DE10315478A1

DE10315478A1 - Elektrochromischer Spiegel und Reflektionsschicht für diesen

Info

Publication number: DE10315478A1
Application number: DE10315478A
Authority: DE
Inventors: Fu-Shing Wang
Original assignee: Exon Science Inc
Current assignee: Exon Science Inc
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-04-01
Also published as: FR2844606A1; GB2393261A; SE0301050D0; US6753995B2; TWI241431B; SE0301050L; GB0306156D0; JP2004109978A; SE525974C2; US20040051930A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrochromischen Spiegel zum Ausführen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer an diesen angelegten Spannung, folgendes umfassend: Ein erstes Substrat (31), welches lichtdurchlässig ist, ein zweites Substrat (32), welches im wesentlichen parallel zum ersten Substrat (31) angeordnet und um einen vorbestimmten Abstand von dem ersten Substrat (31) beabstandet ist, um einen Raum zwischen diesen auszubilden; eine erste und zweite Elektrode (33, 34), welche auf gegenüberliegenden Seiten des ersten und zweiten Substrates (31, 32) dem Raum zugewandt angeordnet sind, um eine Spannung zur Verfügung zu stellen, wobei die erste Elektrode (33) lichtdurchlässig ist; eine elektrochromische Verbindung (35), welche in dem Raum zwischen dem ersten und zweiten Substrat (31, 32) angeordnet ist, um eine Farbänderung in Abhängigkeit von der Spannung auszuführen; und eine Reflexionsschicht (37), welche aus einer Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) hergestellt und auf dem zweiten Substrat (32) angeordnet ist, um das über das erste Substrat (31) eintretende Licht teilweise zum ersten Substrat (31) zurück zu reflektieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochromischen Spiegel und insbesondere einen elektrochromischen Spiegel mit einer alternativen Farbe und gewünschten elektrochromischer Eigenschaft durch Einbau einer spezifischen Reflexionsschicht. Die Erfindung betrifft ferner eine Reflexionsschicht, die einem elektrochromischen Spiegel eine alternative Farbe und gewünschte elektrochromische Eigenschaft verleiht.

Blendlicht ist einer der problematischen Faktoren beim Autofahren. Es wurden viele Versuche unternommen, das Blendproblem zu lösen. Eine der effektivsten Wege liegt darin, eine elektrochromische Einheit für den Rückspiegel des Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen. Die elektrochromische Einheit verdunkelt die Farbe und reduziert die Reflektivität des Spiegels gemäß dem Grad der Blendung, wodurch ein Blendeffekt minimiert wird. 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen elektrochromischen Einheit zur Verwendung in einer Rückspiegelanordnung eines Kraftfahrzeuges, um die Reflexionseinstellung durch Ändern der Farbe des Rückspiegels zu erreichen.

Die elektrochromische Einheit umfaßt zwei Glassubstrate 11 und 12, die parallel zueinander und um einen Abstand in der Größenordnung Mikrometer bis Millime ter voneinander beabstandet sind. Auf jeder der Innenflächen der Glassubstrate ist eine transparente Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide) Beschichtung 13, 14 als Elektrode für elektrische Leitung ausgebildet. Der Raum 15 zwischen den beiden Glassubstraten 11 und 12 ist mit einer elektrochromischen Lösung gefüllt und mit einem Werkstoff 16, welcher bzgl. der elektrochromischen Lösung inert ist, wie beispielsweise Epoxy, abgedichtet. Zusätzlich ist auf der anderen Seite des Glassubstrates 14 gegenüber dem Glassubstrat 12 eine Reflexionsschicht 17 aufgetragen, um eine geeignete Spiegelreflexion zur Verfügung zu stellen. Durch Anlegen einer Spannung über die ITO-Kathode und -Anode 13 und 14 ändert sich die Farbe der elektrochromischen Lösung entsprechend. Mit Erhöhung der Intensität des Blendlichtes steigt die an der elektrochromischen Einheit angelegte Spannung, so daß die Farbe des Spiegels dunkler wird.

Eine elektrochromische Lösung umfaßt im allgemeinen eine Anodenverbindung, die einer reversiblen Farbänderung unterliegt, wenn sich deren Valenzzustand aufgrund Oxidation ändert, eine Kathodenkomponente, die einer reversiblen Farbänderung unterliegt, wenn sich deren Valenzzustand aufgrund Reduktion ändert, und ein Lösungsmittel, welches die Anoden- und Kathodenkomponente löslich macht, jedoch dabei chemisch inert bzgl. der anderen Bestandteile der elektrochromischen Lösung bleibt. Die elektrochromische Lösung kann optional zusätzlich einen Elektrolytwerkstoff zum Verbessern der Leitfähigkeit der elektrochromischen Lösung enthalten. Beispiele für in herkömmlichen, elektrochromischen Lösungen enthaltene Anodenverbindungen, Kathodenverbindungen, Lösungsmittel und Elektrolytwerkstoffe sind aus den US-Patenten 4 902 108, 5 679 283, 5 611 966, 5 239 405, 5 500 760 und 6 211 994 B1 bekannt.

