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Hintergrund
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft elektrochrome Rückspiegel für Kraftfahrzeuge und insbesondere
verbesserte elektrochrome Rückspiegel,
welche einen Reflektor/eine Elektrode an einer dritten Oberfläche in Kontakt
mit wenigstens einem elektrochromen Material in Lösungsphase
einbeziehen.
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Vordem
wurden verschiedene Rückspiegel
für Kraftfahrzeuge
vorgeschlagen, welche von dem Vollreflexionsmodus (Tag) zu dem Teilreflexionsmodus
oder zu den Teilreflexionsmodi (Nacht) wechseln. Dies zu Zwecken
eines Blendschutzes vor Licht, welches von den Scheinwerfern der
von hinten sich nähernden
Fahrzeuge ausgeht. Unter diesen Einrichtungen gibt es diejenigen,
bei weichen die Transmission durch thermochrome, photochrome oder
elektrooptische (z. B. Flüssigkristall-,
Dipolarsuspension-, elektrophoretische, elektrochrome etc.) Mittel
variiert wird und bei denen die variable Transmissionscharakteristik
die elektromagnetische Strahlung beeinflusst, die wenigstens teilweise
im sichtbaren Spektrum (Wellenlängen
von 380 nm bis 780 nm) liegt. Einrichtungen mit einer reversibel
variablen Transmission für
elektromagnetische Strahlung wurden vorgeschlagen als das Element
einer variablen Transmission in Lichtfiltern variabler Transmission,
Spiegeln mit variabler Reflexion und Anzeigeeinrichtungen, die derartige
Lichtfilter oder Spiegel bei der Informationsführung einsetzen. Diese Lichtfilter
mit variabler Transmission besitzen integrierte Fenster.
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Einrichtungen
mit reversibel variabler Transmission für elektromagnetische Strahlung,
bei welchen die Transmission durch elektrochrome Mittel verän dert wird,
sind beispielsweise beschrieben von Chang, "Electrochromic and Electrochemichromic
Materials and Phenomena",
in "Non-emissive
Eletrooptic Displays",
A. Kmetz und K. von Willisen, eds. Plenum Press, New York, NY 1976,
pp. 155-196 (1976) und in verschiedenen Teilen von "Electrochromism" P.M.S. Monk, R.
J. Mortimer, D. R. Rosseinsky, VCH Publishers, Inc., New York, NY
(1995). Zahlreiche elektrochrome Einrichtungen sind in der Technik
bekannt. Siehe z. B. Manos, US-Patent Nr. 3,451,741, Bredfeldt et
al., US-Patent Nr. 4,090,358, Clecak et al., US-Patent Nr. 4,139,
276, Kissa et al., US-Patent Nr. 3,453,038, Rogers, US-Patent Nr.
3,652,149, 3,774,988 und 3,873,185, und Jones et al., US-Patent
Nr. 3,282,157, 3,282,158, 3,282,160 und 3,283,656.
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Zusätzlich zu
diesen Einrichtungen sind elektrochrome Einrichtungen und zugehörige Schaltungsanordnungen
kommerziell verfügbar,
wie diejenigen, die beschrieben sind in dem US-Patent Nr. 4,902,108,
mit dem Titel "Single-Compartment, Self-Erasing,
Solution Phase Electrochromic Devices Solutions for Use Therein,
and Uses Thereof",
herausgegeben am 20. Februar 1990 für H. J. Byker, dem Kanadischen
Patent Nr. 1,300,945, mit dem Titel "Automatic Rearview Mirror System for
Automotive Vehicles",
herausgegeben am 19. Mai 1992 für
J. H. Bechtel et al., dem US-Patent Nr. 5,128,799, mit dem Titel "Variable Reflectance
Motor Vehicle Mirro",
herausgegeben am 7. Juli 1992 für
H. J. Byker, dem US-Patent Nr. 5,202,787, mit dem Titel "Electro-Optic Device", herausgegeben am
13. April 1993 für
H. J. Byker et al., dem US-Patent Nr. 5,204,778, mit dem Titel "Control System For
Automatic Rearview Mirro",
herausgegeben am 20. April 1993 für J. H. Bechtel, dem US-Patent
Nr. 5,278,693, mit dem Titel "Tinted
Solution-Phase Electrochromic Mirrors", herausgegeben am 11. Januar 1994 für D. A.
Theiste et al., dem US-Patent Nr. 5,280,380, mit dem Titel "UV-Stabilized Compositions
and Methods", herausgegeben
am 18. Januar 1994 für
H. J. Byker, dem US-Patent Nr. 5,282,077, mit dem Titel "Variable Reflectance
Mirro", herausgegeben
am 25. Januar 1994 für
H. J. Byker, dem US-Patent Nr. 5,294,376, mit dem Titel "Bipyridinium Salt
Solutions", herausgegeben
am 15. März
1994 für
H. J. Byker, dem US-Patent Nr. 5,336,448, mit dem Titel "Electrochromic Devices
with Bipyridinium Salt Solutions",
herausgegeben am 9. August 1994 für H. J. Byker, dem US-Patent
Nr. 5,434,407, mit dem Titel "Automatic
Rearview Mirror Incorporating Light Pipe", herausgegeben am 18. Januar 1995 für F. T.
Bauer et al., dem US-Patent Nr. 5,448,397, mit dem Titel "Outside Automatic
Rearview Mirror for Automotive Vehicles", herausgegeben am 5. September 1995
für W.
L. Tonar, und dem US-Patent Nr. 5,451,822, mit dem Titel "Electronic Control
System", herausgegeben
am 19. September 1995 für
J. H. Bechtel et. al. Derartige elektrochrome Einrichtungen können in
einem voll integrierten Innen/Außen-Rückspiegelsystem oder als separate
Innen- oder Außen-Rückspiegelsysteme
verwendet werden.
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1 zeigt
eine typische Elektrochromspiegeleinrichtung 10 mit vorderen
und hinteren planaren Elementen 12 bzw. 16. Eine
transparente leitfähige
Deckschicht 14 ist an der Rückseite des vorderen Elements 12 angeordnet
und eine weitere transparente leitfähige Deckschicht 18 ist
an der Vorderseite des hinteren Elements 16 angeordnet.
Ein Reflektor (20a, 20b und 20c), typischerweise
eine Silbermetallschicht 20a, die von einer Schutz-Kupfermetallschicht 20b bedeckt
ist, und eine oder mehrere Schichten eines Schutzanstriches 20c umfassend,
ist an der Rückseite
des hinteren Elements 16 angeordnet. Der Klarheit der Beschreibung
einer derartigen Struktur halber wird die vordere Oberfläche des
vorderen Glaselements manchmal als die erste Oberfläche bezeichnet
und die innere Oberfläche
des vorderen Glaselements wird manchmal als die 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.
Die vorderen und hinteren Elemente werden durch eine Dichtung 22 in
einer parallelen und voneinander beabstandeten Beziehung gehalten,
wodurch eine Kammer 26 ausgebildet wird. Das elektrochrome
Medium 24 ist in einem Raum 26 enthalten. Das
elektrochrome Medium 24 ist in direktem Kontakt mit transparenten
Elektrodenschichten 14 und 18, durch welche hindurch
elektromagnetische Strahlung passiert, deren Intensität in der
Einrichtung reversibel moduliert wird durch eine variable Spannung
oder ein variables Potential, welches durch Klemmkontakte und eine
elektronische Schaltung (nicht gezeigt) an die Elektrodenschichten 14 und 18 angelegt
wird.
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Das
im Raum 26 angeordnete elektrochrome Medium 24 kann
oberflächenbegrenzte
elektrochrome Materialien der Elektrodepositionsart oder der Lösungsphasenart
und Kombinationen davon enthalten. In einem Medium von vollständiger Lösungsphase
sind die elektrochemischen Eigenschaften des Lösungsmittels, des optionalen
inerten Elektrolyts, anodischen Materialien katodischen Materialien
und jeglicher weiteren Komponenten, die in der Lösung vorhanden sein können, vorzugsweise
derart vorgesehen, dass keine signifikanten elektrochemischen oder
anderen Veränderungen
bei einer Potenzialdifferenz stattfinden, welche anodisches Material
oxidieren und das katodische Material reduzieren, abgesehen von
der elektrochemischen Oxidation des anodischen Materials, der elektrochemischen
Reduktion des katodischen Materials und der selbstlöschenden
Reaktion zwischen der oxidierten Form des anodischen Materials und
der reduzierten Form des katodischen Materials.
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In
den meisten Fällen,
in denen es keine elektrische Potenzialdifferenz zwischen den transparenten Leitern 14 und 18 gibt,
ist das elektrochrome Medium 24 im Raum 26 im
Wesentlichen farblos oder nahezu farblos, und eintretendes Licht
(Io) tritt durch das vordere Element 12 ein,
passiert durch die transparente Deckschicht 14, die das
elektrochrome Medium enthaltende Kammer 26, die transparente
Deckschicht 18, das hintere Element 16 und wird
von der Schicht 20a reflektiert und läuft durch die Einrichtung zurück und aus
dem vorderen Element 12 hinaus. Typischerweise ist die
Stärke
des reflektierten Bilds (IR) ohne elektrische
Potenzialdifferenz 45% bis 85% der einfallenden Lichtintensität (Io). Der genaue Wert hängt von vielen Variablen ab, die
unten erläutert
werden, wie beispielsweise der Restreflexion (I'R) von der Vorderseite
des vorderen Elements wie auch den sekundären Reflexionen von den Grenzflächen zwischen
dem vorderen Element 12 und der vorderen transparenten
Elektrode 14, der vorderen transparenten Elektrode 14 und
dem elektrochromen Medium 24, dem elektrochromen Medium 24 und
der zweiten transparenten Elektrode 18, und der zweiten transparenten
Elektrode 18 und dem hinteren Element 16. Diese
Reflexionen sind in der Technik wohlbekannt und beruhen auf der
Differenz der Brechungsindizes zwischen einem Material und einem
anderen Material, wenn das Licht die Grenzfläche zwischen den beiden Materialien
quert. Falls das vordere Element und das hintere Element nicht parallel
sind, so werden die Restreflexion (IR) oder
andere sekundäre
Reflexionen sich nicht mit dem reflektierten Bild (IR)
von der Spiegeloberfläche 20a überlagern,
und ein Doppelbild wird erscheinen (wobei ein Betrachter etwas sehen
würde,
was doppelt (oder dreifach) der Anzahl von Objekten entspricht, die
tatsächlich
in dem reflektierten Bild vorhanden sind).
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Es
gibt Minimalanforderungen für
die Stärke
des reflektierten Bilds abhängig
davon, ob die elektrochromen Spiegel innerhalb oder außerhalb
des Fahrzeugs angeordnet werden. Gemäß der gegenwärtigen Erfordernisse
der meisten Automobilhersteller beispielsweise müssen Innenspiegel eine hochgradige
Reflektivität
von wenigstens 70% besitzen und Außenspiegel müssen eine
hochgradige Reflektivität
von wenigstens 50% aufweisen.
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Die
Elektrodenschichten 14 und 18 sind mit einer elektronischen
Schaltungsanordnung verbunden, welche die elektrische Versorgung
des elektrochromen Mediums bewirkt, so dass wenn ein Potenzial über die transparenten
Leiter 14 und 18 angelegt wird, das elektrochrome
Medium im Raum 26 sich verdunkelt, so dass einfallendes
Licht (Io) geschwächt wird, wenn das Licht zu
dem Reflektor 20a passiert und wenn dieses Licht nach einer
Reflexion zurückpassiert.
Durch Einstellen der Potenzialdifferenz zwischen den transparenten
Elektroden kann eine derartige Einrichtung als eine "Graustufen"-Einrichtung mit
einer kontinuierlich variablen Transmission über einen weiten Bereich arbeiten.
