在在供电电极I至4上进行氧化或还原。它还可包含其他添加剂，例如电活性物质常用的溶剂、抗紫外线剂、增塑剂等。籍助于说明性示例，在容器V中所包含的电活性物质可为N，N，N’，N’ -四甲基对苯二胺，相对于饱和甘汞参考电极，可具有大约O. 2V(伏) 的氧化还原电位。其在还原形式中呈无色，而在氧化形式中呈蓝色；以及，乙基紫罗碱氯酸盐或N，N’ - 二乙基_4，4’ -双吡啶氯酸盐，相对于饱甘汞电极，可以具有大约-O. 7V的氧化还原电位。其在氧化形式中呈无色，而在还原形式中呈蓝色。 当单对的两个供电电极之间的电压为零时，这两种物质中的第一种物质处于其还原形式，而第二种物质则处于其氧化形式，这归因于它们各自不同的氧化还原电位数值。因此，该电致变色系统处于其清晰状态，具有高的光传输数值，例如高于70%，并优选为高于 80%。当施加在同对的两个供电电极之间的电压高于大约O. 9V时，与这些电极中连接着相应供电电源正输出端的那个电极相接触的N，N, N’，N’ -四甲基对苯二胺呈氧化形式，而与连接着相同电源负输出端的另一电极相接触的乙基紫罗碱呈还原式。于是，该电致变色系统100就变成吸收蓝色。其光传输可能会低于7%，例如，当根据本发明使用两对供电电极时，甚至会低于2%，尤其是作为电活性粒种浓度的函数。两种物质引入至容器V中，各自浓度介于O. 001至Imol. Γ1(摩尔每升)之间,作为电致变色系统100吸收状态所期望的光吸收等级的函数。例如，上述两种电活性粒种的浓度可等于O. 2mol. Γ1。在本发明的特定实施例中，并且可选地，系统100进一步包括内壁12的网络，从而将容器V划分为平行于外壁10和11的并列的单元13。内壁12垂直于外壁10和11，并将容器V中所包含的液体或凝胶体分割成分别分隔成在单元13中所包含的部分液体或凝胶体。壁12的成分和具体实现假定所属领域技术人员都是已知的而不在此赘述。例如，壁12 的各自厚度可大于O. I μ m，优选为在O. 5和8 μ m之间，并且各个单元13的尺寸，例如平行于外壁10和11，在50 μ m和I. 5mm之间。单元13由此形成电致变色系统100的棋盘形布置，平行于壁10和11，其形式为任意规则的样式，例如六边形，以随机的或伪随机的方式来设置。根据图Ia所示分隔容器V的第一模式，各对电极中的两个供电电极都与包含在各个单元13中的液体或凝胶体相接触,并且各个单元所包含的液体或凝胶体都包含第一和第二电活性物质。因此，两个电极I和2与所有单元13的液体或凝胶体部分相接触，对于两个电极3和4也是如此。根据一个优选实施例，一些内壁12可在电极I和3之间延伸, 而另一些内壁12在电极2和4之间延伸，电极延伸于各自相对应的内壁12的一侧且平行于外壁10和11。因此，电极I至4各自在相邻的单元13之间连续延伸，并且各个单元13 都可由通过在此单元内部相同电极的各自延伸的四个电极1-4来供电。根据图Ib所示分隔容器V的第二模式，对于至少一些单元13，第一对的两个供电电极I和2中的单个电极，以及第二对的两个电极3和4中的单个电极，与各个单元所包含的液体或凝胶体相接触。在这种情况下，由各对供电电极中的一个电极供电的第一单元13 相邻于由各对中的另一电极供电的第二单元13。根据一个可能的实施例，一些内壁12可在这两个外壁10和11之间延伸至这两个外壁上的电极间分隔间隙I的水平上。根据图2a, 2b, 3a和3b,第一可变电源20由第一电源的两个电流输出端电连接着第一对电极的电极I和2。同时，不同于电源20的第二可变电源21由第二电源的两个电流输出端电连接着第二对电极的电极3和4。电源20和21各自在其输出端之间产生大于或等于第一和第二物质的各自氧化还原电位数值之差的电压。因此，电源20以及电极I和2 形成电致变色系统100的第一电源配置。同样地，电源21和电极3和4形成同一电致变色系统100的第二电源配置。电源20和21都可调整，以便能同时向电气系统100提供电流。此外，它们相对于连接系统100的供电电极的极性可以同步方式反向，从而使得系统100产生从清晰状态至黑暗状态的切换，反之亦然。