Im Stand der Technik ist die Reflexionsschicht 17 im wesentlichen aus Aluminium hergestellt. Aufgrund schlechter Haftung zwischen Glas und Aluminium kann sich die Reflexionsschicht 17 vom Glassubstrat abziehen, was die Lebensdauer des Rückspiegels vermindert.

2 ist eine schematische Darstellung einer anderen, herkömmlichen elektrochromischen Einheit zur Verwendung in einer Rückspiegelanordnung eines Kraftfahrzeugs zum Erzielen des Farbänderungseffektes. Die elektrochromische Ein heit gemäß 2 umfaßt zwei Glassubstrate 21 und 22, die parallel zueinander angeordnet sind und um einen Abstand in der Größenordnung Mikrometer bis Millimeter voneinander beabstandet sind. Auf jeder Innenfläche der Glassubstrate 21, 22 ist eine elektrisch leitende Elektrode 23, 24 angeordnet. Der Raum 25 zwischen den beiden Glassubstraten 21 und 22 ist mit einer elektrochromischen Lösung gefüllt und mit einem Werkstoff 26, wie beispielsweise Epoxy, abgedichtet, der bzgl. der elektrochromischen Lösung inert ist. Abhängig vom gewünschten Grad der elektrischen Leitfähigkeit ist die Elektrode 23 aus einem transparenten Werkstoff, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide), oder einem transparenten Werkstoffverbund, wie beispielsweise ITO/Metall/ITO hergestellt. Die Elektrode 24 kann durch Verwendung eines Metallwerkstoffes mit sowohl hoher Reflektivität als auch hoher elektrischer Leitfähigkeit zusätzlich als Reflexionsschicht wirken. Dadurch kann das Herstellungsverfahren für die elektrochromische Einheit von der separaten Herstellung der Reflexionsschicht 17 gemäß 1 befreit werden. Der in der Elektrode 24 verwendete Metallwerkstoff ist üblicherweise Silber (Ag) oder eine Silberlegierung, wie beispielsweise eine Silber-Gold-Legierung (Ag/Au), eine Silber-Platin-Legierung (Ag/Pt), eine Silber-Palladium-Legierung (Ag/Pd) oder ähnliches. Da die Elektrode 24 zwischen dem Glassubstrat 22 und der elektrochromischen Lösung 25 und in Kontakt mit der Dichtung 26 angeordnet ist, ist die Herstellung der Elektrode 24 hinsichtlich Problemen bzgl. Korrosion und der Änderung von elektrischen Eigenschaften kritisch. Beispielsweise ist zwischen der Elektrode 24 und dem Glassubstrat 22 eine Basisschicht 27 erforderlich, um die Elektrode 24 auf dem Glassubstrat 22 zu befestigen. Um zusätzlich eine Korrosion der Elektrode 24 durch die elektrochromische Lösung 25 zu verhindern, ist ferner eine Schutzschicht 28 zwischen der Elektrode 24 und der elektrochromischen Lösung 25 vorgesehen, mit der Vorgabe, daß die elektrischen Eigenschaften der Elektrode 24 nicht beeinträchtigt sind. Obwohl die Elektrode 24 sowohl die hohe Reflektivität als auch die hohe elektrische Leitfähigkeit zur Verfügung stellt, ist das Herstellungsverfahren für eine elektrochromische Einheit gemäß 2 mit komplizierten Schritten und hohen Produktionskosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflexionsschicht zur Verfügung zu stellen, welche ausreichende Reflektivität für den Spiegel und hervorragende Anhaftung an dem Glassubstrat einer elektrochromischen Spiegelanordnung hat. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen elektrochromischen Spiegel zur Verfügung zu stellen, welcher einfach in der Herstellung ist und eine alternative Farbe in Abhängigkeit von Blendung im Vergleich mit herkömmlichen Spiegeln aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrochromischen Spiegel der o.g. Art mit den in Anspruch 1, 8 und 14 angegebenen Merkmalen und durch eine Reflexionsschicht der o.g. Art mit den in Anspruch 17 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei einem elektrochromischen Spiegel der o.g. Art zum Erzielen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß dieser folgendes umfaßt: ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine erste und eine zweite Elektrode, eine elektrochromische Verbindung und eine Reflexionsschicht. Das erste Substrat ist lichtdurchlässig. Das zweite Substrat ist im wesentlichen parallel zum ersten Substrat angeordnet und von dem ersten Substrat um einen vorbestimmten Abstand zum Ausbilden eines Zwischenraumes beabstandet. Die erste und zweite Elektrode sind jeweils an gegenüberliegenden Flächen des ersten und zweiten Substrates, welche dem Zwischenraum zugewandt sind, angeordnet, um eine Spannung zur Verfügung zu stellen, wobei die erste Elektrode lichtdurchlässig ist. Die elektrochromische Verbindung ist in dem Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Substrat angeordnet, um in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung eine Farbänderung auszuführen. Die Reflexionsschicht ist aus einer Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) hergestellt und auf dem zweiten Substrat angeordnet, um das über das erste Substrat eintretende Licht teilweise zum ersten Substrat zurück zu reflektieren.

