[發明專利]塑料基材上的電化學系統

無效

• 申請號: 200680042906.3
• 申請日: 2006-11-14
• 公開（公告）號: CN101310217A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: F·皮勞克斯;G·馬塞伊;E·瓦倫廷;S·杜布雷納特;P·喬薩德;F·里加爾
• 申請（專利權）人: 法國圣戈班玻璃廠
• 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: 劉維升;段家榮

本發明涉及包含至少一個活性物質(espèce)的電化學器件領域，特別是電致變色器件領域。這些電化學器件尤其被用于制造那些其光和/或能量透射或者光和/或能量反射可借助電流調制的玻璃。提到電致變色系統的具體例子，就會記起，它們包含，按公知的方式，至少一個陽極-著色或陰極-著色物質(espèce)，具有對應于2種氧化態的2種著色狀態，其中一種狀態一般是透明的。

許多電致變色系統根據下面的“五層”模型構筑：TC1/EC1/EL/EC2/TC2，其中TC1和TC2為電子導電材料，EC1和EC2是能可逆和同時插入陽離子和電子的電致變色材料，而EL是一種既是電子絕緣體又是離子導體的電解質材料。將電子導體連接到外電源上并通過在2個電子導體之間施加合適的電位差可改變系統的顏色。在電位差的作用下，視所考慮的系統而定，氧化態發生逆轉，抑或離子從一種電致變色材料抽出并，穿過電解質材料，插入到另一種電致變色材料中。允許電子運輸的電子導體和外電路保證整個系統的電中性。電致變色系統一般被沉積在載體上，后者可以是也可以不是透明的，有機或無機來源的，以下稱其為基材。在某些情況下，可采用2種基材-或者，每一種具有電致變色系統的一部分，于是整個系統便可通過將這兩種基材連接在一起而獲得，或者一種基材具有整個電致變色系統，而另一種則旨在保護該系統。

當電致變色系統打算工作在透射模式時，導電材料一般是透明氧化物，其電子導電能力已通過摻雜，例如，材料In₂O₃:Sn，In₂O₃:Sb，ZnO:Al或SnO₂:F，而提高。錫-摻雜的氧化銦(In₂O₃:Sn或ITO)常常由于其高電子電導率性能及其低吸光性而被選中。當打算讓系統工作在反射模式，則導電材料之一可以是金屬型的。

使用得最多且研究得最多的電致變色材料之一是氧化鎢，它隨著其電荷插入狀態的改變而從藍色轉變為透明的。這是一種陰極著色的電致變色材料，就是說，其著色狀態對應于其插入(或還原)狀態，而其脫色狀態對應于抽出(或氧化)狀態。在構筑五層電致變色系統期間，通常做法是將它與陽極著色電致變色材料如氧化鎳或氧化銥組合，它們的著色機理具有互補性。這導致系統光反差的增強。還建議采用所涉及材料的氧化態呈光學中性的那些材料，例如，氧化鈰。所有上面提到的材料都屬于無機型，但也可以結合有機材料，例如，紫蘿堿(聯吡啶鎓)、5，10-二氫吩嗪、1，4-苯二胺、聯苯胺、金屬茂、普魯士藍或電子導電聚合物(聚噻吩、聚吡咯、聚香蘭素等)或金屬聚合物與無機電致變色材料，或甚至僅使用有機電致變色材料。

當采用主要基于有機材料的多層結構時，五層結構可簡化為三層結構，即，TC1/AC/TC2，其中活性“層”AC處于聚合物基質、凝膠或液體形式。于是，該層AC，在同一介質中，包含所有必要電活性材料，即，特別是，陽極-著色和陰極-著色化學物質以及任選地，具有電解質功能的、溶解在碳酸丙烯酯型溶劑中的離子鹽。另外，層AC還可含有1或多種聚合物和添加劑。在申請FR?2?857?759中描述的互穿網絡聚合物體系也建筑在此種三層模型上。另外，傳統上稱作“紫蘿堿”體系的簡單體系，其中包含雙吡啶鹽(即，紫蘿堿材料)型的陰極-著色和陽極-著色化學物質(例如，吩嗪)溶解在基于，例如，碳酸丙烯酯的液體或凝膠中者，也是三層體系。

不論心目中的結構如何，一律規定此種電化學系統必須沉積在具有有機玻璃功能的基材，傳統上基于PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))、PC(聚碳酸酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或COC(環狀烯烴共聚物)。

目前，上面提到的電化學結構在基本上有機本性基材上的沉積提出本發明要解決的許多問題。

因此，本發明人首先注意到，上述層AC的組合物的組分(其已直接沉積在有機本性基材的表面部分上)可使后者在經受化學腐蝕后過早老化。另外，有機基材不總是允許層AC發揮其功能。再者，與基材之間的相互作用可能使層AC的功能性下降。

本發明人還發現：

作為全固體或全聚合物的電化學系統操作所必需的基本無機本性的層TC1或TC2(它允許從著色狀態轉變為脫色狀態所需電流通過，反之亦然)，在與有機基材的界面處存在問題。事實上，TC1或TC2一般基于ITO，且盡管為了獲得所要求的電阻率(小于5Ω/□(ohm?carré))而較厚，但要求在高溫(幾百攝氏度)進行沉積以便改善其結晶性，這在具有玻璃功能的基材是無機(由玻璃構成)時是可能的，但當基材是有機材料時則很難以想象。