Optimierung der Langzeitstabilität und Zyklenfestigkeit in segmentierten elektrochromen Anzeigen

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung von segmentierten elektrochromen Anzeigen auf Basis von konjugiert leitfähigen Polymeren und deren Auslegung auf langzeitstabilen Betrieb mit unveränderter Leistungsfähgigkeit. Gegenüber bekannten Anwendungen der Elektrochromie, wie beispielsweise abblendbare Rückspiegel oder Fenster, ergeben sich dabei für segmentierte Anzeigen erhöhte Anforderungen. So muss beispielsweise ein gegenseitiger Einfluss der verschiedenen Segmente untereinander berücksichtigt werden sowie eine verbesserte elektrochemische Stabilität garantiert werden. Vergleicht man die Lebensdauer anderer elektrochemischer Systeme, wie z. B. der Akkumulatoren, ist ersichtlich, dass die dort bestehende Zyklenfestigkeit von mehreren tausend Zyklen bei informationstragenden Systemen, wie den elektrochromen Anzeigen, nicht ausreichend sein kann. Das Ziel der Arbeit ist daher die Entwicklung eines Prozesses, welcher diese neuen Anforderungen und Einschränkungen adressiert und darüber hinaus leistungs- und konkurrenzfähige elektrochrome Anzeigen ermöglicht. Zusätzlich dazu wird großer Wert auf eine kostengünstige Prozessierung und eine Integrierbarkeit von weiterer (organischer) Ansteuerelektronik gelegt. Die untersuchten Herstellungsverfahren wurden daher entsprechend ihrer Eignung zur lösungsbasierten Prozessierbarkeit und einer weitergehenden Skalierbarkeit bewertet und ausgewählt. Das Hauptaugenmerk stellt allerdings die Untersuchung der Ursache der Degradation von elektrochromen Anzeigen und die Vermeidung derselben dar. Als Grundbaustein wird dazu im Folgenden das verwendete elektrochrome Polymer detailliert analysiert. Mit dem entwickelten Prozess hergestellte Anzeigen werden ausführlich untersucht, Änderungen in den Parametern der Anzeigen werden kontinuierlich nachverfolgt und zu den verwendeten Spannungen, Strömen sowie den spektroelektrochemischen Eigenschaften des verwendeten elektrochromen Polymers korreliert. Dies ermöglicht eine Identifizierung des der Degradation zugrundeliegenden Effektes und die Erarbeitung von Maßnahmen und Regeln bei der Auslegung der Anzeigen und deren Ansteuerung, welche eine Degradation verringern und somit eine Lebensdauer von mehreren hunderttausend Zyklen garantieren.