Dies hat den Vorteil, daß eine Reflexionsschicht zur Verfügung steht, welche ausreichende Reflektivität für den Spiegel und eine hervorragende Anhaftung an dem Glassubstrat einer elektrochromischen Spiegelanordnung aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste und zweite Substrat aus Glas hergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und zweite Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide) hergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht auf dem zweiten Substrat gegenüber der ersten Elektrode angeordnet. Ferner umfaßt der elektrochromische Spiegel eine Zwischenschicht zwischen dem zweiten Substrat und der Reflexionsschicht, um mit der Reflexionsschicht zusammenwirkend eine andere Farbe zur Verfügung zu stellen, im Vergleich zu derjenigen Farbe, die sich nur von der Reflexionsschicht ergibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zwischenschicht aus Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide) hergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht zwischen dem zweiten Substrat und der zweiten Elektrode angeordnet.

Bei einem alternativen, elektrochromischen Spiegel der o.g. Art zum Erzielen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß dieser folgendes umfaßt: ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine erste und eine zweite Elektrode, eine elektrochromische Verbindung und eine Reflexionsverbundschicht. Das erste Substrat ist lichtdurchlässig. Das zweite Substrat ist im wesentlichen parallel zum ersten Substrat angeordnet und von dem ersten Substrat um einen vorbestimmten Abstand zum Ausbilden eines Zwischenraumes beabstandet. Die erste und zweite Elektrode sind jeweils an gegenüberliegenden Flächen des ersten und zweiten Substrates, welche dem Zwischenraum zugewandt sind, angeordnet, um eine Spannung zur Verfügung zu stellen, wobei die erste Elektrode lichtdurchlässig ist. Die elektrochromische Verbindung ist in dem Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Substrat angeordnet, um in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung eine Farbänderung auszuführen. Die Reflexionsverbundschicht ist auf dem zweiten Substrat angeordnet, um das über das erste Substrat eintretende Licht teilweise zum ersten Sub strat zurück zu reflektieren. Vorzugsweise umfaßt die Reflexionsverbundschicht eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) und eine hochreflektive Schicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die hochreflektive Schicht aus einem Werkstoff der folgenden Gruppe hergestellt: Chrom (Cr), Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) und Silber (Ag).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsverbundschicht auf dem zweiten Substrat gegenüber der zweiten Elektrode angeordnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Reflexionsverbundschicht zwischen dem zweiten Substrat und der hochreflektiven Schicht angeordnet.

Bei einem alternativen, elektrochromischen Spiegel der o.g. Art zum Erzielen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß dieser folgendes umfaßt: ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine lichtdurchlässige Elektrode, eine Verbundelektrode und eine elektrochromische Verbindung. Das erste Substrat ist lichtdurchlässig. Das zweite Substrat ist im wesentlichen parallel zum ersten Substrat angeordnet und von dem ersten Substrat um einen vorbestimmten Abstand zum Ausbilden eines Zwischenraumes beabstandet. Die lichtdurchlässige Elektrode ist auf dem ersten Substrat an der dem Zwischenraum zugewandten Seite angeordnet. Die Verbundelektrode ist aus einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) und einer hochreflektiven Schicht hergestellt und auf dem zweiten Substrat dem Zwischenraum zugewandt angeordnet, um mit der lichtdurchlässigen Elektrode zusammenwirkend eine Spannung zur Verfügung zu stellen. Die elektrochromische Verbindung ist in dem Zwischenraum zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode und der Verbundelektrode angeordnet, um in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung eine Farbänderung auszuführen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die hochreflektive Schicht zwischen dem zweiten Substrat und der Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Reflexionsverbundschicht angeordnet.

Bei einer Reflexionsschicht der o.g. Art für einen elektrochromischen Spiegel zum teilweise Reflektieren von eintreffendem Licht eines Bildes ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß diese Reflexionsschicht eine Aluminium-Titan-Legierung-Schicht (Al/Ti) umfaßt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Reflexionsschicht ferner eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide), welche an der Aluminium-Titan-Legierung-Schicht (Al/Ti) befestigt ist.

