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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft einen verbesserten elektrochromen Spiegel mit
zwei dünnen
Glaselementen und einem freistehenden Gel und im Spezielleren einen
elektrochromen Spiegel mit geringem Gewicht, der ein freistehendes
Gel aufweist, das kooperativ mit zwei dünnen Glaselementen wechselwirkt,
um ein dickes, starkes, einheitliches Element zu bilden, welches
widerstandsfähig
ist gegenüber Biegen,
Verwinden, Durchbiegen, Zertrümmern und/oder
Streuung.
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Bisher
sind verschiedene automatische Rückspiegel
für Motorfahrzeuge
erdacht worden, welche automatisch vom Vollreflexionsmodus (Tag) in
den (die) Teilreflexionsmodus (-modi) (Nacht) wechseln, zum Schutz
vor blendendem Licht, das von den Scheinwerfern von Fahrzeugen ausgeht, welche
sich von hinten nähern.
Die elektrochromen Spiegel, die im U.S. Pat. Nr. 4,902,108 mit dem
Titel "Single-Compartment,
Self-Erasing, Solution-Phase Electrochromic Devices Solutions for
Use Therein, and Uses Thereof",
veröffentlicht
am 20. Februar 1990 von H. J. Byker; kanadisches Patent Nr. 1,300,945
mit dem Titel "Automatic
Rearview Mirror System for Automotive Vehicles", veröffentlicht am 19. Mai 1992
von J. H. Bechtel et al.; U.S. Pat. Nr. 5,128,799 mit dem Titel "Variable Reflectance
Motor Vehicle Mirror",
veröffentlicht
am 7. Juli 1992 von H. J. Byker; U.S. Pat. Nr. 5,202,787 mit dem
Titel "Electro-Optic
Device", veröffentlicht
am 13. April 1993 von H. J. Byker et al., U.S. Patent Nr. 5,204,778
mit dem Titel "Control
System For Automatic Rearview Mirrors", herausgegeben am 20. April 1993 von
J. H. Bechtel; U.S. Patent Nr. 5,278,693 mit dem Titel "Tinted Solution-Phase
Electrochromic Mirrors",
herausgegeben am 11. Januar 1994 von D. A. Theiste et al.; U.S.
Patent Nr. 5,280,380 mit dem Titel "UV-Stabilized Compositions and Methods", herausgegeben am 18.
Januar 1994 von H. J. Byker; U.S. Patent Nr. 5,282,077 mit dem Titel "Variable Reflectance
Mirror", herausgegeben
am 25. Januar 1994 von H. J. Byker; U.S. Patent Nr. 5,294,376 mit
dem Titel "Bipyridinium
Salt Solutions",
herausgegeben am 15. März 1994
von H. J. Byker; U.S. Patent Nr. 5,336,448 mit dem Titel "Electrochromic Devices
with Bipyridinium Salt Solutions",
herausgegeben am 9. August 1994 von H. J. Byker; U.S. Patent Nr.
5,434,407 mit dem Titel "Automatic
Rearview Mirror Incorporating Light Pipe", herausgegeben am 18. Januar 1995 von
F.T. Bauer et al.; U.S. Patent Nr. 5,448,397 mit dem Titel "Outside Automatic
Rearview Mirror for Automotive Vehicles, herausgegeben am 5. September
1995 von W. L. Tonar; und U.S. Patent Nr. 5,451,822 mit dem Titel "Electronic Control
System", herausgegeben
am 19. September 1995 von J. H. Bechtel et al., sind typisch für moderne
automatische Rückspiegel
für Motorfahrzeuge.
Derartige elektrochrome Spiegel können verwendet werden in einem
vollständig
integrierten Innen/Außen-Rückspiegelsystem oder als ein
Innen- oder ein Außen-Rückspiegelsystem.
Im Allgemeinen bestehen in automatischen Rückspiegeln des Typs, der in
den oben angegebenen U.S. Patenten offenbart ist, sowohl die Innen-
als auch die Außenrückspiegel
aus einem relativ dünnen
elektrochromen Medium, das eingelagert und abgedichtet ist zwischen
zwei Glaselementen. WO 96/03475 offenbart einen elektrochromen Rückspiegel ähnlich demjenigen,
der in den oben angegebenen U.S. Patenten offenbart ist, während auch
offenbart wird, dass der elektrochrome Rückspiegel ein freistehendes
Gel enthält,
worin die elektrochrome Lösung
verteilt ist oder gelöst
ist in einer Polymermatrix. Der elektrochrome Spiegel, der in WO
96/03475 offenbart ist, umfasst zwei Glaselemente herkömmlicher
Dicke.
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EP 0 162 826 beschreibt
einen elektrochromen polymeren festen Film, der in situ transformiert werden
kann von einer niederviskosen elektrochromen Monomerzusammensetzung
durch Aussetzen unter elektrochmagnetische Strahlung.
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In
den meisten Fällen,
wenn das elektrochrome Medium, welches als das Medium variabler Durchlässigkeit
in dem Spiegel dient, unter elektrische Energie gesetzt wird, wird
es dunkel und beginnt Licht zu absorbieren und umso mehr Licht das elektrochrome
Medium absorbiert, umso dunkler wird der Spiegel oder umso geringer
wird die Reflexion des Spiegels. Wenn die elektrische Spannung auf Null
abgesenkt wird, kehrt der Spiegel in seinen klaren hoch-reflektierenden
Zustand zurück.
Im Allgemeinen besteht das elektrochrome Medium, das zwischen den
beiden Glaselementen eingelagert und abgedichtet ist aus einem selbstlöschenden
Lösungsphasen-System
aus elektrochromen Materialien, wenngleich andere elektrochrome
Medien verwendet werden können,
einschließlich
eines Zugangs, worin eine elektrochrome Schicht aus Wolframoxid
auf eine Elektrode mit einer Lösung
beschichtet wird, die ein Redox-aktives Material enthält, um die
Gegenelektrodenreaktion vorzusehen. Beim automatischen Betrieb umfassen
die Rückspiegel
mit den angegebenen Merkmalen im Allgemeinen eine elektrische Schaltung,
die wirkungsvoll ist, um die Spiegel in die vergedunkelten bzw.
abgeblendeten Reflexionsmodi überzuführen wenn
blendendes Licht erfasst wird, wobei das eingelagerte elektrochrome Medium
aktiviert wird und der Spiegel im Verhältnis zum Ausmaß des blendenden
Lichtes, das erfasst wird, abgedunkelt wird. Wenn das blendende
Licht nachlässt,
kehrt der Spiegel automatisch in seinen normalen hohen Reflexionszustand
zurück,
ohne dass eine Tätigkeit
seitens des Fahrzeufführers
erforderlich ist.
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Das
elektrochrome Medium ist angeordnet in einer verschlossenen bzw.
abgedichteten Kammer, die begrenzt wird durch ein durchlässiges bzw. durchsichtiges
vorderes Glaselement, eine periphäre Kantenabdichtung und ein
hinteres Spiegelelement mit einer reflektierenden Schicht, wobei
das elektrochrome Medium die Kammer füllt. Leitende Schichten sind
bereitgestellt auf der Innenseite der vorderen und hinteren Glaselemente,
wobei die leitende Schicht auf dem vorderen Glaselement durchlässig bzw.
transparent ist, während
die leitende Schicht auf dem hinteren Glaselement durchlässig sein
kann oder die leitende Schicht auf dm hinteren Glaselement semi-transparent
bzw. halbdurchlässig
oder opaque sein kann und ebenfalls Reflexionscharakteristika aufweisen
kann und als die reflektierende Schicht für die Spiegelanordnung wirken
kann. Die leitenden Schichten, sowohl auf dem vorderen Glaselement
als auch dem hinteren Glaselement, sind mit der elektrischen Schaltung
verbunden, welche effektiv ist, um elektrisch das elektrochrome
Medium unter Energie zu setzen, um den Spiegel umzuschalten auf Nachtzeit,
erniedrigte Reflexionsmodi wenn blendendes Licht erfasst wird, und
hiernach es zu erlauben den Spiegel auf Tageszeit zurückzustellen,
Hochreflexionsmodus, wenn das blendende Licht nachlässt, wie
im Einzelnen beschrieben in den oben genannten U.S. Patenten. Zur
Klarheit der Beschreibung einer solchen Struktur wird die vordere
Oberfläche
des vorderen Glaselements manchmal als die erste Oberfläche bezeichnet
und die innere Oberfläche
des vorderen Glaselements wird manchmal als zweite Oberfläche bezeichnet.
Die innere Oberfläche
des hinteren Glaselements wird manchmal als die dritte Oberfläche bezeichnet
und die hintere Oberfläche
des hinteren Glaselements wird manchmal als die vierte Oberfläche bezeichnet.
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In
jüngerer
Zeit sind elektrochrome Spiegel weit verbreitet auf der Fahrzeugaußenseite
geworden und weisen den Nachteil auf, dass sie wesentlich schwerer
sind als Standardaußenspiegel.
Dieses erhöhte
Gewicht von elektrochromen Spiegeln übt eine Belastung auf den Mechanismus,
der verwendet wird, um die Position der Außenspiegel automatisch einzustellen.
Ein Verfahren zum Verringern des Gewichts eines elektrochromen Spiegels
ist durch Verringern der Dicke von sowohl Glaselementen als auch
sogar das Entfernen einer Glasplatte. Zum Beispiel in elektrochromen
Festkörpervorrichtungen,
wie etwa denjenigen, die im U.S. Patent Nr. 4,973,141 von Baucke
et al. beschrieben sind, worin alle Komponenten Festkörperelemente
umfassen, z.B. elektrochrome Festkörperschichten (WO3 und
MoO3), feste, Wasserstoffionen-leitende
Schichten, usw. ist vorgeschlagen worden, dass die hintere Platte
optional ist. Dies ist möglich,
da alle anderen Schichten feste Phasen sind und anhaftend an der
vorderen Platte verbleiben. Auf der anderen Seite ist es bei elektrochromen
Vorrichtungen, die mindestens ein elektrochromes Lösungsphasenmaterial
enthalten, nicht möglich
eine Glasplatte zu entfernen, da das Lösungsmittel und das elektrochrome
Material auslaufen würden.
