DE19816352A1 - Elektrochromes Schichtsystem, insbesondere für Kraftfahrzeugspiegel - Google Patents

Elektrochromes Schichtsystem, insbesondere für Kraftfahrzeugspiegel

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Abstract

Es wird ein elektrochromes Schichtsystem, insbesondere für Kraftfahrzeugspiegel, mit einer auf einen Glasträger aufgebrachten durchsichtigen, als Elektrode dienenden ersten elektrisch leitenden Schicht, einer elektrochromen Schicht, einer als Gegenelektrode dienenden zweiten elektrisch leitenden Schicht und einer reflektierenden Schicht vorgeschlagen. Die elektrochrome Schicht weist dabei mindestens eine auf der Elektrode aufgebrachte, als Metalloxidschicht ausgebildete Oxidations-Reduktionsschicht oder organische Polymerschicht mit konjugiertem Doppelbindungssystem auf. Dabei ist vorzugsweise außerdem eine Speicherschicht für Ionen vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrochromes Schichtsy­ stem, insbesondere für Kraftfahrzeugspiegel, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es sind abblendbare Kraftfahrzeugspiegel bekannt, die ein elektrochromes Schichtsystem aufweisen, wobei die elektrochromen Substanzen als Gele oder Flüssigkeiten ausgebildet sind. Die elektrochromen Substanzen sind in einem Schichtaufbau mit Elektrodenschichten, gege­ benenfalls weiteren Reaktionsschichten einer Spiegel­ schicht und einem Abschlußglas zusammengefaßt. Der Kraftfahrzeugspiegel mit einem solchen Schichtaufbau weist eine Sensoranordnung für auf den Spiegel auf­ treffende Strahlung auf und abhängig von den Signalen eines oder mehrerer Sensoren wird die elektrochrome Schicht über die Elektroden derart angesteuert, daß abhängig von der Helligkeit die Transmission der Schicht gesteuert wird.
Bei diesen bekannten Spiegeln bzw. Schichtaufbauten muß die elektrochrome flüssige oder gelartige Schicht nach außen abgedichtet sein, wodurch der Herstel­ lungsaufwand erhöht wird. Darüber hinaus ist es äu­ ßerst schwierig bei gekrümmten Spiegeln den Abstand zwischen den Begrenzungsflächen der elektrochromen Schicht und somit deren Krümmung konstant zu halten. Falls der Abstand der Begrenzungsflächen bzw. ihre Krümmung zueinander sich ändern, werden die optischen Eigenschaften schlechter.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrochromen Schichtaufbau, insbesondere für Kraft­ fahrzeugspiegel zu schaffen, der in seinem Aufbau weniger aufwendig ist und der gute optische Eigen­ schaften aufweist.
Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merk­ male des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs in Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs ge­ löst.
Dadurch, daß die elektrochrome Schicht einerseits als eine direkt auf der Elektrode abgeschiedene Oxida­ tions-Reduktionsschicht und andererseits als organi­ sche Polymerschicht mit einem konjugierten Doppelbin­ dungssystem ausgebildet ist, können Schichtdicken, insbesondere auch bei gekrümmten Substraten, genau eingehalten werden, so daß die optischen Eigenschaf­ ten des Spiegels nicht beeinträchtigt werden. Darüber hinaus ist die Herstellung des Spiegels einfacher, da der Schichtaufbau nicht abgedichtet werden muß.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elek­ trochromen Schichtsystems in einer Schichtdarstel­ lung.
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein als Glas ausgebildetes Substrat, auf das die darauffol­ genden Schichten aufgebracht sind. Direkt auf das Glas ist eine transparente elektrisch leitende Be­ schichtung als Elektrode 2 beispielsweise durch Auf­ dampfen aufgebracht, die einen möglichst geringen elektrischen Flächenwiderstand aufweist. Die Elektro­ de besteht beispielsweise aus Indiumzinnoxid. Direkt auf die Elektrode 2 ist eine Wolframoxid-, d. h. eine WO3-Schicht 3 beispielsweise durch Sputtern im Hoch­ vakuum aufgebracht, die aufgrund von Oxidations-Re­ duktionsreaktionen elektrochrome Eigenschaften auf­ weist. Das Wolframoxid weist eine spektrale Vertei­ lung hinsichtlich der Transmission auf, die ähnlich einer V(A)-Kurve ist. Die Schichtdicke der Wolfram­ oxidschicht 3 kann an den gewünschten Abdunklungsgrad angepaßt werden. Sie liegt etwa zwischen 100 und 1000 Angström.
Anstelle des Wolframoxids können andere Metalloxide zum Beispiel Nickeloxid, Cobaldoxid, Indiumoxid und andere verwendet werden, wobei die Auswahl abhängig von der gewünschten spektralen Verteilung ist.
