DE10005678A1 - Elektrochromes Abblendsystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektrochromes Abblendsystem mit zwei auf jeweils einem ersten und einem zweiten Träger angeordneten flächigen Elektroden und einer elektrochromen Schichtanordnung, von der mindestens ein Element zwischen den Elektroden angeordnet ist, vorgeschlagen. Die Elektroden sind mit Kontaktelementen versehen, über die die Elektroden mit einer Spannungs-/Stromquelle verbindbar sind. In dem Bereich des Umfangsrandes der Elektrode des ersten Trägers ist ein ringförmiges leitfähiges Element angeordnet, das gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer leitfähigen Schicht auf den Bereich des Umfangsrandes des die andere Elektrode aufnehmenden zweiten Trägers gedrückt wird. Im Bereich des Umfangsrandes des zweiten Trägers ist mindestens eine Druckkontaktierung zur Verbindung der einen Elektrode mit der Strom-/Spannungsquelle vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrochromes Abblendsy­ stem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Elektrochrome Abblendsysteme, insbesondere Abblend­ spiegel für Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Wesentliches Element dieser elek­ trochromen Spiegel ist eine elektrochrome Schichtanordnung aus einem elektrochromen Material, das bei Anlegen eines elektrischen Feldes seine opti­ schen Konstanten und damit seine optischen Eigen­ schaften ändert. Typische Beispiele für solche elek­ trochromen Materialien sind WO₃ und MoO₃, die in dün­ nen Schichten auf einen Träger aufgebracht werden und nahezu farblos sind. Eine elektrochrome Schicht kann durch Oxidations- bzw. Reduktionsvorgänge seine opti­ schen Eigenschaften ändern. Wandern in einer solchen Schicht Protonen, so erfolgt im Falle von Wolframoxid eine Reduktion zu blauer Wolfram-Bronze. Die Intensität der Färbung wird durch die in den Schichten ver­ schobene Ladungsmenge bestimmt.

Als elektrochromes Material sind auch elektrochemi­ sche Flüssigkeiten und Gele und dergleichen anwend­ bar.

Zur Kontaktierung der Elektroden solcher elektrochro­ men Systeme werden die die Elektroden tragenden Trä­ ger, die beispielsweise aus Glas bestehen, zueinander leicht versetzt verklebt, damit ein Überstand bleibt. Dadurch können die nach innen gerichteten flächigen Elektroden mit einer Kontaktierung versehen werden. Da der Flächenwiderstand des Elektrodenmaterials zum Teil recht hochohmig ist, muß die Einkopplung des elektrischen Stromes möglichst großflächig über einen guten elektrischen Leiter erfolgen. Dies wird mit me­ tallischen Klammern realisiert, die über die überste­ henden Kanten gesteckt werden.

Bei der beschriebenen Kontaktierung nach dem Stand der Technik ergibt sich durch den Versatz der beiden Gläser zueinander und der Verklebung ein breiterer Rand, der sich nicht abdunkeln oder abblenden läßt. Zusätzlich besteht durch das Einkoppeln der Spannung an den Rändern über die Klammern das Problem, das Zu­ leitungen am Rand zugeführt werden, die zusätzlich geschützt werden müssen, wodurch ein konstruktiver Mehraufwand notwendig wird. Aufgrund des Spannungsab­ falles an der Elektrode, der mit größer werdendem Ab­ stand zur Metallklammer zunimmt, wird das EC-System inhomogen abgedunkelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrochromes Abblendsystem zu schaffen, bei dem ei­ ne großflächige Kontaktierung der Elektroden unter Minimierung des durch die Kontaktierung notwendigen Randes möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsge­ mäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan­ spruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs gelöst.

Dadurch, daß an dem Bereich des Umfangrandes eines mit einer flächigen Elektrode versehenen Trägers ein ringförmiges leitfähiges Element angeordnet ist, das gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer leitfä­ higen Schicht auf den Bereich des Umfangrandes des die andere flächige Elektrode aufnehmenden zweiten Trägers gedrückt wird, und daß im Bereich des Um­ fangrandes des zweiten Trägers mindestens eine Durch­ kontaktierung zur Verbindung der einen Elektrode mit einer Strom-/Spannungsquelle vorgesehen ist, ist eine großflächige Kontaktierung der einen Elektrode des EC-Systems möglich. Es entstehend keine Verlustflä­ chen durch Crimpkontakte und der nicht abzudunkelnde Rand kann definiert verringert werden. Weiterhin wird eine Kontaktierung, die um den Rand herum gelegt ist, vermieden. Insgesamt ist der Aufbau der Kontaktanord­ nung relativ einfach.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich.