电源20和21可为直流电源或脉冲电流源的类型。可选地，两个电源20和21各自具有与这些电源的电流输出端分开的电位参考端， 并且电性能连接23将这些电位参考端相互连接着。根据电源20和21的电性能连接的第一可能性，当各对电极相对时，电源20和21 可逐个分别连接着第一和第二对的电极，使得电源20和21至少在系统工作的某些瞬间各个相对布置的电极各自具有相同的极性。图2a和3a分别不出了适用于图Ia和Ib所不系统100结构的第一种连接可能性。在这种情况下，在相对布置的电极上同时产生相同的氧化还原反应。例如，当电极I和3分别连接着电源20和21的正输出端的瞬间。四甲基对苯二胺分子在这两个电极I和3上同时氧化。与此同时，乙基紫罗碱氯酸盐分子在电极2 和电极4上还原。为此，电源20和21同时在其各自输出端之间具有高于大约O. 9V的输出电压。于是，获得使得系统100变暗。相反地，当电源20和21切换至电极I和3现在连接着这些电源的负输出端并且电极2和4连接着正输出端时，则系统100变亮。在变亮的过程中，四甲基对苯二胺分子在两个电极I和3上同时还原，以及乙基紫罗碱氯酸盐分子也在两个电极2和4上同时氧化。当系统100分隔成单元并且各个单元13由各对电极中的单个电极供电(如图3a 所示)时，系统100在由各对电极中的不同电极分别供电的相邻单元13之间提供离子桥
14。这种离子桥可由电化学中当前常用的任一方法来生成。例如，离子桥14可位于内壁12 的末端，例如在外壁11那侧。它们还可在内壁12中生成，尤其是当内壁可由包含在具有电活性物质的液体或凝胶体中的小尺寸离子渗透时。在系统100工作的每一瞬间，这种离子桥14提供各个单元13内部的电中性。因此，能够以固定方式将系统100保持在无论任何状态下。当各对电极中仅有一个电极向系统100的各个单元13供电时，在由各对电极中的一个电极供电的单元13内，液体或凝胶体可以包含第一电活性物质而不含第二电活性物质，以及在由各对电极中的另一电极供电的单元13内，液体或凝胶体可以包含第二电活性物质而不含第一电活性物质。例如，对于图3a所示分隔容器V的方法以及电性能连接的方法，那些由电极I和3供电的单元13可能仅包含四甲基对苯二胺分子，而那些由电极2和 4供电的单元13可能仅包含乙基紫罗碱氯酸盐分子。在这种情况下，在系统制造后首次切换之前，系统100处于清晰状态，并且首次切换是通过将电极I和3连接到电源20和21的正输出端来实施的。根据电源20和21的电性能连接的第二可能性，当各对电极逐一相对时，电源20 和21分别连接着第一和第二对电极，使得电源20和21在系统工作的至少某些瞬间具有相对布置电极的各自反向的极性。图2b和3b分别不出了适用于图Ia和Ib所不系统100结构的第二连接的可能性。在这种情况下，第一和第二电活性物质分别同时在彼此相对布置的电极上经历氧化和还原反应。为此，各个单元13所包含的液体或凝胶体包含着第一和第二电活性物质两者。因此，平行于方向D穿过系统100的相同光束同时对于第一和第二物质的有色形式是敏感的，或者同时对于它们的无色形式是敏感的。例如，当电极I连接着电源20的正输出端时，电极3连接着电源21的负输出端。于是，电极2就连接着电源20的负输出端，以及电极4连接着电源21的正输出端。四甲基对苯二胺分子在电极I和4上同时氧化，并且乙基紫罗碱氯酸盐分子在电极2和3上同时还原。使得系统100变暗，只要分隔间隙I足够窄的，就可以具有均匀的颜色。相反地，当交换两个电源20和21的极性时， 即两个电极I和4连接着相应电源的负输出端以及电极2和3连接着它们的正输出端，则四甲基对苯二胺分子在电极I和4上再次还原，而乙基紫罗碱氯酸盐分子在电极2和3上重新氧化。于是，系统100又恢复为清晰态。对于电源20和21的电性能连接的该第二可能性，各个单元13以及向单元提供电流的电极，构成了基本的电致变色系统。内壁12从而在相邻的单元13之间形成电性能隔离。然而，在这种情况下并适用于图3b所示的分隔，电源20和21适用于优先向系统100 提供各个瞬间都基本相等的电流。在彼此相对布置并具有相反极性的电极上产生的电活性物质的氧化和还原形式， 在已经形成于这些电极上之后以及彼此相互扩散后，在接近于各个单元13的中心处实现相互中和。这种中和导致电流的更高消耗。同时，由于这种中和,系统100在黑暗状态下的光传输可达到高于由电活性物质中和所产生的最小光传输数值的饱和值。换句话说，电活性物质的相互中和可减少系统100的动态。用于避免电活性物质的这种相互中和的第一方法包括增加容器V沿方向D的厚度 d。在这种方式下，在相对电极上所形成的电活性物质的氧化和还原形式在互相中和发生之前必须扩散更长的长度。根据用于避免电活性物质相互中和的第二方法，系统100进一步包括以平行于外壁10和11且在两者之间所布置的分隔薄膜，以便将容器V分隔成与电极I和2相接触的第一子容器V1以及与电极3和4相接触的第二子容器V2。这种分隔薄膜，标记为5，用于密封第一和第二电活性物质。虽然图3b中仅示出了薄膜5，但它同样可应用于图2b所示的装置。