Daher ist die einzige Option für elektrochrome
Vorrichtungen, die eine Lösung
enthalten, das Verringern der Glasdicke. Unglücklicherweise werden bei Verringerung
der Dicke die einzelnen Glaselemente brüchig und flexibel und verbleiben
so während
und nach der Herstellung eines elektrochromen Spiegels. Dies trifft
besonders zu wenn die Spiegel größer werden,
etwa so wie es erforderlich ist bei Fahrzeugen wie etwa Sport-Nutz-Fahrzeugen
(SUV) und sehr großen
Kraftfahrzeugen, z.B. Zugmaschinen. Es ist daher schwierig einen
kommerziell wünschenswerten
elektrochromen Spiegel herzustellen, enthaltend mindestens ein elektrochromes
Lösungsphasenmaterial,
der zwei dünne
Glaselemente aufweist, da jedes dünne Glaselement viel wahrscheinlicher
gebogen, verwunden, durchgebogen und/oder zertrümmert wird. Eigenschaften einer
elektrochromen Lösungsphasen-Vorrichtung, wie
etwa Färbungs-
und Aufklarungszeiten und optische Dichte im gefärbten Zustand, sind abhängig von
der Dicke der elektrochromen Schicht (z.B. dem Abstand zwischen den
beiden Glaselementen). Das Beibehalten eines einheitlichen Abstands
ist erforderlich, um ein einheitliches Aussehen aufrechtzuerhalten.
Der Abstand zwischen dünnen
Glaselementen kann leicht geändert
werden, sogar nach dem Herstellen der Vorrichtung, durch Anwendung
von leichtem Druck auf eine der beiden Glasplatten. Dies erzeugt
eine ungewünschte
Uneinheitlichkeit im Aussehen der Vorrichtung.
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Folglich
ist es wünschenswert,
einen verbesserten elektrochromen Spiegel bereitzustellen, der ein
freistehendes Gel aufweist, das mindestens ein elektrochromes Lösungsphasenmaterial
enthält,
worin das Gel kooperativ wechselwirkt mit zwei dünnen Glaselementen, um ein
dickes, sehr einheitliches Bauelement zu bilden, welches widerstandsfähig ist gegen
Biegen, Verwinden bzw. Verwerten, Durchbiegen, Zertrümmern und/oder
Streuung und dabei hilft, einen einheitlichen Abstand zwischen den
dünnen Glaselementen
beizubehalten.
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GEGENSTÄNDE DER
ERFINDUNG
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Demgemäß ist ein
primärer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines elektrochromen
Spiegels mit geringem Gewicht, mit einem freistehenden Gel, enthaltend
mindestens ein elektrochromes Lösungsphasenmaterial,
worin das Gel kooperativ wechselwirkt mit zwei dünnen Glaselementen, um ein
dickes, stark einheitliches Bauelement zu bilden, welches widerstandsfähig ist
gegen Biegen, Verweinden, Durchbiegung, Zertrümmerung und/oder Streuung.
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Ein
anderer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrochromen
Spiegels mit geringem Gewicht mit zwei dünnen Glaselementen, welcher
verringerte Vibration, Verzeichnung und Doppelbilddarstellung zeigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
obigen und andere Gegenstände,
welche aus der Beschreibung in ihrer Gesamtheit, einschließlich der
Zeichnungen, ersichtlich werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung
erreicht durch Bereitstellen eines elektrochromen Spiegels mit variabler
Reflexion (110) für
Motorfahrzeuge, umfassend:
vordere (112) und hintere
(114) Elemente, die voneinander im Abstand sind, und jeweils
vordere und hintere Oberflächen
aufweisen und jeweils eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 mm bis
etwa 1,5 mm aufweisen;
eine Schicht aus transparentem bzw.
lichtdurchlässigem
leitfähigem
Material (118), die auf der hinteren Oberfläche (112b)
des vorderen Elements angeordnet ist;
einen Reflektor (120),
der auf einer Seite des hinteren Elements angeordnet ist, mit der
Maßgabe,
dass, wenn der Reflektor auf der hinteren Oberfläche des hinteren Elements ist,
dann die vordere Oberfläche (114a)
des hinteren Elements eine Schicht aus transparentem leitfähigem Material
aufweist; und
ein den Umfang abdichtendes Element (122),
das die vorderen und hinteren in Abstand befindlichen Elemente in
einer Abstandsbeziehung voneinander verbindet, um eine Kammer (116)
dazwischen zu begrenzen, worin die Kammer ein freistehendes Gel enthält, umfassend
ein Lösungsmittel
und eine quervernetzte Polymermatrix und worin die Kammer weiterhin
mindestens ein elektrochromes Material (124) enthält;
worin
die Polymermatrix kooperativ wechselwirkt mit den vorderen und hinteren
Elementen und worin der Reflektor wirkungsvoll ist, um Licht durch
die Kammer und das vordere Element zu reflektieren wenn Licht den
Reflektor erreicht nach Durchtreten durch das vordere Element und
die Kammer.
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Die
vorderen und hinteren in Abstand befindlichen Glaselemente sind
dünn, mit
einer Dicke im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm. Eine Schicht
aus transparentem leitfähigem
Material wird auf der zweiten Oberfläche angeordnet und entweder eine
andere Schicht aus transparentem leitfähigen Material oder eine Reflektor/Elektrode-Kombination wird
auf der dritten Oberflächen
angeordnet. Eine Kammer wird definiert durch die Schichten der inneren
Oberflächen
der vorderen und hinteren Glaselemente und ein den Umfang abdichtendes
Element. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Kammer ein freistehendes Gel enthalten, umfassend
ein Lösungsmittel
und eine quervernetzte Polymermatrix, und enthaltend weiterhin mindestens
ein elektrochromes Material in Lösung
mit dem Lösungsmittel und
verteilt in der quervernetzten Polymermatrix, worin das Gel kooperativ
wechselwirkt mit den dünnen Glaselementen,
um ein dickes, stark einheitliches Bauelement bzw. Bauteil zu bilden,
welches widerstandsfähig
ist gegenüber
Biegen, Verwinden, Durchbiegung, Zertrümmerung und/oder Streuung und
weiterhin erlaubt, dass der Spiegel verringerte Vibration, Verzeichnung
und Doppelbilderzeugung zeigt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Der
Hauptgegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, ist besonders
herausgehoben und eindutig beansprucht in dem Schlussteil der Beschreibung.
Die Erfindung kann zusammen mit anderen Gegenständen und Vorteilen davon am
besten verstanden werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung
bei Betrachtung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen,
worin gleiche Nummern ähnliche
Komponenten darstellen, worin:
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1 eine
Vorderansicht ist, die schematisch ein elektrochromes Innen/Außen-Rückspiegelsystem
für Motorfahrzeuge
zeigt, worin die Innen- und Außenspiegel
die Spiegelanordnung der vorliegenden Erfindung beinhalten; und
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
elektochromen Innenrückspiegels
ist, welcher ein freistehendes Gel beinhaltet, das kooperativ wechselwirkt
mit zwei dünnen
Glaselementen, die in 1 dargestellt sind, entlang
der Linie 2-2' davon.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt
eine Vorderansicht, die schematisch eine Innenspiegelanordnung 110 und
zwei Außenrückspiegelanordnungen 111a und 111b für die Fahrerseite
bzw. Beifahrerseite zeigt, von welchen alle angepasst sind, um an
einem Motorfahrzeug auf eine herkömmliche Art installiert zu
werden und worin die Spiegel der Rückseite des Fahrzeugs zugekehrt sind
und durch den Fahrer des Fahrzeugs gesehen werden können, um
eine Sicht nach hinten bereitzustellen. Die Innenspiegelanordnung 110 und
die Außenrückspiegelanordnungen 111a und 111b können eine
lichtempfindliche elektrische Schaltung des Typs enthalten, der
dargestellt und beschrieben ist in dem oben aufgeführten kanadischen
Patent Nr. 1,300,945; U.S. Patent Nr. 5,204,778 oder U.S. Patent
Nr. 5,451,822, und andere Schaltkreise, die in der Lage sind blendendes
und Umgebungslicht zu erfassen und eine Steuerspannung dem elektochromen
Element zuzuleiten. Die Spiegelanordnungen 110, 111a und 111b sind
im Wesentlichen darin identisch, dass gleiche Nummern Komponenten
der Innen- und Außenspiegel
identifizieren. Diese Komponenten können in ihrer Konfiguration
leicht verschieden sein, arbeiten jedoch im Wesentlichen auf die gleiche
Art und erhalten im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie ähnlich nummerierte
Komponenten. Zum Beispiel ist die Form des vorderen Glaselements
des Innenspiegels 110 im Allgemeinen länger und schmaler als die der
Außenspiegel 111a und 111b.
Es gibt auch einige verschiedene Leistungsstandards, die auf dem
Innenspiegel 110 im Vergleich mit den Außenspiegeln 111a und 111b gegeben
snd. Zum Beispiel sollte der Innenspiegel 110 im Allgemeinen,
bei vollständiger
Klarheit, einen Reflexionswert von etwa 70 Prozent bis etwa 80 Prozent oder
höher aufweisen,
während
die Außenspiegel häufig eine
Reflexion von etwa 50 Prozent bis etwa 65 Prozent aufweisen. Ebenfalls
hat in den Vereinigten Staaten (wie von den Automobilherstellern
geliefert) der Beifahrer-Seitenspiegel 111b typischerweise eine
sphärische
Biegung oder eine konvexe Form, während der Spiegel 111a auf
der Fahrerseite und der Innenspiegel 110 derzeit flach
sein müssen.
In Europa ist der Spiegel 111a auf der Fahrerseite üblicherweise
flach oder asphärisch,
während
der Spiegel 111b auf der Beifahrerseite eine konvexe Form aufweist.
In Japan haben beide Spiegel eine konvexe Form. Die folgende Beschreibung
ist allgemein anwendbar auf alle Spiegelanordnungen der vorliegenden
Erfindung.
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Rückspiegel,
die eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind, umfassen
vorzugsweise einen Deckring 144, der sich um den gesamten
Umfang von jeder einzelnen Anordnung 110, 111a und/oder 111b erstreckt.
