CN1643444B - 包含显示器/信号灯的电致变色后视镜组件 - Google Patents

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Abstract

按照本发明的一个实施例,一种车辆电致变色后视镜组件包括:有可变反射率的电致变色反射镜(110,920);眩光传感器(160,234),用于检测从车辆后方指向前元件的光亮度级;环境光传感器(232),用于检测环境光的亮度级;放置在反射器中部分透射部分反射区之后的显示器(146,170),用于显示其中的信息;和耦合到传感器和显示器的控制电路(230,900)。控制电路确定是在白昼状态或夜间状态作为眩光传感器检测环境光亮度级的函数,用于控制源于显示器的光与从反射器中部分透射部分反射区反射光的对比率。

Description

包含显示器/信号灯的电致变色后视镜组件 
技术领域
本发明涉及机动车的电致变色器件和后视镜组件,具体涉及改进的电致变色后视镜组件。
背景技术
至今,人们已提出从全反射模式(白昼)改变成部分反射模式(黑夜)的各种机动车后视镜,用于眩光保护从后面接近车辆的大灯发射的光。在这些器件中,透射率的改变是借助于热致变色,光致变色,或电光装置(例如,液晶,偶极悬浮,电泳,电致变色,等等),且可变透射率特性影响至少在部分可见光谱范围内(波长从约3800至约7800
Figure 10003_1
)的电磁辐射。人们建议利用电磁辐射的可逆变化透射率装置作为可变透射率光滤波器,可变反射率反射镜,和采用这种光滤波器或传递信息反射镜的显示器装置中的可变透射率元件。
电磁辐射的可逆变化透射率装置,其中透射率是借助于电致变色改变的,是在以下的文献中给予描述,例如,Chang:“Electrochromicand Electrochemichromic Materials and Phenomena”,Non-emissiveElectrooptic Displays,A.Kmetz and K.von Willisen,eds.PlenumPress,New York,NY 1976,pp.155-196(1976)和Electrochromism中的各个部分,P.M.S.Monk,R.J.Mortimer,D.R.Rosseinsky,VCHPublisher,Inc.,New York,New York(1995)。多种电致变色器件是众所周知的,例如,见Manos,U.S.Patent No.3,451,741;Bredfeldtet al.,U.S.Patent No.4,090,358;Clecak et al.,U.S.Patent No.4,139,276;Kissa et al.,U.S.Patent No.3,453,038;Rogers,U.S.PatentNo.3,652,149,3,774,988和3,873,185;和Jones et al.,U.S.Patent No.3,282,157,3,282,158,3,282,160和3,283,656。
除了这些装置以外,还有商品化电致变色器件和相关的电路,它们公开在以下的专利申请中,例如,U.S.Patent No.4,902,108,标题为“SINGLE-COMPARTMENT,SELF-ERASING,SOLUTION-PHASE ELECTROCHROMIC DEVICES SOLUTIONSFOR USE THEREIN,AND USES THEREOF”,1990年2月20日申请,H.J.Byker;Canadian Patent No.1,300,945,标题为“AUTOMATICREARVIEW MIRROR SYSTEM FOR AUTOMOTIVEVEHICLES”,1992年5月19日申请,J.H.Bechtel et al.;U.S.PatentNo.5,128,799,标题为“VARIABLE REFLETANCE MOTORVEHICLE MIRROR”,1992年7月7日申请,H.J.Byker;U.S.PatentNo.5,202,787,标题为“ELECTRO-OPTIC DEVICE”,1993年4月13日申请,H.J.Byker et al.;U.S.Patent No.5,204,778,标题为“CONTROL SYSTEM FOR AUTOMATIC REARVIEWMIRRORS”,1993年4月20日申请,J.H.Bechtel;U.S.Patent No.5,278,693,标题为“TINTED SOLUTION-PHASEELECTROCHROMIC MIRRORS”,1994年1月11日申请,D.A.Theiste et al.;U.S.Patent No.5,280,380,标题为“UV-STABLIZEDCOMPOSITIONS AND METHODS”,1994年1月18日申请,H.J.Byker;U.S.Patent No.5,282,077,标题为“VARIABLEREFLECTANCE MIRROR”,1994年1月25日申请,H.J.Byker;U.S.Patent No.5,294,376,标题为“BIPYRIDINIUM SALTSOLUTIONS”,1994年3月15日申请,H.J.Byker;U.S.Patent No.5,336,448,标题为“ELECTROCHROMIC DEVICES WITHBIPYRIDINIUM SALT SOLUTIONS”,1994年8月9日申请,H.J.Byker;U.S.Patent No.5,434,407,标题为“AUTOMATICREARVIEW MIRROR INCORPORATING LIGHT PIPE”,1995年1月18日申请,F.T.Bauer et al.;U.S.Patent No.5,448,397,标题为“OUTSIDE AUTOMATIC REARVIEW MIRROR FORAUTOMATIVE VEHICLES”,1995年9月5日申请,W.L.Tonar et al;和U.S.Patent No.5,451,822,标题为“ELECTRONIC CONTROLSYSTEM”,1995年9月19日申请,J.H.Bechtel et al.。这些专利中的每个专利是与本发明共同转让。这种电致变色器件可用在完全集成的内部/外部后视镜系统或作为单独的内部或外部后视镜系统。
图1表示分别有前平面元件12和后平面元件16的典型电致变色反射镜器件10。透明导电涂层14放置在前元件12的后表面,而另一个透明导电涂层18放置在后元件16的前表面。反射器(20a,20b,和20c)通常包含防护铜金属层20b覆盖的银金属层20a,以及一层或多层防护漆20c,它们设置在后元件16的后表面。为了清楚地描述这种结构,前玻璃元件的前表面有时称之为第一面,而前玻璃元件的内侧表面称之为第二面。后玻璃元件的内侧面有时称之为第三面,而后玻璃元件的后表面称之为第四面。利用密封件22使前元件与后元件之间保持平行和空间隔开的关系,从而建立腔室26。电致变色介质24包含在空间26内。电致变色介质24与电磁辐射传输通过透明电极层14和18直接接触,通过卡子接触和电路(未画出)使可变电压和电势加到电极层14和18上,电磁辐射的强度在器件中是可逆调制的。
放置在空间26中的电致变色介质24可以包含表面限定的电极位置型或液相型电致变色材料及其组合。在所有液相型介质中,溶剂的电化学性质,任选的惰性电解质,阳极材料,阴极材料,和溶液中可以存在的任何其他成分最好是这样的,在氧化阳极材料和还原阴极材料的电势差下没有发生严重的电化学或其他变化,除了阳极材料的电化学氧化,阴极材料的电化学还原,以及氧化形式的阳极材料与还原形式的阴极材料之间自擦除相互作用以外。
在大多数情况下,透明导体14与18之间没有电势差,空间26中的电致变色介质24基本上是无色或近似无色,而入射光(IO)进入前元件12,传输通过透明涂层14,含腔室26的电致变色透明涂层18,后元件16,和从表面层20a反射,以及传输返回通过该器件并从前元件12射出。典型的是,没有电势差的反射图像(IR)强度约为入射光强的45%至约85%。准确的数值取决于以下提到的多个变量,例如, 从前元件前表面的剩余反射(I′R),以及从以下界面的二次反射:前元件12与前透明电极14之间界面,前透明电极14与电致变色介质24之间界面,电致变色介质24与第二透明电极18之间界面,以及第二透明电极18与后元件16之间界面。这些反射是众所周知的,这是因为光在穿越两种材料界面时由于材料折射率不同造成的。若前元件与后元件之间不平行,则剩余反射(I′R)或其他的二次反射与来自反射镜表面20a反射的图像重叠,从而出现重像(观察者可以看到反射图像中实际出现的二重(或三重)数目物体)。
对反射图像强度的最低要求取决于电致变色反射镜放置在车辆的内部或外部。例如,按照当前对大多数汽车制造商的要求,内部反射镜的高端反射率最好至少为70%,而外部反射镜的高端反射率必须至少为35%。
电极层14和18连接到有效电激励电致变色介质的电路,当电势加到透明导体14与18之间时,使空间26中的电致变色介质变暗,因此,当光传输到反射器20a以及当它反射之后返回通过时,入射光的强度(IO)发生衰减。通过调整透明电极之间的电势差,这种器件可以具有“灰阶”器件的功能,它在很宽的范围内连续地改变透射率。对于液相电致变色系统,在去掉电极之间的电势或电势差返回到零时,该器件自动返回到加电势之前该器件具有的相同零电势平衡色和透射率。还有可以制造电致变色器件的其他电致变色材料。例如,电致变色介质可以包括:固态金属氧化物,氧化还原活性聚合物,以及液相和固态金属氧化物或氧化还原活性聚合物的混杂组合;然而,上述的液相设计是当前使用的大多数电致变色器件中最典型的。
即使在第四面反射器之前,电致变色反射镜已经商品化,研究电致变色器件的各个团体讨论把反射器从第四面移动到第三面。这种设计的优点是,它在理论上是较容易制造,因为制成器件只有较少的层数,即,在有第三面反射器/电极的情况下,第三面透明电极是不需要的。虽然早在1966年就讨论过这个概念,但是没有人使它商品化,因为包含第三面反射器的可行自动变暗反射镜要求苛刻的标准。J.F. Donnelly et al.于1966年10月25日申请的U.S.Patent No.3,280,701,标题为“OPTICALLY VARIABLE ONE-WAY MIRROR”,对利用pH诱发颜色变化以衰减光的系统中第三面反射器有最早的讨论。
N.R.Lynam et al.于1991年11月19日申请的U.S.Patent No.5,066,112,标题为“PERIMETER COATED,ELECTRO-OPTICMORROR”,描述具有导电涂层加到前玻璃元件和后玻璃元件用于隐藏密封件的电光反射镜。虽然其中讨论了第三面反射器,但是用作第三面反射器所列出的材料具有以下一个或多个缺点:没有可以用作内部反射镜的足够反射率,或在与至少包含一种液相电致变色材料的液相电致变色介质接触时是不稳定的。
其他一些人提出在所有固态型器件的中部设置反射器/电极的课题。例如,Baucke et al.在U.S.Patent No.4,762,401,4,973,141,和5,069,535中提出有以下结构的电致变色反射镜:玻璃元件,透明(ITO)电极,氧化钨离子可渗透反射器,固态离子导电层,氢离子储存层,催化层,后金属层,和背元件(代表常规的第三面和第四面)。反射器不是沉积到第三面,和不与电致变色材料直接接触,当然也不与至少一种液相电致变色材料和相关介质接触。所以,要求提供改进的高反射率电致变色后视镜,它有与至少包含一种电致变色材料的液相电致变色介质接触的第三面反射器/电极。
在过去,信息,显示器的图像或符号,例如,真空荧光显示器,显示在机动车的电致变色后视镜上,其中反射层是在反射镜的第四面。在部分的第四面上去除所有的反射层并把显示器放置在该区域,这种显示器对于车辆占用人是可见的。虽然这个设计是可行的,因为第二面和第三面上的透明导体传输电流到电致变色介质,但是没有这样一种商品化设计,它允许器件包含在第三面上有反射层的反射镜中。在与显示区对准的区域内去除第三面上的所有反射层或眩光传感器在电致变色介质变暗和变亮时产生严重的残余彩色问题,虽然着色发生在第二面上的透明电极,但在与平衡电荷对应区的第三面上没有相应的电极。因此,第二面(在显示器区或眩光传感器区的对面)上产生的 彩色不是以与有平衡电极其他区域相同的速率变暗或变亮,这种彩色变化是重要的,且对于车辆占用人在美学上是不愉悦的。
有关的U.S.Patent No.6,166,848公开解决上述问题的几种可能的方案,它利用显示器与电致变色反射镜的组合。具体地说,这个专利公开了在电致变色反射镜结构的第三面上利用半透(部分透射,部分反射)反射镜。这在显示器之前的电致变色单元内形成电极的导电率,但不要求在现的有反射镜中有非反射的区域。
与在显示器(不管它是在电致变色结构的第三面或第四面上)之前形成半透反射层相关的问题是,在源于显示器的光与从半透反射层反射的环境光之间得到合适的对比率是困难的。这在日光照射的条件下是特别正确的,其中来自环境的光非常明亮,并从反射镜整个表面反射的半透反射层上反射,它包括从显示器发射光通过的区域。因此,需要一种可以提高所有环境光条件下的解决方案。
对于反射镜后表面之后的外部后视镜组件存在类似的问题,该组件包含诸如转向信号灯的信号灯。在U.S.Patent No.5,207,492,5,361,190,和5,788,357中公开这种信号反射镜的例。在外部反射镜组件中提供转向信号灯,车辆或行进在目标车辆盲点中的其他车辆更可能注意到该驾驶员已激励车辆的信号灯,从而避免事故的发生。这种反射镜组件通常采用二向色反射镜和安装在该反射镜之后的多个红光LED作为信号灯光源。二向色反射镜包含玻璃基片和玻璃板后表面上的二向色反射涂层,它透射LED产生的红光以及红外辐射,而同时反射波长小于红光波长的所有光和辐射。利用二向色反射镜,这种反射镜组件在不使用时隐藏LED以形成典型后视镜的一般外观,并允许来自这种LED的红光传输通过二向色反射镜以及使安装这种反射镜组件的后面车辆和车辆侧面的驾驶员看到。在U.S.Patent No.5,361,190,和5,788,357中公开这种信号反射镜的例子。
在日光下,LED的强度必须相对地高,能使其他车辆中的驾驶员容易注意到信号灯。因为反射到驾驶员的图像在日光下也是相对地高,LED的亮度不是过分地杂乱。然而,在夜间,相同的LED强度 可以是非常杂乱,因此存在潜在的危险。为了避免这个问题,白天/黑夜检测电路安装在二向色反射镜之后的信号灯子组件中检测现在是白昼或夜间,从而在两个不同的强度级之间切换LED的强度。白天/黑夜检测电路中采用的传感器是对红光和红外光最灵敏的,为的是更容易地区分日光状态与从后面接近的车辆大灯的明亮眩光。因此,传感器可以安装在二向色反射镜的二向色涂层之后。
上述外部反射镜组件中使用的二向色反射镜遭受到许多外部反射镜组件的相同问题,它们的反射率不能动态地变化以减小来自其他车辆大灯的夜间眩光。
虽然存在的外部反射镜组件包含信号灯,而存在的其他外部反射镜组件包含电致变色反射镜,信号灯没有装入在有电致变色反射镜的反射镜组件中,因为需要躲藏信号灯LED的二向色涂层通常不能应用于电致变色反射镜,特别是采用第三面反射器/电极的那些反射镜。
发明内容
按照本发明的一个实施例,一种车辆后视镜组件,包括:反射镜,它包含有部分透射,部分反射区的反射器。该后视镜组件还包括:第一传感器,用于检测光的亮度级;放置在反射器中部分透射,部分反射区的显示器,用于显示其中的信息;和耦合到第一传感器和显示器的控制电路,控制电路确定是白昼状态或夜间状态。在白昼状态下,控制电路响应于第一传感器检测的光亮度级以控制源于显示器的光与从反射器中部分透射,部分反射区反射光的对比率。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆显示器装置,包括:光传感器,用于检测环境光亮度级;显示器,用于给车辆占有人显示信息;和耦合到显示器和光传感器的控制电路。控制电路确定是夜间状态或白昼状态作为光传感器检测环境光亮度级的函数。在白昼状态下,控制电路在第一亮度级范围内改变显示器的亮度级。在夜间状态下,控制电路在第二亮度级范围内改变显示器的亮度级,第二亮度级范围不同于第一亮度级范围。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆后视镜组件,包括:外壳; 外壳支承的反射镜;外壳支承的环境光传感器,用于检测环境光亮度级;和外壳支承的控制电路,它耦合到环境光传感器和耦合到远离后视镜组件的显示器装置。控制电路确定是白昼状态或夜间状态作为光传感器检测环境光亮度级的函数,基于白昼/夜间状态的确定,产生显示器亮度控制信号,和发射显示器亮度控制信号到远程显示器装置,远程显示器装置通过改变它的亮度级给予响应。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆后视镜组件,包括:适合于安装到车辆的外壳;安装到外壳中的前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;包含导电材料层的透明第一电极,它承载在一个元件的表面上;设置在后元件前表面上的第二电极;和包含在元件之间的电致变色材料。前元件和后元件中的一个元件包含有机发光二极管显示器。第二电极是反射电极,或单独的反射器设置在后元件的几乎全部后表面。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆后视镜组件,包括:前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;包含导电材料层的透明第一电极,它承载在一个元件的表面上;一个元件表面上承载的第二电极;电致变色材料,包含在元件之间并有可变的透射率;后元件表面上承载的反射器;其中当反射器承载在后元件的前表面上时,第二电极与反射器结合成一体,至少部分的反射器是部分透射和部分反射的;和安装在外壳中的发光显示器组件。显示器组件安装在后元件后表面的邻近。显示器组件之前的反射器区域具有反射梯度,从而使反射器的反射率在显示器组件之前的至少部分区域至少是逐渐减小的。
按照本发明的另一个实施例,一种电致变色器件,包括:前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;包含导电材料层的透明第一电极,它承载在一个元件的表面上;一个元件表面上承载的第二电极;电致变色材料,它包含在元件之间并有可变的透射率;和后元件表面上承载的反射器。当反射器承载在后元件的前表面上时,第二电极与反射器结合成一体。至少部分的反射器是部分透射和部分反射的。反射器是漫反射器,用于漫射和反射入射在其上面的光。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆后视镜组件,包括:适合于安装到车辆的外壳;安装到外壳中的前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;包含导电材料层的透明第一电极,它承载在一个元件的表面上;设置在后元件前表面上的第二电极;包含在元件之间的电致变色材料;和设置在前元件和后元件中一个元件表面上并耦合到计算机的计算机视频监测器,用于显示从计算机提供的信息。第二电极是反射电极,或单独的反射器设置在后元件的几乎全部后表面。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆后视镜组件,包括:适合于安装到车辆上的外壳;安装到外壳中的前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;包含导电材料层的透明第一电极,它承载在一个元件的表面上;设置在后元件前表面上的第二电极;元件之间包含的电致变色材料;和设置在前元件和后元件中一个元件表面上的电致发光显示器。第二电极是反射电极,或单独的反射器设置在后元件的几乎全部后表面。
按照本发明的另一个实施例,一种电致变色反射镜,包括:前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;包含导电材料层的透明第一电极,它设置在前元件的后表面;包含在元件之间的电致变色介质;和重叠在后元件前表面上的第二电极。第二电极包含白金层。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆信息显示器装置,包括:放置在相对于观察者的半透反射器之后的光源;和控制器,配置成产生光源控制信号作为源于光源光线和反射器反射光线的函数。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆信息显示器装置,包括:放置在相对于观察者的半透反射器之后的光源;和控制器,配置成接收光亮度级信号,当光亮度级信号是在阈值之上时,控制器还配置成产生光源控制信号作为源于光源光线和反射器反射光线的函数。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆信息显示器装置,包括:放置在相对于观察者的半透反射器之后的光源;和控制器,配置成控制源于光源光线与反射器反射光线的比率。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆信息显示器装置,包括: 放置在相对于观察者的可变反射率半透反射器元件之后的光源;和控制器,配置成控制源于光源光线与反射器反射光线的比率,这是通过控制光源亮度,反射元件反射率,或光源亮度和反射元件反射率实现的。
按照本发明的另一个实施例,一种车辆信息显示器装置,包括:放置在可变反射率半透反射元件之后的光源;和控制器,配置成接收光亮度级信号,控制器还配置成确定光亮度级信号是否高于阈值,当光亮度级信号高于阈值时,产生光源控制信号作为光源亮度,反射元件反射率,或光源亮度和反射元件反射率的函数。
按照本发明的另一个实施例,一种反射元件,包括:可逆的电致变色反射层和基本透明的导电层,其中基本透明导电层的厚度等于所需光波长的奇数倍,基本透明导电层的厚度是在光波长奇数倍除以4下优化。
按照本发明的另一个实施例,一种反射镜组件,包括:反射元件,包含可逆的电化学反射层和基本透明的导电层,其中基本透明导电层的厚度等于所需光波长的奇数倍,基本透明导电层的厚度是在光波长奇数倍除以4下优化。
按照本发明的另一个实施例,一种电致变色后视镜组件,包括:有可变反射率的电致变色反射镜元件;和放置在电致变色反射镜元件之后的显示器装置,用于显示通过电致变色反射镜元件的第一颜色信息。显示器装置包括:至少一个发射第二颜色光的第一光源和至少一个发射第三颜色光的第二光源,第二颜色与第三颜色不相同,且不同于第一颜色,而当混合在一起时形成第一颜色的光。
参照以下的技术说明,权利要求书,和附图,专业人员可以更好地明白和理解本发明的这些和其他特征。优点和目的。
附图说明
在附图中:
图1是现有技术电致变色反射镜组件的放大剖面图;
图2是机动车的内部/外部电致变色后视镜的正视图,其中内部 反射镜和外部反射镜包含本发明的反射镜组件;
图3是沿直线3-3′包含图2所示第三面反射器/电极的内部电致变色后视镜的放大剖面图;
图4是按照本发明包含另一个实施例第三面反射器/电极的电致变色反射镜放大剖面图;
图5a是电致变色反射镜的放大剖面图,它有加驱动电势到反射镜第二面上透明导体的改进布局;
图5b是图5a所示第三面的放大顶视图;
图6是利用固化和机械铣削树脂密封以保持透明元件空间隔开关系的电致变色反射镜放大剖面图;
图7A-7H是沿图2所示直线7-7′的按照本发明另一种电致变色反射镜结构的部分剖面图;
图8是沿图2所示直线7-7′的按照本发明电致变色反射镜结构的部分剖面图;
图9A-9G是沿图2所示直线7-7′的按照本发明另一种电致变色反射镜结构的部分剖面图;
图10是包含本发明反射镜组件的内部电致变色后视镜的正视图;
图11是沿图10直线11-11′所示的电致变色反射镜的部分剖面图;
图12是包含信号灯和按照本发明构造外部后视镜组件的方框图形式电路图的外部自动后视镜透视图;
图13是可用于本发明外部反射镜组件的信号灯子装置的正视图;
图14A是沿12所示直线14-14′的部分剖面图,它说明本发明外部后视镜的一种结构;
