Электрохромное устройство (варианты) и способ его изготовления (варианты)
Изобретение относится к измерительной технике. Электрохромное устройство содержит первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность, грунтовочный слой на полимерной поверхности, первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием между ними камеры, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, и электрохромную среду, расположенную в камере, способную иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к проводящим покрытиям, причем электрохромная среда и грунтовочный слой являются совместимыми. Технический результат - упрощение при изготовлении и стойкость к нежелательному растрескиванию. 9 н. и 34 з.п. ф-лы, 1 ил.
Данная заявка претендует на приоритет заявки на патент США №09/978882, поданной 16 октября 2001.
Данное изобретение относится электрохромным устройствам, включающим полимерные материалы подложки. В частности, данное изобретение относится к пластмассовым электрохромным устройствам, используемым, в частности, в качестве прозрачных частей окон и в качестве самолетных окон.
Электрохромные устройства хорошо известны из уровня техники для использования в различных применениях. Такие электрохромные устройства обычно содержат герметичную камеру, ограниченную двумя стеклами, которые разделены зазором или пространством, которое содержит электрохромную среду. Электрохромная среда обычно содержит анодные соединения и катодные соединения в одном растворе. Стеклянные подложки обычно содержат прозрачные электропроводящие слои, нанесенные на обращенные друг к другу поверхности и находящиеся в контакте с электрохромной средой. Проводящие слои на обеих стеклянных подложках соединены с электронными схемами. Когда к проводящим слоям подводится электрический ток, то приложенный потенциал подается к камере устройства, электрически возбуждает электрохромную среду, что приводит к изменению цвета среды. Например, при возбуждении электрохромной среды она может начинать поглощать свет и темнеть.
Электрохромные устройства обычно используются в устройствах зеркал заднего вида, применяемых в автомобилях. При таком использовании, можно встраивать фотоэлемент в электрохромную ячейку для обнаружения изменения света, отражаемого зеркалом. Когда отражается заданный уровень света, например при отражении света фар ночью, фотоэлемент может активироваться для приложения электрического потенциала к электродам в ячейке, что приводит к изменению цвета электрохромной среды и вызывает эффект затенения, за счет чего зеркало затеняется для света фар.
Хотя электрохромные устройства в большинстве случаев обычно используются в узлах зеркал заднего вида, предлагалось использование таких устройств для других целей в автомобилях, например, в качестве лобовых стекол и окон, а также в качестве прозрачных частей других окон, таких как самолетные окна и архитектурные окна. Для таких различных применений электрохромных устройств были исследованы возможности применения различных материалов подложки. Например, предлагалось включать пластмассу в качестве материала подложки в такие электрохромные устройства. Однако пластмассовые подложки создают специфические проблемы для электрохромных узлов, которые не свойственны стеклянным подложкам.
Например, электропроводящие покрытия обычно являются неорганическими материалами, которые могут хорошо сцепляться со стеклянными подложками. Однако такие покрытия при нанесении на пластмассовые подложки намного чаще создают трудности. Трудности представляет начальное сцепление покрытия с поверхностью пластмассовой подложки, а также сохранение сцепления после продолжительного использования, а также растрескивание и расслаивание проводящего покрытия на поверхности подложки.
Сополимеры акриловой кислоты и цианоэтилакрилата использовались в качестве грунтовки перед соединением металлических покрытий с пластмассовыми подложками, а также использовался грунтовочный состав из сшитого полиуретана на основе карбонатдиола для сцепления покрытий из оксидов металла с пластмассовыми подложками. Пластмассовые подложки, покрытые оксидами металлов, являются особенно полезными для прозрачных частей самолетных окон, поскольку покрытия из оксида металла являются проводящими и удобны для обеспечения таяния льда и удаления влаги с прозрачных частей самолета.
Кроме того, известны различные полимерные материалы для использования в качестве электрохромной среды в электрохромных устройствах. Такая полимерная электрохромная среда может включать растворители или другие компоненты, которые могут нежелательным образом вступать в реакцию с материалом подложки, создавая тем самым проблемы для электрохромного прозрачного устройства.
Нанесение электрически проводящих покрытий на пластмассовые подложки для использования в электрохромных устройствах создает проблемы для покрытой прозрачной части. Например, прекрасные проводящие покрытия можно обеспечивать с помощью тонких слоев пленки на подложке, наносимых посредством процесса высокотемпературного напыления с использованием температур, например, около 500°С. Однако пластмассовые подложки не могут выдерживать воздействия таких высоких температур, необходимых для напыления. Таким образом, для пластмассовых подложек необходимо напыление при более низких температурах, что приводит к пленочным покрытиям, имеющим меньшую проводимость. Для повышения проводимости и улучшения равномерности переключения цвета, необходимо наносить более толстые пленки. Однако такие толстые пленки более подвержены дефектам в структуре пленки, например растрескиванию. В результате, при использовании в электрохромных устройствах образуются покрытия с неоднородной проводимостью, что является нежелательным. Кроме того, любые неоднородности или трещины проводящей пленки могут открывать материал подложки для воздействия электрохромной средой и используемыми в ней растворителями.
В соответствии с этим, существует потребность в электрохромных устройствах, которые выполнены из пластмассовых материалов, которые легко изготавливать и которые являются стойкими к нежелательному растрескиванию и выходу из строя.
Данное изобретение предлагает электрохромное устройство, содержащее: первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность; грунтовочный слой на полимерной поверхности; первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки; вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием между ними камеры; второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом по меньшей мере одно из первого и второго покрытий является прозрачным; и электрохромную среду, расположенную в камере, при этом электрохромная среда имеет уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, и при этом электрохромная среда и грунтовочный слой являются совместимыми.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения подложки являются пластмассовыми и/или прозрачными материалами.
В другом не ограничивающем варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, одно из первого и второго электропроводящих покрытий является покрытием из двух частей, содержащим первую электрически проводящую часть, осажденную с помощью металлического катода, и вторую электрически проводящую часть, осажденную с помощью керамического катода.
Данное изобретение предлагает также электрохромную прозрачную часть, содержащую: первую и вторую расположенные на расстоянии друг от друга прозрачные подложки, образующие между собой камеру, при этом первая и вторая подложки содержат первое и второе электропроводящие покрытия на соответствующих обращенных друг к другу поверхностях; и электрохромную среду, содержащуюся в камере, при этом электрохромная среда имеет пониженный коэффициент пропускания света при приложении электрической энергии к первому и второму электрически проводящим покрытиям для создания электрического потенциала в электрохромной среде, при этом электрохромная среда содержит электрохроматический раствор, диспергированный в полимерной матрице; при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является пластмассой, и, по меньшей мере, одно из первого и второго электрически проводящих покрытий скреплено с пластмассовой подложкой через прозрачный грунтовочный состав, который является совместимым с электрохромной средой.
Данное изобретение дополнительно предлагает электрохромное устройство, содержащее: первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность; грунтовочный слой на полимерной поверхности; первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электрически проводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки; вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием камеры между ними; второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом по меньшей мере одна из первой и второй подложек является прозрачной, при этом по меньшей мере одно из первого и второго электрически проводящих покрытий является покрытием из двух частей, содержащим первую электрически проводящую часть, осажденную из металлического катода, и вторую электрически проводящую часть, осажденную из керамического катода; и электрохромную среду, расположенную в камере, при этом электрохромная среда имеет уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде.
Данное изобретение предлагает также способ изготовления электрохромного устройства, содержащий: обеспечение первой подложки, имеющей полимерную поверхность; обеспечение грунтовочного слоя на полимерной поверхности; формирование первого электропроводящего прозрачного покрытия на грунтовочном слое первой подложки; обеспечение второй подложки, при этом по меньшей мере одна из первой и второй подложек является прозрачной; формирование второго электропроводящего прозрачного покрытия на поверхности второй подложки; расположение первой и второй подложек на расстоянии друг от друга, так что первое электрически проводящее покрытие и второе электрически проводящее прозрачное покрытие расположены друг напротив друга с образованием камеры между ними; и обеспечение электрохромной среды внутри камеры, при этом электрохромная среда имеет уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, при этом грунтовочный слой и электрохромная среда являются совместимыми.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, первое электрически проводящее покрытие или второе электрически проводящее покрытие содержат покрытие из двух частей, включающее первую электрически проводящую часть, осажденную из металлического катода, и вторую электрически проводящую часть, осажденную из керамического катода.
