DE19914304A1 - Elektrochrome Kontrastplatte - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrochrome Kontrastplatte, die entweder als diskrete Einheit vor dem Bildschirm angeordnet oder durch eine gemeinsame Scheibe mit der äußeren Oberfläche des Bildschirms verbunden wird, bestehend aus einem Paar transparenter Glas- oder Kunststoffscheiben, die auf jeweils einer Seite mit einer elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung versehen sind, und die über einen Dichtungsring auf den Seiten ihrer leitfähigen Beschichtung zusammengefügt sind, und bei denen das Volumen, gebildet aus den beiden Scheiben und dem Dichtungsring, mit einem elektrochromen Medium gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochrome Medium eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein Polymer ist. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen, die eine größere Grundfläche hat als die Fläche des Bildschirms und an mindestens einer der Stirnflächen der äußeren Scheibe (Deckplatte) der elektrochromen Kontrastplatte eine Strahlungsquelle angeordnet ist, deren Licht in die Deckplatte eintritt und diese ausleuchtet und an der inneren Scheibe (Trägerplatte) in dem Bereich, der über die Bildschirmfläche hinausragt, ein Photoempfänger montiert ist, in dessen photoempfindlichem Raumwinkelbereich ein Teil oder die gesamte Trägerplatte liegt, soweit sie über die Bildschirmfläche hinausragt. Die Erfindung betrifft weiterhin elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere, die als elektrochrome Medien verwendet ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochrome (EC-)Kontrastplatte für Bildschirme, deren Transmission im optisch sichtbaren Bereich durch Anlegen einer Spannung gesteuert werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin eine EC- Kontrastplatte mit integriertem Touch-Screen. Die Erfindung betrifft außerdem elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere, die als elektrochrome Medien ver­ wendet werden können.

Bei Bildschirmen, die insbesondere bei Tageslicht betrieben werden, geht häufig der Bildkontrast verloren durch Reflektion von Umgebungslicht auf dem Bildschirm.

Das Bild ist im Extremfall kaum noch zu erkennen. Dies gilt insbesondere für solche Bildschirme, die auf einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder auf einer Flüssigkristall­ anzeige (LCD) basieren.

In US 5,847,858 (WO 97/22906) wird vorgeschlagen einen zusätzlichen, farb­ neutralen Filter vor dem Bildschirm anzuordnen. Dieser farbneutrale Filter ist eine elektrochrome Vorrichtung, die auf der Basis von zwei verschiedenen Typen von Metalloxiden funktioniert. Auf die erste Elektrode wird eine Mischung von einem oder mehreren Metalloxiden aus der 1. Gruppe, bestehend aus WO₃, MoO₃, Nb₂O₅, MnO₂ und ZrO₂ und der 2. Gruppe, bestehend aus V₂O₅, TiO₂ und ZnO gegeben. Die Gegenelektrode trägt nicht zur Änderung der Transmission der EC-Vorrichtung bei. Wird dieser farbneutrale Filter vor einem Bildschirm, wie zum Beispiel einer Kathodenstrahlröhre (CRT) angeordnet, so reduziert sie die Intensität des reflek­ tierten Umgebungslichts und sie reduziert auch die Intensität der internen Licht­ quelle, wie z. B. der Phosphore der CRT. Das einfallende Umgebungslicht tritt durch den farbneutralen Filter und wird an der Bildschirmoberfläche reflektiert. Das reflektierte Licht durchläuft vor dem Austritt nochmals den absorbierenden farb­ neutralen Filter. Dies ergibt bei einer Transmission des farbneutralen Filters von T eine Abschwächung um den Faktor T². Licht, das aus einer internen Lichtquelle stammt, wie das Licht der Phosphore, muß den farbneutralen Filter nur einmal passieren und wird damit nur um einen Faktor T geschwächt. Dadurch wird der Kontrast um einen Faktor T^-1 verstärkt. Die Herstellung dieses farbneutralen Filters geschieht über den sehr aufwendigen, teuren Sputterprozeß. Weiterhin sind solche elektrochromen Farbfilter nicht besonders beständig und erlauben keine hohe Zahl von Schaltzyklen. Farbfilter auf Basis Wolframoxid/Palladiumhydrid zeigen Licht­ streuung und somit eine Verfälschung des Bilds und eine Abnahme des Kontrasts.

Bildschirme werden immer häufiger in aggressiven Umgebungen eingesetzt wie z. B. in Produktionsbetrieben zu Prozeßsteuerung. Als Eingabegeräte für Computer und elektronische Meß- und Regelungsgeräte, insbesondere in Produktionsbetrieben und ähnlichen Umgebungen, in denen herkömmliche Computer-Eingabegeräte wie eine Maus oder eine Tastatur wegen der starken Staub- und Schmutzbelastung sehr schnell verschleißen, dienen überwiegend Touch-Screens. Das auf den Touch- Screens dargestellte Bild besteht meistens aus einigen Erläuterungstexten und einer Reihe von Feldern, deren Berührung einer bestimmten Daten- oder Befehlseingabe entspricht.

Bekannte Touch-Screens sind z. B. aufgebaut aus Flüssigkristallanzeigen oder Kathodenstrahlröhren, und einer zusätzlichen berührungssensitiven Vorrichtung.

Der Nachteil der bekannten Touch-Screens ist einerseits, daß sie schnell ver­ schmutzen (Systeme mit Lichtschranken) oder schnell altern (System mit be­ rührungssensitiven Folien).

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Verbesserung des Kontrasts von Bildschirmen unter Wahrung der Farbneutralität bereitzustellen, die weniger aufwendig in der Herstellung ist als der aus dem Stand der Technik bekannte farbneutrale Filter. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll einen hohen elektro­ chromen Hub aufweisen, alterungsbeständig sein und eine sehr große Zahl von Schaltzyklen erlauben. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung mit der Vor­ richtung zur Verbesserung des Kontrastes gleichzeitig eine robuste, leicht zu reinigende Touch-Screen bereitzustellen.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht in einer EC-Kontrastplatte. Die EC-Kontrastplatte besteht aus einer an sich bekannten elektrochromen Vorrichtung, enthaltend ein Paar Glas- oder Kunststoffscheiben, die jeweils auf einer Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO) versehen sind. Beide Scheiben sind transparent. Aus diesen Scheiben wird eine Zelle auf gebaut, indem sie mit ihren einander zugewandten elektrisch leitfähig beschichteten Seiten mit einem ringförmigen oder rechteckigen Dichtungsring verbunden, vor­ zugsweise verklebt werden. Der Dichtungsring stellt einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Scheiben her, von beispielsweise 0,01 bis 0,5 mm. Diese Zelle ist mit einem elektrochromen Medium befüllt. Über die elektrisch leitfähigen Schichten lassen sich die beiden Scheiben getrennt kontaktieren.

Diese EC-Kontrastplatte wird erfindungsgemäß entweder als diskrete Einheit vor dem Bildschirm angeordnet oder durch eine gemeinsame Scheibe mit der äußeren Oberfläche des Bildschirms als ein Substrat verbunden.

Die erfindungsgemäße EC-Kontrastplatte enthält ein EC-Medium, das eine Lösung oder ein Gel oder ein Polymer ist. Ein solches Medium läßt sich leicht in eine elektrochrome Zelle einfüllen.

Das EC-Medium enthält eine Mischung aus elektrochromen Verbindungen, die beim Anlegen einer Spannung eine möglichst gleichmäßige, neutrale Graufärbung hervor­ ruft oder eine beliebige andere Färbung wie zum Beispiel eine Rotfärbung des Bildes bewirkt. Die Transmission der elektrochromen Schicht im sichtbaren Bereich kann durch die Variation der Stärke einer angelegten Spannung variiert werden.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist durch die Farbkoordinaten (x,y) der Farbstoffe im EC-Medium bestimmt, die nach C.I.E. Norm (zur C.I.E. Norm siehe z. B. (Colour Physics in Industry, Roderick McDonald, ed., Society of Dyers and Colourists, 1987) im Farbdreieck zwischen 0,3 und 0,37 oder bevorzugt zwischen 0,31 und 0,35 liegen.

Bei einer weiteren ebenfalls bevorzugten Ausführung der Erfindung liegen die Farb­ koordinaten des EC-Mediums im geschalteten Zustand in einem grundsätzlich be­ liebigen Bereich des Farbraums, wobei dieser Bereich durch die besonderen An­ forderungen der Anwendung, zum Beispiel der Ausschluß von bestimmten Wellen­ längenbereichen beim Einsatz in photographischen Entwicklungslabors, vorgegeben wird.

Liegt keine Spannung zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten an, so ist die EC-Kontrastplatte transparent und weist bevorzugt eine Transmission auf, die größer als 70% ist. Die minimale Transmission bei Einfärbung ist kleiner als 25% ist. Die Transmission bleibt über die ganze Fläche, auch bei gekrümmten Ober­ flächen, konstant und schwankt zeitlich und räumlich weniger als 5%.

Die Schaltzeiten, in denen nach Anlegen einer Spannung bzw. Abschalten der Spannung Färbung bzw. Entfärbung auftritt, sind kleiner als 5 Minuten, bevorzugt unter einer Minute.

Als elektrochromes Medium sind aus DE 196 05 451 und DE 196 05 448 elektro­ chrome Systeme bekannt, die üblicherweise Paare von Redoxsubstanzen enthalten, die in einem inerten Lösungsmittel gelöst sind. Zusätzlich können Leitsalze, Licht­ stabilisatoren (UV-Stabilisatoren) und Substanzen, die die Viskosität beeinflussen, enthalten sein. Als Paar von Redoxsubstanzen wird je eine reduzierbare und eine oxidierbare Substanz verwendet. Beide Substanzen sind im Grundzustand farblos oder nur schwach gefärbt. Unter Einfluß einer elektrischen Spannung wird die eine Substanz reduziert, die andere oxidiert, wobei mindestens eine farbig wird. Nach Abschalten der Spannung bildet sich bei beiden Substanzen der Grundzustand wieder zurück, wobei Entfärbung bzw. Farbaufhellung auftritt.

Aus US-A 4 902 108 ist bekannt, daß solche Paare von Redoxsubstanzen geeignet sind, bei denen die reduzierbare Substanz wenigstens zwei chemisch reversible Reduktionswellen im Cyclischen Voltammogramm und die oxidierbare Substanz entsprechend wenigstens zwei chemisch reversible Oxidationswellen besitzt.

