Dispositivo electrocrómico con transparencia controlada.

Dispositivo electrocrómico con control de transmisión o reflexión de al menos una superficie activa

(CDEF), de tipo electrogobernable, que incluye, sobre un substrato portador (3), un apilamiento que comprende al menos, sucesivamente, una capa conformante de un electrodo inferior electroconductor (4), diversas capas funcionales (7) entre las que se cuenta al menos una capa electrocrómica, siendo aislante eléctrica una al menos (6, 7a) de estas capas, y un electrodo superior electroconductor (9), en el que:

- al menos un canteado (5), llamado total, se extiende a partir de la capa aislante (6, 7a) sin atravesar la misma, y atraviesa la o las capas (4, 2) que la separa(n) del substrato (3), separando este canteado total (5) la superficie del electrodo inferior (4) en dos zonas aisladas eléctricamente entre sí, a saber, una zona libre (4a) de cara a la cual el electrodo superior (9) está enlazado por soldadura a un primer conector de suministro de corriente (15), y una zona activa (4b) que contiene la superficie activa (CDEF),

- al menos un canteado (12), llamado selectivo, atraviesa el electrodo superior (9) y las diferentes capas que separan el mismo del electrodo inferior (4) sin atravesar este último, canteado selectivo este (12) que separa la superficie del electrodo superior (9) en dos zonas aisladas eléctricamente entre sí, a saber, una zona libre (9a) sobre la cual se halla dispuesto un segundo conector de suministro de corriente (17) que está unido por soldadura a la zona activa (4b) del electrodo inferior (4), y una zona activa (9b) que contiene la superficie activa (CDEF), y

caracterizado por que

la zona libre (4a) del electrodo inferior (4) va enlazada por soldadura al primer conector de suministro de corriente (15) y por que los canteados de tipo total (5) están realizados en las cuatro esquinas del substrato (3) para así constituir zonas libres (4a) sensiblemente en forma de escuadra, y por que los canteados de tipo selectivo (12) están realizados sensiblemente en medio de la periferia de al menos tres de los cuatro lados del mismo para así constituir zonas libres (9a) sensiblemente rectangulares.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/050723.

Solicitante: SAGE ELECTROCHROMICS, INC. .

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: One Sage Way Faribault, MN 55021 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DUBRENAT,SAMUEL, VALENTIN,EMMANUEL, LAMINE,DRISS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO... > Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad,... > G02F1/155 (Electrodos)

PDF original: ES-2525802_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo electrocrómico con transparencia controlada

La presente invención se refiere a un dispositivo electrocrómico con transparencia controlada, en particular destinado a constituir un acristalamiento electrogobernable, así como a un procedimiento de fabricación del mismo. Asimismo, se refiere a un acristalamiento electrocrómico dotado de tal dispositivo, así como a la utilización de este último para las más diversas aplicaciones.

Son conocidos acristalamientos que poseen una capacidad de transmisión de la luz que es regulable desde un buen nivel de transparencia hasta la más total opacidad. Tales acristalamientos han demostrado aplicaciones en los campos técnicos más diversos.

Así, se pueden utilizar como acristalamientos de una vivienda, con el fin, por ejemplo, de ajustar el nivel de insolación de un local en función de las condiciones exteriores y de los deseos de los usuarios. Asimismo, se pueden utilizar como persianas aislantes para preservar la intimidad de los ocupantes de un local, bien sea frente al exterior, o bien frente a dependencias contiguas.

Asimismo se puede, en el campo de la automoción, recurrir a tales dispositivos para, por ejemplo, regular el nivel de transparencia del parabrisas y/o de las lunas laterales o del acristalamiento de techo de un coche, así como en determinados accesorios del mismo, tales como, en particular, los retrovisores, con el fin de controlar el flujo de la luz reflejada hacia el conductor y evitar el deslumbramiento de este último. Por supuesto, se pueden utilizar en otros campos, tales como, en particular, el campo aeronáutico para controlar, por ejemplo, la transparencia de las ventanillas de las aeronaves.