图14B是沿12所示直线14-14′的部分剖面图,它说明按照本发明第二个实施例构造的外部后视镜的另一种结构;
图14C是沿12所示直线14-14′的部分剖面图,它说明按照本发明第二个实施例构造的第三种外部后视镜结构;
图14D是沿12所示直线14-14′的部分剖面图,它说明按照本发明另一个实施例构造的第四种外部后视镜结构;
图15是两个车辆的图形表示,其中一个车辆包含本发明的信号反射镜;
图16是包含本发明另一个实施例信息显示区的自动后视镜正视图;
图17是图16所示自动后视镜的放大剖面图,为了便于说明去除了某些部分;
图18是图16所示自动后视镜的信息显示区正视图,为了便于说明去除了某些部分;
图19是用于本发明另一个实施例的信号灯组件透视图;
图20是按照本发明另一个实施例构造的外部后视镜组件正视图;
图21是是沿图20所示直线21-21′的后视镜组件部分剖面图;
图22是包含图20和21所示本发明外部后视镜的典型车辆外部透视图;
图23A是按照本发明另一方面的带标记掩模正视图;
图23B是按照本发明另一方面构造的后视镜正视图;
图24是按照本发明另一方面包含排列成用于显示器配置的多个光源的电路板正视图;
图25是按照本发明一个方面构造的显示器和反射镜剖面图;
图26是方框图形式电路图和示意图形式的本发明电路,用于控制与电致变色反射镜相关显示器的对比率;
图27是用于本发明的显示器组件方框图;和
图28表示红光和绿光LED的发射谱和黑暗状态下常规电致变色反射镜的光谱百分比透射率的曲线图。
具体实施方式
图2分别表示驾驶员侧和乘客侧的内部反射镜组件110两个外部后视镜组件111a和111b的正视图,所有这些组件适合于按照常规方式安装在机动车上,其中反射镜面向车辆的后部,它可以被车辆驾驶员观看以提供后向视界。内部反射镜组件110和外部后视镜组件111a和111b可以包含以上参照Canadian Patent No.1,300,945,U.S.Patent No.5,204,778,或U.S.Patent No.5,451,822描述类型的光检测电路,以及能够检测眩光和环境光并提供驱动电压给电致变色元件的其他电路。反射镜组件110,111a和111b是基本相同的,可以利用相同数字识别内部和外部反射镜中的元件。这些元件在结构上可以略微不同,但其功能是基本相同的,并得到与相同编号元件基本相同的结果。例如,内部反射镜110的前玻璃元件形状与外部反射镜111a和111b比较通常较长和较窄。与外部反射镜111a和111b比较,内部反射镜110还有一些不同的性能标准。例如,在完全明亮时,内部反射镜110的反射率一般应当在约70%至约85%或更高,而外部反射镜的反射率通常是在约50%至约65%。此外,在美国(由汽车制造商提供),乘客侧的反射镜111b通常是球面弯曲或凸状,而驾驶员侧的反射镜111a和内部反射镜110当前必须是平坦的。在欧洲,驾驶员侧的反射镜111a通常是平坦或非球面,而乘客侧的反射镜111b是凸状。在日本,两个外部反射镜都是凸状。以下的描述一般适用于本发明所有的反射镜组件。
图3表示有前透明元件112和后元件114的反射镜组件110的剖面图,前透明元件112有前表面112a和后表面112b,而后元件114有前表面114a和后表面114b。为了清楚地描述这种结构,在下文中采用如下的标记。前玻璃元件的前表面112a称之为第一面,而前玻璃元件的后表面112b称之为第二面。后玻璃元件的前表面114a称之为第三面,而后玻璃元件的后表面112b称之为第四面。腔室125是由透明导体层128(承载在第二面112b上),反射器/电极120(设置在第三面114a),和密封件116的内部周壁132限定。电致变色介质126包含在腔室125内。
如此处所使用和描述的,电极或薄层“承载”在元件表面的意思是指,直接沉积到元件的表面或沉积到其他涂层或薄层上的电极或薄层,而其他涂层或薄层直接沉积到元件的表面。
前透明元件112可以是任何的透明材料,它有能够工作在各种条件下的足够强度,例如,通常可以在汽车环境下找到的变化温度和压 力。前元件112可以由任何类型的硼硅酸盐玻璃,钠钙玻璃,浮法玻璃,或任何其他材料制成,例如,在电磁谱可见光区中透明的聚合物或塑料。前元件112最好是玻璃片。后元件必须满足上述的工作条件,不同的是,它在各种应用中不必是透明的,所以,它可以由聚合物,金属,玻璃,陶瓷,最好是玻璃片制成。
第三面114a的涂层借助于密封件116以互相隔开和平行的关系密封地粘结到第二面112b的涂层上,密封件116设置在第二面112b和第三面114a的外围周边附近。密封件116可以是任何的材料,它能够粘结第二面112b上的涂层到第三面114a上的涂层以密封外围周边,可以使电致变色材料126不会从腔室125中泄漏。任选地,在设置密封件的部分(不是整个部分,否则驱动电压不能加到这两个涂层上),可以去除透明导电涂层128和反射器/电极层120。在这种情况下,密封件116必须牢固地粘贴到玻璃上。
对电致变色器件中所用周边密封件116的性能要求类似于液晶器件(LCD)中所用周边密封材料的性能要求,这是众所周知的。密封材料必须能很好地粘贴到玻璃,金属,和金属氧化物;对于氧气,潮湿蒸汽,和其他有害蒸汽和气体,必须有低的渗透性;以及必须不与所含和保护的电致变色或液晶材料相互作用或有损于这些材料。可以采用LCD技术中常用的周边密封技术,例如,丝网印刷或撒布。可以利用完全的气密封,例如,玻璃熔块或焊接玻璃中使用的密封,但是,处理这种类型密封中涉及的高温(通常在450℃左右)可以造成诸多的问题,例如,玻璃基片热变形,透明导电电极性质的变化,和反射器的氧化和退化。由于它们具有较低的处理温度,热塑,热固,或UV固化有机密封树脂是优选的。在U.S.Patent No.4,297,401,4,418,102,4,695,490,5,596,023,和5,596,024中描述LCD的这种有机树脂密封系统。由于它们与玻璃的优良粘附性,低的氧渗透性和良好的耐溶剂性,环氧树脂基的有机密封树脂是优选的。这些环氧树脂密封可以是UV固化,例如,在U.S.Patent No.4,297,401中所描述的,或其他的热固化,例如,液态环氧树脂与液态聚酰胺树脂或双氰胺的 混合物,或它们可以是均相聚合。环氧树脂可以包含填充剂或增稠剂以减小流动和收缩,例如,锻制二氧化硅,二氧化硅,云母,粘土,碳酸钙,氧化铝等和/或添加颜色的染料。疏水或硅烷表面处理的预处理填充剂是优选的。利用单官能,双官能,和多官能环氧树脂和固化剂的混合物,可以控制固化树脂交联密度。可以利用诸如硅烷或钛铁矿的添加剂以改进密封的水解稳定性,诸如玻璃珠或玻璃棒的隔离物可用于控制最终的密封厚度和基片间隔。用于周边密封件116的合适环氧树脂包括,但不限于:“EPON RESIN”813,825,826,828,830,834,862,1001F,1002F,2012,DPS-155,164,1031,1074,58005,58006,58034,58901,871,872,和DPL-862,可以从Shell ChemicalCO.,Houston,Texas购买;“ARALITE”GY 6010,GY 6020,CY 9579,GT 7071,XU 248,EPN 1139,EPN 1138,PY 307,ECN 1235,ECN1273,ECN 1280,MT 0163,MY 720,MY 0500,MY 0510和PT 810,可以从Ciba Geigy,Hawthorne,New York购买;和“D.E.R.”331,317,361,383,661,662,667,732,736,“D.E.N.”431,438,439和444,可以从Dow Chemical CO.,Midland Michigan购买。合适的环氧树脂固化剂包括:V-15,V-25,和V-40聚酰胺,可以从ShellChemical CO.购买;“CUREZOL”AMZ,2MZ,2E4MZ,C11Z,C17Z,2PZ,2IZ,和2P4MZ,可以从Shikoku Fine Chemicals,Tokyo,Japan购买;“ERISYS”DDA或利用U-405,24EMI,U-410,和U-415加速的DDA,可以从CVC Specialty Chemicals,Maple Shade,New Jersey购买;和“AMICURE”PACM,352,CG,CG-325。和CG-1200,可以从Air Products,Allentown,Pennsylvania购买。合适的填充剂包括:锻制二氧化硅,例如,“CAB-O-SIL”L-90,LM-130,LM-5,PTG,M-5,MS-7,MS-55,TS-720,HS-5,和EH-5,可以从CabotCorporation,Tuscola,Illinois购买;“AEROSIL”R972,R974,R805,R812,R812 S,R202,US204,和US206,可以从Degussa,Akron,Ohio购买。合适的粘土填充剂包括:BUCA,CATALPO,ASP NC,SATINTONE 5,SATINTONE SP-33,TRANSLINK 37,TRANSLINK 77,TRANSLINK 445,和TRANSLINK 555,可以从EngelhardCorporation,Edison,New Jersey购买。合适的二氧化硅填充剂是SILCRON G-130,G-300,G-100-T,和G-100,可以从SCM Chemicals,Baltimore,Maryland购买。提高密封水解稳定性的合适硅烷耦合剂是Z-6020,Z-6030,Z-6032,Z-6040,Z-6075,和Z-6076,可以从Dow Corning Corporation,Midland,Michigan购买。可以从DukeScientific,Palo Alto,California购买各种尺寸的合适精确玻璃微珠隔离物。
透明导电材料层128沉积到第二面112b上作为电极。透明导电材料128可以是牢固粘结到前元件112的任何材料,能够抗电致变色器件内任何材料的腐蚀,抗大气的腐蚀,并有最小的漫反射或镜面反射,高的光透射率,近似中性色彩,和良好的导电性。透明导电材料128可以是掺氟氧化锡,掺杂氧化锌,铟锌氧化物(Zn3In2O6),铟锡氧化物(ITO),ITO/金属/ITO(IMI),如在LEYBOLD AG,Alzenau,Germany的J.Stollenwerk,B.Ocker,K.H.Kretschmer:“Transparent Conductive Multilayer-Systems for FPD Applications”中所公开的,上述U.S.Patent No.5,202,787中描述的材料,例如,TEC20或TEC 15,可以从Libbey Owens-Ford Co.of Toledo,Ohio购买,或其他的透明导体。一般地说,透明导电材料128的导电性取决于它的厚度和成分。与其他材料比较,IMI通常有较高的电导率。然而,我们知道IMI经历更快速的环境退化和遭受层间分层。IMI结构中的各层可以有不同厚度,但是,一般地说,第一层ITO的厚度范围是从约10至约200
Figure 10003_3
,金属厚度的范围是从约10
Figure 10003_4
至约200
Figure 10003_5
,和第二层ITO的厚度范围是从约10
Figure 10003_6
至约200。如果需要,可以在透明导电材料128与第二面112b之间沉积任选的颜色抑制材料层130,用于抑制电磁谱中任何多余部分的反射。
按照本发明,组合反射器/电极120沉积到第三面114a上。反射器/电极120至少包含一层反射材料121,它作为镜面反射层并形成整体电极,它与电致变色介质中的任何成分接触并与它们形成化学和电 化学稳定关系。如上所述,构造电致变色器件的常规方法是在第三面上包含透明的导电材料作为电极,和在第四面上放置反射器。通过“反射器”与“电极”的组合,并把它们放置在第三面上,可以获得几个预料之外的优点,它不但可以使器件的制造变得较简单,而且还使器件具有较高的性能,以下概述本发明组合反射器/电极的典型优点。
第一,与常规的透明电极和以前使用的反射器/电极比较,第三面上组合的反射器/电极通常有较高的导电性,它使设计有个更大的灵活性。在保持类似于利用第四面反射器可以得到的着色速度同时,我们可以改变第二面上透明导电电极的成分使它有较低的导电性(生产和制造的成本低和较容易),与此同时,大大降低制造电致变色器件的总成本和时间。然而,若特定设计的性能是极其重要的,则在第二面上可以使用中等至高导电性的透明电极,例如,ITO,IMI,等等。第三面上高导电性(即,小于250Ω/□,最好小于15Ω/□)反射器/电极与第二面上高导电性透明电极的组合不但产生具有更均匀着色的电致变色器件,而且还可以有增大的着色和变亮速度。此外,在第四面反射器反射镜组件中,有两个具有较低导电性的透明电极,而在以前使用的第三面反射器反射镜中,有一个透明电极和具有相对低导电性的反射器/电极,因此,在前元件和后元件上需要有使电流进出的长汇流条以保证合适的着色速度。本发明的第三面反射器/电极有较高的导电性,所以,即使在小的或不规则区域上,导电面上有非常均匀的电压或电势分布。因此,本发明提供较大的设计灵活性,允许第三面电极的电接触非常小,而仍然保持合适的着色速度。
第二,第三面反射器/电极有助于改进通过反射镜观看的图像。图1表示光如何传输通过常规的第四面反射器。在第四面反射器中,在从第四面反射器反射之前,光传输通过:第一玻璃元件,第二面上的透明导电电极,电致变色介质,第三面上的透明导电电极,和第二玻璃元件。这两个透明导电电极具有高度的镜面透射率,但还具有漫透射和反射成分,而任何电致变色反射镜中利用的反射层选取主要是它的镜面反射率。所谓漫反射或透射成分,它是指按照Lawbert定律 反射或透射部分入射光的材料,从而使光线扩展或散射。所谓镜面反射或和透射成分,它是指按照Snell反射或折射定律反射或透射入射光的材料。实际上,漫反射器和透射器往往略微使图像模糊,而镜面反射器展示清晰的图像。所以,传输通过反射镜的光有两个部分漫反射器(在第二面和第四面上),往往使图像变得模糊,该反射镜有第四面反射器的器件,而具有本发明第三面反射器/电极的器件仅有一个漫反射器(在第二面上)。
此外,因为透明电极的作用是部分漫透射器,而当漫透射器离反射面越远时,图像模糊就变得越严重,有第四面反射器的反射镜与有第三面反射器的反射镜比较,它使图像变得更加模糊。例如,在图1所示的第四面反射器中,第二面上的漫透射器与反射器之间是由电致变色材料,第二导电电极和第二玻璃元件分开的。第三面上漫透射器与反射器之间是由第二玻璃元件分开的。按照本发明,在第三面上包含组合的反射器/电极,去除一个漫透射器,从而使反射器与剩余漫透射器之间的距离接近到后玻璃元件的厚度。所以,本发明的第三面金属反射器/电极提供具有优良观看图像的电致变色反射镜。
最后,第三面金属反射器/电极在电致变色反射镜中可以改进减小双重成像的能力。如上所述,有几个可以发生反射的界面。利用颜色抑制或抗反射涂层,可以大大降低这些反射中的一些反射;然而,最主要的“双重成像”反射是由于第一面与包含反射器的表面之间非对齐造成的,减小这种反射影响的可重复方法是保证两个玻璃元件是平行的。目前,凸状玻璃往往用于乘客侧的外部反射镜,而非球面玻璃有时用于驾驶员侧的外部反射镜以增大视场和减小潜在的盲点。然而,可重复地弯曲有相同曲率半径的玻璃元件是困难的。所以,在制造电致变色反射镜时,前玻璃元件和后玻璃元件可能不完全平行(没有相同的曲率半径),因此,不然受控的双重成像问题变得更加显著。按照本发明,在器件的第三面上包含组合的反射器/电极,因此,光在反射之前不必传输通过后玻璃元件,可以大大减小因元件不平行发生的任何双重成像。
理想的是,在外部后视镜结构中包含较薄的玻璃以减轻反射镜的总重量,因此,用于操作反射镜取向的机构不会过载。减轻器件的重量还可以改进反射镜组件在振动时的动态稳定性。或者,减轻反射镜元件的重量可以允许更多的电子电路装入到反射镜外壳中,而不增加反射镜外壳的重量。至今,包含液相电致变色介质和两个薄玻璃元件的电致变色反射镜还没有商品化,因为薄的玻璃容得弯曲和变形或破损,特别是在极端的环境下。利用包含两个薄玻璃元件的改进电致变色器件,该器件中有改良的凝胶,可以使这个问题得到很大改进。在共同转让的1997年4月2日申请的U.S.Patent No.5,940,201中公开这种改进的器件,其标题为“AN ELECTROCHROMIC MIRRORWITH TWO THIN GLASS ELEMENTS AND A GELLEDELECTROCHROMIC MEDIUM”。在器件的第三面上添加组合的反射器/电极进一步有助于去除因两个玻璃元件不平行导致的残余双重成像。因此,按照本发明,腔室124包含与薄玻璃元件112和114相互作用的自由凝胶以制成反射镜,它作为一个厚的单个元件,而不是仅仅由密封件夹持在一起的两个薄玻璃元件。在包含溶液和交联聚合物基质的自由凝胶中,溶液散布到聚合物基质中,和继续具有溶液的功能。此外,至少一种液相电致变色材料溶解在溶剂中,所以,作为部分的溶液散布到聚合物基质(这通常称之为“胶状电致变色介质”126)。这可以使我们构造具有较薄玻璃的后视镜以减轻反射镜的总重量,而同时保持足够的结构整体性,因此,该反射镜可以经受汽车环境下共同的极端条件。这也有助于在薄的玻璃元件之间保持均匀的间隔,它改进反射镜外观(例如,着色)的均匀性。这种结构完整性的形成是因为分别没有足够强度特性的自由凝胶,第一玻璃元件112和第二玻璃元件114可以在电致变色反射镜中有效地耦合在一起,它们不再独立地移动,而是作为一个厚的单个元件,从而形成。这种稳定性包括,但不限于,抗弯曲,扭曲,弯折和破损,以及反射图像的改进图像质量,例如,较少畸变,双重图像,颜色不均匀性,以及每个玻璃元件的独立振动。然而,虽然耦合前玻璃元件和后玻璃元件 是重要的,同样重要的(如果不超过)是保证电致变色反射镜正常地工作。自由凝胶必须粘贴到这种器件壁上的电极层(若反射镜有第三面反射器,则包括反射器/电极),但它不干扰电极层与腔室116中设置的电致变色材料之间的电子迁移。此外,凝胶必须不会随时间收缩,龟裂,或渗漏,使凝胶本身不会造成差的图像质量。确保自由凝胶足够牢固地粘结电极层以耦合前玻璃元件和后玻璃元件,且其质量不随时间下降,同时允许电致变色反应如同在溶液中发生的一样,这是本发明的一个重要的特征。
为了合适地工作,反射镜必须准确地象征反射的图像,在驾驶员正在观看反射图像的同时,若玻璃元件(反射器粘附到元件)发生弯曲,则不可能完成这个任务。弯曲或扭曲发生的主要原因是由于反射镜安装和调整机构以及各种部件热膨胀系数差别造成的压力点,这些部件用于安装外部反射镜元件。这些部件包括:用于粘附反射镜元件(利用粘合剂粘贴到反射镜)到操作或调整反射镜位置的机构上载物板,仪表框,和外壳。许多反射镜通常还有作为二次密封的封装材料。这些部件,材料,和粘合剂中的每一种都有不同的热膨胀系数,在加热和冷却时发生不同程度的膨胀和收缩,从而施加应力到玻璃元件112和114上。很大反射镜上的静压力变成值得关注的问题,以及当前玻璃元件和后玻璃元件在底部向外弯曲而在反射镜顶部向内弯曲时,就可能导致双重成像问题。通过耦合前玻璃元件和后玻璃元件,薄玻璃/自由凝胶/薄玻璃的组合作为一个厚的单体件(在仍然允许电致变色反射镜正常工作的同时),可以减小或消除弯曲,扭曲,弯折,双重图像,和畸变问题,以及电致变色介质的非均匀着色。
自由凝胶与本发明薄玻璃元件之间的相互作用还可以提高有薄玻璃元件的电致变色反射镜110的安全特性。除了更容易弯曲以外,薄玻璃比厚玻璃更容易破损。通过自由凝胶与薄玻璃的耦合,提高了总体强度(如以上所讨论的),而且在器件破损的情况下可以限制破碎和散布以及容易收拾干净。
本发明中使用的改进交联聚合物基质公开在共同转让的1996年 3月15日申请的U.S.Patent No.5,940,201中,其标题为“ELECTROCHROMIC LAYER AND DEVICES COMPRISINGSAME”。
一般地说,聚合物基质是从交联聚合物链得到的,其中聚合物链是由单体的乙烯聚合作用形成,它的通式是:
Figure A0380749800321
其中R1是任选的,并可以选自下列的一组:烷基,环烷基,聚环烷基,杂环烷基,羧和烷基和链烯基衍生物;链烯基,环链烯基,环链二烯,聚环链二烯,芳基以及烷基和链烯基衍生物,羟烷基,羟链烯基;烷氧基烷基;和烷氧基链烯基,其中每个化合物有1至20个碳原子。R2是任选的,并可以选自下列的一组:烷基,环烷基,烷氧基烷基,羧基,苯基,和酮基,其中每种化合物有1至8个碳原子;和氧。R3,R4和R5可以是相同或不相同,并可以选自下列的一组:氢,烷基,环烷基,聚环烷基,杂环烷基,以及烷基和链烯基衍生物;链烯基,环链烯基,环链二烯,聚环链二烯,芳基,以及烷基和链烯基衍生物;羟烷基,羟链烯基,烷氧基烷基;烷氧基链烯基;酮基;乙酰乙酰基;乙烯醚及其组合,其中每种化合物有1至8个碳原子。最后,B可以选自下列的一组:羟基;氰氧基;异氰酸根络;异硫氰酸根络;环氧化物;硅基;乙烯酮;乙酰乙酰基,酮基,羟化物,亚氨基,胺,醛和乙烯醚。然而,专业人员知道,若B是氰氧基,异氰酸根络,异硫氰酸根络,或醛,则通常最好是R1,R2,R3,R4和R5没有羟基官能。
单体中优选的是:甲基丙烯酸甲酯;丙烯酸甲酯;异氰酸根乙基丙烯酸甲酯;2-异氰酸根乙基甲酯;2-羟乙基丙烯酸甲酯;2-羟乙基丙烯酸甲酯;2-羟乙基烯酸甲酯;2-羟乙基丙烯酸甲酯;3-羟基丙基烯酸甲酯;缩水甘油烯酸甲酯;4-乙烯基苯酚;乙酰醋酸基烯酸甲酯;和酰化乙酰醋酸基。
电致变色器件对杂质是敏感的,表现为低的循环寿命,电致变色材料在其漂白状态下的残余颜色,和差的UV稳定性。虽然许多商品化母体是相当纯的,其性能符合预定的标准,纯化可以提高它们的性能。然而,通过蒸馏不容易使它们纯化,因它们的低蒸汽压使真空蒸馏变得很困难或不可能。另一方面,可以纯化用于制作聚合物基质的单体,因此,单体是保证电致变色器件具有合适性能的重大进展。这种纯化可以通过色谱分离,蒸馏,再结晶,或技术人员熟知其他的纯化技术。
本发明优选实施例的单体应当是最好能够预聚合,通常是在制成的电致变色反射镜利用的溶剂中。预聚合是指单体和/或母体互相作用以产生相对长和相对线型聚合物。这些聚合物链在溶剂中保持未溶解的,且它的分子量是在约1,000至约300,000的范围内,虽然本领域专业人员知道,分子量在某些条件下高达3,000,000是可能的。
应当明白,多个单体可以一起预聚合。公式[1]表示本发明优选实施例的单体通式。一般地说,这些单体的任何组合可以在预聚合过程中组合成一个或多个聚合物(即,聚合物,共聚物,三聚物,等等)。例如,一个单体可以聚合成均匀的聚合物材料,例如,聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯),聚(2-isocyanatoethyl methacrylate)等。然而,通常最好是,具有交联反应成分的物质(例如,羟基,乙酰乙酰基,异氰酸盐,硫赶等)可以与其他的物质组合,这些物质有相同的交联反应成分或没有交联反应成分(例如,异丁烯酸甲酯,丙烯酸甲酯等)。若生产共聚物,则没有交联成分的单体与有交联成分的单体之比率可以在约200∶1至约1∶200的范围内。这些共聚物的例子包括:甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)与异丁烯酸甲酯(MMA)的组合以形成共聚物。HEMA与MMA的比率可以在约1∶3至约1∶50的范围内,最佳的比率是1∶10。有羟基的任何预聚合物优选交联剂(或有活性氢的任何反应组,例如,硫赶,羟基,乙酰乙酰基,尿素,蜜胺,尿烷等)是异氰酸盐,异硫氰酸盐,和官能度大于1的物质。此外,2-isocyanatoethyl methacrylate(IEMA)可以与MMA进行组合,其 比率是约1∶3至约1∶50的范围内,最佳的比率是1∶10。可以发生包含异氰酸盐的任何聚合物链的交联,它有包含活性氢的任何双或多官能化合物,例如,羟基,硫赶,乙酰乙酰基,尿素,蜜胺,尿烷,其中羟基是当前最优选的。它们一定有大于1的官能度,并可以与上述的相同,脂族化合物或芳族化合物,或最好是,4,4’-isopropylidenediphenol,4-4’(1-4 phenylenediisopropylidene)bisphenol,4-4’(1-3 phenylenediisopropylidene),或bisphenol1,3-dihydroxy benzene。虽然以上的描述涉及共聚物,但是专业人员应当明白,利用相同的技术可以制作更复杂的结构。
