DE10008624B4

DE10008624B4 - Elektrochrome Spiegeleinheit

Info

Publication number: DE10008624B4
Application number: DE10008624A
Authority: DE
Inventors: Christopher J. Anstee
Original assignee: SMR Patents SARL
Current assignee: SMR Patents SARL
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: DE10008624A1; GB0003573D0; GB2347231B; GB2347231A; US6678083B1

Abstract

Elektrochrome Spiegeleinheit (110), mit einem Schichtaufbau, der aufweist: – Eine erste und eine zweite Glasschicht (12, 14, 112, 114); – eine elektrochrome Materialschicht (16, 116) zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114); – eine reflektierende Schicht (22, 122) benachbart zu entweder der ersten oder der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114); – mindestens ein Abstandselement (18, 20, 118, 120) zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114), wodurch die zwischen den Glasschichten (12, 14, 112, 114) eingeschlossene elektrochrome Materialschicht (16, 116) durch das mindestens eine Abstandselement (18, 20, 118, 120) zwischen den Glasschichten (12, 14, 112, 114) gehalten wird; – mindestens eine erste und eine zweite elektrisch leitende Schicht (24, 26, 124, 126) zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114), wobei jeweils eine der mindestens zwei elektrisch leitenden Schichten (24, 26, 124, 126) benachbart...