Insbesondere vorteilhaft bei einer Anwendung des elektrochromen Abblendsystems für einen Kraftfahr­ zeugspiegel die Verwendung einer Leiterplatte oder -platine, da Leiterbahnen oder elektronische Schal­ tungen oder elektronische Bauelemente auf die Rück­ seite der Leiterplatte aufgebracht werden können. Die Anschlußstelle der Rückelektrode ist frei wählbar und es können auch mehrere Durchkontaktierungen, die durch Leiterbahnen verbunden sind, vorgesehen werden. Bei einer Multilayerplatine kann beispielsweise eine Heizung des Spiegels mit entsprechender Ansteuerelek­ tronik integriert werden. Es kann eine kompakte Ein­ heit hergestellt werden, die aus dem EC-System mit Ansteuerelektronik, einer Spiegelheizung und weiteren elektrischen Elementen, wie Feuchtesensor, Display oder Anschlußstecker hergestellt werden. Die erfin­ dungsgemäße Kontaktierung ist auch für sphärische und asphärische Spiegel geeignet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Aufbau des elektrochromen Abblendsy­ stems nach der Erfindung in auseinandergezo­ gener perspektivischer Ansicht für die An­ wendung in einem Kraftfahrzeugspiegel,

Fig. 2a, b verschiedene Ausführungsformen des Trägers mit Rückelektrode in perspektivischer Dar­ stellung,

Fig. 3 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße elektrochrome Abblendsystem nach einem er­ sten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße elektrochrome Abblendsystem nach einem zwei­ ten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 5 einen Schnitt durch das elektrochrome Ab­ blendsystem nach einem dritten Ausführungs­ beispiel.

Das elektrochrome Abblendsystem nach Fig. 1 wird bei einem Kraftfahrzeugspiegel verwendet und weist von der Vorderseite aus gesehen einen Glasträger 1 auf, der mit einer elektrochromen Schicht 2, beispielswei­ se aus Wolframoxid versehen ist, auf der eine Elek­ trode 3 aufgebracht ist. Diese Elektrode kann bei­ spielsweise aus Palladium bestehen, wobei sie gleich­ zeitig als Spiegelschicht dienen kann.

Auf der dem Glasträger 1 entgegengesetzten Seite des elektrochromen Abblendsystems ist ein weiterer Träger 4 angeordnet, der gleichfalls mit einer flächigen Elektrode 5 beschichtet ist. Zwischen den Elektroden 3 und 5 liegt ein Elektrolyt 6, der beispielsweise aus einer Polymermembran zur Bildung einer protonen­ leitenden und protonenspeichernden Schicht ausgebil­ det ist. Es sei bemerkt, daß jedes gasförmige flüssi­ ge oder feste Medium, das protonenleitfähig ist, als Zwischenschicht geeignet ist.

Zur Kontaktierung der vorderen Elektrode 3 ist ent­ sprechend dem Umfangsrand des mit Elektrode 3 verse­ henen Glasträgers ein leitfähiger Ring 7 vorgesehen, der umfänglich an der Elektrode 3 anliegt und im zu­ sammengebauten Zustand auf den Träger 4 gedrückt wird. Vorzugsweise ist zwischen Elektrode 3 und leit­ fähigem Ring 7 ein leitfähiger Kleber gleichfalls ringförmig aufgebracht, der die mechanische Stabili­ tät liefert. Damit kein Kurzschluß zwischen der Vor­ derelektrode 3 und der Rückelektrode 5 über den elek­ trisch leitfähigen Ring 7 auftritt, ist im Abstand zum Rand des Trägers bzw. der Rückelektrode 5 ein Trenngraben 9, vorzugsweise ein Ätzgraben umlaufend eingearbeitet, der die Rückelektrode 5 von der Ring­ elektrode, die aus dem elektrisch leitenden Ring 7 und dem Kleber 8 gebildet wird, trennt. Der Träger 4 ist im Bereich der Rückelektrode 5 und im Bereich der Ringelektrode 7, 8 mit jeweils mindestens einer Durchkontaktierung, vorzugsweise einer Mehrzahl von Durchkontaktierungen versehen, die jeweils mit einem Verbindunganschluß 10, 11 für einen Anschluß an eine Stromversorgung verbunden sind.