Die elektrochromen Systeme aus DE 196 05 448 und DE 196 05 451 enthalten mindestens eine oxidierbare Substanz RED₁, die durch Elektronenabgabe an einer Anode und mindestens eine reduzierbare Substanz OX₂, die durch Elektronen­ aufnahme an der Kathode, jeweils unter Zunahme der Extinktion im sichtbaren Bereich des Spektrums von einer schwach gefärbten oder farblosen Form in eine gefärbte Form OX₁ bzw. RED₂ übergeht, wobei nach Ladungsausgleich jeweils die schwach gefärbte bzw. farblose Form zurückgebildet wird und bei mindestens einer der enthaltenen Substanzen RED₁ oder OX₂ die wechselseitige Umwandlung von oxidierter und reduzierter Form durch Bruch bzw. Bildung einer σ-Bindung erfolgt (DE 196 05 448) oder mindestens eine der enthaltenen Substanzen RED₁ und OX₂ über eine Brücke kovalent miteinander verknüpft sind.

Die erfindungsgemäße Zelle enthält bevorzugt elektrochrome Medien, in denen

• a) die reduzierbare Substanz mindestens eine, vorzugsweise wenigstens zwei chemisch reversible Reduktionswellen im cyclischen Voltammogramm und die oxidierbare Substanz entsprechend mindestens eine, vorzugsweise wenig­ stens zwei chemisch reversible Oxidationswellen besitzen, oder
• b) die reduzierbare Substanz und die oxidierbare Substanz über eine Brücke B kovalent aneinander gebunden sind, oder
• c) als reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz solche ausgewählt sind, bei denen der reversible Übergang zwischen der oxidierbaren Form und der redu­ zierbaren Form oder umgekehrt mit dem Bruch bzw. dem Aufbau einer σ-Bindung verbunden ist, oder
• d) die reduzierbare Substanz und/oder die oxidierbare Substanz Metallsalze oder Metallkomplexe sind von solchen Metallen, die in mindestens zwei Oxida­ tionsstufen existieren, oder
• e) die reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz Oligo- und Polymere sind, die mindestens eines der genannten Redoxsysteme, aber auch Paare solcher Redoxsysteme, wie sie unter a) bis d) definiert sind, enthalten, oder
• f) als reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz Mischungen der in a) bis e) beschriebenen Substanzen eingesetzt werden, vorausgesetzt diese Mischun­ gen enthalten mindestens ein reduzierbares und mindestens ein oxidierbares Redoxsystem.

Durch Auswahl der elektrochromen Verbindungen RED₁ und OX₂ und/oder Mischungen davon lassen sich beliebige Farbtöne einstellen. Die bevorzugten Grautöne lassen sich in bekannter Weise durch geeignete Mischung von Trichromie­ farben einstellen (Colour Physics for Industry, Roderick McDonald, ed., Society of Dyers and Colourists, 1987 und WO 98/44384).

Im Sinne der Erfindung geeignete OX₂ und RED₁ sind solche Substanzen, die bei ihrer Reduktion bzw. Oxidation an der Kathode bzw. Anode in dem genannten Lösungsmittel Produkte RED₂ und OX₁ liefern, die keine chemische Folgereaktion eingehen, sondern komplett wieder zu OX₂ und RED₁ oxidiert bzw. reduziert werden können.

Geeignete reduzierbare Substanzen OX₂ sind beispielsweise

worin
R² bis R⁵, R⁸, R⁹, R¹⁶ bis R¹⁹ unabhängig voneinander C₁- bis C₁₈-Alkyl, C₂- bis C₁₂- Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅-Aralkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten oder
R⁴; R⁵ bzw. R⁸; R⁹ gemeinsam eine -(CH₂)₂- oder -(CH₂)₃-Brücke bilden können,
R⁶, R⁷ und R²² bis R²⁵ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl, C₁- bis C₄-Alkoxy, Halogen, Cyan, Nitro oder C₁- bis C₄-Alkoxycarbonyl bedeuten oder
R²²; R²³ und/oder R²⁴; R²⁵ eine -CH=CH-CH=CH-Brücke bilden können,
R¹⁰; R¹¹, R¹⁰; R¹³, R¹²; R¹³ und R¹⁴; R¹⁵ unabhängig voneinander Wasserstoff oder paarweise eine -(CH₂)₂-, -(CH₂)₃- oder -CH=CH-Brücke bedeuten,
R²⁰ und R²¹ unabhängig voneinander O, N-CN, C(CN)₂ oder N-C₆- bis C₁₀-Aryl be­ deuten,
R²⁶ und R²⁷ Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl, C₁- bis C₄-Alkoxy, Halogen, Cyan, Nitro, C₁- bis C₄-Alkoxycarbonyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten,
R⁶⁹ bis R⁷⁴, R⁸⁰ und R⁸¹ unabhängig voneinander Wasserstoff oder C₁- bis C₆-Alkyl bedeuten und
R⁶⁹ bis R⁷⁴ unabhängig voneinander zusätzlich Aryl bedeuten oder
R⁶⁹; R¹², R⁷⁰; R¹³, R⁷³; R⁸⁰ und/oder R⁷⁴; R⁸¹ gemeinsam eine -CH=CH-CH=CH- Brücke bilden,
E¹ und E² unabhängig voneinander O, S, NR¹ oder C(CH₃)₂ bedeuten oder
E¹ und E² gemeinsam eine -N-(CH₂)₂-N-Brücke bilden,
R¹ C₁- bis C₁₈-Alkyl, C₂- bis C₁₂-Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅- Aralkyl, C₆- bis C₁₀-Aryl bedeutet,
Z¹ eine direkte Bindung, -CH=CH-, -C(CH₃)=CH-, -C(CN)=CH-, -CCl=CCl, -C(OH)=CH-, -CCl=CH-, -C∼C-, -CH=N-N=CH-, -C(CH₃)=N-N=C(CH₃)-, -CCl=N-N=CCl- oder -C₆H₄- bedeutet,
Z² -(CH₂)_r- oder -CH₂-C₆H₄-CH₂- bedeutet,
r eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet,
R⁹⁴ und R⁹⁵ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Cyano bedeuten,
R¹⁰¹ bis R¹⁰⁵ unabhängig voneinander C₆- bis C₁₀-Aryl oder einen ggf. benzanellierten aromatischen oder quasiaromatischen fünf oder sechsgliedrigen hetero­ cyclischen Ring bedeuten,
R¹⁰⁷, R¹⁰⁹, R¹¹³ und R¹¹⁴ unabhängig voneinander einen Rest der Formeln (CV) bis (CVII)

bedeuten,
R¹⁰⁸, R¹¹⁵ und R¹¹⁶ unabhängig voneinander C₆- bis C₁₀-Aryl oder einen Rest der Formel (CV) bedeuten,
R¹¹⁰ bis R¹¹², R¹¹⁷ und R¹¹⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl, Halogen oder Cyano bedeuten,
E¹⁰¹ und E¹⁰² unabhängig voneinander O, S oder N-R¹¹⁹ bedeuten,
R¹¹⁹ und R¹²² unabhängig voneinander C₁- bis C₁₈-Alkyl, C₂- bis C₈-Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅-Aralkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten,
R¹⁰⁶, R¹²⁰, R¹²¹, R¹²³ und R¹²⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl, C₁- bis C₄-Alkoxy, Halogen, Cyano, Nitro oder C₁- bis C₄-Alkoxycarbonyl bedeuten oder
R¹²⁰, R¹²¹ bzw. R¹²³, R¹²⁴ gemeinsam eine -CH=CH-CH=CH-Brücke bilden,
A¹, A² und A³ unabhängig voneinander O oder C(CN)₂ bedeuten,
R⁹⁶ Wasserstoff, Phenyl oder tert.-Butyl bedeutet und
X^- ein unter den Bedingungen redox-inertes Anion bedeutet.

Geeignete oxidierbare Substanzen RED₁ sind beispielsweise

worin
R²⁸ bis R³¹, R³⁴, R³⁵, R³⁸, R³⁹, R⁴⁶, R⁵³ und R⁵⁴ unabhängig voneinander C₁- bis C₁₈- Alkyl, C₂- bis C₁₂-Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅-Aralkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten,
R³², R³³, R³⁶, R³⁷, R⁴⁰, R⁴¹, R⁴² bis R⁴⁵, R⁴⁷, R⁴⁸, R⁴⁹ bis R⁵², R⁵⁵ bis R⁵⁸ und R⁹⁷ bis R¹⁰⁰ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl, C₁- bis C₄-Alkoxy, Halogen, Cyan, Nitro, C₁- bis C₄-Alkoxycarbonyl, C₆- bis C₁₀-Aryl oder C₆- bis C₁₀-Aryloxy bedeuten und
R⁵⁷ und R⁵⁸ zusätzlich einen aromatischen oder quasiaromatischen fünf oder sechs­ gliedrigen heterocyclischen Ring, der gegebenenfalls benzanneliert ist, be­ deuten und R⁴⁸ zusätzlich NR⁷⁵R⁷⁶ bedeutet oder
R⁴⁹; R⁵⁰, R⁵¹; R⁵² und/oder R⁴⁸; R⁹⁷ oder R⁴⁸; R⁹⁹, R⁹⁷; R⁹⁸ oder R⁹⁸; R¹⁰⁰ unabhängig voneinander eine -(CH₂)₃-, -(CH₂)₄-, -(CH₂)₅- oder -CH=CH-CH=CH-Brücke bilden,
Z³ eine direkte Bindung, eine -CH=CH- oder -N=N-Brücke bedeutet,
=Z⁴= eine direkte Doppelbindung, eine =CH-CH= oder =N-N=-Brücke bedeutet,
E³ bis E⁵, E¹⁰ und E¹¹ unabhängig voneinander O, S, NR⁵⁹ oder C(CH₃)₂ bedeuten und
E⁵ zusätzlich C=O oder SO₂ bedeutet,
E³ und E⁴ unabhängig voneinander zusätzlich -CH=CH- bedeuten können,
E⁶ bis E⁹ unabhängig voneinander S, Se oder NR⁵⁹ bedeuten,
R⁵⁹, R⁷⁵ und R⁷⁶ unabhängig voneinander C₁- bis C₁₂-Alkyl, C₂- bis C₈-Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅-Aralkyl, C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten, und
R⁷⁵ zusätzlich Wasserstoff bedeutet oder R⁷⁵ und R⁷⁶ in der Bedeutung von NR⁷⁵R⁷⁶ gemeinsam mit dem N-Atom, an das sie gebunden sind, einen fünf oder sechsgliedrigen Ring bedeuten, der gegebenenfalls weitere Heteroatome enthält,
R⁶¹ bis R⁶⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff, C₁- bis C₆-Alkyl, C₁- bis C₄- Alkoxy, Cyan, C₁- bis C₄-Alkoxycarbonyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten und
R⁶¹; R⁶² und R⁶⁷; R⁶⁸ unabhängig voneinander zusätzlich eine -(CH₂)₃-, -(CH₂)₄- oder -CH=CH-CH=CH-Brücke bilden oder
R⁶²; R⁶³, R⁶⁴; R⁶⁵ und R⁶⁶; R⁶⁷ eine -O-CH₂CH₂-O- oder -O-CH₂CH₂CH₂-O-Brücke bilden,
v eine ganze Zahl zwischen 0 und 100 bedeutet,
R⁸², R⁸³, R⁸⁸ und R⁸⁹ unabhängig voneinander C₁- bis C₁₈-Alkyl, C₂- bis C₁₂-Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅-Aralkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeuten,
R⁸⁴ bis R⁸⁷ und R⁹⁰ bis R⁹³ unabhängig voneinander Wasserstoff oder C₁- bis C₆-Alkyl bedeuten oder
R⁸⁴; R⁸⁶, R⁸⁵; R⁸⁷, R⁹⁰; R⁹² und/oder R⁹¹; R⁹³ gemeinsam eine -CH=CH-CH=CH- Brücke bilden.