Данное изобретение предлагает также способ изготовления электрохромного устройства, включающий: обеспечение первой подложки, имеющей полимерную поверхность; обеспечение грунтовочного слоя на полимерной поверхности; формирование первого электропроводящего прозрачного покрытия на грунтовочном слое первой подложки; обеспечение второй подложки, при этом по меньшей мере одна из первой и второй подложек является прозрачной; формирование второго электропроводящего прозрачного покрытия на поверхности второй подложки, при этом по меньшей мере первое электрически проводящее покрытие или второе электрически проводящее покрытие включает покрытие из двух частей, содержащее первую электрически проводящую часть, осажденную из металлического катода, и вторую электрически проводящую часть, осажденную из керамического катода; расположение первой и второй подложек на расстоянии друг от друга, так что первое электрически проводящее покрытие и второе электрически проводящее прозрачное покрытие расположены друг напротив друга с образованием камеры между ними; и обеспечение электрохромной среды внутри камеры, при этом электрохромная среда имеет уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям.
Для лучшего понимания изобретения ниже приводится подробное описание вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображено электрохромное устройство, согласно данному изобретению, в разрезе.
Данное изобретение направлено на создание электрохромного устройства, включающего две подложки, из которых, по меньшей мере, одна является подложкой из полимерного материала, например, пластмассового материала, или подложкой, имеющей полимерную поверхность. По меньшей мере, одна из подложек является прозрачной. Электропроводящее покрытие прикреплено к каждой из подложек, а между двумя проводящими покрытиями на подложках предусмотрена электрохромная среда. После приложения электрической энергии к покрытиям в электрохромной среде устанавливается электрический потенциал. Электрохромная среда включает красители, которые изменяют цвет, изменяя тем самым цвет среды, когда приложен электрический потенциал. Изменение цвета изменяет коэффициент пропускания света. Если желательно, то обе подложки могут быть прозрачными с образованием прозрачной электрохромной части, так что изменения коэффициента пропускания света среды приводит к изменению коэффициента пропускания света электрохромной прозрачной части. Для лучшего сцепления электропроводящего покрытия с пластмассовым материалом подложки или полимерной поверхностью и предотвращения нежелательного взаимодействия между электрохромной средой и полимерной подложкой, и исключения тем самым нежелательного растрескивания проводящего покрытия и полимерной подложки используется грунтовочный состав.
Используемые здесь понятия "коэффициент пропускания света" и "пропускание света" означают меру полного количества света, пропускаемого через материал, например, подложки или прозрачной части. Величины коэффициентов пропускания света в данном описании измеряются для источника света А стандарта CIE. Используемое здесь понятие "пластмасса" означает органический, синтетический или обработанный материал, обычно термопластичный или термореактивный полимер с высоким молекулярным весом, который можно прессовать, отливать, экструдировать, вытягивать или склеивать в объекты, пленки или нити (смотри Webster's New Collegiate Dictionary (1974)).
В данном изобретении, если не указано по-другому, все числа, выражающие количества, такие как напряжение, коэффициент пропускания света, температура толщина покрытия и подложки и т.д., используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать как модифицированные во всех случаях понятием "около". В соответствии с этим, если не указано противоположное, цифровые параметры, указанные в описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближенными, которые могут изменяться в зависимости от желаемых свойств, подлежащих обеспечению с помощью данного изобретения. Наконец, и не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр необходимо толковать, по меньшей мере, в свете количества приведенных десятичных знаков и применения обычных правил округления.
Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, определяющие широкий объем изобретения, являются приблизительными, числовые величины, приведенные в специальных примерах, являются возможно точными. Однако любая числовая величина неизбежно содержит определенные погрешности, результирующиеся из отклонений от стандарта в ходе соответствующих испытательных измерений.
Электрохромное устройство, согласно изобретению, показано на фиг.1. В частном, не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.1, электрохромное устройство является электрохромной прозрачной частью 10. Электрохромная прозрачная часть 10 может использоваться в качестве любого типа прозрачной части, известной из уровня техники. Например, электрохромная прозрачная часть 10 может быть прозрачной частью стекол автомобиля, таких как лобовое стекло, боковое стекло, заднее стекло или сдвигающаяся крыша; архитектурное стекло, такое как окна зданий или окна верхнего света; или прозрачной частью самолета, такой как окна салона или окна кабины пилотов. Предполагается, что хотя данное изобретение описывается применительно к оконным узлам, возможно также использование других электрохромных узлов, таких как, но не ограничиваясь этим, зеркала заднего вида и бокового обзора автомобиля, как будет описано более подробно ниже.
Электрохромное устройство 10 содержит первую прозрачную подложку 12 и вторую прозрачную подложку 14. Подложки могут быть выполнены из любого материала, известного из уровня техники, для использования в электрохромных устройствах, такого как, но, не ограничиваясь этим, полимерные материалы, стеклянные материалы и т.п. По меньшей мере, первая подложка 12 или вторая подложка 14 выполнена из полимерного материала или содержит полимерное покрытие на ней. Не имеющие ограничительного характера варианты выполнения таких подложек из полимерного материала включают монолитную пластмассу или слоистый материал, имеющий пластмассовую поверхность. В не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, показанном чертеже, подложки 12 и 14 показаны в виде монолитных пластмассовых слоев. Хотя описание изобретения приводится применительно к пластмассовой подложке, понятно, что изобретение не ограничивается этим, и при практическом осуществлении изобретения можно использовать любой материал в качестве материала подложки, пока одна из подложек является полимерным материалом или включает полимерный поверхностный слой. В одном варианте выполнения изобретения, в котором одна из подложек является стеклом, стеклянная подложка может быть монолитным стеклянным слоем или слоистым материалом, который образует стеклянную поверхность.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, одна из подложек является пластмассой, а другая подложка является стеклом. Например, наружная подложка может быть стеклом, а внутренняя подложка может быть пластмассой. Такое расположение является особенно полезным для применения в стеклах автомобиля, в которых пластмассовая внутренняя подложка может предотвращать разрыв стеклянной подложки, когда стекло разбивается.
Следует также отметить, что снабжение электрохромной прозрачной части 10, по меньшей мере, одной пластмассовой подложкой может обеспечить значительное снижение веса. Такое уменьшение веса особенно желательно при применении в стеклах, таких как оконные узлы автомобилей и самолетов, где снижение веса имеет значительное влияние на общие характеристики и эффективность транспортного средства.
В электрохромной прозрачной части 10, согласно данному изобретению, как первая подложка 12, так и вторая подложка 14 являются прозрачными, т.е. имеют коэффициент пропускания света более 0%, например, являются материалами, имеющими коэффициент пропускания света по меньшей мере 10%. Дополнительно к этому, одна или обе первая и вторая подложки 12 и 14 могут быть окрашены или затенены.