最后,两种共聚物可以组合成它们互相交联。例如,HEMA/MMA可以与IEMA/MMA组合,而HEMA的羟基族与IEMA的异氰酸盐族的自反应以形成开放的聚合物结构。应当明白,通过合适选取所用的反应交联物质,可以控制此处描述的任何聚合物交联速率。例如,利用芳族异氰酸盐或芳族乙醇或二者,可以增大反应速率。利用空间位阻的异氰酸盐或空间位阻的乙醇或二者,可以减小反应速率。
还应当注意,通过改变聚合物分子量,聚合物重量百分比,和聚合物基质的交联密度,可以改变自由凝胶的刚度。自由凝胶的刚度随增大的聚合物浓度(重量百分比),增大的交联密度,和在一定范围内增大的分子量而增大。
通常,利用厚度约为2.3mm的玻璃元件制作电致变色反射镜。按照本发明的优选薄玻璃元件的厚度约为1.0mm,它可以使重量减轻一半以上。这减轻的重量可以保证用于操作反射镜取向的机构不会过载,该机构通常称之为载物板,并且还对反射镜的振动稳定性有重大的改进。
前玻璃元件112可以是任何很薄和透明的材料,并有能够工作在各种条件下的足够强度,例如,通常可以在汽车环境中找到的变化温度和压力。前元件112可以由任何类型玻璃,硼酸盐玻璃,钠钙玻璃,浮法玻璃或任何其他的材料制成,例如,聚合物或塑料,它们在电磁谱的可见光区下是透明的。前元件112最好是厚度在0.5mm至约1.8 mm范围内的玻璃片,更好的是在约0.5mm至1.6mm的范围内,是在约0.5mm至1.5mm的范围内,甚至更好的是在约0.8mm至1.2mm的范围内,当前最佳的厚度约为1.0mm。后元件114必须满足上述的工作条件,不同的是,它不必是透明的,因此,它可以是聚合物,金属,陶瓷,但最好是厚度范围与元件112相同的玻璃片。
若两个玻璃元件做得很薄,则内部或外部反射镜的振动性质可以得到改进,虽然外部反射镜的效应是更加显著。由于发动机运行和/或车辆运动造成的这些振动影响后视镜,使反射镜基本上作为重量加到悬臂梁的末端。这种振动反射镜使反射图像变得模糊,它涉及安全性问题,以及令驾驶员感觉不愉悦。当悬臂梁末端的重量(即,粘附到外部反射镜上载物板的反射镜元件或安装在内部反射镜的反射镜元件)减轻时,反射镜振动的频率就增大。若反射镜振动的频率增大到约60Hz,则反射图像的模糊在视觉上不会令车辆占用人感觉不愉悦。此外,当反射镜振动的频率增大时,反射镜在振动时所经历的距离就大大减小。因此,通过减轻反射镜元件的重量,完整的反射镜变得更加振动稳定,它可以提高驾驶员观看车辆后面情况的能力。例如,有两个厚度为1.1mm玻璃元件的内部反射镜的第一模式水平频率约为55Hz,而有两个厚度为2.3mm玻璃元件的内部反射镜的第一模式水平频率约为45Hz。这个10Hz的频率差对于驾驶员如何观看反射图像产生重大的改进。
在电致变色器件的组装和制造过程中,聚合物珠可以加到第二面或第三面观看区的电致变色反射镜区,即,周边密封的内侧,在制造过程中暂时保持合适的单元间隔。这些聚合物珠对于有薄玻璃元件的器件是更有用的,因为它们有助于在器件制造期间防止发生畸变和双重图像,并在凝结之前可以保持均匀的电致变色介质厚度。理想的是,这些聚合物珠包括电致变色介质中溶解的材料,且在与腔室124(例如,凝胶层的成分)内包含的任何电致变色系统相容的同时,这种材料对于电致变色系统是有益的。虽然利用PMMA珠是众所周知的,但它们不是最好的,因为它们有以下的缺点:它们需要热循环(一般 是85℃下至少2小时)进行溶解,在本发明优选的凝胶交联之前不溶解,它们可以使凝胶和非凝胶电致变色器件中的光折射产生缺陷,以及它们可以使电致变色介质在聚合物珠溶解之前的区域附近更慢地着色和变得清晰。
按照本发明的另一个方面,聚合物珠是在环境或准环境温度下溶解在电致变色器件内而没有光折射不完美,把它们放置或散布到反射镜或窗口的观看区域内的第二面或第三面上,因此,在制造和此后很快溶解期间,它们可以防止畸变和保持单元间隔。
可以按照以下方法把聚合物珠合并到电致变色反射镜中:把合适尺寸的玻璃珠填充到周边密封树脂中以形成最终的单元间隙(通常是,电致变色反射镜内部液相的直径约为135微米),其比率约为1/2重量百分比。干的聚合物珠的尺寸约10%大于玻璃珠,这些玻璃珠装入到一端有孔的“撒盐瓶”型容器内。后玻璃元件114与面朝上的内部电极面(第三面)平坦地放置。利用撒盐瓶使塑料珠散布到第三面114a上沉积的涂层(120),其浓度约为每平方厘米5个至10个珠。利用LCD制造中典型的撒布或丝网印刷方法,使周边密封件116加到前元件112后表面上透明导电电极表面的边缘周围,使密封材料覆盖沿一个边缘约2mm间隙以外的整个周边。在组装玻璃板和密封固化之后,密封中的这个间隙用作电致变色介质的填充端口(未画出)。在密封完成之后,把第一玻璃板放置在第二玻璃板的上面,并紧压该组合件,使这两个玻璃板组合在一起,直至两个玻璃板之间的间隙是由玻璃和塑料隔板确定。然后,固化密封件116。利用填充端口使电致变色单元填充到真空室中的空容器或槽内,之后再进行抽空。电致变色液体介质是这样填充到槽或容器内,使填充端口被淹没。然后,真空室被回填,迫使液体电致变色材料通过填充端口并进入腔室。然后,利用粘合剂堵塞填充端口,通常是利用UV光固化粘合剂,并固化堵塞材料。这种真空填充和堵塞过程通常用在LCD技术中。若利用合适的聚合珠材料,则聚合珠就溶解在电致变色介质中,在室温下不留下踪迹,或给电致变色介质凝胶加适度的热量,从而永久地固定单元间隙。
一般地说,这些聚合珠包括环境或准环境温度下容易溶解在有机溶剂中的材料,碳酸丙烯。这种材料应当在自由凝胶交联的时间内(一般为24小时)溶解在电致变色介质中,但不是如此之快,它们在反射镜元件处理(例如,密封和真空回填)期间不具有间隔功能。满足上述要求的材料包括从ICI Acrylics,Wilmington,DE购得的下列共聚物:“ELVACITE”2008,MMA/异丁烯酸共聚物,“ELVACITE”2010,MMA/丙烯酸乙酯共聚物,“ELVACITE”2013,和MMA/正丁基丙烯酸共聚物,以及聚碳酸丙烯,其中“ELVACITE”2013是当前优选的。除了这些共聚物以外,人们相信,诸如各种聚丙烯酸酯和聚醚的材料可适合于可溶解的珠。
由于这些珠在制造期间的短时间内用于保持单元间隔,它们的直径最好应当等于或略微大于器件的单元间隔,通过相继的筛选可以得到所需的直径尺寸。可以从ATM,Milwaukee,Wisconsin购买到合适尺寸的细筛。若需要135微米玻璃珠装入到密封树脂中,则优选的塑料珠尺寸约大10%或约为148微米。为了筛选塑料珠到148微米的范围,需要标准的145微米和标准的150微米细筛。若要求更精确的范围,则可以定制合适尺寸的细筛。把150微米细筛放置在145微米细筛的上部,并用未分大小的塑料珠放入上面150微米细筛。然后,振动细筛,使小于150微米的珠落下通过150微米细筛的孔。小于145微米的珠落下通过下面145微米细筛,而尺寸在145微米与150微米之间的塑料珠就在145微米细筛与150之间微米细筛被俘获。若这些塑料珠结块或粘连在一起,则可以采用有效的分离方法,在振动细筛的同时用诸如水的液体冲洗通过细筛堆。按照这种方式湿筛选的塑料珠在使用之前必须干燥,例如,在80°的炉子中烘烤2小时。
在器件的第三面上添加组合的反射器/电极有助于去除由于两个玻璃元件不平行造成的双重成像。
得到有第三面反射器/电极120的可靠电致变色反射镜的最重要因素是,反射器/电极有足够的反射率,且包含反射器/电极的反射镜有合适的工作寿命。关于反射率,汽车制造商优选的反射镜是内部反 射镜的反射率至少为60%,而对外部反射镜的反射率要求不太严格,通常是在35%以上。
为了制作70%反射率的电致变色反射镜,反射器的反射率必须高于70%,因为反射器之前的电致变色介质减小了反射器界面的反射率,与空气中的反射器比较,电致变色介质的折射率大于空气的折射率。此外,玻璃,透明电极,和电致变色介质即使在清晰状态下也有略微的光吸收。典型的是,若要求总的反射率为65%,则反射器的反射率应当在75%左右。
关于工作寿命,包含反射器/电极120的各层必须与周边密封有合适的粘合强度,最外层必须有良好的存放寿命,存放寿命是涂敷与组装反射镜之间的时间,各层必须能抗大气或电接触腐蚀,必须牢固地粘贴到玻璃表面或在此以下的各层,例如,低层122或中间层124。反射器/电极120的总薄片电阻可以在约0.01Ω/□至约100Ω/□的范围内,最好是在约0.2Ω/□至约25Ω/□的范围内。如在以下更详细讨论的,在第三面反射器/电极的导电率小于2Ω/□的情况下,利用部分的第三面反射器/电极作为高导电接触的改进电互连,或可以利用第二面透明导电电极的汇流条。
参照图3的本发明一个实施例,提供一种由单层反射银或银合金121制成的反射器/电极,它与至少一个液相电致变色材料接触。银层或银合金层覆盖第二元件114的整个第三面114a。反射银合金是银与一种或多种金属的均匀或非均匀混合物,或银的非饱和,饱和,或超饱和固溶体与一种或多种金属的均匀或非均匀混合物。反射层的厚度是在约50
Figure 10003_8
至约2000的范围内,最好是在约200至约1000
Figure 10003_11
的范围内。若反射层121直接沉积到玻璃表面,则最好利用等离子体放电处理玻璃表面以改进粘附性。
表1表示可以作为第三面反射器的若干个不同金属的相关性质与适合于本发明反射器/电极120材料的比较。表1中有适用于作为第三面反射器/电极的反射性质的材料是铝,银,和银合金,第三面反射器/电极与机动车内部电致变色反射镜中至少一种液相电致变色材料接 触。在与电致变色介质中液相材料接触时,铝的性质很差,因为铝与这些材料相互作用或被这些材料腐蚀。相互作用或腐蚀的铝是非反射和非导电的,通常是被溶解,剥落,或与玻璃表面分层。银比铝稳定得多,但在沉积到整个第三面上时可能失效,因为它没有长的存储寿命,且在暴露到机动车环境的极端环境下时,它不能抗电接触腐蚀。这些极端环境情况包括:从约-40℃至约85℃范围的温度,以及从约0%至约100%范围的湿度。此外,反射镜必须在这些温度和湿度下经受高达100,000次循环的着色循环。其他的现有技术材料(银/铜,铬,不锈钢,铹,铂,钯,因康镍合金,铜,或钛)具有以下的一些缺点:例如,非常差的色中性(银/铜,铜);低反射率(铬,不锈钢,铹,钼,铂,钯,因康镍合金,和钛);差的除尘能力(铬);或低的电接触稳定性(铬,不锈钢和钼)。
若银与某些材料构成合金以制作第三面反射器/电极,则可以克服与银金属和铝金属相关的缺陷。反射层的合适材料是白金,和银/钯,银/金,银/铂,银/铹,银/钛,等等。在以下的文献中描述白金的例子:“White Golds:A Review of Commercial MaterialCharacteristics&Alloy Design Alternatives”,Gold Bull,1992,25(3),pp.94-103,Greg Normandeau,和“White Golds:A Question ofCompromises--Conventional Material Properties Compared toAlternative Formulations”,Gold Bull,1994,27(3),pp.70-86,Greg Normandeau et al.。溶质材料的量可以不同,即,钯,金,等等。从表1中可以看出,银合金惊奇地保留银的高反射率和低的薄片电阻性质,而同时改进它的接触稳定性,存储寿命,而且在用作包含0.2克分子四氟硼酸四乙铵的碳酸丙烯中的电极时,还可以增大它潜在稳定性的窗口。当前反射层121的优选材料是银/金,银/铂。和银/钯。
更典型的是,除了反射合金层121以外,反射器/电极120还有导电金属,金属氧化物,金属氮化物,或直接沉积到第三面114a上合金的任选基底层122。在反射材料层121与基底涂层122之间还可以设置导电金属或合金123的任选中间层。若反射器/电极120包含多层, 则在两个金属或合金之间应当没有原电池腐蚀。若任选的基底层122沉积在反射层121与玻璃元件114之间,则它应当是环境坚固耐用的,例如,牢固地粘结到第三(玻璃)面114a和反射层121,并在密封件116粘结到反射层上时保持这种粘结。基底层122的厚度是在约50
Figure 10003_12
 至约2000
Figure 10003_13
的范围内,最好是在约100至约1000
Figure 10003_15
的范围内。基底层122的合适材料是铬,不锈钢,硅,钛,镍,钼,氧化铬,氧化锌,以及铬/钼/镍合金,镍/铬合金,钼,和镍基合金(通常称之为因康镍合金,可以从Castle Metals,Chicago,Illinois购买)。因康镍合金的主要成分是镍,其范围是从52%至76%(分别是Inconel
Figure 10003_16
617和600),铁的范围是从1.5%至18.5%(分别是Inconel
Figure 10003_17
617和718),和铬的范围是从15%至23%(分别是Inconel
Figure 10003_18
600和601)。目前例子中使用的Inconel617有52%镍,1.5%铁,22%铬和典型的“其他”成分,包括:12.5%钴,9.0%钼,和1.2%铝。
在一些情况下,若反射层121材料没有牢固地粘结到基底层122材料上,或在这两种材料之间存在任何有害的相互作用,例如,原电池腐蚀,则最好是在反射层121与基底层122之间制成任选的中间层123。如果使用,则中间层123应当具有环境坚固性,例如,牢固地粘结到基底层122和反射层121,并在密封件116粘贴到反射层121上时保持这种粘结。中间层123的厚度是在约10至约2000
Figure 10003_21
的范围内,更好的是在约10至约1000
Figure 10003_23
的范围内,最好是在约10
Figure 10003_24
至约100的范围内。任选中间层123的合适材料是铟,钯,锇,钨,铼,铱,钼,铹,钌,不锈钢,钛,铜,镍,金,铂,以及主要是上述材料的合金,例如,白金(82%Au和18%Ni),任何其他铂族金属,及其混合物。参照例1和例2,它说明在铬基底层与银或银合金反射层之间插入铹中间层,如何使铜加速乙酸盐喷射(CASS)中的失效时间增加10倍。例4说明在铬基底层与有钼闪光防护层的银合金之间插入钼中间层,如何使CASS中的失效时间增加12倍。
最后,有时需要在反射层121上形成一个或多个任选的闪光防护层124,使它(而不是反射层121)与接触电致变色介质。这种闪光防 护层124必须有作为电极的稳定性质,它必须有长的存储寿命,它必须牢固地粘结到反射层121,并在在密封件116粘贴到反射层121上时保持这种粘结。它必须足够薄,因此,它不能完全阻塞反射层121的反射率。按照本发明的另一个实施例,若非常薄的闪光防护层124覆盖在高反射层121上,则反射层121可以是银金属或银合金,因为闪光层在允许高反射层121对反射镜反射率仍然有作用的情况下可以保护反射层。在这种情况下,薄的(例如,约小于300
Figure 10003_26
,最好是约小于100
Figure 10003_27
)铹,钌,钯,铂,镍,钨,钼层或其合金层沉积到反射层121上。闪光层的厚度取决于选取的材料。例如,利用第三面涂层构造的元件,银层下面有铹,钌,铬。涂敷10钌的闪光层与没有闪光层的元件比较,具有改进的电阻,而在经受高温测试时,处理期间形成抗斑点缺陷和元件观测区的云雾。具有钌闪光层的元件初始反射率为70-72%。若反射层121是银,则闪光层122可以是银合金或掺铝氧化锌。闪光层或较厚的覆盖层还可以是透明导体,例如,透明的金属氧化物。
另一种有效的第三面反射电极包括:由硅制成的反射器层,在其上面覆盖氧化物材料层。
最好是,但不是基本的,第三面反射器/电极120在电路中作为阴极,若反射器/电极用作阳极,则可能发生阳极溶解或阳极腐蚀。从表1中可以看出,若使用某些银合金,则稳定性的正电势限制扩展到足够远,例如,1.2V,因此,可以安全地使用银合金反射器/电极作为与至少一种液相电致变色材料接触的阳极。
表1 
  金属 空气中的白光反射率 器件中的反射率(%) 接触稳定性 电势稳定性的负电势限制窗口(V) 电势稳定性的正电势限制窗口(V)
  Al   >92   N/A   很差   N/A   N/A
  Cr   65   N/A   差   N/A   N/A
  不锈钢   60   N/A   好   N/A   N/A
  Rh   75   N/A   很好   N/A   N/A
  Pt   72   N/A   很好   N/A   N/A
因康镍合金   55   N/A   N/A   N/A   N/A
  Ag   97   84   尚可   -2.29   0.86
  Ag2.7Pd   93   81   好   -2.26   0.87
  Ag10Pd   80   68   好   -2.05   0.97
  Ag6Pt   92   80   好   -1.66<sup>*</sup>   0.91
  Ag6Au   96   84   好   -2.25   0.98
  Ag25Au   94   82   好   -2.3   1.2
*这个数字是有疑问的,因为测试是在含一些水的碳酸丙烯中进行的。
利用各种沉积过程可以沉积各层反射器/电极120,例如,RF和DC溅射,电子束蒸发,化学气相沉积,电解沉积等众所周知的方法。通过溅射(RF或DC)所需合金的靶,或溅射构成所需合金的各个金属分开靶,优选地沉积最佳的合金,因此,在沉积过程期间各种金属发生混合,在混合金属沉积和固化到基片表面上时制成所需的合金。
在另一个实施例中,图4所示的反射器/电极120至少有两层(121和122),其中至少一层基底材料122基本覆盖第三面114a的整个部分,而至少一层反射材料121覆盖第三面114a的内侧部分。但没有覆盖设置密封件116的周边部分125。在沉积反射材料121层时掩蔽该部分基底层122,可以建立周边部分125,或反射材料层可以沉积到整个第三面,随后在周边部分中去除或部分去除反射材料。利用物理掩模或其他熟知的技术,例如,光刻法,可以完成基底层122的掩蔽。 或者,利用各种技术在周边部分中部分地去除基底层122,例如,蚀刻(激光,化学,或其他方法),机械刮削,喷砂等。激光蚀刻是当前最优选的方法,由于它的精确度,速度,和便于控制。在去除足够金属以允许密封件116直接粘结到第三面114a的图形中,利用激光蚀刻可以最佳地完成部分去除,与此同时在这个区域留下足够的金属,使这个区域中的导电性基本不受影响。
此外,导电材料123的任选中间层可以覆盖到第三面114a的整个区域,并设置在反射层121与基底层122之间,或者,它可以仅仅放置在反射层121覆盖的区域以下,即,不是在周边部分125。若利用这个任选的中间层,则它可以覆盖第三面114a的整个区域,或如以上所讨论的,它可以被掩蔽或从周边部分中去除。
任选的闪光防护层124可以涂敷到反射层121上。反射层121,任选的中间层123,和基底层122最好有类似于以上描述的性质,不同的是,反射材料层121不需要牢固地粘结到环氧树脂密封件,因为需要去除它放置在密封件116的周边部分。因为去除了与环氧树脂密封件的相互作用,银金属本身以及上述的银合金具有反射层的功能。或者,粘结促进剂可以添加到密封材料中,它增强与银或银合金的粘附力,而反射层可以沉积到大部分的第三面,其中包括密封区域以下的极大部分。在U.S.Patent No.6,157,480中公开这种粘结促进剂,其标题为“SEAL FOR ELECTROCHROMIC DEVICES”。
再参照图3,透明导体128(设置在前元件后表面112b上),反射器/电极120(设置在后元件前表面114a上),和密封件116的内周壁132确定的腔室125内包含电致变色介质126。电致变色介质126能够衰减传输通过的光,且至少有一种与反射器/电极120紧密接触的附加液相电致变色材料,和至少一种附加的电活化材料,它可以是液相,表面限定或电镀到表面上的材料。然而,当前最优选的介质是液相氧化还原电致变色材料,例如,在上述U.S.Patent No.4,902,108,5,128,799,5,278,693,5,280,380,5,282,077,5,294,376,和5,336,48中所公开的。标题为“ELECTROCHROMIC MEDIUM CAPABLE OF PRODUCING A PRE-SELECTED COLOR”的U.S.Patent No.6,202,987公开这样的电致变色介质,在它正常工作的整个范围内表现为灰色。若利用液相电致变色介质,则可以利用熟知的技术,例如,利用真空回填方法,穿过可密封的填充端口插入到腔室125内。
设置在第四玻璃面114b上的电阻加热器138可以是任选的ITO层,掺氟氧化锌,或可以是熟知的其他加热器层或结构。导电弹簧卡子134a和134b放置在涂层玻璃片(112和114)上,它可以与透明导电涂层128的暴露区域(卡子134b)和第三面反射器/电极(卡子134a)形成电接触。合适的导电体(未画出)可以焊接或连接到卡子(134a和134b),因此,可以从合适的功率源加所需的电压到该器件上。
诸如上述Canadian Patent No.1,300,945和U.S.Patent No.5,204,778,5,434,407,和5,451,822中公开的电路1 50连接并允许控制加到反射器/电极120和透明电极128上的电压,使电致变色介质126变暗,从而衰减传输通过的各种光量,因此改变包含电致变色介质126的反射镜反射率。
如上所述,反射器/电极120的低电阻可以有较大的设计灵活性,在保持合适的着色速度下,允许第三面反射器/电极的电接触很小。这种灵活性扩展到改进第二面112b上透明导电材料层128的互连技术。现在参照图5a和5b,它说明驱动电势加到透明导电材料层128上的改进机构。通过连接汇流条(或卡子119a)到反射器/电极区120a,就在功率源与透明导电材料层128之间建立电连接,因此,在到达透明导体128之前,驱动电势传输通过反射器/电极区120a和密封件116中导电粒子116b。反射器/电极必须不在区域120c中出现,因此,电流没有机会从反射器/电极区120a流到120b。这种配置是有这样的优点,它允许与透明导电材料128的连接几乎总是围绕周边,从而改进电致变色介质126的变暗和变亮的速度。
在这种配置中,密封件116包括:典型的密封材料,例如,环氧树脂116a,其中包含导电粒子116b。导电粒子可以很小,例如,金,银,铜等涂敷的塑料,其直径约在5微米至约80微米之间,在这种情 况下,必须有足够数量的粒子以保证反射器/电极区120a与透明导电材料128之间有足够的导电率。或者,导电粒子可以足够大作为隔离物,例如,金,银,铜等涂敷的玻璃珠或塑料珠。反射器/电极120被分隔成两个不同的反射器/电极区(120a和120b,它们被空缺反射器/电极的区域120c隔开)。有多种方法可以从区域120c中去除反射器/电极120,例如,化学蚀刻,激光烧蚀,刮削等物理去除。在沉积反射器/电极期间利用掩模也可以避免沉积在区域120c中。具有粒子116b的密封件116接触区域120c,从而在反射器/电极区120a与透明导电材料128层之间存在导电路径。因此,与反射器/电极区120b的电连接使电势可以加到电致变色介质,这种电连接是通过卡子119b连接到反射器/电极区120d中的电路(图5b)。导电粒子116b不可以放置在这个反射器/电极区120b,因为反射器/电极区120b与透明导电材料128层之间可能发生电短路。若发生这种电短路,则电致变色器件就不能正常工作。此外,在区域120b中应当没有导电密封件116b。
可以利用各种方法以保证没有导电粒子116b进入这个反射器/电极区120b,例如,设置非导电材料到空缺导电材料的反射器/电极的区域120c。可以利用双重配料器沉积具有导电粒子116b的密封料116到反射器/电极区120a,而同时沉积非导电材料到反射器/电极区120c。另一种方法是在区域120c中固化非导电密封料116,然后,设置导电材料116c进入边缘间隙,使反射器/电极区120a与透明导电层128形成电连接。保证没有导电粒子到达反射器/电极区120b的常规方法是确保密封料116有合适的流动特性,使导电部分116b在组装期间挤出密封料时停留在后面,而仅仅使密封料116的非导电部分流入到区域120b。在另一个实施例中,隔离件116不需要包含导电粒子,而导电件或材料116c可以放置在导电件116的外边缘,使透明导电材料128与反射器/电极区120a互连。