Der Deckring 144 verdeckt und schützt die Federklemmen (nicht
gezeigt) und die umfangsmäßigen Kantenteile
des Dichtelements und sowohl die vorderen als auch hinteren Glaselemente
(unten beschrieben). Eine große
Vielzahl von Deckringausgestaltungen ist in der Technik bekannt, wie
etwa z.B. der Deckring, der gelehrt und beansprucht wird in dem
oben angegebenen U.S. Patent Nr. 5,448,397. Es gibt ebenfalls eine
große
Vielzahl von Gehäusen,
die in der Technik allgemein bekannt sind zum Anbringen der Spiegelanordnung 110 an die
Innenseite der Windschutzscheibe eines Automobils oder zum Anbringen
der Spiegelanordnungen 111a und 111b an die Außenseite
eines Automobils. Ein bevorzugtes Gehäuse zum Anbringen einer Innenanordnung
ist in dem oben angegebenen U.S. Patent Nr. 5,337,948 offenbart.
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Der
elektrische Schaltkreis umfasst vorzugsweise einen Umgebungslichtsensor
(nicht gezeigt) und einen Sensor für blendendes Licht 160,
wobei der Sensor für
blendendes Licht entweder hinter dem Spiegelglas angeordnet ist
und durch einen Bereich des Spiegels durchschaut durch, wobei das
reflektierende Material vollständig
oder teilweise entfernt ist, oder der Sensor für blendendes Licht kann außerhalb der
reflektierenden Oberflächen,
z.B. in dem Deckring 144, angeordnet sein. Zusätzlich können eine Fläche oder
Flächen
der Elektrode und des Reflektors, wie etwa 146 oder die
Fläche,
die mit dem Sensor 160 angeordnet ist, vollständig entfernt
oder teilweise entfernt sein, z.B. als Punkt- oder Linienmuster,
um eine Vakuumfluoreszenzanzeige zu erlauben, wie etwa ein Kompass,
eine Uhr oder andere Anzeigen, um zu dem Fahrzeugführer durchzuschauen. Die
gleichzeitig eingereichte U.S. Patentanmeldung mit dem Titel "AN INFORMATION DISPLAY
AREA ON ELECTROCHROMIC MIRRORS HAVING A THIRD SURFACE REFLECTOR" (Informationsanzeigefläche auf
elektrochromen Spiegeln mit einem dritten Oberflächenreflektor) zeigt ein derzeit
bevorzugtes Linienmuster. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls
anwendbar auf einen Spiegel, der nur einen Videochiplichtsensor
verwendet, um sowohl blendendes als auch Umgebungslicht zu messen,
und welcher weiterhin in der Lage ist zum Bestimmen der Richtung
des blendenden Lichtes. Ein automatischer Spiegel auf der Innenseite
eines Fahrzeugs, der aufgebaut ist gemäß dieser Erfindung, kann ebenfalls
einen oder beide Außenspiegel
als Mitnahmen (slaves) in einem automatischen Spiegelsystem steuern.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Spiegelanordnung 110 entlang
der Linie 2-2'.
Der Spiegel 110 hat ein transparentes bzw. lichtdurchlässiges vorderes
Element 112 mit einer vorderen Oberfläche 112a und einer
hinteren Oberfläche 112b und ein
hinteres Element 114 mit einer vorderen Oberfläche 114a und
einer hinteren Oberfläche 114b.
Da einige der Schichten des Spiegels sehr dünn sind, wurde der Maßstab für bildliche
Klarheit verzerrt. Ebenfalls werden hier zur Klarheit der Beschreibung
einer solchen Struktur die folgenden Bezeichnungen nachfolgend verwendet
werden. Die vordere Oberfläche des
vorderen Glaselements wird hier als erste Oberfläche bezeichnet und die hintere
Oberfläche
des vorderen Glaselements als die zweite Oberfläche. Die vordere Oberfläche des
hinteren Glaselements wird als die dritte Oberfläche bezeichnet und die hintere Oberfläche des
hinteren Glaselements als die vierte Oberfläche. Kammer 116 ist
begrenzt durch eine oder mehrere Schichten aus transparentem, leitendem
Material 118 (angeordnet auf der hinteren Oberfläche 112b des
vorderen Elements), eine andere Schicht, die auf der vorderen Oberfläche 114a des hinteren
Elements angeordnet ist, umfassend entweder ein transparentes leitendes
Material 120 oder eine Reflektor/Elektrode-Kombination
und eine innere umfangsmäßige Wand 121 aus
dem Dichtelement 122. Typischerweise sind elektrochrome
Spiegel hergestellt aus Glaselementen mit einer Dicke von etwa 2,3
mm. Die bevorzugten dünnen
Glaselemente gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen eine Dicke von etwa 1,0 mm auf, was zu Gewichtseinsparungen von
mehr als 50% führt.
Das verringerte Gewicht stellt sicher, dass die Mechanismen, die
verwendet werden, um die Orientierung des Spiegels zu verändern, üblicherweise
als Trägerplatten
bezeichnet, nicht überbelastet
werden und liefert weiterhin eine wesentliche Verbesserung der Vibrationsstabilität des Spiegels.
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Das
transparente vordere Element 112 kann jedes Material sein,
welches dünn
und transparent ist und ausreichend Festigkeit besitzt, um unter
den Bedingungen zu arbeiten, die üblicherweise in der Automobilumgebung
angetroffen werden, wie z.B. variierende Temperaturen und Drücke. Das
vordere Element 112 kann jeden Glastyp umfassen, Borsilikatglas,
Kalk-Soda-Glas, Floatglas und jedes andere Material, wie etwa z.B.
ein Polymer oder ein Kunststoff, der transparent ist in dem sichtbaren
Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Das vordere Element 112 ist
vorzugsweise eine Glasplatte mit einer Dicke im Bereich von 0,5
mm bis etwa 1,5 mm. Bevorzugter hat das vordere Element 112 eine
Dicke im Bereich von etwa 0,8 mm bis etwa 1,2 mm, wobei die derzeit
bevorzugteste Dicke etwa 1,0 mm ist. Das hintere Element 114 muss
die Betriebsbedingungen, die oben angegeben sind, erfüllen, ausgenommen, dass
es nicht transparent sein muss, und kann daher Polymere, Metalle,
Glas, Keramik umfassen und ist vorzugsweise eine Glasplatte mit
einer Dicke in den gleichen Bereichen wie Element 112.
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Wenn
beide Glaselemente dünn
gemacht werden, verbessern sich die Vibrationseigenschaften eines
Innen- oder Außenspiegels – wenngleich
die Wirkungen deutlicher sind für
Außenspiegel.
Diese Schwingungen, die aus dem Motorlauf und/oder der Fahrzeugbewegung
resultieren, beeinträchtigen
den Rückspiegel,
sodass der Spiegel im Wesentlichen als ein Gewicht am Ende eines
vibrierenden Auslegerarmes wirkt. Dieser vibrierende Spiegel bewirkt
ein Verwackeln des reflektierten Bildes, was ein Sicherheitsrisiko
als auch ein Phänomen
ist, das unerfreulich für den
Fahrer ist. Da das Gewicht am Ende des Auslegerarms (d.h. das Spiegelelement,
das an die Trägerplatte
auf dem Außenspiegel
befestigt ist oder der Spiegel, der auf den Innenspiegel befestigt
ist) verringert wird, steigt die Frequenz, bei welcher der Spiegel
vibriert, an. Wenn die Frequenz der Spiegelvibration auf etwa 60
Hertz ansteigt, ist das Verwackeln des reflektierten Bildes visuell
für die
Fahrzeuginsassen nicht unangenehm. Darüber hinaus, wenn die Frequenz,
bei welcher der Spiegel vibriert, ansteigt, nimmt der Weg, den der
Spiegel während
dem Vibrieren zurücklegt,
deutlich ab. Daher wird durch Verringern des Gewichts des Spiegelelements
der vollständige
Spiegel vibrationsstabiler und verbessert die Möglichkeit des Fahrers das zu
sehen, was hinter dem Fahrzeug ist. Zum Beispiel hat ein Innenspiegel mit
zwei Glaselementen mit einer Dicke von 1,1 mm eine Erstmodushorizontalfrequenz
von etwa 55 Hertz, während
ein Spiegel mit zwei Glaselementen mit 2,3 mm eine Erstmodushorizontalfrequenz
von etwa 45 Hertz aufweist. Diese 10 Hertz Unterschied erzeugen
eine deutliche Verbesserung des reflektierten Bildes, das ein Fahrer
sieht.
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Es
waren keine elektrochromen Spiegel, die zwei dünne Glaselemente umfassen und
ein elektrochromes Lösungsphasenmaterial
enthalten, kommerziell erhältlich,
da dünnes
Glas den Nachteil aufweist, dass es flexibel bzw. biegbar ist, und
daher Verbiegen, Verwinden und Durchbiegen unterliegt, insbesondere
wenn es extremen Umgebungen ausgesetzt wird. Daher enthält gemäß der vorliegenden Erfindung
Kammer 116 ein freistehendes Gel, das kooperativ wechselwirkt
mit dünnen
Glaselementen 112 und 114, um einen Spiegel herzustellen,
der eher als ein dickes einheitliches Bauelement wirkt, als zwei
dünne Glaselemente,
die nur durch ein Dichtungselement zusammengehalten werden. In freistehenden
Gelen, welche eine Lösung
und eine quervernetzte Polymermatrix enthalten, ist die Lösung in einer
Polymermatrix verteilt und wirkt weithin als eine Lösung. Ebenfalls
ist mindestens ein elektrochromes Lösungsphasenmaterial in Lösung in
dem Lösungsmittel
und daher als Teil der Lösung
verteilt in der Polymermatrix (dies wird im Allgemeinen bezeichnet
als "geliertes elektrochromes
Medium" 124).
Dies erlaubt es einen Rückspiegel
mit dünnerem
Glas zu bauen, um das Gesamtgewicht des Spiegels zu verringern,
bei Aufrechterhaltung ausreichender struktureller Integrität, sodass
der Spiegel extreme Bedingungen, die in der Automobilumgebung üblich sind, übersteht.