尤其是对于图3b所示装置来说，薄膜5可在各个单元13内的子容器V1和V2之间形成离子桥。例如，它可由包含在具有电活性物质的液体或凝胶体中的小尺寸离子渗透。因此，不再需要将电源20和21设置为在各个时间瞬间都向系统100传送基本相等的电流。例如，薄膜5可能由Nafion 制成,其沿着方向D的厚度大约为50 μ m。这种材料由Nafion 设计，这是所属领域技术人员所公知的。尤其是，它包含全氟化的链烷烃，在上面形成硫磺酸组分的分支。图4a和4b示出了本发明的其它实施例，采用单个可变电源。在这两个图中未示出内壁12，假设它们对于整个发明都是可选的，尤其可根据图Ia或图Ib来设置。图4a和 4b所示装置也具有电极极性彼此相对的明显特征。在图4a所示装置中，电极I和3具有相同的极性，而电极2和4具有相反的极性。为此，电极I和3并行地电性能连接着单个电源 20的一个输出端，而电极2和4并行地连接着电源20的另一输出端。一方面，电极I和3 的极性，另一方面，电极2和4的极性，当然根据该系统100是否被切换至黑暗状态或清晰状态而成反向。相反地，在图4b所示单个电源装置中，相对的电极具有相反的极性。为此，电极I 和4并行地电性能连接着单个电源20的一个输出端，而电极2和3并行地连接着电源20
的另一输出端。应当理解的是，可通过籍助于上述特征的调整再现本发明，同时保持上述至少部分优点。特别地，所属领域技术人员将理解到，本发明介绍的两对电极并不必需相对，尽管这种配置是优选的。此外，对于所考虑的各种应用，浓度数值和/或电致变色系统的元件尺寸都可修改。另外，其它离子物质也可添加至液体或凝胶体的组分中，尤其用于提高它的离子导电性。
权利要求
1.透明的电致变色系统(100)，通过所述系统提供清晰的视野，该系统包括两个外壁(10，11)，用于限定一封闭容器(V)，该系统在穿过外壁和在两个相对侧面之间的所述封闭容器的注视方向呈透明状；在封闭容器(V)内包含的液体或凝胶体；第一和第二电活性物质分布在液体或凝胶体中且各自具有不同的氧化还原电位数值， 至少有部分第一和第二电活性物质具有在所述物质的氧化形式和还原形式之间变化的光学效应；以及，第一对透明供电电极(1，2)，一起由两个外壁中的单独一个外壁(10)承载，用于分别连接第一可变电源(20)的两个输出端，以向该系统提供电流，以便在系统工作的同一瞬间在所述第一和第二电活性物质之间以反向模式，在至少部分电活性物质中进行电子交换；其特征在于所述系统还包括第二对透明供电电极(3，4)，与第一对电极(1，2)相互分开，第二对电极一起由不同于承载第一对电极(1，2)的两个外壁(10)中的另一个外壁(11) 承载，并且第二对供电电极(3，4)用于分别连接第二可变电源(21)的两个输出端，以向该系统提供相对于第一对电极来说是额外的电流，在系统工作的同一瞬间在所述第一和第二电活性物质中以反向模式，通过在至少部分电活性物质中进行电子交换。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述各对电极都逐个相对于另一对电极沿着垂直于外壁(10，11)的方向(D)设置在封闭容器(V)的两侧。
3.根据权利要求I或2所述的系统，形成眼镜镜片、护目镜镜片、光学透镜、头盔面罩、 飞机窗口或玻璃窗中的至少一部分。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的系统，进一步包括内壁(12)的网络，以将封闭容器(V)分隔成平行于外壁(10，11)的并列单元(13)，所述内壁垂直于所述外壁，并且其中各对电极中的两个供电电极(1，4)各自与各个单元所包含的液体或凝胶体相接触，并且所述单元所包含的液体或凝胶体都包含第一和第二电活性物质。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的系统，进一步包括内壁(12)的网络，以将封闭容器(V)分隔成平行于外壁(10，11)的并列单元(13)，所述内壁垂直于所述外壁，并且其中，在至少部分单元中，第一对两个电极(1，2)中的单独一个电极和第二对两个电极中的单独一个电极与各个单元所包含的液体或凝胶体相接触，由各对供电电极中的一个电极供电的第一个所述单元相邻于由各对电极中的的另一电极供电的第二个所述单元。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述液体或凝胶体在由各对供电电极中的一个电极(1，3)供电的单元(13)内包含第一电活性物质而不包含第二电活性物质，以及在由各对电极中的另一电极(2，4)供电的单元(13)内包含第二电活性物质而不含第一电活性物质。