Description

Die Erfindung betrifft elektrochrome Spiegeleinheiten, insbesondere eine abgedichtete elektrochrome Rückspiegeleinheit, die besonders resistent gegenüber Brüchen der Abdichtung ist, die hervorgerufen werden durch Dendritenbildung an der Grenzfläche zwischen dem Elektrodenfilm und der Klebstoffschicht.
Unter elektrochromen Phänomenen versteht man allgemein das reversible Abdunkeln von Stoffen durch Einwirkung von Elektrizität. In den vergangenen Jahren sind in zunehmendem Masse elektrochrome Spiegeleinheiten in Kraftfahrzeugen eingesetzt worden, so zum Beispiel in Verbindung mit Rückspiegelgarnituren. Solche elektrochromen Spiegel bieten Möglichkeiten wie das automatische Abblenden (zum Beispiel dadurch, dass man am Spiegelträger nach vorn und nach hinten weisende Licht-/Leucht-Sensoren anbringt) oder das bedarfsweise Abblenden durch Betätigung einer Taste (die zum Beispiel am Armaturenbrett des Fahrzeugs angebracht ist). Im Betrieb ermöglichen elektrochrome Spiegeleinheiten das Herabsetzen der Leuchtstärke im Rückspiegel, die häufig durch die Scheinwerfer eines nachfolgenden Fahrzeugs in störender Weise hervorgerufen wird. Während sich allerdings herkömmliche elektrochrome Spiegel zunehmender Beliebtheit erfreuen, ist die Störanfälligkeit gross, was zu kostspieligen Rückrufen und Austauscharbeiten ebenso wie zur Verärgerung der Kunden führt.
Eine ausführlichere Diskussion von elektrochromen Spiegelanordnungen, ihrer Funktionsweise, ihres Aufbaus und ihrer Arbeitsweise findet sich in folgenden US-Patenten: 5 151 824 A , 5 446 576 A , 5 659 423 A , 5 808 778 A , 5 278 694 A , 4 917 477 A , 5 751 467 A , 5 128 299 A , 5 148 014 A , 5 668 663 A , 5 801 873 A , 4 465 339 A und 5 808 778 A .
Aus der US 5 581394 A ist die Herstellung von wasserfreien Polymeren als Elektrolyten in einem elektrochromen System bekannt. Die Herstellung resultiert in einem Festkörper-Elektrolyt, der allerdings um seine Wasserfreiheit zu gewährleisten, aufwendig getrocknet werden muss.
Aus der US 4 832 467 A ist ein Schichtaufbau einer elektrochromen Zelle bekannt, bei der die Abstandselement außerhalb der Dichtschicht angeordnet ist.
Aus der JP 03261920 A ist eine Display-Zelle bekannt, deren Abstandshalter die leitenden Schichten verbinden.
Zu Anschauungs- und Vergleichszwecken soll im folgenden anhand der 1 bis 4 und insbesondere unter Bezugnahme auf 3 der typische Aufbau einer herkömmlichen elektrochromen Spiegeleinheit 10 erläutert werden. Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, besteht die Einheit aus einem Schichtaufbau, der typischerweise eine erste Glasplatte 12, eine zweite Glasplatte 14 und ein elektrochromes Material 16 enthält, welches zwischen den Platten eingeschlossen ist. Das zwischen den Glasplatten 12 und 14 eingeschlossene elektrochrome Material 16 wird von Distanzstücken 18 und 20 zwischen den Platten gehalten. Der Spiegel enthält mindestens ein reflektierendes Element 22 an einer der Glasplatten. Darüber hinaus erfordert dieser Aufbau leitende Elektrodenfilme 24 und 26, die sich selektiv erregen lassen, um das elektrochrome Material 16 zu aktivieren (zum Beispiel bei starker Blendung) oder zu deaktivieren, so daß das Material seinen Ruhezustand einnimmt (zum Beispiel bei fehlender oder geringer Blendwirkung). Typischerweise sind die Distanzstücke 18 und 20 zwischen den Glasplatten 12 und 14 mit Hilfe eines Klebstoffs abgedichtet angeordnet, wie in 3 in Form von Schichten 28 und 30 dargestellt ist (genauer gesagt erfolgt die Abdichtung der Distanzstücke zwischen den Elektrodenfilmen 24 und 28). Anschlußstreifen 32 und 34 ermöglichen es, das elektrochrome Material 16 über die leitenden Filme 24 und 26 mit Strom oder mit einem Potential zu beaufschlagen.
Von den Erfindern wurde nun festgestellt, daß Ausfälle und Störungen im Stand der Technik zurückzuführen sind auf Brüche der Abdichtung oder Versiegelung zwischen den Glasplatten 12 und 14 bzw. den Elektrodenfilmen 24 und 25 einerseits und den Klebstoffschichten 28 und 30 andererseits. Es wurde herausgefunden, daß die Ausbildung von Dendriten, in 3 anschaulich bei 31 dargestellt, entlang der Grenzfläche zwischen den Elektrodenfilmen 24 und 25 und den Klebstoffschichten 28 und 30 soweit Ausbreitung findet, bis schließlich die Dichtung unterbrochen ist. Im Anschluß daran können Luft, Wasser und andere Verunreinigungsstoffe in das Innere der Laminatstruktur wandern und den Spiegel verfärben sowie die reflektierende Fläche 22 oxidieren.
Von den Erfindern wurde ebenfalls herausgefunden, daß diese Dendriten sich wahrscheinlich durch Ionenwanderung von Silber oder anderen Stoffen aus dem reflektierenden Film 22 (dieser besteht typischerweise aus Silber-Palladium) oder anderen leitenden Flächen in den Dendritenbereich 31 hinein bilden, insbesondere durch Ionenwanderung über den Clip 34 und einen geeigneten Leiter wie zum Beispiel Wasser 35, wie dies in 1 dargestellt ist.