Dies hilft auch einen einheitlichen Abstand zwischen den dünnen Glaselementen
aufrechtzuerhalten, was die Einheitlichkeit des Aussehens (z.B. Färbung) des
Spiegels verbessert. Diese strukturelle Integrität folgt da das freistehende
Gel, das erste Glaselement 112 und das zweite Glaselement 114,
welche für
sich nicht ausreichende Festigkeitscharakteristika aufweisen, um
wirkungsvoll in einem elektrochromen Spiegel zu arbeiten, auf eine
solche Art koppeln, dass sie sich nicht länger unabhängig bewegen, sondern als ein
dickes einheitliches Bauelement wirken. Diese Stabilität umfasst,
ist jedoch nicht begrenzt auf, Widerstand gegenüber Biegung, Verwindung, Durchbiegung
und Brechen, als auch verbesserte Bildqualität des reflektierten Bildes,
d.h. weniger Verzeichnung, Bildverdoppelung, Farbeinheitlichkeit
und unabhängige
Vibration jedes Glaselements. Jedoch, während es wichtig ist, die vorderen
und hinteren Glaselemente zu koppeln, ist es ebenso wichtig (wenn
nicht wichtiger) sicherzustellen, dass der elektrochrome Spiegel
einwandfrei funktioniert. Das freistehende Gel muss an die Elektrodenschichten
(einschließlich
Reflektor/Elektrode, falls der Spiegel einen dritten Oberflächenreflektor
aufweist) an den Wänden
einer solchen Vorrichtung gebunden werden, jedoch nicht die Elektronenübertragung
zwischen den Elektrodenschichten und dem (den) elektrochromen Material
(Materialien), das (die) in der Kammer 116 angeordnet ist
(sind), stören.
Weiterhin darf das Gel nicht schrumpfen, rissig werden oder austreten
mit der Zeit, sodass das Gel an sich eine schlechte Bildqualität bewirkt.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Sicherstellung, dass
das freistehende Gel gut genug an die Elektrodenschichten bindet,
um die vorderen und hinteren Glaselemente zu koppeln und nicht mit
der Zeit unbrauchbar wird, während
erlaubt wird, dass die elektrochromen Reaktionen stattfinden als
ob sie in Lösung
stattfänden.
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Um
angemessen zu arbeiten muss ein Spiegel genau das reflektierte Bild
darstellen und dieses kann nicht erreicht werden wenn die Glaselemente (an
welche der Reflektor gebunden ist) dazu neigen sich zu krümmen oder
zu biegen während
der Fahrer das reflektierte Bild sieht. Das Krümmen oder Biegen tritt hauptsächlich auf
aufgrund von Druckpunkten, die erzeugt werden durch die Spiegelbefestigungs- und
-einstellungsmechanismen und durch Unterschiede in den thermischen
Expansionskoeffizienten der verschiedenen Komponenten, die verwendet werden,
um das äußere Spiegelelement
einzuhausen. Diese Komponenten umfassen eine Trägerplatte, die verwendet wird,
um das Spiegelelement an den Mechanismus zu befestigen, der verwendet
wird, um die Position des Spiegels zu verändern oder einzustellen (gebunden
an den Spiegel durch ein Klebemittel), einen Deckring und ein Gehäuse. Viele
Spiegel weisen auch typischerweise ein Einbettungsmaterial als eine
zweite Dichtung auf. Alle diese Komponenten, Materialien und Klebemittel
weisen verschiedene thermische Expansionskoeffizienten auf, wobei sie
zu variierenden Ausmaßen
expandieren und schrumpfen werden, während Erwärmung und Kühlung, und sie werden eine
Belastung auf die Glaselemente 112 und 114 ausüben. Bei
sehr großen
Spiegeln wird hydrostatischer Druck von Belang und kann zu Doppelbilderzeugungsproblemen
führen
wenn die vorderen und hinteren Glaselemente sich an der unteren
Seite nach außen
biegen und an der oberen Seite des Spiegels nach innen biegen. Durch
Koppeln der vorderen und hinteren Glaselemente wirkt die dünnes Glas/freistehendes
Gel/dünnes Glas-Kombination
als ein dickes einheitliches Bauteil (während weiterhin einwandfreier
Betrieb des elektrochromen Spiegels erlaubt wird) und verringert oder
eliminiert dadurch die Biegungs-, Durchbiegungs-, Verwindungs-,
Doppelbilderzeugungs- und Verzeichnungs-Probleme und nichteinheitliches
Färben
des elektrochromen Mediums.
-
Die
kooperative Wechselwirkung zwischen dem freistehenden Gel und den
dünnen
Glaselementen der vorliegenden Erfindung verbessert auch Sicherheitsaspekte
des elektrochromen Spiegels 110, der dünne Glaselemente aufweist.
Zusätzlich
zu der höheren
Flexibilität
ist dünnes
Glas für
Brechen anfäliger
als dickes Glas. Durch Koppeln des freistehenden Gels mit dem dünnen Glas
wird die Gesamtfestigkeit verbessert (wie oben diskutiert) und weiterhin wird
Zertrümmerung
und Streuung begrenzt und das Aufreinigen im Falle eines Bruchs
der Vorrichtung erleichtert.
-
Die
verbesserte quervernetzte Polymermatrix, die in der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ist in der ebenfalls anhängigen U.S.
Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/616,967 mit dem Titel "IMPROVED ELECTROCHROMIC
LAYER AND DEVICES COMPRISING SAME" (Verbesserte elektrochrome Schicht
und Vorrichtungen, die dieselbe umfassen) der gleichen Anmelderin
offenbart, eingereicht am 15. März
1996, und in der internationalen Patentanmeldung, eingereicht am
oder etwa am 15. März
1997 und welche die Priorität
dieser U.S. Patentanmeldung beansprucht.
-
Im
Allgemeinen resultiert die Polymermatrix aus dem Quervernetzen von
Polymerketten, worin die Polymerketten gebildet werden durch die
Vinylpolymerisation eines Monomers mit der allgemeinen Formel:
worin R
1 optional
ist und ausgewählt
sein kann aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Cycloalkyl, Polycycloalkyl,
Hetercycloalkyl, Carboxyl und Alkyl- und Alkenylderivaten davon;
Alkenyl, Cycloalkenyl, Cyclalkadienyl, Polycycloalkadienyl, Aryl
und Alkyl und Alkenyl-Derivaten davon, Hydroxyalkyl; Hydroxyalkenyl;
Alkoxyalkyl; und Alkoxyalkenyl, worin jede der Verbindungen von
1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist. R
2 ist
optional und kann ausgewählt
sein aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Cycloalkyl, Alkoxyalkyl,
Carboxyl, Phenyl und Keto, worin jede der Verbindungen von 1–8 Kohlenstoffatome
aufweist; und Sauerstoff. R
3, R
4 und
R
5 können
gleich oder verschieden sein und können ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend
aus Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Polycycloalkyl, Heterocycloalkyl
und Alkyl- und Alkenyl-Derivaten davon; Alkenyl, Cycloalkenyl, Cycloalkadienyl,
Polycycloalkadienyl, Aryl und Alkyl- und Alkenylderivate davon;
Hydroxyalkyl; Hydroxyalkenyl; Alkoxyalkyl; Alkoxyalkenyl; Keto;
Acetoacetyl; Vinylether und Kombinationen davon, worin jede der Verbindungen
von 1–8
Kohlenstoffatome aufweist. Schließlich kann B ausgewählt sein
aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxyl; Cyanato; Isocyanato; Isothiocyanato;
Epoxid; Silanen; Ketenen; Acetoacetyl, Keto, Carboxylat, Imino,
Amin, Aldehyd und Vinylether. Jedoch, wie vom Fachmann in der Technik
verstanden werden wird, ist es wenn B ein Cyanato, Isocyanato, Isothiocyanato
oder Aldehyd ist, im Allgemeinen bevorzugt, dass R
1,
R
2, R
3, R
4 und R
5 keine Hydroxylfunktionalität aufweisen.
-
Bevorzugt
unter den Monomeren ist Methylmethacrylat; Methylacrylat; Isocyanatoethylmethacrylat;
2-Isocyanatoethylacrylat; 2-Hydroxyethylmethacrylat; 2-Hydroxyethylacrylat;
3-Hydroxypropylmethacrylat; Glycidylmethacrylat; 4-Vinylphenol; Acetoacetoxymethacrylat
und Acetoacetoxyacrylat.
-
Elektrochrome
Vorrichtungen sind empfindlich gegenüber Verunreinigungen, was durch
geringe Zykluslebenszeit, Restfarbe des elektrochromen Materials
in seinem entfärbten
Zustand und geringe UV-Stabilität
gezeigt wird. Wenngleich viele kommerzielle Vorläufer ziemlich rein sind und
angemessen arbeiten, würde
Reinigung ihre Leistungsfähigkeit verbessern.
Sie können
jedoch nicht leicht durch Destillation gereinigt werden, da ihr
geringer Dampfdruck selbst Vakuumdestillation schwierig oder unmöglich macht.
Auf der anderen Seite können
die Monomere, die verwendet werden, um die Polymermatrix herzustellen,
gereinigt werden und sind so ein deutlicher Vorteil beim Sicherstellen
einer einwandfreien Leistungsfähigkeit
einer elektrochromen Vorrichtung. Diese Reinigung kann durch Chromatographie,
Destillation, Umkristallisation oder andere Reinigungstechniken,
die in der Technik allgemein bekannt sind, erfolgen.
-
Die
Monomere der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sollten ebenfalls vorzugsweise in der
Lage sein zur Präpolymerisation,
typischerweise in dem Lösungsmittel, das
in dem fertigen elektrochromen Spiegel verwendet wird. Unter Präpolymerisation
verstehen wir, dass die Monomere und/oder Vorläufer miteinander reagieren,
um relativ lange und relativ lineare Polymere herzustellen. Diese
Polymerketten werden gelöst
in dem Lösungsmittel
verbleiben und können
Molekulargewichte im Bereich von etwa 1000 bis etwa 300.000 aufweisen,
wenngleich der Fachmann in der Technik wissen wird, dass Molekulargewichte
von bis zu 3.000.000 unter bestimmten Bedingungen möglich sind.
-
Es
sollte klar sein, dass mehrere Monomere zusammen präpolymerisiert
werden können.
