[发明专利]电化学装置

说明书

发明领域

本发明涉及电化学装置，并且尤其涉及一种电化学装置，其包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的电化学活性元件。

背景技术

在可印刷电子学领域中，电化学装置在很多不同的领域都有应用，例如电致变色显像器和电化学晶体管。电化学装置包括电化学活性材料和电解质，并且通常基于具有横向(lateral)或竖向构造的分层结构，该结构允许了用常规印刷技术进行生产。这些类型的电化学装置的多种应用领域涉及例如光学、电学和/或体积特性和效果，其中所述装置及其应用通过改变所述装置的电化学状态而可控。换言之，所述电化学装置及效果，通过电化学转换而可控，所述电化学转换可通过例如在所述电化学活性材料和所述电解质之间施加电势差而实现。并且，可控制装置的效果以便限定具有多种操作和应用的多种电化学装置。例如，上述电化学装置可应用于印刷电子学的领域中，其范围涵盖从传感器和单像素装置到逻辑电路和大型有源矩阵寻址显示系统的领域。

US 6,642,069公开了一种电化学像素装置，其包括两个各自包含电化学装置的组件。第一组件(一种电化学晶体管)设置于所述电化学像素装置中以控制第二组件(电致变色显像元件)。所述装置的构造和应用在所述电化学晶体管中引发电化学反应，其中所述晶体管的氧化还原状态控制着电致变色显像元件电化学着色或脱色的进展。更详细地，通过在栅电极和所述晶体管通道之间施加电势差，所述晶体管的晶体管通道的电化学氧化还原状态由于电化学反应受到控制而改变。所述晶体管通道的氧化还原状态的变化进一步改变了所述晶体管通道的导电性，且通过控制所述晶体管通道的导电性，所述电致变色像素元件中氧化还原状态和电化学反应的进展都是可控的，这允许了像素的着色或脱色操作。因此，通过控制晶体管通道的电化学转换，控制并实现了像素元件的电化学转换，使其在着色和非着色状态之间转换。所述晶体管通道和像素元件中电化学反应的一般性质，例如转换时间和延迟时间，确定了所述装置和最终产品的性能。如本文所述，所述电化学装置的电化学转换需要电化学反应，其中所述电化学反应包括离子电荷的运输。所述电化学转换的上述性质，使得电化学装置典型的转换特性在转换时间的方面是不利的，并且使得所述电化学装置易感于所述电化学反应涉及的脱色。此外，所述电化学装置可显示依赖于所述装置从低反应态转换到高反应态的转换特性，且反之亦然，这进一步影响了所述装置的性能。

发明概述

本发明的目的是消除或至少减少上述缺点和提供改善的电化学装置，所述装置具有改善的转换特性并且适于用印刷技术制备。

在附带的权利要求所提供的主题中，满足了上述目的和其他目的。本发明优选的实施方案呈现于从属权利要求中。

根据其第一方面，本发明涉及一种电化学装置，其包含固化电解质层和至少一个电化学活性层，其中各活性层包含具有电化学改变其氧化还原状态的能力的有机材料，且所述至少一个活性层的各层包含与所述固化电解质直接接触或离子接触的接触部分。另外，所述至少一个活性层中之一还包含从所述接触部分延伸出来的第一被覆盖部分(covered portion)，且其中所述固化电解质覆盖或延伸横跨所述被覆盖部分和所述接触部分。所述电化学装置还包含与所述至少一个活性层中之一的第一区域电子接触或直接电子接触的第一电极，和与所述至少一个活性层中之一的第二区域电子接触或直接电子接触的第二电极，其中第二电极的第一部分和第二部分(两部分可彼此相邻)包含抗腐蚀材料。此外，在第二电极的第一部分和第二部分中，只有第一部分与所述固化电解质直接接触，且第二电极的第一部分设置于第一被覆盖部分和所述固化电解质之间。

本发明基于发明者的以下认识：通过提供包含抗腐蚀材料且与电化学装置的活性层接触的电极，其中所述电极的一部分设置于固化电解质和所述活性层之间，改善了所述电化学装置的电化学转换(switching)特性。本发明更为有利的是，减少了由于发生在所述固化电解质侧的电化学反应而造成的所述电化学装置的不希望的脱色。这可在所述装置的不同电化学转换事件之中或在不同电化学转换事件之间完成。换言之，改善了所述装置的电化学转换，并使不希望的脱色(其可不利影响所述电化学装置的着色和/或转换)最小化。另外，具有更高导电性、并且设置于所述活性层和所述固化电解质之间的分离的抗腐蚀或惰性的电极，能够在所述装置的电化学转换之中或之间限制电化学反应扩散到所述电化学活性层的电解质覆盖的部分之外。此外，可实现这种与装置从第二态转换到第一态相比，对所述装置从第一态转换到第二态依赖较少的转换特性。