Für elektrochrome
Systeme mit einer Lösungsphase
kehrt die Einrichtung, wenn das Potenzial zwischen den Elektroden
beseitigt wird oder auf 0 zurückgeführt wird, spontan
zu der gleichen, Nullpotenzial-Gleichgewichts-Farbe und -Transmission
zurück,
welche die Einrichtung aufwies bevor das Potenzial angelegt wurde.
Es sind weitere elektrochrome Materialien verfügbar, um elektrochrome Einrichtungen
herzustellen. Beispielsweise kann das elektrochrome Medium elektrochrome Materialien
enthalten, welche Festmetalloxide, redoxaktive Polymere und Hybridkombinationen
von Flüssigphasen-
und Festmetalloxiden oder redoxaktiven Polymeren sind. Die obenbeschriebene
Lösungsphasenauslegung
ist jedoch typisch für
die meisten der elektrochromen Einrichtungen, die gegenwärtig in
Verwendung sind.
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Selbst
bevor ein elektrochromer Spiegel mit einem vierten Oberflächenreflektor
kommerziell erhältlich war,
hatten verschiedene Gruppen, die elektrochrome Einrichtungen erforschten,
darüber
diskutiert, den Reflektor von der vierten Oberfläche zu der dritten Oberfläche zu verlegen.
Eine derartige Auslegung besitzt insofern Vorteile, als diese theoretisch
einfacher herzustellen sein sollte, da es weniger in eine Einrichtung
einzubauende Schichten gibt, d. h. die transparente Elektrode der
dritten Oberfläche
ist nicht notwendig, wenn es einen Reflektor/eine Elektrode einer
dritten Oberfläche
gibt. Obwohl dieses Konzept bereits etwa 1966 beschrieben wurde,
hatte keine Gruppe kommerziellen Erfolg aufgrund der strengen Kriterien,
die für
einen funktionsfähigen
automatisch verdunkelnden Spiegel verlangt wurden, der einen Reflektor
einer dritten Oberfläche einbezieht.
Das US-Patent Nr. 3,280,701 mit dem Titel "Optically Variable One-Way Mirror", herausgegeben am
25. Oktober 1966 für
J. F. Donnelly et al. enthält
eine der ersten Diskussionen eines Reflektors einer dritten Oberfläche für ein System,
welches eine kleine pH-induzierte Farbänderung verwendet, um Licht
abzuschwächen.
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Das
US-Patent Nr. 5,066,112 mit dem Titel "Perimeter Coated, Electro-Optic Mirror", herausgegeben am
19. November 1991 für
N. R. Lynam et al., lehrt einen elektrooptischen Spiegel mit einer
leitfähigen
Deckschicht, die am Umfang der vorderen und hinteren Glaselemente
zum Verbergen der Dichtung aufgebracht ist. Obwohl darin ein Reflektor
einer dritten Oberfläche
diskutiert wird, besitzen die als nützlich für den Reflektor der dritten
Oberfläche
aufgeführten
Materialien einen oder mehrere der folgenden Nachteile: Unzureichende Reflektivität zur Verwendung
als Innenspiegel, oder nicht stabil, wenn in Kontakt mit einem elektrochromen
Lösungsphasenmedium,
welches wenigstens ein elektrochromes Lösungsphasenmaterial enthält.
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Andere
haben das Thema eines Reflektors/einer Elektrode angeschnitten,
welcher/welche in der Mitte von vollständig als Festkörper vorgesehenen
Einrichtungen angeordnet ist. Beispielsweise lehren die US-Patente
Nr. 4,762,401, 4,973,141 und 5,069,535 von Baucke et al. einen elektrochromen
Spiegel mit dem folgenden Aufbau: Ein Glaselement, eine transparente
(ITO)-Elektrode, eine elektrochrome Wolframoxid-Schicht, eine feste
ionenleitende Schicht, eine Einfachschicht eines wasserstoffionen-durchlässigen Reflektors
eine feste ionenleitende Schicht, eine Wasserstoffionen-Speicherschicht,
eine katalytische Schicht, eine hintere metallische Schicht, und
ein hinteres Element (darstellend die herkömmliche dritte und vierte Oberfläche). Der Reflektor
ist nicht an der dritten Oberfläche
abgeschieden und ist nicht in direktem Kontakt mit elektrochromen Materialien,
sicherlich nicht mit wenigstens einem elektrochromen Lösungsphasenmaterial
und zugehörigem Medium.
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Demzufolge
ist es wünschenswert,
einen verbesserten elektrochromen Rückspiegel mit hoher Reflektivität bereitzustellen,
der einen Reflektor/eine Elektrode einer dritten Oberfläche in Kontakt
mit einem elektrochromen Lösungsphasenmedium
besitzt, welches wenigstens ein elektrochromes Material enthält.
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Dementsprechend
ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten,
robusten, kostengünstigen
abdunkelbaren Rückspiegel
für Kraftfahrzeuge
bereitzustellen, der einen Reflektor/eine Elektrode einer dritten
Oberfläche
mit hoher Reflektivität
einbezieht, wobei der Spiegel geeignet ist für einen Betrieb in rauen Umgebungen über eine
große
Variation in der Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, atmosphärischer
Korrosion, Salzbesprengung, elektronischen Störungen und Sand und Kies, und
weicher relativ wirtschaftlich und zuverlässig beständig herzustellen und zu montieren
ist, und welcher haltbar, wirksam und zuverlässig im Betrieb ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten
abdunkelbaren Rückspiegel
für Kraftfahrzeuge
bereitzustellen, wobei hervorragende Geschwindigkeit der Reflektivitätsänderung,
hervorragende hochgradige Reflektivität, gute Gleichmäßigkeit
der Reflektivitätsänderung über den
Oberflächenbereich
des Spiegels, neutrale Farbe oder Erscheinung im Zustand hoher Reflektivität, kontinuierlich
variable Reflektivität
und gute niedriggradige Reflektivität erreicht werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten
Kontakt mit hoher Leitfähigkeit
oder Anschlussleisten für
die transparente leitfähige
Elektrode der zweiten Oberfläche
bereitzustellen durch Verwendung eines Abschnitts des Reflektors/der
Elektrode der dritten Oberfläche
und einer leitfähigen Dichtung
oder eines Streifens, um einen elektrischen Kontakt zu der transparenten
leitfähigen
Elektrode an der zweiten Oberfläche
herzustellen.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, die aus der Beschreibung insgesamt,
einschließlich
der Zeichnungen ersichtlich werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung
durch einen elektrochromen Spiegel mit variabler Reflektivität gelöst, wie
in Anspruch 1 definiert ist.
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Der
Reflektor der dritten Oberfläche
der vorliegenden Erfindung kann zudem eine signifikante Verbesserung
der elektrischen Verbindungstechniken bereitstellen die dazu verwendet
werden, eine Spannung oder ein Ansteuerpotenzial an den transparenten
Leiter an der zweiten Oberfläche
des elektrochromen Spiegels anzulegen. Dies wird erreicht durch
Bereitstellen einer verbesserten Kontaktstabilität zwischen den Kontakten, wie
Klips, und der Reflektorschicht wie auch durch Bereitstellen von
besonderen und vorteilhaften Anschlussleistenkonfigurationen.
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Der
als die Erfindung zu betrachtende Gegenstand wird im Besonderen
dargelegt und ausgeprägt
geltend gemacht im abschließenden
Abschnitt der Beschreibung. Die Erfindung kann zusammen mit weiteren Aufgaben
und Vorteilen davon am Besten unter Bezugnahme auf die folgende
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden
werden, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen.
Es zeigen:
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1 eine
vergrößerte Querschnittsansicht
einer elektrochromen Spiegelbaugruppe des Standes der Technik;
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2 eine
Frontansicht, die schematisch ein elektrochromes Innen/Außen-Rückspiegelsystem für Kraftfahrzeuge
veranschaulicht, wobei die Innen- und Außenspiegel die Spiegelbaugruppe
der vorliegenden Erfindung verwenden;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht
des elektrochromen Innenrückspiegels,
der einen Reflektor/eine Elektrode einer dritten Oberfläche verwendet,
wie in 2 veranschaulicht, entlang deren Linie 2-2';
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht
eines elektrochromen Spiegels, der eine alternative Ausführungsform
eines Reflektors/einer Elektrode einer dritten Oberfläche gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
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5a eine
vergrößerte Querschnittsansicht
eines elektrochromen Spiegels mit einer verbesserten Anordnung zum
Anlegen eines Ansteuerpotenzials an den transparenten Leiter an
der zweiten Oberfläche
des Spiegels;
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5b eine
vergrößerte Draufsicht
des Reflektors der dritten Oberfläche von 5a, und
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6 eine
vergrößerte Querschnittsansicht
eines elektrochromen Spiegels, der eine ausgehärtete und maschinell zugerichtete
Epoxydichtung verwendet, um die transparenten Elemente in einer
voneinander beabstandeten Beziehung zu halten.
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2 zeigt
eine Frontansicht, die schematisch eine Innenspiegelbaugruppe 110 und
zwei Außenrückspiegelbaugruppen 11la und 111b für die Fahrerseite
bzw. Beifahrerseite veranschaulicht, welche alle zur Installation
in einer herkömmlichen
Weise an einem Kraftfahrzeug ausgebildet sind, wobei die Spiegel
der Rückseite
des Fahrzeugs zugewandt sind und durch den Fahrer des Fahrzeugs
betrachtet werden können,
um eine Sicht nach hinten zu liefern. Die Innenspiegelbaugruppe 110 und
die Außenrückspiegelbaugruppen 111a und 111b können eine
lichtempfindliche elektronische Schaltungsanordnung von der Art
einbeziehen, wie diese veranschaulicht und beschrieben ist in dem
oben angegebenen Kanadischen Patent Nr. 1,300,945, dem US-Patent
Nr. 5,204,778 oder dem US-Patent Nr. 5,451,822, sowie andere Schaltungen,
die dazu geeignet sind, ein Blenden und Umgebungslicht zu erfassen
und dem elektrochromen Element eine Ansteuerspannung zu liefern.
Die Spiegelbaugruppen 110, 111a und 111b sind
im Wesentlichen identisch, insofern, als gleiche Bezugszeichen Komponenten
des Innenspiegels und der Außenspiegel
bezeichnen. Diese Komponenten können
in der Gestaltung geringfügig
verschieden sein, funktionieren jedoch in der im Wesentlichen gleichen Weise
und erzielen im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie mit gleichen
Bezugszeichen versehene Komponenten. Beispielsweise ist die Form
des vorderen Glaselements des Innenspiegels 110 im Allgemeinen
länger
und schmäler
als bei den Außenspiegeln 111a und 111b.
Außerdem
gibt es einige verschiedene Leistungsstandards für den Innenspiegel 110 im
Vergleich zu den Außenspiegeln 111a und 111b.
Der Innenspiegel 110 sollte beispielsweise im Allgemeinen,
wenn vollständig
aufgeklart, einen Reflektivitätswert
von etwa 70% bis etwa 85% oder mehr besitzen, wohingegen die Außenspiegel
oftmals eine Reflektivität
von etwa 50% bis etwa 65% besitzen. Ferner weist der beifahrerseitige
Spiegel 111b in den Vereinigten Staaten (wie durch die
Automobilhersteller geliefert) typischerweise eine sphärisch gekrümmte oder
konvexe Form auf, wohingegen der fahrerseitige Spiegel 111a und
der Innenspiegel 110 gegenwärtig flach sein müssen. In
Europa ist der fahrerseitige Spiegel 111a üblicherweise
flach oder asphärisch,
wohingegen der beifahrerseitige Spiegel 111b eine konvexe
Form aufweist. In Japan besitzen beide Außenspiegel eine konvexe Form.