Gleichung [1] zeigt die allgemeine Formel für die Monomere der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Im Allgemeinen kann jede der Kombinationen
der gezeigten Monomere kombiniert werden zu einem oder mehreren
Polymeren (d.h. ein Polymer, ein Copolymer, Terpolymer usw.) in
dem Vorpolymerisationsverfahren. Zum Beispiel kann ein Monomer polymerisiert
werden, um ein homogenes Polymermaterial zu ergeben, wie etwa Poly-(2-hydroxyethylmethacrylat),
Poly-(2-isocyanatoethylmethacrylat) und dgl. Jedoch ist es im Allgemeinen
bevorzugt, dass eine Spezies mit einer quervernetzenden reaktiven
Komponente (z.B. Hydroxyl, Acetoacetyl, Isocyanat, Thiol usw.) kombiniert
wird mit einer anderen Spezies, die entweder die gleiche quervernetzende
reaktive Komponente oder keine quervernetzende reaktive Komponente
aufweist (z.B. Methylmethacrylat, Methylacrylat usw.). Wenn ein
Copolymer erzeugt wird, kann das Verhältnis der Monomere ohne und
mit den quervernetzenden Komponenten im Bereich von etwa 200 : 1
bis etwa 1 : 200 liegen. Ein Beispiel dieser Copolymere umfasst
Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), kombiniert mit Methylmethacrylat
(MMA), um ein Copolymer zu bilden. Das Verhältnis von HEMA zu MMA kann
im Bereich von etwa 1 : 3 bis etwa 1 : 50 liegen, wobei das bevorzugte
Verhältnis
etwa 1 : 10 ist. Das bevorzugte Quervernetzungsmittel für eines
der Vorpolymere mit einem Hydroxyl (oder einer reaktiven Gruppe
mit einem aktiven Wasserstoff, wie etwa Thiol, Hydroxyl, Acetoacetyl,
Harnstoff, Melamin, Urethan, usw.) ist ein Isocyanat, Isothiocyanat
und dgl., mit einer Funktionalität
von mehr als eins. Ebenfalls kann 2-Isocyanatoethylmethacrylat (IEMA) werden
mit MMA im Verhältnis
von etwa 1 : 3 bis etwa 1 : 50 kombiniert, wobei das bevorzugte
Verhältnis
etwa 1 : 10 ist. Quervernetzung der Polymerketten, die ein Isocyanat
enthalten, kann auftreten mit jeder di- oder polyfunktionellen Verbindung,
die einen reaktiven Wasserstoff enthält, wie etwa Hydroxyl, Thiol,
Acetoacetyl, Harnstoff, Melamin, Urethane, wobei Hydroxyl derzeit
bevorzugt ist. Diese muss eine Funktionalität von größer als eins aufweisen und
kann dieselbe sein, wie diejenige, die hier oben beschrieben ist,
aliphatische oder aromatische Verbindungen, oder vorzugsweise kann sie
4,4'-Isopropylidendiphenol,
4-4'-(1-4-Phenylendiisopropyliden)bisphenol,
4-4'-(1-3-Phenylendiisopropyliden)
oder Bisphenol-1,3-dihydroxybenzol sein. Wenngleich die obige Beschreibung
sich auf Copolymere bezieht, wird der Fachmann in der Technik verstehen,
dass komplexere Strukturen (Terpolymere, usw.) unter Verwendung
der gleichen Lehren hergestellt werden können.
-
Schließlich können zwei
Copolymere kombiniert werden, sodass sie miteinander quervernetzen. Zum
Beispiel kann HEMA/MMA kombiniert werden mit IEMA/MMA und die Hydroxylgruppen
von HEMA werden von selbst reagieren mit den Isocyanatgruppen von
IEMA, um eine offene polymere Struktur zu bilden. Es versteht sich,
dass die Quervernetzungsraten für
jedes der Polymere, die hier beschrieben werden, gesteuert werden
kann durch geeignete Auswahl der reaktiven quervernetzenden Spezies, die
verwendet wird. Zum Beispiel können
Reaktionsraten erhöht
werden durch Verwendung eines aromatischen Isocyanats oder aromatischen
Alkohols oder von beiden. Die Reaktionsraten können z.B. erniedrigt werden
durch Verwendung sterischer gehinderter Isocyanate oder sterisch
gehinderter Alkohole oder von beiden.
-
Es
sollte ebenfalls festgehalten werden, dass die Steifheit des freistehenden
Gels geändert werden
kann durch Verändern
des Polymermolekulargewichts, dem Gewichtsprozent des Polymer und der
Quervernetzungsdichte der Polymermatrix. Die Gelsteifheit nimmt
im Allgemeinen zu mit Erhöhung der
Polymerkonzentration (Gewichtsprozent), Erhöhung der Quervernetzungsdichte
und zu einem gewissen Ausmaß mit
Erhöhung
des Molekulargewichts.
-
Während des
Betriebs treten Lichtstrahlen durch das vordere Glas 112,
die transparente(n) leitende(n) Schicht(en) 118, das freistehende
Gel und mindestens ein elektrochromes Material in Kammer 116,
die transparente leitende Schicht 120 und das hintere Glas 114 ein
bevor sie von dem Reflektor 124 reflektiert werden, der
auf der vierten Oberfläche 114b des
Spiegels 110 bereitgestellt ist. Licht der reflektierten
Strahlen tritt durch den gleichen allgemeinen Weg, in der umgekehrten
Richtung durchquerend wieder aus. Sowohl die eintretenden Strahlen als
auch die reflektierten Strahlen werden abgeschwächt in Abhängigkeit von dem Ausmaß, zu welchem
das gelierte elektrochrome Medium 124 lichtabsorbierend
ist. Alternativ, wie oben angegeben, kann der Reflektor angeordnet
sein auf der dritten Oberfläche 114a,
gemäß der Offenbarung
der U.S. Patentanmeldung mit dem Titel "ELECTROCHROMIC REARVIEW MIRROR INCORPORATING
A THIRD SURFACE METAL REFLECTOR",
eingereicht am oder etwa am 2. April 1997. In diesem Falle wirkt
der Reflektor der dritten Oberfläche
auch als eine Elektrode und die transparente leitende Schicht 120 kann
optional entfernt werden. Weiterhin, falls der Reflektor auf der
dritten Oberfläche 114a angeordnet
ist, kann ein Heizmittel 138 auf der vierten Oberfläche 114b gemäß den Lehren
in der unmittelbar oben angegebenen U.S. Patentanmeldung angeordnet
werden.
-
Das
mindestens eine elektrochrome Material kann eine große Vielzahl
von Materialien sein, die in der Lage sind zum Verändern von
Eigenschaften, sodass Licht, das hier durchläuft abgeschwächt wird, muss
jedoch in der Lage sein, in dem Lösungsmittel gelöst zu werden.
Um die Ladung während
der elektrochromen Reaktionen auszugleichen, muss ein anderes Redox-aktives
Material vorliegen. Dieses andere Material können eine Lösungsphasenredox-, Festphasen-
und Metall- oder Viologensalzablagerung sein; jedoch lösungsphasenredox
ist derzeit bevorzugt, wie etwa diejenigen, die offenbart sind in
den oben angegebenen US-Patenten Nr. 4,902,108; 5,128,799; 5,278,693;
5,280,380; 5,282,077; 5,294,376; 5,336,448.
-
Eine
oder mehrere Schichten aus einem transparenten elektrisch leitenden Material 118 sind abgeschieden
auf der zweiten Oberfläche 112b,
um als eine Elektrode zu wirken. Transparentes bzw. lichtdurchlässiges leitendes
Material 118 kann jedes Material sein, welches gut an das
vordere Element 112 bindet und diese Bindung beibehält wenn
die Epoxydichtung 122 daran bindet; resistent ist gegenüber Korrosion
mit anderen Materialien innerhalb der elektrochromen Vorrichtung;
resistent ist gegenüber Korrosion
durch die Atmosphäre;
und minimale diffuse oder spiegelnde Reflexion, hohe Lichttransmission,
neutrale Färbung
und gute elektrische Leitung aufweist. Transparentes leitfähiges Material 118 kann Zinnoxid
mit Fluorzusatz, Indiumoxid mit Zinnzusatz (ITO), ITO/Metall/ITO
(IMI) sein, wie offenbart in "Transparent
Conductive Multilayer-Systems
for FPD Applications",
von J. Stollenwerk, B. Ocker, K. H. Kretschmer von der LEYBOLD AG,
Alzenau, Deutschland, und die Materialien, die in dem oben angegebenen
U.S. Patent Nr. 5,202,787 beschrieben sind, wie etwa TEC 20 oder
TEC 15, erhältlich
von der Libbey Owens-Ford Co. (LOF), Toledo, OH. Ähnliche
Anforderungen sind erforderlich, unabhängig davon, was auf der dritten
Oberfläche 114a abgeschieden
wird, egal ob es eine andere Schicht aus transparentem leitfähigem Material 120 oder
eine Kombination Reflektor/Elektrode ist.
-
Die
Leitfähigkeit
des transparenten leitfähigen
Materials 118 wird abhängen
von seiner Dicke und Zusammensetzung, jedoch als allgemeine Regel sind
Beschichtungen, die aufgebracht sind durch chemische Dampfabscheidung
unter Atmosphärendruck
(APCVD), wie etwa TEC-Beschichtungen von LOF, billiger als im Vakuum
abgeschiedene Beschichtungen, wie etwa ITO-Beschichtungen, und was
viel wichtiger ist, sind sie farbneutraler. Diese Farbneutralität von Beschichtungen
kommt besonders zum Ausdruck wenn die Spiegel in ihrem vollgefärbten oder
verdunkelten Zustand sind, da in diesem dunklen Zustand die primären Quellen
der Reflexion, die durch einen Fahrzeuginsassen gesehen werden, die
Reflexionen der ersten und zweiten Oberfläche der Vorrichtung sind. So
hat die transparente Beschichtung 118, die auf der zweiten
Oberfläche 112b abgeschieden
ist, einen höheren
Einfluss auf die Farbneutralität
der Vorrichtung wenn die Vorrichtung in einem stark oder vollständig verdunkelten
Zustand ist.
-
Ein
anderer Faktor, der zu beachten ist, ist, dass wenngleich sowohl
ITO- als auch die TEC-Beschichtungen als transparente Leiter in
Spiegeln arbeiten werden, die dicke Glaselemente aufweisen, die
TEC-Beschichtungen bisher nicht aufgebracht werden können auf
Glas mit einer Dicke von weniger als 2 mm während das Glas im Produktionsfluss
(production float-line) ist, der verwendet wird, um Glasplatten
herzustellen. Daher sind TEC-Beschichtungen derzeit nicht auf dünnem Glas
erhältlich.