Es sabido que los dispositivos electrocrómicos incluyen una capa de un material electrocrómico en disposición de insertar reversible y simultáneamente iones y electrones, cuyos estados de oxidación, que se corresponden con los estados insertados y desinsertados, son de una coloración diferenciada cuando se les somete a una adecuada alimentación eléctrica; presentando uno de estos estados una transmisión luminosa más elevada que el otro. El material electrocrómico puede estar basado, por ejemplo, en óxido de tungsteno y debe ser puesto en contacto con una fuente de electrones, tal como, por ejemplo, una capa electroconductora transparente, y con una fuente de iones (cationes y aniones) tal como un electrolito conductor iónico. Es sabido que la capa de material electrocrómico debe ir asociada, simétricamente con relación a la misma, a un contraelectrodo, también en disposición de insertar cationes de manera reversible, de modo que, macroscópicamente, el electrolito se revela como un simple medio de los iones. El contraelectrodo debe estar constituido a partir de una capa neutra en coloración o, por lo menos, transparente o poco coloreada cuando la capa electrocrómlca se halla en estado coloreado.

Al ser el óxido de tungsteno un material electrocrómico catódico, es decir, que su estado coloreado corresponde al estado más reducido, para el contraelectrodo se puede utilizar, por ejemplo, un material electrocrómico anódico basado en óxido de níquel o de iridio. Se ha propuesto asimismo utilizar un material ópticamente neutro en los estados de oxidación de interés, como por ejemplo el óxido de cerio o materiales orgánicos tales como los polímeros conductores electrónicos (polianilina) o el azul de Prusia.

Actualmente, se pueden clasificar los sistemas electrocrómicos en dos categorías en función del electrolito utilizado.

En la primera categoría, el electrolito puede materializarse así en forma de un polímero o de un gel, tal como, por ejemplo, un polímero conductor protónico, tal como los descritos en las patentes europeas EP253713 y EP67346, o un polímero conductor de iones litio, tal como los descritos en las patentes EP382623, EP518754 o EP53248. Hablamos entonces de sistemas electrocrómicos mixtos.

En la segunda categoría, el electrolito puede estar constituido igualmente a partir de una capa mineral conformante de un conductor iónico que está aislado eléctricamente. Estos sistemas electrocrómicos se designan entonces como "todo sólido". Se podrán consultar las patentes europeas EP867752 y EP83136.

Son conocidos otros tipos de sistemas electrocrómicos, tales como, en particular, los sistemas electrocrómicos llamados "todo polímero", en los cuales se hallan dispuestas dos capas electroconductoras a uno y otro lado de un apilamiento que comprende un polímero de coloración catódica, un polímero aislante electrónico conductor iónico (muy particularmente de H+ o L¡+) y, finalmente, un polímero de coloración anódica (tal como la polianilina o el polipirrol).

Es sabido que la actual técnica de fabricación de los dispositivos electrocrómicos consiste, de manera esquemática, en depositar sucesivamente, sobre un substrato de soporte, transparente o no, un electrodo electroconductor inferior, generalmente una capa de óxido de indio y estaño (ITO), por "Indium Tin Oxide", capas funcionales electrocrómicas, por ejemplo de óxido de iridio (IrOx), de óxido de tungsteno (W3), de óxido de tantalio (TA25), y un electrodo electroconductor superior. De ordinario, el apilamiento se remata en un polímero de estructura laminar y un contrasubstrato.

Por supuesto, los dos electrodos electroconductores inferior y superior deben ser enlazados a respectivos

conectores de suministro de corriente. Esta conexión se obtiene habitualmente por medio de hojuelas metálicas que se ponen en contacto respectivamente con el electrodo superior y con el electrodo inferior.

Si bien, en teoría, el contacto del conectar con el electrodo superior apenas presenta dificultades, no ocurre lo mismo en lo que al contacto del conectar con el electrodo inferior se refiere, a causa de su inaccesibilidad debida al depósito de las diferentes capas. Esta es la razón por la que se ha propuesto preservar una zona del mismo, llamada zona de conexión, por medio de una máscara adhesiva durante el depósito de las capas electrocrómlcas. Una vez efectuado el depósito de las diferentes capas, basta entonces con retirar el adhesivo para quitar al mismo tiempo las capas depositadas sobre el mismo y, así, tener acceso al electrodo inferior, recibiendo entonces este último el conectar que le está destinado.

