DE60207730T2 - Schaltbare elektrochrome vorrichtungen - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft schaltbare elektrochrome Vorrichtungen, die zu einheitlichem Schalten über die gesamte Struktur und zu bevorzugtem Schalten zu ausgewählten Bereichen fähig sind. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung schaltbare elektrochrome Vorrichtungen, besonders groß bemessene Fenstertransparenzen und Fenstertransparenzen von uneinheitlicher Form, die einheitlich von einem aktivierten zu einem unaktivierten Zustand schalten können und die gleichzeitig sowohl einen aktivierten Bereich als auch einen unaktivierten Bereich umfassen können.
  • Handelsübliche elektrochrome Vorrichtungen sind auf dem Gebiet für die Verwendung als Spiegel bei Kraftfahrzeugen wohlbekannt. Die Patentliteratur bespricht außerdem Verwendungen von flach ausgeführten elektrochromen Vorrichtungen für Fahrzeugfenster, Flugzeugfensteranordnungen, Sonnendächer, Oberlichter und Gebäudeverglasungen. Solche elektrochrome Vorrichtungen umfassen typischerweise eine abgedichtete Kammer, die durch zwei Glasstücke gebildet wird, die durch einen Zwischenraum oder einen Abstand getrennt sind, der ein elektrochromes Medium enthält. Das elektrochrome Medium enthält typischerweise Anodenzusammensetzungen und Kathodenzusammensetzungen zusammen in einer Lösung. Die Glassubstrate umfassen typischerweise transparente leitfähige Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Glases geschichtet werden und sich mit dem elektrochromen Medium in Kontakt befinden. Die leitfähigen Schichten auf beiden Glassubstraten werden zu elektronischer Schaltung verbunden. Wenn die leitfähigen Schichten unter Strom gesetzt werden, wird eine angelegte Spannung in die Kammer der Vorrichtung eingeführt, die das elektrochrome Medium unter Strom setzt und das Medium veranlasst, die Farbe zu ändern. Wenn zum Beispiel das elektrochrome Medium unter Strom gesetzt wird, kann es dunkler werden und beginnen, Licht zu absorbieren. Bei den elektrochromen Rückspiegelanordnungen bei Kraftfahrzeugen kann eine Fotozelle in die elektrochrome Zelle integriert sein, um eine Änderung des von dem Spiegel reflektierten Lichts zu erfassen und die elektrische Spannung zum Verdunkeln des Spiegels zu aktivieren.
  • Bei den anderen vorgeschlagenen Anwendungen von elektrochromen Vorrichtungen häufen sich verschiedene Probleme, wenn die Größe der elektrochromen Vorrichtung vergrößert wird. Zum Beispiel beinhalten Rückspiegelanordnungen klein bemessene elektrochrome Anordnungen, typischerweise 2 Zoll mal 10 Zoll (5,08 cm bis 25,4 cm) groß. Bei solchen elektrochromen Vorrichtungen ist typischerweise eine Anoden-Stromschiene am oberen Abschnitt der Spiegelanordnung angeordnet und eine Kathoden-Stromschiene ist typischerweise an dem unteren Abschnitt der Spiegelanordnung angeordnet, siehe z. B. US 6064509 .
  • Fahrzeugfenster, Gebäudefenster und manche Flugzeugfenster haben andererseits eine viel größere Abmessung. Als Folge ist das Schalten zwischen dem erhellten und dem abgedunkelten Zustand bei einer elektrochromen Rückspiegelanordnung typischerweise schnell und einheitlich, während das Schalten zwischen dem erhellten und dem abgedunkelten Zustand bei einer elektrochromen Vorrichtung größerer Abmessung langsam und uneinheitlich sein kann. Allmähliches uneinheitliches Färben oder Schalten ist ein übliches Problem in Verbindung mit elektrochromen Fensteranordnungen größerer Abmessung, das üblicherweise als „Iriseffekt" bezeichnet wird. Dieser Effekt ist typischerweise auf den Spannungsabfall über die gesamte Fläche der transparenten leitfähigen Beschichtungen, die auf den Flächen der Substrate vorhanden sind, zurückzuführen, was dazu führt, dass die angelegte Spannung an die Stromschienen angrenzend entlang den Kanten der Oberflächenschicht am höchsten ist und in der Mitte der Zelle am niedrigsten ist, wenn der elektrische Strom durch die elektrochrome Lösung hindurchfließt. Entsprechend zeigt das elektrochrome Medium typischerweise uneinheitliche Färbung, indem es sich anfangs um die Zelle herum färbt, wo sich die Stromschienen befinden, d. h. in nächster Nähe zu dem Punkt, an dem die angelegte Spannung mit elektrochromem Medium in Kontakt kommt, und sich danach in Richtung der Mitte der Zelle färbt. Traditionell werden leitfähige Folien mit hohem Schichtwiderstand verwendet. Solche Folien mit hohem Schichtwiderstand erfordern jedoch höhere Spannungen und längere Zeiträume zum Schalten. Darüber hinaus wird bei herkömmlichen elektrochromen Vorrichtungen bei Anlegen von elektrischer Spannung die gesamte Anordnung verdunkelt.
  • Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um einheitlicheres Färben von elektrochromen Vorrichtungen bereitzustellen, um diesen Iriseffekt zu beseitigen. Zum Bei spiel wurden verschiedene elektrochrome chemische Lösungen chemisch verändert, um einheitliches Verfärben zu erhöhen.
  • Es besteht ein Bedarf für elektrochrome Vorrichtungen, die zu einheitlicherem Schalten und Verfärben fähig sind, einfach hergestellt werden können und optional bevorzugte Bereiche des Verdunkelns umfassen können.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrochrome Fensteranordnung bereit wie in Anspruch 1 angegeben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren ein Verfahren zum Vorsehen einer bevorzugten Färbung eines Abschnitts einer elektrochromen Fensteranordnung bereit, enthaltend:
    das Vorsehen einer elektrochromen Fensteranordnung, enthaltend erste und zweite voneinander beabstandete transparente Substrate, die eine Kammer zwischen sich bilden, wobei das erste transparente Substrat eine erste leitfähige Beschichtung und das zweite transparente Substrat eine zweite leitfähige Beschichtung aufweist, wobei die Kammer ein elektrochromes Medium enthält, das einfärbbar ist durch Anlegen elektrischer Spannung darauf zum Bereitstellen eines reduzierten Lichtdurchlässigkeitsgrades; das elektrische Verbinden einer Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen mit der ersten leitfähigen Beschichtung zum Versorgen der ersten leitfähigen Beschichtung mit der elektrischen Spannung; das elektrische Verbinden einer Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen mit der zweiten leitfähigen Beschichtung zum Versorgen der zweiten leitfähigen Beschichtung mit der elektrischen Spannung; das Aufbringen eines elektrischen Stroms auf ausgewählte Einrichtungen der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen und auf ausgewählte Einrichtungen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen zum Einstellen der elektrischen Spannung durch einen ausgewählten Abschnitt des elektrochromen Mediums, so dass der ausgewählte Abschnitt die Farbe ändert und seinen Lichtdurchlässigkeitsgrad vermindert.
  • Die obige Zusammenfassung sowie die folgende ausführliche Beschreibung von Ausführungen der Erfindung sind besser zu verstehen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, wobei bei den Zeichnungen:
  • 1 eine Perspektivansicht einer Ausführung einer elektrochromen Fensteranordnung ist, die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei zur Klarheit Abschnitte entfernt wurden;
  • 2 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten elektrochromen Fensteranordnung ist;
  • 3 eine Schnittansicht der elektrochromen Fensteranordnung entlang der Linie 3-3 von 2 ist;
  • 4 eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführung einer elektrochromen Fensteranordnung ist, die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst und eine eiförmige Geometrie aufweist, wie zum Beispiel für die Verwendung als Flugzeugkabinenfenster;
  • 5 eine Vorderansicht der in 4 gezeigten elektrochromen Fensteranordnung ist;
  • 6 eine Perspektivansicht einer elektrochromen Fensteranordnung ist, die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst, die zum Beispiel als eine Fahrzeugwindschutzscheibe, ein Fahrzeugsonnendach oder Gebäudeverglasung nützlich ist;
  • 7 eine Vorderansicht der in 6 gezeigten elektrochromen Fensteranordnung ist;
  • 8 eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführung einer elektrochromen Fensteranordnung ist, die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfasst und die eine nicht-symmetrische Geometrie aufweist, die zum Beispiel als eine Fahrzeugseitenscheibe oder ein Flugzeugcockpitfenster nützlich ist;
  • 9 eine Vorderansicht der in 8 gezeigten elektrochromen Fensteranordnung ist;
  • 10 eine Ausführung von elektrischer Schaltung darstellt, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung nützlich ist;