Die nachfolgende Beschreibung gilt allgemein für alle Spiegelbaugruppen der
vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
eine Schnittansicht der Spiegelbaugruppe 110, die ein vorderes
transparentes Element 112 mit einer vorderen Oberfläche 112a und
einer hinteren Oberfläche 112b aufweist,
und ein hinteres Element 114 mit einer vorderen Oberfläche 114a und
einer hinteren Oberfläche 114b aufweist.
Der Klarheit der Beschreibung einer solchen Struktur halber werden
nachfolgend die folgenden Bezeichnungen verwendet. Die vordere Oberfläche 112a des
vorderen Glaselements wird als die erste Oberfläche und die hintere Oberfläche 112b des
vorderen Glaselements wird als die zweite Oberfläche bezeichnet. Die vordere
Oberfläche 114a des hinteren
Glaselements wird als die dritte Oberfläche und die hintere Oberfläche 114b des
hinteren Glaselements wird als die vierte Oberfläche bezeichnet. Eine Kammer 125 wird
begrenzt durch eine Schicht eines transparenten Leiters 128 (angeordnet
an der zweiten Oberfläche 112b),
einen Reflektor/eine Elektrode 120 (angeordnet an der dritten
Oberfläche 114a)
und eine innere Umfangswand 132 eines Dichtteils 116.
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Das
vordere transparente Element 112 kann aus irgendeinem Material
vorgesehen sein, welches transparent ist und eine ausreichende Festigkeit
besitzt, um unter den Bedingungen, z. B. unter variierenden Temperaturen
und Drücken,
die üblicherweise
in der Automobilumgebung vorliegen, arbeiten zu können. Das vordere
Element 112 kann irgendeine Art von Borsilikatglas, Kalknatronglas,
Floatglas oder irgendein anderes Material umfassen, wie z. B. ein
Polymer oder einen Kunststoff, der im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen
Spektrums transparent ist. Das vordere Element 112 ist
vorzugsweise eine Lage aus Glas. Das hintere Element muss den oben
skizzierten Betriebsbedingungen genügen, mit der Ausnahme, dass
es nicht transparent sein muss und deshalb Polymere, Metalle, Glas,
Keramiken umfassen kann und bevorzugt eine Lage aus Glas ist.
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Die
Deckschichten der dritten Oberfläche 114a sind
in einer beabstandeten Weise und in einer parallelen Beziehung zu
den Deckschichten an der zweiten Oberfläche 112b gebondet
durch ein Dichtteil 116, welches nahe des Außenumfangs
der zweiten Oberfläche 112b und
der dritten Oberfläche 114a angeordnet
ist. Das Dichtteil 116 kann aus irgendeinem Material sein,
welches geeignet ist für
ein adhäsives
Bonden der Deckschichten an der zweiten Oberfläche 112b an die Deckschichten
an der dritten Oberfläche 114a zum
Abdichten des Umfangs derart, dass ein elektrochromes Material 126 nicht
aus der Kammer 125 herausleckt. Optional können die
Schicht der transparenten leitfähigen
Deckschicht 128 und die Schicht des Reflektors/der Elektrode 120 über einen
Abschnitt entfernt sein, an welchem das Dichtungsteil angeordnet
ist (nicht über
den ganzen Abschnitt, da sonst das Ansteuerpotenzial nicht an die
zwei Deckschichten angelegt werden könnte). In einem solchem Fall
muss das Dichtteil 116 gut an Glas haften.
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Die
Leistungserfordernisse für
ein Umfangsdichtteil 116, welches in einer elektrochromen
Einrichtung verwendet wird, sind ähnlich denjenigen für eine Umfangsdichtung,
die in einer Flüssigkristalleinrichtung
(LCD) verwendet wird, welche in der Technik wohlbekannt sind. Die
Dichtung muss eine gute Adhäsion
zu Glas, Metallen und Metalloxiden besitzen und muss niedrige Permeabilitäten für Sauerstoff,
Feuchtigkeitsdampf und andere schädliche Dämpfe und Gase besitzen, und
darf nicht mit dem elektrochromen oder Flüssigkristallmaterial wechselwirken
oder dieses Verunreinigen, welches aufgenommen und geschützt werden
soll. Die Umfangsdichtung kann durch Maßnahmen aufgebracht werden,
die üblicherweise
in der LCD-Industrie verwendet werden, wie durch Siebdruck oder
Dispensieren. Vollkommen hermetische Dichtungen wie diejenigen,
die mit einer Glasfritte oder mit Glaslot ausgebildet sind, können verwendet
werden, wobei jedoch die hohen Temperaturen bei der Verarbeitung
(üblicherweise
nahe 450°C)
dieser Art von Dichtung zahlreiche Probleme hervorrufen kann, wie
eine Glassubstratverwerfung, Änderungen
der Eigenschaften der transparenten leitfähigen Elektrode und Oxidation
oder Degradation des Reflektors. Aufgrund ihrer niedrigeren Verarbeitungstemperaturen
sind thermoplastische, wärmeaushärtende oder
UV-härtende
organische Dichtharze bevorzugt. Solche Dichtsysteme mit organischem
Harz für
LCDs sind beschrieben in den US-Patenten
mit den Nrn. 4,297,401, 4,418,102, 4,695,490, 5,596,023 und 5,596,024.
Aufgrund ihrer hervorragenden Adhäsion zu Glas, niedrigen Sauerstoffpermeabilität und guten
Lösungsmittelbeständigkeit
sind organische Dichtharze auf Epoxidbasis bevorzugt. Diese Epoxidharzdichtungen
können
UV-aushärtend
sein, wie in dem US-Patent Nr. 4,297,401 beschrieben, oder thermisch
aushärtend,
wie bei Mischungen eines flüssigen
Epoxidharzes mit einem flüssigen Polyamidharz
oder Dicyandiamid, oder die können
homopolymerisiert sein. Das Epoxidharz kann Füllstoffe oder Verdickungsmittel
zum Reduzieren des Flusses und der Schrumpfung enthalten wie Quarzstaub,
Quarz, Glimmer, Ton, Kalziumkarbonat, Aluminium etc., und/oder Pigmente
zur Einfärbung.
Füllstoffe,
die mit hydrophoben oder Silanoberflächenbehandlungen vorbehandelt
sind, sind bevorzugt. Die Vernetzungsdichte des ausgehärteten Harzes
kann kontrolliert werden durch Verwendung von Mischungen von monofunktionalen,
difunktionalen und multifunktionalen Epoxidharzen und Aushärtmitteln.
Zusätze
wie Silane oder Titanate können verwendet
werden, um die hydrolytische Stabilität der Dichtung zu verbessern,
und Abstandhalter wie Glaskügelchen
oder Stäbe
können
verwendet werden, um die finale Dichtungsdicke und Substratbeabstandung
zu kontrollieren. Geeignete Epoxidharze zur Verwendung bei einem
Umfangsdichtungsteil 116 umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: "EPON RESIN" 813, 825, 826, 828,
830, 834, 862, 10OIF, 1002F, 2012, DPS-155, 164, 1031, 1074, 58005,
58006, 58034, 58901, 871, 872 und DPL-862, erhältlich von 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, erhältlich
von Dow Chemical Co., Midland, Michigan. Geeignete epoxidaushärtende Mittel
umfassen V-15, V-25 und V-40 Polyamide von Shell Chemical Co., "AJICURE" PN-23, PN-34 und
VDH, erhältlich
von Ajinomoto Co., Tokyo, Japan, "CUREZOL" AMZ, 2MZ, 2E4MZ, CIIZ, CUZ, 2PZ, 21Z
und 2P4MZ, erhältlich
von Shikoku Fine Chemicals, Tokyo, 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 "CAB-0-SIL" L-90, LM-130, LM-5,
PTG, M-5, MS-7, MS-55, TS-720, HS-5, EH-5, erhältlich von Cabot Corporation,
Tuscola, IL, "AEROSIL" 13972, 13974, 13805,
R812, R812 S, 13202, US204 und US206, erhältlich von Degussa, Akron,
OH. Geeignete Tonfüllstoffe
umfassen BUCA, CATALPO, ASP NC, SATINTONE 5, SATINTONE SP-33, TRANSLINK
37, TRANSLINK 77, TRANSLINK 445, TRANSLINK 555, erhältlich von
Engelhard Corporation, Edison, NJ. Geeignete Silicafüllstoffe
sind SILCRON G-130, G-300, G-100-T und G-100, erhältlich von
SCM Chemicals, Baltimore, MD. Geeignete Silanhaftmittel zur Verbesserung
der hydrolytischen Stabilität
der Dichtung sind Z-6020, Z-6030, Z-6032, Z-6040, Z-6075 und Z-6076,
erhältlich
von Dow Corning Corporation, Midland, MI. Geeignete Präzisionsabstandshalter
mit Glasmikrokügelchen
sind in einem Sortiment an Größen verfügbar von
Duke Scientific, Palo Alto, CA.
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Die
Schicht eines transparenten elektrisch leitenden Materials 128 wird
an der zweiten Oberfläche 112b zur
Wirkung als eine Elektrode abgeschieden bzw. deponiert. Das transparente
leitende Material 128 kann irgendein Material sein, welches
gut an dem vorderen Element 112 haftet, resistent gegen
eine Korrosion aufgrund irgendwelcher Materialien in der elektrochromen
Einrichtung ist, resistent gegen eine Korrosion durch die Atmosphäre ist,
eine minimale diffuse oder spiegelnde Reflektivität besitzt,
eine hohe Lichttransmission besitzt, eine nahezu neutrale Färbung besitzt
und eine gute elektrische Leitfähigkeit
besitzt. Das transparente leitende Material 128 kann fluordotiertes
Zinnoxid, zinndotiertes Indiumoxid (ITO), ITO/Metall/ITO (IMI) sein,
wie beschrieben in "Transparent
Conductive Multilayer-Systems for FPD Applications", von J. Stollenwerk,
B. Ocker, K.H. Kretschmer der LEYBOLD AG, Alzenau, Deutschland,
oder die Materialien, die beschrieben sind in dem obenerwähnten US-Patent
Nr. 5,202,787, wie TEC 20 oder TEC 15, erhältlich von Libbey Owens-Ford Co.
of Toledo, OH. Im Allgemeinen wird die Leitfähigkeit des transparenten leitenden
Materials 128 von seiner Dicke und Zusammensetzung abhängen. IMI
besitzt im Allgemeinen eine überlegene
Leitfähigkeit
im Vergleich zu den anderen Materialien. IMI ist jedoch schwieriger
und aufwändiger
in der Herstellung und kann nützlich sein,
wenn eine hohe Leitfähigkeit
erforderlich ist. Die Dicke der verschiedenen Lagen in der IMI-Struktur
kann variieren, wobei jedoch im Allgemeinen die Dicke der ersten
ITO-Lage im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 20 nm liegt, das Metall
im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 20 nm liegt und die zweite Lage
von ITO im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 20 nm liegt. Falls es
gewünscht
ist, kann eine optionale Lage oder können optionale Lagen eines
Farbunterdrückungsmaterials 130 zwischen
dem transparenten leitenden Material 128 und der zweiten
Oberfläche 112b deponiert
werden, um die Reflexion von irgendwelchen unerwünschten Bereichen des elektromagnetischen
Spektrums zu unterdrücken.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Kombination eines Reflektors/einer Elektrode 120 an
der dritten Oberfläche 114a angeordnet.