Dies führt
zu Farbabstimmungsproblemen, da es Fälle gibt, worin es vorteilhaft
ist, über
einen Innenspiegel mit billigen, dicken Glaselementen und einen
Außenspiegel
mit leichten, dünnen
Glaselementen zu verfügen
und worin beide Spiegel auf dem gleichen Fahrzeug vorliegen. Der
Innenspiegel (110 in 1) mit dickem
Glas kann die kostengünstigen
TEC-Beschichtungen
auf der zweiten Oberfläche
verwenden und daher, wenn der Spiegel in seinem verdunkelten Zustand
ist, ist das reflektierte Bild farbneutral. Jedoch die Außenspiegel
(111a und/oder 111b von 1) mit dünnem Glas
müssen
die teuren ITO-Beschichtungen auf der zweiten Oberfläche verwenden und
daher, wenn der Spiegel in seinem verdunkelten Zustand ist, ist
das reflektierte Bild nicht vollständig farbneutral – und daher
nicht farbabgestimmt mit dem Innenspiegel.
-
Zusätzlich können TEC-Beschichtungen Schwierigkeiten
bewirken wenn sie auf Glas aufgebracht werden, das dann gebogen
oder gekrümmt werden
muss in eine konvexe oder asphärische Form,
Unabhängigkeit
von der Dicke des Glases, da jedes Glaselement einen im Wesentlichen ähnlichen Krümmungsradius
aufweisen muss. Die TEC-Beschichtungen werden aufgebracht während der
Herstellung des Glases, auf die Seite des Glases, die nicht in Kontakt
mit dem Zinnbad oder den Walzen ist (d.h. die Abscheidung findet
auf der "sauberen" Seite des Glases
statt). Da das Glasbiegeverfahren erfolgt nachdem das Glas hergestellt
ist, liegen die TEC-Beschichtungen auf der Glasoberfläche vor
wenn das Glas gebogen wird. Während
des Biegeverfahrens wird das Glaselement auf hohe Temperaturen erhitzt und
wenngleich der genaue Mechanismus nicht bekannt ist, wird angenommen,
dass der Unterschied des thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem
Glas und der leitenden Beschichtung und/oder der Unterschied des
Emissionsvermögens
zwischen den beschichteten und unbeschichteten Seiten des Glases
dazu neigen die Biegeeigenschaften der kombinierten Glas/Beschichtung-Struktur
während dem
Kühlen
zu verändern.
Wenn ein Spiegel mit einem vierten Oberflächenreflektor hergestellt wird, werden
die TEC-Beschichtungen auf der zweiten (konkav) und dritten (konvex)
Oberfläche
angeordnet und auf Grund der veränderten
Biegeeigenschaften wird jedes Glaselement einen verschiedenen Krümmungsradius
aufweisen. Wenn ein Spiegel mit einem dritten Oberflächenreflektor
hergestellt wird, treten zwei Probleme auf. Zuerst, um ähnliche
Krümmungsradien
zu erhalten, muss eine TEC-Beschichtung auf den zweiten und vierten
Oberflächen
angeordnet werden, jedoch die vierte Oberflächen-TEC-Beschichtung ist im
Wesentlichen nutzlos und führt
zu nichts anderem als zur Erhöhung
des Einheitspreises des Spiegels. Zum zweiten muss der Reflektor/die Elektrode,
welcher/welche aufgebracht wird auf die dritte Oberfläche, auf
die "schmutzige" Seite des Glases
aufgebracht werden, die in Kontakt mit dem Zinnbad und den Walzen
war. Dies führt
zu in der Technik allgemein bekannten Problemen, wie etwa Zinnausblühung, Schwefelfärbung und
Walzenspuren, welche alle nachteilige Nebeneffekte in elektrochromen Spiegeln
bewirken. ITO-Beschichtungen können
auf eine zweite Oberfläche
aufgebracht werden nachdem das Glas gebogen ist, um diese Probleme
zu vermeiden, jedoch führt
dies zu den gleichen oben angegebenen Farbneutralitäts- und
Farbabstimmungsproblemen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine mehrschichtige,
farbneutrale, transparente, leitende Beschichtung 118 verwendet
werden auf der zweiten Oberfläche
eines Außenspiegels
(111a und/oder 111b von 1) mit dünnem oder
gebogenem Glas, in Kombination mit einem Innenspiegel mit TEC-Beschichtungen
auf der zweiten Oberfläche,
sodass das Spiegelsystem farbneutral und farbabgestimmt ist. Diese
farbneutrale, transparente, leitende Beschichtung umfasst eine dünne (z.B.
zwischen etwa 150 Angström
und etwa 500 Angström)
erste transparente Schicht 118a mit einem hohen Brechungsindex,
gefolgt von einer dünnen
(z.B. zwischen etwa 150 Angström
und 500 Angström)
zweiten transparenten Schicht 118b mit einem niederen Brechungsindex,
gefolgt von einer dicken (z.B. zwischen etwa 800 Angström und etwa
3500 Angström)
dritten leitenden, transparenten Schicht 118c mit einem
hohen Brechungsindex. Glas hat einen Brechungsindex von etwa 1,5;
die ersten beiden dünnen
Schichten, die im Allgemeinen Brechungsindizes von etwa 2,0 bzw.
etwa 1,5 aufweisen, neigen dazu vereinigt eine Schicht zu bilden,
die einen mittleren Brechungsindex von etwa 1,75 aufweist. Die dicke
obere Beschichtung hat einen Brechungsindex von etwa 2,0. So wird
ein Stapel erzeugt mit Brechungsindizes von ungefähr 1,5/1,
75/2,0. Die derzeit bevorzugten Zusammensetzungen und Dicken für jede Schicht
des Mehrschichtstapels sind: etwa 200–400 Angström ITO für die erste Schicht 118a; etwa
200–400
Angström
aus SiO2 für die zweite Schicht 118b und
etwa 1500 Angström
aus ITO für die
dritte Schicht 118c. Der Gradient zwischen niederen und
hohen Brechungsindizes erzeugt eine transparente, leitende Beschichtung,
die farbneutral ist, welche mit den farbneutralen TEC-Beschichtungen auf
der zweiten Oberfläche
des Innenspiegels übereinstimmmt – wodurch
ein farbabgestimmtes Innen/Außen-Spiegelsystem verbleibt.
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Gemäß einer
noch anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein zusätzlicher Vorteil der dünnen Glaskonstruktion
eine verbesserte optische Bildqualität für konvexe, asphärische und alle
elektrochromen Spiegel, die nicht flach sind. Es ist schwierig reproduzierbar
Glas zu biegen und identische lokale und globale Krümmungsradien
für jedes Paar
von Glaselementen zu erhalten. Jedoch die meisten elektrochromen
Spiegel werden hergestellt durch Binden von zwei Glaselementen aneinander
in einer nominell parallelen, planaren Abstandsbeziehung und jede
Abweichung vom Parallelen manifestiert sich selbst als Verzeichnung,
Doppelbilderzeugung und uneinheitlichem Abstand zwischen zwei Glaselementen.
Das Doppelbilderzeugungsphänomen
besteht aufgrund einer Nicht-Übereinstimmung der
Krümmung
der Glaselemente, was zu einer nicht übereinstimmenden Ausrichtung
zwischen den Rest- und Sekundär-Reflexionen von dem
vorderen Glaselement und seiner transparenten leitenden Beschichtung
und den Reflexionen der Hauptreflektorschicht führt. Dies ist ausgiebig diskutiert
in der oben angegebenen U.S. Patentanmeldung mit dem Titel "ELECTROCHROMIC REARVIEW
MIRROR INCORPORATING A THIRD SURFACE METAL REFLECTOR". Wechseln der Reflektorschicht
von der vierten Oberfläche
auf die dritte Oberfläche
hilft die Doppelbilderzeugung zu verringern, da der Abstand zwischen
der ersten Oberfläche,
Restreflexion, und der Reflexion von dem Hauptreflektor reduziert
wird. Dies ist besonders vorteilhaft für Spiegel, die gebogenes Glas
verwenden. Kombination der Verwendung einer dritten Oberflächenreflektorschicht
mit der Verwendung eines dünnen
vorderen Glaselements liefert einen bemerkenswerten Vorteil für Spiegel,
die gebogenes Glas verwenden, da die Rest- und Hauptreflexionen
so eng angenähert
sind, dass wenig oder kein Doppelbild vorliegt. Dies ist der Fall
selbst wenn das Glas in einem normalen Biegeverfahren gebogen wird,
das zu wesentlichen Veränderungen
des lokalen und Gesamtkurvenradius zwischen den beiden Glaselementen
führt,
die verwendet werden, um den Spiegel herzustellen. Die Kombination
einer dritten Oberflächenreflektor/Elektrode
und eines dünnen vorderen
Glaselements liefert einen Spiegel, der nahezu der optischen Bildqualität eines
echten Spiegels mit erster Oberflächenreflexion entspricht, selbst wenn
das Glas gebogen ist.
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Die
Beschichtung 120 der dritten Oberfläche 114 ist dichtend
an die Beschichtung 118 auf der zweiten Oberfläche 112b nahe
ihren äußeren Umfängen durch
ein Dichtungselement 122 gebunden. Vorzugsweise enthält das Dichtungselement 122 Glaskügelchen
(nicht gezeigt), um die transparenten Elemente 112 und 114 in
einer parallelen und beabstandeten Beziehung zu halten, während das
Dichtungsmaterial aushärtet.
Das Dichtungselement 122 kann jedes Material sein, welches
in der Lage ist, klebend die Beschichtungen der zweiten Oberfläche 112b an die
Beschichtungen der dritten Oberfläche 114a zu binden,
um den Umfang abzudichten, sodass elektrochromes Material 124 nicht
aus der Kammer 116a austritt, während gleichzeitig ein im Wesentlichen konstanter
Abstand dazwischen beibehalten wird. Optional kann die Schicht aus
transparenter, leitender Beschichtung 118 und die Schicht
auf der dritten Oberfläche 120 (transparentes
leitendes Material oder Reflektor/Elektrode) teiweise dort werden
wo das Abdichtungselement angeordnet wird (nicht der gesamte bereich;
ansonsten könnte
das Steuerpotenzial an die beiden Beschichtungen nicht angelegt werden).
In einem solchen Falle muss das Dichtungselement 118 gut
am Glas gebunden werden.