  • 11 eine Vorderansicht der in 4 gezeigten elektrochromen Fensteranordnung ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrochrome Einkammer-Fensteranordnungen mit einheitlicher Schaltung oder Färbung, die zu abgestuftem Verdunkeln (d. h. Gradientenverdunklung) oder bevorzugt gefärbten Flächen fähig sind. Bei einer nicht beschränkenden Ausführung der Erfindung enthält die elektrochrome Fensteranordnung ein erstes transparentes Substrat, das mit einer ersten elektrisch leitfähigen Beschichtung beschichtet ist, und ein zweites transparentes Substrat, das mit einer zweiten elektrisch leitfähigen Beschichtung beschichtet ist. Das erste und zweite transparente Substrat sind voneinander beabstandet, um eine Kammer dazwischen zu bilden, wobei die erste und zweite leitfähige Beschichtung einander gegenüberliegen. Ein elektrochromes Medium, das zu reduziertem Lichtdurchlässigkeitsgrad bei Anlegen einer elektrischen Spannung durch das Medium fähig ist, ist in der Kammer enthalten. Eine Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen wird des Weiteren in Kontakt mit der ersten leitfähigen Beschichtung, z. B. entlang gegenüberliegenden Enden des ersten Substrats, bereitgestellt, um sie mit elektrischem Strom zu versorgen, und eine Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen wird in Kontakt mit der zweiten leitfähigen Beschichtung, z. B. entlang gegenüberliegenden Enden des zweiten Substrats, bereitgestellt, um sie mit elektrischem Strom zu versorgen. Wenn Strom von einer Gleichstromquelle an die erste Vielzahl und zweite Vielzahl von Einrichtungen angelegt wird, wird eine elektrische Spannung zwischen den Beschichtungen und durch das elektrochrome Medium eingeprägt, so dass sich das elektrochrome Medium auf Grund der Anordnung der Einrichtungen schnell und einheitlich zu der gewünschten Farbe verfärbt. Darüber hinaus kann der Strom an ausgewählte der ersten und zweiten Vielzahl von Einrichtungen angelegt werden und zu anderen ausgewählten der ersten und zweiten Vielzahl von Einrichtungen kurzgeschlossen werden, wobei eine Fensteranordnung hergestellt wird, die einen verdunkelten Bereich in einem ausgewählten Abschnitt der Anordnung enthält.
  • Für die Zwecke dieser Spezifikation sind, soweit nicht anders angegeben, alle Zahlen, die Mengenangaben, wie Abmessungen, Spannungen, Lichtdurchlässigkeitsgrade, Leistungsbemessungen und so weiter zum Ausdruck bringen und in der Spezifikation und den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in alten Fällen durch den Begriff „ungefähr" modifiziert werden. Entsprechend sind, soweit nichts Gegenteiliges angegeben wird, die numerischen Parameter, die in der folgenden Spezifikation und den angehängten Ansprüchen dargelegt werden, Näherungen, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, die durch die vorliegende Erfindung erreicht werden sollen, variieren können. Zumindest und ohne zu versuchen, die Anwendung des Grundsatzes von Äquivalenten auf den Umfang der Ansprüche zu beschränken, sollte jeder numerische Parameter wenigstens in Anbetracht der Zahl von berichteten signifikanten Ziffern und durch Anwendung von gewöhnlichen Rundungstechniken ausgelegt werden.
  • Ungeachtet der Tatsache, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Umfang der Erfindung darlegen, Näherungen sind, werden die in den spezifischen Beispielen dargelegten numerischen Werte so genau wie möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch inhärent bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus der Standardabweichung resultieren, die bei ihren jeweiligen Prüfmessungen festgestellt wurden.
  • In der folgenden Beschreibung tragen gleiche Elemente gleiche Referenzziffern. Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird die elektrochrome Fensteranordnung (10) gezeigt. Obwohl dies nicht erforderlich ist, hat die elektrochrome Fensteranordnung (10) in einer besonderen nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung eine im Allgemeinen symmetrische Geometrie. Zum Beispiel kann die elektrochrome Fensteranordnung (10) eine quadratische oder rechtwinklige Fensteranordnung sein. Solche symmetrisch geformten Fensteranordnungen sind besonders nützlich als Gebäudeverglasungen wie Fenster für Gebäude. Die Größe und Form der elektrochromen Fensteranordnung (10) kann nach der besonderen gewünschten Verwendung der Anordnung ausgewählt werden.