Пластмассовая подложка электрохромной прозрачной части 10, согласно данному изобретению, может быть любым полимерным материалом, который можно формировать в подложку, как указывается здесь. Не имеющие ограничительного характера примеры полимерных материалов, используемых в качестве подложки, включают поликарбонаты, полиакрилы, сополимеры уретана и карбоната, полисульфоны, полиамиды, полиакрилаты, полиуретаны, полиэфиры, сложные полиэфиры, полиалкены, полисульфиды, полиимиды и поливинилацетаты. Не имеющие ограничительного характера примеры материалов подложки из сложных полиэфиров включают полибутилентерефталат и полиэтилентерефталат. Не имеющим ограничительного характера примером применяемого материала подложки из полисульфида является полиэтиленсульфид. Не имеющим ограничительного характера примером применяемого материала подложки из полиалкена является поли(4-метил-1-пентен). Не имеющие ограничительного характера примеры применяемых материалов подложки из полиакрилатов включают полиалкилакрилаты и полиалкил(мет)акрилаты, такие как двухосно ориентированные сшитые полиметилметакрилаты (известные также как вытягиваемые аклилы) и отливаемые акрилы. Не имеющие ограничительного характера примеры применяемых материалов подложки из поликарбонатов включают поликарбонатполиуретаны, бисфенол-А-поликарбонат, сложный эфир поликарбоната и полиэфир поликарбоната. Другой не имеющий ограничительного характера пример подложки включает мономеры CR-39® фирмы PPG Industries, Inc. (Питсбург, Пенсильвания), который является диэтиленгликоль бис(аллилкарбонатом).
Понятно, что толщина подложек может изменяться в широком диапазоне в зависимости от их применения. Обычно, вытягиваемая акриловая подложка имеет толщину от 0,125 до 1 дюйма (3-25 мм) для многих применений. Поликарбонат имеет обычно толщину от 0,001 до 1 дюйма (0,025-25 мм) для большинства применений. Следует отметить, что изобретение не ограничивается толщиной подложки, и подложка может иметь любую толщину.
Как показано на чертеже, первая подложка 12 и вторая подложка 14 расположены на расстоянии друг от друга и по существу параллельно друг другу с образованием камеры между ними. Такое расположение предпочтительно обеспечивается с помощью распорных элементов 16. Распорные элементы 16 можно располагать между подложками любым образом, обеспечивающим сохранение требуемого расстояния и герметизацию между первой подложкой 12 и второй подложкой 14. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, распорный элемент 16 проходит по периметру электрохромной прозрачной части 10 вблизи наружных кромок первой подложки 12 и второй подложки 14 с герметизацией, как известно из уровня техники. Хотя это и не является необходимым, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, распорный элемент 16 может быть расположен слегка внутрь от наружных кромок первой подложки 12 и второй подложки 14. Такое расположение обеспечивает легкое нависание кромки первой и второй подложек над распорным элементом 16, что может открывать часть первого и второго проводящих покрытий 18 и 20, описание которых будет приведено ниже, для улучшения электрического контакта. Распорный элемент 16 может быть выполнен из любого электрически изолирующего материала, такого как, но не ограничиваясь этим, полимерный материал. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения, опорный элемент 16 является отверждаемым органическим полимерным материалом, например, термопластичным, термореактивным или отверждаемым под действием ультрафиолетового света полимерным материалом. В другом, не имеющем ограничительного характера варианте выполнения, распорный элемент 16 может быть основанным на эпоксидной смоле органическим герметизирующим материалом.
Электрохромная среда 22 содержится внутри камеры, образованной между первой подложкой 12 и второй подложкой 14. Электрохромная среда 22 может быть материалом любого типа, известного из уровня техники, и может иметь любую форму, такую как, но не ограничиваясь этим, электрохромные растворы, полутвердые материалы и т.п. Электрохромная среда 22 включает красители, которые определяют цвет. Такие материалы хорошо известны из уровня техники для окрашивания в последовательно все более темные цвета или оттенки по мере приложения все более высокого напряжения к прозрачной части 10. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, показанном на чертеже, напряжение прикладывается к электрически проводящим покрытиям 18 и 20 посредством шин 24 и 26, которые расположены вдоль, по меньшей мере, части периферии прозрачной части 10 и обеспечивают электрический контакт с покрытиями 18 и 20, соответственно. Шины 24 и 26 могут быть выполнены из любого материала с высокой проводимостью, обычно используемого для выполнения шин и широко известного из уровня техники. Не имеющие ограничительного характера примеры материалов для шин включают металлическую фольгу, например, медную фольгу, металлическое покрытие, например, золотые покрытия, и проводящий металл, содержащий керамические краски, например серебряную керамическую краску.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, такое окрашивание между состояниями с приложенным электрическим напряжением и без приложения электрического напряжения является самостирающимся, т.е. электрохромную среду 22 можно переключать между электрохромным активированным состоянием, в котором электрохромная среда 22 окрашивается после приложения электрического потенциала, и электрохромным не активированным состоянием, в котором электрохромная среда 22 автоматически возвращается или стирается в свое не окрашенное состояние, когда удален электрический потенциал.
В другом не имеющем ограничительного характера варианте выполнения электрохромная среда 22 является переключаемой и не самостирающейся, так что приложение электрического потенциала вызывает окрашивание электрохромной среды, и электрическая среда остается в окрашенном состоянии, пока электрический потенциал не будет сменен на противоположный.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, электрохромная среда 22 является электрохромной средой в фазе раствора, в которой материал, находящийся в растворе электролита с ионной проводимостью, остается в растворе в электролите при электрохимическом восстановлении или окислении (включая гель). В другом не имеющем ограничительного характера варианте выполнения, электрохромная среда 22 является электрохромной средой с удерживанием на поверхности, в которой материал, прикрепленный непосредственно к электроду с электронной проводимостью или удерживается в непосредственной близости от него, остается прикрепленным или удерживается при электрохимическом восстановлении или окислении. В еще одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения, электрохромная среда 22 является электрохромной средой с электрическим осаждением, в которой материал, находящийся в растворе в электролите с ионной проводимостью, образует слой на электроде и электронной проводимостью при электрохимическом восстановлении или окислении.
Хотя это не является необходимым, электрохромная среда 22 может включать, по меньшей мере, два соединения, включая по меньшей мере одно анодное электрохромное соединение и по меньшей мере одно катодное электрохромное соединение, при этом анодное соединение представляет окисляемый материал, а катодное соединение - восстанавливаемый материал. После приложения электрического потенциала к электрохромной среде, анодное электрохромное соединение окисляется, а катодное электрохромное соединение одновременно восстанавливается. Такое одновременное окисление и восстановление приводит к изменению коэффициента поглощения, по меньшей мере, на одной длине волн видимого спектра света. Комбинация таких анодного и катодного электрохромных соединений в электрохромной среде 22 задает цвет после приложения электрического потенциала. Как хорошо известно из уровня техники, такие катодные электрохромные соединения обычно называются виологенными красителями, а такие анодные электрохромные соединения обычно называются феназинными красителями.
Электрохромная среда 22 может содержать также другие материалы, такие как растворители, светопоглотители, светостабилизаторы, термостабилизаторы, антиоксиданты, загустители, модификаторы вязкости и аналогичные материалы.
Растворитель, используемый в электрохромной среде, может быть любым подходящим растворителем, известным из уровня техники. Не имеющие ограничительного характера примеры используемых растворителей включают циклические сложные эфиры, такие как пропиленкарбонат, изобутиленкарбонат, γ-бутиролактон, δ-валеролактон и их смеси. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения растворитель является пропиленкарбонатом.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, электрохромная среда 22 включает электрохромный раствор, который содержит анодное электрохромное соединение и катодное электрохромное соединение, взаимно распределенные в полимерной матрице. Такая полимерная матрица может быть полимерной матрицей любого типа, известного из уровня техники. Такие полимерные матрицы обычно содержат полимеры, имеющие реактивные функциональные группы, которые сшиты ковалентно с образованием соединения с мостиковой связью. Хотя это не является необходимым, такая полимерная матрица может быть образована посредством сшивания полиолов с соединениями, имеющими группы изоцианата, за счет чего образуется полиуретановая полимерная матрица. Не имеющие ограничительного характера примеры электрохромных растворов, распределенных в таких полимерных матрицах, раскрыты в патенте США №5679283, содержание которого включается в данное описание.
