DE10005678B4 - Elektrochromes Abblendsystem - Google Patents

Abstract

Elektrochromes Abblendsystem mit einer zwischen zwei Trägern angeordneten Schichtanordnung mit einer flächigen Elektrode (3), einer elektrochromen Schichtanordnung (2, 6) und einer zweiten flächigen Elektrode (5), bei dem
– im Randbereich der ersten Elektrode (3) längs ihres Umfangs ein ringförmiges leitfähiges Element (7,8) angeordnet ist, das vom ersten Träger (1) auf den leitfähigen Umfangsrand des zweiten Trägers (4) gedrückt wird, an dem es mit mindestens einer sich durch den zweiten Träger (4) erstreckenden Durchkontaktierung verbunden ist,
– die zweite flächige Elektrode (5) auf dem vom leitfähigen Umfangsrand umgebenen und von diesem elektrisch isolierten Innenbereich des zweiten Trägers (4) angeordnet und ebenfalls mit mindestens einer sich durch den zweiten Träger (4) erstreckenden Durchkontaktierung verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein elektrochromes Abblendsystem nach dem Hauptanspruch.
• Elektrochrome Abblendsysteme, insbesondere Abblendspiegel für Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Wesentliches Element dieser elektrochromen Spiegel ist eine elektrochrome Schichtanordnung aus einem elektrochromen Material, das bei Anlegen eines elektrischen Feldes seine optischen Konstanten und damit seine optischen Eigenschaften ändert. Typische Beispiele für solche elektrochromen Materialien sind WO₃ und MoO₃, die in dünnen Schichten auf einen Träger aufgebracht werden und nahezu farblos sind. Eine elektrochrome Schicht kann durch Oxidations- bzw. Reduktionsvorgänge seine optischen 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 verschobene Ladungsmenge bestimmt.
• Als elektrochromes Material sind auch elektrochemische Flüssigkeiten und Gele und dergleichen anwendbar.
• Zur Kontaktierung der Elektroden solcher elektrochromen Systeme, werden die die Elektroden tragenden Träger, 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 ( EP 0 851 271 A2 ). 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 metallischen Klammern realisiert, die über die überstehenden 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 Zuleitungen am Rand zugeführt werden, die zusätzlich geschützt werden müssen, wodurch ein konstruktiver Mehraufwand notwendig wird. Aufgrund des Spannungsabfalles an der Elektrode, der mit größer werdendem Abstand zur Metallklammer zunimmt, wird das EC-System inhomogen abgedunkelt.
• DE 197 37 978 beschreibt einen elektrochromen Spiegel, der zwei Flächenelektroden aufweist, zwischen denen sich ein elektrochromes Medium befindet und die selbst zwischen zwei Scheiben im Sandwich angeordnet sind. Die Flächenelektroden sind jeweils mit einem isolierenden, durch einen Trenngraben getrennten Randbereich und einen leitenden Randbereich versehen, wobei in Übereinanderlage ein isolierender Randbereich einem leitenden Randbereich gegenüberliegt. Zwischen die Randbereiche ist eine leitfähige Paste und eine umlaufende Kleberraupe zur Abdichtung und Abstandshaltung vorgesehen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrochromes Abblendsystem zu schaffen, bei dem eine großflächige Kontaktierung der Elektroden unter Minimierung des durch die Kontaktierung notwendigen Randes möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs 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 leitfähigen Schicht auf den Bereich des Umfangrandes des die andere flächige Elektrode aufnehmenden zweiten Trägers gedrückt wird, und daß im Bereich des Umfangrandes des zweiten Trägers mindestens eine Durchkontaktierung 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 Verlustflächen 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 Kontaktanordnung relativ einfach.
• Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
• Insbesondere vorteilhaft bei einer Anwendung des elektrochromen Abblendsystems für einen Kraftfahrzeugspiegel die Verwendung einer Leiterplatte oder -platine, da Leiterbahnen oder elektronische Schaltungen oder elektronische Bauelemente auf die Rückseite 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 Ansteuerelektronik integriert werden. Es kann eine kompakte Einheit hergestellt werden, die aus dem EC-System mit Ansteuerelektronik, einer Spiegelheizung und weiteren elektrischen Elementen, wie Feuchtesensor, Display oder Anschlußstecker hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Kontaktierung ist auch für sphärische und asphärische Spiegel geeignet.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
• 1 einen Aufbau des elektrochromen Abblendsystems nach der Erfindung in auseinandergezogener perspektivischer Ansicht für die Anwendung in einem Kraftfahrzeugspiegel,
• 2a, b verschiedene Ausführungsformen des Trägers mit Rückelektrode in perspektivischer Darstellung,
• 3 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße elektrochrome Abblendsystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 4 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße elektrochrome Abblendsystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
• 5 einen Schnitt durch das elektrochrome Abblendsystem nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
• Das elektrochrome Abblendsystem nach 1 wird bei einem Kraftfahrzeugspiegel verwendet und weist von der Vorderseite aus gesehen einen Glasträger 1 auf, der mit einer elektrochromen Schicht 2, beispielsweise aus Wolframoxid versehen ist, auf der eine Elektrode 3 aufgebracht ist. Diese Elektrode kann beispielsweise aus Palladium bestehen, wobei sie gleichzeitig 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 protonenleitenden und protonenspeichernden Schicht ausgebildet ist. Es sei bemerkt, daß jedes gasförmige, flüssige oder feste Medium, das protonenleitfähig ist, als Zwischenschicht geeignet ist.
• Zur Kontaktierung der vorderen Elektrode 3 ist entsprechend dem Umfangsrand des mit der Elektrode 3 versehenen Glasträgers ein leitfähiger Ring 7 vorgesehen, der umfänglich an der Elektrode 3 anliegt und im zusammengebauten Zustand auf den Träger 4 gedrückt wird. Vorzugsweise ist zwischen Elektrode 3 und leitfähigem Ring 7 ein leitfähiger Kleber gleichfalls ringförmig aufgebracht, der die mechanische Stabilität liefert. Damit kein Kurzschluß zwischen der Vorderelektrode 3 und der Rückelektrode 5 über den elektrisch 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 Ringelektrode, 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 3 ist ein Schnitt des elektrochromen Abblendsystems dargestellt, wobei sich innerhalb der Ringelektrode 7, 8 der Elektrolyt 6 befindet. Die leitfähige Verklebung 8 besitzt vorzugsweise eine Dichtungsfunktion und verbindet das gesamte System mechanisch 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 kupferkaschierte Leiterplatine ausgebildet, wobei die dem Elektrolyt 6 zugewandte Seite die flächige Rückelektrode 5 darstellt und die hintere Platinenseite durch Ausbildung von Leiterbahnen zur Verbindung der Elektroden 3, 5 mit den Verbindungsanschlüssen 10, 11 dient und außerdem weitere elektrische Elemente, wie die Steuerelektronik für die elektrochrome Schichtanordnung aufnehmen kann. Wenn eine kupferkaschierte leitfähige Leiterplatte verwendet wird, ist vorzugsweise eine Korrosionsschutzschicht über das Kupfer aufgebracht, damit es zu keinen Auflösungserscheinungen in dem EC Schichtaufbau kommt. Die Korrosionsschutzschicht kann aus Gold bestehen. Über diese Schicht ist eine Protonenspeicherschicht z.B. aus Wolframoxid aufgebracht.
• Ein beidseitig kupferkaschierter Träger 5 ist in der 2a dargestellt. Auf der Rückseite des Trägers 4 kann der als Leiterbahn 12 dienende Rand breiter gehalten werden als die Ringelektrode und es können eine Leiterbahn auch in Richtung Mitte gezogen werden, was die Anschlußkontaktierung vereinfacht, da die Anschlüsse 10, 11 nicht in der Randzone, wie in den Figuren dargestellt, liegen müssen. In 2b ist der Träger 4 als Mehrlagen(Multilayer-)-Platine ausgebildet, wodurch es möglich ist, eine zusätzliche Spiegelheizschicht in eine der Lagen zu integrieren. Weiterhin kann die Elektronik für einen Feuchtigkeitssensor, der die Spiegelheizung regelt, auf das Platinenmaterial integriert werden. Ebenso kann durch diese Heizung das System auf ein bestimmtes Temperaturniveau gehoben werden, damit die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems bei sehr niedriger Umgebungstemperatur beschleunigt wird.