  • Die elektrochrome Fensteranordnung (10) enthält ein erstes transparentes Substrat (20) und ein zweites transparentes Substrat (30). Solche Substrate können aus einem Material bestehen, das auf dem Gebiet für die Verwendung bei elektrochromen Vorrichtun gen bekannt ist, wie Polymermaterialien, Glas, Metall und Ähnliches und Kombinationen solcher Materialien, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Bei nichtbeschränkenden Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind wenigstens eines oder beide der Substrate (20 und 30) aus Glas, wie zum Beispiel Floatglas, hergestellt. Darüber hinaus sind das erste Substrat (20) und das zweite Substrat (30) beide transparent. Zusätzlich, jedoch nicht erforderlicherweise, können eines oder beide der Substrate (20 und 30) gefärbt oder getönt sein. Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung weist jedes/jede der transparenten Substrate und Beschichtungen, die in die Flugzeugfensteranordnung (10) integriert sind, einen Lichtdurchlässigkeitsgrad von wenigstens 70 % auf. Bei seiner Verwendung hierin bedeutet der Begriff „Lichtdurchlässigkeitsgrad" das Maß der Gesamtmenge von sichtbarem Licht, das durch eine Transparenz übertragen wird. Die Lichtdurchlässigkeitsgraddaten, die in dieser Spezifikation bereitgestellt werden, werden für die CIE-Standard-Lichtquelle A gemessen und als LTA angegeben.
  • Das erste Substrat (20) und das zweite Substrat (30) sind voneinander beabstandet und befinden sich in einer im Wesentlichen parallel einander gegenüberliegenden Beziehung in Bezug auf einander und bilden eine Kammer (41) dazwischen. Eine solche Beziehung kann durch das Abstandselement (45) erreicht werden. Das Abstandselement (45) kann auf eine Weise positioniert werden, die zum Beibehalten von gewünschter Beabstandung zwischen dem ersten Substrat (20) und dem zweiten Substrat (30) fähig ist. Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung erstreckt sich das Abstandselement (45) um den Umfang der elektrochromen Fensteranordnung (10) herum in nächster Nähe der äußeren Kanten des ersten Substrats (20) und des zweiten Substrats (30) auf eine dichtende Weise, wie dies auf dem Gebiet bekannt ist. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann das Abstandselement (45) leicht von den äußeren Kanten des ersten Substrats (20) und des zweiten Substrats (30) nach innen gerichtet positioniert sein. Eine solche Positionierung stellt einen leichten Überhang des ersten Substrats und zweiten Substrats bereit, der einen Abschnitt der ersten und zweiten Beschichtung (29 und 39), wie nachfolgend besprochen, verbessertem elektrischen Kontakt aussetzen kann. Das Abstandselement (45) kann aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material konstruiert sein. Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung ist das Element (45) ein Polymermaterial, z. B. aushärtbare organische Polymermaterialien wie thermoplastisches Material, hitzehärtbares Material, UV-härfbares Harzmaterial und Kombinationen davon, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Organische Dichtmaterialien auf Epoxidbasis sind als Dichtelement (45) nützlich.
  • Der Umfang des ersten Substrats (20) bildet gegenüberliegende Enden (20a und 20c), die einander gegenüberliegen, sowie gegenüberliegende Enden (20b und 20d), die einander gegenüberliegen. Auf ähnliche Weise enthält das zweite Substrat (30) gegenüberliegende Enden (30a und 30c) sowie gegenüberliegende Enden (30b und 30d).