Der Reflektor/die Elektrode 120 umfasst wenigstens eine
Lage eines stark reflektierenden Materials 121, welche
als eine Spiegelreflexionsschicht dient und auch eine integrale
Elektrode ausbildet, die in Kontakt steht mit und in einer chemisch
und elektrochemisch stabilen Beziehung steht mit jeglichen Bestandteilen
in einem elektrochromen Medium. Wie oben erwähnt wurde, bestand die herkömmliche Methode
zur Fertigung elektrochromer Einrichtungen darin, ein transparentes
leitfähiges
Material an der dritten Oberfläche
als eine Elektrode einzubeziehen und einen Reflektor an der vierten
Oberfläche
zu platzieren. Durch Kombinieren des "Reflektors" und der "Elektrode" und Platzieren von beidem an der dritten
Oberfläche ergeben
sich mehrere unerwartete Vorteile, die nicht nur die Herstellung
der Einrichtung weniger kompliziert machen, sondern es auch erlauben,
die Einrichtung mit größerer Leistungsfähigkeit
zu betreiben. Im Folgenden werden die beispielhaften Vorteile des
kombinierten Reflektors/der Elektrode der vorliegenden Erfindung skizziert.
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Zunächst besitzt
der kombinierte Reflektor/die Elektrode 120 an der dritten
Oberfläche
im Allgemeinen eine größere Leitfähigkeit
als eine herkömmliche
transparente Elektrode und zuvor verwendete Reflektoren/Elektroden,
was eine größere Auslegungsflexibilität gestattet.
Man kann jederzeit die Zusammensetzung der transparenten leitfähigen Elektrode
an der zweiten Oberflä che
zu einer Zusammensetzung ändern,
die eine geringere Leitfähigkeit
besitzt (und kostengünstiger
und einfacher zu produzieren und zu fertigen ist), wobei Einfärbungsgeschwindigkeiten ähnlich zu
denjenigen aufrechterhalten werden, die mit einer Reflektoreinrichtung
an einer vierten Oberfläche
erzielbar sind, wobei gleichzeitig die Gesamtkosten und der Zeitaufwand zur
Herstellung der elektrochromen Einrichtung beträchtlich reduziert werden. Falls
jedoch die Leistungsfähigkeit
einer bestimmten Auslegung von größter Bedeutung ist, so kann
eine mäßig bis
gut leitfähige,
transparente Elektrode an der zweiten Oberfläche verwendet werden, wie z.
B. ITO, IMI und dergleichen. Die Kombination eines Reflektors/einer
Elektrode von hoher Leitfähigkeit
an der dritten Oberfläche
und einer stark leitfähigen transparenten
Elektrode an der zweiten Oberfläche
liefert nicht nur eine elektrochrome Einrichtung mit einer gleichmäßigeren
Gesamtfärbung
sondern gestattet auch eine erhöhte
Geschwindigkeit der Einfärbung
und Aufklarung. Ferner sind in Reflektorspiegelbaugruppen der vierten
Oberfläche
zwei transparente Elektroden vorgesehen, die eine relativ geringe
Leitfähigkeit
besitzen und bei zuvor verwendeten Reflektorspiegeln der dritten
Oberfläche
ist eine transparente Elektrode und ein Reflektor/eine Elektrode
mit einer relativ geringen Leitfähigkeit
vorgesehen, und eine lange Busleiste, als solche, an dem vorderen
und hinteren Element ist erforderlich, um Strom hinein und heraus
zu bringen, um eine adäquate
Einfärbungsgeschwindigkeit
zu gewährleisten.
Der Reflektor/die Elektrode der dritten Oberfläche der vorliegenden Erfindung
besitzt eine höhere
Leitfähigkeit
und besitzt deshalb eine sehr gleichmäßige Spannungs- oder Potenzialverteilung über die
leitfähige Oberfläche, selbst
bei einer kleinen oder unregelmäßigen Kontaktfläche. Die
vorliegende Erfindung stellt somit eine größere Auslegungsflexibilität bereit,
indem ermöglicht
wird, dass der elektrische Kontakt für die Elektrode der dritten
Oberfläche
sehr klein ist, wobei dennoch eine adäquate Einfärbungsgeschwindigkeit aufrechterhalten
wird.
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Zweitens
trägt ein
Reflektor/eine Elektrode der dritten Oberfläche dazu bei, das durch den
Spiegel betrachtete Bild zu verbessern. 1 zeigt,
wie Licht durch eine herkömmliche
Einrichtung mit einem Reflektor der vierten Oberfläche läuft. In
dem Reflektor der vierten Oberfläche
läuft das
Licht durch: das erste Glaselement, die transparente leitfähige Elektrode
der zweiten Oberfläche,
das elektrochrome Medium, die transparente leitfähige Elektrode an der dritten
Oberfläche
und das zweite Glaselement, bevor es durch einen Reflektor der vierten
Oberfläche
reflektiert wird. Beide transparenten leitfähigen Elektroden weisen eine
hohe spiegelnde Transmission auf, besitzen jedoch auch Komponenten
einer diffusen Transmission und Reflexion, während die bei einem elektrochromen
Spiegel verwendete reflektierende Schicht hauptsächlich hinsichtlich ihrer spiegelnden
Reflektivität
ausgewählt
wird. Mit der Komponente einer diffusen Reflektivität oder Transmission ist
ein Material gemeint, weiches ein darauf auftreffendes Licht gemäß dem Lambertschen
Gesetz reflektiert oder transmittiert, wobei die Lichtstrahlen aufgespreizt
oder gestreut werden. Mit der Komponente einer spiegelnden Reflektivität oder Transmission
ist ein Material gemeint, weiches darauf auftreffendes Licht gemäß dem Snelliusschen
Gesetz der Reflexion oder Brechung reflektiert oder transmittiert.
Diffuse Reflektoren und Transmitter tendieren praktisch dazu, Bilder
geringfügig
zu verwischen, wohingegen spiegelnde Reflektoren ein gestochen scharfes,
klares Bild zeigen. Deshalb gibt es für Licht, welches durch einen
Spiegel mit einer Einrichtung mit einem Reflektor einer vierten
Oberfläche
läuft,
zwei teilweise diffuse Reflektoren (an der zweiten und dritten Oberfläche), welche
tendenziell das Bild verwischen, und gibt es für eine Einrichtung mit einem Reflektor/einer
Elektrode der dritten Oberfläche
der vorliegenden Erfindung lediglich einen diffusen Reflektor (an
der zweiten Oberfläche).
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Da
außerdem
die transparenten Elektroden als teilweise diffuse Transmitter wirken,
und da die Verwischung umso größer wird,
je weiter der diffuse Transmitter von der reflektierenden Oberfläche weg
ist, erscheint ein Spiegel mit einem Reflektor der vierten Oberfläche deutlich
trüber
als ein Spiegel mit einem Reflektor der dritten Oberfläche. Beispielsweise
ist bei dem in 1 gezeigten Reflektor der vierten
Oberfläche
der diffuse Transmitter an der zweiten Oberfläche von dem Reflektor durch
das elektrochrome Material, die zweite leitfähige Elektrode und das zweite
Glaselement getrennt. Der diffuse Transmitter an der dritten Oberfläche ist von
dem Reflektor durch das zweite Glaselement getrennt. Durch Einbeziehung
eines kombinierten Reflektors/einer Elektrode an der dritten Oberfläche gemäß der vorliegenden
Erfindung wird einer der diffusen Transmitter beseitigt und die
Entfernung zwischen dem Reflektor und dem verbleibenden diffusen
Transmitter ist um die Dicke des hinteren Glaselements verringert.
Deshalb liefert der Metall-Reflektor/ die Elektrode der dritten Oberfläche der
vorliegenden Erfindung einen elektrochromen Spiegel mit einem überlegenen
Betrachtungsbild.
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Schließlich verbessert
der Metall-Reflektor/die Elektrode der dritten Oberfläche die
Fähigkeit,
eine Doppelabbildung in einem elektrochromen Spiegel zu verringern.
Wie es oben angegeben wurde, gibt es mehrere Grenzflächen, an
welchen Reflexionen stattfinden können. Einige dieser Reflexionen
können
durch eine Farbunterdrückung
oder Antireflexionsbeschichtungen beträchtlich reduziert werden. Die
am meisten signifikanten "Doppelabbildung"-Reflexionen werden
jedoch durch eine Fehlausrichtung der ersten Oberfläche und der
den Reflektor enthaltenden Oberfläche hervorgerufen, und die
reproduzierbarste Möglichkeit
zum Minimieren des Auftretens dieser Reflexion besteht darin, sicherzustellen,
dass beide Glaselemente parallel sind. Gegenwärtig wird konvexes Glas oftmals
für die
Beifahrerseite verwendet und asphärisches Glas manchmal für den Spiegel
auf der Fahrerseite verwendet, um das Blickfeld zu vergrößern und
potenzielle tote Winkel zu reduzieren. Es ist jedoch schwierig,
aufeinanderfolgende Elemente von Glas reproduzierbar zu krümmen, so dass
diese identische Krümmungsradien
besitzen. Wenn ein elektrochromer Spiegel hergestellt wird, so kann es
daher sein, dass das vordere Glaselement und das hintere Glaselement
nicht perfekt parallel sind (nicht identische Krümmungsradien besitzen), und
deshalb gewinnen die in anderer Weise kontrollierten Probleme der
Doppelabbildung stark an Bedeutung. Durch Einbeziehen einer kombinierten
Reflektorelektrode an der dritten Oberfläche der Einrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung muss Licht nicht durch das hintere Glaselement hindurchtreten,
bevor es reflektiert wird, und jegliche Doppelabbildung, die dadurch
auftritt, dass die Elemente nicht parallel angeordnet sind, wird
beträchtlich
reduziert.
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Bei
der Konstruktion der Außenrückspiegel
ist es wünschenswert,
dünneres
Glas zu verwenden, um das Gesamtgewicht des Spiegels zu verringern,
so dass die Mechanismen, die zur Manipulation der Orientierung des
Spiegels verwendet werden, nicht überlastet werden. Eine Verringerung
des Gewichts der Einrichtung verbessert auch die dynamische Stabilität der Spiegelbaugruppe,
wenn diese Vibrationen ausgesetzt ist. Bislang waren keine elektrochromen
Spiegel kommerziell verfügbar,
die ein elektrochromes Lösungsphasenmedium
und zwei dünne
Glaselemente einbeziehen, da dünnes
Glas den Mangel besitzt, dass es flexibel ist und zu einer Verwerfung
oder einem Bruch neigt, insbesondere wenn es extremen Umgebungen
ausgesetzt ist. Dieses Problem ist wesentlich gemildert bei Verwendung
einer verbesserten elektrochromen Einrichtung, die zwei dünne Glaselemente
mit einem verbesserten Gelmaterial einbezieht. Diese verbesserte
Einrichtung ist beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,940,201 mit dem
Titel "AN ELECTROCHROMIC
MIRROR WITH TWO THIN GLASS ELEMENTS AND A GELLED ELECTROCHROMIC
MEDIUM", eingereicht
am oder ungefähr
am 02. April 1997 und herausgegeben am 17. August 1999. Die Hinzufügung des
kombinierten Reflektors/der Elektrode auf der dritten Oberfläche der
Einrichtung trägt
ferner dazu bei, jegliche verbleibende Doppelabbildung zu beseitigen,
die daraus resultiert, dass die zwei Glaselemente nicht parallel
sind.
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Die
wichtigsten Faktoren zum Erhalten eines zuverlässigen elektrochromen Spiegels
mit einem Reflektor/einer Elektrode 120 einer dritten Oberfläche sind,
dass der Reflektor/die Elektrode eine hinreichende Reflektivität besitzt
und dass der den Reflektor/die Elektrode einbeziehende Spiegel eine
angemessene Betriebslebensdauer besitzt. Hinsichtlich der Reflektivität verlangen
die Autohersteller einen stark reflektierenden Spiegel für den Innenspiegel
mit einer Minimumreflektivität
von wenigstens 70%, wohingegen die Reflektivitätserfordernisse für Außenspiegel
weniger streng sind und im Allgemeinen bei wenigstens 50% liegen.
