Органический электрохромный материал с переменным светопропусканием

4С Р*, Ф . 1 .

ОП " НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0щ 566863

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.11.74 (21) 2091248/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 29.08.77 (51) М. Кл. - С 09 К 11/06//

G 02F 1/00

Государственный комитет

Совета Мннистрав СССР ое делам изобретений в открытий (53) УДК 621.3.032.35:

:661.7(088.8) (72) Авторы изобретения

И. В. Шелепин, Н. И. Карпова и В. А. Барачевский (71) Заявитель (54) ОРГАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОХРОМНЫЙ МАТЕРИАЛ

С ПЕРЕМЕННЪ|М СВЕТОПРОПУСКАНИЕМ

Изобретение относится к органическим электрохромным материалам с переменным светопропусканием, изменяющимся при наложении электрического поля, и может быть использовано при изготовлении буквенно-цифровых визуальных индикаторных устройств, средств ввода-вывода информации вычислительных и информационных систем, модуляторов светового потока.

Известны органические электрохромные материалы (ЭХМ) с переменным светопропусканием, содержащие в качестве основных ингредиентов, ответственных за окрашивание материала в,процессе электрохимической реакции на одном из электродов, производные оксифенилимидазола и бифенила. Помимо растворителя дополнительными ингредиентами, вступающими в электрохимическую реакцию на другом электроде, в известных ЭХМ служат неорганические соли и производные бензохинона (1).

Однако такие ЭХМ обладают высоким сроком службы только в режиме периодической смены полярности низковольтного постоянного электрического напряжения через каждые

0,33 — 0,5 сек. Длительное же воздействие электрического тока определенной полярности приводит к резкому уменьшению их срока слу>кбы вплоть до перехода окрашенной окисленной формы в другое химическое соединение, что приводит к необратимому обесцвечиванию этих материалов.

Известны также органические ЭХМ с переменным светопропусканием, содержащие в качестве основных ингредиентов производные бипиридила, диазопирена и бихинолинов. В качестве дополнительных ингредиентов, помимо растворителя, в этих материа IBx используют либо восстановленную окрашенную фор10 му производного бипиридила, либо металл электрода в контакте с собственной малорастворимой солью (2).

Поскольку восстановленная форма окрап на, а металл непрозрачен, то получение из15 вестного электрохромного устройства с переменным светопропусканием достигается путем выведения вспомогательного электрода за пределы основного электрода, используемого для наблюдения изображения. Это приводит к

20 увеличению плотности электрического тока и к неравномерности образования окрашенной формы на поверхности оптически прозрачного основного электрода за счет неудобного геометрического взаимного расположения элек25 трода.

Известен органический элсктрохромный материал с переменным светопропусканием, содср>кащий раствор солей 1,1 -диметил-4,1 -дипиридилия, вещество, увеличивающее вяз30 кость, например карбоксиметилцеллюлозу, и

566863

25

30 в качестве растворителя — раствор пропилепгликоля f3).

Данный материал при наложении электрического напряжения 1,5 — 3 в окрашивается, а при изменении направления электрического тока обесцвечивается. Реакция окрашиванияобесцвечнвания известного ЭХМ осуществляется в присутствии кислорода воздуха, а в некоторых случая«также солей четыре«валентного церия, которые способствуют ускорению реакции обесцвечивания растворов при отключении электрического напряжения или при изменении направления электрического тока.

Растворы производных бипиридила при использовании их в отсутствии кислорода являются материалами практически однократного действия. Применением кислорода в качестве окислителя восстановленной формы бипиридила позволяет несколько увеличить срок службы материала, но приводит к необратимому взаимодействию промежуточных продуктов восстановления кислорода с производными бипиридила, а следовательно, к ухудшению в процессе эксплуатации временны«и светотехнически« свойств материала.

Добавление солей церия хотя и несколько улучшает временные характеристики, но делает растворы термодинамически нестабильными. Поэтому известные ЭХМ характеризуются малостабильными и плохо воспроизводимыми свойствами, а также ограниченным сроком службы.

С целью обеспечения стабильного и контролируемого воспроизведения электро«ромных свойств материала и увеличения его срока службы, предлагаемый органический электро«ромный материал с переменным светопропусканием дополнительно содержит производное ферроцена, а в качестве вещества, увеличивающего вязкость, и растворителя содержит соответственно поливинилбутираль и диметилформамид при следующем соотношении компонентов, вес. /ю.

1,1 -диметил-4,4 -дипиридилий диперхлорат 1 — 2

Производное ферроцена 3 вЂ

Поливинилбутираль 5 — 15

Диметилформамид Остальное

Производное ферроцена для предлагаемого

ЭХМ выбирают из группы соединений, включающей моно-трет-бутилферроцен, ди-трет-бутилферроцен, три-трет-бутилферроцен, моноизооктилферроцен, диизооктилферроцен, триизооктилферроцен, дибензилферроцен и другие аналогичные производные ферроцена.