Esta técnica presenta un cierto número de inconvenientes especialmente ligados, por una parte, a la utilización de la máscara adhesiva y, por otra, a los medios utilizados para encargarse de la fijación de los conectores en los electrodos.

En lo referente a la máscara adhesiva, se hace notar que la colocación de la misma es una operación larga y delicada, por cuanto que, por una parte, debe ser aplicada de manera perfecta sobre el electrodo inferior, con el fin de no perturbar el depósito de las capas ulteriores y, por otra, es considerable la longitud que ha de recubrirse, especialmente cuando la conexión del electrodo inferior se lleva a cabo en todo el perímetro del substrato.

A continuación, en la remoción de la máscara, las capas que se han depositado sobre la misma tienen tendencia a desmenuzarse y a depositarse a continuación nuevamente sobre el apilamiento en forma de polvo, originando así malos funcionamientos del dispositivo. Razón por la cual, con el fin de evitar tal inconveniente, la remoción de la máscara suele venir acompañada de una aspiración, lo cual exige para esta operación la intervención de dos operarios.

Por otro lado, sucede que, en las fases de depósito de las diferentes capas que siguen a la aplicación de la máscara adhesiva, esta última se retrae por efecto del calor, a tal punto que, en la aplicación de la capa electroconductora conformante del electrodo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión o reflexión de al menos una superficie activa (CDEF), de tipo electrogobernable, que incluye, sobre un substrato portador (3), un apilamiento que comprende al menos, sucesivamente, una capa conformante de un electrodo inferior electroconductor (4), diversas capas funcionales (7) entre las que se cuenta al menos una capa electrocrómica, siendo aislante eléctrica una al menos (6, 7a) de estas capas, y un electrodo superior electroconductor (9), en el que:

al menos un canteado (5), llamado total, se extiende a partir de la capa aislante (6, 7a) sin atravesar la misma, y atraviesa la o las capas (4, 2) que la separa(n) del substrato (3), separando este canteado total (5) la superficie del electrodo inferior (4) en dos zonas aisladas eléctricamente entre sí, a saber, una zona libre (4a) de cara a la cual el electrodo superior (9) está enlazado por soldadura a un primer conector de suministro de corriente (15), y una zona activa (4b) que contiene la superficie activa (CDEF),

al menos un canteado (12), llamado selectivo, atraviesa el electrodo superior (9) y las diferentes capas que separan el mismo del electrodo inferior (4) sin atravesar este último, canteado selectivo este (12) que separa la superficie del electrodo superior (9) en dos zonas aisladas eléctricamente entre sí, a saber, una zona libre (9a) sobre la cual se halla dispuesto un segundo conector de suministro de corriente (17) que está unido por soldadura a la zona activa (4b) del electrodo inferior (4), y una zona activa (9b) que contiene la superficie activa (CDEF), y caracterizado porque

la zona libre (4a) del electrodo inferior (4) va enlazada por soldadura al primer conector de suministro de corriente (15)

y por que los canteados de tipo total (5) están realizados en las cuatro esquinas del substrato (3) para así constituir zonas libres (4a) sensiblemente en forma de escuadra, y por que los canteados de tipo selectivo (12) están realizados sensiblemente en medio de la periferia de al menos tres de los cuatro lados del mismo para así constituir zonas libres (9a) sensiblemente rectangulares.

2. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por que el substrato portador (3) es un substrato en funciones de vidrio, en particular de vidrio o de material plástico.

3. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el electrodo superior (9) está recubierto con al menos una capa protectora contra la humedad (11), estando atravesada esta última por dicho canteado selectivo (12).

4. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que al menos uno de los electrodos (4, 9) está conformado a partir de al menos una capa de óxido mixto de estaño y de indio (ITO).

5. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el electrodo superior (9) está en contacto con una red de finos hilos (3), conductores de la corriente eléctrica y unidos al primer conector de suministro de corriente (15).

6. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según la reivindicación 5, caracterizado por que la red de hilos (3) está soportada por un soporte (32) constituido en particular a partir de un polímero termoplástico, tal como, por ejemplo, poliuretano o polivinilbutiral (PVB).

7. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que las zonas libres (4a, 9a) definidas por los canteados de tipo total (5) y selectivo (12) se hallan situadas en la periferia del mismo.