Bei einer alternativen Reflexionsschicht für einen elektrochromischen Spiegel zum teilweise Reflektieren von eintreffendem Licht eines Bildes ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Reflexionsschicht unmittelbar benachbart zueinander eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) und eine hochreflektive Schicht umfaßt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die hochreflektive Schicht aus einem Werkstoff der folgenden Gruppe hergestellt: Chrom (Cr), Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) und Silber (Ag).

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine schematische Schnittansicht einer herkömmlichen, elektrochromischen Einheit zur Verwendung in einer Rückspiegelanordnung;
2 eine schematische Schnittansicht einer alternativen herkömmlichen, elektrochromischen Einheit zur Verwendung in einer Rückspiegelanordnung;
3 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen, elektrochromischen Einheit zur Verwendung in einer Rückspiegelanordnung und
4 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen, elektrochromischen Einheit zur Verwendung in einer Rückspiegelanordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfaßt ein erfindungsgemäßer, elektrochromischer Spiegel zwei Trägersubstrate, die parallel zueinander angeordnet und um einen Abstand in der Größenordnung von Mikrometer bis Millimeter voneinander beabstandet sind. Auf jeder Innenfläche der Substrate ist eine Elektrode zur elektrischen Leitung angeordnet. Der Raum zwischen den beiden Glassubstraten ist mit einer elektrochromischen Lösung gefüllt und mit einem bzgl. der elektrochromischen Lösung inerten Werkstoff abgedichtet. Ferner ist eine Reflexionsschicht hinter dem hinteren Substrat als geeigneter Reflexionsspiegel vorgesehen. Durch Anlegen einer Spannung über die Elektroden ändert sich die Farbe der elektrochromischen Lösung entsprechend. Mit zunehmendem Blendlicht wird die an die elektrochromische Einheit angelegte Spannung erhöht, und die Farbe des Spiegels wird dunkler. Jedes der Trägersubstrate ist ein Kalknatronglas mit einer SiO₂-Tauchbeschichtung oder einer SiO₂-H-Beschichtung und weist eine Dicke von etwa 0,9 bis 2,3 mm auf. Jede Elektrode ist als Indium-Zinn-Oxid-Elektrode (ITO – Indium-Tin-Oxide) mit einer Dicke von etwa 1.000 bis 3.000 Å und einem elektrischen Widerstand von 3 bis 35 Ohm ausgebildet. Die Dichtung ist aus Epoxy hergestellt und weist eine Dicke von etwa 80 bis 150 mm auf. Die Reflexionsschicht ist aus einer Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) hergestellt und weist eine Dicke von etwa 100 bis 250 nm auf. Die den Raum füllende, elektrochromische Lösung enthält Propylenkarbonat (70% v/v), Ethylmethylkarbonat (30% v/v), 0,02M 1,1'-bis(2-Nitrophenyl)-4,4'-Dipyridinium bis(Tetrafluorborat), 0,02M Ferrocenemethylketon-N,N-Diphenylhydrazon und (2% w/v) Polymethylmethacrylat (PMMA). Im Folgenden wird ein Beispiel gegeben:
Beispiel 1
Der Aufbau eines beispielhaften, elektrochromischen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Jedes Glassubstrat 11, 12 hat eine Dicke von 2,0 mm; jede ITO-Elektrode 13, 14 hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm, und die Epoxydichtung 16 hat eine Dicke von 100 mm. Die Reflexionsschicht 17 umfaßt 70 Gew.-% Aluminium und 30 Gew.-% Titan und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Optional ist eine Schutzschicht (nicht dargestellt) aus Silizium-, Titan- oder Indiumoxid mit einer Dicke von 200 Å auf der Rückseite der Reflexionsschicht 17 vorgesehen. Wenn keine Spannung angelegt ist, dann beträgt die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels etwa 70%. Bei Anlegen einer Spannung von 1,5 V ändert die Spiegeloberfläche innerhalb 1 Sekunde ihre Farbe dagegen zu einem tiefen Blau, und die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels ist auf annähernd 9% reduziert, wodurch ein Blendeffekt minimiert ist. Dieser elektrochromische Spiegel kann diesen Zyklus über 200.000 mal durchlaufen.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein elektrochromischer Spiegel zwei Trägersubstrate, die parallel zueinander angeordnet und um einen Abstand in der Größenordnung Mikrometer bis Millimeter voneinander beabstandet sind. Auf jeder Innenfläche der Substrate ist eine Elektrode zur elektrischen Leitung vorgesehen. Der Raum zwischen den beiden Glassubstraten ist mit einer elektrochromischen Lösung gefüllt und mit einem bzgl. der elektrochromischen Lösung inerten Werkstoff abgedichtet. Zusätzlich ist eine Reflexionsschicht zwischen der hinteren Elektrode und dem hinteren Substrat als geeigneter Reflexionsspiegel vorgesehen. Durch Anlegen einer Spannung über die Elektroden ändert sich die Farbe der elektrochromischen Lösung entsprechend. Mit Zunahme der Intensität des Blendlichtes wird die an die elektrochromische Einheit angelegte Spannung erhöht, und die Farbe des Spiegels wird dunkler.