Zur Steuerung der Oxidation-Reduktionsreaktionen ist auf die Wolframoxidschicht 3 eine Katalysatorschicht 4 durch Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen aufge­ bracht, die Metalle wie Platin, Rhodium, Paladium oder dergleichen aufweist. Auf die Katalysatorschicht 4 ist eine Speicherschicht 5 aufgebracht, die bei­ spielsweise aus Polymer, wie Polypropylen oder Poly­ methylmethacrylat (PMMA) besteht und die beispiels­ weise als mikro- oder nanoporöse Folie ausgebildet sein kann. Diese Speicherschicht 5 dient zur Speiche­ rung von Protonen, das heißt von für die Oxidations- Reduktionsreaktion notwendigen Ionen (zum Beispiel H+ oder Li+), die in einem vorgeschalteten Behandlungs­ schritt als Wasser zum Beispiel in einem Tauchverfah­ ren oder als Lithiumsalz eingebracht werden.
Auf der Speicherschicht 5 wird eine weitere elek­ trisch leitende Schicht 6 als Gegenelektrode abge­ schieden, die gleichzeitig als reflektierende Spie­ gelschicht dienen kann, wobei sie in diesem Fall bei­ spielsweise aus Chrom besteht. Es ist jedoch auch vorstellbar, daß die Gegenelektrode 6 durchsichtig gemacht wird und daß eine extra Spiegelschicht dar­ über angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist ab­ schließend eine Deckschicht 7 in Form einer Schutz­ folie gezogen, die den gesamten Aufbau gegen Korro­ sion schützen soll.
In einer anderen Ausführungsform kann in einer ersten Stufe die Gegenelektrode 6 auf ein nicht dargestell­ tes Glassubstrat aufgedampft werden, so daß ein Spie­ gel gebildet wird und anschließend die Schichten 1 bis 5 mit dem Spiegel zu einem Verbund zusammengefaßt werden.
Die auf das Schichtsystem auftreffende Lichtstrahlung wird durch die Schichten 1 bis 5 transmittiert und an der Spiegelschicht 6 reflektiert und wiederum durch die Schichten 5 bis 1 transmittiert. Wenn keine Span­ nung an die Elektrode 2 und die Gegenelektrode 6 an­ gelegt ist, weist die aus der Wolframoxidschicht 3, der Katalysatorschicht 4 und der Speicherschicht 5 bestehende elektrochrome Schicht den ihr eigenen ma­ ximalen Transmissionsgrad auf.
Bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden 2 und 6 findet ein Ionenfluß zwischen der Speicherschicht 5 und der Wolframoxidschicht 3 statt, d. h. die in der Speicherschicht 5 gespeicherte Feuchtigkeit, z. B. Wasser, zersetzt sich in H+ und OH- Radikale und es findet je nach Richtung der angelegten Spannung eine Oxidations- bzw. Reduktionsreaktion statt. Die Kata­ lysatorschicht 4 läßt den Wasserstoff leichter in die Oxidschicht eindiffundieren und dient somit zur Ver­ ringerung der Aktivierungsbarriere und beschleunigt die Reaktion und ermöglicht die Verwendung einer niedrigeren Spannung. Aufgrund der elektrochemischen Reaktion verändert sich die Farbe bzw. der Transmis­ sionsgrad, so daß der Spiegel "abgedunkelt" wird und bei anschließender Änderung der Richtung der angeleg­ ten Spannung wieder in den Ursprungszustand zurück­ kehrt.
Im dargelegten Ausführungsbeispiel mit Wolframoxid ist eine Abdunklung in nahezu dem gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich möglich, d. h. die glockenförmige spektrale Verteilung wird im "dunklen" Zustand abge­ flacht.
In einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird die elektrochrome Schicht durch eine orga­ nische Polymerschicht mit einem konjugierten Doppel­ bindungssystem realisiert, d. h. die Wolframoxid­ schicht 3 und die Katalysatorschicht 4 (falls vorhan­ den) wird durch die organische Polymerschicht er­ setzt.
Die organische Polymerschicht, die dotiert sein kann, damit die Elektronenstruktur so verändert wird, daß die Reaktion unterstützt wird, wird zum Beispiel in einem Tauchverfahren auf die durchsichtige Elektro­ denschicht 2 entsprechend der Figur aufgebracht.
Die im ersten Ausführungsbeispiel verwendete Spei­ cherschicht kann auch in Zusammenhang mit der organi­ schen Polymerschicht beibehalten werden. Der weitere Aufbau hinsichtlich der Gegenelektrode und reflektie­ render Schicht ist wie oben beschrieben.
Die dotierten organischen Materialien als aktive Sub­ stanzen weisen ein ähnliches elektrochemisches Reak­ tionsverhalten in bezug auf Oxidation und Reduktion auf, wodurch eine Änderung des Kurvenverlaufs im sichtbaren Spektralbereich, wie oben beschrieben, erzielt wird. Das organische Polymer kann ausgewählt werden aus Polyparaphenylen, methylsubstituiertem leiterartigem Polyparaphenylen, Polythiophen, Parah­ exaphenyl und Polyindenfluoren ausgewählt werden. Dabei kann die organische Polymerschicht je nach ge­ wünschten spektralen Eigenschaften aus einer Kombi­ nation zweier oder mehrerer Materialien bestehen bzw. es können mehrere Schichten dieser Materialien vor­ gesehen werden.