Предлагаемый электрохромный материал имеет стабильное и контролируемое воспроизведение электрохромных свойств, т. е. обладает стабильными во времени скоростными и светотехническими характеристиками, и обеспечивает увеличенный срок службы электрохромных устройств. Данный электрохромный материал обратимо окрашивается и обесцве35

65 чивается по меньшей мере в течение 10 циклов работы в замкнутом пространстве в отсутствии кис,чорода.

Испытание своистн предлагаемого ЭХМ

ПРИВОДЯТ В УCT()OIICTIIC, стеклянны«пластин с нанесенными на внутренние cTopoHbl слоями Окиси Олова или индия с легирующими добавками. Стеклянные пластины накладывают друг на друга со сдвигом в одном из направлений, что обеспечивает возможность присоединения электрических контактов к проводящим покрытиям. Поверхностное сопротив",åíèc полученны«электродов составляет б — 10 ом/см - . Между стеклами помещают рамку из тефлона размером 30+

+30 мм - и шириной боковы«стенок 3 — 5 мм.

Пространство, ограниченное тефлоновой рамкой и двумя стек Iÿíными пластинками, започ няют предлага-.ìû,ì ЭХМ, после чего стягивают пластины струбцинами.

П р н м е р 1. Готовят раствор, содержащий

2 г 1,1 -диметил-4,4 -дипиридилий диперхлората, 3 г три-трет-бутилферроцсна, 15 г поливинилбутираля и 80 г диметилформамида. Этим раствором заполняют электрo«роMIIoå устройство с электродами из окиси индия толщиной слоя 005 мм. На электроды устройства накладывают постоянное электрическое напряжение

1,5 в, что приводит к равномерному окрашиванию всей площади оптически прозрачных электродов. Затем электроды замыкают накоротко, что обеспечивает просветление раствора. Исходное светопропускание TI анализируемого раствора составляет 82 ед. При ежедневной работе электро«ромного устройства по 8 час в течение 2 месяцев при смене полярности электродов через 0,5 час предлагаемый ЭХМ практически не изменяет исходного светопропускания (Т вЂ” — 81 — 82 ед), времени заполнения и просветления. После достижения максимальной оптической плотности предлагаемый ЭХМ в течение каждых 0,5 час при постоянном электрическом сигнале также не изменяет своего светопропускания.

Пример 2. Готовят раствор, содержащий

1 г 1,1 -диметил-4,4 -дипиридилий диперхлората, б г ди-трет-бутилферроцена, 5 г поливинилбутираля и 88 г диметилформамида, Полученный раствор анализируют на светопропускание постоянного напряжения 1,8 в.

Наложение указанной величины тока обеспечивает равномерное по всей площади затемнение оптически прозрачных электродов, а замыкание электродов накоротко — просветление ЗХМ. При ежедневной работе электрохромного устройства по 8 час в течение 2 месяцев .при смене полярности через 0,5 час предлагаемый ЭХМ практически не изменяет свои светотехнические и скоростные «арактеристики.

Таким образом, высокая обратимость, стаоильность временных «арактеристик процессов окрашивання-обесцвечивания и возможность сохранения электрî«имически индуцированной окраски при постоянном электрическом

566863

Формула изобретения

Составитель Л. Романцева

Тскред М. Семенов

Редактор М. Дмитриева

Коррсктор Л. Брахнина

Заказ !881/1О Изд. No 643 Тираж 850 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

II0 делам изооретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раугиская нао., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 сигнале длительное время, характерное для предлагаемого органического электрохромного материала, обеспечивают изготовление более качественных электрохромных устройств с переменным светопропусканием, обладающих высоким сроком службы и стабильными во времени скоростными и светотехническими характеристиками.

Органический электрохромный материал с переменным светопропусканием, содержащий раствор 1,1 -диметил-4,4 -дипиридилий диперхлората, вещество, увеличивающее вязкость, и растворитель, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильного и контролируемого воспроизведения электрохромных свойств материала и увеличения его срока слу>кбы, он дополнительно содержит проиЗводное ферроцена, а в качестве вещества, увеличивающего вязкость, и растворителя содержит соответственно,поливинилбутираль и диметилформамид при следующем соотношении компонентов, вес. о/о.

1,1 -диметил-4,4 -дипиридилий диперхлорат 1 — 2

Производное ферроцена 3 — 6

10 Поливинилбутираль 5 — 15

Диметилформамид Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Патент США _#_o 3453038, кл. 350-160, 15 01.07.69.

2. Патент Англии Хо 1314049, кл. 44F, 18.04.73.

3. Патент США Хо 3652149, кл. 350 — 160, 28. 03. 72.