Um einen elektrochromen Spiegel mit 70% Reflektivität herzustellen,
muss der Reflektor eine größere Reflektivität besitzen,
da das in Kontakt mit dem Reflektor stehende elektrochrome Medium
die Reflektivität
von dieser Grenzfläche
verglichen zu dem Fall reduziert, in welchem der Reflektor sich
in Luft befindet, da das Medium einen höheren Brechungsindex im Vergleich
zu Luft besitzt. Außerdem
sind das Glas, die transparente Elektrode und das elektrochrome
Medium selbst in deren klaren Zustand geringfügig lichtabsorbierend. Falls
eine Gesamtreflektivität
von 70% gewünscht
ist, so muss der Reflektor typischerweise eine Reflektivität von ungefähr 80% besitzen.
Daher meint eine starke Reflektivität im Kontext der vorliegenden
Erfindung einen Reflektor, dessen Reflektivität in Luft wenigstens 80% beträgt.
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Hinsichtlich
der Betriebslebensdauer müssen
die Schicht oder Schichten, welche den Reflektor/die Elektrode 120 umfassen,
eine angemessene Haftfestigkeit zu der Umfangsdichtung hin aufweisen,
muss die äußerste Schicht
zwischen dem Zeitpunkt, zu weichem diese beschichtet wird und dem
Zeitpunkt, zu welchem der Spiegel montiert wird, eine gute Lagerfähigkeit
aufweisen, muss die Schicht oder müssen die Schichten resistent
gegenüber
einer atmosphärischen
und elektrischen Kontaktkorrosion sein und müssen gut an der Glasoberfläche oder
an anderen darauf angeordneten Schichten haften, z. B. der Basis-
oder Zwischenschicht (122 bzw. 123). Der Gesamtlagenwiderstand
für den
Reflektor/die Elektrode 120 kann im Bereich von 0,01/ bis 20/
liegen und liegt bevorzugt im Bereich von 0,2/ bis 6/. Wie es unten
detaillierter erläutert
wird, können
verbesserte elektrische Verbindungen unter Verwendung eines Abschnitts
des Reflektors/der Elektrode der dritten Oberfläche als ein hochgradig leitfähiger Kontakt
oder eine Busleiste für
die transparente leitfähige
Elektrode der zweiten Oberfläche
genutzt werden, wenn die Leitfähigkeit
des Reflektors/der Elektrode der dritten Oberfläche unter etwa 2/ liegt.
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Bezugnehmend
auf 3 für
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Reflektor/eine Elektrode, der/die
aus einer einfachen Schicht einer hochgradig reflektierenden Silberlegierung 121 hergestellt ist,
vorgesehen, welcher in Kontakt mit wenigstens einem elektrochromen
Lösungsphasenmaterial
steht. Die Schicht der Silberlegierung deckt die gesamte dritte
Oberfläche 114a des
zweiten Elements 114 ab, vorausgesetzt, dass ein Abschnitt
des Reflektors/der Elektrode für
eine Anzeigeeinrichtung und einen Blendsensor entfernt werden kann,
entsprechend dem US-Patent Nr. 5,825,527, herausgegeben am 20. Oktober
1998, mit dem Titel "AN
INFORMATION DISPLAY AREA ON ELECTROCHROMIC MIRRORS HAVING A THIRD
SURFACE REFLECTOR",
und eingereicht am bzw. um den 2. April 1997. Die hochgradig reflektierende
Silberlegierung meint eine homogene oder nicht-homogene Mischung
aus Silber und einem oder mehreren Metallen, oder eine ungesättigte,
gesättigte
oder übersättigte Festlösung von
Silber und einem oder mehreren Metallen. Die Dicke der stark reflektierenden
Schicht 121 liegt im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 200
nm und weiter bevorzugt im Bereich von etwa 20 nm bis etwa 100 nm.
Falls die hochgradig reflektierende Schicht 121 direkt an
der Glasoberfläche angeordnet
wird, so ist bevorzugt, dass die Glasoberfläche durch eine Plasmaentladung zur
Verbesserung der Adhäsion
behandelt wird.
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Tabelle
1 zeigt die relevanten Eigenschaften für eine Reihe von verschiedenen
Metallen, die für
Reflektoren der dritten Oberfläche
vorgeschlagen wurden, im Vergleich zu den Materialien, die für den Reflektor/die
Elektrode 120 der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Die einzigen Materialien in Tabelle 1, die Reflexionseigenschaften
aufweisen, die zur Verwendung als ein Reflektor/eine Elektrode einer
dritten Oberfläche in
Kontakt mit wenigstens einem elektrochromen Lösungsphasenmaterial für einen
elektrochromen Innenspiegel für
ein Kraftfahrzeug geeignet sind, sind Aluminium, Silber und Silberlegierungen.
Aluminium verhält
sich sehr mäßig, wenn
es in Kontakt mit Flüssigphasenmaterial(ien)
in dem elektrochromen Medium steht, da Aluminium mit diesen Materialien
reagiert oder durch diese Materialien korrodiert. Das zur Reaktion
gekommene oder korrodierte Aluminium ist nicht-reflektierend und
nicht-leitfähig
und löst
sich typischerweise ab, bricht aus oder delaminiert von der Glasoberfläche. Silber
ist stabiler als Aluminium, kann jedoch versagen, wenn es über die
gesamte dritte Oberfläche
deponiert wird, da es keine lange Lagerbeständigkeit besitzt und einer
elektrischen Kontaktkorrosion nicht widersteht, wenn es den in der
Umgebung eines Kraftfahrzeugs zu findenden extremen Umweltbedingungen
ausgesetzt wird. Diese extremen Umweltbedingungen umfassen Temperaturen im
Bereich von etwa –40°C bis etwa
85°C und
relative Feuchtigkeiten im Bereich von etwa 0% bis etwa 100%. Außerdem müssen Spiegel
bei diesen Temperaturen und Feuchtigkeiten hinsichtlich von Färbungszyklen
bis zu 100.000 Zyklen überstehen.
Die anderen Materialien nach dem Stand der Technik (Silber/Kupfer,
Chrom, rostfreier Stahl, Rhodium, Platin, Palladium, Inconel®,
Kupfer oder Titan) besitzen einen Mangel einer Reihe von Mängeln wie:
sehr mäßige Farbneutralität (Silber/Kupfer
und Kupfer), mäßige Reflektivität (Chrom,
rostfreier Stahl, Rhodium, Platin, Palladium, Inconel® und
Titan), oder mäßige Reinigungsfähigkeit
(Chrom).
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Wenn
Silber mit bestimmten Materialien legiert wird, um einen Reflektor/eine
Elektrode einer dritten Oberfläche
herzustellen, so können
die mit Silbermetall und Aluminiummetall verbundenen Mängel überwunden
werden. Geeignete Materialien für
die reflektierende Schicht sind Legierungen von Silber/Palladium,
Silber/Gold, Silber/Platin, Silber/Rhodium, Silber/Titan etc. Die
Menge des Lösungsmaterials,
d. h. Palladium, Gold etc. kann variieren. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich
ist, bewahren die Silberlegierungen überraschenderweise die Eigenschaften
der hohen Reflektivität
und des niedrigen Schichtwiderstands von Silber, wohingegen gleichzeitig
deren Kontaktstabilität
und Lagerbeständigkeit
verbessert und auch deren Fenster der Potenzialstabilität vergrößert wird,
wenn diese als Elektroden in Propylenkarbonat verwendet werden,
welches 0,2-molares Tetraethylammoniumtetrafluorborat enthält. Die
gegenwärtig
bevorzugten Materialien für
die hochreflektierende Schicht 121 sind Ag/Au, Ag/Pt und
Ag/Pd.
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Eher
typisch besitzt der Reflektor/die Elektrode 120, zusätzlich zu
der Schicht einer stark reflektierenden Legierung 121,
eine optionale Basisschicht eines leitfähigen Metalls oder einer Legierung 122,
die direkt an der dritten Oberfläche 114a deponiert
ist. Es kann auch eine optionale Zwischenschicht eines leitfähigen Metalls
oder einer Legierung 123 geben, die zwischen der Schicht
des stark reflektierenden Materials 121 und der Basisbeschichtung 122 angeordnet
ist. Falls der Reflektor/die Elektrode 120 mehr als eine
Schicht aufweist, so sollte es keine galvanische Korrosion zwischen
den zwei Metallen oder Legierungen geben. Falls die optionale Basisschicht 122 zwischen
der stark reflektierenden Schicht 121 und dem Glaselement 114 deponiert
ist, so sollte diese umgebungsrobust sein, z. B. gut an die dritte
(Glas-)Oberfläche 114a und
die stark reflektierende Schicht 121 gebondet sein, und
diese Bondung aufrechterhalten, wenn die Dichtung 116 an
die Reflexionsschicht gebondet wird. Die Basisschicht 122 sollte
eine Dicke von etwa 5 nm bis etwa 200 nm und weiter bevorzugt von
etwa 10 nm bis etwa 100 nm besitzen. Geeignete Materialien für die Basisschicht 122 sind
Chrom, rostfreier Stahl, Titan und Legierungen von Chrom/Molybdän/Nickel,
Molybdän
und auf Nickel basierende Legierungen (üblicherweise als Inconel® bezeichnet,
erhältlich
von Castle Metals, Chicago, IL). Die Hauptbestandteile von Inconel® sind
Nickel, welches in einem Bereich von 52% bis 76% liegen kann (Inconel® 617
bzw. 600), Eisen, das im Bereich von 1,5% bis 18,5% liegen kann
(Inconel® 617
bzw. Inconel® 718)
und Chrom, das im Bereich von 15% bis 23% liegen kann (Inconel® 600
bzw. Inconel® 601).
Inconel® 617
mit 52% Nickel, 1,5% Eisen, 22% Chrom und typischerweise "anderen" Bestandteilen, umfassend
12,5% Kobalt, 9,0% Molybdän
und 1,2% Aluminium wurde bei den vorliegenden Beispielen verwendet.
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In
einigen Fällen
ist es wünschenswert,
eine optionale Zwischenschicht 123 zwischen der stark reflektierenden
Schicht 121 und der Basisschicht 122 vorzusehen,
wenn das Material der Schicht 121 nicht gut an dem Material
der Schicht 122 haftet oder es irgendwelche nachteiligen
Wechselwirkungen zwischen den Materialien gibt, z. B. eine galvanische
Korrosion. Falls verwendet, sollte die Zwischenschicht 123 eine
Umgebungsrobustheit aufweisen, z. B. gut zu der Basisschicht 122 und
zu der stark reflektierenden Schicht 121 hin bonden und
diese Bondung beibehalten, wenn das Dichtteil 116 an die
stark reflektierende Schicht 121 gebondet wird. Die Dicke
der Zwischenschicht 123 liegt im Bereich von etwa 5 nm
bis etwa 200 nm und weiter bevorzugt im Bereich von etwa 10 nm bis
etwa 100 nm. Geeignete Materialien für die optionale Zwischenschicht 123 sind
Molybdän,
Rhodium, rostfreier Stahl, Titan, Kupfer, Nickel und Platin. Es
wird Bezug auf die Beispiele 1 und 2 genommen, um aufzuzeigen, wie
das Einfügen
einer Rhodiumzwischenschicht zwischen einer Chrombasisschicht und
einer Silber- oder Silberlegierungsreflexionsschicht die Zeitdauer
bis zum Ausfall in einem CAS-Spray (CASS = copper-accelerated acetic
acid-salt spray) um einen Faktor von 10 vergrößert. Beispiel 4 zeigt, wie
die Einfügung
einer Molybdänzwischenschicht
zwischen einer Chrombasisschicht und einer Silberlegierung mit einer
Molybdän-Überschlagsabdeckschicht
die Zeit bis zu einem Ausfall in einem CASS-Test um einen Faktor
von 12 vergrößert.