In Fig. 3 ist ein Schnitt des elektrochromen Abblend­ systems dargestellt, wobei sich innerhalb der Ringe­ lektrode 7, 8 der Elektrolyt 6 befindet. Die leitfä­ hige Verklebung 8 besitzt vorzugsweise eine Dich­ tungsfunktion und verbindet das gesamte System mecha­ nisch stabil. Durch die ringförmige Kontaktierung über die Ringelektrode 7, 8 wird eine großflächige Kontaktierung erreicht, wobei gleichzeitig der nichtaktive Rand des elektrochemischen Elements schmal gestaltet werden kann.

Vorzugsweise ist der Träger 4 als beidseitig kupfer­ kaschierte Leiterplatine ausgebildet, wobei die dem Elektrolyt 6 zugewandte Seite die flächige Rückelek­ trode 5 darstellt und die hintere Platinenseite durch Ausbildung von Leiterbahnen zur Verbindung der Elek­ troden 3, 5 mit den Verbindungsanschlüssen 10, 11 dient und außerdem weitere elektrische Elemente, wie die Steuerelektronik für die elektrochrome Schichtanordnung aufnehmen kann. Wenn eine kupferka­ schierte leitfähige Leiterplatte verwendet wird, ist vorzugsweise eine Korrosionsschutzschicht über das Kupfer aufgebracht, damit es zu keinen Auflösungser­ scheinungen in dem EC Schichtaufbau kommt. Die Korro­ sionsschutzschicht kann aus Gold bestehen. Über diese Schicht ist eine Protonenspeicherschicht z. B. aus Wolframoxid aufgebracht.

Ein beidseitig kupferkaschierter Träger 5 ist in der Fig. 2a dargestellt. Auf der Rückseite des Trägers 4 kann der als Leiterbahn 12 dienende Rand breiter ge­ halten werden als die Ringelektrode und es kann eine Leiterbahn auch in Richtung Mitte gezogen werden, was die Anschlußkontaktierung vereinfacht, da die An­ schlüsse 10, 11 nicht in der Randzone, wie in den Fi­ guren dargestellt, liegen müssen. In Fig. 2b ist der Träger 4 als Mehrlagen(Multilayer-)-Platine ausgebil­ det, wodurch es möglich ist, eine zusätzliche Spie­ gelheizschicht in eine der Lagen zu integrieren. Wei­ terhin die Elektronik für einen Feuchtigkeitssensor, der die Spiegelheizung regelt, auf das Platinenmate­ rial integriert werden. Ebenso kann durch diese Hei­ zung das System auf ein bestimmtes Temperaturniveau gehoben werden, damit die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems bei sehr niedriger Umgebungstemperatur beschleunigt wird.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrochromen Abblendsystems dargestellt, bei dem eine umlaufende Dichtung 14 eingesetzt ist, die durch eine Kleberaupe oder auch als Dichtungsmaterial aus­ gebildet ist und die als zusätzliche Diffusionsbar­ riere dient. Bei der Verwendung eines Dichtmaterials hat es sich als günstig erwiesen, eine Struktur in die Oberfläche des Leitermaterials zu ätzen, damit eine Schneide 15 ergibt, die sich in das Dichtmateri­ al 14 drückt. Eine zusätzliche Verbesserung des Sy­ stems kann erreicht werden, wenn weitere Ätzgräben auf der Leiterplatte vorgesehen sind. Dadurch kann ein Verlaufen des leitfähigen Klebers 8 gezielt ge­ steuert werden.

In Fig. 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt, in dem ein umlaufender Rahmen bzw. eine umlaufende Klammer 16 die Kanten der Träger 1 und 4 umgreifen und die gesamte Anordnung zusammen­ drücken.

Die oben beschriebene Kontaktierung ist für unter­ schiedliche EC Systeme anwendbar. Je nach EC System und deren Aufbau können die eine oder beide Elektro­ den transparent sein. Falls die vordere Elektrode transparent ist, kann für die Anwendung als Spiegel die Spiegel direkt auf den hinteren Träger oder, falls auch dieser transparent ist, auf der Rückseite desselben angebracht sein. Ein weiterer Schichtaufbau ist: Glas, transparente Elektrode, EC-Schicht, Spie­ gelschicht, Elektrolyt bzw. Membran als protonenlei­ tende Schicht, Protonenspeicher, Elektrode.

