DE102008024639A1 - Carrier substrate i.e. Indium tin oxide coated polyethylenterephthalate carrier substrate, for electrode layer of electrochromic cells of electrochromic display, has recess in which electrochromic active formulation is inserted - Google Patents

Carrier substrate i.e. Indium tin oxide coated polyethylenterephthalate carrier substrate, for electrode layer of electrochromic cells of electrochromic display, has recess in which electrochromic active formulation is inserted Download PDF

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Abstract

The substrate has a recess in which an electrode layer extends, where the electrode layer has thickness of about 20 to 500 nanometers. The electrode layer is made of Indium tin oxide, metal, metal alloy or conductive organic material e.g. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), Polyaniline or polythiophene. An electrochromic active formulation is inserted into the recess. A plastic film has thickness of about 70 to 200 micrometers. The substrate is made of polyethylenterephthalate, Poly(methyl methacrylate), Polycabonate or polyurethane-derivatives. An independent claim is also included for a method for producing a recess of a carrier substrate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoff-Trägersubstrat zur Herstellung elektrochromer Bauteile, insbesondere für die Herstellung elektrochromer Displays.The The invention relates to a plastic carrier substrate for the production Electrochromic components, in particular for the production electrochromic displays.

Nach dem Stand der Technik besteht eine elektrochrome Zelle aus zwei planaren, mit Elektroden beschichteten Trägersubstraten, z. B. aus Glas oder Kunststoff, wobei sich die elektrochrom aktive Formulierung zwischen den Elektrodenschichten befindet.To In the prior art, an electrochromic cell consists of two planar, electrode-coated carrier substrates, z. Example of glass or plastic, wherein the electrochromic active formulation located between the electrode layers.

Die Applikation der elektrochromen Formulierung kann unter anderem mittels Siebdruck und/oder Rakeln erfolgen. Dies erfolgt z. B. auf einem Glas- oder flexiblen Kunststoffsubstrat mit beispielsweise jeweils transparenter Elektrode, beispielsweise aus ITO (Indium Tin Oxide). Nach der Applikation wird das elektrochrome Bauteil mittels eines weiteren Substrats aus Glas oder Kunststoff, ebenfalls jeweils mit leitfähigem Elektrodenmaterial beschichtet, geschlossen. Die beiden mit Elektrodenmaterial beschichteten Teile des elektrochromen Bauteils nennt man „Trägersubstrate” oder auch „Fügeteile”.The Application of the electrochromic formulation may, inter alia, by means of Screen printing and / or doctoring done. This is done z. On a glass or flexible plastic substrate with, for example, each more transparent Electrode, for example, from ITO (indium tin oxide). After the application will the electrochromic device by means of another substrate made of glass or plastic, also each with conductive electrode material coated, closed. The two coated with electrode material Parts of the electrochromic device are called "carrier substrates" or also "parts to be joined".

Bisher sind nur wenige Methoden bekannt, mittels derer die Herstellung der elektrochromen Bauteile problemlos erfolgen kann, weil die Formulierung nach der Applikation auf der unteren Elektrode durch Applikation der oberen Elektrode versiegelt werden muss, damit nicht Luft und/oder Feuchte an die elektrochrom aktive Formulierung und/oder Elektrodenschicht kommt. Bislang werden flüssige Kleber eingesetzt, deren Anwendung Nachteile beim Handling der klebrigen Teile mit sich bringt.So far Only a few methods are known, by means of which the production the electrochromic components can be done easily, because the formulation after application on the lower electrode by application the upper electrode must be sealed so that not air and / or Moisture to the electrochromic active formulation and / or electrode layer comes. So far, liquid adhesives are used whose Application disadvantages in handling the sticky parts brings with it.