Claims (16)

1. Elektrochromes Schichtsystem, insbesondere für Kraftfahrzeugspiegel, mit einer auf einen Glas­ träger aufgebrachten durchsichtigen, als Elek­ trode dienenden ersten elektrisch leitenden Schicht, einer elektrochromen Schicht, einer als Gegenelektrode dienenden zweiten elektrisch lei­ tenden Schicht und einer reflektierenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochrome Schicht (3, 4, 5) mindestens eine auf der Elektrode abgeschiedene Oxidations- Reduktionsschicht (3) aufweist.
2. Elektrochromes Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidations-Re­ duktionsschicht als Metalloxidschicht ausgebil­ det ist.
3. Elektrochromes Schichtsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochrome Schicht neben der Metalloxid­ schicht (3) eine Speicherschicht (5) für Ionen aufweist.
4. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Metalloxidschicht (3) und der Spei­ cherschicht (5) eine Katalysatorschicht (4) an­ geordnet ist.
5. Elektrochromes Schichtsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysator­ schicht (4) als Metalle enthaltende Schicht aus­ gebildet ist.
6. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxidschicht eine Wolframoxidschicht ist.
7. Elektrochromes Schichtsystem, insbesondere für Kraftfahrzeugspiegel, mit einer auf einen Glas­ träger aufgebrachten durchsichtigen, als Elek­ trode dienenden ersten elektrisch leitenden Schicht, einer elektrochromen Schicht, einer als Gegenelektrode dienenden zweiten elektrisch lei­ tenden Schicht und einer reflektierenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochrome Schicht mindestens eine organische Polymerschicht mit einem konjugierten Doppelbindungssystem aufweist.
8. Elektrochromes Schichtsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Poly­ merschicht mit einem die Abspaltung von Ionen fördernden Material dotiert ist.
9. Elektrochromes Schichtsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro­ chrome Schicht neben der mindestens einen orga­ nischen Polymerschicht eine Speicherschicht für Ionen aufweist.
10. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Polymer aus der Gruppe der organi­ schen Materialien Polyparaphenylen(PPP)methyl substituierten leiterartigen Polyparaphenylen (mLPPP), Polythiophen (PT), Parahexaphenyl(PHP) und Polyidenfluoren (PIF) ausgewählt ist.
11. Elektrochromes Schichtsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine organische Polymerschicht eine Kombination zwei­ er oder mehrerer organischer Materialien auf­ weist.
12. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere organische Polymerschichten unterschiedlicher organischer Materialien oder unterschiedlicher Kombinationen organischer Ma­ terialien vorgesehen sind.
13. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht (5) eine mikro- oder nanopo­ röse Schicht aus Polymer, wie Polypropylen oder PMMA ist.
14. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (6) gleichzeitig als reflek­ tierende Schicht ausgebildet ist.
15. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode auf einen Glasträger aufge­ dampft ist.
16. Elektrochromes Schichtsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtanordnung ganz oder teilweise mit einer Schutzschicht (7) abgedeckt ist.
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