图6表示改进电互连技术的另一个实施例,其中密封件116的第一部分直接加到第三面114a,并在加到反射器/电极120之前固化。在反射器/电极区120沉积到第一部分密封件116之上的第三面114a之 后,利用机械方法切割部分的固化密封件116,从而留下有预定厚度的部分116i,(该厚度取决于第二面112b与第三面114a之间所需的单元间隔)。单元间隔是在约20微米至1500微米之间的范围内,最好是在约90微米至750微米之间的范围内。通过固化第一部分的密封件和利用机械方法切割它到预定的厚度(116i),就不需要使用玻璃珠确保恒定的单元间隔。玻璃珠对于形成单元间隔是有用的,然而,它们在接触反射器/电极120和透明导体128时产生应力点。去除玻璃珠之后,也就消除这些应力点。在机械加工时,去掉涂敷到第一部分密封件116上的反射器/电极120,从而留下空确反射器/电极120的区域。然后,第二部分密封件116ii沉积到第一部分密封件116i的机械加工区,或对应于116i区域中第二面112b上的涂层,在按照常规方式组装之后固化密封件116ii。最后,外部导电密封件117可以任选地沉积到密封件116的外围周边部分,使得反射器/电极120的外部边缘与透明导电材料128外围周边之间形成电接触。这种结构是有利的,它可以使与透明导电材料128的连接几乎总是围绕周边,从而改进电致变色介质126的变暗和变亮的速度。
再参照图2,体现本发明的后视镜最好包括:仪表框144,它围绕每个部件110,111a和/或11b的整个周边延伸。仪表框144隐藏和保护图3中的弹簧卡子134a和134b(或图5a中的116a和116b;图6中的116i,116ii,和117),和密封件的周围边缘部分以及前玻璃元件112和后玻璃元件114。仪表框的各种设计是众所周知的,例如,以上U.S.Patent No.5,448,397中公开和描述的仪表框。各种外壳也是众所周知的,它们用于粘结反射镜组件到汽车的内部前挡风玻璃,或粘结反射镜组件111a和111b到汽车的外侧。在上述U.S.Patent No.5,337,948中公开一种优选的安装支架。
电路中最好包括环境光传感器(未画出)和眩光传感器160,眩光传感器放置在反射镜之后,并能看穿完全或部分去除反射材料的部分反射镜,或眩光传感器可以放置在反射面之外,例如,在仪表框144或如以下所描述的,眩光传感器可以放置在均匀沉积的半反半透涂层 之后。此外,可以完全去除或部分去除上述的电极和反射器区域,例如,146,允许真空荧光显示器,例如,罗盘,时钟,或其他的标记展示给车辆驾驶员,或如以下所描述的,这个发光显示器组件可以有均匀沉积的半反半透涂层。本发明还适用于仅利用一个视频芯片光传感器测量眩光和环境光的反射镜,它还能够确定眩光的方向。按照本发明构造的车辆内部自动反射镜还能够控制一个或两个外部反射镜,它们作为自动反射镜系统中的从属反射镜。
以下的典型例子不是对本发明范围的限制,而是用于说明它的应用:
例1
通过顺序沉积约700
Figure 10003_29
铬和约500银到切割成汽车反射镜元件形状的厚为2.3mm平坦钠钙浮法玻璃片表面上,制备包含高反射率第三面反射器/电极的电致变色反射镜器件。通过顺序沉积约700
Figure 10003_31
铬和含3%重量钯的约500
Figure 10003_32
银合金到该玻璃元件形状上,还制备第二组高反射率第三面反射器/电极。沉积的完成是在磁控管溅射系统中让玻璃元件形状通过分开的金属靶,该系统中的基础压力为3×10-6托和氩气压力为3×10-3托。
铬/银和3%钯的铬/银合金涂层玻璃汽车反射镜形状用作电致变色反射镜器件的后平面元件。前元件是从LOF购买的TEC 15透明导体涂层玻璃片,切割成的形状和尺寸类似于后玻璃元件。利用环氧树脂周边密封,使前元件与后元件粘结在一起,其导电平面互相相对且互相之间有间隔的平行。电极之间的间隔约为137微米。器件是经周边密封中留下的填充端口真空填充电致变色溶液,其组成为:
0.028克分子5,10-二氢-5-10-二甲吩嗪
0.034克分子1,1′-二(3-苯基(正丙烷))-4,4′-双吡啶二(四氟硼酸盐)
0.030克分子2-(2′-羟基-5′-甲氧苯基)-苯并三唑
它们是在碳酸丙烯中溶解的3%重量ElvaciteTM2051甲基丙烯酸甲酯溶液中。
利用在UV光下曝光固化的UV固化粘合剂填塞填充端口。
这些器件经受加速的耐久性测试,直至器件的密封完整性被破坏,或反射器/电极层分层,或透明电极层基本退化或损坏,此时,我们说该器件已失效。第一次完成的测试是蒸气压热试验,其中器件密封在含水的容器中,并在120℃下经受每平方英寸150磅的压力。第二次完成的测试是铜加速乙酸盐喷射(CASS),如在ASTM B 368-85中所描述的。
在测试一天之后观测电致变色器件时,所有的器件都不能经受CASS测试,且所有的器件都不能经受蒸气压热试验。
例2
除了具体规定的以外,按照例1中的条件和描述制造这个例子中的器件。通过顺序沉积约700
Figure 10003_33
铬,约100铹,和约500
Figure 10003_35
银到玻璃元件形状的表面上,制备多层组合的反射器/电极。通过顺序沉积约700
Figure 10003_36
铬,约100铹,和含3%重量钯的约500银合金到玻璃元件形状的表面上,还制备第二组多层组合的反射器/电极。按照例1中描述的方法制造和测试电致变色器件。
在发生失效之前,包含铬,铹和银的顺序多层组合反射器/电极的器件比例1中的器件经受长2倍的蒸气压热试验和长10倍的CASS试验。在发生失效之前,包含铬,铹和3%钯银合金的顺序多层组合反射器/电极的器件比例1中的器件经受长3倍的蒸气压热试验和长10倍的CASS试验。
例3
除了具体规定的以外,按照例1中的条件和描述制造这个例子中的器件。通过顺序沉积约700
Figure 10003_39
铬,约500钼,和含3%重量钯的约500
Figure 10003_41
银合金到玻璃元件形状的表面上,制备多层组合的反射器/电极。按照例1中描述的方法制造和测试电致变色器件。
在发生失效之前,包含铬,铹和3%钯银合金的顺序多层组合反射器/电极的器件比例1中的器件经受长10倍的CASS试验。
例4
除了具体规定的以外,按照例1中的条件和描述制造这个例子中的器件。通过顺序沉积约700
Figure 10003_42
铬,含3%重量钯的约500
Figure 10003_43
银合金和约100
Figure 10003_44
钼到玻璃元件形状的表面上,制备多层组合的反射器/电极。通过顺序沉积约700
Figure 10003_45
铬,约500
Figure 10003_46
钼,含3%重量钯的约500
Figure 10003_47
银合金,和约100钼到玻璃元件形状的表面上,还制备第二组多层组合的反射器/电极。按照例1中描述的方法制造和测试电致变色器件。
在发生失效之前,包含铬,钼,3%钯银合金,和钼的顺序多层组合反射器/电极的器件比含铬,3%钯银合金,钼的器件经受长25%的蒸气压热试验和长12倍的CASS试验。此外,包含铬,钼,3%钯银合金,和钼的顺序多层组合反射器/电极的器件比例3中制造的器件长3倍的CASS试验。最后,包含铬,3%钯银合金,和钼的顺序多层组合反射器/电极的器件比例1中含铬,和3%钯银合金的顺序多层组合反射器/电极的器件长2倍的CASS试验和长20倍的蒸气压热试验。
例5
除了具体规定的以外,按照例1中的条件和描述制造这个例子中的器件。通过顺序沉积约700
Figure 10003_49
铬,约100铹,和约500
Figure 10003_51
银到玻璃元件形状的表面上,制备多层组合的反射器/电极。通过顺序沉积约700铬,约100
Figure 10003_53
铹,和含3%重量钯的500银合金到玻璃元件形状的表面上,还制备第二组多层组合的反射器/电极。通过顺序沉积约700
Figure 10003_55
铬,约100
Figure 10003_56
铹,和含6%重量铂的约500银合金到玻璃元件形状的表面上,还制备第三组多层组合的反射器/电极。通过顺序沉积约700铬,约100
Figure 10003_59
铹,和含6%重量金的约500银合金到玻璃元件形状的表面上,还制备第四组多层组合的反射器/电极。通过顺序沉积约700铬,约100
Figure 10003_62
铹,和含25%重量金的约500
Figure 10003_63
银合金到玻璃元件形状的表面上,还制备第五组多层组合的反射器/电极。按照例1中描述的方法制造电致变色器件。
导电卡子连接到器件中前元件和后元件的间距部分。功率源连接到导电卡子,且在约20℃下连续250小时加1.2V电压到器件上,其中连接的安排使使反射器/电极为阴极。包含铬,铹和银的顺序多层组 合反射器/电极的器件在电致变色介质内显示发黄的效应。这种发黄现象在任何银合金器件中不是明显的。
图7A-7G说明本发明电致变色后视镜的各种结构,特别是光源170,例如,信息显示器(即,罗盘/温度显示器)或信号灯,放置在电致变色后视镜之后的反射镜组件内。按照图7A所示的第一种结构,电致变色后视镜的结构类似于以上所描述的结构,不同的是,第二电极120包含第二电极120区域内反射材料层121中的窗口146,窗口146是在光源170之前。第二电极120还包含导电材料的涂层172,它基本覆盖后元件114的全部前表面114a。最好是,涂层172至少是部分透射的,为了能使从光源170发射的光经窗口146透射通过电致变色反射镜。在窗口146的整个区域上提供导电涂层172,窗口146区域中的电致变色介质125响应于加到导电卡子上的电压,好象窗口146是不存在的。涂层172可以是单层透明的导电材料。这个单层可以是与第一电极128相同的材料制成(即,铟锡氧化物)。
由ITO,铟锌氧化物,氧化锌,掺氟氧化锡,或其他透明导体制成的透明电极有优化的厚度,它可以使可见光(中心波长通常为550nm)的透射率最大。这些透射率优化厚度是非常薄的层(<300
Figure 10003_64
),其优化层通常称之为1/2波,全波,11/2波等厚度。对于ITO,1/2波厚度约为1400
Figure 10003_65
,全波厚度约为2800。令人惊奇的是,这些厚度不是半透半反(即,部分透射,部分反射)电极的最佳厚度,它在诸如银或银合金的金属反射器下面有透明导体的单个底层。获得反射光相对色中性的最佳厚度是500nm波长光为中心的1/4波,3/4波,11/4波等的光厚度。换句话说,在诸如银或银合金的金属反射器下面这层的最佳光厚度是mλ/4,其中λ是优化层的光波长(例如,500nm)和m是奇整数。这些最佳厚度是1/4波,它不同于相同波长的透射最佳值。这种单层的厚度可以在100
Figure 10003_67
至3500
Figure 10003_68
的范围内,最好是在200 
Figure 10003_69
至250的范围内,而导电片的电阻率是在约3Ω/□至300Ω/□的范围内,最好是约小于100Ω/□。
这种获得色中性薄金属膜的技术在电致变色技术以外的领域中 也是有用的。例如,在1999年7月13  申请的U.S.Patent No.5,923,456和1999年5月11日申请的U.S.Patent No.5,903,382中描述一种称之为可逆电化学反射镜的技术。这些专利描述在非常薄的铂籽层覆盖的透明ITO电极上电镀银薄膜。基于银薄膜的光学模型,在共同透射优化的1/2波ITO薄膜相对于1/4波ITO薄膜上有增大的厚度(和增大反射率),1/4波系统在银薄膜厚度的整个范围内保持较大的色中性。从以下模型化颜色的表中可以看出,1/2波和全波ITO底层/薄银膜组合达到的最大值b*分别为32和19,而1/4波和3/4波ITO底层/银薄膜达到的最大值b*分别约为4和2。
空气/玻璃(n=1.52)/XX nm ITO/1.5nm铂/YY nm银/碳酸丙烯(n=1.43)。
                ITO的1/4波光学厚度约为70nm。
 薄膜厚度             色值         D65光源2度观察者
XX      YY        a*           b*           Y
140     0         5.81         -1.92        5.26
140     5         5.22         22.26        12.33
140     10        3.03         31.48        24.04
140     15        0.94         32.28        36.55
140     20        -0.65        30.13        47.59
140     25        -1.68        27.17        56.44
140     30        -2.28        24.24        63.14
140     35        -2.59        21.69        68.06
140     40        -2.73        19.6         71.59
140     45        -2.77        17.95        74.1
140     50        -2.75        16.69        75.86
140     60        -2.68        15.01        77.95
140     70        -2.61        14.09        78.95
140     80        -2.56        13.6         79.43
140     100       -2.51        13.2         79.77
280    0       9.8         -9.03        5.63
280    5       10.21       6.23         12.14
280    10      7.54        15.35        22.78
280    15      5.02        18.66        34.2
280    20      3.08        18.98        44.38
280    25      1.71        18.01        52.6
280    30      0.79        16.62        58.87
280    35      0.2         15.22        63.5
280    40      -0.17       13.99        66.83
280    45      -0.4        12.98        69.2
280    50      -0.54       12.18        70.87
280    60      -0.67       11.09        72.86
280    70      -0.71       10.47        73.81
280    80      -0.72       10.13        74.27
280    100     -0.71       9.85         74.59
70     0       -2.06       -8.75        6.73
70     5       0.4         -8.94        10.91
70     10      1.78        -3.83        20.03
70     15      2.68        0.12         31.09
70     20      2.77        2.34         41.76
70     25      2.52        3.34         50.86
70     30      2.19        3.63         58.06
70     35      1.89        3.56         63.5
70     40      1.66        3.32         67.5
70     45      1.5         3.03         70.38
70     50      1.38        2.76         72.42
70     60      1.26        2.3          74.86
70     70         1.21        2           76.04
70     80         1.2         1.81        76.61
70     100        1.19        1.64        77.01
210    0          -9.78       -1.15       6.25
210    5          -8.08       -6.8        9.84
210    10         -2.57       -3.9        18.44
210    15         0.4         -0.78       29.01
210    20         1.61        1.13        39.2
210    25         1.99        2.05        47.84
210    30         2.03        2.34        54.66
210    35         1.96        2.3         59.79
210    40         1.87        2.11        63.54
210    45         1.8         1.87        66.23
210    50         1.75        1.62        68.14
210    60         1.7         1.21        70.41
210    70         1.69        0.93        71.51
210    80         1.69        0.76        72.03
210    100        1.7         0.6         72.4
反射层121可以由以上描述的任何反射材料制成,且最好是由银或银合金制成。图7A中所示结构的反射层121厚度最好是在30
Figure 10003_71
与800
Figure 10003_72
之间。反射层121厚度取决于所需的反射和透射性质。对于内部后视镜,反射层121的反射率最好至少为60%,而通过窗口146的透射率为10%至50%。对于外部反射镜,反射率最好是在35%以上,而透射率约为10%至50%,对于信号灯中一个信号灯之前的区域(以下要更详细讨论的),透射率最好是至少为20%。
在加反射材料期间掩蔽窗口区146,可以形成反射层121中的窗口146。与此同时,还可以掩蔽这个表面的周边区域,为了防止诸如银或银合金(用作反射材料时)的材料沉积到密封件116必须粘结的区域,以便在密封件116与涂层172或元件114之间建立较强的粘合。此外,还可以掩蔽传感器160之前的区域(图2)。或者,粘结促进剂可以添加到密封件中以增强密封件与反射层121之间的粘结,如在上述U.S.Patent No.6,157,480中所描述的。
反射层121中窗口146的掩蔽可以是离散的掩蔽,因此,反射层121的材料没有沉积到窗口区146内,或可以利用梯度掩蔽,它逐渐减少从窗口146的周边到其中心的反射层121的材料的量。梯度掩蔽的程度可以显著地变化,使之从实际上反射层121的材料没有形成在窗口146的极大部分显示区上,而仅仅有围绕窗口146的梯度边缘,到一种结构,从而至少部分的反射层121材料覆盖全部的窗口146。
图7B表示类似于图7A的另一种结构,其中导电涂层172是由多层174和176构成。例如,涂层172可以包括:直接加在后元件114前表面114a上的第一基底层174,和设置在第一层174上的中间第二层176。第一层174和第二层176最好是由相对低的薄片电阻率和至少部分透射的材料制成。制成第一层174和第二层176的材料还可以是部分反射的。若部分透射窗口区146之后的发光显示器必须在明亮的环境条件下观看,则理想的是利用具有低反射率金属或其他暗,黑或透明导电涂层,使窗口区的反射率保持最小。
制成第一层174的材料与玻璃或可以制成后元件114的其他材料应当具有合适的粘结特性,而制成第二层176的材料应当具有粘结到第一层174材料和在反射层121与密封件116之间提供良好粘合的合适性质。因此,第一层174所用的材料最好选自以下的一组材料:铬,铬钼镍合金,镍铁铬合金,硅,钽,不锈钢,和钛。在最优选的实施例中,第一层174是由铬制成。制成第二层176所用的材料最好选自以下的一组材料,但不限于这些材料:钼,铹,钌,镍,钨,钽,不锈钢,金,钛,及其合金。在最优选的实施例中,第二层176是由镍,铹,钌,或钼制成。若第一层174是由铬制成,则第一层174的厚度最好是在 
Figure DEST_PATH_GA20192611200380007498201D00011
与 之间。若铬层太厚,则它对于来自光源170的光, 例如,显示器或信号灯,没有可以透射通过窗口146的足够透射率。第二层176厚度的选择是基于所使用的材料,它允许10%至50%的光透射通过第一层174和第二层176。因此,对于由镍,铹,钌,或钼制成的第二层176,第二层176的厚度最好是在50
Figure 10003_75
与150之间。虽然可以选取足够薄的第一层174和第二层176厚度以形成合适的透射率,但它们也必须有足够的厚度以形成合适的导电率,为了在窗口区146中可以充分地变亮或变暗电致变色介质125。涂层172应当有小于100Ω/□的薄片电阻率,最好是小于50Ω/□至60Ω/□。
图7B所示的结构与图7A展示和描述的结构比较有以下的优点。具体地说,制成涂层172所用的金属给出反射器/电极120的总反射率。因此,反射材料层121不必做的太厚。例如,若银或银合金用于制成反射层121,则该层的厚度是在50
Figure 10003_77
与150之间,从而减少制成反射层的一些材料成本。此外,在制成的涂层172中利用反射材料使窗口146内有一定程度的反射率,与窗口146空缺反射材料的情况比较,可以给出更令人愉悦的外观。理想的是,涂层172使窗口146的反射率在30%与40%之间。若窗口146的反射率太高,则明亮的光往往冲淡显示器,它减小显示器的光与从涂层172向外反射光之间的对比度。如图7B所示,反射层121掩蔽在窗口146的区域。这种掩蔽可以是以上讨论的离散式或梯度式。
利用金属制成导电涂层172的另一个优点是,这种金属与诸如铟锡氧化物的金属氧化物的处理比较是非常容易和较廉价。这种金属氧化物要求在非常高温度的富氧腔室中进行加工,而金属层可以在没有特定的氧气室和非常低的温度下沉积。因此,施加多个金属层的过程与制成金属氧化物层的过程比较是非常节省能量和非常廉价的。
图7C表示本发明电致反射镜的第三种结构。图7C所示的结构与图7B所示的结构基本相同,不同的是,薄的银或银合金层178制成在窗口146内的导电涂层172上。在窗口146中仅形成薄的反射材料层178,仍然有通过窗口146的合适透射率,与此同时增大该区域的反射率和导电率。层178的厚度可以在40
Figure 10003_79
与150
Figure 10003_80
之间,而其他 区域中反射材料层121的厚度是在200
Figure 10003_81
与1000