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Die
Leistungsanforderungen für
ein Umfangsdichtungselement 122, das in einer elektrochromen
Vorrichtung verwendet wird, sind ähnlich denjenigen für eine Umfangsdichtung,
die verwendet wird in einer Flüssigkristallvorrichtung
(LCD), welche in der Technik allgemein bekannt sind. Die Dichtung muss
gute Adhäsion
an Glas, Metalle und Metalloxide aufweisen, muss niedere Permeabilität für Sauerstoff,
Feuchtigkeitsdampf und andere nachteilige Dämpfe und Gase aufweisen und
darf nicht mit dem elektrochromen oder Flüssigkristallmaterial, welches sie
enthalten und schützen
soll, wechselwirken oder es kontaminieren. Die Abdichtung des Umfangs
kann aufgebracht werden mittels üblicherweise
in der LCD-Industrie verwendeter Mittel, wie etwa durch Seidensiebdrucken
oder Dispensieren. Totale hermetische Abdichtungen, wie etwa diejenigen,
die hergestellt sind aus Glasurmasse oder Glaslot, können verwendet
werden, jedoch die hohen Temperaturen, die mit der Verarbeitung
verbunden sind (üblicherweise
nahe 450 Grad Celsius) dieses Dichtungstyps können zahlreiche Probleme bewirken,
wie etwa Glassubstratverwindung bzw. Glassubstratverwerfung, Änderungen
der Eigenschaften der transparenten leitenden Elektrode und Oxidation
oder Abbau des Reflektors. Aufgrund ihrer geringeren Verarbeitungstemperaturen
sind thermoplastische, thermohärtende
oder UV-härtende organische
dichtende Harze bevorzugt. Derartige organische Harzdichtungssysteme
für LCDs
sind beschrieben in den U.S. Patenten Nr. 4,297,401, 4,418,102,
4,695,490, 5,596,023 und 5,596,024. Aufgrund ihrer ausgezeichneten
Anhaftung an Glas, geringer Sauerstoffpermeabilität und guten
Lösungsmittelbeständigkeit sind
Dichtharze auf Epoxybasis bevorzugt. Diese Epoxyharzdichtungen können UV-härtend sein,
wie etwa beschrieben in dem U.S. Patent Nr. 4,297,401 oder thermisch
härtend,
wie etwa Gemische von flüssigem
Epoxyharz mit flüssigem
Polyamidharz oder Dicyandiamid, oder sie können homopolymerisiert sein.
Das Epoxyharz kann Füllmittel
oder Verdickungsmittel enthalten, um Fluss und Schrumpfung zu verringern,
wie etwa Quarzstaub, Siliciumdioxid, Mica, Ton, Calciumcarbonat,
Aluminiumoxid, usw. und/oder Pigmente, um Farbe hinzuzufügen. Füllmittel,
die vorbehandelt sind mit hydrophoben oder Silanoberflächenbehandlungen
sind bevorzugt. Die Quervernetzungsdichte von gehärtetem Harz
kann gesteuert werden durch die Verwendung von Gemischen von monofunktionellen,
difunktionellen und multifunktionellen Epoxyharzen und Härtungsmitteln. Additive,
wie etwa Silane oder Titanate können
verwendet werden, um die hydrolytische Stabilität der Dichtung zu verbessern
und Abstandsmittel, wie etwa Glaskügelchen oder Stäbe, können verwendet werden,
um die letztendliche Dichtungsdicke und den Substratabstand zu steuern.
Geeignete Epoxyharze zur Verwendung in einem Umfangsabdichtungselement 122 umfassen,
ohne darauf begrenzt zu sein: "EPON
RESIN" 813, 825,
826, 828, 830, 834, 862, 1001F, 1002F, 2012, DPS-155, 164, 1031, 1074, 58005, 58006,
58034, 58901, 871, 872 und DPL-862, erhältlich von der Shell Chemical
Co., Houston, Texas; "ARALITE" GY 6010, GY 6020,
CY 9579, GT 7071, XU 248, EPN 1139, EPN 1138, PY 307, ECN 1235,
ECN 1273, ECN 1280, MT 0163, MY 720, MY 0500, MY 0510 und PT 810,
erhältlich
von Ciba Geigy, Hawthorne, NY; "D.E.R." 331, 317, 361, 383,
661, 662, 667, 732, 736, "D.E.N." 431, 438, 439 und
444, erhältilch
von Dow Chemical Co., Midland, Michigan. Geeignete Epoxyhärtungsmittel
umfassen V-15-, V-25- und V-40-Polyamide
von der Shell Chemical Co.; "AJICURE" PN-23, PN-34 und
VDH, erhältlich von
Ajinomoto Co., Toyko, Japan; "CUREZOL" AMZ, 2MZ, 2E4MZ,
C11Z, C17Z, 2PZ, 2IZ und 2P4MZ, erhältlich von Shikoku Fine Chemicals,
Toyko, Japan; "ERISYS" DDA oder DDA, beschleunigt
mit U-405, 24EMI, U-410 und U-415, erhältlich von CVC Specialty Chemicals,
Maple Shade, NJ.; "AMICURE" PACM, 352, CG, CG-325
und CG-1200, erhältlich von
Air Products, Allentown, PA. Geeignete Füllstoffe umfassen Quarzstaub,
wie etwa "CAB-O-SIL", L-90, LM-130, LM-5,
PTG, M-5, MS-7, MS-55, TS-720, HS-5, EH-5, erhältlich von der Cabot Corporation, Tuscola,
IL; "AEROSIL" R972, R974, R805,
R812, R812 S, R202, US204 und US206, erhältlich von Degussa, Akron,
OH. Geeignete Tonfüllmittel
umfassen BUCA, CATALPO, ASP NC, SATINTONE 5, SATINTONE SP-33, TRANSLINK
37, TRANSLINK 77, TRANSLINK 445, TRANSLINK 555, erhältilch von der
Engelhard Corporation, Edison, NJ.
-
Geeignete
Siliciumdioxidfüllmittel
sind SILCRON G-130, G-300, G-100-T und G-100, erhältlich von SCM Chemicals, Baltimore,
MD. Geeignete Silankopplungsmittel zum Verbessern der hydrolytischen
Stabilität
der Dichtung sind Z-6020, Z-6030, Z-6032, Z-6040, Z-6075 und Z-6076,
erhältlich
von der Dow Corning Corporation, Midland, MI. Geeignete Präzisionsglasmikrokügelchenabstandshalter
sind erhältilch
in einer Größenauswahl
von Duke Scientific, Palo Alto, CA.
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Beim
Aufbau und der Herstellung elektrochromer Vorrichtungen können Polymerkügelchen aufgebracht
werden auf den elektrochromen Spiegelbereich auf dem sichtbaren
Bereich der zweiten oder dritten Oberfläche, d.h. innerhalb der umfangsmäßigen Abdichtung,
um temporär
einen einwandfreien Zellabstand während dem Herstellungsverfahren
beizubehalten. Diese Kügelchen
sind sogar noch geeigneter für
Vorrichtungen mit dünnen
Glaselementen, da sie dabei helfen, Verzeichnung und Doppelbilderzeugung
während
der Herstellung zu verhindern und eine gleichmäßige Dicke des elektrochromen
Mediums aufrechtzuerhalten während
die Gelierung auftritt. Es ist wünschenswert,
dass diese Kügelchen
ein Material umfassen, das sich in dem elektrochromen Medium lösen wird
und günstig
ist für
das elektrochrome System, während
es kompatibel ist mit dem in der Kammer 116 enthaltenen
elektrochromen System (z.B. den Bestandteilen der gelierten Schicht 124).
Während
die Verwendung von PMMA-Kügelchen
bekannt ist, sind sie nicht bevorzugt, da sie die folgenden Nachteile
aufweisen: sie erfordern einen Heizzyklus (im Allgemeinen mindestens
2 Stunden bei 85 Grad C) zum Lösen,
sie lösen
sich nicht bevor die bevorzugten Gele der vorliegenden Erfindung quervernetzen,
sie können
Lichtbrechungsmängel
in gelierten und nicht-gelierten elektrochromen Vorrichtungen bewirken
und sie können
bewirken, dass sich das elektrochrome Medium verfärbt und
langsamer aufklart nahe des Bereichs, in welchem die Kügelchen
vor dem Auflösen
sind.
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Gemäß eines
anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung werden polymere Kügelchen 117, die
sich innerhalb einer elektrochromen Vorrichtung bei Umgebungstemperaturen
oder nahe Umgebungstemperaturen lösen, ohne dass Brechungsfehler
bewirkt werden, angeordnet oder verteilt auf der zweiten oder dritten
Oberfläche
innerhalb des sichtbaren Bereichs des Spiegels oder eines Fensters, sodass
sie Verzeichnung bzw. Distortion verhindern und einen Zellabstand
während
dem Herstellen und Lösen
sehr kurz danach aufrechterhalten.
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Die
polymeren Kügelchen 117 können in
einen elektrochromen Spiegel wie folgt eingebracht werden: Das umfangsmäßig abdichtende
Harz wird mit Glaskügelchen
der geeigneten Größe beladen, die
gewünscht
ist für
den letztendlichen Zellenabstand (typischerweise etwa 135 Mikrometer
Durchmesser für
eine Lösungsphase
innerhalb eines elektrochromen Spiegels), in einem Gehalt von etwa ½ Gewichtsprozent.
Trockene Polymerkügelchen 117, die
eine Größe von etwa
10% größer als
die Glaskügelchen
aufweisen, werden in einen "Salzstreuer"-artigen Behälter mit
Löchern
an einem Ende eingebracht. Das hintere Glaselement 114 wird
flach auf die innere Elektrodenoberfläche (dritte Oberfläche), die
nach oben schaut, aufgelegt. Kunststoffkügelchen werden auf der Beschichtung
(120) verteilt, die auf der dritten Oberfläche 114a angeordnet
ist, unter Verwendung des Salzstreuers, in einer Konzentration von
etwa 5 bis 10 Kügelchen
pro Quadratzentimeter. Das den Umfang abdichtende Element 122 wird
um die Kanten der Oberfläche
der transparenten durchlässigen
Elektrode auf der hinteren Oberfläche des vorderen Elements 112 angeordnet,
durch Dispensieren oder Seidensiebdrucken, wie es typischerweise
durchgeführt
wird bei der Herstellung von LCDs, sodass das Dichtungsmaterial
den vollständigen
Umfang abdeckt, ausgenommen einen Spalt von etwa 2 mm entlang einer
Kante. Dieser Spalt in der Abdichtung wird verwendet werden als
eine Füllöffnung (nicht
gezeigt), um das elektrochrome Medium nach Zusammenbau der Glasplatten
und Härten
der Dichtung einzubringen. Nach Aufbringung der Dichtung werden
die Platten zusammen angeordnet durch Legen der ersten Glasplatte
auf die Oberseite der zweiten Glasplatte und die Anordnung wird
gepresst bis der Spalt zwischen den Glasplatten durch die Glas- und
Kunststoff-Abstandhalter bestimmt wird. Das Dichtungselement 122 wird
dann gehärtet.