Es können alle Arten von elektrochromen Systemen für die vorgeschlagene Kontaktierung angewendet werden, beispielsweise können elektrochrome Flüssigkeiten verwendet werden.

Die oben beschriebene kontaktierung ist auch für sphärische und asphärische Spiegel geeignet, wobei vorzugsweise auch die Träger, z. B. die Leiterplatte gekrümmt ist.

Claims (15)

1. Elektrochromes Abblendsystem mit zwei auf je­ weils einem ersten und einem zweiten Träger an­ geordneten flächigen Elektroden und einer elek­ trochromen Schichtanordnung, von der mindestens ein Element zwischen den Elektroden angeordnet ist, wobei die Elektroden mit Kontaktelementen versehen sind, über die die Elektroden mit einer Spannungs-/Stromquelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bereich des Umfangsrandes der Elek­ trode (3) des ersten Trägers 1 ein ringförmiges leitfähiges Element (7, 8) angeordnet ist, das gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer leitfähigen Schicht auf den Bereich des Umfangs­ randes des die andere Elektrode (5) aufnehmenden zweiten Trägers (4) gedrückt wird, und daß im Bereich des Umfangsrandes des zweiten Trägers (4) mindestens eine Durchkontaktierung zur Ver­ bindung der einen Elektrode mit der Strom- /Spannungsquelle vorgesehen ist.

2. Abblendsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ringförmige leitfähige Element als metallische Ringelektrode (7) und/oder elek­ trisch leitender Kleber (8) und/oder elektrisch leitendes Dichtungsmaterial ausgebildet ist.

3. Abblendsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (1, 4) zur Bildung der Elektroden (3, 5) im Wesentli­ chen vollflächig mit elektrisch leitendem Material beschichtet sind, wobei die Beschichtung des zweiten Trägers (4) mit Abstand zum Rand über den gesamten Umfang durch einen Graben (9) derart unterbrochen ist, daß eine elektrische Trennung besteht.

4. Abblendsystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Kle­ ber (8) die Träger (1, 4) in ihrem Randbereich gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der me­ tallischen Ringelektrode (7) dichtend miteinan­ der verklebt und mechanisch stabil miteinander verbindet.

5. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochrome Schichtanordnung eine elektrochrome Schicht (2) und einen Elektrolyten (6) aufweist, der beid­ seitig von den Elektroden (3, 5) begrenzt wird.

6. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Träger (4) im Bereich der auf ihm angeordneten Elektro­ de (5) mindestens eine Durchkontaktierung auf­ weist.

7. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine das mindestens eine Element (6) der elektrochromen Schichtanordnung zwischen den Elektroden (3, 5) im Randbereich umlaufende Dichtung (14) als Dif­ fusionssperre vorgesehen ist.

8. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Träger (4) im Randbereich mit mindestens einer umlau­ fenden, zu dem ringförmigen leitfähigen Element innen liegenden Vertiefung (15) zur Aufnahme von Kleber, Dichtungsmaterial oder Dichtung und/oder zur Bildung mindestens einer Schneide zum Ein­ drücken in Dichtungsmaterial versehen ist.

9. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung als Kraftfahrzeugspiegel, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Träger (4) als Leiterplatte und der erste Träger als Glasplatte ausgebildet sind.

10. Abblendsystem nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leiterplatte auf mindestens einer der Elektrodenfläche abgewandten Fläche mit Leiterbahnen für die Durchkontaktierungen und/oder elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen zur Ansteuerung der elektrochromen Schichtanordnung versehen ist.

11. Abblendsystem nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte als Mehrlagenplatine zur Aufnahme und Ausbildung weiterer elektrischer Elemente und Kreise vorge­ sehen ist.

12. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Heizschicht (13) zur Beheizung des Spiegels am zweiten Träger (4) vorgesehen ist.

13. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden (3) als reflektierende Spiegelschicht ausgebil­ det ist.

14. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Elektrode eine Korrosionsschutzschicht aufgebracht ist.

15. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, zur Verwendung als sphärischen oder asphärischen Spiegel.