Figure 10003_82
之间。可以这样制成薄的反射材料层178,在加部分反射层121时,首先掩蔽窗口178的区域,然后在沉积层121的其余部分期间去除掩模。相反地,可以首先沉积薄的反射材料层,在沉积反射层121的其余部分同时,掩模加到窗口146上。专业人员都知道,不利用掩模也可以制成薄层178,这是通过沉积反射层121到它的全部厚度,随后去除窗口146区域中的部分反射层121。此外,掩模也可以是梯度式的,为的是逐渐减小窗口146区域中反射层121的厚度。
图7D表示改进的图7C所示结构。从比较这两个附图中可以看出,图7D的结构与图7C结构的不同之处仅仅是,构成导电涂层172的层174和176是在光源170之前的反射区/电极120区域中做得较薄(标记为薄层180和181)。因此,薄层180的厚度是在5与50
Figure 10003_84
 之间,而层174的厚度是在100
Figure 10003_85
与1000
Figure 10003_86
之间。类似地,可以利用与层176相同的材料制成薄层181,但其厚度是在50与150
Figure 10003_88
之间,而层176的厚度可以在100
Figure 10003_89
与1000之间。因此,利用图7D所示的结构,区域146内的导电率,反射率,和透射率可以在该区域内优化,而同时能使其他区域中的反射率和导电率优化,但不必考虑这些区域中的透射率。
图7E表示第二电极120的另一种结构。在图7E所示的结构中,第二电极120包括:在反射镜的整个第三面114a上形成的导电涂层172和反射涂层178。使反射涂层178使均匀地部分透射,诸如显示器和信号灯的光源可以安装到反射镜之后的任何位置,且不限于定位在第二电极120中形成的任何特定窗口之后。此外,对于后视镜,第二电极120的反射率最好是,外部反射镜至少为35%和内部反射镜至少为60%,而透射率最好至少为10%。导电涂层172最好是单层ITO或其他的透明导电材料,但也可以是由以上讨论的一层或多层部分反射/部分透射的导电材料制成。
反射涂层178可以利用单个相对薄的反射导电材料层构成,例如,银,银合金,或以上讨论的其他材料。若反射材料是银或银合金,则 这种薄层的厚度应当限制在约500
Figure 10003_91
或更小,应当利用诸如ITO等的透明导电材料作为导电层172,使第二电极120可以有允许从反射镜之后观看显示器或信号灯的足够透射率。另一方面,单层反射材料的厚度应当是约为10
Figure 10003_92
或更大,它取决于保证足够反射率所使用的材料。
为了说明按照图7E所示实施例构造的电致变色反射镜的特征和优点,以下给出10个例子。在这些例子中,我们讨论按照每个例子中规定参数制造的电致变色反射镜模型的光谱性质。在讨论彩色时,参照国际照明委员会(CIE)1976 CIELAB标准色度图(通常称之为L*a*b*图)是有用的。彩色的技术是相当复杂的,但在F.W.Billmeyer和M.Saltzman:“Principles of Color Technology”,2nd Edition,J.Wiley and Sons Inc.(1981)中给出非常综合的讨论,此处公开的内容涉及遵从该讨论的彩色技术和术语。在L*a*b*图上,L*确定亮度,a*表示红/绿值,而b*表示黄/蓝值。每种电致变色介质在每个特定的电压下有吸收谱,它可以转换成三个数字标记,它们的L*a*b*值。为了根据光谱的透射率或反射率计算一组彩色坐标,例如L*a*b*值,还需要两个附加项。一项是光源或照明体的光谱功率分布。本公开内容利用CIE标准照明体A模拟来自汽车大灯的光并利用CIE标准照明体D65模拟日光。需要的第二项是观察者的光谱响应。本公开内容利用2度CIE标准观察者。反射镜通常所用的照明体/观察者组合是用A/2度表示,而窗口通常所用的组合是用D65/2度表示。以下的许多例子参照1931CIE标准的Y值,因为它比L*更接近地对应光谱反射率。以下描述的C*值等于(a*)2+(b*)2的平方根,因此,它提供量化色中性的量度。
应当注意,材料的光学常数随采用的沉积方法和条件发生一些变化。这些差别对于实际的光学值和得到给定涂布原纸值所使用的最佳厚度有重大的影响。
按照第一个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114(图7E),约2000
Figure 10003_93
的ITO层172,约350
Figure 10003_94
含6%金的银合金(以下标 记为6Au94Ag)层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。利用20度入射角的D65照明体,该模型的输出是Y=70.7,a*=+1,和b*=+9.5。这个模型还指出光谱有关的透射率,在红色光谱区中蓝-绿区减小15%至光谱蓝-绿区中约17%。元件的构造是利用这些数值和作为厚度的目标参数模型,实际颜色和对应于这些模型的反射值,其透射率值在蓝绿区中约为15%。在这个例子中,1400
Figure 10003_96
的ITO(1/2波)产生多得多的黄元素(b*约为18)。
通常,薄的银或银合金层的蓝-绿透射率较高和蓝-绿光反射率较低,它使反射图像呈现黄色调。约3/4波厚度的2000
Figure 10003_97
ITO底层补充蓝-绿光反射率,它导致反射中更多的中性色调。其他的奇1/4波倍数(即,1/4,5/4,7/4等)对于减小反射色调也是有效的。应当注意,其他的透明涂层,例如,(F)SnO或(Al)ZnO,或介质,半导电,或导电涂层的组合,可用于补充蓝-绿反射率和按照相同的方式产生更中性的反射色调。
按照图7E所示实施例的第二个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114,含约441
Figure 10003_98
二氧化钛子层和200
Figure 10003_99
ITO子层的层172,约337
Figure 10003_100
的6Au94A层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中玻璃114上导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=82.3,a*=0.3,和b*=4.11。这个模型还指出在大部分的可见光谱中有相对宽和均匀的透射率10-15%,可以利用它设计具有多色显示器或白光显示器或照明体的内部后视镜。若这个后板系统114,120包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。
按照图7E所示构造的电致变色反射镜的第三个例子,电致变色反射镜的模型是有后玻璃板114,含约407
Figure 10003_102
的二氧化钛子层和200
Figure 10003_103
 ITO子层的层172,约237的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400
Figure 10003_105
的ITO层128,和2.1mm的 玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中玻璃114上导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=68.9,a*=0.03,和b*=1.9。这个模型还指出在大部分的可见光谱中有相对宽和均匀的透射率25-28%,可以利用它设计具有多色显示器或白光显示器或照明体的外部后视镜。若这个后板系统114,120包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。
按照图7E所示实施例的第四个例子,电致变色反射镜的模型是有后玻璃板114,含约450
Figure 10003_106
的二氧化钛子层和1600
Figure 10003_107
ITO子层的层172,约340
Figure 10003_108
的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400
Figure 10003_109
的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中玻璃114上导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=80.3,a*=-3.45,和b*=5.27。这个模型还指出在600nm附近的相对透射率峰值约为17%。若这个后板系统114,120包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。我们把这个叠层与第二个例子进行比较,在增大层的厚度时,它部分地说明这些设计的主透射层(例如,层172)中重复最佳值的原理。最佳值是由几个因子确定的,它包括:良好的色中性,反射率,和透射率。
按照图7E所示实施例的第五个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114;含约450的二氧化钛子层,800ITO子层,50 硅子层,和800ITO附加子层的层172;约340
Figure 10003_114
的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400
Figure 10003_115
的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中玻璃114上导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=80.63,a*=-4.31,和b*=6.44。这个模型还指出在600nm附近的相对透射率峰值约为17%。若这个后板系统包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。这个叠层还部分地说明这些设计中包含闪光层的原理。在这个具体情况下,若把它与第四个例子进行比较,则50硅层对设计基本没有贡献,但也没有很大的不利影响。 本发明者的意见是,插入这些层没有回避可能与层数或各层相对折射率有关的任何要求。若闪光层用在层178之上,则它可以展示以上讨论的重大优点。我们还相信,若在层172与178之间以及在玻璃114与层120之间放置这些闪光层,则它们具有粘结促进剂或抗腐蚀的优点,特别是包含上述的金属/合金,在较厚的层中具有这些功能。
按照图7E所示实施例的第六个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114,含约450
Figure 10003_117
的二氧化钛子层和1600
Figure 10003_118
ITO子层的层172,290
Figure 10003_119
的银层178,和约50的6Au94Ag闪光层,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=81.3,a*=-3.26,和b*=4.16。这个模型还指出在600nm附近的相对透射率峰值约为17%。若这个后板系统114,120包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。若我们把这个叠层与第四个例子进行比较,它部分地说明在银层上利用银合金闪光层的原理。与第四个例子中单个合金层不同,这个系统中层178的潜在优点包括,但不限于:降低的成本,在相同透射率下增大反射率或在相同反射率下增大透射率,减小的薄片电阻,和在闪光防护层中利用较高百分比合金材料以保持增强电极表面性质的可能性,银合金的性质优于纯银。类似的潜在优点适用于层178中不同百分比合金或分段百分比合金。
按照图7E所示实施例的第七个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114,约180
Figure 10003_122
的硅层172,约410
Figure 10003_123
的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400
Figure 10003_124
的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中导电薄膜120的模型展示的数值为:Y=80.4,a*=0.9,和b*=-3.39。与此对比,具有类似反射率的玻璃上6Au94Ag薄层在反射中展示黄色调。这个模型还指出光谱有关的透射率,在580nm下达到的峰值约为18%。若这个后板系统114,120包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率和透射率都增大。在这种情况下,这 些数值适合于汽车内部半透反射镜。若沉积的硅作为半导电材料,则这种系统是特别有用的,从而允许银合金层的掩模,因此,银合金主要沉积在观看区域,而对于变暗区域仍然保持导电性。
按照图7E所示实施例的第八个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114,含约111硅子层和约200ITO子层的层172,约340
Figure 10003_127
的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=80.7,a*=0.1,和b*=-1.7。这个模型还指出光谱有关的透射率,它在600nm下达到的峰值约为18%。若这个后板系统114,120包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率和透射率都增大。在这种情况下,这些数值适合于汽车半透反射镜。此外,在这种情况下,在密封区可以发生银合金层的掩模,而系统的背电极导电率可以由ITO层保持,不管硅是否为半导电的。这个例子的优点是,它利用大批量生产时较容易制造的薄层。
按照图7E所示实施例的第九个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114,含约77
Figure 10003_129
硅子层和约200ITO子层的层172,约181的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中导电薄膜120的模型展示的数值约为:Y=64.98,a*=1.73,和b*=-2.69。这个模型还指出光谱有关的透射率,它在650nm下达到的峰值约为35%。若这个后板系统包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。在这种情况下,这些数值适合于汽车外部半透反射镜。
按照图7E所示实施例的第十个例子,电致变色反射镜的模型是有玻璃后板114,约1957(3/4波最佳厚度)的掺氟氧化锡层172,约350的6Au94Ag层178,厚度约为140微米的电致变色液体/凝胶层125,约1400
Figure 10003_135
的ITO层128,和2.1mm的玻璃板112。在空气中,利用20度入射角的D65照明体,这个例子中导电薄膜120的模 型展示的输出值约为:Y=80.38,a*=1.04,和b*=5.6。这个模型还指出光谱有关的透射率,它在可见光谱范围内随波长的增大而总体上变小。在630nm下的预期透射率约为10%。若这个后板系统包含在电致变色反射镜中,则预期的总反射率减小和透射率增大。在这种情况下,这些数值适合于汽车内部半透反射镜。
在诸如图7E所示的反射镜结构中,反射镜的反射率最好是,对于外部反射镜至少为35%,更好的是至少为50%,最好是至少为65%;而对于内部反射镜,其反射率最好是至少为70%,更好的是至少为80%。为了获得这种反射率,反射的第二电极120应当有略高的反射率。反射镜的透射率最好是至少为5%,更好的是至少为10%,最好是至少为15%。为了获得这种透射率,第二电极120应当有略低的透射率。
因为b*值大于+15的电致变色反射镜有令人讨厌的黄色调,反射镜的b*值最好约小于15,更好的小于10。因此,第二电极120最好展示类似的性质。
为了得到有相对色中性的电致变色反射镜,反射镜的C*值应当小于20。最好是,C*值小于15,更好的是小于10。第二电极最好展示类似的C*值。
本发明者已确认,当薄的银或银合金层用于以上描述的后视镜时,该薄层可以把浅黄色调(b*值大于+15)给予沿反射方向观看的物体,特别是薄的银或银合金层做得足够薄,可以给出5%或以上的足够透射率。这使得反射镜不再是呈现色中性(C*值大于20)。相反地,通过薄膜的蓝光透射率大于红光透射率。通过选择各个底层薄膜的合适厚度,以上的10个例子补偿这个不利因素。减小反射图像黄色调的另一种方法是反射通过反射镜返回的透射蓝光。典型的是,在现有技术信号或显示反射镜中,黑色涂层加到反射镜第四面的所有区域,除了安装显示器的区域以外。这种黑色涂层设计成吸收透射通过反射镜的及其反射层的光。为了减小使用薄银/银合金材料出现的反射图像黄色调,可以利用涂层182代替黑色涂层,涂层182反射通过反射镜 返回的蓝光而不是吸收这种蓝光。最好是,利用蓝色涂料代替黑色涂料,因为蓝色背衬反射蓝光。或者,涂层182可以是白色,灰色,或诸如铬的反射涂层,因为它们也反射通过反射层和反射镜剩余部分返回的蓝光。
为了说明反射镜第四面114b上蓝色涂层182的有效性,电致变色反射镜的结构是在100Ω/□ITO层172上的薄银层178作为第三面反射器/电极120。反射镜的白光反射率约为52%,而白光透射率约为30%。该反射镜在反射光中有显著的黄色调,而在透射光中有蓝色调。把反射镜放置在黑色背景上,并利用从X-Rite,Inc.of Grandville,Michigan购买的SP-68分光光度计测量颜色。测得的b*值是+18.72。然后,把同样的反射镜放置在蓝色背景上,并再次测量颜色。利用蓝色背景测得的b*值是+7.55。因此,与黑色背景比较,反射镜在蓝色背景上反射光中黄色调明显地减少。
图7F表示反射器/电极120的另一种方案。如图7F所示,反射器/电极120的结构是导电的多层干涉薄膜涂层190覆盖后元件114的几乎整个前表面114a。导电薄膜涂层190最好制作成对窄波段内波长的光有最大透射率,该波段对应于从光源170发射的光波长。因此,若光源170是包含红,红橙,或黄色AlGaAs或AlInGaP LED的信号灯,从这种LED发射的光波长是在585nm至660nm的范围内,则导电薄膜涂层190制作成在这些波长上有最大的光谱透射率。通过优选增大这个相对窄波段的透射率,白光的平均光反射率保持相对地高。从以下利用这种导电薄膜涂层制造电极的四个例子可以看出,如此制造的导电薄膜涂层包括:有相对高折射率的第一材料第一层184,第一层184上形成的第二材料第二层186,其中第二材料有相对低的折射率,和第二层186上形成的第三层187,它是由相对高折射率的材料制成。导电薄膜涂层190还可以包括:第三层187上形成导电材料薄的第四层188。若第三层187不是导电的,则导电材料第四层188必须设置在第三层187。若第一层,第二层,和第三层提供足够的反射率,则第四层188可以由透明的导电材料制成。如果不是,则第四 层188可以由反射材料制成。
导电薄膜涂层190最好具有:35-95%的光反射率,等于或小于20的反射C*值,10%或更大的信号灯/显示器光透射率和小于100Ω/□的薄片电阻。更好的是,C*值小于15,最好是小于10,而a*值是负的。作为比较的量度,利用一个或多个照明体A,B,C,或D54,D65,等能白光源或满足白色SAE定义的其他宽带光源,可以测量这种涂层的光反射率和反射C*值。在与表面法线成10°与45°之间一个或多个入射角下,可以测量这个涂层的光反射率和反射C*值。利用一个或多个信号或显示光源,例如,黄色,橙色,红橙色,红色,或深红色LED,真空荧光显示器(VFD),或其他的灯或显示器,以及在与表面法线成20°与55°之间一个或多个入射角下,可以测量这个涂层的信号灯/显示器光透射率。专业人员知道,“光反射率”和“信号灯/显示器光透射率”暗示利用1931 CIE 2度观察者Vλ,或Vλ′,或二者作为眼睛加权函数。
通过配置导电薄膜涂层190有上述参数范围内的反射率,透射率,导电率,和反射C*值,如此构造的电极有中等至高的反射率,忠实再现的基本中性反射率,高效和明亮的中等至高的带内信号灯/显示器透射率,以及良好电致变色功能的低薄片电阻。
在这种导电薄膜涂层的具体例子中,形成第一层184的第一材料和第三层187的第三材料可以是相同或不同的材料,它们基本上选自以下的一组材料:铟锡氧化物,掺氟氧化锡,二氧化钛,二氧化锡,五氧化钽,氧化锌,氧化锆,氧化铁,硅,或有相对高折射率的任何其他材料。第二层186可以由二氧化硅,氧化铌,氟化镁,氧化铝,或有低折射率的任何其他材料制成。第一层184的厚度可以在约200 与800
Figure 10003_137
之间,第二层186的厚度可以在约400
Figure 10003_138
与1200
Figure 10003_139
之间,第三层187的厚度可以在约600
Figure 10003_140
与1400
Figure 10003_141
之间,而层188的厚度可以在约150
Figure 10003_142
与300之间。在这些范围以外的其他最佳厚度也可以借助于以上的描述得到。插入低折射率和高折射率的附加层组可以进一步提高反射率。最好是,形成第四层188的导电材料是由反射材料制成, 例如,银或银合金,或诸如ITO的透明导电材料。
按照导电薄膜涂层190的第一个例子,电致变色反射镜的模型是有厚度为2.2mm的前元件112,由ITO制成和厚度约为1400
Figure 10003_144
的第一电极128,厚度约为137至190微米的电致变色液体/凝胶,和后玻璃基片114上的导电薄膜涂层190。这第一个例子中的导电薄膜涂层190包含:由ITO制成和厚度约为750
Figure 10003_145
的第一层184,由SiO2制成和厚度约为940
Figure 10003_146
的第二层186,由ITO制成和厚度约为845
Figure 10003_147
的第三层187,和由银制成和厚度约为275
Figure 10003_148
的第四层188。在空气中,这第一个例子中导电薄膜涂层190的模型在白光下的光反射率约为80.2%,和光波长在620nm与650nm之间的平均光谱透射率约为22.5%。这种特性使按照这第一个例子中导电薄膜涂层190适用于内部后视镜或外部后视镜。当这种导电薄膜涂层应用于后玻璃元件的前表面并包含在电致变色反射镜中时,总的反射率减小和透射率增大。
按照第二个例子,另一种电致变色反射镜的模型是有以上讨论的特征,不同的是,导电薄膜涂层190包含:由ITO制成和厚度约为525的第一层184,由SiO2制成和厚度约为890的第二层186,由ITO制成和厚度约为944
Figure 10003_151
的第三层187,和由银制成和厚度约为168 的第四层188。在空气中,按照第二个例子构造的导电薄膜涂层在白光入射下20°入射角的光反射率约为63%,而光波长在620nm与650nm之间的20°入射角下的平均光谱透射率约为41%。这种导电薄膜涂层190特别适用于外部后视镜。当这种导电薄膜涂层应用于后玻璃元件的前表面并包含在电致变色反射镜中时,总的反射率减小和透射率增大。
按照第三个例子的导电薄膜涂层模型是由与前两个导电薄膜涂层相同的材料制成,不同的是,第一层184的厚度约为525
Figure 10003_153
,第二层186的厚度约为890,第三层187的厚度约为945,和第四层188的厚度约为170。在空气中,这种导电薄膜涂层的模型在白光照射下20°入射角的光反射率为63%,而光波长在620nm与650nm之间的20°入射角下的平均光谱透射率约为41%。当这种导电薄膜涂层应用 于后玻璃元件的前表面并包含在电致变色反射镜中时,总的反射率减小和透射率增大。