Die elektrochrome Zelle wird dann mit der Befüllungsöffnung nach unten in einem
leeren Behälter
oder Trog in einem Vakuumbehälter
angeordnet und evakuiert. Elektrochromes Fluidmedium wird in den
Trog oder Behälter
eingeleitet, sodass die Befüllungsöffnung eingetaucht
ist. Der Vakuumbehälter
wird dann rückgefüllt, was
bewirkt, dass fluides elektrochromes Material durch die Befüllöftnung in
die Kammer 116 gelangt. Die Befüllöffnung wird dann mit einem
Klebemittel verschlossen, typischerweise ein UV-Licht-härtendes
Klebemittel, und das Verschlussmaterial wird gehärtet. Dieses Vakuumbefüllungs-
und Verschlussverfahren wird herkömmlicherweise in der LCD-Industrie
verwendet. Wenn das geeignete Polymerkügelchenmaterial 117 verwendet
wird, werden sich die Kügelchen
in dem elektrochromen Medium lösen, ohne
eine Spur bei Raumtemperatur oder durch Anwendung von leichter Hitze
zu hinterlassen, da die elektrochromen Mediumgele hierdurch permanent den
Zellabstand fixieren.
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Im
Allgemeinen umfassen diese Polymerkügelchen ein Material, das sich
leicht in organischen Lösungsmitteln,
wie etwa z.B. Propylencarbonat, bei Umgebungs- oder nahe Umgebungstemperaturen lösen wird.
Die Materialien sollten sich in dem elektrochromen Medium entweder
innerhalb der Zeit lösen, die
benötigt
wird, um das freistehende Gel querzuvernetzen (was im Allgemeinen
etwa 24 Stunden dauert), jedoch nicht so schnell, dass sie keine
Abstandshaltertunktion während
der Bearbeitung (z.B. Dichtung und Vakuumbefüllung) des Spiegelelements
bereitstellen. Materialien, die die obigen Anforderungen erfüllen, umfassen
die folgenden Copolymere, die erhältlich sind von ICI Acrylics,
Wilmington, DE: "ELVACITE" 2008, ein MMA/Methacrylsäurecopolymer, "ELVACITE" 2010, ein MMA/Ethylacrylatcopolymer, "ELVACITE" 2013 und ein MMA/n-Butylacrylatcopolymer,
als auch Poly(propylencarbonat), wobei "ELVACITE" 2013 derzeit bevorzugt ist. Zusätzlich zu
diesen Copolymeren wird angenommen, dass Materialien, wie etwa verschiedene
Polyacrylate und Polyether geeignet sein können für die auflösbaren Kügelchen.
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Da
die Kügelchen
verwendet werden, um den Zellabstand für eine kurze Zeit während der
Herstellung aufrechtzuerhalten, sollten sie vorzugsweise einen Durchmesser
aufweisen, der gleich oder etwas größer als der Zellenabstand der Vorrichtung
ist, was verwirklicht werden kann durch Sieben durch aufeinanderfolgende
Siebe, um die gewünschte
Größe zu erhalten.
Siebe der geeigneten Größe können bezogen
werden von ATM, Milwaukee, WI. Wenn Glaskügelchen mit 135 Mikrometer
in das Dichtungsharz eingebracht werden, würde die bevorzugte Kunststoffkügelchengröße etwa
10% größer oder
148 Mikrometer sein. Um die Kunststoffkügelchen auf den Bereich von
148 Mikrometer abzusieben, würde
ein Standardsieb mit 145 Mikrometer und ein Standardsieb mit 150
Mikrometer erforderlich sein. Wenn ein engerer Bereich gewünscht ist,
könnten
maßgeschneiderte
Siebe bestellt werden, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.
Das Sieb mit 150 Mikrometer wird oberhalb des Siebs mit 145 Mikrometer angeordnet
und das obere Sieb mit 150 Mikrometer wird mit Kunststoffkügelchen,
die in der Größe nicht geordnet
sind, beschickt. Die Siebe werden dann so vibriert, dass Kügelchen,
die kleiner als 150 Mikrometer sind, durch die Löcher des 150 Mikrometer-Siebes
fallen werden. Kügelchen,
die kleiner als 145 Mikrometer sind, werden durch den Boden des
145 Mikrometer-Siebs fallen und Kügelchen zwischen 145 und 150
Mikrometer Größe werden
zwischen den Sieben mit 145 Mikrometer und 150 Mikrometer gewonnen.
Wenn die Kügelchen
dazu neigen zu verklumpen oder zusammenzukleben, kann eine wirkungsvolle
Trennung erreicht werden durch Durchspülen einer Flüssigkeit,
wie etwa Wasser, durch den Siebstapel unter Vibrieren der Siebe.
Auf diese Art feucht gesiebte Kügelchen
müssen
vor der Verwendung sorgfältig
getrocknet werden, wie etwa durch Backen im Ofen bei 80°C für 2 Stunden.
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Die
folgenden veranschaulichenden Beispiele sollen den Bereich dieser
Erfindung nicht begrenzen, jedoch ihre Anwendung und Verwendung
veranschaulichen:
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BEISPIEL 1
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Mehrere
elektrochrome Spiegel, die ein freistehendes Gel enthalten, wurden
wie folgt hergestellt. Eine Lösung
von 1,5114 Gramm bis(1,1',3-Phenylpropyl)-4,4'- dipyridinium-bis(tetrafluorborat) in
37,02 Gramm eines Copolymers aus 1 : 10 Isocyanatethylmethacrylat/Methylmethacrylat wurde
mit einer Lösung
gemischt, umfassend 0,7396 Gramm Bisphenol A, 0,4606 Gramm 5,10-Dimethyl-5,10-dihydrophenazin,
0,5218 Gramm Tinuvin P (Ciba Geigy, Tarrytown, NY) in 57,36 Gramm
Propylencarbonat. Dieses Gemisch wurde im Vakuum eingefüllt in mehrere
einzelne Spiegel mit zwei 1,1 mm-Glaselementen, die zusammen mit
einer Epoxydichtung abgedichtet waren, it einem Zellabstand von 180
Mikrometer, wobei polymere Abstandskügelchen enthalten waren, umfassend
Poly(propylencarbonat), erhältlich
von Sigma-Aldrich, "ELVACITE" 2008, 2010, 2013
bzw. 2041. Die Gelbildung wurde bei Umgebungstemperaturen (20–25 Grad
Celsius) durchgeführt.
Die Spiegel wiesen ungefähr
4 Zoll × 6
Zoll auf und wurden einem Vibrationstest unterzogen, umfassend eine
angewendete Schwingbeslastung von fünfhundert G mit einer statistischen
6-Punkt Rotationsachse, bei Temperaturen mit sich wiederholenden
Cyclen von –100
Grad Celsius bis 100 Grad Celsius über eine Rampe von vier Minuten
für insgesamt
25 Zyklen. Alle diese Spiegel zeigten ausgezeichnete Vibrationsbeständigkeit.
Zusätzlich
lösten sich
alle der Abstandskügelchen
innerhalb von 24 Stunden, beginnend von der Zeit, bei welcher die Spiegel
mit dem Gelgemisch befüllt
wurden.
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BEISPIEL 2
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Mehrere
elektrochrome Spiegel wurden gemäß Beispiel
1 hergestellt, ausgenommen, dass die Größe der Spiegelelemente ungefähr 5 Zoll × 9 Zoll war.
Alle Abstandskügelchen
lösten
sich innerhalb 24 Stunden, beginnend von der Zeit, zu welcher die
Kügelchen
mit dem Gelgemisch eingefüllt
wurden. Diese Spiegel wurden einem Druckpunktbeständigkeitstest
unterzogen. Diese Teile, die eine wesentliche Fläche aufwiesen, haben inhärente Punkte,
bei welchen sie für
ein Brechen unter extern angewendetem Druck anfälliger sind. Einer dieser Punkte
(ungefähr 0,5
Zoll von der Kante) wurde zum Testen ausgewählt. Diese Teile zeigten kein
Brechen, selbst bei 1235 Pound, was den maximal erreichbaren Druck auf
der Testausstattung, die verwendet wurde (eine Chattilon Force Measurement
Gauge ET-110 mit einem abgerundeten harten Kunststoffstab von 1
Zoll Durchmesser) erreichbar war. Beim Entfernen des Drucks von
1235 Pound wurde festgestellt, dass aufgrund des extremen Drucks
das Gel aus einem Bereich von ungefähr 0,5 Zoll Durchmesser unmittelbar unter
dem Kunststoffteststab herausgedrückt wurde. Die Glaselemente
erschienen derart, dass sie auch miteinander in Kontakt waren. Innerhalb
von Momenten nach Entfernen des externen Drucks "heilte" das Gel selbst und nahm seine ursprüngliche
Position am Testpunkt ein. Zum Vergleich zeigten Teile, die kein freistehendes
Gel enthielten und Glaselemente mit Dicken von etwa 1,1 mm und PMMA
aufwiesen, Glasbruch bei einem Mittel von 167 Pound.
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Wenngleich
die Erfindung im Einzelnen hier gemäß bestimmter bevorzugter Ausführungsformen davon
beschrieben worden ist, können
viele Modifikationen und Veränderungen
vom Fachmann in der Technik ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, durchgeführt werden.
Demgemäß ist es
unsere Absicht nur auf den Bereich der anhängigen Ansprüche begrenzt
zu sein und nicht durch die Einzelheiten und Einrichtungen, die
die hier gezeigten Ausführungsformen
beschreiben.