7.电致变色装置，包括-根据上述权利要求中任一项所述的透明电致变色系统(100)；-第一可变电源(20),所述第一电源的两个输出端分别连接第一对供电电极(I, 2),并适用于通过在所述第一对电极之间施加大于第一和第二电活性物质的各自氧化还原电位数值之差的第一电压向系统提供电流；以及第二可变电源(21)，所述第二电源的两个输出端分别连接第二对供电电极(3，4)，并且还适用于通过在所述第二对电极之间施加大于第一和第二电活性物质的各自氧化还原电位数值之差的第二电压向系统提供电流。
8.根据权利要求7所述的电致变色装置，其特征在于，所述第一(20)和第二(21)电源适用于同时向电致变色系统(100)提供电流。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一(20)和第二(21)电源各自具有与所述电源的输出端分开的电位参考端，所述电位参考端相互电性能连接。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第一(20)和第二(21)电源组合成第一和第二对供电电极所共用的单一电源，并将所述共用电源的一个输出端电性能连接到第一对电极中的一个电极和第二对电极中的一个电极，还将所述共用电源的另一输出端分开地连接到第一对电极的另一电极以及第二对电极的另一电极，遵循并联连接模式。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100) 根据权利要求2所述，并且其中第一电源(20)和第二电源(21)分别连接到第一对电极(1， 2)和第二对电极(3，4)，从而至少在系统工作的某些瞬间，所述第一电源(20)和第二电源(21)分别具有相对设置电极的相同极性。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)根据权利要求5或6所述，并在由各对电极中的不同电极分别供电的相邻单元(13)之间具有离子桥(14)。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)根据权利要求 6所述。
14.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100) 根据权利要求2所述，并且其中第一电源(20)和第二电源(21)分别连接第一对电极(1，2) 和第二对电极(3，4)，从而至少在系统工作的某些瞬间，所述第一(20)和第二(21)电源具有与相对设置电极各自相反的极性，以及各个单元(13)所包含的液体或凝胶体都包含第一和第二电活性物质。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)根据权利要求 4或5所述，并且其中内壁(12)在相邻的单元(13)之间形成电性能隔离。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述电致变色系统(100)进一步包括平行于外壁(10，11)设置并介于所述外壁之间的分隔薄膜(5)，以便将封闭容器(V)分隔成与第一对电极(1，2)相接触的第一子容器(V1)以及与第二对电极(3，4)相接触的第二子容器(V2)。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述分隔薄膜(5)在第一子容器(V1) 和第二(V2)子容器之间形成离子桥。
全文摘要
本发明涉及一种透明的电致变色系统(100)，该系统包括两对透明的供电电极(1-4)，用于电性能连接着可变电源(20，21)。这两对电极由该系统的外壁(10，11)分别承载在包含电活性物质的封闭容器的侧面上。该电致变色系统具有较高的动态和切换速率。本发明的多个实施例对应于电极连接电源以及将封闭容器的分隔形成单独单元(13)的多种模式。
文档编号G02F1/15GK102612663SQ201080049637
公开日2012年7月25日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月28日
发明者克劳丁·比韦, 桑德里内·杜卢阿德, 萨缪尔·阿尔尚博, 金-保尔·卡诺 申请人:依视路国际集团(光学总公司)
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