按照第四个例子,从Libbey Owens Ford(LOF)of Toledo,Ohio购买的非导电三层干涉涂层用于与ITO等制成的导电第四层188组合。LOF的薄膜叠层中第一层184是Si,第二层186是SiO2,和第三层187是SnO2。这个涂层在白光下的反射率约为80%和透射率约为4%,而光波长在650nm与700nm之间的透射率为7-10%。650nm与700nm之间范围内的透射率使这种薄膜叠层适用于利用红光源的信号反射镜。虽然LOF薄膜叠层中使用的SnO2,SiO2和Si本身不是高反射材料(特别是做成薄层时),但是,这种有高和低折射率材料交替层产生所要求的高反射率,这种薄膜叠层的弱导电性要求与有良好导电性的导电层进行叠合,例如,ITO层等。LOF薄膜叠层上涂敷有半波厚度的ITO层具有的薄片电阻为12Ω/□。当ITO/LOF薄膜叠层用作电致变色反射镜的第二电极时,该反射镜的反射率为65%。几个不同的显示器放置在组装反射镜之后,且它们都是容易观看的。
图7G是非常类似于图7F所示结构的另一种结构,不同的是,它仅仅利用三层作为导电多层薄膜涂层190。按照图7G所示的结构,薄膜涂层190包括:由高折射率材料制成的第一层184,例如,图7F中所描述的材料;和由低折射率材料制成的第二层184,例如,图7F中所讨论的层186材料;和导电材料制成的第三层188。第三层188不必由高折射率材料制成,而可以由适用于电致变色反射镜的任何导电材料制成。例如,第三层188可以是高反射的金属,例如,银或银合金,或可以是金属氧化物,例如,ITO。为了说明这种涂层的可行性,以下描述两个例子。
在第一个例子中,电致变色反射镜的模型是:第一层184是沉积在后玻璃基片114前表面上的ITO和厚度为590
Figure 10003_157
;第二层186是加在第一层184上的二氧化硅和厚度为324
Figure 10003_158
;和第三层188是加到第二层186上的银和厚度为160。然后,利用CIE照明体D65白光源在入射角为20°下照射电致变色反射镜。在利用这种白光照射时,反射 镜展示的光反射率为52%,以及分别约为1.0和5.0的a*值和b*值。在利用红色LED光源的入射角35°照射下,该反射镜的光透射率为40%。
按照图7G所示结构的第二个例子,电致变色反射镜的模型是:第一层184是是沉积在玻璃基片114前表面上的硅和厚度为184;第二层186是沉积在第一层184上的二氧化硅和厚度为1147;以及加到第二层186上的ITO第三层188和厚度为1076
Figure 10003_162
。利用CIE照明体D65白光源在入射角为20°下照射有这种涂层的电致变色反射镜。在利用这种白光照射时,该反射镜的光反射率为54%,以及分别约为-2.5和3.0的a*值和b*值。在利用红色LED光源的入射角35°照射下,该反射镜模型的光透射率约为40%。
考虑到以上两个三层例子具有大于50%的光反射率和约40%的光透射率,图7G所示结构的反射镜满足参照上述图7E描述的具体目的,所以,它适用于包含信号灯的外部电致变色后视镜。
专业人员都知道,上述的导电多层薄膜涂层可以作为电致变色反射镜的第三面反射器,不管电致变色介质是液相,凝胶相,或混合相(固态/液体或固态/凝胶)。
图7H表示本发明的另一种结构。这个实施例类似于以上附图的实施例,且最类似于图7A和7B。具体地说,在最优选的形式下,沿包括第一层174和第二层176的涂层172形成高反射材料层121。第一层174最好是透明的导电材料,且最好是由ITO制成。涂层172的第二层176最好是反射层,且最好是由铬或铬合金制成。高反射层121最好是由银合金或上述的其他高反射材料制成。如图7E所示,高反射层121最好是在窗口146区域内被掩蔽以允许来自显示器170的光透射通过反射镜结构。涂层172的第二层176也是在窗口146区域内被掩蔽。然而,应当注意,层121或层176或二者不需要被掩蔽,并可以延伸跨越窗口146,如果需要在显示器170之上或之前提供一些反射率。
虽然以上参照图7A-7H展示和描述的各种结构没有包含闪络防 护层,如图3所示的层124,但是,专业人员可以明白,这种闪络防护层可以加到图7A-7H所示任何一种反射器/电极120结构上。
图8表示类似于图7E所示结构的本发明一个实施例的剖面图。具体地说,由于在诸如层178的反射层178之后安装发光显示组件,指示器,发声器,或其他图形器170,寄生反射发生在电致变色反射镜内各个界面,它导致车辆占用人容易观看到的一个或多个重像。随着反射面进一步的分离,这些图像之间可察觉的间隔就增大。一般地说,反射镜结构中所用的玻璃越薄,图像中令人不愉悦的成分就越少。然而,消除或减小寄生反射强度可以提高显示器的总清晰度。如图8所示,来自显示器170的照明点发射光通过光线A和B所示的元件114,光线A和B仅仅是从任何一个点源可以追踪的无数光线中的两条光线。然后,光线A和B透射通过透明的导电层172,在电极172与元件114之间的界面上没有或仅有一些反射,这是由于这两个元件的折射率很接近。然后,光到达透明层172与反射层178之间的界面,其中10-20%的光透射通过反射层178进入电致变色介质125。入射到反射层178上大部分的光强被反射返回,如光线C和D所示。虽然入射到元件114后表面114b上涂层182的反射光(光线C)可以基本上被吸收,但是在显示器170上反射返回的光(光线D)没有被吸收涂料182层吸收。因为许多发光显示器,例如,具有玻璃顶板的真空荧光显示器,LCD,或任何其他显示器装置,安装成在表面114b与显示器170的前表面之间有空气间隙,通常至少包含一个镜面171,在显示器170的镜面171上反射返回的光(光线D)从表面171反射,它返回通过元件114,反射电极120,电致变色介质125,层128和130,和元件112。这种从显示器170镜面171上的寄生反射产生车辆占用人可以观看到的重像。附加的寄生反射发生在元件112的外表面112a,这是由于元件112与围绕电致变色反射镜的空气之间折射率差。因此,光线F代表的光被反射返回进入表面112a的反射镜,并基本上从反射层178反射返回通过介质125,层128和130,和元件112。所以,理想的是,采取各种措施以消除或减小这些寄生反射的强度,从而消 除车辆占用人可以观看到的烦人重像。以下描述的图9A-9D表示可以减小这些寄生反射的各种方案。应当注意,这些寄生反射的亮度总是低于非反射图像的亮度。改进显示器清晰度而不消除寄生反射的一种方法是控制显示器亮度,使二次图像的强度低于视觉阈值。这种亮度级随环境光亮度而不同。利用反射镜中光敏器件可以准确地测定环境光亮度级。可以利用这个反馈调整显示器亮度,使二次图像的明亮程度不足以令人感到厌烦。
在减小重像而同时增大来自显示器的光与从半透反射面反射的光之间对比率的另一种方法是,提供耦合到显示器和耦合到环境光传感器和眩光传感器的控制电路,它们通常安装在电致变色反射镜组件中。控制电路可以确定存在白昼状态或夜间状态作为环境光传感器检测环境光亮度级的函数。在白昼状态下,控制电路响应于眩光传感器检测的光亮度级以控制来自显示器的光与从反射器半反半透区域反射的光之间的对比率。为了控制对比率,控制电路可以增大显示器的亮度和/或减小从半透反射面反射的光,它是通过略微降低电致变色介质透射率实现的。通常,在电致变色反射镜中,用于控制电致变色反射镜的控制电路确定存在白昼状态或夜间状态,在出现白昼状态时,控制电路不施加电压到电致变色元件,使该元件处在它的最高透射状态。这样做是为了保护电致变色介质内的阳极和阴极材料免遭日光中紫外线辐射造成的损坏。然而,UV防护中的最新的进展允许电致变色反射镜在白昼状态下变暗。因此,通过略微使电致变色介质变暗,可以在白昼状态下提高对比率,从而减小反射镜整体的反射率。
因为环境光亮度级在白昼状态下可以有很大的变化,如在明亮的晴朗天和阴暗天,可以利用后向眩光传感器的输出作为入射到反射镜半透反射层的光亮度级量度。因此,可以可变地控制对比率作为眩光传感器在白昼状态下检测光的函数。通过有选择地蚀刻显示器之前区域中的一个电极,可以完成反射镜的有选择变暗,它仅使显示器之前的那个部分变暗。
在利用显示器的现有技术电致变色反射镜中,在白昼状态下,显 示器的亮度通常设置在没有变化的最大值,而在夜间状态下,显示器的亮度可以设置在较低的固定亮度级,或可以可变地控制它作为反射镜元件变暗的函数。在这种现有技术器件中,在利用LED显示器时,利用占空因数约在0%至100%之间变化的脉冲宽度调制信号改变LED的亮度。这种脉冲宽度调制信号通常是直接地从微处理器输出。与微处理器的分辨率有关,脉冲宽度调制信号的中间台阶数目可以变化。在任何情况下,可以控制LED的亮度范围,它通常是根据夜间状态下LED可以变化的亮度级范围确定。因此,亮度的动态范围受到一些限制。这是因为LED直接是在驾驶员的视场中,而在夜间状态下必须非常暗。在白昼期间,为了安全起见,LED的亮度应当明亮得多。
为了增大动态范围,按照本发明构造的控制电路利用驱动LED显示器的两个不同电流范围,它取决于是在夜间状态或白昼状态。图26表示完成这个功能的典型控制电路。如图所示,该电路包括:控制电路900,可以包含也具有内部反射镜控制电路230(图12)功能的微处理器,它耦合到环境光传感器232,眩光传感器234,和有上述类似结构的电致变色元件920。因此,控制电路900可以完成用于控制电致变色反射镜元件920反射率的各种功能以响应环境光传感器232和眩光传感器234检测的光亮度级。
如上所述,图26所示电路的一个目的是控制指示器,信号灯,或显示器中一个或多个LED 902的亮度。一般地说,从LED发射的光亮度是电流通过LED的函数。通过产生脉冲宽度调制信号904,该信号经电阻器906(例如,10kΩ)提供给电流源晶体管908的基极,控制电路900控制流过LED 902的电流量。晶体管908的源极耦合到LED 902,而漏极经电阻器910(例如,3kΩ)耦合到地。晶体管908的漏极经通过电阻器912(例如,300Ω)和开关晶体管914的另一条电流路径有选择地耦合到地。第二电阻器912的电阻最好是远远小于电阻器910的电阻,因此,在开关晶体管914导通时,流过源晶体管908和LED 902的电流量极大地增大。按照从控制电路900发射并经电阻器918(例如,10kΩ)提供给晶体管914基极的白昼/夜间信号 916,控制开关晶体管914的导通状态。
在运行时,控制电路900监测来自环境光传感器232的输出信号,该信号代表车辆前方和之上的环境照明状态。当环境光传感器232检测的亮度超过阈值时,微处理器900确定存在白昼状态。否则,微处理器900确定存在夜间状态。控制电路900利用滞后效应以避免白昼和夜间运行状态模式之间的频繁转换。在夜间状态下,控制电路900设置白昼/夜间信号916的电平到指出存在夜间状态的电平,它相应地设置开关晶体管914到非导通状态。然后,控制电路900可以设置LED902的亮度级,通过产生合适的PWM信号904,使源晶体管908是在PWM信号904建立的电平上导通电流。控制电路900可以保持LED902的亮度在固定状态,或可以通过改变PWM信号904的占空因数改变亮度以响应眩光传感器234以及任选地,环境光传感器232检测的光亮度级。此外,在夜间状态下,控制电路900控制电致变色反射镜元件920的反射率作为眩光传感器234和环境光传感器232检测光的函数。
当控制电路900检测到白昼状态时,控制电路900交换白昼/夜间信号916的状态,从而使开关晶体管914导通电流。这就立刻增大流过源晶体管908和LED 902的电流,从而增大LED 902输出的光亮度。LED 902的亮度级可以保持固定,或通过调整PWM信号904的占空因数进行变化,作为眩光传感器234检测光的函数。此外,控制电路900可以配置成略微减小EC反射镜元件920的反射率,为的是增大显示器/电致变色反射镜的对比率。EC反射镜元件的反射率减小量可以变化,它作为眩光传感器234检测光亮度级的函数。
因此,从以上的描述和图26所示结构中明显地看出,通过改变PWM信号904的占空因数在0至100%之间的变化,可以在适合于夜间状态的第一范围内改变LED 902的亮度,而在白昼状态期间,也是通过改变PWM信号904的占空因数在0至100%之间的变化,可以在大于第一范围的第二亮度范围内改变LED 902的亮度。这可以在白昼和夜间状态下更精确地控制适合于这种状态范围内LED显示器的 亮度级。
虽然利用上述的电路控制显示器中一个或多个LED,类似的结构可以配置成控制各种其他形式显示器的亮度,这些显示器可用在后视镜组件或其他车辆的附件内。
只要利用控制电路900检测白昼和夜间状态,控制电路900可以配置成经车辆总线接口930和车辆总线935耦合到车辆中各种其他的显示器9251-925n。当前,仪表面板中的显示器可以在白昼与夜间合适亮度级之间用人工方式交换,或基于车辆大灯的激励自动地交换。利用控制电路900确定是否存在白昼或夜间状态,正确的控制信号可以发射到各种显示器9251-925n,为了是在与后视镜上和/或架空操作台中任何显示器亮度级变化的同时,自动改变这些显示器中每个显示器的亮度级。控制电路900输出的控制信号可以是简单的白昼/夜间信号,它使显示器在两个亮度级之间切换,或者,它可以产生代表各个连续亮度级上一个亮度的信号,用于逐渐改变所有显示器的亮度级作为车辆内或周围环境光的函数。因此,控制电路900可以控制两个不同亮度级范围内的显示器亮度,它取决于究竟是白昼或夜间状态的确定。与白昼状态相关的第一亮度级范围可以与第二亮度级范围不相交(即,不重叠),第二亮度级范围是与夜间状态相关。在这种情况下,两个范围一起仍然可以代表较宽的连续亮度级范围中不同的部分。或者,这两个范围可以重叠,一个范围可以是另一个范围亮度级的子集。
虽然以上描述的具体实施例是基于反射镜外壳上设置的环境光传感器检测的环境光亮度级确定存在白昼状态或夜间状态,通过监测车辆中其他光传感器,例如,天空或sunload传感器,检测的环境光亮度级可以作出类似的确定。作出确定的控制电路900还可用于发射信号以控制车辆大灯的状态。作为另一种配置,不是基于环境光亮度级确定存在白昼状态或夜间状态,控制电路900可以配置成接收指出大灯状态的信号,并利用这个大灯状态信息以确定存在白昼状态或夜间状态。
也是在以上的实施例中,控制电路900改变显示器的亮度作为反 射镜中眩光传感器检测光的函数。然而,专业人员明白,可以利用任何其他或附加的光传感器以达到这个目的。最好是,这种光传感器可以提供光从车辆后方或侧面引向反射镜的光亮度级。
在图9A所示的实施例中,抗反射装置/结构192和194用于分别减小或防止镜面171和元件112前表面112a的反射。抗反射装置192可以包含加到元件114后表面114a上的抗反射薄膜或显示器装置170一些或全部镜面反射面。抗反射装置192还可以包含加到后表面114a上的光吸收掩模或显示器装置170的镜面171。可以使这种掩蔽层192基本覆盖整个镜面171,除了直接位于显示器170发光段之上的那些区域以外。可以利用任何光吸收材料制成这种掩蔽层192,例如,黑涂料,黑色胶布,黑色泡沫背衬,等等。应当注意,还有在各个发光元件周围所有区域具有内部黑色掩模的真空荧光显示器。若抗反射装置192是由抗反射层制成,则可以利用任何已知的抗反射薄膜实现这个目的。抗反射薄膜只需要有这样的结构,可以防止从显示器170发射特定波长光的反射。
通过制成上述的抗反射装置192,从反射层178反射返回并指向显示器170镜面171上的光被吸收或透射进入显示器170,因此,它不能从表面171反射通过该装置指向车辆占用人的眼睛。应当注意,抗反射装置192还可以包含能够减小或防止来自镜面171光反射的任何其他结构。此外,抗反射装置192可以包含抗反射薄膜与掩蔽层的组合,且层192可以包含在任何镜面反射面上,它能够反射从反射器178反射的光,例如,玻璃元件的后表面,显示器170的前表面,或显示器170中任何内表面。抗反射结构192可以是薄膜或涂层的形式,或可以是表面处理形成的结构,例如,无光泽或其他磨损或粗糙加工。若抗反射涂层加到显示器170中前玻璃片的内表面上,则要求抗反射涂层的上表面是导电的。在真空荧光显示器的情况下,玻璃片的内表面最好涂敷透明的导电材料薄层,例如,ITO。这个导电层是为了给显示器运行过程中可能产生的电荷放电。玻璃表面约反射4%的入射可见光。涂敷100
Figure 10003_163
ITO的玻璃表面约反射6%的入射可见光。若玻璃 表面涂敷薄膜叠层,叠层是由420
Figure 10003_164
ITO基层,870SiO2层,和100
Figure 10003_166
 ITO层构成,则在550nm下的表面反射率可以减小到约0.5%。以上的ITO/SiO2/ITO薄膜叠层的表面薄片电阻小于550Ω/□。在550nm附近具有约0.5%反射率的其他导电抗反射叠层例子是122
Figure 10003_167
 TiO2/985
Figure 10003_168
SiO2/100
Figure 10003_169
ITO和578
Figure 10003_170
TiO2/745
Figure 10003_171
ITO。具有较宽低反射率范围的抗反射叠层例子是240
Figure 10003_172
TiO2/242
Figure 10003_173
SiO2/553
Figure 10003_174
TiO2/694
Figure 10003_175
 SiO2/100
Figure 10003_176
ITO。这些抗反射叠层不但可以加到显示器玻璃的内表面,还可以附加地或加到显示器的任何表面或反射镜反射层之后的反射镜。虽然以上讨论了真空荧光显示器,抗反射叠层可以加到OLED,LCD等的表面上。
为了进一步减小可能发生在反射镜与显示器之间界面的反射,折射率匹配材料可以加在显示器与反射镜后表面之间。
为了减小在元件112表面112a与空气的界面处寄生反射,抗反射薄膜194可以加到表面112a上。抗反射薄膜194可以由任何常规的结构形成。插入在半反半透涂层与显示器之间的圆偏振器也可用于减小寄生反射。
图9B表示解决显示器170的光从反射层178和显示器镜面反射的有关问题的另一个方案。具体地说,显示器170最好选自不包含任何形式镜面那些显示器。这种显示器的例子可以从Hewlett Packard购买,且最好是HDSP系列显示器。这种显示器通常有基本光吸收的前表面,因此,没有从显示器的前向表面反射的光。
没有镜面反射面(例如,在玻璃与空气之间)的显示器结构的另一个例子是背光照射液晶显示器(LCD),它是直接叠片到后反射镜面114b以消除空气间隙或显示器与反射镜的空气界面。消除空气间隙是减小所有显示器装置第一面反射的有效措施。若所用LED类型是正常不透明或暗色,例如,具有平行偏振片或相变的扭转向列LCD或具有黑色染料的宾主型LCD,则反射光就被显示器吸收,因此不再反射回到观察者。另一种方法是利用具有正交偏振片的背光透射型扭转向列LCD。于是,整个显示区被照射并有与黑色数字的对比度。或者, 可以利用正或负对比度电致变色显示器以代替LCD,或可以把有机LED叠片或固定到后表面114b。
图9C表示另一种解决方案,其中显示器170安装在后元件114后表面114b的背面,使镜面171相对于后表面114b有倾斜角。从图9C的光线踪迹可以看出,显示器170发射的光从反射层178反射回到显示器170的镜面171,该光以这样的角度从镜面171反射,它能够引向光偏离观察者到达车辆的顶部,或者,若显示器的角度足够大,光束可以被引向到吸收面,例如,加到后表面114b上反射镜背面的黑色掩模。应当注意,不是使显示器发生倾斜,而是反射光束可以被一些其他装置偏转,例如,加透明楔状叠片到显示器的前面,其目的是重新引导光偏离显示器的观察圆锥或到达吸收介质或吸收表面。
如图9E所示,减小寄生反射的另一个有用技术是以约45°角反射显示图像以离开反射镜面192(最好是第一面反射镜)并通过半反半透层120。使显示器与半反半透层120之间形成略微倾斜的角度,则从反半透层120反射的图像可以再偏离开显示器上的镜面。
图9D表示克服上述问题的另一个方法。具体地说,图9D所示的实施例克服该问题是通过实际安装显示器到反射层178之前。为了能使显示器安装到反射层178之前,利用诸如有机发光二极管(OLED)196的基本透明显示器。可以从Universal Display Corporation得到OLED。这种OLED构造成这样,它们是薄的透明显示器,可以安装在保持电致变色介质的腔室内部。因为OLED 196是透明的,它不与车辆驾驶员观看的图像发生干扰。此外,在基片之间腔室内提供OLED196,可以使显示器19免遭任何有害的环境影响。因此,这种结构特别适用于外部汽车后视镜中安装显示器装置的情况。OLED 196可以安装到层178,层128,层128与层130之间,层130与元件112之间,层172与层178之间,层172与元件114之间,元件114的后表面114b,或元件112的后表面112a。最好是,OLED显示器196安装在元件112与114之间腔室内的反射层178之前。
图9F表示利用OLED 196的另一个实施方案。在这个实施方案 中,OLED 196代替电致变色反射镜结构中的一个元件112或114。在用作前元件时,OLED 196的后表面可以被作为第一电极128的透明导体覆盖,或第一电极和第二电极可以承载在第三面(即,后元件114的前表面)上。虽然在图9F中没有画出,OLED 196可以代替后元件,在这种情况下,透明电极或半反半透电极120是在它的前向表面上。还可以在OLED 196的后表面上形成反射器,在代替元件114时,透明电极是在它的前表面上。
如图9G所示,场致发光显示器950,最好是发光聚合物(LEP)显示器,可以同样地加到后视镜的整个前表面。通过沉积电极956到反射镜中前元件112的前表面并在上面有设置第二电极954的前显示透明基片952,第二电极954与元件112的前表面形成密封的间隔关系,可以容易地制成这种显示器。类似于密封件116的周边密封件958可以设置在元件112与基片952之间。可以利用LEP 960填充这些元件之间限定的密封空间。通过蚀刻电极954或电极956或二者的透明电极表面,可以建立分段式显示器。
在使用时,可以调整显示器950的光亮度级,使反射图像是总图像的主要成分。通过闪光照射大但弱的照明图像,在允许全部利用反射镜的同时,可以建立容易读出的显示器。全尺寸,非阻塞显示器可以消除常规显示器产生的盲斑。这种又大又亮的显示器可以作为很好的警告和信息显示器,因为当它总是处在视场中能够得到驾驶员的立即注意。这种大又容易观看的显示是GSP,导航,或驾驶员警示系统的理想输出。作为导航显示器,它可以利用大箭头展示转向,显示距离,在失去转向时的闪光。最好是,使用的LEP 960是透明的,因此,在不施加功率时,显示器950是明亮的。现在已有这种透明的LEP,特别是用在单色显示器中。
虽然以上结构的描述是结合后视镜,但是可以构造这样的电致变色元件,它类似于以上结构但没有用于电致变色建筑窗口反射层。在这种情况下,建筑窗口可以是光源。发光层可以使窗口在黑暗下或夜间成为光源。发光层还可用作内部或外部装饰,若需要发光的窗口, 但没有泄露隐私,则暗的电致变色层可以放置在窗口的内部以保持隐私,而发光层可以放置在窗口的外部以产生所需的效应。发光的窗口可以接通或关断以产生其他的效应。
为了利用电致变色反射镜中反射层在其整个表面区域是部分透射的优点,在反射层之后可以放置光收集器以收集入射到反射镜上的光,其面积比以前可能的大得多,且放大引向光敏器件上的光。如以下要更详细描述的,利用这种光收集器不但可以补偿反射层中没有开孔的装置,而且还实际增大电致变色反射镜中眩光传感器的灵敏度。
图10是按照本发明构造的内部后视镜正视图。图11是沿图10中平面11-11′的剖面图。按照这种结构,光收集器可以构造成安装在部分透射反射面607和可变衰减层608之后的平凸透镜609。如图11所示,透镜609把来自光源601的光投射到焦点604和来自光源601a的光投射到焦点604a。小面积传感器,例如,U.S.Patent No.6,359,274的有源光传感器,用于检测通过透镜609,部分透射层607,和任选通过可变衰减层608后面观看的眩光。这种结构利用的优点是,传感器605的有源检测面积小,例如,一侧为100微米,以及相对大的光收集器,这个例子中是透镜609,可以基本隐藏在部分透射反射镜之后,并可以配置成给传感器提供相对高的光增益,而仍然提供检测眩光的特征和相对大视场。在图11所示的例子中,光源601a约20度偏离中心轴,并接近于放大的视场边缘。请注意,可能没有通过透镜的未放大光可用于在较大视场上保持眩光的灵敏度。