Первая подложка 12 и вторая подложка 14 снабжены каждая слоем электрически проводящего материала на обращенных друг к другу поверхностях. А именно, первое проводящее покрытие 18 расположено на поверхности 28 первой подложки 12, а второе проводящее покрытие 20 расположено на поверхности 30 второй подложки 14 так, что покрытия 18 и 20 расположены противоположно друг другу, т.е. покрытия находятся на внутренних поверхностях камеры, образованной подложками 12 и 14. Первое и второе проводящие покрытия 18 и 20 могут быть любым материалом, который хорошо соединяется с поверхностью подложки, является устойчивым к коррозии любым материалом внутри электрохромного устройства, а также в атмосфере, и имеет хорошую электрическую проводимость. Дополнительно к этому, в одном варианте выполнения изобретения, в котором электрохромное устройство является электрохромной прозрачной частью, покрытия 18 и 20 являются также по существу прозрачными для видимого света. Первое и второе проводящие покрытия 18 и 20 могут быть выполнены из одинакового или разных материалов, включая, например, оксид олова, оксид индия-олова (ITO), оксид олова, легированный фтором (FTO), оксид олова, легированный сурьмой, ITO/металл/ITO (IMI), а также любыми другими материалами, известными из уровня техники.
Проводящие покрытия 18 и 20 можно наносить с помощью любого из хорошо известных способов, включая пиролиз, химическое нанесение из паровой фазы и магнетронное распыление в вакууме. Первое и второе проводящие покрытия 18 и 20 могут быть выполнены из одного и того же или различных материалов. Не ограничивая данного изобретения, покрытия, используемые в данном изобретении, включают электрически проводящее стекло, покрытое легированным фтором оксидом олова, предлагаемое фирмой PPG Industries, Inc., Питсбург, Пенсильвания под названием "NESA®", и электрически проводящее стекло, покрытое оксидом индия-олова, предлагаемое фирмой PPG Industries, Inc. под названием "NESATRON®".
Понятно, что некоторые технологии нанесения покрытий нельзя использовать для полимерных поверхностей или подложек. А именно, технологии нанесения, которые требуют высоких температур, нельзя использовать для покрытия полимерных подложек, поскольку повышенная температура приводит к плавлению или другой деформации подложки. Температура, при которой полимерную подложку можно покрывать без отрицательного воздействия на подложку, зависит от материала подложки. Считается, что технологию покрытия с помощью пиролиза нельзя использовать для покрытия полимерной подложки.
Согласно одному не ограничивающему изобретения варианту выполнения первое и второе проводящие покрытия 18 и 20 имеют поверхностное сопротивление в диапазоне от 1 до 10 Ом на квадрат, например, в диапазоне от 2 до 5 Ом на квадрат. Кроме того, толщина первого и второго проводящих покрытий 18 и 20 может быть одинаковой или отличающейся друг от друга, и толщина покрытия может быть равномерной, или неравномерной. Хотя это не является необходимым, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, первое и второе проводящие покрытия 18 и 20 выполнены из одного покрывающего материала и имеют по существу одинаковую равномерную толщину в диапазоне от 300 до 30000 Å, например, от 1000 до 28000 Å.
Крепление таких проводящих покрытий к стеклянным поверхностям обычно осуществляется с помощью процессов осаждения магнитным распылением, которые хорошо известны из уровня техники. При нанесении на полимерную подложку или подложки, имеющие полимерные поверхности, такие процессы осаждения обычно требуют образования толстых пленок с целью обеспечения хорошей проводимости пленочной поверхности. Однако такие толстые пленки более склонны к растрескиванию.
Хотя это не является необходимым, для улучшения сцепления между проводящими покрытиями и поверхностью пластмассовой подложки (или подложек, включающих полимерное покрытие или слой), можно использовать грунтовочный состав между проводящими покрытиями и подложками. Например, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, в котором подложки 12 и 14 обе являются пластмассовыми, первый грунтовочный слой 32 может быть расположен на поверхности 28 между первым покрытием 18 и первой подложкой 12, а второй грунтовочный слой 34 может быть расположен на поверхности 30 между вторым покрытием 20 и второй подложкой 14, как показано на чертеже. Любой грунтовочный состав можно использовать в качестве грунтовочных слоев для сцепления слоя проводящего покрытия с пластмассовой подложкой. Дополнительно к этому, в частном варианте выполнения изобретения, в котором электрохромная часть является прозрачной частью, грунтовочные слои 32 и 34 также являются по существу прозрачными для видимого света.
Следует отметить, что электрохромная среда и пластмассовая подложка могут включать материалы, которые взаимодействуют друг с другом, так что это отрицательно сказывается на внешнем виде и/или параметрах прозрачной части 10. Например, электрохромная среда может содержать растворитель и/или полимерную матрицу, которая вступает в реакцию с пластмассовой подложкой. Такой растворитель и/или полимерная матрица могут приводить к набуханию или растрескиванию пластмассовой подложки, вызывая нежелательные свойства электрохромного узла, такие как матовость, и могут дополнительно приводить к растрескиванию проводящего покрытия прозрачной части. Для предотвращения этого, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, электрохромная среда и грунтовочный состав являются совместимыми. В данном описании выражение "электрохромная среда совместима с грунтовочным материалом" означает, что составляющие электрохромной среды и грунтовочного состава не взаимодействуют друг с другом так, чтобы отрицательно влиять на внешний вид прозрачной части 10, например без растрескивания и матовости, и/или на параметры прозрачной части 10, например на оптическое искажение, дефекты и уменьшение количественного изменения коэффициента пропускания света прозрачной части 10 между возбужденным и не возбужденным состояниями. В частности, в этом частном варианте выполнения грунтовочный слой выполняет функцию барьерного слоя, который предотвращает контакт электрохромной среды с пластмассовой подложкой и остается относительно нейтральным к электрохромной среде. Таким образом, грунтовочный состав помогает при сцеплении проводящего покрытия с подложкой и помогает устранить нежелательное взаимодействие с прозрачной частью 10.
Не ограничивающие данное изобретение грунтовочные составы, которые являются совместимыми с электрохромной средой, можно выбирать из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксидных акрилатов, силикатов циркония и их смесей. В нескольких не имеющих ограничительного характера вариантах выполнения, грунтовочный состав может быть (а) полиуретановым составом, таким как сшитый полиуретан на основе карбонатдиола; (b) акриловый состав, такой как сополимеры и триполимеры алкилакрилатов и акриловой кислоты, включая (i) сополимеры цианоэтилакрилата и акриловой кислоты, (ii) сополимеры 2-этилгексилакрилата и акриловой кислоты, (iii) триполимеры цианоэтилакрилата, гидроксиэтилакрилата и акриловой кислоты и (iv) триполимеры цианоэтилакрилата, 2-этилгексилакрилата и акриловой кислоты, или (с) силиката циркония, такие как триполимеры алкоксида циркония, коллоидного диоксида кремния и акрилатсилана. Примеры таких грунтовочных составов раскрыты в патентах США №4554318, 4609703, 5776548 и 5994452, содержание каждого из которых включается в данное описание.
Другой не имеющий ограничительного характера пример грунтовки для пластмассового слоя или подложки является SiOx. Например, и без ограничения данного изобретения, слой из SiOx толщиной от 100 до 400 ангстрем может увеличивать сцепление прозрачного покрытия указанного выше типа. Слой SiOx служит также в качестве барьера для сдерживания газов и жидких растворителей, расположенных на покрытии, которые способны проникать через покрытие, и предотвращения набухания или проникновения в подстилающую пластмассовую поверхность.
Поскольку грунтовочный состав может содержать также полимерный материал, то нежелательное взаимодействие может происходить также с пластмассовой подложкой. Таким образом, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения грунтовочный состав является совместимым с электрохромной средой, а также с пластмассовой подложкой для предотвращения нежелательных взаимодействий внутри прозрачной части. Например, грунтовочный состав должен быть стойким к растворителям, используемым в пластмассовой подложке.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, по меньшей мере, одна из подложек является слоем поликарбоната, электрохромная среда содержит растворитель из пропиленкарбоната, а грунтовка является сшитым полиуретаном на основе карбонатдиола.