Aus der DE 10 2007 037 620 ist ein elektrochromes Display, zwei parallel zueinander angeordnete Elektrodenschichten auf Trägersubstraten umfassend, bekannt wovon zumindest ein Trägersubstrat und seine leitfähige Beschichtung transparent sind und von denen wenigstens bei einer der beiden Trägersubstrate die elektrisch leitfähige Schicht in getrennte, einzeln kontaktierbare Flächensegmente aufgeteilt sein kann und sich zwischen den Trägersubstraten eine elektrochrom aktive Formulierung befindet, wobei die beiden parallel zueinander angeordneten Trägersubstrate durch einen Rahmen aus Schmelzkleber verbunden sind. Nachteilig daran ist jedoch, dass das Aufbringen eines Schmelzklebers problematisch ist, weil der Kleber passend zur elektrochromen Formulierung, zum Trägersubstrat und zu den Elektrodenschichten auszuwählen ist.From the DE 10 2007 037 620 is an electrochromic display comprising two mutually parallel electrode layers on carrier substrates, known, of which at least one carrier substrate and its conductive coating are transparent and of which at least in one of the two carrier substrates, the electrically conductive layer can be divided into separate, individually contactable surface segments and between the carrier substrates is an electrochromic active formulation, wherein the two mutually parallel carrier substrates are connected by a frame made of hot melt adhesive. The disadvantage of this, however, is that the application of a hot melt adhesive is problematic, because the adhesive is suitable to select the electrochromic formulation, the carrier substrate and the electrode layers.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Trägersubstrat für elektrochrome Bauteile zu schaffen, das ohne Kleberahmen auskommt.task The invention is therefore a carrier substrate for To create electrochromic components that requires no adhesive frame.

Lösung der Aufgabe und Gegenstand der Erfindung ist ein Trägersubstrat einer Elektrodenschicht für ein elektrochromes Bauteil, das eine Vertiefung umfasst, in die die Elektrodenschicht zumindest hineinragt und in die die elektrochrom aktive Formulierung eingebracht werden kann. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vertiefung eines mit einer Elektrode beschichteten Trägersubstrates durch einen Tiefziehprozess, wobei das mit einer Elektrode beschichtete Trägersubstrat einem aus dem Stand der Technik bekannten Tiefziehprozess unterzogen wird.solution The object and the subject of the invention is a carrier substrate an electrode layer for an electrochromic component, which comprises a recess into which the electrode layer at least protrudes and introduced into the electrochromic active formulation can be. In addition, the subject of the invention is a Method for producing a depression of an electrode coated carrier substrate by a deep-drawing process, wherein the carrier substrate coated with an electrode is subjected to known from the prior art deep drawing process.

Überraschenderweise kann dieser Prozess so durchgeführt werden, dass die Elektrodenschicht mechanisch unbeschädigt bleibt und auch die für die Funktion des elektrochromen Bauteils wichtigen elektrischen Eigenschaften, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, nicht nachteilig verändert werden. Weiterhin erfolgt die mechanische Belastung des mit Elektrodenmaterial beschichteten Trägersubstrats ohne die Bildung von Rissen in der Elektrodenschicht, beispielsweise in der ITO-Schicht.Surprisingly This process can be performed so that the electrode layer mechanically undamaged remains and also for the function the electrochromic component important electrical properties, in particular the electrical conductivity, not detrimental to be changed. Furthermore, the mechanical stress occurs of the carrier material coated with electrode material without the formation of cracks in the electrode layer, for example in the ITO layer.

Beispielsweise ist die Vertiefung im weitesten Sinne wannenförmig, d. h. das Trägersubstrat enthält eine eingeprägte Vertiefung zur Aufnahme der elektrochrom aktiven Formulierung. Die Vertiefung wird mittels eines Prozesses, der ein an sich bekannter Tiefziehprozess ist, hergestellt.For example is the depression in the broadest sense trough-shaped, d. H. the carrier substrate contains an embossed Well for receiving the electrochromic active formulation. The Deepening is by means of a process that is a known one Thermoforming process is made.