在设计图10和11所示的结构时,有几个设计上的考虑。因为入射到反射镜上并产生眩光的光源是给车辆后方的汽车大灯,且这种光源与反射镜的距离相对于透镜的尺寸是很大的,因此,来自汽车大灯光源的光线是基本平行的。利用良好的透镜,从光源入射到透镜上的大部分光线投射到焦点604处一个相对小的强光斑。对于焦点以外的检测位置,作为一级近似,光增益是光进入透镜的面积与检测光的平面上聚焦圆锥的截面积之比率。在图11中,利用球面或非球面透镜609,这个增益是透镜609的直径与直线610长度比率的平方。这个数 值约为10。若传感器605放置在焦点604处,如果它是成像阵列中的像素,则来自光源601传输通过透镜几乎所有的光线入射到传感器605,从而使光增益非常高。然而,来自光源601a的光完全没有射到该传感器,且视场是极其小。在图11中,传感器605放置在高度散焦的点,这对于应当保持光增益的位置上光源的光锥都是共同的。请注意,可以任选地选择焦点之外的平面,或可以仅利用其他的扩散方法,或与扩展和表征视场的方法进行组合。对于十分大的离轴角,传感器是在投射光锥之外,因此不产生光增益。请注意,为了在很大视场上提供相对高的光增益,收集面积与传感器比较应当十分大。孔径的面积首先应当超过传感器面积约为光增益的比率,且这个比率应当乘以另一个大因子,使视场的立体角远远大于它放置在透镜焦平面上成像到传感器的立体角。
虽然以上描述的这个特定反射镜结构包含球面或非球面透镜609,但是费涅耳透镜可以代替所描述的平凸透镜。此外,对于大的视场,由于必须再引导光线经过更大的角度,可以利用全内反射(TIR)透镜或反射器,从而给出更多的优点。例如,若选取20%透射率的部分透射反射层607,并利用光增益为10,则光增益超过传输通过部分透射反射层607造成的损失。此外,不需要提供未曾见过或昂贵制作的孔径窗口,还实现通过部分透射反射层观看的控制优点。
在观察角需要沿一个方向较大而沿另一个方向相对小的配置中,可以利用柱面透镜。例如,为了检测来自相邻车道中车辆的光,沿水平方向的视角必须相对大,而沿垂直方向的视角必须相对窄。在这种情况下,可以利用有水平轴的柱面透镜代替透镜609。投射的是光带而不是圆,且因为光的收集发生在一个方向而不是两个方向,在投射光图形的区域中,透镜孔径的相对面积平方效应在传感器平面上已丢失。然而,光增益为5仍然是可行的。包含不同元件组合的复合透镜,例如,包含具有不同中心位置和/或焦距的各段非球面透镜,或甚至各种元件的组合,例如,非球面透镜和柱面透镜的组合,可用于保留合理的光增益和表征视场。具有步进聚焦中心点的一排透镜段可以扩展 沿选择方向的视场,而同时保持良好的总光增益。最好是,在所有的设计中存在一些扩散量以防止检测光亮度级的严重不规则性,这是由于透射光图形中经常出现严重的局部不规则性。极小面积的传感器不能有效地对这些不规则性取平均。一些透镜设计可以任选地粘附到反射镜元件的背面。
在以上参照图10和11描述的每个结构中,可以采用参照图7A-7G描述的任何反射镜结构作为电致变色反射镜(如图11中描述的层607和608)。
图12表示按照本发明另一个实施例构造的外部后视镜组件200。外部后视镜组件200包括:最好是电致变色反射镜的反射镜210;有安装部分214的外部反射镜外壳212,用于安装反射镜组件200到车辆的外部;和安装在反射镜210之后的信号灯220。为了能使信号灯220的光投射通过电致变色反射镜210,多个信号灯区222形成在反射镜210的电极/反射,它包括含导电材料的窗口区,它至少是部分透射的,类似于上述本发明其他实施例中信息显示器和眩光传感器窗口区。电致变色反射镜210还可以包括:设置在电致变色反射镜210上反射涂层内的传感器区224,且类似地包括:含导电材料的窗口区,它至少是部分透射的,为的是允许一些入射光到达安装在传感器区224之后的传感器。或者,传感器224可用于检测夜间驾驶条件下的眩光,并独立地控制外部反射镜的变暗,或改变内部反射镜中由控制电路充分变暗的反射镜。在这种情况下,可能需要更灵敏的传感器,例如,CdS传感器。
提供的信号灯220最好用作转向信号灯,因此,它有选择地被激励以响应转向信号激励器226产生的控制信号。所以,控制信号以间隙式电压加到信号灯220上,为的是在驾驶员启动转向信号杆时激励信号灯220。如图15所示,当车辆B是在车辆A的盲点时,车辆A的驾驶员看不到车辆B,而车辆B的驾驶员不能看到车辆A后方的转向灯。因此,若车辆A的驾驶员激励转向灯并试图在车辆B处在盲点时改变车道,则车辆B的驾驶员可能没有接收到即将发生车道变化的 任何预先通知,从而不能避免事故的发生。若在车辆A的外部后视镜组件200中提供转向信号灯,则接近的车辆B驾驶员能够看到车辆A的驾驶员将要改变车道,因此可以较快地采取正确行动以避免事故的发生。如图15所示和以下更详细描述的,信号灯最好安装在反射镜组件内并相对于反射镜表面成一角度,可以把来自信号灯的光向外射向紧邻车辆盲点区中的相邻车道。
再参照图12,按照常规的方式利用内部后视镜组件中的反射镜控制电路230可以控制电致变色反射镜220。内部反射镜控制电路230从环境光传感器232接收信号,传感器232通常安装在内部后视镜外壳上的前向位置。控制电路230还从眩光传感器234接收信号,眩光传感器234安装在内部后视镜组件中的后向位置。内部反射镜控制电路230按照常规的方式加控制电压到一对线路236,使可变电压基本上加到电致变色反射镜210的整个表面。因此,通过改变加到线路236上的电压,控制电路230可以改变反射镜210中电致变色介质的透射率以响应环境光传感器232和眩光传感器234检测的光亮度级。如以下进一步所解释的,任选的第三控制线路238可以连接在内部反射镜控制电路230与外部反射镜组件中的可变衰减器260之间,为的是有选择地衰减从转向信号激励器226加到线路228上给信号灯220的触发信号以响应线路238上发送的控制信号。按照这种方式,基于从传感器232和234得到的信息,内部反射镜控制电路230可以有选择和远程地控制信号灯220的强度,从而消除需要在每个反射镜组件以及相关的传感器区224中安装传感器。
反射镜组件220还可以包括:反射镜210之后的电加热器(未画出),它是由加热器控制电路240经线路242有选择地被激励。众所周知,这种加热器可以有效地除冰和去雾这些外部后视镜。反射镜组件200可以任选地包括:位置伺服电动机(未画出),它是由反射镜位置控制器244经线路246确定的。这种反射镜位置伺服电动机和控制器也是众所周知的。专业人员可以理解,现在和将来都会知道,在不偏离本发明范围和精神的条件下,反射镜组件200可以包含附加的 特征和元件。
图13表示典型的信号灯子组件220。在.U.S.Patent No.5,361,190和5,788,357中公开这种信号灯,这些专利公开了与非电致变色的二向色性外部后视镜组合的信号灯。然而,如以下所解释的,相同的信号灯子组件可以与电致变色反射镜结合使用,它可以作为图13所示信号灯子组件的改进形式。
如图13所示,信号灯220包括:印刷电路板250,电路板250安装在有周边的外壳252内,外壳252作为遮蔽物(见图6A和6B)以阻挡从信号灯组件射出的杂散光。信号灯220最好还包括:安装在电路板250上的多个LED 254。LED 254可以安装成任何形式,但最好安装成这样的形式,给其他的车辆操作者提示有这种信号反射镜的车辆即将转向。LED 254可以是发射红光,或黄色光或所需的任何其他颜色光。LED 254最好是安装在电路板250上,其夹角偏离驾驶员的方向。LED相对于反射镜210成一角度,则从LED 254的光可以是从驾驶员向外投射到区域C,使另一个车辆的驾驶员可以更容易地注意到信号灯,如图15所示。因此,可以有效地减小驾驶员观看到来自信号灯的潜在眩光。
信号灯220可以任选地包括:也是安装在电路板250上的白昼/夜间传感器256。若传感器256安装在电路板250,则遮蔽物257也最好安装成屏蔽LED254产生的光到达传感器256。此外,若传感器256是在信号灯220内,则白昼/夜间传感器256也可以安装在电路板250,为的是改变LED254的强度以响应传感器256检测是否存在日光。因此,若传感器256检测到日光,则电路258增大从LED 254发射的光强度到它的最高级,而当传感器256检测到现在是夜间,则减小发射光的强度。U.S.Patent No.5,361,190和5,788,357中公开的上述信号灯包含这种白昼/夜间传感器256和相关的控制电路258,所以,我们不对信号灯的运行作进一步的描述。
作为在每个车辆外部后视镜中提供白昼/夜间传感器256的另一个方案,可以提供可变衰减器260或其他的类似电路以改变线路228 上从转向信号激励器226所加的驱动电压以响应专用线路238上内部反射镜控制电路230传递的控制信号。按照这种方式,内部反射镜控制电路230可以利用从环境光传感器232提供的信息以及来自眩光传感器234的信息以控制从LED 254和信号灯220发射的光强度。由于环境光传感器232和眩光传感器234已配置在内部电致变色后视镜中,利用内部反射镜控制电路230提供的这种远程控制就不需要在每个外部反射镜组件的信号灯220中提供附加的昂贵传感器256。作为给每个外部后视镜运行分开线路258的另一个方案,可变衰减器260可以设置在转向信号激励器附近的仪表板上,或制作到转向信号激励器中,因此,信号控制线路238′可以从内部反射镜控制电路230连线到转向信号激励器,如图12所示。
因此,从LED发射的光强可以变化,它作为环境光传感器232或眩光传感器234检测光亮度级的函数,或作为传感器232和234检测光亮度级的函数。最好是,当环境光传感器232检测到日光时,控制LED 254到它的最大强度,而当传感器232没有检测到日光时,控制LED 254到它的较低强度。因为在利用眩光传感器234检测过大的眩光时,电致变色介质的透射率减小,最好相应地增大LED 254的强度以保持夜间时的相对恒定强度。
可以按照以上图7A-7H公开的任何一种结构制造电致变色反射镜210,其中光源170代表信号灯子组件220中一个LED 254。因此,不再更详细地描述具有信号灯子组件220的图7A-7H所示各种结构中每个可能的组合。然而,作为一个例子,图14表示信号灯子组件220可以安装在优选结构之后的方式,该结构在其他方面与图7C所示结构完全相同。从图7C与图14的比较可以看出,每个信号灯区222对应于图7C的窗口146。如以上所讨论的,对于外部后视镜,反射器/电极120的反射率最好是至少为35%和透射率最好是至少为20%以满足最小反射率的要求并允许有足够的透射率,因此,接近车辆的驾驶员可以容易地注意到从信号灯220发射的光。
图16表示按照本发明另一个实施例内部反射镜组件310的正视 图。内部反射镜组件310可以包含以上参照Canadian Patent No.1,300,945,U.S.Patent No.5,204,778或U.S.Patent No.5,451,822描述类型的光检测电路以及其他的电路,该电路能够检测眩光和环境光并给电致变色元件提供驱动电压。
体现本发明的后视镜最好包括:仪表框344,它隐藏和保护弹簧卡子(未画出)和密封件的外围边缘部分以及前玻璃元件和后玻璃元件(以下详细描述)。各种仪表框设计是众所周知的,例如,上述U.S.Patent No.5,448,397公开的仪表框。还有各种粘附到反射镜组件310到汽车内部前挡风玻璃上的外壳;在上述U.S.Patent No.5,337,948中公开一种优选的外壳。
电路最好包含环境光传感器(未画出)或眩光传感器360,眩光传感器能够检测眩光并通常放置在玻璃元件之后,按照本发明这个具体的实施例,眩光传感器能够透过部分去除反射材料的反射镜部分。或者,眩光传感器可以放置在仪表框344中反射面的外侧。此外,按照本发明可以部分地去除第三面反射电极的区域,例如,区域346,从而允许罗盘,时钟,或其他标志的显示提供给车辆驾驶员。本发明还适用于仅仅利用一个视频芯片光传感器以测量眩光和环境光的反射镜,它还能确定眩光的方向。按照本发明构造的车辆内部自动反射镜还能够控制作为自动反射镜系统中从属的一个或两个外部反射镜。
图17表示沿直线17-17′的反射镜组件310的剖面图。与上述的实施例一样,反射镜组件310有前透明元件112和后元件114,前元件112有前表面112a和后表面112b,而后元件114有前表面114a和后表面114b。由于一些反射镜层非常薄,为了清楚起见没有按比例画出。透明导电材料层128沉积在第二面112b上作为电极。透明导电材料128可以是以上其他实施例中的任何材料。如果需要,任选的彩色抑制材料130层可以沉积在透明导电材料128与前玻璃后表面112b之间以抑制电磁谱中任何多余部分的反射。
作为反射器和导电电极120二者的至少一层材料设置在反射镜310的第三面114a上。以上描述的任何材料/多层薄膜可以类似地用于 反射器/电极120。1997年4月2日申请的标题为“DIMMABLEREARVIEW MIRROR INCORPORATIONG THIRD SURFACEMETAL REFLECTOR”的U.S.Patent No.5,337,948详细地描述另一种反射器/电极120。
按照本发明的这个实施例,部分的导电反射器/电极120被去除以留下包含非导电区321a(观看显示)和导电区321b(着色和变亮电致变色介质)的信息显示区321,如图17所示。虽然仅详细地展示显示区321,但最好是,相同的设计可用于眩光传感器区(图16中160)。图18表示信息显示区321的正视图。同样,由于这些区域中一些层非常薄,为了清楚起见没有按比例画出。去除的导电反射器/电极部分321a是基本空缺导电材料,没有去除的部分应当与反射器/电极120的剩余区域形成电接触。就是说,反射器/电极120中没有不与反射器/电极120中剩余区域连接的孤立区域。此外,虽然蚀刻区321a是U形(图17),但它们可以有允许足够电流流过线路321b的任何形状,且同时允许驾驶员通过蚀刻区321a观看和读出显示器170。利用各种技术可以去除反射器/电极120,例如,蚀刻(激光,化学,或其他方法),沉积时的掩模,机械切削,喷砂,或其他方法。由于激光蚀刻具有的精确度,速度,和便于控制,它是当前最优选的方法。
信息显示区321与显示器装置170对准,例如,真空荧光显示器,阴极射线管,液晶,OLED,平板显示器等,其中真空荧光显示器是当前最佳的。有相关控制电路的显示器170可以显示有助于车辆占用人的任何信息,例如,罗盘,时钟,或其他标记,因此,显示器通过去除的部分321a展示给车辆占用人。
基本空缺导电反射器/电极的区域321a和有导电反射器/电极的区域321b可以是任何的形状和形式,只要有足够的导电材料区以允许电致变色介质的正确着色和变亮(即,可逆地改变透射率),与此同时有足够空缺的导电材料区以允许正确地观看显示器装置170。一般地说,信息显示区321应当约有70-80%的基本空缺导电材料区321a和填充剩余20-30%的导电材料区321b。区域(321a和321b)可以有 各种图形,例如,直线,圆形,椭圆形,等等。此外,通过改变反射材料的厚度或选择有不同密度的反射材料图形,反射区与空缺反射材料区之间分界线可以不太明显。当前最好是,区域321a和321b形成交替和相邻直线(见图17)。作为例子,而不是对本发明范围的限制,直线321b一般约为0.002英寸宽,直线之间基本空缺导电材料的间隔约为0.006英寸。应当明白,虽然图中画出的直线是垂直的(从驾驶员观看),但是它们可以是水平的或与垂直方向成某个角度。此外,直线321a不必是直的,虽然直的垂直线是当前最佳的。
若在信息显示区321或在与眩光传感器对准的区域160去除所有的第三面反射器/电极120,则在那些区域与没有去除反射器/电极120的反射镜剩余部分之间有很大的着色变化。这是因为,对于在一个电极处氧化的每种电致变色材料,在另一个电极处有相应还原的电致变色材料。这种在直接跨越信息显示区321的第二面上发生的氧化和还原(取决于电极的极性)可以均匀地发生在信息显示区的区域上。然而,第三面上相应的电化学不是均匀的。光吸收物质的产生集中在信息显示区的边缘(它空缺反射器/电极)。因此,在信息显示区321,第二面处产生的光吸收物质是均匀分布的,而第三面处产生的光吸收物质不是均匀分布的,从而给车辆占用人产生美学上不愉悦的彩色失调。按照本发明,通过在整个信息显示区321提供反射器/电极120区的直线,则在信息显示区产生的光吸收物质(第二面和第三面)非常接近于具有完全平衡电极的反射镜其他区域中看到的均匀性。
虽然专业人员可以明白,可以进行各种改动,利用50瓦Nd:YAG激光器可以完成激光蚀刻,该激光器是由Orlando,Florida的XCELControl Laser制造。此外,专业人员可以知道,功率设置,激光孔径,激光模式(连续波或脉冲波),激光在表面上的移动速度,和激光的波形式可以调整到适合于特定的需要。在商品化的激光器中,有可以烧蚀表面涂层的各种激光波形式。这些波形式包括:直线,各种频率的正弦波,和各种频率的斜波形式,虽然还可以利用许多其他的波形式。在当前最优选的本发明实施例中,利用频率约为3kHz窄光束宽 度(例如,约为0.005英寸)的脉冲波模式激光,去除空缺反射材料321a的区域,其中激光是沿直线波形式移动。
图14B和14C表示实施本发明的两个不同方案。图14B和14C是沿图12中直线14-14′的部分剖面图。图14B表示类似于图17所示内部后视镜的结构,其中反射器/电极材料222b的平行直线是在信号灯区域222之上,这是在空缺反射器/电极材料的区域中通过蚀刻或掩模直线222a形成的。每个信号灯区222是在对应和重叠一个LED 254的后视镜位置上,根据图12与13的比较可以看出。可以按照与上述前实施例中内部后视镜310的相同方法构造电致变色反射镜410。具体地说,反射镜410包括:前透明元件112和后元件114,前元件112有前表面和后表面,后元件114有前表面114a和后表面114b。反射镜410还包括:沉积在前元件112后表面上的透明导电材料层128或沉积在前元件112后表面上的任选彩色抑制材料130。此外,反射镜410包括:设置在后元件114前表面114a上的至少一层120,它的作用是反射器和导电电极。电致变色介质包含在层128与120限定的腔室内。可以利用相同的材料,和利用与上述实施例描述的相同技术制成反射镜410中所有的元件。然而,最好是,材料层120的反射器/电极是由这样的材料制成:镍,铬,铹,钌,不锈钢,银,银合金,铂,钯,金,或它们的组合/合金。
通过改变那些空缺反射材料区的百分比或改变反射器/电极涂层的厚度,还可以控制信号灯区222或传感器区224中反射镜的反射率。此外,用于形成信号灯区中直线222b的反射器/电极材料可以与反射镜其余部分所用的反射器/电极材料不同。例如,有较高反射率的反射器/电极材料可以用在信号灯区,因此,信号灯区的反射率与反射镜其余部分的反射率相同,尽管在该区域中有空缺的反射材料。最好是,空缺反射材料的信号灯区占信号灯区30-50%,而反射材料占有的区域是信号灯区的50-70%。为了实现这些百分比,反射器/电极材料的直线最好是约0.010英寸宽,而这些直线之间的间隔约为0.006英寸宽。
图14C所示的结构与图14B所示的不同,反射材料形成在第四 面(即,后元件114的后表面114b)。利用这种结构,第三面上的电极340最好是利用类似于前元件112后表面上形成电极128的透明材料制成。与图14B中的结构相同,图14C所示的结构包括:有交替反射材料区222b的信号灯区222和空缺这种反射材料222a的区域。按照这种方式,LED 254可以更隐蔽地躲藏驾驶员的视线,而来自LED254的光可以投射通过电致变色反射镜的所有层,为的是让其他车辆的驾驶员看到。类似地,若提供白昼/夜间传感器256,则可以按照相同的方式形成传感器区224,有交替的反射材料区224b和空缺反射材料的区域224a。
在信号灯中利用上述结构的优点是,可以避免使用二向色性涂层。二向色性涂层通常是非导电的,所以,它不能用于有第三面反射器的电致变色反射镜。此外,经济适宜的当前仅有二向色性涂层是发射红光和红外光和反射其他颜色光的涂层。因此,为了制造实际的信号灯,可以利用的仅仅是发射红光的LED。因此,在利用二向色性涂层时,在这方面就没有灵活性。与此相反,利用本发明的结构,可以使用任何颜色的信号灯。
提供有交替空缺反射材料的窗口区概念可以类似地应用于非电致变色信号反射镜。虽然可以使用其他的材料,这种非电致变色反射镜中第一面或第二面上的铬是当前最佳的反射材料。
图14D和19表示本发明另一个实施例的信号反射镜。按照这个实施例,信号反射镜包含附加的结构,使信号灯相对于驾驶员视场是更隐蔽。虽然涉及上述信号反射镜的每个实施例在没有激励时隐蔽地躲藏信号灯在反射镜之后,而在激励时通常躲藏信号灯,这种实施例仍然存在这样的可能性,在信号灯被激励期间,驾驶员的注意力仍然不集中。具体地说,虽然信号灯的LED有偏离驾驶员眼睛的倾斜角,但驾驶员在光点通过部分反射镜组件时仍然能看到LED。因此,这个实施例提供这样一种装置,它用于减小光从信号灯沿驾驶员方向通过反射镜的透射率。如以下所解释的,这个附加的装置可以几种方案或其他的形式。
参照图14D,图14D表示挡板组件500放置在信号灯组件220与反射镜组件510后表面之间的结构。图14D所示的具体挡板组件500包括:前向顶板502和后向底板504,多个支架使它们之间形成固定间隔和平行的关系。如图14D和19所示,底板504相对于前板502的横向位移使它离驾驶员更向外的位置。底板504包含与每个LED254尺寸和位置对应的多个孔径508。顶板502是相对于孔径508设置,且略微在LED 254之上以阻挡驾驶员看到LED 254。顶板502包含孔径509,光可以传输通过它以到达传感器256。顶板502与底板504之间的空间以及底板504中的孔径508给从倾斜LED 254投射光透射通过反射镜510并进入图15所示的区域C提供足够大的开孔。所示的挡板组件500最好是由黑色塑料等材料制成。
挡板组件500的功能可以由图14所示的各种其他机构520补充或完成。具体地说,元件520可以是光控薄膜,黑色或深色涂料层,或加热器元件中的任何一个或其组合。可以利用从3M Company购买的商标为LCF-P的光控薄膜,它是包含多个密排黑色微通气窗的塑料薄膜。在U.S.Patent No.5,361,190和5,788,357中公开这种光控薄膜用于常规的信号反射镜。如在这些专利中所公开的,这种光控薄膜的厚度约为0.030英寸,微通气窗的间隔约为0.005英寸。微通气窗通常是黑色的,并放置在各个角位置以提供合适的观察角。这种光控薄膜允许来自LED 254的光以合适的视角透射到区域C(图15)。光控薄膜还用于阻挡从LED 254投射的光传输到沿驾驶员视线的合适视角之外。因此,与图14D和19所示的挡板组件500不同,这种光控薄膜可以完全放置在每个LED 254之上和之前。此外,这种光控薄膜可以利用其他形式的光学元件制成,例如,全息图等。
若元件520是不透明涂层,则这种涂层不能在LED之前延伸到足够远以阻挡来自LED 254的光透射通过反射镜510进入盲点区C(图15)。或者,这种涂层可以在LED之前完全延伸,只要它配置成是某种形式的通气窗或形成在LED 254传输路径区域中其表面上的相当结构。例如,利用丝网印刷,模压,冲压,或激光烧蚀,可以控 制这种涂层的厚度以制成有效的通气窗。此外,若反射器/电极120按照以上图14B和14C描述的方式进行配置,则元件520可以是黑色涂层,在覆盖LED 254的区域有类似的条或带,而相对于反射器/电极120的棒材222b有空间关系,为的是给车辆提供合适角度的传输路径以观看车辆处在盲点时的灯,与此同时阻挡驾驶员视场的光。此外,如图14D所示,反射器/电极120的棒材222b可以配置成有不同的宽度,它随离驾驶员的距离增大而减小,为的是减小沿驾驶员方向通过区域222的周边透射率。或可以有以上讨论的不太明显边缘限定。
若提供的元件520是利用反射镜加热元件制成,则提供的加热元件可以延伸跨越反射镜的整个第四面,并在合适位置有形成的孔径以允许从LED 254发射的光以合适的角度传输。
使驾驶员遮蔽从LED254发射光的另一种机构是增大区域530中对应于顶板502的反射器/电极120厚度,从而减小通过该部分反射器/电极120的透射率。当前,这种反射器/电极的透射率约为1-2%。为了充分地使驾驶员遮蔽从LED254发射的光,反射器/电极120在区域530中的厚度最好是使透射率减小至0.5%,更好的是使透射率减小至0.1%。