Покрытия, используемые в данном изобретении, можно наносить с использованием металлического катода или керамического катода, как хорошо известно из уровня техники. Проводящие покрытия, которые наносятся с помощью процессов осаждения с использованием катода из металлического сплава, обычно включают морфологию, которая позволяет органическому растворителю проходить через покрытие. При этом органический растворитель может химически воздействовать на грунтовочное покрытие и/или пластмассовую подложку, вызывая набухание, расширение и иногда растрескивание проводящего покрытия.
Проводящие покрытия, которые наносятся с помощью процессов осаждения с использованием керамического катода, обычно включают высокую упорядоченность структуры и большой модуль упругости по сравнению с проводящими покрытиями, осажденными из металлического катода при той же температуре и толщине. Поэтому такие проводящие покрытия, осажденные из керамического катода, являются менее пористыми и имеют повышенную химическую стойкость по сравнению с проводящими покрытиями, осажденными из металлического катода. Однако при нанесении на пластмассовые подложки, толщину проводящих покрытий, осажденных из керамического катода, необходимо контролировать с целью минимизации напряжения сжатия на пластмассовой подложке.
В частности, напряжение сжатия проводящих покрытий направлено по толщине покрытия и зависит, частично, от температуры осаждения, разницы коэффициентов расширения между подложкой и проводящим покрытием, толщины покрытия, кристалличности покрытия и модуля упругости покрытия. Таким образом, хотя проводящие покрытия, осажденные из керамического катода, имеют большую кристалличность и больший модуль упругости по сравнению с проводящими покрытиями, осажденными из металлического катода при одинаковой температуре и толщине, такие проводящие покрытия имеют также напряжение сжатия, которое намного больше, например, примерно в три раза больше, чем для проводящих покрытий, осажденных из металлического катода при той же температуре и толщине. Более высокое напряжение сжатия может приводить к растрескиванию и короблению проводящего покрытия и дополнительно может приводить к отделению проводящего покрытия от материала подложки и грунтовки. Растрескивание позволяет дополнительно входить электрохромной среде в контакт и возможно взаимодействовать с грунтовочным слоем и/или полимерной подложкой, что в свою очередь может приводить к набуханию подложки и дальнейшему повреждению покрытия. Таким образом, для минимизации напряжения в покрытии при использовании с пластмассовыми подложками, толщина проводящего покрытия, осажденного из керамического катода должна быть ограничена. Однако при такой ограниченной толщине нельзя обеспечить подходящей проводимости. Для устранения этой проблемы, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, электрохромное проводящее покрытие является покрытием из двух частей, включающим первую часть, осажденную из металлического катода, и вторую часть, осажденную из керамического катода, с толщиной покрытия, достаточной для защиты любых подстилающих слоев. Слоистое покрытие обеспечивает желаемые характеристики электрической проводимости, необходимые для электрохромной прозрачной части, а также служит в качестве барьерного слоя, который предотвращает химическое воздействие на подстилающий слой, т.е. грунтовочный слой или полимерную поверхность подложки.
Первую и вторую части проводящих покрытий, указанные выше, можно создавать в любом порядке. Например, проводящее покрытие может включать первую часть, которая осаждается из металлического катода непосредственно на материал подложки или на грунтовочный состав, указанный выше, и вторую часть, которая осаждается из керамического катода непосредственно на первую часть, так что она может быть в контакте с электрохромной средой. В качестве альтернативного решения, проводящее покрытие может включать первую часть, которая осаждается из керамического катода непосредственно на материал подложки или на грунтовочный состав, и вторую часть, которая осаждается из металлического катода непосредственно на первую часть, так что она может быть в контакте с электрохромной средой. Однако, если существуют сомнения относительно вредного химического взаимодействия между покрытием, осажденным из металлического катода, и электрохромной средой, то покрытие, осаждаемое из металлического катода, необходимо осаждать первым, так чтобы осажденное из керамического катода покрытие могло обеспечивать некоторую защиту первого покрытия.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, часть проводящего покрытия, которая осаждается из керамического катода, имеет толщину в диапазоне от 100 до 1000 Å.
Дополнительно к этому, проводящие покрытия склонны к растрескиванию в режиме растяжения при напряжении 0,5% дюйма/дюйм, т.е. покрытие может расширяться лишь на 0,5% перед началом растрескивания. Таким образом, очень небольшое набухание грунтовочного состава может приводить к расширению и последующему растрескиванию проводящего покрытия. Химическое воздействие на грунтовочный состав можно дополнительно снизить за счет обеспечения того, что плотность сшивания грунтовочного состава является достаточно большой для предотвращения любого набухания любым растворителем, который может проникать через проводящее покрытие. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения плотность сшивания грунтовочного состава ниже молекулярного веса на одно сшивание 500 г/моль.
Таким образом, в одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, прозрачная часть включает, по меньшей мере, одну полимерную подложку и грунтовочные слои, совместимые с электрохромной средой, в комбинации с единственным слоем или несколькими слоями электрически проводящих покрытий. В другом не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения прозрачная часть включает, по меньшей мере, одну полимерную подложку и несколько слоев электрически проводящих покрытий, выполненных с возможностью предотвращения контакта электрохромной среды с полимерной подложкой. В еще одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения, прозрачная часть включает, по меньшей мере, одну полимерную подложку и многослойные электрически проводящие покрытия, выполненные с возможностью предотвращения контакта электрохромной среды с полимерной подложкой, в комбинации с грунтовочными составами, совместимыми с электрохромной средой.
Ниже приводится описание данного изобретения применительно к не имеющему ограничительного характера способу изготовления. В этом способе создают первую и вторую подложки, при этом, по меньшей мере, одна из этих подложек является полимерной, например, пластмассовой или включающей полимерный слой или покрытие на ней. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения как первая, так и вторая подложки являются пластмассовым материалом.
Каждую из подложек снабжают покрытием из грунтовочного состава на одной из ее поверхностей. Грунтовочный состав можно наносить на каждую поверхность подложки с помощью любой известной технологии, например, покрытия с помощью напыления. Следует отметить, что можно использовать разные технологии нанесения для каждого грунтовочного покрытия, и что тип технологии нанесения покрытия зависит от типа подложки.
После этого первую и вторую подложки снабжают первым и вторым электрически проводящими покрытиями, соответственно, на их грунтовочной поверхности. Покрытия могут быть однослойными покрытиями, нанесенными с помощью технологии магнитного осаждения из паровой фазы, или же покрытия могут быть многослойными покрытиями, как указывалось выше. В частности, первое и второе покрытия могут включать каждое первую проводящую часть, осажденную на подложку с использованием металлического катода, и вторую проводящую часть, осажденную на первую проводящую часть с использованием керамического катода. За счет этого проводящее покрытие формируется в виде выполненного как единое целое или слоистого проводящего покрытия, как указывалось выше. В качестве альтернативного решения, первую проводящую часть можно осаждать с использованием керамического катода, а вторую проводящую часть можно осаждать на первую проводящую часть с использованием металлического катода.
Первую и вторую подложки, включая проводящие покрытия на их соответствующих поверхностях, располагают на расстоянии друг от друга, при этом первое проводящее покрытие первой подложки находится противоположно второму проводящему покрытию второй подложки. Во время изготовления первую и вторую подложки можно удерживать на расстоянии друг от друга и противоположно друг другу с помощью любого известного способа, например, с помощью рамы. Первую и вторую подложки снабжают распорным элементом вокруг, по меньшей мере, части их периметра. В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения между первой и второй подложкой по их кромке помещают сшитый материал для обеспечения желаемого расстояния между ними.
Электрохромную среду, способную уменьшать коэффициент пропускания света после приложения электрического потенциала к первому и второму проводящим покрытиям, помещают между первой и второй подложками, например, за счет нагнетания электрохромной среды через материал распорного элемента и между подложками. Затем электрохромную среду подвергают отвердеванию, например, с помощью нагревания.