Beispielsweise erfolgt die Herstellung der Vertiefung auf die folgende Weise: Zur Formgebung des Trägersubstrats wird eine Negativform wie beispielsweise eine Metallplatte, z. B. eine Aluminiumplatte, die eine Vertiefung enthält, die im Abdruck der gewünschten Tiefe der herzustellenden Vertiefung in dem elektrodenbeschichteten, beispielsweise ITO-beschichteten Trägersubstrat entspricht, bzw. etwas größer ist, verwendet. Auf diese Metallplatte wird eine mit leitfähigem Material beschichtete Kunststoff-Folie mit der beschichteten Seite nach oben gelegt. Über die Vertiefung wird auf die Folie ein Metallblock als „Stempel” zentriert. Dieser ist vom Umfang her etwas kleiner als der Umfang der Vertiefung in der Metallplatte. Außerhalb der Vertiefung wird die Folie mit planaren Metallplatten beschwert. Die Anordnung wird auf einer Hotplate schrittweise innerhalb von z. B. 4 Stunden auf 160°C aufgeheizt und eine bestimmte Zeit, z. B. 1 h bei dieser Temperatur gehalten. Die Abkühlung der Folie auf Raumtemperatur erfolgt im belasteten Zustand während mehrerer Stunden. Als Endprodukt wird ein ITO-Kunstoff-Trägersubstrat mit einer wannenförmigen Vertiefung erhalten. Zur Durchführung im großtechnischen Maßstab stehen entsprechende Tiefziehmaschinen mit Ober- und/oder Unterheizung zur Verfügung. Die eingeprägte Vertiefung beträgt 10–1000 μm, vorzugsweise aber im Bereich von ca. 50 μm.For example the recess is made in the following way: Zur Shaping the carrier substrate becomes a negative mold like For example, a metal plate, for. B. an aluminum plate, the contains a depression in the imprint of the desired Depth of the well to be produced in the electrode-coated, for example, corresponds to ITO-coated carrier substrate, or slightly larger, used. On this metal plate becomes a plastic material coated with conductive material placed with the coated side up. About the Deepening is centered on the foil a metal block called a "punch". This is slightly smaller in circumference than the perimeter of the depression in the metal plate. Outside the recess, the film weighted with planar metal plates. The arrangement is on a Hotplate gradually within z. B. 4 hours at 160 ° C. heated and a certain time, for. B. 1 h held at this temperature. The cooling of the film to room temperature takes place in the loaded Condition for several hours. The final product is a ITO plastic carrier substrate with a trough-shaped Well received. For implementation on an industrial scale are corresponding thermoforming machines with top and / or bottom heating to disposal. The embossed depression is 10-1000 microns, but preferably in the range of about 50 μm.

Die Applikation der elektrochrom aktiven Formulierung erfolgt mittels bekannter Verfahren wie Rakeln, Siebdruck oder Dispensen in die Wanne. Die Ränder der Wanne dienen als Barriere für das elektrochrom aktive Material. Vor dem Fügen der Trä gersubstrate zum elektrochromen Bauteil mit einem zweiten, beispielsweise planaren ITO-Kunststoff-Trägersubstrat, wird auf eines der beiden Trägersubstrate ein Kleberahmen aufgebracht und die beiden Teile miteinander verklebt.The Application of the electrochromic active formulation by means of known methods such as doctoring, screen printing or dispensing in the Tub. The edges of the tub serve as a barrier for the electrochromically active material. Before joining the Trä gersubstrate to the electrochromic component with a second, for example, planar ITO plastic carrier substrate, will be on one of the two Carrier substrates applied an adhesive frame and the two Parts glued together.