元件520可以附加地或交替地包括各种光学薄膜,例如,棱镜式薄膜或费涅耳薄膜,或在U.S.Patent No.5,788,357中描述的准直光学元件,为的是准直和引导从LED254发射的光有合适角度,但还没有沿驾驶员的方向传输光。
作为另一种解决方案,可以延伸光组件220的侧壁252以使LED254远离反射镜组件510的后表面,因此,侧壁252有效地阻挡从LED254发射的光沿车辆驾驶员方向传输。
虽然图14D所示的结构展示包含反射器/电极120的反射镜组件510,如同以上图14B所示的实施例,但是,反射镜组件510可以具有以上参照图14A或图7A-7H描述实施例讨论的任何其他形式。
虽然本发明的描述中提供用于转向信号的信号灯,专业人员可以理解,信号灯可以具有任何其他形式指示器或信号灯的功能。例如, 信号灯可以指出门是半开的以警告接近车辆的驾驶员,车辆占用人可能将要开门进入对向车流,或反射镜之后的灯可以是指出反射镜加热器已通电的指示灯,另一个车辆是在盲点,压力是低的,信号灯是点亮的,或存在冰冻或危险状态。
虽然以上描述的本发明信号灯是由多个LED构成,但是在不偏离本发明的精神或范围的条件下,信号灯可以是一个或多个白炽灯或任何其他光源和合适的彩色滤光片构成。
图20-22表示本发明的另一个实施例。在这个实施例中,外部后视镜组件700有适合于粘贴到车辆外部的外壳710。这种反射镜通常安装在车门730或车辆的A柱。在外壳710内是反射镜结构720和安装在反射镜结构720之后的光源725。反射镜720的结构可以按照上述实施例中的任何一个,使光源725发射的光可以投射通过反射镜720。因此,反射镜720可以有反射器,它在光源725之前有掩蔽的窗口部分,或可以有区域726,它在光源725之前至少是部分透射的。另一个方案是,光源725之前的区域726有类似于图14所示的结构,或反射镜720中整个反射器可以是部分透射的。如图21和22所示,光源725最好是这样安装的,它投射光到车门730的区域,车门730上有车门拉手735和锁定机构737。锁定机构737可以是常用的锁眼或接触垫,它能使车门锁上或开启。
光源725可以是任何类型的光源,但最好是白光源。优选的光源公开在共同转让的U.S.Patent No.6,335,548,其标题为“SEMICONDUCTOR RADIATION EMITTER PACKAGE”,John K.Roberts于1999年3月15日申请;U.S.Patent No.6,441,943,其标题为“INDICATORS AND ILLUMINATORS USING ASEMICONDUCTOR RADIATION EMITTER PACKAGE”,John K.Roberts et al.于1999年10月23日申请;和U.S.Patent No.6,521,916,其标题为“RADIATION EMITTER DEVICE HAVING ANENCAPSULANT WITH DIFFERENT ZONES OF THERMALCONDUCTIVITY”,John K.Roberts et al.于2001年4月13日申请。
可以激活光源725投射光以响应与提供照明进入车辆时接通和关断内部车灯相同的动作。因此,例如,当有人按下与远程无钥匙进入(RKE)车辆相关钥匙袋上锁定或开锁键时,当有人试图开门时,或当插入钥匙到锁定机构737时,光源725可以照明部分的车门730。最好是,当接通车辆的点火时,关断光源725使它不能发射光。
在外部后视镜外壳710内提供这种光源725的情况下,光源可以安装到车辆上以照明车辆外部的区域,车辆占用人必须接触以进入车辆。当车辆停泊在特别黑暗的位置时,这个特征是有益的。
虽然以上描述的光源725安装成投射光到车门拉手735,可以理解,光源725可以安装成还投射光到地面区域或车辆外部的其他区域以及车门拉手。这可以通过在光源725与反射镜结构720之间提供合适的光学元件实现。还可以安装附加的光源以投射光到这些区域。
上述的半反半透(即,部分透射,部分反射)后视镜允许给驾驶员显示信息,而不需要去除部分的反射涂层。这导致美学上更愉悦的外观,并允许反射镜在显示器关断时作为邻接的反射器。特别适合于这种应用的显示器例子是罗盘显示器。
每年售出的许多反射镜有显示车辆航向的附加特征,它利用字母数字式真空荧光显示器(VFD)能够显示8个罗盘方向(N,S,E,W,NW,SW,NE,SE)。这些类型显示器在机动车中有许多其他的应用,例如,收音机和时钟。这些显示器有覆盖到荧光数字段的玻璃盖。在与半透反射镜结合使用时,来自VFD的大部分光没有透射通过反射镜而是反射回到显示器。这个反射光的一部分是从VFD玻璃盖的上表面和下表面反射并返回通过反射镜。这些多次反射的结果是显示器中的杂散图像和二重图像,它们是完全多余的。如上所述,解决这个问题的方法是在VFD的玻璃盖上制成抗反射涂层,然而,这种抗反射涂层增加了显示器的成本。VFD显示器的其他缺点是它们昂贵的价格和容易破损。
LED字母数字显示器是用于半透反射镜中真空荧光显示器的一种可行方案。如上所述,LED显示器没有镜面玻璃盖,因此,它不存 在杂散反射的问题。此外,LED周围的区域可以涂黑以进一步抑制寄生反射。LED的另一个优点是有极高的可靠性和寿命长。分段的字母数字LED显示器是商品化产品,但是制造复杂,且很难保持各段亮度和彩色一致性。最后,防止光从一段流入到另一段也是困难的。除了当前非常昂贵的荧光-LED组合以外,LED还仅仅有高度饱和的单种颜色。许多汽车制造商有更宽光谱的显示彩色方案,但它很难与LED技术匹配。在美国制造的大部分汽车有蓝光显示彩色方案,它仅能与当前非常昂贵的蓝光LED匹配。
以下描述分段式LED或VFD显示器的一种方案,它可以克服与LED和VFD相关的上述问题。虽然以下的描述涉及罗盘显示器,但其概念可以容易地扩展到各种信息显示器,例如,温度显示器和各种警示灯。罗盘显示器用作优选实施例中的一个例子,因为它最好地说明本发明的特征和优点。此外,以下的描述集中到使用LED作为优选的光源。然而,许多其他的光源也是适用的,例如,白炽灯泡或新出现的技术,例如,发光聚合物和有机LED。这种显示器的图形而不是字母数字性质与车辆中其他字母数字显示器(例如,时钟)有很大的不同。所以,若这种显示器不能与车辆中VFD显示器的彩色方案匹配,则不能认为它不是多余的,可以利用更有效和成本低的显示器。事实上,显示器的对比色应当对车辆内部的美观有贡献。
这个优选实施例中的显示器包括:多个LED,图形附饰物掩蔽层,和半透反射镜。图23A和23B表示掩蔽层的前视图。图形附饰物展示罗盘的8个点(801-808)。图23A中的附饰物包含8个方向,然而,图23B中仅仅一个方向是点亮的,取决于车辆的行驶方向。包含其他方向的反射镜区是反射的,它并不指示任何内容。中心图形(809)可以是标记,例如,图23A和23B中的地球仪,它具有装饰的外观。可以利用方向指示器中彩色对比的LED照明地球仪。
现在考虑若干个控制各段的方法。最简单的形式是,8个罗盘方向指示器之后仅有一个LED是在给定时间发光,它取决于车辆的行驶方向。在另一个方案中,所有8个指示器是暗暗地发光,而对应于当 前行驶方向的指示器比其他的明亮。在另一个方案中,利用双色LED,而对应于当前行驶方向的LED指示器设置成与其他的LED有不同的颜色。最后一个方案是仅使对应于当前行驶方向的指示器发光,但在汽车改变方向时从一个指示器到另一个指示器逐渐地变暗。
参照图24和25描述显示器的结构。图24表示LED在电路板上的排列,图25表示显示器组件的剖面图。LED(812)在电路板(811)上排列成对应于指示器和中心图形位置的图形。LED(812)可以是Hewlett Packard公司商标名为“Pixar”的类型。由于光在半透半反涂层中的损失,我们需要明亮的LED。所有InGaP基LED适合于这种应用,且可以有绿色,红色,黄色,和各种类似的颜色。利用InGaP基LED可以获得蓝色和绿色。虽然InGaP基LED是当前最昂贵的,但是在许多分段式显示器中需要较少的LED。作为利用诸如“Pixar”LED的封装式LED方案,利用众所周知的Chip-On-Board(芯片直接焊接)技术,它们可以直接粘接到电路板。
利用隔板(813)把电路板(811)放置在反射镜之后。隔板(813)有很多用途。第一,隔板可以使电路板离反射镜一段距离,例如,1/4英寸,因此,来自LED的光完全覆盖指示器。第二,通过防止光从一个腔室进入另一个腔室隔板,它可以避免指示器之间的串音。为了实现这个目的,隔板应当是由白色的高反射材料制成。隔板至少是不透明的。第三,隔板的作用是有助于从LED射出的光以大角度反射返回到指示器。这可以提高系统的效率。隔板甚至可以制造成具有围绕LED的抛物面碗状,最大效率地引导光向前。隔板上的朗伯散射面也有助于漫射光并改进指示器照明的均匀性。可以利用含扩散物的环氧树脂或硅有机树脂填充隔板(813)中开孔形成的电路板(811)与反射镜(815)之间空白区。这有助于漫射光并有助于使指示器更均匀。
在由薄材料制成的掩蔽层中配置附饰物(814),它有覆盖图形指示器以外所有区域的黑色毛面掩模。图形的区域是清晰或略微白色和漫射。可以利用丝网印刷黑色掩模图形到漫射塑料薄膜上以制成附饰物。最好是,还利用用白色油墨印刷面向LED的附饰物侧面。这可 以使没有通过文字或图形区的光反射回到LED和隔板,然后,光可以部分地从此反射向前。或者,利用丝网印刷黑色掩模反射镜(815)的背面可以直接制成附饰物。Wayne J.Rumsey et al.在1999年5月13日申请的U.S.Patent No.6,170,956中公开制造这种附饰物的方法,其标题为“REARVIEW MIRROR DISPLAY”。
电致变色反射镜在特定波长上往往有非常高的衰减。在许多商品化电致变色反射镜中,衰减峰发生在可见光谱的黄色区。图28中的曲线A代表常规电致变色反射镜在黑暗状态下的光谱百分比透射率。这使得黄色显示器和标记很难放置在反射镜之后,因为当反射镜是在它的低反射状态(即,它的完全黑暗状态)时,必须大大增加其亮度。
按照本发明的一个特征,利用红绿二补色光源代替利用单色黄光源,可以产生黄光。因为变暗的电致变色反射镜元件对红和绿光不是严重衰减的,通过反射镜的损失远远小于利用单色黄光源产生的损失(见图28中曲线B和C,它们分别代表绿光和红光LED的发射光谱)。尽管红光和绿光有黄光的外观,因为它是这两个光源光的混合。可以利用其他的二补色组合和混合比以产生红-橙,黄-绿,或适应其他的电致变色化学。这两种颜色可能分别需要利用反射镜变暗时控制反射镜元件的微处理器进行控制,因为两种颜色的衰减与波长之间的函数关系可能是不同的。
本发明的这个特征提供一种后视镜组件,它包括有可变反射率的电致变色反射镜元件和放置在电致变色反射镜之后的显示器装置,用于通过电致变色反射镜元件显示第一颜色(例如,黄色)。显示器装置包括:至少一个第一光源和至少一个第二光源,第一光源发射第二颜色的光(例如,红色),而第二光源发射第三颜色的光(例如,绿色),第二颜色与第三颜色是各不相同的,且不同于这两种颜色混合成的第一颜色。
图27表示按照本发明这个特征的优选实施例。如图所示,照明装置1000放置在显示元件1010之后,用于投射光通过显示元件1010。显示元件1010可以是标记符号,它是在电致变色反射镜的后元件114 上反射层蚀刻成的,附饰物或其他的标记面板,或可以是动态可变的光快门,例如,液晶显示器(LCD)或后元件114上或其附近的电致变色显示器。放置在电致变色反射镜之后附饰物形式的显示元件例子是在Bradley L.Northman et al.于2000年6月5日申请的共同转让的U.S.Patent Application No.09/586,813中公开,其标题为“REARVIEW MIRROR DISPLAY”。
照明装置1000可以包括:一个或多个发光器件,例如,在共同转让的U.S.Patent No.6,335,548中所公开的,其标题为“SEMICONDUCTOR RADIATION EMITTER PACKAGE”。在这种器件中,多个光源1002和1004,例如,LED芯片或其他的半导体辐射发射器,形成在单个发光器件中并可以分别地被激励,有选择地把功率加到与LED芯片连接的不同引线上。在一个优选实施例中,至少两个LED芯片包含在发光器件中,一个LED 1002发射红光,另一个LED 1004发射绿光,为的是混合和形成从该器件发射的黄光。专业人员可以理解,照明装置1000可以放置在显示元件1010之后,边缘附近,或略微之前。最好是,照明装置1000用于给显示元件1010提供背照光,显示元件1010最好是LCD元件。使用的LCD元件可以是扭转向列型,超扭转型,活性基质,二向色型,二向色相变型,胆甾醇型,近晶型,或铁电型。这种背照光技术可以与作为光快门的任何无源(非光发射)显示技术相结合。我们需要透明状态与不透明状态之间的高对比率。若需要暗背景上亮数字,则可以利用具有平行偏振片的正常不透明扭转向列型显示器。由于均匀地转动所有颜色的偏振光是困难的,往往对这些类型器件进行优化以实现单色的最高对比度。把一种或多种二向色染料(通常是产生黑色的染料组合)溶解在液晶介质或利用改型的扭转向列型单元,可以克服这种限制。用于实现所有颜色高对比率的一种技术是利用具有正交偏振片的正常透射型扭转向列型器件,在所有的数字周围有黑色不透明掩模。电压“off”状态下的数字是透明的。电压“on”状态下的数字是不透明的。若所有的数字是在电压“on”状态下,则整个显示区域是不透明的,因为所有数字周 围的黑掩模或电压“on”下的不透明数字吸收全部的光。为了在这种器件中发射光以显示信息,选取的数字是在不加电压的“off”状态。
虽然以上描述的优选实施例包括:分开的照明装置1000和显示元件1010,这些元件可以或多或少集成在一起。例如,这种显示器可以包括:真空荧光显示器,它利用红和绿荧光粉的组合(或另一种颜色组合)。类似地,LED显示器可以有这样的结构,它利用红和绿或不同颜色的LED。因此,如此处所广泛定义的,本发明的显示器结构可以包括:发射第一颜色光的第一“光源”和发射第二颜色光的第二“光源”。这种光源可以包括:光致发光光源,例如,磷光材料或荧光材料,和/或可以包括:场致发光光源,它包括但不限于,半导体辐射发射器,例如,LED,OLED,LEP,等等。
如上所述,当电致变色元件变暗到保持显示器清晰度和任选地增大明亮日光状态时的显示器亮度时,显示控制固件可以配置成增大显示器背景光的亮度。每个彩色LED的单独变暗和变亮时间常数对于电致变色元件的模型是需要的,因此,当电致变色反射镜的反射率变化时,背景光强度和颜色是恒定的。应当注意,电致变色反射镜的反射器可以是,但不必是,上述部分透射和部分反射的反射器。
应当注意,若以上讨论的反射层加到电致变色结构后元件上粗糙而不是光滑的表面,则形成具有漫射而不是镜面反射的反射器。例如,若利用大气化学蒸汽沉积方法,一个反射或半反半透涂层加到掺氟氧化锡近似全波层(来自LOF的TEK 15),则制成具有严重漫反射的反射器。这是因为大气化学汽相沉积过程通常产生非常粗糙的表面,而真空沉积过程仅仅产生1/4或1/2波长厚度的ITO层。使后基片粗糙也可以产生漫反射。例如,利用喷砂处理或化学蚀刻玻璃以产生毛玻璃表面,然后涂敷到反射器上,可以制成漫反射器。应当注意,若使用钠钙玻璃,则喷砂处理产生的高碱性玻璃表面上的大面积可以与某种电致变色介质相互作用,即使它涂敷薄的金属或透明导电层。如果使用硼硅酸盐玻璃,或如果利用化学蚀刻方法使钠钙玻璃上产生粗糙表面,这种相互作用可以不发生。若利用高反射材料制成漫反射器 或半透反射器,例如,银,银合金,铹,或铝,则反射器的外观是白色。若这种反射器/半透反射器包含在电致变色元件中,则可以在漂白与彩色状态之间实现白色上有近似黑色或白色对比度上的深蓝/灰色。通过轻微毛化处理或蚀刻表面或在前表面上包含抗反射层,可以减小电致变色元件前玻璃表面的镜面反射。在白色对比度上需要有黑色时,可以利用这种类型电致变色元件结构。例如,在白色单元或像素上构造这些黑色阵列,以及有选择地分别着色和漂白单元或像素,可以制成用于显示信息的符号。如果需要,白色像素上多个分开寻址或复用的黑色可以包含在电致变色元件中。若使用半透反射涂层,则电致变色元件可以是用于夜间观看的背景照明。利用诸如ITO的透明导电层可以代替上述的第三面金属反射器,而漫反射层可以在第四面上,例如,利用银层涂敷粗糙玻璃第四面,再加涂层给予保护。反射层也可以是二向色反射器。
一种利用漫反射电致变色元件的特别有用实施方案是显示用于显示汽油站中油价的符号。在与白昼期间必须发射照明的其他可变光发射型显示器比较,该显示器消耗很低的功率。此外,这种电致变色显示器比大多数同类型显示器可以提供较大的对比度。以下是利用漫反射器制作电致变色元件的三个例子。
在第一个例子中,把厚度为2.3mm的钠钙玻璃切割成2英寸×5英寸玻璃片,并利用氧化铝作喷砂处理制成毛化玻璃片。在喷砂玻璃上涂敷多层金属叠层,它的组成是约450铬,100
Figure 10003_178
铹,和600
Figure 10003_179
 银/7%金。电致变色元件的制成是利用Pilkington购买的掺氟氧化锡(TEK 15)切割成2英寸×5英寸薄片作为前基片,环氧树脂密封周边,和金属化喷砂玻璃作为背部基片。TEK 15和金属膜分别是在第二面和第三面上,它们之间的间隔为317μm。然后,利用电致变色液体填充该元件,该液体含34毫克分子苯丙viologen BF4和具有碳酸丙烯的DMP(二甲吩嗪)作为溶剂以及UV抑制剂和增稠剂。利用UV固化粘合剂堵塞填充孔。该元件在未着色状态下是亮银白,而在电致变色液体介质上加1.1VDC时,它着色成近黑色外观。该元件在 室温下储存一夜之后变成蓝色,并随时间的延续变成深蓝色。我们认为,喷砂使金属薄膜没有完全覆盖的碱性钠钙玻璃表面多处破裂,而暴露的碱性表面使电致变色介质变成蓝色。
按照第二个例子,电致变色元件的制作与以上的例子相同,但硼硅酸盐玻璃代替钠钙玻璃。ITO用作透明导体。该元件在室温下储存一周之后没有变成蓝色。
第三个例子是利用从Pilkington购买的具有掺氟氧化锡(TEK15)透明导电涂层的钠钙玻璃(厚度为2.3mm)构成,利用Eagle Glass化学蚀刻到光度级120。氧化锡表面没有被保护并在蚀刻过程中没有损伤。利用Eagle Glass化学蚀刻未涂层的钠钙玻璃片(厚度为2.3mm)到光度级30。把玻璃片切割成3英寸×3英寸薄片并进行清洗。30光度级玻璃上真空涂敷多层金属叠层,它的组成是约450
Figure 10003_180
铬,100
Figure 10003_181
 铹,和600
Figure 10003_182
银/7%金。然后,利用具有TEK 15的环氧树脂初级密封把玻璃组装到第二面和第三面上的金属叠层。两片玻璃之间的间隔约为137μm。利用胶状电致变色液体真空填充电致变色元件,在填充之后,利用UV固化粘合剂堵塞填充孔。电致变色液体的成分是7%固态凝胶,其形成是通过交联双酚A与1 to 10 isocyanato ethylmethacrylate/methyl methacrylate co-polymer at a 1.45 to 1isocyanate to alcohol ratio in polypropylene carbonate with 38millimolar methyl viologen BF4,3.5 millimolar DMP(dimethylphenozine),5.0 millimolar TMP(trimethyl phenozine)and 400millimolar Uvinul N-35。制成的元件在未着色状态下呈现明亮银/白色,而在着色状态下呈现黑色。电致变色元件在1.1VDC下激励两天,并在变亮之后出现非常少的分凝符号。
可以利用以上参照图9F和9G讨论的显示器作为计算机视频监测器,它车辆中的个人计算机集成一体。最好是,个人计算机与后视镜组件本身集成一体。这种监测器可以是交替型,并可以是LCD或电致发光显示器。
当计算机视频监测器放置在电致变色反射镜结构之前时,反射镜 的结构在它的正常工作电压范围内最好产生中性灰色外观。共同转让的U.S.Patent No.6,020,987公开用于得到这种结果的合适电致变色介质。当电致变色介质变暗时,它可能需要控制显示器,使显示颜色对于任何的补偿产生相应的变化,要求它在电致变色反射镜的整个工作范围内保持恒定的显示颜色。
把个人计算机与远程信息处理系统集成,如在共同转让的U.S.Patent Publications No.US 2002-0032510(2002年3月14日出版)中所公开的:Roberts R.Turnbull et al.“VEHICLE REARVIEWMIRROR ASSEMBLY INCORPORATING A COMMUNICATIONSYSTEM”,计算机检测器可用于显示各种形式的信息,包括:电子邮件消息和页面,导航系统的转向指示器;基于速度和里程的服务备忘录;车辆航向;学校,医院区警告;天气,交通,和急救车警告;夜视显示器;广告;政权报价;和其他信息。正文消息和其他的字母数字数据和/或符号可以叠加到显示器装置显示的视频图像。若车辆配备合适的后视摄像机,如在共同转让的U.S.Patent Publications No.US 2002-0103141 A1(2003年6月5日出版):John H.Bechtel etal.“VEHICLE VISION SYSTEM”和U.S.Patent No.6,550,949(2003年4月22日出版):Frederick T.Bauer et al.“SYSTEMS ANDCOMPONENTS FOR ENHANCING REAR VISION FROM AVEHICLE”所公开的,把这种摄像机与显示器进行耦合可以使车辆后方观看的视频显示器帮助驾驶员在连接车辆到拖车以及相对于拖车时按比例转向。还可以显示与车辆连接到拖车有关的其他图形。
可以终止和启动视频图像的暂时使用,它取决于车辆所在的排挡或基于根据罗盘读数确定车辆保持的速度或恒定方向。最好是,显示的信息缓慢转换以减小对驾驶员的冲击,这是在后视镜上突然出现明亮图像可能出现的情况。后视镜组件可以包含跟踪球和/或其他按钮,可以使用户滚动屏幕上显示的信息以改变显示屏显示的内容和选取屏幕上显示的信息。用于操作个人计算机内显示屏或功能的这种跟踪球或其他按钮可以远离后视镜组件,例如,放置在架空操作台,地面操 作台,车门,仪表盘上,等等,或在驾驶员或其他车辆占用人操作最方便的位置。
虽然本发明的详细描述是参照某些实施例,但在不偏离本发明精神的范围内,专业人员可以对它实施多种改动和变化。因此,我们的意图是,本发明仅受所附权利要求书的限制,而不受此处描述的实施例中细节和设备的限制。

Claims (3)

1.一种车辆后视镜组件,包括:
适合于安装到车辆上的外壳;
前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;
包含导电材料层的透明第一电极,它承载在所述前元件的后表面上;
所述后元件的前表面上承载的第二电极;
电致变色材料,它包含在所述第一电极和所述第二电极之间并有可变的透射率;
所述后元件表面上承载的反射器,其中当所述反射器承载在所述后元件的前表面上时,所述第二电极与所述反射器结合成一体,至少部分的所述反射器是部分透射和部分反射的;和
安装在所述外壳中的发光显示器装置,所述显示器装置与所述后元件的所述后表面相邻安装,
其中所述显示器装置之前的所述反射器的区域具有反射梯度,因此,反射器的反射率在遍及所述显示器装置之前的至少部分的所述区域逐渐减小。
2.一种电致变色器件,包括:
前元件和后元件,每个元件有前表面和后表面;
包含导电材料层的透明的第一电极,它承载在所述前元件的后表面上;
所述后元件的前表面上承载的第二电极;
电致变色材料,它包含在所述第一电极和所述第二电极之间并有可变的透射率;和
所述后元件表面上承载的反射器,其中当所述反射器承载在所述后元件前表面上时,所述第二电极与所述反射器结合成一体,至少部分的所述反射器是部分透射和部分反射的;
其中所述反射器是漫反射器,用于漫射和反射入射在其上面的光。
3.一种包括权利要求2所述的电致变色器件的显示器装置。
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