В контакте с первым и вторым проводящими покрытиями располагают средства, например, шины 24 и 26, соответственно. Например, анодную шину можно располагать в контакте с первым проводящим покрытием, а катодную шину можно располагать в контакте со вторым проводящим покрытием. Предусматривают проводники (не изображены) для соединения каждой из шин с источником электрического тока. После подключения электрической энергии к шинам, в электрохромной среде создается электрический потенциал, так что электрохромная среда изменяет цвет, уменьшая за счет этого коэффициент пропускания света через электрохромную прозрачную часть.
Хотя электрохромное устройство, согласно данному изобретению, было описано выше применительно к электрохромной прозрачной части 10, включающей прозрачные подложки, грунтовку и электрически проводящие покрытия, в другом не имеющем ограничительного характера варианте выполнения изобретения электрохромное устройство является не прозрачным, так что одни или несколько его элементов не должны быть прозрачными. Например, но без ограничения данного изобретения, электрохромное устройство может быть электрохромным зеркалом, которое включает непрозрачное отражающее покрытие (не изображено) вдоль поверхности 30 или 36 подложки 14. Такие отражающие покрытия хорошо известны для специалистов в данной области техники, и не имеющие ограничительного характера примеры таких покрытий включают серебро и/или хром. В такой конфигурации затемнение электрохромной среды 22 приводит к затемнению отражения от отражающей поверхности, как указывалось выше. Следует отметить, что в варианте выполнения изобретения, в котором отражающее покрытие находится на поверхности 30 подложки 14, покрытие может быть расположено между подложкой 14 и проводящим покрытием 20 (с обеспечением непрозрачности подложки 14) или между подложкой 14 и грунтовочным слоем 34 (с обеспечением непрозрачности как подложки 14, так и грунтовочного слоя 34). Следует дополнительно отметить, что в этом частном варианте выполнения, в котором отражающее покрытие находится на поверхности 30 подложки 14, непрозрачная подложка может быть, например, металлом или полимерным материалом.
Ниже приводится описание примеров данного изобретения, которые иллюстрируют данное изобретение и не должны ограничивать объем изобретения.
Пример 1
Грунтовочный состав был приготовлен следующим образом: олигомер из цианоэтилакрилата и акриловой кислоты был приготовлен в циклогексаноне с 25% твердого вещества. Был добавлен сшивающий агент 2-(3,эпоксициклогексил-5,5-спиро-3,4-эпокси)циклогексан-метадиоксан для реакции, по меньшей мере, с 50% групп карбоновой кислоты.
Приготовленный раствор нанесли на одну поверхность тянутой акриловой пластмассы и подвергли отвердеванию при 198°Ф (88°С). Пластмассовую подложку, включая грунтовочный состав на одной ее поверхности, поместили в вакуумную камеру, и на грунтованную поверхность напылили покрытие из оксида индия-олова (ITO) из металлического катода для обеспечения сопротивления 10 Ом/квадрат.
Процедуру повторили для второй подложки.
Электрохромное устройство изготовили из двух слоев пластмассовой подложки из тянутого акрила, покрытого оксидом индия-олова. А именно, раствор виологенного ксилолперхлората, диметилфеназина, тетрабутил аммонийтертрафторбората, пропиленкарбоната и полиэфира полиуретана был помещен между двумя подложками в качестве электрохромной среды электрохромного устройства.
После приложения электрического потенциала 1,0 В к проводящим покрытиям ITO, устройство переключилось с коэффициента пропускания света 65% до 1%. Затем устройство хранили в течение 3 месяцев и подвергали повторному тестированию. Хотя устройство имело аналогичный коэффициент пропускания света, наблюдались небольшие трещины, исходящие от отверстий проводящих покрытий ITO.
Пример 2
Грунтовочный состав был приготовлен из 0,1 частей карбонатдиола, продаваемого как КМ-1667 фирмы Stahl Corp., 0,9 частей триметилолпропана и 1 части полиизоцианата, продаваемого как Mondur MR фирмы Bayer Corp. Конечный раствор имел 10% твердого вещества в диацетоновом спирте.
Приготовленный раствор нанесли на одну поверхность двух подложек поликарбоната Lexan®, продаваемого G.E.Corp., и подвергали отвердеванию при 230°Ф (110°С) в течение 4 часов. Грунтованные подложки были помещены в вакуумную камеру, а затем на грунтованную поверхность каждой подложки напылили проводящее покрытие ITO с сопротивлением 3-10 Ом/квадрат из металлического катода.
Было изготовлено электрохромное устройство, как описано в примере 1, из двух покрытых подложек. При приложении электрического потенциала 1,0 В устройство переключилось с 67% до 1% коэффициента пропускания света. Затем устройство хранили в течение 2 месяцев и подвергали повторному тестированию. Хотя устройство проявило аналогичный диапазон коэффициента пропускания света, в проводящем покрытии ITO появились небольшие трещины.
Пример 3
Грунтовочный состав для тянутого акрилового листа и акрилового листа Plexiglas®, изготовленный из сополимера метилметакрилата и акриловой кислоты, был приготовлен с 25% твердого вещества в циклогексаноне. Был добавлен циклоалифатический диэпоксид для реакции, по меньшей мере, с 50% групп карбоновой кислоты. Был приготовлен конечный раствор с 10% твердых веществ.
Приготовленный грунтовочный состав нанесли на одну поверхность подложек из тянутого листа акрила и акрила Plexiglas®, и подвергали отвердеванию при 195°Ф (91°С). На каждую грунтованную поверхность напылили проводящее покрытие ITO с сопротивлением 3 Ом/квадрат из металлического катода в вакуумной камере.
Были изготовлены электрохромные устройства, как описано в примере 1, из приготовленных подложек из тянутого акрила и подложек из Plexiglas®. При приложении электрического потенциала 1,0 В к проводящим покрытиям, устройства переключились с 62% до 0,1% коэффициента пропускания света. Затем устройство хранили в течение 3 месяцев и подвергали повторному тестированию. Хотя устройства проявили аналогичный диапазон коэффициента пропускания света, в проводящем покрытии ITO появились небольшие волосные трещины и большие трещины.
Пример 4
Грунтовка, приготовленная как в примере 1, была нанесена на тянутый акрил и подвержена отвердеванию при температуре 190°Ф. На грунтованную поверхность нанесли слой ITO толщиной 500 Å из керамического катода. Поверх этого слоя был нанесен слой ITO из металлического катода до достижения сопротивления всего покрытия 2 Ом/квадрат. Эту процедуру повторили для второй подложки из тянутого акрила.
Из подложек было изготовлено электрохромное устройство, как описано в примере 1. Устройство переключалось с коэффициента пропускания света 65% до 0,5% при приложении напряжения 1,0 В. После 3 месяцев диапазон переключения сохранился тем же.
Затем устройство хранили в течение 3 месяцев и подвергали повторному тестированию. Устройство проявило аналогичный коэффициент пропускания света, причем не было обнаружено трещин в покрытиях ITO.
Пример 5
Грунтовочный состав, приготовленный как в примере 1, был нанесен на две подложки из акрила плексиглас и подвержен отвердеванию при температуре 190°Ф. На грунтованные поверхности подложек нанесли слой ITO из металлического катода до достижения сопротивления всего покрытия 2 Ом/квадрат. Затем поверх этого слоя был нанесен слой ITO толщиной 500 Å из керамического катода.
Было изготовлено электрохромное устройство, как описано в примере 1, включающее покрытые подложки. Устройство переключалось с коэффициента пропускания света 64% до 0,5% при приложении напряжения 1,0 В к проводящим покрытиям. Затем устройство хранили в течение 3 месяцев и подвергли повторному тестированию. Устройство проявило аналогичный коэффициент пропускания света, и не было обнаружено трещин в покрытиях ITO.