Es besteht also Handlungsbedarf zum Verhindern oder Unterbinden einer Dendritbildung in elektrochromen Spiegeleinheiten, insbesondere an der Grenzschicht zwischen der Klebstoffschicht und der Elektrodenfilmschicht.
Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Dendritenwachstum in elektrochromen Spiegelanordnungen zu verhindern oder zu unterbinden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Verhindern oder Unterbinden von Dendritenwachstum an der Grenzfläche von Elektrodenfilm und Klebstoffschicht bei elektrochromen Spiegeleinheiten.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, Brüche der Dichtungen in elektrochromen Spiegeleinheiten zu unterbinden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Verhindern von solchen Brüchen der Abdichtungen elektrochromer Spiegeleinheiten, welche das elektrochrome Material sowie das Innere des Spiegels äußeren Verunreinigungen aussetzen könnten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine elektrochrome Spiegeleinheit einen Schichtaufbau, der im wesentlichen beständig gegen Dendritbildung zwischen benachbarten Schichten der Schichtstruktur ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine elektrochrome Spiegeleinheit einen abgedichteten oder versiegelten Schichtaufbau, der im wesentlichen resistent ist gegenüber Abdichtungs-Brüchen zwischen benachbarten Schichten.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung geht es um ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochromen Spiegeleinheit, bei dem die elektrochrome Spiegeleinheit im fertigen Zustand eine abgedichtete Schichtstruktur besitzt, die im wesentlichen beständig gegenüber der Ausbildung von Dendriten zwischen benachbarten Schichten der Schichtstruktur ist. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:
Auswählen von Ausgangsmaterialien, die im wesentlichen frei von Wasser sind;
– optional – Auswählen von Ausgangsmaterialien, die einer Dendritenbildung keinen Vorschub leisten; und
Zusammenbauen der Ausgangsmaterialien zur Bildung der abgedichteten Schichtstruktur in einer im wesentlichen wasserfreien Umgebung.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer herkömmlichen elektrochromen Spiegelanordnung;
2 eine Draufsicht auf die herkömmliche elektrochrome Spiegelanordnung von oben, wobei entlang dem Glasabdichtungsbereich dendritische Ausbildungen dargestellt sind;
3 eine Detail-Schnittansicht eines Teils der in 1 gezeigten elektrochromen Spiegelanordnung mit der Dendriten-Ausbildung;
4 eine Detail-Schnittansicht eines Teils der herkömmlichen elektrochromen Spiegelanordnung nach 1, wobei eine abgedichtete Anordnung dargestellt ist;
5 eine ähnliche Detail-Darstellung wie 4, die allerdings eine andere Ausführungsform mit Goldelektroden unter den Distanzstücken gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt;
6 eine Draufsicht auf eine elektrochrome Spiegeleinheit gemäß einem Aspekt der Erfindung;
7 eine Schnittansicht der in 6 gezeigten elektrochromen Spiegelanordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung;
8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in 6 gemäß einem Aspekt der Erfindung; und
9 eine gegenüber 8 abgewandelte Ausführungsform, bei der der Anschlußclip an einer Berührung der reflektierenden Fläche gemäß einem Aspekt der Erfindung gehindert ist.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren stehen für gleiche Teile.
Gemäß der allgemeinen Lehre der vorliegenden Erfindung wird eine Dendritenbildung, insbesondere an der Grenzfläche zwischen Elektrodenfilm und Klebstoffschicht dadurch verhindert oder unterbunden, daß der Einsatz von Silber oder anderer üblicher, Dendritenwachstum fördernder oder veranlassender Metalle (zum Beispiel Blei oder Kupfer) in Teilen, Komponenten oder Systemen reduziert oder ausgeschlossen wird, die an der erfindungsgemäßen elektrochromen Spiegeleinheit befestigt sind oder zu ihrer Herstellung dienen.
Beispielsweise enthält die herkömmliche elektrochrome Spiegeleinheit 10 Anschlußstreifen (hier auch als austauschbare Clips ausgeführt) 32 und 34, um dem elektrochromen Material 16 über leitende Schichten 24 und 25 Strom oder Spannung zuzuführen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bestehen diese Anschlußstreifen vorzugsweise aus einem Material, welches keine Dendriten bildet, vorzugsweise aus Gold oder vergoldetem Kupfer, alternativ aus Nickel oder vergoldetem Nickel.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt, daß die elektrische Verdrahtung an den Anschlußstreifen 32 und 34 Mittel aufweist, um den Draht direkt an den Streifen 32 und 34 anzukrimpen. Alternativ könnte der Draht an die Anschlußstreifen 32 und 34 angeschweißt werden. Dies verringert den Einsatz von Lot (zum Befestigen des Drahts), welches typischerweise auch Stoffe enthält, die Dendriten bilden oder eine Dendritenbildung begünstigen. Solche angekrimmten oder angeschweißten Verbindungen sind dann besonders vorteilhaft, wenn Anschlußstreifen aus Gold oder vergoldete Anschlußstreifen verwendet werden, die sich nicht so leicht löten lassen.