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Schließlich ist
es manchmal wünschenswert,
eine optionale Überschlagsabdeckung 124 über der stark
reflektierenden Schicht 121 vorzusehen, so dass diese (und
nicht die stark reflektierende Schicht 121) das elektrochrome
Medium kontaktiert. Diese Überschlagsabdeckschicht 124 muss
ein stabiles Verhalten als eine Elektrode besitzen, muss eine gute
Lagerungsbeständigkeit
besitzen, muss gut zu der stark reflektierenden Schicht 121 hin
bonden und diese Bondung beibehalten, wenn das Dichtteil 116 daran
gebondet wird. Es muss ausreichend dünn sein, so dass es nicht vollständig die
Reflektivität
der stark reflektierenden Schicht 121 behindert. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn eine sehr dünne Überschlagsabdeckung 124 über der
stark reflektierenden Schicht angeordnet wird, kann die stark reflektierende Schicht 121 Silbermetall
oder eine Silberlegierung sein, da die Überschlagsschicht die hochreflektierende Schicht
schützt,
wobei immer noch ermöglicht
wird, dass die stark reflektierende Schicht 121 zu der
Reflektivität
des Spiegels beiträgt.
In solchen Fällen
wird eine dünne
(zwischen etwa 2,5 nm und etwa 30 nm) Schicht aus Rhodium, Platin
oder Molybdän über der
hochreflektierenden Schicht 121 deponiert.
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Es
ist bevorzugt, jedoch nicht wesentlich, dass der Reflektor/die Elektrode
120 der
dritten Oberfläche als
Katode in der Schaltungsanordnung behalten wird, da dies die Möglichkeit
einer anodischen Auflösung oder
anodischen Korrosion beseitigt, die auftreten könnte, wenn der Reflektor/die
Elektrode als Anode verwendet wird. Trotzdem, wie es in der Tabelle
ersichtlich ist, falls bestimmte Silberlegierungen verwendet werden, dehnt
sich die positive Potenzialgrenze der Stabilität weit genug aus, z. B. auf
1,2 V, so dass der Reflektor/die Elektrode der Silberlegierung sicher
als Anode in Kontakt mit wenigstens einem elektrochromen Lösungsphasenmaterial
verwendet werden kann. Tabelle
1
- *Dieser Wert ist zweifelhaft,
da der Test in Propylencarbonat durchgeführt wurde, welches etwas Wasser
enthielt.
-
Die
verschiedenen Schichten des Reflektors/der Elektrode 120 können mittels
einer Vielzahl von Depositionstechniken deponiert werden, wie einem
HF-Sputtern und Gleichstrom-Sputtern, einer Elektronenstrahlverdampfung,
einem chemischen Aufdampfen, einer Elektrodeposition etc., die Fachleuten
bekannt sind. Die bevorzugten Legierungen sind bevorzugt durch Sputtern
(HF oder Gleichstrom) eines Targets der gewünschten Legierung abgeschieden
oder durch ein Sputtern von separaten Targets der einzelnen Metalle,
welche die gewünschte
Legierung bilden, so dass die Metalle sich während des Abscheidungsprozesses
mischen und die gewünschte
Legierung gebildet wird, wenn die gemischten Metalle abgeschieden
werden und sich an der Substratoberfläche verfestigen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
besitzt der Reflektor/die Elektrode 120, in 4 gezeigt,
wenigstens zwei Schichten (121 und 122), wobei
wenigstens eine Schicht aus einem Basismaterial 122 den
gesamten Abschnitt der dritten Oberfläche 114a abdeckt (mit
Ausnahme von Abschnitten, die entfernt sind für eine Anzeigeeinrichtung und
einen Blendsensor entsprechend dem US-Patent Nr. 5,825,527), und
wobei wenigstens eine Schicht eines stark reflektierenden Materials 121 den
inneren Abschnitt der dritten Oberfläche 114a abdeckt,
jedoch nicht den Umfangsrandabschnitt 127 abdeckt, an welchem
das Dichtteil 116 angeordnet ist. Der Umfangsabschnitt 127 kann
ausgebildet werden durch ein Maskieren dieses Abschnitts der Schicht 122 während der
Deposition der Schicht des stark reflektierenden Materials 121,
oder die Schicht des stark reflektierenden Materials kann über der
ganzen dritten Oberfläche
deponiert werden und nachfolgend in dem Umfangsbereich entfernt
oder teilweise entfernt werden. Die Maskierung der Schicht 122 kann
durch Verwendung einer physikalischen Maske oder durch andere wohlbekannte
Techniken wie die Photolithographie und dergleichen bewerkstelligt
werden. Alternativ kann die Schicht 122 in dem Umfangsabschnitt
durch eine Vielzahl von Techniken teilweise entfernt werden, wie
z. B. durch Ätzen
(Laser, chemisch oder anders), mechanisches Schaben, Sandstrahlen
oder in anderer Weise. Ein Laserätzen
ist die gegenwärtig
bevorzugte Methode aufgrund ihrer Genauigkeit, Geschwindigkeit und
Kontrollierbarkeit. Eine teilweise Entfernung wird bevorzugt bewerkstelligt
durch ein Laserätzen
in einem Muster, wobei ausreichend Metall entfernt wird, um zu ermöglichen, dass
das Dichtteil 116 direkt zu der dritten Oberfläche 114a hin
bondet, wobei ausreichend Metall in diesem Bereich belassen wird,
so dass die Leitfähigkeit
in diesem Bereich nicht signifikant verringert wird. Beispielsweise
kann das Metall in einem Punktmuster oder in einem anderen Muster
entfernt werden, wie es für
die Entfernung von Metall für
eine Informationsanzeige in dem etwas weiter oben erwähnten US-Patent
gelehrt wird.
-
Außerdem kann
eine optionale Zwischenschicht aus einem leitfähigen Material 123 über die
gesamte Fläche
der dritten Oberfläche 114a platziert
und zwischen der hochreflektierenden Schicht 121 und der
Basisschicht 122 angeordnet werden, oder diese kann lediglich
unter der durch die Schicht 121 abgedeckten Fläche platziert
werden, d. h. nicht in dem Umfangsrandabschnitt 127. Falls
diese optionale Zwischenschicht eingesetzt wird, so kann diese die
gesamte Fläche
der dritten Oberfläche 114a abdecken
oder diese kann maskiert oder von dem Umfangsrandabschnitt entfernt
werden, wie es oben erläutert
wurde.
-
Eine
optionale Überschlagsabdeckschicht 124 kann über die
stark reflektierende Schicht 121 überdeckend angeordnet werden.
Die stark reflektierende Schicht 121, die optionale Zwischenschicht 123 und
die Basisschicht 122 besitzen bevorzugt Eigenschaften,
die ähnlich
den obenbeschriebenen sind, mit der Ausnahme, dass die Schicht des
stark reflektierenden Materials 121 nicht gut zu der Epoxiddichtung
bonden muss, da diese in dem Umfangsabschnitt entfernt wird, an
welchem das Dichtteil 116 angeordnet wird. Da die Wechselwirkung
mit der Epoxiddichtung beseitigt ist, wirkt das Silbermetall selbst,
zusätzlich
zu den obenbeschriebenen Legierungen von Silber als die stark reflektierende
Schicht.
-
Nochmals
bezugnehmend auf 3 enthält die Kammer 127,
die begrenzt wird durch den transparenten Leiter 128 (angeordnet
an der hinteren Oberfläche 112b des
vorderen Elements), den Reflektor/die Elektrode 120 (angeordnet
an der vorderen Oberfläche 114a des
hinteren Elements) und einer Innenumfangswand 123 des Dichtteils 116,
ein elektrochromes Medium 126. Das elektrochrome Medium 126 kann
Licht abschwächen,
welches dort hindurch passiert, und besitzt wenigstens ein elektrochromes
Lösungsphasenmaterial
in engem Kontakt mit dem Reflektor/der Elektrode 120 und
wenigstens ein zusätzliches
elektroaktives Material, welches in Lösungsphase vorliegen kann,
oberflächenbegrenzt
sein kann, oder ein Material sein kann, weiches sich auf einer Oberfläche ausbreitet.
Die gegenwärtig
bevorzugten Medien sind jedoch Lösungsphasen-Redox-Elektrochromiestoffe,
wie diejenigen, die beschrieben sind in den obenerwähnten US-Patenten Nrn.
4,902,108, 5,128,799, 5,278,693, 5,280,380, 5,282,077, 5,294,376,
5,336,448. WO 98/44384, veröffentlicht
am 8. Oktober 1998, mit dem Titel "AN IMPROVED ELECTROCHROMIC MEDIUM CAPABLE
OF PRODUCING A PRESELECTED COLOR",
offenbart elektrochrome Medien, die über ihren ganzen normalen Betriebsbereich
als grau wahrgenommen werden. Falls ein elektrochromes Lösungsphasenmedium
genutzt wird, so kann dieses mittels wohlbekannter Techniken, wie
einer Vakuumhinterfüllung
und dergleichen durch eine abdichtbare Füllöffnung 142 hindurch
in die Kammer 125 eingebracht werden.
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Eine
Widerstandsheizeinrichtung 138, die an der vierten Glasoberfläche 114b angeordnet
ist, kann optional als eine Schicht von ITO, ein fluordotiertes
Zinnoxid, oder als andere Heizschichten oder -strukturen vorgesehen
sein, die in der Technik wohlbekannt sind. Elektrisch leitfähige Federklammern 134a und 134b werden
an den abgedeckten Glaslagen (112 und 114) angeordnet,
um einen elektrischen Kontakt mit den freiliegenden Bereichen der
transparenten leitfähigen
Abdeckung 128 (Klammer 134b) und dem Reflektor/der
Elektrode 120 (Klammer 134a) der dritten Oberfläche herzustellen.
Geeignete elektrische Leiter (nicht gezeigt) können gelötet werden oder in anderer
Weise mit den Federklammern (134a und 134b) verbunden
werden, so dass eine gewünschte
Spannung von einer geeigneten Spannungsquelle an die Einrichtung
angelegt werden kann.
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Eine
elektrische Schaltung 150, wie diejenige, die in dem obenerwähnten kanadischen
Patent Nr. 1,300945 und den US-Patenten Nrn. 5,204,778, 5,434,407
und 5,451,822 beschrieben sind, wird damit verbunden und erlaubt
die Steuerung bzw. Kontrolle über
das Potenzial, welches über
dem Reflektor/der Elektrode 120 und der transparenten Elektrode 128 anzulegen
ist, so dass das elektrochrome Medium 126 sich abdunkelt
und dadurch verschiedene Mengen an Licht abschwächt, welches dort hindurch
passiert, und somit die Reflektivität des Spiegels variiert, der
das elektrochrome Medium 126 enthält.
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Wie
es oben angegeben wurde, ermöglicht
der niedrige Widerstand des Reflektors/der Elektrode 120 eine
größere Gestaltungsflexibilität, indem
der elektrische Kontakt für
den Reflektor/die Elektrode der dritten Oberfläche klein sein kann, während eine
adäquate
Färbungsgeschwindigkeit
aufrechterhalten wird. Diese Flexibilität erstreckt sich bis hin zur
Verbesserung der Verbindungstechniken für die Schicht des transparenten leitfähigen Materials 128 an
der zweiten Oberfläche 112b.
Bezugnehmend nun auf die 5a und 5b wird ein
verbesserter Mechanismus zum Anlegen eines Ansteuerpotenzi als an
die Schicht des transparenten leitfähigen Materials 128 gezeigt.