Ebenfalls geeignet als RED₁ sind Anionen wie z. B. I^-, I₃ ^-, Br^-, SCN^-.

Über eine Brücke B verknüpfte, gegebenenfalls oligo- oder polymere Redoxsysteme sind beispielsweise solche der Formel

Y-[-(-B-Z-)_a-(-B-Y-)_b-]_c-B-Z (L),

worin
Y und Z unabhängig voneinander für einen Rest OX₂ oder RED₁ stehen,
wobei
OX₂ für den Rest eines reversibel elektrochemisch reduzierbaren Redoxsystems steht, und
RED₁ für den Rest eines reversibel elektrochemisch oxidierbaren Redoxsystems steht,
B für ein Brückenglied steht,
c für eine ganze Zahl von 0 bis 1000 steht, und
a und b unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 100 stehen.

Vorzugsweise ist (a+b).c ≦ 10.000.

Hierbei ist unter reversibel elektrochemisch reduzierbar oder oxidierbar gemeint, daß die Elektronenübertragung ohne oder auch mit Änderung des σ-Gerüsts erfolgen kann ganz im Sinne der oben genannten Definition der erfindungsgemäßen OX₂ und RED₁.

Insbesondere sind mit den elektrochromen Verbindungen der Formel (L) solche oligomeren Verbindungen der Formeln

OX₂-B-RED₁ (La),

OX₂-B-RED₁-B-OX₂ (Lb),

RED₁-B-OX₂-B-RED₁ (Lc),

OX₂-(B-RED₁-B-OX₂)_d-B-RED₁ (Ld),

OX₂-(B-OX₂)_e-B-OX₂ (Le)

oder

RED₁-(B-RED₁)_e-B-RED₁ (Lf)

gemeint,
worin
OX₂, RED₁ und B die oben angegebene Bedeutung haben,
d für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht und
e für eine ganze Zahl von 0 bis 5 steht,
wobei OX₂, RED₁ und/oder B, insbesondere wenn d und/oder e < 1 sind, in jeder wiederkehrenden Einheit verschiedene Bedeutung haben können.

Insbesondere sind mit den elektrochromen Verbindungen der Formel (L) solche polymeren Verbindungen der Formeln

OX₂-(B-RED₁-B-OX₂)_d-B-RED₁ (Ld),

OX₂-(B-OX₂)_e-B-OX₂ (Le),

RED₁-(B-RED₁)_e-B-RED₁ (Li),

gemeint,
worin
OX₂, RED₁ und B die oben angegebene Bedeutung haben,
d für eine ganze Zahl von 5 bis 100.000, vorzugsweise 10 bis 10.000 steht und
e für eine ganze Zahl von 5 bis 100.000, vorzugsweise 10 bis 10.000 steht,
wobei OX₂, RED₁ und/oder B, insbesondere wenn d und/oder e < 1 sind, in jeder wiederkehrenden Einheit verschiedene Bedeutung haben können.

Oligo- oder polymere elektrochrome Verbindungen, die nicht der Formel (L) entsprechen, sind insbesondere Seitenkettenpolymere der Formeln

. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-Y)_g-. . .-(F-B²-Z)_h-. . . (CL)

und

. . .-(D)_f-. . .-[E-(B¹-Y)_i-(B²-Z)_j]_g-. . .-(F-B²-Z)_h-. . . (CLX),

worin
D, F; und F Bausteine einer Oligomer- oder Polymerkette darstellen, wobei die Einheiten D, E und F sowohl statistisch verteilt als auch in Blöcken angeordnet sein können,
B¹ und B² für ein Brückenglied stehen,
Y und Z unabhängig voneinander für einen Rest OX₂ oder RED₁ stehen,
wobei
OX₂ für den Rest eines reversibel elektrochemisch reduzierbaren Redoxsystems steht, und
RED₁ für den Rest eines reversibel elektrochemisch oxidierbaren Redoxsystems steht,
f, g und h unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 100.000, insbe­ sondere 1 bis 10.000 stehen,
wobei
f + g + h < 2,
f und h unabhängig voneinander auch für 0 stehen können und
i und j unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 100, insbesondere 1 bis 10, ganz besonders 1 oder 2 stehen.

Insbesondere sind mit Oligomeren oder Polymeren der Formel (CL) solche der Formeln

. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-OX₂)_g- . .-(F-B²-RED₁)_h-. . . (CLa),

. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-OX₂)_g- (CLb),

. . .-(D)_f-. . .-(F-B²-RED₁)_h-. . . (CLc),

. . .-(D)_f-. . .-[E-B¹-OX₂-B² - RED₁]_g-. . . (CLXa)

oder

. . .-(D)_f-. . .-[F-B¹-RED₁-B¹-OX₂]_h-. . . (CLXb)

gemeint,
worin
f für eine ganze Zahl von 0 bis 10.000 steht,
g und h unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 10.000, vorzugsweise 1 bis 1000, besonders bevorzugt 1 bis 100 stehen und
die anderen Reste die oben angegebene Bedeutung besitzen,
wobei OX₂ und/oder RED₁, insbesondere wenn g und/oder h < 1 sind, in jeder wiederkehrenden Einheit verschiedene Bedeutung besitzen können.

Bevorzugt ist f < 10.(g+h), besonders bevorzugt ist f < 100.(g+h).

Mit OX₂ und RED₁ in den Formeln (L) und (La) bis (Lf) sowie (CL) und (CLa) bis (CLc) sowie (CLX) und (CLXa) bis (CLXb) sind insbesondere Reste der oben beschriebenen Redoxsysteme der Formeln (I) bis (X), (CI) bis (CIV) und (XX) bis (XXXIII) gemeint, wobei die Bindung zum Brückenglied B, B¹ oder B² über einen der Feste R² bis R¹⁹, R²² bis R²⁷, R²⁸ bis R⁵⁸, R⁶¹, R⁶², R⁶⁷, R⁶⁸, R⁸³, R⁸⁸, R¹²² oder im Falle, daß einer der Reste E¹ oder E² für NR¹ oder einer der Reste E³ bis E¹¹ für NR⁵⁹ oder einer der Reste E¹⁰¹ bis E¹⁰² für NR¹¹⁹ steht, über R¹, R⁵⁹ bzw. R¹¹⁹ erfolgt und die genannten Reste dann für eine direkte Bindung stehen, und
B, B¹ oder B² unabhängig voneinander für eine Brücke der Formeln -(CH₂)_n- oder -Y¹ _s-[(CH₂)_m-Y²]_o-(CH₂)_p-Y³ _q- stehen, die durch C₁- bis C₄-Alkyl, C₁- bis C₄- Alkoxy, Halogen oder Phenyl substituiert sein kann,
Y¹ bis Y³ unabhängig voneinander für O, S, NR⁶⁰, COO, CONH, NHCONH, Cyclopentandiyl, Cyclohexandiyl, Phenylen oder Naphthylen stehen,
R⁶⁰ C₁- bis C₆-Alkyl, C₂- bis C₆-Alkenyl, C₄- bis C₇-Cycloalkyl, C₇- bis C₁₅-Ar­ alkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl bedeutet,
n eine ganze Zahl von 1 bis 12 bedeutet,
m und p unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 8 bedeuten,
o eine ganze Zahl von 0 bis 6 bedeutet und
q und s unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten,
wobei für o < 1 Y² und m in jeder wiederkehrenden Einheit verschieden sein können.

Ebenfalls mit OX₂ oder RED₁ in den genannten Formeln (L) und (La) bis (Lf) sowie (CL) und (CLa) bis (CLc) sowie (CLX) und (CLXa) bis (CLXb) sind Metall­ komplexe gemeint, sofern sie über eine kovalente Bindung mit den Brückengliedern B, B¹ oder B² verbunden sein können. Als Beispiel sei Ferrocen genannt.

In ganz besonderem Maße sind mit OX₂ und RED₁ in den Formeln (L) und (La) bis (Lf) sowie (CL) und (CLa) bis (CLc) und (CLX) und (CLXa) bis (CLXb) Reste der oben beschriebenen Redoxsysteme der Formeln (I), (V), (XX), (XXII), (XXIII), (XXV), (XXVI) und (XXXIII) sowie für RED₁ Ferrocen gemeint.

Mit D, E und F in den Formeln (CL) und (CLa) bis (CLc) sowie (CLX) und (CLXa) bis (CLXb) sind solche Einheiten gemeint, die zum Aufbau von Oligo- oder Poly­ acrylaten, -methacrylaten, -styrolen, -siloxanen, -carbonaten, -amiden, -estern, -harn­ stoffen, -urethanen oder -sachariden führen. Insbesondere sind Oligo- und Poly­ acrylate, -methacrylate und -styrole sowie deren Mischoligo- oder -polymere ge­ meint.