Dieses Verfahren ist für alle bekannten thermoplastischen Träger-Kunststoffe für ITO geeignet. Speziell geeignet sind ITO-beschichtete Polyethylen-terephthalat (PET)-Trägersubstrate. Andere geeignete Kunststoff-Trägersubstrate sind z. B. Poly(methylmethacrylat (PMMA), Polycabonate (PC) oder Polyurethan (PU)-Derivate sowie beliebige Mischungen davon. Die Dicke der Kunststoff-Trägerfolie liegt im Bereich von 70 bis 200 μm vorteilhaft bei ca. 125 μm, die Dicke der Elektrodenschicht, beispielsweise der ITO-Schicht bei 20 bis 500 nm, insbesondere bei 200 nm. Beide Dicken können aber nach oben oder unten abweichen. Die Elektrodenbeschichtung des Trägersubstrates kann aber auch eine metallische sein.This Method is for all known thermoplastic carrier plastics suitable for ITO. Especially suitable are ITO-coated Polyethylene terephthalate (PET) support substrates. Other suitable plastic carrier substrates are for. B. poly (methyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or polyurethane (PU) derivatives and any Mixtures thereof. The thickness of the plastic carrier film is in the range of 70 to 200 microns advantageous at approx. 125 microns, the thickness of the electrode layer, for example the ITO layer at 20 to 500 nm, in particular at 200 nm. Both Thicknesses can deviate upwards or downwards. The Electrode coating of the carrier substrate can also be a be metallic.

Die ITO-Schicht auf dem thermoplastischen Trägersubstrat kann auch durch elektrisch leitfähige organische Polymerschichten ersetzt sein. Dies kann beispielsweise eine Schicht aus Polyethylendioxythiophen (PEDOT), Polyanilin, Polythiophen oder anderen elektrisch leitfähigen Materialien sein.The ITO layer on the thermoplastic carrier substrate can also by electrically conductive organic polymer layers be replaced. This may for example be a layer of Polyethylendioxythiophen (PEDOT), polyaniline, polythiophene or other electrically conductive Be materials.

Ausführungsbeispieleembodiments

1) Herstellung eines ITO-Kunststoff-Trägersubstrats mit einer Vertiefung1) Production of an ITO plastic carrier substrate with a depression

Als Trägersubstrat wird ein ITO-beschichtetes PET-Trägersubstrat der Dicke 125 μm und der Größe 5 × 10 cm2 verwendet. Dieses befindet sich auf einer Aluminium-Platte gleicher Größe. Diese Platte enthält zentriert eine Vertiefung von 50 μm. Die Außenkanten der Vertiefung betragen 1.5 × 2.5 cm2. Über die Vertiefung wird ein Metallblock mit einer Grundfläche von 1 × 2 cm2 zentrisch positioniert. Der restliche Bereich des Trägersubstrats wird mit einer Metallplatte, die eine entsprechende Aussparung für den Metallblock aufweist, beschwert.The carrier substrate used is an ITO-coated PET carrier substrate 125 μm thick and 5 × 10 cm 2 in size. This is on an aluminum plate of the same size. This plate contains centered a recess of 50 microns. The outer edges of the depression are 1.5 × 2.5 cm 2 . A metal block with a base area of 1 × 2 cm 2 is centrally positioned over the recess. The remaining area of the carrier substrate is weighted with a metal plate having a corresponding recess for the metal block.

Die Anordnung befindet sich auf einer Hotplate und wird mit einer Heizrate von 40°C/h auf 160°C aufgeheizt. Diese Temperatur wird für eine Stunde beibehalten. Nach dem Abschalten der Hotplate erfolgt das Abkühlen auf Raumtemperatur auf der Hotplate über mehrere Stunden. Nach Beendigung des Prozesses wird ein ITO-beschichtetes Kunststoff-Trägersubstrat mit einer eingeprägten wannenförmigen Vertiefung erhalten. Die elektrische Leitfähigkeit ist gegenüber der eines planaren Trägersubstrats mit 35 Ω/cm2 unverändert.The arrangement is located on a hotplate and is heated to 160 ° C at a heating rate of 40 ° C / h. This temperature is maintained for one hour. After turning off the hotplate, cool down to room temperature on the hotplate for several hours. After completion of the process, an ITO-coated plastic carrier substrate is obtained with an impressed trough-shaped depression. The electrical conductivity is unchanged from that of a planar carrier substrate with 35 Ω / cm 2 .