Пример 6
Грунтовочный состав, согласно примеру 2, был нанесен на две подложки из поликарбоната Lexan® и подвержен отвердеванию при температуре 230°Ф. На каждую грунтованную поверхность нанесли слой ITO толщиной 800 Å из керамического катода. Поверх этого слоя был нанесен слой ITO из металлического катода до достижения сопротивления всего покрытия 5 Ом/квадрат.
Было изготовлено электрохромное устройство, как описано в примере 1, включающее покрытые подложки. Устройство переключалось с коэффициента пропускания света 68% до 2% при приложении напряжения 1,0 В к проводящим покрытиям. Затем устройство хранили в течение 4 месяцев и подвергали повторному тестированию. В покрытии ITO не было обнаружено трещин и диапазон переключения не изменился.
Пример 7
Грунтовочный состав, согласно примеру 2, был нанесен на две подложки из поликарбоната Lexan® и подвержен отвердеванию при температуре 230°Ф. На каждую грунтованную поверхность нанесли слой ITO из металлического катода до достижения сопротивления всего покрытия 2 Ом/квадрат. Поверх этого слоя был нанесен слой ITO толщиной в диапазоне 200-1000 Å из керамического катода. Толщину второго слоя изменяли для изучения эффективности различной толщины верхнего покрытия.
Было изготовлено электрохромное устройство, как описано в примере 1, включающее покрытые подложки. Устройство переключалось с коэффициента пропускания света 62% до 0,2% при приложении напряжения 1,0 В к проводящим покрытиям. Затем устройство хранили в течение 4 месяцев и подвергли повторному тестированию. В покрытии ITO не было обнаружено трещин и диапазон переключения не изменился.
Выше было приведено описание примеров выполнения данного изобретения. Понятно, что эти примеры выполнения имеют лишь иллюстративный характер. Многие изменения и модификации изобретения, которые являются очевидными для специалистов в данной области техники, входят в объем прилагаемой формулы изобретения.
1. Электрохромное устройство, содержащее первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность, грунтовочный слой на полимерной поверхности, первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое, при этом грунтовочный слой выполнен с обеспечением сцепления первого электропроводящего покрытия с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием между ними камеры, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, расположенное напротив первого электропроводящего покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной и, по меньшей мере, одно из первого и второго электропроводящих покрытий состоит из двух частей - первой электропроводящей части, осажденной из металлического катода, и второй электропроводящей части, осажденной из керамического катода, и электрохромную среду, расположенную в камере, способную приобретать уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму электропроводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде.
2. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая подложка является пластмассовым материалом.
3. Электрохромное устройство по п.2, отличающееся тем, что первая и вторая подложки являются прозрачными и грунтовочный слой является прозрачным.
4. Электрохромное устройство по п.2, отличающееся тем, что вторая подложка является пластмассовым материалом.
5. Электрохромное устройство по п.2, отличающееся тем, что пластмассовый материал выбран из поликарбонатов, полиакрилов, полиуретанов, сополимеров уретана и карбоната, полисульфонов, полиамидов, полиакрилатов, полиэфиров, сложных полиэфиров, полиалкенов, полиимидов, полисульфидов и поливинилацетатов.
6. Электрохромное устройство по п.5, отличающееся тем, что грунтовочный слой выбран из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксиакрилатов, силикатов циркония и SiOx и их смесей и каждое из первого и второго электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI или их смесей.
7. Электрохромное устройство по п.5, отличающееся тем, что указанный поликарбонат выбран из поликарбонатполиуретана, бисфенол-А-поликарбоната, полиэфира поликарбоната, сложного полиэфира поликарбоната и диэтиленгликоль бис(аллилкарбоната).
8. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные первая и вторая подложки являются прозрачными и указанный грунтовочный слой является прозрачным.
9. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая подложки являются прозрачным пластмассовым материалом и грунтовочный слой является прозрачным грунтовочным слоем, дополнительно имеется второй прозрачный грунтовочный слой, расположенный между поверхностью второй подложки и вторым электропроводящим покрытием, сцепляющий второе электропроводящее покрытие со второй подложкой, при этом второй грунтовочный слой является совместимым с электрохромной средой.
10. Электрохромное устройство по п.9, отличающееся тем, что грунтовочный слой выбран из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксиакрилатов, силикатов циркония и SiOx или их смесей.
11. Электрохромное устройство по п.10, отличающееся тем, что каждое из указанных электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI или их смесей.
12. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что грунтовочный слой выбран из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксиакрилатов и силикатов циркония или их смесей.
13. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что грунтовочный слой выбран из сшитого полиуретана на основе карбонатдиола, сополимера цианоэтилакрилата и акриловой кислоты, сополимера 2-этилгексилакрилата и акриловой кислоты, триполимера цианоэтилакрилата, гидроксиэтилакрилата и акриловой кислоты, триполимера цианоэтилакрилата, 2-этилгексилакрилата и акриловой кислоты, и триполимера алкоксида циркония, коллоидного диоксида кремния и акрилатсилана.
14. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что грунтовочный слой содержит сшитый полиуретан на основе карбонатдиола и электрохромная среда содержит полиуретан.
15. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что электрохромная среда содержит, по меньшей мере, два соединения, включающие, по меньшей мере, одно анодное электрохромное соединение и, по меньшей мере, одно катодное электрохромное соединение, при этом при приложении электрического потенциала к электрохромной среде происходит одновременное окисление анодного электрохромного соединения и восстановление катодного электрохромного соединения, что приводит к уменьшению коэффициента пропускания света.
16. Электрохромное устройство по п.15, отличающееся тем, что электрохромная среда является самостирающейся.
17. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое из первого и второго электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI или их смесей.
18. Электрохромное устройство по п.17, отличающееся тем, что каждое из первого и второго электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, IMI или их смесей.
19. Электрохромное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит сильно отражающее, непрозрачное покрытие на поверхности одной из первой и второй подложек.
20. Электрохромное устройство по п.19, отличающееся тем, что пластмассовый материал выбран из поликарбонатов, полиакрилов, полиуретанов, сополимеров уретана и карбоната, полисульфонов, полиамидов, полиакрилатов, полиэфиров, сложных полиэфиров, полиалкенов, полиимидов, полисульфидов и поливинилацетатов, грунтовочный слой выбран из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксиакрилатов и силикатов циркония и их смесей, и каждое из первого и второго электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI или их смесей.
21. Электрохромное устройство по п.20, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно из первого и второго электропроводящих покрытий является состоящим из двух частей, содержащим первую электропроводящую часть, осажденную из металлического катода, и вторую электропроводящую часть, осажденную из керамического катода.
22. Электрохромное устройство по п.19, отличающееся тем, что непрозрачное покрытие расположено между первой или второй подложкой и соответствующим первым или вторым электропроводящим покрытием.
23. Электрохромное устройство по п.19, отличающееся тем, что первая или вторая подложка расположена между непрозрачным покрытием и соответствующим первым или вторым электропроводящим покрытием.
24. Электрохромная прозрачная часть, содержащая первую и вторую расположенные на расстоянии друг от друга прозрачные подложки, образующие между собой камеру, при этом первая и вторая подложки содержат первое и второе электропроводящее прозрачное покрытие на соответствующих обращенных друг к другу поверхностях и электрохромную среду в указанной камере, имеющую пониженный коэффициент пропускания света при подводе электрической энергии к первому и второму электропроводящим покрытиям для создания электрического потенциала в электрохромной среде, при этом указанная среда содержит электрохромный раствор, диспергированный в полимерной матрице, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек выполнена из пластмассы и, по меньшей мере, одно из первого и второго электропроводящих покрытий прикреплено к пластмассовой подложке через прозрачный грунтовочный состав, который является совместимым с электрохромной средой.