Eine elektrische Verbindung zwischen der Spannungsquelle und der
Schicht des transparenten leitfähigen
Materials 128 wird hergestellt durch Verbinden der Busleisten
(oder Klammern 119a) mit der Fläche des Reflektors/der Elektrode 120a,
so dass das Ansteuerpotenzial sich durch den Bereich des Reflektors/der
Elektrode 120a und der leitfähigen Partikel 116b in
dem Dichtteil 116 ausbreitet, bevor es den transparenten
Leiter 128 erreicht. Der Reflektor/die Elektrode darf nicht
im Bereich 120c vorhanden sein, so dass es keine Möglichkeit
eines Stromflusses von dem Bereich des Reflektors/der Elektrode 120a zu 120b gibt.
Diese Gestaltung ist insofern vorteilhaft, als sie eine Verbindung
zu dem transparenten leitfähigen
Material 128 gestattet, die nahezu über den ganzen Umfang herum
vorliegt und deshalb die Geschwindigkeit der Abdunklung und Aufklarung
des elektrochromen Mediums 126 verbessert.
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Bei
einer derartigen Gestaltung umfasst das Dichtteil 116 ein
typisches Dichtmaterial, z. B. Epoxid 116a, wobei leitfähige Partikel 116b darin
enthalten sind. Die leitfähigen
Partikel können
klein sein, beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer etc., beschichteter
Kunststoff mit einem Durchmesser im Bereich von 5 μm bis 80 μm, in welchem
Fall es eine ausreichende Anzahl von Partikeln geben muss, um eine
ausreichende Leitfähigkeit
zwischen dem Bereich des Reflektors/der Elektrode 120a und
dem transparenten leitfähigen
Material 128 sicherzustellen. Alternativ können die
leitfähigen
Partikel groß genug
sein, um als Abstandhalter zu wirken, beispielsweise aus Gold, Silber,
Kupfer etc., beschichtetem Glas oder Kunststoffkügelchen. Der Reflektor/die Elektrode 120 ist
in zwei verschiedene Reflektor/Elektrode-Bereiche unterteilt (120a und 120b,
getrennt durch einen Bereich 120c frei von dem Reflektor/der
Elektrode). Es gibt viele Methoden zur Entfernung des Reflektors/der
Elektrode 120 von dem Bereich 120c, wie z. B.
chemisches Ätzen,
Laserablation, physikalische Entfernung durch Schaben etc. Eine
Deposition im Bereich 120c kann auch vermieden werden durch
Verwendung einer Maske während
der Deposition des Reflektors/der Elektrode. Das Dichtteil 116 mit
den Partikeln 116b kontaktiert den Bereich 120a,
so dass es einen leitfähigen
Pfad zwischen dem Bereich des Reflektors/der Elektrode 120a und
der Schicht des transparenten leitfähigen Materials 128 gibt.
Die elektrische Verbindung zu dem Bereich des Reflek tors/der Elektrode 120b,
welche dem elektrochromen Medium ein Potenzial auferlegt, wird somit über die
Klammern 119b mit der elektronischen Schaltungsanordnung
im Bereich des Reflektors/der Elektrode 120b verbunden
(5b). Es können
keine leitfähigen
Partikel 116b in diesem Reflektor/Elektrode-Bereich 120b angeordnet
werden aufgrund der Möglichkeit
eines elektrischen Kurzschlusses zwischen dem Reflektor/Elektrode-Bereich 120b und
der Schicht des transparenten leitfähigen Materials 128. Falls
ein derartiger elektrischer Kurzschluss auftritt, kann die elektrochrome
Einrichtung nicht ordnungsgemäß arbeiten.
Außerdem
sollte keine leitfähige
Dichtung 116b im Bereich 120d vorhanden sein.
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Eine
Vielzahl von Methoden kann verwendet werden, um sicherzustellen,
dass keine leitfähigen
Partikel 116b in diesen Reflektor/Elektrode-Bereich 120b eintreten,
wie z. B. das Anordnen eines nichtleitenden Materials in den Bereich 120c des
Reflektors/der Elektrode, der frei von leitfähigem Material ist. Ein Doppeldispenser
kann verwendet werden, um die Dichtung 116 mit den leitfähigen Partikeln 116b auf
den Reflektor/Elektrode-Bereich 120a zu deponieren und
gleichzeitig das nichtleitende Material in den Reflektor/Elektrode-Bereich 120c zu
deponieren. Eine weitere Methode wäre es, eine nichtleitende Dichtung
im Bereich 120c auszuhärten
und dann ein leitfähiges
Material 116c in die Randlücke anzuordnen, um den Reflektor/Elektrode-Bereich 120a elektrisch
mit der transparenten leitfähigen
Schicht 128 zu verbinden. Eine allgemeine Methode, mittels
welcher sichergestellt werden kann, dass keine leitfähigen Partikel
den Reflektor/Elektrode-Bereich 120b erreichen,
ist es, sicherzustellen, dass die Dichtung 116 eine ordnungsgemäße Flusscharakteristik derart
besitzt, dass der leitfähige
Abschnitt 116b dazu tendiert, zurückzubleiben, wenn das Dichtmittel
bei der Montage herausgepresst wird und lediglich der nicht-leitende
Abschnitt von 116 in den Bereich 120b fließt. In einer
alternativen Ausführungsform
muss das Abstandhalterteil 116 keine leitfähigen Partikel
enthalten und ein leitfähiges
Teil oder Material 116c kann an oder in dem äußeren Rand
des Teils 116 angeordnet werden, um das transparente leitfähige Material 128 mit
dem Reflektor/Elektrode-Bereich 120a zu verbinden.
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Eine
verbesserte elektrische Verbindungstechnik ist in 6 dargestellt,
bei welcher ein erster Abschnitt des Dichtteils 116 direkt
auf die dritte Oberfläche 114a aufgebracht
wird und ausgehärtet
wird bevor der Reflektor/die Elektrode 120 aufgebracht
wird. Nachdem der Reflektor/die Elektrode 120 auf die dritte
Oberfläche 114a über dem
ersten Abschnitt des Dichtelements 116 deponiert ist, wird
ein Abschnitt des ausgehärteten Dichtteils 116 entfernt,
um einen Bereich 116i wie dargestellt mit einer vorbestimmten
Dicke zu belassen (die abhängig
von dem gewünschten
Zellenabstand zwischen der zweiten Oberfläche 112b und der dritten
Oberfläche 114a variieren
wird). Der Zellenabstand liegt im Bereich von etwa 20 μm bis etwa
400 μm,
und bevorzugt im Bereich von etwa 90 μm bis etwa 230 μm. Durch
Aushärten
des ersten Abschnitts des Dichtelements und maschinelle Bearbeitung
desselben auf eine vorbestimmte Dicke (116i) wird das Erfordernis
beseitigt, dass die Glaskügelchen
einen konstanten Zellenabstand gewährleisten. Glaskügelchen
sind nützlich,
um einen Zellenabstand vorzusehen, sie stellen jedoch Belastungspunkte
bereit, an welchen diese in Kontakt mit dem Reflektor/der Elektrode 120 und
dem transparenten Leiter 128 treten. Durch Beseitigung
der Glaskügelchen
werden diese Belastungsstellen auch beseitigt. Während der Bearbeitung wird
der Reflektor/die Elektrode 120, die an dem ersten Abschnitt
des Dichtelements 116 überdeckt
ist, entfernt, um einen Bereich frei von dem Reflektor/der Elektrode 120 zu
belassen. Ein zweiter Abschnitt des Dichtteils 116ii wird
dann auf den bearbeiteten Bereich des ersten Abschnitts des Dichtteils 116i oder
an den Abdeckungen an der zweiten Oberfläche 112b in dem Bereich,
welcher den Bereich 116i entspricht, deponiert, und das
Dichtteil 116ii wird nach der Montage in einer herkömmlichen
Weise ausgehärtet.
Schließlich
kann ein äußeres leitfähiges Dichtteil 117 optional
an dem äußeren Umfangsabschnitt
des Dichtteils 116 deponiert werden, um einen elektrischen
Kontakt zwischen dem Außenrand
des Reflektors/der Elektrode 120 und dem äußeren Umfangsrand
der Schicht des transparenten leitfähigen Materials 128 herzustellen.
Diese Gestaltung ist insofern vorteilhaft, als diese eine Verbindung
zu dem transparenten leitfähigen
Material 128 nahezu über
den gesamten Umfang herum gestattet und daher die Geschwindigkeit
einer Abdunklung und einer Aufklarung des elektrochromen Mediums 126 verbessert.
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Nochmals
bezugnehmend auf 2 umfassen Rückspiegel, welche die vorliegende
Erfindung verwirklichen, bevorzugt einen Deckring 144,
der sich um den gesamten Umfang jeder einzelnen Baugruppe 110, 111a und/oder 111b erstreckt.
Der Deckring 144 verdeckt und schützt die Federklammern 134a und 134b von 3 (oder 116a und 116b von 5a, 116i, 116ii und 117 von 6)
und die Umfangsrandabschnitte des Dichtteils und sowohl das vordere
als auch das hintere Glaselement (112 bzw. 114).
Eine große
Vielzahl an Deckringauslegungen sind in der Technik wohlbekannt,
wie z. B. der Deckring, wie er in dem obenerwähnten US-Patent Nr. 5,448,397
beschrieben und beansprucht ist. Außerdem gibt es eine große Vielzahl
von in der Technik wohlbekannten Gehäusen zum Anfügen der
Spiegelbaugruppe 110 an die Innenseite der vorderen Windschutzscheibe
eines Kraftfahrzeugs, oder zum Anfügen der Spiegelbaugruppen 111a und 111b an
die Außenseite
eines Kraftfahrzeugs. Ein bevorzugter Halterungsausleger ist in
dem obenerwähnten
US-Patent Nr. 5,337,948 beschrieben.
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Die
elektrische Schaltung umfasst bevorzugt einen Umgebungslichtsensor
(nicht gezeigt) und einen Blendlichtsensor 116, wobei der
Blendlichtsensor entweder hinter dem Spiegelglas angeordnet ist
und durch einen Abschnitt des Spiegels blickt, bei welchem das reflektierende
Material vollständig
oder teilweise entfernt ist, oder der Blendlichtsensor an der Außenseite
der reflektierenden Oberflächen
angeordnet sein kann, z. B. in dem Deckring 144. Außerdem kann
ein Bereich oder können
Bereiche der Elektrode und des Reflektors, wie 146, vollständig entfernt
oder teilweise entfernt sein, wie z. B. in einem Punkt- oder Linienmuster,
um eine Vakuumfluoreszenzanzeige zu ermöglichen, wie einen Kompass,
eine Uhr oder andere Anzeigemittel zu dem Fahrer des Fahrzeugs durchblicken
zu lassen. Das obenerwähnte
US-Patent Nr. 5,825,527 mit dem Titel "AN INFORMATION DISPLAY AREA ON ELECTROCHROMIC
MIRRORS HAVING A THIRD SURFACE REFLECTOR" zeigt ein gegenwärtig bevorzugtes Linienmuster.
Die vorliegende Erfindung ist auch verwendbar für einen Spiegel, der lediglich
einen Videochiplichtsensor einsetzt, um sowohl eine Blendung als
auch Umgebungslicht zu messen, und der ferner die Richtung der Blendung
bestimmen kann. Ein automatischer Spiegel im Inneren eines Fahrzeugs,
der gemäß dieser
Erfindung konstruiert ist, kann auch einen oder beide Außenspiegel als
abhängige
Einrichtungen in einem automatischen Spiegelsystem steuern.