Jedes der beiden Glassubstrate ist ein Kalknatronglas mit einer SiO₂-Tauchbeschichtung oder einer SiO₂-H-Beschichtung und weist eine Dicke von etwa 0,9 bis 2,3 mm auf. Die erste Elektrode ist als Indium-Zinn-Oxid-Elektrode (ITO – Indium-Tin-Oxide) mit einer Dicke von etwa 1.000 bis 3.000 Å und einem elektrischen Widerstand von 3 bis 35 Ohm ausgebildet. Die zweite Elektrode ist eine Verbundelektrode mit einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) und einer hochreflektiven Schicht und ist auf dem Glassubstrat dem Raum zugewandt angeordnet, um mit der lichtdurchlässigen Elektrode eine Spannung zur Verfügung zu stellen. Die Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) hat eine Dicke von etwa 1.000 bis 3.000 Å und einen elektrischen Widerstand von 3 bis 35 Ohm. Die hochreflektive Schicht ist aus einem Metallwerkstoff, wie beispielsweise Chrom (Cr), einer Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti), Silber (Ag) oder einer Kombination dieser hergestellt und weist eine Dicke von etwa 100 bis 250 nm und einen elektrischen Widerstand von 1 bis 8 Ohm auf. Die Dichtung ist aus Epoxy hergestellt und weist eine Dicke von etwa 80 bis 150 mm auf. Die den Raum füllende, elektrochromische Lösung enthält Propylenkarbonat (70% v/v), Ethylmethylkarbonat (30% v/v), 0,02M 1,1'-bis(2-Nitrophenyl)-4,4'-Dipyridinium bis(Tetrafluorborat), 0,02M Ferrocenemethylketon-N,N-Diphenylhydrazon und (2% w/v) Polymethylmethacrylat (PMMA). Im Folgenden werden Beispiele gegeben:
Beispiel 2
Der Aufbau eines beispielhaften, elektrochromischen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Jedes Glassubstrat 31, 32 hat eine Dicke von 1,3 mm; jede ITO-Elektrode 33 hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm. Die Indium-Zinn-Oxid-Schicht 34 (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Verbundelektrode hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm, und die hochreflektive Schicht 37 enthält 70 Gew.-% Aluminium und 30 Gew.-% Titan und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Die Epoxydichtung 36 hat eine Dicke von etwa 150 mm. Wenn keine Spannung angelegt ist, dann beträgt die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels etwa 79% und erscheint blaßgold. Bei Anlegen einer Spannung von 1,5 V über die Elektroden 33 und 34 ändert die Spiegeloberfläche innerhalb 1 Sekunde ihre Farbe dagegen zu einem tiefen Blau, und die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels ist auf annähernd 12% reduziert, wodurch ein Blendeffekt minimiert ist. Dieser elektrochromische Spiegel kann diesen Zyklus über 2.000 mal durchlaufen.
Beispiel 3
Der Aufbau eines beispielhaften, elektrochromischen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Jedes Glassubstrat 31, 32 hat eine Dicke von 1,3 mm; die ITO-Elektrode 33 hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm. Die Indium-Zinn-Oxid-Schicht 34 (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Verbundelektrode hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm, und die hochreflektive Schicht 37 ist aus Silber hergestellt und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Die Epoxydichtung 36 hat eine Dicke von etwa 150 mm. Wenn keine Spannung angelegt ist, dann beträgt die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels etwa 82% und erscheint hellsilber. Bei Anlegen einer Spannung von 1,5 V über die Elektroden 33 und 34 ändert die Spiegeloberfläche innerhalb 1 Sekunde ihre Farbe dagegen zu einem tiefen Blau, und die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels ist auf annähernd 12% reduziert, wodurch ein Blendeffekt minimiert ist. Dieser elektrochromische Spiegel kann diesen Zyklus über 2.000 mal durchlaufen.
Beispiel 4
Der Aufbau eines beispielhaften, elektrochromischen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Jedes Glassubstrat 31, 32 hat eine Dicke von 1,3 mm; die ITO-Elektrode 33 hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm. Die Indium-Zinn-Oxid-Schicht 34 (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Verbundelektrode hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm, und die hochreflektive Schicht 37 ist aus Chrom hergestellt und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Die Epoxydichtung 36 hat eine Dicke von etwa 150 mm. Wenn keine Spannung angelegt ist, dann beträgt die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels etwa 45% und erscheint blaßsilberblau. Bei Anlegen einer Spannung von 1,5 V über die Elektroden 33 und 34 ändert die Spiegeloberfläche innerhalb 1 Sekunde ihre Farbe dagegen zu einem tiefen Blau, und die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels ist auf annähernd 9% reduziert, wodurch ein Blendeffekt minimiert ist. Dieser elektrochromische Spiegel kann diesen Zyklus über 100.000 mal durchlaufen.
Beispiel 5