  • Das erste Substrat (20) und zweite Substrat (30) sind jeweils mit einer Schicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material in der Form der ersten leitfähigen Beschichtung (29) bzw. der zweiten leitfähigen Beschichtung (39) auf gegenüberliegenden Hauptflächen (21 bzw. 31) der Substrate ausgestattet. Die erste und zweite leitfähige Beschichtung (29 und 39) kann ein Material sein, das im Wesentlichen gegenüber sichtbarem Licht transparent ist, sich gut mit den Substratflächen verbindet, korrosionsbeständig gegenüber den Materialien in der elektrochromen Vorrichtung sowie der Atmosphäre ist und gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Obwohl es nicht erforderlich ist, enthalten die Beschichtungen (29 und 39) typischerweise ein oder mehrere Metall- oder Metalloxidbeschichtungen, wie Silber, Gold, Zinnoxid, Indium-Zinnoxid (IZO), fluordotiertes Zinnoxid, antimondotiertes Zinnoxid, IZO/Metall/IZO (IMI) sowie andere auf dem Gebiet bekannte Materialien, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die leitfähigen Beschichtungen (29 und 39) können mit einem von mehreren wohlbekannten Verfahren aufgetragen werden, wozu auch Pyrolyse, chemisches Aufdampfen und Magnetronzerstäuben zählen. Die erste und zweite leitfähige Beschichtung (29 und 39) können aus demselben oder unterschiedlichen Materialien konstruiert sein. Ohne die vorliegende Erfindung zu beschränken, umfassen Beschichtungen, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind, ein mit fluordotiertem Zinnoxid beschichtetes elektrisch leitfähiges Glas, das bei der PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, erhältlich ist und unter der Handelsmarke „NESA®" vermarktet wird, und ein mit Indium-Zinnoxid beschichtetes elektrisch leitfähiges Glas, das bei der PPG Industries, Inc., erhältlich ist und unter der Handelsmarke „NESATRON®" vermarktet wird.
  • Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung weisen die erste und zweite leitfähige Beschichtung (29 und 39) einen Flächenwiderstand im Bereich von 1 bis 10 Ohm pro Quadrat, z. B. im Bereich von 2 bis 5 Ohm pro Quadrat, auf. Des Weiteren kann die Dicke der ersten und zweiten leitfähigen Beschichtung (29 und 39) in Bezug auf einander dieselbe oder unterschiedlich sein und die Beschichtungsdicke kann einheitlich sein, d. h dieselbe allgemeine Dicke über die Gesamtheit, oder uneinheitlich, d. h. die Beschichtungsdicke variiert. Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung besitzen die Beschichtungen dieselbe allgemeine einheitliche Dicke im Bereich von 5.000 Å bis 50.000 Å, z. B. von 13.000 Å bis 26.000 Å.
  • Das elektrochrome Medium (40) ist in der Kammer (41) enthalten, die zwischen dem ersten Substrat (20) und dem zweiten Substrat (30) gebildet wird. Das elektrochrome Medium (40) kann aus einer Materialart sein, wie sie auf dem Gebiet bekannt ist, und kann in einer bekannten Form sein, wie elektrochrome Lösungen, Gele, halbfeste Materialien und Ähnliches, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Das elektrochrome Medium (40) enthält wenigstens eine elektrochrome Zusammensetzung oder Farbstoff, der eine Farbe definiert. Solche Materialien sind auf dem Gebiet wohlbekannt, sich zu immer dunkleren Farben oder Schattierungen zu verfärben, wenn eine größere elektrische Spannung angelegt wird. Wenn die Spannung abgeschaltet oder umgekehrt wird, wird die Färbung entfernt oder gebleicht, wobei vollständige Lichtdurchlässigkeit durch das elektrochrome Medium (40) ermöglicht wird.
  • Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das elektrochrome Medium (40) ein lösungsphasiges elektrochromes Medium, bei dem ein Material, das in Lösung in einem ionisch leitfähigen Elektrolyt enthalten ist, in Lösung in dem Elektrolyt bleibt, wenn es elektrochemisch reduziert oder oxidiert wird (einschließlich eines Gels). Bei einer anderen nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das elektrochrome Medium (40) ein flächenbegrenztes elektrochromes Medium, bei dem ein Material, das direkt an einer elektronisch leitfähigen Elektrode angebracht wird oder in enger Nähe dazu begrenzt ist, angebracht oder begrenzt bleibt, wenn es elektrochemisch reduziert oder oxidiert wird. Bei noch einer anderen nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das elektrochrome Medium (40) ein aufgalvanisiertes elektrochromes Medium, bei dem ein Material, das in Lösung in dem ionisch leitfähigen Elektrolyt enthalten ist, eine Schicht auf der elektronisch leitfähigen Elektrode ausbildet, wenn es elektrochemisch reduziert oder oxidiert wird.