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Die
nachfolgenden veranschaulichenden Beispiele bezwecken nicht die
Einschränkung
des Bereichs der vorliegenden Erfindung sondern veran schaulichen
deren Anwendung und Nutzung:
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Beispiel 1
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Elektrochrome
Spiegeleinrichtungen, welche einen Reflektor/eine Elektrode an der
dritten Oberfläche mit
einer hohen Reflektivität
einbeziehen, wurden hergestellt durch sequenzielles Deponieren von
ungefähr
70 nm (700 Angström)
von Chrom und ungefähr
50 nm (500 Angström)
von Silber an der Oberfläche
von 2,3 mm dicken Lagen von flachem Alkali-Floatglas, welches zu
einer Automobilspiegelelementform geschnitten wurde. Ein zweiter
Satz von hochreflektiven Reflektoren/Elektroden der dritten Oberfläche wurden
ebenfalls hergestellt durch sequenzielles Deponieren von 70 nm (700
Angström)
von Chrom und ungefähr
50 nm (500 Angström)
einer Silberlegierung enthaltend 3 Gew.-% Palladium auf den Glaselementformen.
Die Deposition wurde bewerkstelligt durch Passierenlassen der Glaselementformen
an verschiedenen Metalltargets in einem Magnetron-Sputtersystem
mit einem Basisdruck von 3 × 10–6 Torr
und einem Argondruck von 3 × 10–3 Torr.
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Die
mit Chrom/Silber und Chrom/Silber-3% Palladium-Legierung beschichteten
Glas-Automobilspiegelformen wurden als die hinteren planaren Elemente
einer elektrochromen Spiegeleinrichtung verwendet. Das vordere Element
war eine Lage von mit einem transparenten TEC15-Leiter beschichteten
Glas von LOF, welches in Form und Größe ähnlich dem hinteren Glaselement
geschnitten wurde. Die vorderen und hinteren Elemente wurden durch
eine Epoxidumfangsdichtung zusammengebondet, wobei die leitfähigen planaren Oberflächen einander
zugewandt waren und mit einem Offset parallel zueinander vorgesehen
waren. Der Abstand zwischen den Elektroden betrug etwa 137 μm. Die Einrichtungen
wurden vakuumgefüllt
durch eine Füllöffnung hindurch,
die in der Umfangsdichtung belassen wurde, mit einer elektrochromen
Lösung,
gebildet aus:
0,028-molares 5,10-Dihydro-5-10-Dimethylphemanzin
0,034-molares
1,1-di(3-Phenyl(n-Propan))-4,4'-Bipyridin-Di(Tetrafluorborat)
0,030
molares 2-(2'-Hydroxy-5'-Methylphenyl)-Benzotriazol
in einer Lösung
von 3 Gew.-% ElvaciteTM-2051-Polymethylmethacrylatharz
gelöst
in Propylenkarbonat.
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Die
Füllöffnung wurde
mit einem UV-aushärtbaren
Klebstoff verschlossen, der durch Belichtung mit UV-Licht ausgehärtet wurde.
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Die
Einrichtungen wurden beschleunigten Haltbarkeitstests unterzogen,
bis die Dichtungsintegrität
der Einrichtung gefährdet
wurde oder die Lamination der Reflektor/Elektrode-Schichten oder
der Schichten der transparenten Elektrode wesentlich degradiert
wurden oder zerstört
wurden, zu welchem Zeitpunkt die Einrichtung als ausgefallen zu
bezeichnen ist. Der erste durchgeführte Test war ein Dampfautoklaventest,
bei weichem die Einrichtungen in einem Wasser enthaltenden Gefäß eingeschlossen
und 120°C
bei einem Druck von 0,105 MPa (15 Pfund pro Quadratzoll (psi)) ausgesetzt
wurden. Der zweite durchgeführte
Test war ein CASS-Test wie in ASTM B 368-85 beschrieben.
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Bei
der Beobachtung der elektrochromen Einrichtungen nach einem Tag
des Testens versagten sämtliche
Einrichtungen beim CASS-Test und versagten sämtliche Einrichtungen beim
Dampfautoklaventest.
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Beispiel 2
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Soweit
nicht ausdrücklich
angegeben, wurden die Einrichtungen bei diesem Beispiel entsprechend den
Bedingungen und Angaben von Beispiel 1 konstruiert.
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Reflektor/Elektrode-Mehrlagenkombinationen
wurden hergestellt durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 700 nm
(700 Angström)
Chrom, ungefähr
10 nm (100 Angström)
Rhodium und ungefähr
50 nm (500 Angström)
Silber an der Oberfläche
der Glaselementformen. Ein zweiter Satz einer Mehrlagenkombination
des Reflektors/der Elektrode wurde ebenfalls hergestellt durch sequenzielles
Deponieren von ungefähr
70 nm (700 Angström)
Chrom, ungefähr
10 nm (100 Angström)
Rhodium und ungefähr
50 nm (500 Angström)
Silberlegierung enthaltend 3 Gew.-% Palladium an der Oberfläche der
Glaselementformen. Die elektrochromen Einrichtungen wurden konstruiert
und gemäß dem Beispiel
1 getestet.
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Die
Einrichtung, welche die sequenzielle Mehrlagenkombination von Reflektor/Elektrode
aus Chrom, Rhodium und Silber einbezog, widerstand dem Dampfautoklaventest
doppelt solange und dem CASS-Test zehnmal solange wie die Einrichtung
im Beispiel 1, bevor der Ausfall stattfand. Die Einrichtung, welche
die sequenzielle Mehrlagenkombination von Reflektor/Elektrode aus
Chrom, Rhodium und Silber-3%Palladium-Legierung einbezog, widerstand
dem Dampfautoklaventest dreimal länger und dem CASS-Test zehnmal
länger als
die Einrichtungen im Beispiel 1, bevor der Ausfall stattfand.
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Beispiel 3
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Soweit
nicht besonders angegeben, wurden die Einrichtungen in diesem Beispiel
gemäß den Bedingungen
und Angaben von Beispiel 1 konstruiert. Es wurden Mehrfachlagenkombination-Reflektoren/Elektroden
hergestellt durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 70 nm
(700 Angström)
Chrom, ungefähr
50 nm (500 Angström)
Molybdän
und ungefähr
50 nm (500 Angström)
Silberlegierung enthaltend 3 Gew.-% Palladium an der Oberfläche der
Glaselementformen. Die elektrochromen Einrichtungen wurden gemäß Beispiel
1 konstruiert und getestet.
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Die
Einrichtung, welche die sequenzielle Mehrfachlagenkombination-Reflektorelektrode
aus Chrom, Molybdän
und Silber-3%Palladium-Legierung
einbezog, widerstand dem CASS-Test zehnmal länger als die Einrichtungen
von Beispiel 1, bevor der Ausfall stattfand.
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Beispiel 4
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Soweit
nicht besonders angegeben, wurden die Einrichtungen bei diesem Beispiel
entsprechend den Bedingungen und Angaben von Beispiel 1 konstruiert.
Mehrfachlagenkombination-Reflektoren/Elektroden wurden hergestellt
durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 70 nm (700 Angström) Chrom,
ungefähr
50 nm (500 Angström)
Silberlegierung enthaltend 3 Gew.-% Palladium und ungefähr 10 nm
(100 Angström)
Molybdän
an der Oberfläche
der Glaselementformen. Ein zweiter Satz von Mehr fachlagenkombination-Reflektoren,
Elektroden wurde ebenfalls hergestellt durch sequenzielles Deponieren
von ungefähr
70 nm (700 Angström)
Chrom, ungefähr
50 nm (500 Angström)
Molybdän,
ungefähr
50 nm (500 Angström)
einer Silberlegierung enthaltend 3 Gew.-% Palladium und ungefähr 10 nm
(100 Angström)
Molybdän
an der Oberfläche
der Glaselementformen. Die elektrochromen Einrichtungen wurden konstruiert
und getestet gemäß Beispiel
1.
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Die
Einrichtung, welche die sequenzielle Mehrfachlagenkombination-Reflektor-Elektrode
aus Chrom, Molybdän,
Silber-3%Palladium, Molybdän
einbezog, Wiederstand dem Dampfautoklaventest 25% länger und dem
CASS-Test zwölfmal
länger
als die Einrichtung mit der sequenziellen Mehrfachlagenkombination-Reflektor-Elektrode
aus Chrom, Silber-3%Palladium, Molybdän, bevor der Ausfall stattfand.
Auch die Einrichtung, weiche die sequenzielle Mehrfachlagenkombination-Reflektor-Elektrode
aus Chrom, Molybdän,
Silber-3%Palladium, Molybdän
einbezog, widerstand dem CASS-Test dreimal länger als die bei Beispiel 3
konstruierte Einrichtung. Schließlich widerstand die Einrichtung
mit der sequenziellen Mehrfachlagenkombination-Reflektor-Elektrode
aus Chrom, Silber-3%Palladium, Molybdän zweimal länger im CASS-Test und zwanzigmal
länger
im Dampfautoklaventest als die Einrichtung mit der sequenziellen
Mehrfachlagenkombination-Reflektor-Elektrode mit Chrom, Silber-3%Palladium
von Beispiel 1.
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Beispiel 5
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Soweit
nicht besonders angegeben, wurden die Einrichtungen bei diesem Beispiel
entsprechend den Bedingungen und Angaben von Beispiel 1 konstruiert.
Mehrfachlagenkombination-Reflektoren-Elektroden wurden hergestellt
durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 70 nm (700 Angström) Chrom,
ungefähr
10 nm (100 Angström)
Rhodium und ungefähr
50 nm (500 Angström)
Silber an der Oberfläche
der Glaselementformen. Ein zweiter Satz Mehrfachlagenkombination-Reflektoren-Elektroden
wurden ebenfalls hergestellt durch sequenzielles Deponieren von
ungefähr
70 nm (700 Angström)
Chrom, ungefähr
10 nm (100 Angström) Rhodium
und ungefähr
50 nm (500 Angström)
Silberlegierung enthaltend 3 Gew.-% Palladium an der Oberfläche der
Glaselementformen. Ein dritter Satz von Mehrfachlagenkombination-Reflektoren/Elektroden
wurde ebenfalls hergestellt durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 70 nm
(700 Angström)
Chrom, ungefähr 10
nm (100 Angström)
Rhodium und ungefähr
50 nm (500 Angström)
einer Silberlegierung enthaltend 6 Gew.-% Platin an der Oberfläche der
Glaselementformen. Ein vierter Satz Mehrfachlagenkombination-Reflektoren/Elektroden
wurde ebenfalls hergestellt durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 70 nm
(700 Angström)
Chrom, ungefähr
10 nm (100 Angström)
Rhodium und ungefähr
50 nm (500 Angström)
einer Silberlegierung enthaltend 6 Gew.-% Gold an der Oberfläche der
Glaselementformen. Ein fünfter
Satz von Mehrfachlagenkombination-Reflektoren/Elektroden wurde ebenfalls
hergestellt durch sequenzielles Deponieren von ungefähr 70 nm
(700 Angström)
Chrom, ungefähr
10 nm (100 Angström)
Rhodium und ungefähr
50 nm (500 Angström)
einer Silberlegierung enthaltend 15 Gew.-% Gold an der Oberfläche der
Glaselementformen. Die elektrochromen Einrichtungen wurden gemäß Beispiel
1 konstruiert.
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Leitfähige Klammern
bzw. Klips wurden mit den Offsetabschnitten der vorderen und hinteren
Elemente der Einrichtungen verbunden. Eine Stromquelle wurde mit
den Klammern verbunden und 1,2 Volt wurden kontinuierlich für ungefähr 250 Stunden
bei ungefähr
20°C an
den Einrichtungen angelegt, wobei die Verbindung derart vorgesehen
war, dass der Reflektor/die Elektrode die Katode war. Die Einrichtung,
welche die sequenzielle Mehrfachlagenkombination-Reflektor-Elektrode
aus Chrom, Rhodium und Silber einbezog, zeigte einen Vergilbungseffekt
innerhalb des elektrochromen Mediums. Dieses Vergilbungsphänomen erschien
in keiner der Silberlegierung-Einrichtungen.