Der Aufbau eines beispielhaften, elektrochromischen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Jedes Glassubstrat 31, 32 hat eine Dicke von 1,3 mm; die ITO-Elektrode 33 hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm. Die Indium-Zinn-Oxid-Schicht 34 (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Verbundelektrode hat eine Dicke von 1.500 Å und einen elektrischen Widerstand von 15 Ohm, und die hochreflektive Schicht 37 ist aus Chrom hergestellt und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Die Epoxydichtung 36 hat eine Dicke von etwa 150 mm. Wenn keine Spannung angelegt ist, dann beträgt die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels etwa 41% und erscheint blaßblau. Bei Anlegen einer Spannung von 1,5 V über die Elektroden 33 und 34 ändert die Spiegeloberfläche innerhalb 2 Sekunde ihre Farbe dagegen zu einem tiefen Blau, und die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels ist auf annähernd 6% reduziert, wodurch ein Blendeffekt minimiert ist. Dieser elektrochromische Spiegel kann diesen Zyklus über 20.000 mal durchlaufen.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein elektrochromischer Spiegel zwei Trägersubstrate, die parallel zueinander angeordnet und um einen Abstand in der Größenordnung Mikrometer bis Millimeter voneinander beabstandet sind. Auf jeder Innenfläche der Substrate ist eine Elektrode zur elektrischen Leitung vorgesehen. Der Raum zwischen den beiden Glassubstraten ist mit einer elektrochromischen Lösung gefüllt und mit einem bzgl. der elektrochromischen Lösung inerten Werkstoff abgedichtet. Zusätzlich ist eine Reflexionsschicht hinter dem hinteren Substrat als geeigneter Reflexionsspiegel vorgesehen. Durch Anlegen einer Spannung über die Elektroden ändert sich die Farbe der elektrochromischen Lösung entsprechend. Mit Zunahme der Intensität des Blend lichtes wird die an die elektrochromische Einheit angelegte Spannung erhöht, und die Farbe des Spiegels wird dunkler. Jedes der beiden Glassubstrate ist ein Kalknatronglas mit einer SiO₂-Tauchbeschichtung oder einer SiO₂-N-Beschichtung und weist eine Dicke von etwa 0,9 bis 2,3 mm auf. Jede der Indium-Zinn-Oxid-Elektroden (ITO – Indium-Tin-Oxide) hat eine Dicke von etwa 1.000 bis 3.000 Å und einen elektrischen Widerstand von 3 bis 35 Ohm. Die Reflexionsschicht ist als Reflexionsverbundschicht ausgebildet und auf dem hinteren Glassubstrat angeordnet, um das über das vordere Substrat eintretende Licht teilweise zurück zum vorderen Substrat zu reflektieren und umfaßt eine hochreflektive Schicht sowie eine Zwischenschicht. Die hochreflektive Schicht ist aus einem Metallwerkstoff, wie beispielsweise Chrom (Cr), einer Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti), Silber (Ag) oder einer Kombination dieser hergestellt und weist eine Dicke von etwa 100 bis 250 nm und einen elektrischen Widerstand von 1 bis 8 Ohm auf. Die Zwischenschicht ist eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO – Indium-Tin-Oxide) mit einer Dicke von etwa 1.000 bis 3.000 Å und einem elektrischen Widerstand von 3 bis 35 Ohm. Die Anwesenheit der ITO-Zwischenschicht stellt eine andere Farbe zur Verfügung, als sich nur durch die hochreflektive Schicht allein ergibt. Die Dichtung ist aus Epoxy hergestellt und weist eine Dicke von etwa 80 bis 150 mm auf. Die den Raum füllende, elektrochromische Lösung enthält Propylenkarbonat (70% v/v), Ethylmethylkarbonat (30% v/v), 0,02M 1,1'-bis(2-Nitrophenyl)-4,4'-Dipyridinium bis(Tetrafluorborat), 0,02M Ferrocenmethylketon-N,N-Diphenylhydrazon und (2% w/v) Polymethylmethacrylat (PMMA). Im Folgenden wird ein Beispiel gegeben:
Beispiel 6
Der Aufbau eines beispielhaften, elektrochromischen Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Jedes Glassubstrat 41, 42 hat eine Dicke von 2,0 mm. Jede ITO-Elektrode 43, 44 hat eine Dicke von 1.300 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm. Die Indium-Zinn-Oxid-Schicht 48 (ITO – Indium-Tin-Oxide) der Verbundelektrode hat eine Dicke von 1.300 Å und einen elektrischen Widerstand von 6 Ohm, und die hochreflektive Schicht 47 ist eine Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) mit 70 Gew.-% Aluminium und 30 Gew.-% Titan und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Zusätzlich ist eine Schutzschicht (nicht dargestellt) aus Silizium-, Titan- oder Indiumoxid mit einer Dicke von 200 Å auf der Rückseite der hochreflektiven Schicht 47 vorgesehen. Die Epoxydichtung 46 hat eine Dicke von 150 mm. Wenn keine Spannung angelegt ist, dann beträgt die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels etwa 68% und erscheint blaßgold. Bei Anlegen einer Spannung von 1,5 V über die Elektroden 43, 44 ändert die Spiegeloberfläche innerhalb 1 Sekunde ihre Farbe dagegen zu einem tiefen Blau, und die Reflektivität des elektrochromischen Spiegels ist auf annähernd 9% reduziert, wodurch ein Blendeffekt minimiert ist. Dieser elektrochromische Spiegel kann diesen Zyklus über 200.000 mal durchlaufen.
Aus den obigen Beispielen geht hervor, daß die Reflexionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung eine ausreichende Reflektivität für den elektrochromischen Spiegel zur Verfügung stellen kann, um den Blendeffekt zu minimieren und im Vergleich mit herkömmlichen, elektrochromischen Spiegelanordnungen eine hervorragende Haftung an dem Glassubstrat der elektrochromischen Spiegelanordnung aufweist. Zusätzlich kann die Reflexionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung eine alternative Farbe und gewünschte, elektrochromische Eigenschaften des elektrochromischen Spiegels zur Verfügung stellen. Da kein Verfahren zum Ausbilden der bzgl. 2 beschriebenen Basisschicht 27 und/oder der Schutzschicht 28 notwendig ist, ist der erfindungsgemäße, elektrochromische Spiegel einfach herzustellen.