D entspricht vorzugsweise der Formel

-CHY¹⁰-CHY¹¹- (CLXXI)

und
E und F entsprechen vorzugsweise unabhängig voneinander der Formel

-CHY¹²-CHY¹³- (CLXXII),

worin
Y¹⁰ und Y¹² unabhängig voneinander für Wasserstoff oder C₁- bis C₄-Alkyl stehen,
Y¹¹ für Wasserstoff, Halogen, C₁- bis C₄-Alkyl, Aryl oder -COO-C₁- bis C₈-Alkyl steht und
Y¹³ für eine direkte Bindung oder eine der Brücken der Formeln -O-, -CO-O-, -CO-NH- oder -C₆H₄- zu B¹ bzw. B² steht.

Beispiele sind gemäß Formel (La)

gemäß Formel (Lh)

gemäß Formel (Lc)

gemäß Formel (Ld)

gemäß Formel (Le)

gemäß Formel (Lf)

worin
m für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht,
u für 0 oder 1 steht und
die anderen Reste die oben angegebene Bedeutung besitzen.

Beispiele sind gemäß Formel (CLa)

gemäß Formel (CLb)

gemäß Formel (CLc)

gemäß Formel (CLXa)

Beispiele für Metallsalze oder Metallkomplexe, die als OX₂ oder RED₁ eingesetzt werden können sind Fe^3+/2+, Ni^3+/2+, Co^3+/2+, Cu^2+/+, [Fe(CN)₆]^3-/4- Fe₄[Fe(CN₆)]₃ ^0/4-, [CO(CN)₆]^3-/4-, [Fe(Cyclopentadienyl)₂]^0/+, Lu(Pc)^{2+ bis 2-} (Pc = Phthalocyanin), Fe[Fe(CN)₆]^0/1-.

Als Gegenionen für Metallionen und kationische Komplexe kommen alle redox­ inerten Anionen X^-, wie sie später noch genauer beschrieben werden, in Frage, als Gegenionen der anionischen Komplexe alle redox-inerten Kationen M^'+ in Frage, beispielsweise Alkalimetalle oder quaternierte Ammoniumsalze wie Na⁺, K⁺, N(CH₃)₄ ⁺, N(C₄H₉)₄ ⁺, C₆H₅CH₂N(CH₃)₃ ⁺ und andere.

Ebenfalls bevorzugt ist ein elektrochromer Filter, der Mischungen der oben allge­ mein und bevorzugt genannten elektrochromen Substanzen enthält. Beispiele für solche Mischungen sind (I) + (CI) + (XXVI), (I) + (IV) + (XXII), (La) + (I) + (XXVI), (La) + (CI), (LX) + (LXI), (LXV) + (XXVI), (CLII) + (XXVI), ohne daß dadurch irgendeine Einschränkung ausgedrückt werden soll.

Die Mischungsverhältnisse sind in weiten Grenzen variabel. Sie erlauben die Optimierung eines gewünschten Farbtons, insbesondere Grautons, und/oder die Optimierung der gewünschten Dynamik der Vorrichtung.

In den oben genannten Substituentenbedeutungen sind Alkylreste, auch abge­ wandelte, beispielsweise Alkoxy- oder Aralkylreste, vorzugsweise solche mit 1 bis 12 C-Atomen, insbesondere mit 1 bis 8 C-Atomen, sofern nichts anderes angegeben ist. Sie können geradkettig oder verzweigt sein und gegebenenfalls weitere Sub­ stituenten tragen wie C₁- bis C₄-Alkoxy, Fluor, Chlor, Hydroxy, Cyano, C₁- bis C₄- Alkoxycarbonyl oder COOH.

Unter Cycloalkylresten werden vorzugsweise solche mit 3 bis 7 C-Atomen, insbe­ sondere mit 5 oder 6 C-Atomen verstanden.

Alkenylreste sind vorzugsweise solche mit 2 bis 8 C-Atomen, insbesondere 2 bis 4 C-Atomen.

Arylreste, auch solche in Aralkylresten, sind Phenyl oder Naphthylreste, insbe­ sondere Phenylreste. Sie können durch 1 bis 3 der folgenden Reste substituiert sein: C₁- bis C₆-Alkyl, C₁- bis C₆-Alkoxy, Fluor, Chlor, Brom, Cyano, Hydroxy, C₁- bis C₆-Alkoxycarbonyl oder Nitro. Zwei benachbarte Reste können auch einen Ring bilden.

Unter gegebenenfalls benzanellierten aromatischen oder quasiaromatischen fünf oder sechsgliedrigen heterocyclischen Ringen werden insbesondere Imidazol, Benz­ imidazol, Oxazol, Benzoxazol, Thiazol, Benzthiazol, Indol, Pyrazol, Triazol, Thio­ phen, Isothiazol, Benzisothiazol, 1,3,4- oder 1,2,4-Thiadiazol, Pyridin, Chinolin, Pyrimidin und Pyrazin verstanden. Sie können durch 1 bis 3 der folgenden Reste substituiert sein: C₁- bis C₆-Alkyl, C₁- bis C₆-Alkoxy, Fluor, Chlor, Brom, Cyano, Nitro, Hydroxy, Mono- oder Di-C₁- bis C₆-alkylamino, C₁- bis C₆-Alkoxycarbonyl, C₁- bis C₆-Alkylsulfonyl, C₁- bis C₆- Alkanoylamino, Phenyl oder Naphthyl. Zwei benachbarte Reste können auch einen Ring bilden.

Die elektrochromen Substanzen sind entweder bekannt (Topics in Current Chemistry, Vol. 92, S. 1-44, (1980), Angew. Chem. 90, 927 (1978), Adv. Mater. 3, 225, (1991), DE-OS 39 17 323, J. Am. Chem. Soc. 117, 8528 (1995), J.C.S. Perkin II 1990, 1777, DE-OS 44 35 211, EP-A 476.456, EP-A 476.457, DE-OS 40 07 058, J. Org. Chem. 57, 1849 (1992) und J. Am. Chem. Soc. 99, 6120, 6122 (1977) oder lassen sich analog herstellen. Die Verbindungen der Formel (L) sind ebenfalls bekannt (WO 97/30134) oder lassen sich aus an sich bekannten Bausteinen beispielsweise nach folgendem Schema synthetisieren:

Die Verbindungen der Formel (CL) sowie (CLX) lassen sich aus an sich bekannten Bausteinen, beispielsweise den folgenden, durch Polymerisation herstellen:

Die Polymerisation erfolgt vorzugsweise in einem Lösungsmittel, z. B. Dimethyl­ formamid, unter Zusatz eines Radikalstarters, z. B. Azodiisobutyronitril, bei Raum­ temperatur bis zum Siedepunkt des Mediums, vorzugsweise bei 40-80°C.

Synthetisch bedingte Ionen wie Bromid werden im Anschluß gegen redox-inerte Ionen ausgetauscht.

Besonders bevorzugt sind die elektrochrornen Verbindungen der Formeln (I), (II), (III), (IV), (V), (XX), (XXII), (XXIII), (XXVI), (XXVII) und Ferrocen, sowie die mindestens eine dieser Formeln als OX₂ bzw. RED₁ enthaltenden überbrückten Verbindungen der Formel (L) oder Seitenkettenpolymeren der Formel (CL) oder (CLX).

Bei dieser Auswahl und ebenfalls bei den anschließend aufgeführten besonderen und herausragenden Auswahlen an elektrochromen Verbindungen muß stets sichergestellt sein, daß das elektrochrome Medium mindestens ein OX₂ und mindestens ein RED₁ enthält. Wenn beispielsweise OX₂ = Formel (I) ist, dann muß das elektrochrome Medium auch ein RED₁ enthalten, vorzugsweise aus der Auswahl der bevorzugten RED₁ der Formeln (XX), (XXII), (XXIII), (XXVI) und (XXVII), aber auch aus der oben allgemein aufgeführten Auswahl der RED₁ der Formeln (XX) bis (XXXIII) sowie der oben erwähnten, als RED₁ geeigneten Metallsalze, -komplexe oder Anionen X^-. Dies gilt analog auch für die bevorzugten und besonders bevorzugten RED₁.

Ganz besonders bevorzugt sind die elektrochromen Verbindungen der Formeln (I), (II), (IV), (V), (XXII) (XXIII), (XXVI) und (XXVII), worin
R², R³, R⁸ und R⁹ unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Benzyl, Phenethyl, Phenylpropyl, Phenyl, 2-Methylphenyl oder 2,6-Dimethylphenyl bedeuten oder
R⁸ und R⁹ gemeinsam eine -(CH₂)₂- oder -(CH₂)₃-Brücke bilden,
R¹⁰ bis R¹⁵ Wasserstoff bedeuten,
R⁶⁹ bis R⁷³, R⁸⁰ und R⁸¹ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl bedeuten oder
R¹²; R⁶⁹, R¹³; R⁷⁰, R⁷³; R⁸⁰ und/oder R⁷⁴; R⁸¹ eine -CH=CH-CH=CH-Brücke bilden,
Z¹ eine direkte Bindung oder -CH=CH- bedeutet,
Z² -(CH₂)_r- bedeutet,
r eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet,
X^- ein unter den Bedingungen redox-inertes Anion bedeutet,
R³⁴, R³⁵, R³⁸ und R³⁹ unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Benzyl, Phenethyl, Phenylpropyl oder Phenyl bedeuten,
R³⁶ und R³⁷ Wasserstoff bedeuten,
Z³ eine direkte Bindung oder eine -CH=CH-Brücke bedeutet,
Z⁴ eine direkte Doppelbindung bedeutet,
R⁴⁰ und R⁴¹ gleich sind und Wasserstoff oder Methyl bedeuten,
E³ und E⁴ gleich sind und S, N-R⁵⁹ oder C(CH₃)₂ bedeuten,
E⁵ NR⁵⁹ bedeutet
E⁶ bis E⁹ gleich sind und S bedeuten,
R⁴⁷, R⁴⁸, R⁹⁷ und R⁹⁸ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Methoxy, Cyan, Phenyl oder Phenoxy bedeuten,
R⁴⁹ bis R⁵² unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Cyano oder Methoxy­ carbonyl bedeuten oder
R⁴⁹; R⁵⁰ und/oder R⁵¹; R⁵² eine -(CH₂)₃- oder -CH=CH-CH=CH-Brücke bilden,
R⁴⁶ und R⁵⁹ unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl oder Phenyl be­ deuten und
R⁹⁹ und R¹⁰⁰ Wasserstoff bedeuten,
sowie die mindestens eine dieser Formeln als OX₂ bzw. RED₁ enthaltenden überbrückten Verbindungen der Formel (L), insbesondere der Formel (La), wobei
B -(CH₂)_n- bedeutet und
n eine ganze Zahl von 3 bis 6 bedeutet,
sowie die mindestens eine dieser Formeln als OX₂ bzw. RED₁ enthaltenden Seiten­ kettenpolymeren der Formel (CL) und (CLX), insbesondere der Formel (CLXa), wobei
D für die Formel (CLXXI) steht,
E und F für die Formel (CLXXII) stehen,
Y¹⁰ und Y¹² unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Methyl stehen,
Y¹¹ für -COOCH₃ oder -COOCH₂CH₂OCH₂CH₃ steht,
Y¹³ für eine Brücke der Formeln -CO-O- oder -C₆H₄- zu B¹ bzw. B² steht,
B¹ und B² unabhängig voneinander für eine Brücke der Formeln -(CH₂)_n- stehen und
n eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet.