25. Электрохромная прозрачная часть по п.24, отличающаяся тем, что пластмассовая подложка выбрана из поликарбонатов, полиакрилов, полиуретанов, сополимеров уретана и карбоната, полисульфонов, полиамидов, полиакрилатов, полиэфиров, сложных полиэфиров, полиалкенов, полиимидов, полисульфидов и поливинилацетатов, и грунтовочный состав выбран из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксиакрилатов, силикатов циркония и SiOx и их смесей.
26. Электрохромная прозрачная часть по п.25, отличающаяся тем, что электрохромная среда содержит, по меньшей мере, два соединения, включающие, по меньшей мере, одно анодное электрохромное соединение и, по меньшей мере, одно катодное электрохромное соединение и при этом приложение электрического потенциала к электрохромной среде вызывает одновременное окисление анодного электрохромного соединения и восстановление катодного электрохромного соединения, что приводит к уменьшению коэффициента пропускания света.
27. Электрохромная прозрачная часть по п.26, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно из указанных электрически проводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI и их смесей.
28. Электрохромная прозрачная часть по п.27, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно из первого и второго электропроводящих покрытий является состоящим из двух частей - первой электропроводящей части, осажденной из металлического катода, и второй электропроводящей части, осажденной из керамического катода.
29. Электрохромное устройство, содержащее первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность, грунтовочный слой на полимерной поверхности, первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое, который сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием между ними камеры, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, расположенное напротив первого покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, по меньшей мере, одно из первого и второго электропроводящих покрытий является покрытием из двух частей, содержащим первую электропроводящую часть, осажденную из металлического катода, и вторую электропроводящую часть, осажденную из керамического катода, и электрохромную среду в камере, способную иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, при этом грунтовочный слой является совместимым с электрохромной средой.
30. Способ изготовления электрохромного устройства, содержащий создание первой подложки, имеющей полимерную поверхность, нанесение грунтовочного слоя на полимерную поверхность, формирование первого электропроводящего прозрачного покрытия на грунтовочном слое первой подложки, создание второй подложки, при этом, по меньшей мере, одна из указанных первой и второй подложек является прозрачной, формирование второго электропроводящего прозрачного покрытия на поверхности второй подложки, при этом, по меньшей мере, одно из первого или второго электропроводящего покрытия формируют состоящим из двух частей, содержащим первую электропроводящую часть, которую осаждают из металлического катода, и вторую электропроводящую часть, которую осаждают из керамического катода, расположение первой и второй подложек на расстоянии друг от друга, так что первое электропроводящее покрытие и второе электропроводящее покрытие расположены напротив друг друга с образованием камеры между ними, обеспечение электрохромной среды внутри камеры, при этом электрохромная среда способна иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и грунтовочный слой и электрохромная среда являются совместимыми.
31. Способ по п.30, отличающийся тем, что первая подложка является пластмассой.
32. Способ по п.31, отличающийся тем, что первая и вторая подложки обе являются прозрачными и грунтовочный слой является прозрачным.
33. Способ по п.30, отличающийся тем, что первая и вторая подложки обе являются прозрачными и дополнительно содержащий нанесение грунтовочного материала, который является совместимым с электрохромной средой, между поверхностью второй подложки и вторым электрически проводящим покрытием.
34. Способ по п.33, отличающийся тем, что первая и вторая подложки обе являются прозрачными и первый и второй грунтовочные слои являются прозрачными.
35. Способ по п.33, отличающийся тем, что формирование первого электропроводящего покрытия содержит формирование первого покрытия из двух частей, первой электропроводящей части, которую осаждают на первую подложку из металлического катода, и второй электропроводящей части, которую осаждают на первую подложку из керамического катода, и формирование второго электропроводящего покрытия содержит формирование второго покрытия из двух частей, первой электропроводящей части, которую осаждают на вторую подложку из металлического катода, и второй электропроводящей части, которую осаждают на вторую подложку из керамического катода.
36. Способ изготовления электрохромного устройства, содержащий создание первой подложки, имеющей полимерную поверхность, нанесение грунтовочного слоя на полимерной поверхности, формирование первого электропроводящего прозрачного покрытия на грунтовочном слое первой подложки, создание второй подложки, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, формирование второго электропроводящего прозрачного покрытия на поверхности второй подложки, при этом, по меньшей мере, одно из первого электропроводящего покрытия или второго электропроводящего покрытия включает две части, первую электропроводящую часть, которую осаждают из металлического катода, и вторую электропроводящую часть, которую осаждают из керамического катода, расположение первой и второй подложек на расстоянии друг от друга, так что первое электропроводящее покрытие и второе электропроводящее прозрачное покрытие расположены напротив друг друга с образованием камеры между ними, и обеспечение электрохромной среды внутри камеры, при этом электрохромная среда способна иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям.
37. Способ по п.36, отличающийся тем, что грунтовочный слой совместим с электрохромной средой.
38. Электрохромное устройство, содержащее первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность, грунтовочный слой на полимерной поверхности, первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое первой подложки, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием между ними камеры, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, сильно отражающее, непрозрачное покрытие на поверхности одной из первой и второй подложек, электрохромную среду, расположенную в камере, способную иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, причем электрохромная среда и грунтовочный слой являются совместимыми.
39. Электрохромное устройство, содержащее первую подложку, выбранную из поликарбонатов, полиакрилов, полиуретанов, сополимеров уретана и карбоната, полисульфонов, полиамидов, полиакрилатов, полиэфиров, сложных полиэфиров, полиалкенов, полиимидов, полисульфидов и поливинилацетатов, грунтовочный слой на поверхности первой подложки, первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое первой подложки, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием камеры между ними, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, и электрохромную среду, расположенную в камере, способную иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, причем электрохромная среда и грунтовочный слой являются совместимыми.
40. Электрохромное устройство по п.39, отличающееся тем, что грунтовочный слой выбран из акрилатов, полиуретанов, уретанакрилатов, эпоксидов, эпоксиакрилатов, силикатов циркония и SiOx и их смесей, и каждое из первого и второго электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI и их смесей.
41. Электрохромное устройство, содержащее первую подложку, имеющую, по меньшей мере, одну полимерную поверхность, грунтовочный слой на поверхности первой подложки, при этом грунтовочный слой выбран из полиуретанов, уретанакрилатов и силикатов циркония и их смесей, первое электропроводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое первой подложки, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием камеры между ними, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, и электрохромную среду, расположенную в камере, способную иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, причем электрохромная среда и грунтовочный слой являются совместимыми.
42. Электрохромное устройство по п.41, отличающееся тем, что каждое из первого и второго электропроводящих покрытий выбрано из оксида олова, оксида индия-олова, оксида олова, легированного фтором, оксида олова, легированного сурьмой, IMI и их смесей.
43. Электрохромное устройство, содержащее первую подложку, имеющую по меньшей мере одну полимерную поверхность, грунтовочный слой на поверхности первой подложки, который выбран из сшитого полиуретана на основе карбонатдиола; сополимера цианоэтилакрилата и акриловой кислоты, сополимера 2-этилгексилакрилата и акриловой кислоты, триполимера цианоэтилакрилата, гидроксиэтилакрилата и акриловой кислоты; триполимера цианоэтилакрилата, 2-этилгексилакрилата и акриловой кислоты, и триполимера алкоксида циркония, коллоидного диоксида кремния и акрилатсилана, первое электрически проводящее прозрачное покрытие на грунтовочном слое первой подложки, при этом грунтовочный слой сцепляет первое электропроводящее покрытие с полимерной поверхностью первой подложки, вторую подложку, расположенную на расстоянии от первой подложки с образованием камеры между ними, второе электропроводящее прозрачное покрытие на поверхности второй подложки, так что первое покрытие расположено напротив второго покрытия, при этом, по меньшей мере, одна из первой и второй подложек является прозрачной, и электрохромную среду, расположенную в камере, способную иметь уменьшенный коэффициент пропускания света после приложения электрической энергии к первому и второму проводящим покрытиям и создания электрического потенциала в электрохромной среде, причем электрохромная среда и грунтовочный слой являются совместимыми.
