[发明专利]用于光调制的装置和方法

说明书

本发明涉及投影和/或显示的光调制领域，尤其是，利用电致变色材料用于调制在投影和/或逆光显示装置中的光透射的电-光学装置和方法。

在用于字母数字，图表，以及其它光学信息显示的技术领域中，众所周知改变反射光或者透射光的总量的薄型光调制装置。这类光调制装置的某些利用电致变色的处理过程，这种处理过程通过电化学氧化还原可逆地变化颜色或者光学密度。与还原状态比较，在氧化状态所利用的电致变色材料有不同的颜色或者光学密度，而在氧化和还原状态之间的可逆转化是通过电流的施加完成的。

这样的一个电致变色光调制装置和处理过程在美国专利号5,080,470中揭示，在这里一并被参考。所揭示的装置包括第一个导电的透光的电极层，被放置在与包含电致变色材料的电解质层的一个表面相接触的地方。第二个是与电解质层的另外一个表面连接的反电极层。＂写＂状态是通过在以第一电极作为阴极，通过在两个电极层之间施加电流完成。这样的过程在电解质层和第一电极层之间的接口上产生电致变色材料的还原和电结晶，以增加接口区的光密度。在＂抹掉＂状态，电流被翻转，使得阳极的氧化反应产生电致变色材料的分解，以恢复接口区到光透明状态。

在这里发明者已经成功设计了一种新奇的装置与方法，这种装置与方法利用不必是透明的反电极调制透射光线。依据本发明，光调制装置包括一个透光的电极作为工作电极，一个被放置在工作电极侧翼的第二电极，用作反电极，以及连接工作电极和反电极两者的电解质层。因此，反电极横在所透射光的通道上，由于这个原因，反电极不必透明。工作电极和电解质层如此设置，使得通过它们的连接面所形成的接口区处于光的透射或背光显示所需要的图案。

电解质层包括(a)水，(b)通过加电流能从水溶液中可逆地沉淀出来的金属盐，(c)水稠化的聚合树脂和(d)中性盐。相对于反电极把一个负电压加于工作电极，电流流过电解质层和工作电极的接口区，产生金属离子的电结晶，进而增加接口区的光密度。当在阴极半电解反应中，金属盐在透明的工作电极上面被沉淀出来时，电化学反应需要与阳极半电解反应平衡。这样，系统要求能够在反电极上参与可逆的半电解反应的材料。适合阳极反应的材料能够在溴化盐或者碘化盐溶液中在电解质层上被溶解。因为这样的卤素盐的半电解反应产生卤素气体，所以需要使用能吸附气体的阳极，如碳，作为反电极。另外，阳极反应材料可作为涂层，如对苯二酚涂在阳极上面。

在本发明的另一个实施例中，提供一个产生光调制装置的过程。该过程包括把电解质层与一透光工作电极相接，并且把第二反电极与电解质层相接，其中反电极被放置到工作电极的侧面。

在本发明取得的若干优点中包括提供的光调制装置，它能比以前可供使用的装置制造更方便，成本更低，提供的装置由于所增加的传导率而使在写和抹掉方式之间的切换更快，以及提供用于生产和利用这种装置的方法。

图1图示在处于＂抹掉＂或＂关＂方式时，光调制单元的顶端(B)和侧面(B)的视图；

图2图示处于＂写＂或＂开＂方式时，光调制单元的顶端(B)和侧面(B)的视图；此时施加电流在其上；

图3图示在维持＂写＂方式的光调制单元的顶端(B)和侧面(B)的视图；

图4图示处于＂抹掉＂方式时，光调制单元的顶端(B)和侧面(B)的视图；此时施加电流在其上，且电流方向与＂写＂方式期间施加的电流方向相反；

图5图示本发明的若干个光调制单元构造的七片断显示器；

图6图示在构造第5图的显示器过程中，在衬底上的许多导电线条；

图7图示第6图中的工作电极和反电极被放置好之后的衬底；以及

图8是在第5图中沿着第8-8线路取的截面图。

图1-4显示依据本发明所构筑的光调制单元1。在单元中，透光工作电极在电极的顶端侧面上面被安置在与电解质层2相接触。在电极3的底侧面连接衬底5。被放置到工作电极3侧翼和与电解质层2相接触的是反电极4，在它的底侧面上，也接触衬底5。衬底5可由一个坚硬的层，如玻璃，或一个柔韧的层如聚酯或聚亚酰胺膜构成，作为支持结构。然而，其它适合的非导体材料也可以用于衬底，在本发明一些应用中，衬底可以被省略。

在某些更为理想的实施例中的电解质层2的厚度在几个微米到数十个微米范围内，是由一种相对固态稠度的混合物组成。象美国专利第5,080,470号揭示的那样，电解质混合物包括水，水稠化聚合树脂，水溶性金属盐，其中的金属盐能从一种包含中性盐的水溶液中，作为阴离子沉淀出来的。