Im Sinne der Erfindung ganz herausragend geeignet sind die elektrochromen Ver­ bindungen der Formeln (I) und (II),
worin
R² und R³ gleich sind und Methyl, Ethyl, Butyl, Heptyl oder Phenylpropyl bedeuten,
R¹² bis R¹⁵ und R⁶⁹ bis R⁷² Wasserstoff bedeuten,
Z¹ eine direkte Bindung bedeutet,
Z² -(CH₂)₃- oder -(CH₂)₄- bedeutet und
X^- ein redoxinertes Anion oder I^- bedeutet.

Im Sinne der Erfindung ganz herausragend geeignet sind die elektrochromen Verbindungen der Formel (XXVI),
worin
E⁵ für NR⁵⁹ steht,
R⁴⁶ und R⁵⁹ unabhängig voneinander für Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Phenylpropyl oder Phenyl stehen,
R⁴⁷, R⁴⁸, R⁹⁷ und R⁹⁸ unabhängig voneinander für Wasserstoff, Phenyl oder Phenoxy stehen und
R⁹⁹ und R¹⁰⁰ für Wasserstoff stehen.

Im Sinne der Erfindung ebenfalls ganz herausragend geeignet sind die elektro­ chromen Verbindungen der Formel (La),
worin
OX₂ für einen Rest der Formel (I) steht,
RED₁ für einen Rest der Formel (XXVI) steht und
B für -(CH₂)_n- steht,
wobei
n eine ganze Zahl von 3 bis 6 bedeutet, R² und R⁴⁶ eine direkte Bindung zu B bedeuten,
R³, R¹² bis R¹⁵, R⁶⁹ bis R⁷², Z¹ und X^- die oben angegebene herausragende Bedeutung besitzen,
R⁴⁷, R⁴⁸, R⁹⁷ bis R¹⁰⁰ Wasserstoff bedeuten oder maximal 2 der Reste R⁴⁷, R⁴⁸, R⁹⁷ und R⁹⁸ Phenoxy bedeuten,
E⁵ NR⁵⁹ bedeutet und
R⁵⁹ Methyl, Ethyl, Butyl, Heptyl, Phenylpropyl oder Phenyl bedeutet.

Im Sinne der Erfindung ebenfalls ganz herausragend geeignet sind die elektro­ chromen Verbindungen der Formel (CLXa),
worin
OX₂ für einen Rest der Formel (I) steht,
RED₁ für einen Rest der Formel (XXVI) steht,
D für die Formel (CLXXI) steht,
E für die Formel (CLXXII) steht,
Y¹⁰ und Y¹² unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Methyl stehen,
Y¹¹ für -COOCH₂CH₂OCH₂CH₃ steht,
Y¹³ für eine Brücke der Formeln -CO-O- oder -C₆H₄- zu B¹ bzw. B² steht,
B¹ und B² unabhängig voneinander für eine Brücke der Formeln -(CH₂)_n- stehen
wobei
n eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet,
R² eine direkte Bindung zu B¹ bedeutet,
R³ und R⁴⁶ eine direkte Bindung zu B² bedeuten,
R¹² bis R¹⁵, R⁶⁹ bis R⁷², Z¹ und X^- die oben angegebene herausragende Bedeutung besitzen,
R⁴⁷, R⁴⁸, R⁹⁷ bis R¹⁰⁰ Wasserstoff bedeuten oder maximal 2 der Reste R⁴⁷, R⁴⁸, R⁹⁷ und R⁹⁸ Phenoxy bedeuten,
E⁵ NR⁵⁹ bedeutet und
R⁵⁹ Methyl, Ethyl, Butyl, Heptyl, Phenylpropyl oder Phenyl bedeutet.

Das erfindungsgemäße elektrochrome Filter enthält in seinem elektrochromen Medium vorzugsweise mindestens ein Lösungsmittel, in dem die elektrochromen Substanzen, gegebenenfalls ein Leitsalz und gegebenenfalls weitere Zusätze gelöst sind. Das Lösungsmittel kann auch gelförmig verdickt sein, beispielsweise durch Polyelektrolyte, poröse Feststoffe oder Nanopartikel mit großer aktiver Oberfläche.

Bei Verwendung polymerer elektrochromer Verbindungen insbesondere der Formeln (L) und (Ld) bis (Lf) sowie (CL) und (CLa) bis (CLc) sowie (CLX) und (CLXa) bis (CLXb) kann auf das Lösungsmittel verzichtet werden. Es können auch solche Polymeren gemischt werden, z. B. Formel (LXV) und (LXVII). Gegebenenfalls werden in dem Polymer weitere OX₂ oder RED₁ gelöst, z. B. Formel (XXVI) in Polymer der Formel (LXV).

Geeignete Lösungsmittel sind alle unter den gewählten Spannungen redox-inerten Lösungsmittel, die keine Elektrophile oder Nukleophile abspalten können oder selber als ausreichend starke Elektrophile oder Nukleophile reagieren und so mit den farbigen Radikalionen reagieren könnten. Beispiele sind Propylencarbonat, γ-Butyro­ lacton, Acetonitril, Propionitril, Benzonitril, Glutaronitril, Methylglutarnitril, 3,3'- Oxydipropionitril, Hydroxypropionitril, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Sulfolan, 3-Methylsulfolan oder Mischungen davon. Bevorzugt sind Propylen­ carbonat, Benzonitril und Mischungen untereinander oder mit Glutaronitril oder 3-Methylsulfolan. Insbesondere bevorzugt ist Propylencarbonat. Ebenfalls insbe­ sondere bevorzugt ist Benzonitril.

Die elektrochrome Lösung kann mindestens ein inertes Leitsalz enthalten. Insbe­ sondere wenn wenigstens eine der Substanzen des Redoxpaares RED₁/OX₂ ionischer Natur ist, kann auf den Zusatz eines Leitsalzes verzichtet werden.

Als inertes Leitsalz sind Lithium-, Natrium- und Tetraalkylammoniumsalze geeignet, insbesondere letztere. Die Alkylgruppen können zwischen 1 und 18 C-Atome auf weisen und gleich oder verschieden sein. Bevorzugt ist Tetrabutylammonium. Als Anionen zu diesen Salzen, aber auch als Anionen X^- in den Formeln (I) bis (VI), (CI), (CII) und (CV) bis (CVII) und in den Metallsalzen kommen alle redox-inerten, farblosen Anionen in Frage.

Beispiele sind Tetrafluoroborat, Tetraphenylborat, Cyano-triphenylborat, Tetra­ methoxyborat, Tetrapropoxyborat, Tetraphenoxyborat, Perchlorat, Chlorid, Nitrat, Sulfat, Phosphat, Methansulfonat, Ethansulfonat, Tetradecansulfonat, Pentadecan­ sulfonat, Trifluormethansulfonat, Perfluorbutansulfonat, Perfluoroctansulfonat, Benzolsulfonat, Chlorbenzolsulfonat, Toluolsulfonat, Butylbenzolsulfonat, tert. Butylbenzolsulfonat, Dodecylbenzolsulfonat, Trifluormethylbenzolsulfonat, Hexa­ fluorophosphat, Hexafluoroarsenat, Hexafluorosilicat, 7,8- oder 7,9-Dicarbonido- undecaborat(-1) oder (-2), die gegebenenfalls an den B- und/oder C-Atomen durch eine oder zwei Methyl-, Ethyl-, Butyl- oder Phenyl-Gruppen substituiert sind, Dodecahydro-dicarbadodecaborat(-2) oder B-Methyl-C-phenyl-dodecahydro-dicar­ badodecaborat(-1).

Ebenfalls geeignet, auch als Anionen X^- in den Formeln (I) bis (VI), (CI), (CII) und (CV) bis (CVII) und in den Metallsalzen, sind die oben erwähnten Anionen, die auch die Rolle eines RED₁ übernehmen können, beispielsweise I^-, I₃ ^-.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen EC-Kontrastplatte wird ein konstanter, ge­ pulster oder in seiner Amplitude sich verändernder, beispielsweise sich sinusförmig verändernder, Gleichstrom benutzt. Die Spannung hängt ab von der gewünschten Farbtiefe, insbesondere aber von den Reduktions- bzw. Oxidationspotentialen der verwendeten OX₂ und RED₁. Solche Potentiale können beispielsweise aus (S. Hünig, H. Berneth, Topics in Current Chemistry, Volume 92, S. 1-44, 1980) oder (K. Deuchert, 5. Hünig, Angew. Chem. 90, 927, 1978) oder der dort zitierten Literatur entnommen werden. Die Differenz ihrer Potentiale ist ein Richtwert für die erforderliche Spannung, jedoch kann die elektrochrome Vorrichtung bereits bei niedrigerer oder auch mit höherer Spannung betrieben werden. In vielen Fällen, z. B. bei Verwendung von OX₂ = Formel (I) oder (V) und RED₁ = Formel (XX), (XXII), (XXVI) oder (XXVII) oder deren Verknüpfung über eine Brücke gemäß Formel (L), insbesondere Formel (La) bis (Lf), liegt diese zum Betrieb nötige Potentialdifferenz ≦ 1 V.

Wird die Spannung abgeschaltet, geht die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrich­ tung wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Diese Löschung kann erheblich beschleunigt werden, wenn die kontaktierten Segmente bzw. Platten kurzgeschlossen werden. Auch durch mehrmaliges Umpolen der Spannung, gegebenenfalls auch bei gleichzeitiger Erniedrigung der Spannung, kann die Anzeige sehr rasch gelöscht werden.