• In 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 ausgebildet ist und die als zusätzliche Diffusionsbarriere dient. Bei der Verwendung eines Dichtmaterials hat es sich als günstig erwiesen, eine Struktur in die Oberfläche des Leitermaterials zu ätzen, damit sich eine Schneide 15 ergibt, die sich in das Dichtmaterial 14 drückt. Eine zusätzliche Verbesserung des Systems kann erreicht werden, wenn weitere Ätzgräben auf der Leiterplatte vorgesehen sind. Dadurch kann ein Verlaufen des leitfähigen Klebers 8 gezielt gesteuert werden.
• In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in dem ein umlaufender Rahmen bzw. eine umlaufende Klammer 16 die Kanten der Träger 1 und 4 umgreifen und die gesamte Anordnung zusammendrücken.
• Die oben beschriebene Kontaktierung ist für unterschiedliche EC Systeme anwendbar. Je nach EC System und deren Aufbau können die eine oder beide Elektroden 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, Spiegelschicht, Elektrolyt bzw. Membran als protonenleitende 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 (14)

1. Elektrochromes Abblendsystem mit einer zwischen zwei Trägern angeordneten Schichtanordnung mit einer flächigen Elektrode (3), einer elektrochromen Schichtanordnung (2, 6) und einer zweiten flächigen Elektrode (5), bei dem – im Randbereich der ersten Elektrode (3) längs ihres Umfangs ein ringförmiges leitfähiges Element (7,8) angeordnet ist, das vom ersten Träger (1) auf den leitfähigen Umfangsrand des zweiten Trägers (4) gedrückt wird, an dem es mit mindestens einer sich durch den zweiten Träger (4) erstreckenden Durchkontaktierung verbunden ist, – die zweite flächige Elektrode (5) auf dem vom leitfähigen Umfangsrand umgebenen und von diesem elektrisch isolierten Innenbereich des zweiten Trägers (4) angeordnet und ebenfalls mit mindestens einer sich durch den zweiten Träger (4) erstreckenden Durchkontaktierung verbunden ist.
2. Abblendsystem nach Anspruch 1, bei dem das ringförmige leitfähige Element als metallische Ring elektrode (7) und/oder elektrisch leitender Kleber (8) und/oder elektrisch leitendes Dichtungsmaterial ausgebildet ist.
3. Abblendsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Träger (1, 4) zur Bildung der Elektroden (3, 5) 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 zum Innenbereich besteht.
4. Abblendsystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der leitfähige Kleber (8) die Träger (1, 4) in ihrem Randbereich, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der metallischen Ringelektrode (7), dichtend miteinander verklebt und mechanisch stabil miteinander verbindet.
5. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die elektrochrome Schichtanordnung eine elektrochrome Schicht (2) und einen Elektrolyten (6) aufweist, der beidseitig von den Elektroden (3, 5) begrenzt wird.
6. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine zwischen den Elektroden (3, 5) im Randbereich umlaufende Dichtung (14) als Diffusionssperre vorgesehen ist.
7. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der zweite Träger (4) im Randbereich mit mindestens einer umlaufenden, zu dem ringförmigen leitfähigen Element innen liegenden Vertiefung (15) zur Aufnahme von Kleber, Dichtungsmaterial oder Dichtung und/oder zur Bildung min destens einer Schneide zum Eindrücken in Dichtungsmaterial versehen ist.
8. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei dem der zweite Träger (4) als Leiterplatte und der erste Träger als Glasplatte ausgebildet sind und das Abblendsystem als Kraftfahrzeugspiegel verwendet wird.
9. Abblendsystem nach Anspruch 8, bei dem 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.
10. Abblendsystem nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem die Leiterplatte als Mehrlagenplatine zur Aufnahme und Ausbildung weiterer elektrischer Elemente und Kreise vorgesehen ist.
11. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, bei dem eine zusätzliche Heizschicht (13) zur Beheizung des Spiegels am zweiten Träger (4) vorgesehen ist.
12. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem eine der Elektroden (3) als reflektierende Spiegelschicht ausgebildet ist.
13. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem auf mindestens einer Elektrode eine Korrosionsschutzschicht aufgebracht ist.
14. Abblendsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, das als sphärischer oder asphärischer Spiegel verwendet wird.