Claims

Elektrochromischer Spiegel zum Ausführen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer an diesen angelegten Spannung, folgendes umfassend: ein erstes Substrat (11; 31; 41), welches lichtdurchlässig ist, ein zweites Substrat (12; 32, 42), welches im wesentlichen parallel zum ersten Substrat (11; 31; 41) angeordnet und um einen vorbestimmten Abstand von dem ersten Substrat (11; 31; 41) beabstandet ist, um einen Raum zwischen diesen auszubilden; eine erste und zweite Elektrode (13, 14; 33, 34; 43, 44), welche auf gegenüberliegenden Seiten des ersten und zweiten Substrates (11, 12; 31, 32; 41, 42) dem Raum zugewandt angeordnet sind, um eine Spannung zur Verfügung zu stellen, wobei die erste Elektrode (13; 33; 43) lichtdurchlässig ist; eine elektrochromische Verbindung (15; 35; 45), welche in dem Raum zwischen dem ersten und zweiten Substrat (11, 12; 31, 32; 41, 42) angeordnet ist, um eine Farbänderung in Abhängigkeit von der Spannung auszuführen, und eine Reflexionsschicht (17; 37; 47), welche aus einer Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) hergestellt und auf dem zweiten Substrat (12; 32, 42) angeordnet ist, um das über das erste Substrat (11; 31; 41) eintretende Licht teilweise zum ersten Substrat (11; 31; 41) zurück zu reflektieren.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Substrat (11, 12; 31, 32; 41, 42) aus Glas hergestellt sind.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Elektrode (13, 14; 33, 34; 43, 44) aus Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide) hergestellt sind.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (17; 47) auf dem zweiten Substrat (12; 42) gegenüber der zweiten Elektrode (14; 44) angeordnet ist.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Zwischenschicht (48) zwischen dem zweiten Substrat (42) und der Reflexionsschicht (47) angeordnet ist, welche mit der Reflexionsschicht (47) zusammenwirkend eine andere Farbe zur Verfügung stellt, als sich alleine aus der Reflexionsschicht (47) ergibt.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (48) aus Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide) hergestellt ist.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (37) zwischen dem zweiten Substrat (32) und der zweiten Elektrode (34) angeordnet ist.
Elektrochromischer Spiegel zum Ausführen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer an diesen angelegten Spannung, folgendes umfassend: ein erstes Substrat (41), welches lichtdurchlässig ist, ein zweites Substrat (42), welches im wesentlichen parallel zum ersten Substrat (41) angeordnet und um einen vorbestimmten Abstand von dem ersten Substrat (41) beabstandet ist, um einen Raum zwischen diesen auszubilden; eine erste und zweite Elektrode (43, 44), welche auf gegenüberliegenden Seiten des ersten und zweiten Substrates (41, 42) dem Raum zugewandt angeordnet sind, um eine Spannung zur Verfügung zu stellen, wobei die erste Elektrode (43) lichtdurchlässig ist; eine elektrochromische Verbindung (45), welche in dem Raum zwischen dem ersten und zweiten Substrat (41, 42) angeordnet ist, um eine Farbänderung in Abhängigkeit von der Spannung auszuführen, und eine Reflexionsverbundschicht (47, 48), welche auf dem zweiten Substrat (42) angeordnet ist, um das über das erste Substrat (41) eintretende Licht teilweise zum ersten Substrat (41) zurück zu reflektieren, wobei die Reflexionsverbundschicht eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (48) (ITO – Indium-Tin-Oxide) und eine hochreflektive Schicht (47) umfaßt.