Durch Variation der Schichtdicke der elektrochromen Vorrichtung, der Viskosität der elektrochromen Lösung und/oder der Diffusions- oder Driftfähigkeit der elektro­ chrornen Substanzen lassen sich die Einschalt- und Ausschaltzeiten der Anzeigevor­ richtung in weiten Grenzen beeinflussen. So zeigen beispielsweise dünne Schichten kürzere Schaltzeiten als dicke. Es lassen sich also schnell und langsam schaltbare Vorrichtungen bauen und so den jeweiligen Einsatzzwecken optimal anpassen.

Bei langsamen Vorrichtungen kann zur Aufrechterhaltung der Färbung im einge­ schalteten Zustand ein Stromspar- oder Refresh-Mode benutzt werden. Nach Aufbau der Färbung beispielsweise durch konstante oder sich mit hoher Frequenz verändern­ der oder gepulster Gleichspannung ausreichender Höhe wird auf gepulste oder sich verändernde Gleichspannung niedriger Frequenz umgeschaltet, wobei während der Phasen, in denen die Spannung Null beträgt, die Kontaktierung der leitfähigen Be­ schichtung der Platten oder Folien nicht kurzgeschlossen wird. Diese niedrige Frequenz kann beispielsweise im Bereich von 1 Hz oder niedriger liegen, wobei die Dauer der Einschalt- und Ausschaltphasen nicht gleichlang zu sein brauchen, sondern beispielsweise die Ausschaltphasen deutlich länger sein können. Da sich während der Strompausen im nicht kurzgeschlossenen Zustand die Farbtiefe nur langsam abbaut, genügen relativ kurz Stromimpulse, um diese Verluste in der anschließenden Refresh-Phase wieder auszugleichen. Man erhält so ein flackerfreies Bild mit nahezu konstanter Farbtiefe, für dessen Aufrechterhaltung aber nur ein Bruchteil des Stromes benötigt wird, der bei permanentem Stromfluß anfallen würde.

Die EC-Kontrastplatte kann mit beliebigen Anzeigevorrichtungen gekoppelt werden, die Licht emittieren. Dies gilt für Plasmaanzeigen, Flüssigkristallanzeigen, elektro­ lumineszierende Anzeigen, Vakuum-Floureszenzanzeigen, lichtemittierende Dioden und weitere Arten von Displays. Sie kann auch zur Dämpfung des Lichts aus Licht­ quellen, wie zum Beispiel Automobilscheinwerfer, Bremslichter, Rücklichter oder Deckenlampen verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine EC-Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen. Die EC-Kontrastplatte ist entweder als diskrete Einheit vor dem Bild­ schirm aufgebaut oder die äußere Oberfläche des Bildschirms wird zumindestens zum Teil als Substrat verwendet. Die Grundfläche der EC-Kontrastplatte ist größer als die Fläche des Bildschirms. Der über die Bildschirmfläche hinausragende Teil der EC-Kontrastplatte dient als Touch-Screen und enthält einerseits eine oder mehrere Berührungssensoren und andererseits eine Anzeigeeinheit auf EC-Basis. Die dem Bildschirm zugewandte bzw. mit dem Bildschirm verbundene Scheibe der EC- Kontrastplatte wird im Folgenden als Trägerplatte bezeichnet, die andere als Deckplatte. An mindestens einer der Stirnflächen der transparenten Deckplatte der EC-Kontrastplatte ist eine Strahlungsquelle angeordnet ist, deren Licht in die Deck­ platte eintritt und diese ausleuchtet. An der Trägerplatte ist mindestens ein Photo­ empfänger montiert ist, in dessen photoempfindlichem Raumwinkelbereich ein Teil oder die gesamte Deckplattenfläche liegt, soweit sie über die Grundfläche des Bildschirms hinausragt.

Das Licht breitet sich von der Strahlungsquelle über die angestrahlte Stirnfläche der Deckplatte durch Totalreflexion an den Grenzflächen der Deckplatte aus. Bei Be­ rührung der Deckplattenoberfläche mit einem Finger entstehen Kontaktflächen zwischen der Platte und der überwiegend aus Phosphorlipiden bestehenden obersten Hautschicht. Die Lipidschicht hat einen Brechungsindex im Bereich 1,5 bis 1,6.

Dieser Werte liegt in der Nähe des Brechungsindexes einer transparenten Platte oder sogar darüber, so daß der größte Teil des ohne Berührung totalreflektierten Lichtes an der berührten Stelle der Plattenoberfläche nicht mehr total reflektiert wird, sondern in die Haut eindringt und in ihr stark gestreut wird. In der Berührungszone bildet sich ein heller Fleck, der vom Photoempfänger an der gegenüberliegenden Trägerplatte der Anzeigevorrichtung detektiert wird. Die Ausdehnung und die Helligkeit dieses Flecks variiert in Abhängigkeit vom Berührungsdruck. Durch eine geeignet konzipierte Auswerteelektronik läßt sich die Empfindlichkeit des Be­ rührungssensors auf ein gewünschtes Maß einstellen.

Die Anzeigeteil der Touch-Screen im über den Bildschirm hinausragenden Teil der EC-Kontrastplatte kann als reflektive Anzeige ohne eigene Lichtquelle ausgestaltet sein. Die Trägerplatte weist dann, soweit sie über die Grundfläche des Bildschirms hinausragt, vorzugsweise auf ihrer Innenseite eine Beschichtung auf, die das sichtbare Licht überwiegend reflektiert, während sie für das Licht, das von der Strah­ lungsquelle an der Deckplatte emittiert wird, überwiegend transparent ist. Alternativ kann die reflektierende Beschichtung bevorzugt im Zentrum des photoempfindlichen Raumwinkelbereichs des Photodetektors eine für das Licht der Strahlungsquelle, die die Deckplatte beleuchtet, transparente Stelle enthalten. Mindestens eine der elektrisch leitfähigen Beschichtungen ist im Bereich des über die Bildschirmfläche hinausragenden Teils strukturiert, so daß Informationen angezeigt werden können, indem die Transmission der EC-Kontrastplatte in diesem Bereich unabhängig von dem vor der Bildschirmfläche liegenden Teil der EC-Kontrastplatte verändert werden kann.

Die Anzeigeteil der Touch-Screen kann auch als transmissive Anzeige mit einer zusätzlichen Lichtquelle zur Hinterleuchtung des über die Bildschirmfläche hinaus­ ragenden Teils der EC-Kontrastplatte ausgestaltet sein.

Die Deckplatte ist bevorzugt mindestens 0,05 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,5 mm dick. Sie kann aus jedem Material mit einer niedrigen Lichtschwächung im Spektralbereich der Strahlungsquelle bestehen. Bei der Beurteilung der Lichtschwä­ chung muß die Länge, die der größten Ausdehnung der Platte entspricht, berück­ sichtigt werden. Bevorzugt ist ein Material, bei dem das Licht der Strahlungsquelle an einem Punkt der Deckplatte mit maximalem Abstand zur Quelle nicht mehr als 50% geschwächt ist. Bevorzugte Materialien sind Silikatgläser, Quarzgläser oder transparente Polymere wie Polycarbonate, Polymethacrylate oder Polyester.

Um eine gute Totalreflexion des eingestrahlten Lichts in die Deckplatte zu gewährleisten, wird bevorzugt für die Deckplatte ein Material mit besonders hohem Brechungsindex verwendet, bevorzugt Glas mit einem Brechungsindex über 1,5 be­ sonders bevorzugt über 1,6.

Als Strahlungsquellen für die Beleuchtung der Deckplatte sind z. B. Wolframlampen, Licht emittierende Halbleiterdioden oder Halbleiter-Laserdioden geeignet. Der Be­ reich der spektralen Empfindlichkeit des Photoempfängers muß das Emissions­ spektrum der Strahlungsquelle umfassen. Bevorzugt stimmen das Maximum der Empfindlichkeit des Photoempfängers und das Maximum im Emissionsspektrum der Strahlungsquelle überein. Als Photoempfänger sind Halbleiter-Photoempfänger be­ vorzugt. Besonders bevorzugt sind Silizium-Photodioden, Silizium-Phototransistoren und Silizium- oder Silizium/Metalloxid-charge-coupled-devices.

Um den Einfluß des Umgebungslichtes auf den Berührungssensor auszuschalten und um die Farbeinstellung der EC-Kontrastplatte nicht zu stören, wird zur Beleuchtung der Deckplatte bevorzugt eine Strahlungsquelle verwendet, deren Emissionsspektrum außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, z. B. im infraroten Spektralbereich bei einer Wellenlänge, die größer ist als 680 nm, bevorzugt größer als 780 nm und besonders bevorzugt größer als 850 nm. Bevorzugt emittiert die Strahlungsquelle in einem Spektralbereich, in dem die Absorption der Anzeigevorrichtung niedrig ist und sich auch beim Umschalten der angezeigten Information nicht stark ändert.

Bevorzugt ist jedem Photoempfänger eine Einheit zur Verarbeitung des elektrischen Signale nachgeschaltet.

Eine zusätzliche Maßnahme zur Vermeidung von Fehlern, die z. B. durch das Umge­ bungslicht ausgelöst werden, ist der Einsatz der Lock-in-Technik (P. Cielo, Optical Techniques for Industrial Inspection, Academic Press San Diego 1988, p. 128-130). Die Strahlungsquelle wird in ihrer Strahlungsleistung periodisch mit der Zeit verän­ dert mit der Frequenz f_Q. Von den elektrischen Signalen des Photoempfängers wird in einer nachgeschalteten elektronischen Einheit nur derjenige Teil des Signals weitergeleitet, der sich ebenfalls periodisch mit der Zeit und annähernd mit derselben Frequenz ändert wie die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle. Durch die Wahl der Breite des akzeptierten Frequenzbandes Δf_P, des Signals aus dem Photoempfänger um die Frequenz f_Q kann die Trennung von erwünschten Signalen und Störsignalen optimiert werden. Bevorzugt ist eine relative Breite des akzeptierten Frequenzbandes Δf_P/f_Q von weniger als 0.1, besonders bevorzugt ist eine relative Breite Δf_P/f_Q von weniger als 0.01.

Der Raumwinkelbereich, in den die Strahlungsquelle abstrahlt, sollte bevorzugt an die beleuchtete Stirnfläche der Platte angepaßt sein, um eine möglichst vollständige Einkopplung des Lichtes der Strahlungsquelle in die Platte zu erreichen.

