[發明專利]光轉換裝置

無效

• 申請號: 01804041.1
• 申請日: 2001-11-19
• 公開（公告）號: CN1398360A
• 公開（公告）日: 2003-02-19
• 發明（設計）人: M·歐維爾凱克;A·－M·揚納;P·范德斯勒伊斯;V·M·M·梅西耶
• 申請（專利權）人: 皇家菲利浦電子有限公司
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 崔幼平,章社杲

本發明涉及一種包括基板和轉換膜的光轉換裝置，其中轉換膜包括三價金屬和鎂的氫化物，通過氫的交換可將該氫化物從含氫量低的、鏡狀組合物可逆地轉換成含氫量大的透明組合物。本發明進一步涉及一種可用于光轉換裝置的轉換膜。本發明還涉及一種包含這種轉換膜的電化學轉換裝置。此外本發明還涉及這種轉換裝置的應用。

在相關的轉換裝置中，光學性能受外部影響，例如氣壓，電位或電流的控制。

由本申請人提交的歐洲專利申請EP-A-0871926可知，依據本文開頭所述的轉換裝置是已知的。在所述申請中公開的轉換膜包含三價金屬，如釓，镥，釔，鑭和鎂的氫化物，且優選覆蓋一鈀層。所述轉換膜在其低氫態和高氫態之間有較大反差，在這方面提供極好的結果。為此參考Nagengast等人在Appliedphysics?letters，volume?75，nr.14的文章“Contrast?enhancement?of?rare-earthswitchable?mirrors?through?microscopic?shutter?effect”。但是如在后一公開出版物中所討論的，在重復循環之后，相分離成鎂和稀土氫化物，還會使可轉換鏡面的壽命較短。

本發明的一個目的是提供一種使用壽命提高了的光學轉換裝置。

根據本發明，通過本文開頭所述的一種光學轉換裝置可以達到該目的，且該轉換裝置的特征在于三價金屬包括鈧。

已發現鈧鎂合金是一種非常好的儲氫材料。由于鈧和鎂原子大約為相同尺寸，因此形成一種所謂的固溶物。材料在鏡狀和透明或黑色狀態之間的重復循環基本不會導致相分離成鎂和鈧氫化物，或至少比鎂—稀土合金的程度小得多。因此，由于在轉換層中形成大的鎂顆粒造成的使用壽命問題得以避免，或至少明顯地推遲。

依據本發明的鈧鎂轉換膜在透明狀態下具有非常高的透光率，在不透明狀態下具有幾乎為0的非常低的透光率。這意味著高反差，其中該反差為兩種透過率數值之比。鈧鎂轉換膜受轉換膜中氫含量的控制可提供三種穩定狀態，即，隨著氫含量增加為：鏡狀狀態，黑色吸收狀態和透明狀態。

有利地是該轉換膜含1-50原子％的鈧和50-99原子％的鎂，更有利的是15-40原子％的鈧和60-85原子％的鎂，優選含35原子％的鈧和65原子％的鎂。

在該合金中不同組分的具體量是通過權衡它們之間動力學和氫攝入量得到的。

可使用交替疊置的鈧鎂薄層來代替鈧鎂合金，例如，具有50對MgSc的多層疊層。這種多層具有附加的優點，能增加光學狀態之間的轉換速度。

在一具體實施方式中，該鈧鎂轉換膜還包括另一種三價金屬。

該轉換膜可包括例如多于一種三價金屬和鎂的氫化物，如鈧—釓—鎂氫化物，ScGdMgH_x。當然，也可以使用鈧和其它三價金屬的組合。

在一有利的實施方式中，鈧鎂轉換膜還包括另外一種選自以下組的元素，該組包括鎳，鋁，鉻，硅，鐵，鈷，銀，鋯，鈮，鉭和鉿。

在Sc₃₀Mg₇₀中加入1％的Ni，延長壽命4倍，而加入2％的Ni，延長壽命11倍。

用氫對轉換膜進行轉換。轉換膜的透光率受氫含量的控制：當氫含量增加時，透光率增加。如果將分子態的氫氣供給到轉換膜，則隨著氫氣壓的增加透光率也增加。氫氣必須分離成原子氫。通過在轉換層表面上提供一催化活性層，例如有一定厚度，如5nm的薄鈀層可提高該分離率。在所述厚度處該鈀層是不連續的。層厚度不重要，可在2到25nm之間選擇。但是由于鈀層厚度決定了轉換裝置的最大透光率，因此優選2到10nm的薄層。此外，鈀層防止其下的轉換層被氧化。

除了鈀，在轉換膜上還可以設置促進氫分離的其它催化活潑金屬，例如鉑，鎳和鈷，或這些金屬的合金。

在一有利的實施例中，催化活性層包括Ag(x)Pd(1-x)，其中x約為0.25。

這種催化層在循環使用耐久性方面顯示出顯著的改進性能。

為了改進該循環使用耐久性，一個可替代的方法是，在催化活性層和轉換膜之間放置一保護層。

所述保護層優選包括NiZr或ZrOH的化合物，且其厚度為10到100nm。

一種簡單的方法是，在室溫下使分子態的氫從充滿H₂的氣筒通過轉換膜。由此氫含量低的鏡狀轉換膜變化為透明的富氫狀態。這種轉換是可逆的：通過加熱和/或除氫，該透明的膜可轉換到鏡狀狀態。所述可逆轉換可在室溫下或更高的溫度下發生。