8. Dispositivo electrocrómico con control de transmisión según la reivindicación 7, caracterizado por que el substrato (3) es de forma rectangular y por que los canteados de tipo total (5) y selectivo (12) están realizados respectivamente paralelamente a lados opuestos (3a, 3b) del substrato (3).

9. Procedimiento de fabricación de un dispositivo electrocrómico con control de transmisión o de reflexión de al menos una superficie activa (CDEF), de tipo electrogobernable, que incluye, sobre un substrato portador (3), un apilamiento que comprende al menos, sucesivamente, una capa electroconductora conformante de un electrodo inferior (4) y diversas capas funcionales entre las que se cuenta al menos una capa electrocrómica, siendo aislante eléctrica una al menos de estas capas, y una capa electroconductora conformante de un electrodo superior (9), que incluye las etapas consistentes en:

depositar, sobre al menos una parte de la superficie del substrato (3), al menos una capa electroconductora conformante del electrodo inferior (4) y las capas que preceden a dicha capa aislante eléctrica,

realizar, partiendo de esta última, sin atravesar la misma, al menos un canteado total (5) de la o de las capas que la separa(n) del substrato (3), repartiendo cada canteado total (5) la superficie del electrodo inferior (4) en dos zonas aisladas eléctricamente entre sí, a saber, una zona libre (4a) y una zona activa (4b) que contiene la

superficie activa (CDEF), los canteados de tipo total (5) se realizan en las cuatro esquinas del substrato (3) para asi constituir zonas libres (4a) sensiblemente en forma de escuadra,

depositar sobre las zonas libre y activa (4a, 4b) la capa aislante eléctrica (7a), las otras diversas capas funcionales (7) y la capa electroconductora conformante del electrodo superior (9),

realizar al menos un canteado selectivo (12) a través de esta última y a través de las diferentes capas que separan la misma del electrodo inferior (4) sin atravesar esta última, repartiendo cada canteado selectivo (12) la superficie del electrodo superior (9) en dos zonas aisladas eléctricamente entre sí, a saber, una zona libre (9a) y una zona activa (9b) que contiene la superficie activa (CDEF), los canteados de tipo selectivo (12) se realizan sensiblemente en medio de la periferia de al menos tres de los cuatro lados del mismo para así constituir zonas libres (9a) sensiblemente rectangulares,

unir por soldadura un primer conector de suministro de corriente (15) con la zona activa (9b) del electrodo superior (9) y con la zona libre (4a) del electrodo inferior (4),

unir por soldadura un segundo conector de suministro de corriente (17) con la zona libre (9a) del electrodo superior (9) y con la zona activa (4b) del electrodo inferior situada de cara al mismo.

1. Procedimiento de fabricación de un dispositivo electrocrómico con control de transmisión según la reivindicación 9, caracterizado por que al menos una de las uniones por soldadura se realiza por soldadura por ultrasonidos.

11. Procedimiento de fabricación de un dispositivo electrocrómico con control de transmisión según la reivindicación 9 ó 1, caracterizado porque se realiza al menos uno de los canteados (5, 12) por medio de un haz láser.

12. Procedimiento de fabricación de un dispositivo electrocrómico con control de transmisión según una de las reivindicaciones 9 a 11, en el que, sobre un mismo substrato portador, se realizan varios dispositivos electrocrómicos según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que, una vez acabados estos últimos, se realiza un corte del substrato portador y del conjunto de las capas depositadas sobre el mismo, para así constituir dispositivos electrocrómicos específicos.

13. Acristalamiento electrocrómico, caracterizado por que incluye un dispositivo electrocrómico según una de las reivindicaciones 1 a 8, que presenta en particular una transmisión y/o una reflexión luminosa y/o energética variable, con el substrato o al menos una parte de los substratos transparente(s) o parcialmente transparente(s), de material plástico, preferentemente montado en acristalamiento múltiple y/o laminado, o en acristalamiento doble.

14. Utilización del acristalamiento según la reivindicación 13 como acristalamiento para la edificación, acristalamiento para la automoción, acristalamiento de vehículos industriales o de transporte colectivo, ferroviario, marítimo, aéreo, agrícola, maquinaria de obra, retrovisores, espejos, dispositivo visualizador y de presentación, obturador para dispositivos de adquisición de imágenes.