Alternativ könnte die reflektierende Schicht 22 aus einem Material (verschieden von Palladium-Silber) bestehen, welches beständig gegen Dendritbildung ist, so zum Beispiel reflektierenden Stoffen auf Goldbasis oder Chrombasis.
Bei einer alternativen Ausführungsform des in 3 gezeigten Aufbaus könnten Goldelektrodenränder vorgesehen sein, die elektrisch mit leitenden Schichten 24 und 26 verbunden sind, die sich unter den Klebstoffschichten 28 und 30 bis hin zum Außenrand für die Verbindung mit den Anschlußstreifen 32 und 34 erstrecken. Wie in 5 gezeigt ist, können Goldelektroden 24A und 26A unter den Klebstoffschichten 28 und 30 angeordnet werden, um die Ausbildung und/oder das Wandern von Dendriten zu unterbinden.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform sind die Goldelektroden 24A und 26A nicht über den gesamten Umfang der Glasflächen verlaufend ausgebildet, sondern lediglich an den benötigten Stellen, um dadurch ein mögliches dendritisches Wachstum entlang diesen Flächen zu unterbinden (vergleiche 6 bis 9 und die folgende Beschreibung). An sämtlichen übrigen Stellen würden die Elektrodenfilme 24 und 26 vor dem Innenrand 18A des Distanzstücks 18 abschließen.
Bezugnehmend auf die 6 bis 9 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem entsprechende Elemente wie in den 1 bis 4 mit ähnlichen, lediglich um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Elektrodenschichten 124 und 126 gegenüber den Distanzstücken 118 bzw. 120 abgeschlossen und versetzt. Es sei angemerkt, daß die reflektierende Fläche 122 anstatt in der dargestellten Lage alternativ auch an der Innenseite der Glasplatte benachbart zu der Elektrodenschicht gemäß 8 angeordnet sein könnte.
Wie in 8 zu sehen ist, besitzt diese Ausführungsform einen Bereich einer leitenden Beschichtung, die von den Rändern des Spiegels getrennt ist, wobei lediglich eine Seite bis zum Ende der Glasplatte herausgeführt ist, um dort den Clip 134 anbringen zu können. Auf der anderen Seite der Glasplatte ist dieses Muster umgekehrt, so daß der Rand 126A mit dem Clip 132 auf der zweiten Seite der Spiegeleinheit benachbart zu dem Clip 132 angeschlossen ist. Demgegenüber sind die übrigen Seiten gegenüber dem Rand der Spiegeleinheit durch das Distanzstück isoliert. Wie am besten in 7 zu erkennen ist, schließen die Enden des leitenden Materials an der Innenseite 118A, 120A der Distanzstücke ab. Dementsprechend werden die aktuellen positiven und negativen Elektroden für die Anschlüsse 132 und 134 diametral gegenüberliegend auf einander abgewandten Seiten der Spiegeleinheit gebildet. Dies reduziert die Neigung zu Dendritausbildungen beträchtlich, da eine dendritische Wanderung über die gesamte Erstreckung der Spiegelbreite erfolgen müßte.
Wie in 9 gezeigt ist, gibt es eine weitere alternative Ausführungsform, bei der der Clip 134A von der reflektierenden Fläche 122A beabstandet ist, um die Möglichkeit der Ionenwanderung durch den Clip zu der Schicht hin zwischen dem Klebstoff und der leitenden Fläche 124A zu reduzieren. Natürlich erkennt der Fachmann noch weitere Wege und Möglichkeiten, die reflektierende Fläche gegenüber den leitenden Schichten 124 und 126 zu isolieren. Allerdings sei angemerkt, daß selbst dann, wenn der Leiter 134 gegenüber einem Kontakt mit der reflektierenden Fläche 122 isoliert ist, eine ausreichende Isolierung erforderlich ist, um die Ausbildung von Dendriten zu stoppen. Der Abstand zwischen dem Clip 134A und der Kante der Spiegelfläche 122A sollte also mindestens 1 mm, vorzugsweise 7 mm oder mehr betragen.
Erfindungsgemäß können alternativ Klebstoffe verwendet werden, die eine Ausbildung von Dendriten unterbindet.
Weiterhin unterstützen auch Fertigungsprozesse, die den Einschluß von Wasser in dem Laminat unterbinden, das Reduzieren der Möglichkeiten für die Ausbildung von Dendriten. Dementsprechend werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die einzelnen Komponenten des Laminats oder Schichtaufbaus vor dem Zusammenfügen getrocknet. Anschließend werden die Laminate unter gesteuerten Bedingungen im wesentlichen frei von Wasser zusammengebaut. Klebstoffe und weitere Komponenten werden so ausgewählt, daß ihre weitestgehende Wasserfreiheit gewährleistet ist. Dies führt zu einem Laminat, welches von Hause aus resistent gegenüber Dendriten ist, die die versiegelte Einheit aufbrechen könnten, im Gegensatz zum Stand der Technik, in welchem kein derartiges Fertigungsverfahren bekannt ist.