  • Obwohl es nicht erforderlich ist, enthält bei einer Ausführung das elektrochrome Medium (40) wenigstens eine elektrochrome Anodenzusammensetzung und wenigstens eine elektrochrome Kathodenzusammenzusetzung, wobei die Anodenzusammensetzung ein oxidierbares Material darstellt und die Kathodenzusammensetzung ein reduzierbares Material darstellt. Bei Anlegen von elektrischer Spannung an das elektrochrome Medium oxidiert die elektrochrome Anodenzusammensetzung und gleichzeitig reduziert sich die elektrochrome Kathodenzusammensetzung. Eine solche gleichzeitige Oxidation und Reduktion führt zu einer Änderung beim Absorptionskoeffizienten von wenigstens einer Wellenlänge im sichtbaren Spektrum. Die Kombination von solchen elektrochromen Anoden- und Kathodenzusammensetzungen im elektrochromen Medium (40) bildet die damit verbundene Farbe bei Anlegen einer elektrischen Spannung. Solche elektrochromen Kathodenzusammensetzungen werden üblicherweise als Viologenfarbstoffe bezeichnet und solche elektrochromen Anodenzusammensetzungen werden üblicherweise als Phenazinfarbstoffe bezeichnet.
  • Das elektrochrome Medium (40) kann außerdem andere Materialien beinhalten wie Lösungsmittel, Lichtabsorptionsmittel, Lichtstabilisierungsmittel, Wärmestabilisierungsmittel, Antioxidationsmittel, Dickungsmittel, Viskositätsänderungsmittel und ähnliche Materialien.
  • Obwohl es nicht erforderlich ist erstreckt sich bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung wenigstens eine Kante der Beschichtung (29 und/oder 39) wenigstens in enger Nähe zu jeweils einer Kante des Substrats (20 und/oder 30), d. h. zu der Umfangskante (11) der Anordnung (10), z. B. innerhalb von 2 Zoll oder 1 Zoll oder 0,5 Zoll (5,08 cm oder 2,54 cm oder 1,27 cm) zu der Umfangskante (11). Bei der besonderen nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung, die in den 1 bis 3 gezeigt wird, erstrecken sich alle Kanten der Beschichtungen (29 und 39) wenigstens sehr nahe an der Umfangskante (11) der Anordnung (20) und bei einer nichtbeschränkenden Ausführung erstrecken sich alle Kanten der Beschichtung (29 und 39) zu der Kante ihres entsprechenden Substrats und somit zu der Umfangskante (11) der Anordnung (10). Eine Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen berührt die erste leitfähige Beschichtung (29) und eine Vielzahl von zweiten Einrichtungen berührt die zweite leitfähige Beschichtung (39). Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst die Vielzahl von ersten Beabstandeten eine Vielzahl von Stromschienen (60) und die Vielzahl von zweiten Einrichtungen umfasst eine Vielzahl von Stromschienen (80). Ohne die vorliegende Erfindung zu beschränken, sind bei einer besonderen Ausführung die Stromschienen (60) Anoden-Stromschienen, während die Stromschienen (80) Kathoden-Stromschienen sind. Solche Stromschienen (60 und 80) stellen elektrische Verbindung zwischen einer Gleichstromquelle (in den 1 bis 3 nicht gezeigt) und der ersten und zweiten leitfähigen Beschichtung (29 bzw. 39) bereit. Diese elektrische Verbindung kann auf eine bekannte Weise erzeugt werden. Zum Beispiel kann jede der Anoden-Stromschienen (60) mit einem leitfähigen Anoden-Draht (65) durch Lötpunkt (64) verbunden sein, während jede der Kathoden-Stromschienen (80) mit einem leitfähigen Kathoden-Draht (85) durch Lötpunkt (84) verbunden sein kann, wie in 3 gezeigt. Auf diese Weise wird ein positiver Strom an die Anoden-Stromschienen (60) angelegt und ein negativer Strom wird an die Kathoden-Stromschienen (80) angelegt, wobei eine elektrische Spannung dazwischen innerhalb der elektrochromen Zelle erzeugt wird. Des Weiteren kann eine äußere Abdeckung oder ein Isolator (nicht gezeigt) um die Umfangskante (11) der elektrochromen Fensteranordnung (10) herum bereitgestellt sein, um Abstandsanordnungen (45), Drähte (65 und 85) und/oder Verbindungen (64 und 84) zu schützen.