Um besonders gute Reflexionen des eingestrahlten Lichts an den Stirnflächen der Platte zu erhalten, können eine oder mehrere der Stirnflächen mit einem optisch re­ flektierenden Material beschichtet sein. Diejenige Stirnfläche, die durch die Strah­ lungsquelle beleuchtet wird, ist von der Beschichtung ausgenommen. Durch die reflektierende Beschichtung der Stirnflächen wird das eingestrahlte Licht besonders häufig innerhalb der Platte reflektiert, das heißt, es wird effizient genutzt, und die Platte wird gleichmäßiger ausgeleuchtet. Bevorzugte Beschichtungen sind optisch reflektierende Metalle und Metallegierungen wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Zinn oder Aluminium. Bevorzugte Beschichtungsverfahren sind physikalische Vakuumbe­ schichtungsverfahren wie Aufdampfen, Sputtern, Chemical Vapor Deposition (CVD) (David A. Glocker, Ismat Shah (Ed.) Handbook of Thin Film Process Technologie, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadephia 1995). Auch das Aufkleben von kommerziell erhältlichen metallbeschichteten Folien ist möglich.

Die Deckplatte, soweit sie über den Bildschirm hinausragt, kann in mehrere Be­ rührungsfelder eingeteilt sein. Berührungsfelder sind Bereiche der Anzeigevor­ richtung, denen eindeutig ein Photodetektor zugeordnet ist, in dessen photoempfind­ lichem Raumwinkelbereich nur dieser bestimmte Bereich der Anzeigevorrichtung liegt. Bei Berührung unterschiedlicher Berührungsfelder nehmen unterschiedliche Photodetektoren das durch die Berührung erzeugte Streulicht auf. Aus den Signalen der einzelnen Photodetektoren läßt sich rekonstruieren, welche Berührungsfelder be­ rührt wurden. Der Abstand zweier benachbarter Berührungsfelder sollte nicht kleiner sein als der typische Durchmesser einer menschlichen Fingerkuppe von ca. 1 cm, um Fehlmeldungen zu vermeiden. Die Berührungsfelder können für den Berührenden erkennbar auf der Platte markiert sein oder durch die Anzeige dargestellt sein.

Der Berührungssensor kann auch ganz oder zeitlich begrenzt abgeschaltet werden. Dies ist vorteilhaft, um eine Fehlfunktion des Berührungssensors bei Berührungen zu vermeiden, die nicht dem vorgesehenen Zweck des Schaltens dienen, wie z. B. beim Reinigen. Die Abschaltung kann dadurch erfolgen, daß bei einer bestimmten zeitli­ chen Abfolge von Berührungen des Sensors die zugehörigen elektrischen Signale des oder der Photodetektoren in der nachgeschalteten Einheit zur Verarbeitung der elek­ tronischen Signale eine Abschaltung auslösen. Die Abschaltung kann bedeuten, daß keine weiteren Signale weiterverarbeitet werden. Die Abschaltung kann zeitlich be­ grenzt sein oder kann durch eine weitere definierte Signalfolge wieder aufgehoben werden.

Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung, die nur ein Berührungsfeld enthält, die besondere zeitliche Abfolge des einen Signals da­ rin bestehen, daß das Berührungsfeld innerhalb einer bestimmten Zeit, zum Beispiel von 5 Sekunden, genau dreimal hintereinander berührt wird. Bei einer Ausführungs­ form der beanspruchten Vorrichtung, die mindestens zwei Berührungsfelder enthält, kann die besondere zeitliche Abfolge von Signalen zum Beispiel darin bestehen, daß zwei bestimmte Berührungsfelder gleichzeitig und innerhalb einer bestimmten Zeit, zum Beispiel von 5 Sekunden, genau zweimal hintereinander berührt werden. Diese Signalfolge wird nun von der nachgeschalteten elektronischen Signalverarbeitungs­ vorrichtung so weiterverarbeitet, daß zum Beispiel für 1 Minute kein der Berührung eines Berührungsfeldes entsprechendes Signal weitergegeben wird.

Die erfindungsgemäße EC-Kontrastplatte ist leicht herzustellen, da die Befüllung der EC-Zelle mit dem EC-Medium leicht durchführbar und weitaus weniger aufwendig als z. B. ein Sputter-Prozeß ist. Die Kontrastplatte besitzt eine hervorragende Lichtstabilität und erlaubt eine hohe Anzahl von Schaltzyklen.

Die EC-Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen hat den Vorteil, daß sie eine einzige Frontscheibe ohne Spalten und Fugen bildet. Diese ist leicht zu reinigen und bietet eine robuste Oberfläche für den Einsatz in Bereichen, die einen hohen Ver­ schmutzungsgrad oder aggressive Umweltbedingungen aufweisen oder in denen hohe hygienische Anforderungen gestellt werden (Lebensmittelindustrie).

Figuren und Beispiele

Es zeigen

Fig. 1A Schnitt durch eine CRT-Röhre mit einer EC-Kontrastplatte, die in Verbindung mit dem Bildschirm steht.

Fig. 1B Ausschnitt mit Schichtfolge auf dem Bildschirm.

Fig. 2A Schnitt durch eine CRT-Röhre mit EC-Kontrastplatte als diskreter Einheit vor dem Bildschirm.

Fig. 2B Ausschnitt mit Schichtfolge vor dem Bildschirm.

Fig. 3A EC-Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen in Draufsicht.

Fig. 3B EC-Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen in Seitenansicht.

In Fig. 1A ist ein Schnitt durch eine CRT-Röhre 1 zu sehen. Die Röhre hat eine Glashülle 2, die den Bildschirm 3 mit einschließt. Die Elektronenkanone 4 generiert die Elektronen, die fokussiert werden und auf die mit Phosphors beschichtete inneren Oberfläche 5 des Bildschirms 3 treffen. Auf der äußeren Oberfläche des Bildschirms ist eine elektrochrome Kontrastplatte 6 angebracht.

Fig. 1B zeigt einen detaillierteren Ausschnitt des Bildschirms aus Fig. 1A. Die Phos­ phorschicht 5 besteht aus einem regelmäßigem Muster von Phosphorspots mit drei unterschiedlichen Farben 5R, 5G, 5B im Normalfall für Rot, Grün und Blau. Auf der Außenseite des Bildschirms 3 ist eine elektrochrome Kontrastplatte 6 angebracht. Die Kontrastplatte ist durch eine gemeinsame Scheibe mit dem Bildschirm 3 verbunden. Auf dem Bildschirm 3 ist eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht 7 auf gebracht. Die zweite Elektrode wird durch die zweite transparente, elektrisch leit­ fähige Schicht 8 gebildet, die sich auf der transparenten Scheibe 9 befindet. Zwi­ schen den beiden Elektroden befindet sich das elektrochrome Medium 10. Das elektrochrome Medium 10 ändert seine Transmissionseigenschaften, wenn zwischen den beiden Elektroden 7 und 8 eine elektrische Spannung angelegt wird.

In Fig. 2A ist die elektrochrome Vorrichtung 26 mit dem Zwischenraum 21 vor dem Bildschirm 3 plaziert.

Fig. 2B zeigt einen detaillierteren Ausschnitt des Bildschirms aus Fig. 2A. Die elektrochrome Kontrastplatte 26 besteht aus den transparenten Scheiben 23 und 29 mit den transparenten, elektrisch leitfähigen Elektroden 27 und 28, sowie dem elektrochromen Medium 20. Der Raum 21 zwischen dem Schirm 3 und der elektrochromen Kontrastplatte 26 kann mit einem Medium gefüllt sein, das den Brechungsindex anpasst und damit mögliche Reflexionen reduziert.

Die Fig. 3A und 3B zeigen eine EC-Kontrastplatte 36 mit integrierter Touch-Screen in Draufsicht bzw. in Seitenansicht. Die EC-Kontrastplatte ist aufgeteilt in einen Bereich mit Kontrastfunktion 310 und einen Bereich mit Funktion als Touch-Screen 311. Die EC-Kontrastplatte 36 befindet sich als diskrete Einheit vor dem Bildschirm 3. Die Grundfläche der EC-Kontrastplatte 36 ist größer als die Fläche des Bild­ schirms 3. Der über die Bildschirmfläche hinausragende Teil der EC-Kontrastplatte dient als Touch-Screen 311. Die EC-Kontrastplatte 36 besteht aus einer Trägerplatte 32 und einer Deckplatte 31. Auf der Trägerplatte 32 befindet sich eine elektrisch leitfähige, transparente Schicht 33a, die in diskrete Bereiche 310 und 311 ent­ sprechend der Kontrastfunktion und der Funktion als Touch-Screen eingeteilt ist. Auf der Deckplatte 31 befindet sich die elektrisch leitfähige, transparente Schicht 33b. Die Trägerplatte 32 und die Deckplatte 31 sind durch einen umlaufenden Dich­ tungsring 34 zu einer Zelle verbunden, in der sich das elektrochrome Medium 35 be­ findet. Die Deckplatte 31 wird an ihrer Stirnfläche durch die Strahlungsquelle 313 beleuchtet. An der Trägerplatte 32 ist ein Photoempfänger 37 montiert mit Verstärker 38 und Ausgangskontakt 39.

Claims (26)

1. Elektrochrome Kontrastplatte (6), bestehend aus einem Paar transparenter Glas- oder Kunststoffscheiben (5, 9), die auf jeweils einer Seite mit einer elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung (7, 8) versehen sind, und die über einen Dichtungsring auf den Seiten ihrer leitfähigen Beschichtung zu­ sammengefügt sind, und bei denen das Volumen, gebildet aus den beiden Scheiben und dem Dichtungsring, mit einem elektrochromen Medium (10) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochrome Medium (10) eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein Polymer ist.

2. Elektrochrome Kontrastplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochrome Medium mindestens ein Paar elektrochromer und oxidier­ barer bzw. reduzierbarer Substanzen OX₂ und RED₁ enthält.

3. Elektrochrome Kontrastplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ein elektrochromes Medium verwendet wird, in dem

• a) die reduzierbare Substanz mindestens eine, vorzugsweise wenigstens zwei chemisch reversible Reduktionswellen im cyclischen Voltammo­ gramm und die oxidierbare Substanz entsprechend mindestens eine, vorzugsweise wenigstens zwei chemisch reversible Oxidationswellen besitzen, oder
• b) die reduzierbare Substanz und die oxidierbare Substanz über eine Brücke B kovalent aneinander gebunden sind, oder
• c) als reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz solche ausgewählt sind, bei denen der reversible Übergang zwischen der oxidierbaren Form und der reduzierbaren Form oder umgekehrt mit dem Bruch bzw. dem Aufbau einer σ-Bindung verbunden ist, oder
• d) die reduzierbare Substanz und/oder die oxidierbare Substanz Metall­ salze oder Metallkomplexe sind von solchen Metallen, die in min­ destens zwei Oxidationsstufen existieren, oder
• e) die reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz Oligo- und Polymere sind, die mindestens eines der genannten Redoxsysteme, aber auch Paare solcher Redoxsysteme, wie sie unter a) bis d) definiert sind, ent­ halten, oder
• f) als reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz Mischungen der in a) bis e) beschriebenen Substanzen eingesetzt werden, vorausgesetzt diese Mischungen enthalten mindestens ein reduzierbares und min­ destens ein oxidierbares Redoxsystem.

4. Elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochrome Medium elektrochrome Oligo- oder Polymere enthält mit den Formeln
Y-[-(-B-Z-)_a-(-B-Y-)_b-]_c-B-Z (L),
worin
Y und Z unabhängig voneinander für einen Rest OX₂ oder RED₁ stehen,
wobei
OX₂ für den Rest eines reversibel elektrochemisch reduzierbaren Redox­ systems steht, und
RED₁ für den Rest eines reversibel elektrochemisch oxidierbaren Redox­ systems steht,
B für ein Brückenglied steht,
c für eine ganze Zahl von 0 bis 1000 steht, und
a und b unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 100 stehen, oder
. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-Y)_g-. . .-(F-B²-Z)_h-. . . (CL)
und
. . .-(D)_f-. . .-[E-(B¹-Y)_i-(B²-Z)_j]_g-. . .-(F-B²-Z)_h-. . . (CLX),
worin
D, E und F Bausteine einer Oligomer- oder Polymerkette darstellen, wobei die Einheiten D, E und F sowohl statistisch verteilt als auch in Blöcken angeordnet sein können,
B¹ und B² für ein Brückenglied stehen,
Y und Z unabhängig voneinander für einen Rest OX₂ oder RED₁ stehen,
wobei
OX₂ für den Rest eines reversibel elektrochemisch reduzierbaren Redox­ systems steht, und
RED₁ für den Rest eines reversibel elektrochemisch oxidierbaren Redox­ systems steht,
f, g und h unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 100.000, insbesondere 1 bis 10.000 stehen,
wobei
f+g+h < 2,
f und h unabhängig voneinander auch für 0 stehen können und
i und j unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 100, insbe­ sondere 1 bis 10 stehen.

5. Elektrochrome Kontrastplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochrome Medium elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere enthält mit den Formeln
. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-OX₂)_g-. . .-(F-B²-RED₁)_h-. . . (CLa),
. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-OX₂)_g- (CLb),
. . .-(D)_f-...-(F-B²-RED₁)_h-. . . (CLc),
. . .-(D)_f-. . .-[E-B¹-OX₂-B²-RED₁]_g-. . . (CLXa)
oder
. . .-(D)_f -. . .-[F-B²-RED₁-B¹-OX₂]_h-. . . (CLXb)
worin
f für eine ganze Zahl von 0 bis 10.000 steht,
g und h unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 10.000, vorzugsweise 1 bis 1000, besonders bevorzugt 1 bis 100 stehen und
die anderen Reste die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen, wobei OX₂ und/oder RED₁, insbesondere wenn g und/oder h < 1 sind, in jeder wiederkehrenden Einheit verschiedene Bedeutung besitzen können.

6. Elektrochrome Kontrastplatte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektrochrome Medium elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere enthält
worin
D für die Formel
-CHY¹⁰-CHY¹¹- (CLXXI)
steht und
E und F unabhängig voneinander für die Formel
-CHY¹²-CHY¹³- (CLXXII)
stehen,
wobei
Y¹⁰ und Y¹² unabhängig voneinander für Wasserstoff oder C₁- bis C₄-Alkyl stehen,
Y¹¹ für Wasserstoff, Halogen, C₁- bis C₄-Alkyl, Aryl oder -COO-C₁- bis C₈-Alkyl steht und
Y¹³ für eine direkte Bindung oder eine der Brücken der Formeln -O-, -CO-O-, -CO-NH- oder -C₆H₄- zu B¹ bzw. B² steht.

7. Elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim Anlegen einer Spannung an die leitfähigen Beschich­ tungen die Farbkoordinaten (x,y) der elektrochromen Substanzen im C.I.E. Dreieck zwischen 0,3 und 0,37, bevorzugt zwischen 0,31 und 0,35 liegen.

8. Elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission der elektrochromen Schicht im sicht­ baren Bereich bei Variation der Stärke einer angelegten Spannung variiert.

9. Elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Transmission der elektrochromen Schicht kleiner als 25% ist.

10. Elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Transmission der elektrochromen Schicht größer als 70% ist.

11. Elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlegen einer Spannung an die leitfähigen Beschichtungen die elektrochrome Schicht in weniger als 5 Minuten die Transmission ändert, bevorzugt in weniger als 1 Minute.

12. Vorrichtung enthaltend eine erfindungsgemäße elektrochrome Kontrastplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einen Bildschirm, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontrastplatte durch eine gemeinsame Scheibe mit dem Bildschirm verbunden ist.

13. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen (36), dadurch gekennzeichnet, daß eine EC-Kontrastplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eine größere Grundfläche hat als die Fläche des Bildschirms (3) und an mindestens einer der Stirnflächen der äußeren Scheibe (Deckplatte) (31) der EC-Kontrastplatte (36) eine Strahlungsquelle (313) angeordnet ist, deren Licht in die Deckplatte (31) eintritt und diese ausleuchtet und an der inneren Scheibe (Trägerplatte) (32) in dem Bereich, der über die Bildschirmfläche (3) hinausragt, ein Photoempfänger (37) montiert ist, in dessen photoempfind­ lichem Raumwinkelbereich ein Teil oder die gesamte Trägerplatte (32) liegt, soweit sie über die Bildschirmfläche (3) hinausragt.

14. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige, transparente Be­ schichtung von mindestens einer der Scheiben der EC-Kontrastplatte struk­ turiert ist.

15. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte eine Beschichtung aufweist, die das sichtbare Licht überwiegend reflektiert, während sie für das von der Strahlungsquelle emittierte Licht überwiegend transparent ist.

16. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte eine Beschichtung aufweist, die bevorzugt im Zentrum des photoempfindlichen Raumwinkel­ bereichs des Photodetektors eine für das Licht der Strahlungsquelle transpa­ rente Stelle enthält.

17. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte eine Dicke von mindestens 0,05 mm und bevorzugt mindestens 0,5 mm hat.

18. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte einen Brechungsindex von mindestens 1,5 und bevorzugt mindestens 1,6 hat.

19. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge größer als 680 nm, bevorzugt größer als 780 nm und besonders bevorzugt größer als 850 nm hat.

20. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine und maximal drei Stirnflächen der Deckplatte mit einem optisch reflektierenden Material beschichtet sind.

21. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als optisch reflektierendes Material Gold, Silber, Kupfer, Nickel oder Aluminium verwendet wird und die Schichten durch Aufdampfen, Sputtern, CVD oder Aufkleben von metallbeschichteten Folien hergestellt werden.

22. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Photoempfänger an den über die Bildschirmfläche hinaus ragenden Teil der Trägerplatte montiert sind, wobei im photoempfindlichen Raumwinkelbereich eines jeden Photoempfängers ein bestimmter Bereich der Deckplatte liegt, der dem Photoempfänger eindeutig zugeordnet ist.

23. Elektrochrome Kontrastplatte mit integrierter Touch-Screen nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Photoempfänger eine Einheit zur Verarbeitung des elektrischen Signals nachgeschaltet ist.

24. Elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere der Formeln
. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-Y)_g-. . .-(F-B²-Z)_h-. . . (CL)
und
. . .-(D)_f-. . .-[E-(B¹-Y)_i-(B²-Z)_g-. . .-(F-B²-Z)_h-. . . (CLX),
worin
D, E und F Bausteine einer Oligomer- oder Polymerkette darstellen, wobei die Einheiten D, E und F sowohl statistisch verteilt als auch in Blöcken angeordnet sein können,
B¹ und B² für ein Brückenglied stehen,
Y und Z unabhängig voneinander für einen Rest OX₂ oder RED₁ stehen,
wobei
OX₂ für den Rest eines reversibel elektrochemisch reduzierbaren Redox­ systems steht, und
RED₁ für den Rest eines reversibel elektrochemisch oxidierbaren Redox­ systems steht,
f, g und h unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 100.000, insbesondere 1 bis 10.000 stehen,
wobei
f+g+h < 2,
f und h unabhängig voneinander auch für 0 stehen können und
i und j unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 100, insbe­ sondere 1 bis 10 stehen.

25. Elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere gemäß Anspruch 24 der Formeln
. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-OX²)_g-. . .-(F-B²-RED₁)_h-. . . (CLa),
. . .-(D)_f-. . .-(E-B¹-OX₂)_g- (CLb),
. . .-(D)_f-. . .-(F-B²-RED₁)_h-. . . (CLc),
. . .-(D)_f-. . .-[E-B¹-OX₂-B²--RED₁]_g-. . . (CLXa)
oder
. . .-(D)_f-. . .-[F-B²-RED₁-B¹-OX₂]_h-. . . (CLXb)
worin
f für eine ganze Zahl von 0 bis 10.000 steht,
g und h unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 1 bis 10.000, vorzugsweise 1 bis 1000, besonders bevorzugt 1 bis 100 stehen und
die anderen Reste die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen, wobei OX₂ und/oder RED₁, insbesondere wenn g und/oder h < 1 sind, in jeder wiederkehrenden Einheit verschiedene Bedeutung besitzen können.

26. Elektrochrome Seitenkettenoligo- oder -polymere gemäß Anspruch 24 oder 25,
worin
D für die Formel
-CHY¹⁰-CHY¹¹- (CLXXI)
steht und
E und F unabhängig voneinander für die Formel
-CHY¹²-CHY¹³- (CLXXII)
stehen,
wobei
Y¹⁰ und Y¹² unabhängig voneinander für Wasserstoff oder C₁- bis C₄-Alkyl stehen,
Y¹¹ für Wasserstoff, Halogen, C₁- bis C₄-Alkyl, Aryl oder -COO-C₁- bis C₈-Alkyl steht und
Y¹³ für eine direkte Bindung oder eine der Brücken der Formeln -O-, -CO-O-, -CO-NH- oder -C₆H₄- zu B¹ bzw. B² steht.