Claims

Elektrochrome Spiegeleinheit (110), mit einem Schichtaufbau, der aufweist: – Eine erste und eine zweite Glasschicht (12, 14, 112, 114); – eine elektrochrome Materialschicht (16, 116) zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114); – eine reflektierende Schicht (22, 122) benachbart zu entweder der ersten oder der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114); – mindestens ein Abstandselement (18, 20, 118, 120) zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114), wodurch die zwischen den Glasschichten (12, 14, 112, 114) eingeschlossene elektrochrome Materialschicht (16, 116) durch das mindestens eine Abstandselement (18, 20, 118, 120) zwischen den Glasschichten (12, 14, 112, 114) gehalten wird; – mindestens eine erste und eine zweite elektrisch leitende Schicht (24, 26, 124, 126) zwischen der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114), wobei jeweils eine der mindestens zwei elektrisch leitenden Schichten (24, 26, 124, 126) benachbart zu jeweils einer Seite der elektrochromen Materialschicht angeordnet ist; – mindestens zwei Klebstoffschichten (28, 30), wobei das mindestens eine Abstandselement (18, 20, 118, 120) zwischen den mindestens zwei Klebstoffschichten (28, 30) angeordnet ist und die mindestens zwei Klebstoffschichten (28, 30) nicht an die mindestens zwei elektrisch leitenden Schichten (24, 26, 124, 126) anstoßen.
Spiegeleinheit nach Anspruch 1, bei der der Schichtaufbau außerdem aufweist: mindestens zwei weitere elektrisch leitende Schichten (24A, 26A, 124A, 126A), von denen sich jeweils eine zwischen einer der mindestens zwei Klebstoffschichten (28, 30) und einer Schicht von der ersten und der zweiten Glasschicht (12, 14, 112, 114) befindet, wobei jeweils mindestens eine Fläche der mindestens zwei elektrisch leitenden Schichten (24, 26, 124, 126) an jeweils mindestens einer Fläche der mindestens zwei weiteren elektrisch leitenden Schichten (24A, 26A, 124A, 126A) anstößt.
Spiegeleinheit nach Anspruch 2, bei der der Schichtaufbau außerdem mindestens ein elektrisches Element (32, 34, 132, 134) aufweist, welches zumindest mit einer der folgenden Schichten in Kontakt steht; Die erste und die zweite Glasschicht (12, 14, 112, 114), die reflektierende Schicht (22, 122) und mindestens eine weitere leitende Schicht (24A, 26A, 124A, 126A).
Spiegeleinheit nach Anspruch 3, bei der die reflektierende Schicht (22, 122), die mindestens zwei Klebstoffschichten (28, 30), die mindestens zwei weiteren elektrisch leitenden Schichten (24A, 26A, 124A, 126A) und das mindestens eine elektrisch leitende Element (32, 34, 132, 134) aus Material bestehen, welches die Ausbildung von Dendriten nicht fördert.
Spiegeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Schichtaufbau im Wesentlichen wasserfrei ist.