  • Bei der besonderen Ausführung der Erfindung, die in den 1 bis 3 gezeigt wird, erstrecken sich die Kanten der Beschichtung (29) zu der Umfangskante (11) der Anordnung (10) und Anoden-Stromschienen (60), die mit der ersten leitfähigen Beschichtung (29) in Kontakt sind, sind entlang gegenüberliegenden Enden (20a und 20c) des ersten Substrats (20) bereitgestellt. Auf diese Weise wird elektrischer Strom von der Stromquelle zu den gegenüberliegenden Kanten der ersten leitfähigen Beschichtung (29) entlang gegenüberliegenden Enden (20a und 20c) des ersten Substrats (20) bereitgestellt. Auf ähnliche Weise erstrecken sich die Kanten der Beschichtung (39) zu der Umfangskante (11) der Anordnung (10) und Kathoden-Stromschienen (80), die mit der zweiten leitfähigen Beschichtung (39) in Kontakt sind, sind entlang gegenüberliegenden Enden (30b und 30d) des zweiten Substrats (30) bereitgestellt. Auf diese Weise wird elektrischer Strom von der Stromquelle zu den gegenüberliegenden Kanten der zweiten leitfähigen Beschichtung (39) entlang gegenüberliegenden Enden (30b und 30d) des zweiten Substrats (30) bereitgestellt. Des Weiteren sind diese gegenüberliegenden Enden der ersten und zweiten Beschichtung (29 und 39), an die der elektrische Strom angelegt wird, voneinander beabstandet. Ohne zu wünschen, an eine besondere Theorie gebun den zu sein, wird angenommen, dass das Anlegen des Stroms an gegenüberliegende Enden der Beschichtungen und Beabstanden der Enden einer ersten Beschichtung, die unter einen positiven Strom gesetzt werden, von den Enden einer zweiten Beschichtung, die unter einen negativen Strom gesetzt werden, zu einem einheitlichen Anlegen von elektrischer Spannung über die gesamte elektrochrome Zelle führt, was zu einheitlicher Färbung des elektrochromen Mediums und Reduzierung des Iriseffekts führt. Bei seiner Verwendung hierin bedeutet der Begriff „einheitliche Färbung", dass sich diejenigen Abschnitte des elektrochromen Mediums, die die Farbe auf Grund der angelegten elektrischen Spannung ändern, im Allgemeinen alle auf dieselbe Weise ändern, z. B. im Allgemeinen zur selben Zeit und/oder im Allgemeinen mit derselben Geschwindigkeit.
  • Bei einer anderen nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Stromschienen (60) entlang gegenüberliegenden Kanten (20a und 20c) sowie entlang gegenüberliegenden Kanten (20b und 20d) angeordnet und die Stromschienen (80) sind entlang gegenüberliegenden Kanten (30b und 30d) sowie entlang gegenüberliegenden Kanten (30a und 30c) angeordnet. Auf diese Weise sind die Anoden-Stromschienen (60) um den Umfang des gesamten ersten Substrats (20) herum bereitgestellt und die Kathoden-Stromschienen (80) sind um den Umfang des gesamten zweiten Substrats (30) herum bereitgestellt, d. h. die Stromschienen (60 und 80) sind um die gesamte Umfangskante (11) der Anordnung (10) positioniert. Bei einer besonderen nichtbeschränkenden Ausführung, die in den 1 bis 3 gezeigt wird, sind die Stromschienen (60) und die Stromschienen (80) auf wechselnde Weise angeordnet, d. h. jede Stromschiene (60) ist zwischen jeder Stromschiene (80) um die Umfangskante (11) der Fensteranordnung (10) herum angeordnet. Eine solche Anordnung stellt einheitliches Anlegen von elektrischer Spannung durch die gesamte elektrochrome Fensteranordnung (10) bereit. Obwohl es nicht erforderlich ist, ist bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung jede Anoden-Stromschiene (60) von jeder Kathoden-Stromschiene (80) entlang der Umfangskante (11) der Fensteranordnung (10) mit einem Abstand von zumindest 0,5 Zoll (1,27 cm) beabstandet. Eine solche Beabstandung stellt sicher, dass der Strom zwischen den Stromschienen nicht kurzschließt, und stellt einheitliche elektrische Spannung über die gesamte elektrochrome Vorrichtung bereit. Zusätzlich stellt diese Stromschienenkontiguration bereit, dass selbst bei verlängertem Anlegen einer elektrischen Spannung Farbstofftrennung minimiert wird. Farbstofftrennung ist die Tendenz der Farbstoffe, in Richtung des Abschnitts der Anordnung, wo der elektrische Strom am größten ist, zu wandern und sich dort zu konzentrieren, typischerweise entlang der Stromschienen.