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Substrat (41, 42) aus Glas hergestellt sind.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Elektrode (43, 44) aus Indium-Zinn-Oxid (ITO – Indium-Tin-Oxide) hergestellt sind.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektive Schicht (47) aus einem Werkstoff der Gruppe Chrom (Cr), Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) und Silber (Ag) hergestellt ist.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsverbundschicht (47, 48) auf dem zweiten Substrat (42) gegenüber der zweiten Elektrode (44) angeordnet ist.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Indium-Zinn-Oxid-Schicht (48) (ITO – Indium-Tin-Oxide) zwischen dem zweiten Substrat (42) und der hochreflektiven Schicht (47) angeordnet ist.
Elektrochromischer Spiegel zum Ausführen einer Farbänderung in Abhängigkeit von einer an diesen angelegten Spannung, folgendes umfassend: ein erstes Substrat (31), welches lichtdurchlässig ist, ein zweites Substrat (32), welches im wesentlichen parallel zum ersten Substrat (31) angeordnet und um einen vorbestimmten Abstand von dem ersten Substrat (31) beabstandet ist, um einen Raum zwischen diesen auszubilden; eine lichtdurchlässige Elektrode (33), welche auf dem ersten Substrat (31) dem Raum zugewandt ausgebildet ist; eine Verbundelektrode (34, 37), welche eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht (34) (ITO – Indium-Tin-Oxide) und eine hochreflektive Schicht (37) umfaßt und auf dem zweiten Substrat (32) dem Raum zugewandt ausgebildet ist, um mit der lichtdurchlässigen Elektrode (33) zusammenwirkend eine Spannung zur Verfügung zu stellen, und eine elektrochromische Verbindung (35), welche in dem Raum zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode (33) und der Verbundelektrode (34, 37) angeordnet ist, um eine Farbänderung in Abhängigkeit von der Spannung auszuführen.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektive Schicht (37) aus einem Werkstoff der Gruppe Chrom (Cr), Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) und Silber (Ag) hergestellt ist.
Elektrochromischer Spiegel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektive Schicht (37) zwischen dem zweiten Substrat (32) und der Indium-Zinn-Oxid-Schicht (34) (ITO – Indium-Tin-Oxide) der reflektierenden Verbundelektrode (34, 37) angeordnet ist.
Reflexionsschicht (17; 34, 37; 47, 48) eines elektrochromischen Spiegels zum teilweisen Reflektieren von einfallendem Licht eines Bildes, wobei die Reflexionsschicht (17; 37; 47) eine Aluminium-Titan-Legierung-Schicht (Al/Ti) umfaßt.
Reflexionsschicht (34, 37; 47, 48) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner eine mit der Aluminium-Titan-Legierung-Schicht (Al/Ti) verbundene Indium-Zinn-Oxid-Schicht (34; 48) (ITO – Indium-Tin-Oxide) umfaßt.
Reflexionsschicht (34, 37; 47, 48) eines elektrochromischen Spiegels zum teilweisen Reflektieren von einfallendem Licht eines Bildes, wobei die Reflexionsschicht (37; 47) unmittelbar benachbart zueinander eine Indi um-Zinn-Oxid-Schicht (34; 48) (ITO – Indium-Tin-Oxide) und eine hochreflektive Schicht (37; 47) umfaßt.
Reflexionsschicht (34, 37; 47, 48) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektive Schicht (37; 47) aus einem Werkstoff der Gruppe Chrom (Cr), Aluminium-Titan-Legierung (Al/Ti) und Silber (Ag) hergestellt ist.