2) Herstellung einer elektrochromen Zelle2) Preparation of an electrochromic cell

Das elektrochrom aktive Material wird mittels Rakeln in die Vertiefung appliziert. Zum Verschließen der Zelle wird ein planares ITO-Kunststoff-Trägersubstrat verwendet. Auf diesem befindet sich entsprechend positioniert ein Kleberahmen. Beim Anlegen einer Spannung entsteht eine entsprechende Farbänderung des elektrochrom aktiven Materials.The Electrochromic active material is applied by doctoring into the well applied. To close the cell becomes a planar ITO plastic carrier substrate used. Located on this an adhesive frame is positioned accordingly. When creating a Voltage creates a corresponding color change of the electrochromic active material.

Die Erfindung betrifft ein Kunststoff-Trägersubstrat zur Herstellung elektrochromer Bauteile, insbesondere für die Herstellung elektrochromer Displays, wobei bei zumindest eines der üblichen planaren Trägersubstrate durch ein Trägersubstrat mit einer Vertiefung ersetzt ist.The The invention relates to a plastic carrier substrate for the production Electrochromic components, in particular for the production electrochromic displays, wherein at least one of the usual planar carrier substrates through a carrier substrate replaced with a depression.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102007037620 [0005] - DE 102007037620 [0005]

Claims (7)

Trägersubstrat einer Elektrodenschicht für ein elektrochromes Bauteil, das eine Vertiefung umfasst, in die die Elektrodenschicht zumindest hineinragt und in die die elektrochrom aktive Formulierung eingebracht werden kann.Carrier substrate of an electrode layer for an electrochromic component comprising a recess, in FIG which at least projects into the electrode layer and into which the electrochromic active formulation can be introduced. Trägersubstrat nach Anspruch 1, das aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Poly(methylmethacrylat (PMMA), Polycabonate (PC) und/oder einem Polyurethan (PU)-Derivat ist.A carrier substrate according to claim 1, comprising Polyethylene terephthalate (PET) or poly (methyl methacrylate (PMMA), Polycarbonate (PC) and / or a polyurethane (PU) derivative. Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Dicke der Kunststofffolie im Bereich von 70 bis 200 μm liegt.Carrier substrate according to one of the claims 1 or 2, wherein the thickness of the plastic film in the range of 70 is up to 200 microns. Trägersubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Dicke der Elektrodenschicht bei 20 bis 500 nm liegt.Carrier substrate according to one of the preceding claims, in which the thickness of the electrode layer is 20 to 500 nm. Trägersubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Elektrodenschicht aus ITO, oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder aus leitfähigem organischem Material ist.Carrier substrate according to one of the preceding claims, wherein the electrode layer of ITO, or of a metal or a metal alloy or conductive organic Material is. Trägersubstrat nach Anspruch 5, wobei das leitfähige organische Material Polyethylendioxythiophen (PEDOT), Polyanilin, oder Polythiophen ist.A carrier substrate according to claim 5, wherein the conductive organic material polyethylenedioxythiophene (PEDOT), polyaniline, or polythiophene. Verfahren zur Herstellung einer Vertiefung eines mit einer Elektrode beschichteten Trägersubstrates durch einen Tiefziehprozess, wobei das mit einer Elektrode beschichtete Trägersubstrat einem aus dem Stand der Technik bekannten Tiefziehprozess unterzogen wird.Process for producing a depression of a with an electrode coated carrier substrate by a deep-drawing process, wherein the coated with an electrode Carrier substrate one known from the prior art Thermoforming process is subjected.
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