  • Die Stromschienen (60 und 80) können aus einem hochleitfähigen Material hergestellt sein, das typischerweise für Stromschienen venwendet wird und auf dem Gebiet wohlbekannt ist. Nichtbeschränkende Beispiele für typische Stromschienenmaterialien umfassen Metallfolie, z. B. Kupferfolie, Metallbeschichtung, z. B. Goldbeschichtungen, und leitfähige metallhaltige Keramikanstrichstoffe, z. B. Silberkeramikanstrichstoff.
  • Größe und Form der Stromschienen (60 und 80) kann auf die besondere Geometrie der elektrochromen Fensteranordnung zugeschnitten sein. Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ist jede der Stromschienen (60 und 80) zumindest 0,5 Zoll (1,27 cm) lang.
  • Wie angegeben, ist das elektrochrome Medium (40) zum Ändern seiner Farbe und somit seines Lichtdurchlässigkeitsgrades fähig, wenn eine elektrische Spannung durch das Medium angelegt wird. Das Anlegen der elektrischen Spannung kann selektiv sein, d. h. die elektrochrome Fensteranordnung kann zwischen einem Grad an Durchlässigkeit, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und einem zweiten Grad an Durchlässigkeit, wenn elektrische Spannung angelegt wird, umgeschaltet werden, um die Farbe der Farbstoffe zu ändern und den Lichtdurchlässigkeitsgrad des elektrochromen Mediums (40) zu reduzieren. Dieses Merkmal wird am einfachsten erreicht, indem ein Schalter für ausgewähltes Anlegen von elektrischem Strom an die Fensteranordnung bereitgestellt wird.
  • Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Färbung des elektrochromen Mediums zwischen dem energetisierten und dem nichtenergetisierten elektrischen Zustand selbstlöschbar, d. h. die Färbung des elektrochromen Mediums kehrt, wenn sie sich in einem elektrochemisch aktivierten Zustand bei Anlegen einer elektrischen Spannung befindet, automatisch zu ihrem Ausgangszustand zurück oder löscht sich zu ihrem Ausgangszustand, wie z. B. ein farbloser Zustand, wenn die elektrische Spannung entfernt wird. Es sollte sich verstehen, dass der Ausgangszustand ein farbloser Zustand sein kann oder dieser eine Farbe oder Tönung aufweisen kann.
  • Bei einer weiteren nichtbeschränkenden Ausführung ist die elektrochrome Fensteranordnung umschaltbar und nicht selbstlöschend, d. h. das Anlegen der elektrischen Spannung veranlasst das elektrochrome Medium zum Färben und das elektrochrome Medium bleibt in dem gefärbten Zustand, bis die elektrische Spannung umgekehrt oder kurzgeschlossen wird.
  • Darüber hinaus kann die Farbe des Farbstoffs eine konstante Dunkelheit oder Schattierung bei Anlegen einer elektrischen Spannung aufweisen oder sie kann je nach Ausmaß der durch das elektrochrome Medium erzeugten elektrischen Spannung variierende Grade von Dunkelheit oder Schattierung aufweisen. Zum Beispiel kann, ohne die vorliegende Erfindung zu beschränken, spezifische Färbung oder Schattierung der Färbung über einen Bereich von Spannungen und Leistungsdichten variiert werden. Bei Anlegen einer niedrigen Leistungsdichte an das elektrochrome Medium kann der Farbstoff beginnen, sich zu färben. Das Erhöhen der Spannung kann die Farbe des Farbstoffs veranlassen, sich zu einer tieferen Schattierung oder Intensität zu verdunkeln. Auf diese Weise kann die Fensteranordnung variierende Grade von Lichtdurchlässigkeit bei Variieren der elektrischen Spannung enthalten. Die Fensteranordnung kann daher auf ein gewünschtes Niveau von Dunkelheit oder Schattierung auf der Basis der Menge der darauf angelegten elektrischen Spannung angepasst werden. Dies kann einfach erreicht werden, wie zum Beispiel durch Einbauen eines Schalters oder einer anderen Steuerung zwischen der elektrischen Stromquelle und der Fensteranordnung, wie später ausführlicher beschrieben wird. Obwohl es nicht erforderlich ist, ist bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung die elektrochrome Fensteranordnung zwischen einem LTA-Mindestwert im Bereich von 1 bis 20 Prozent und einem LTA-Höchstwert im Bereich von 60 bis 80 Prozent umschaltbar. Als solche kann die elektrochrome Fensteranordnung wirksam als lichtundurchlässige Schattierung für ein Fenster arbeiten, falls gewünscht.
  • Eine alternative nichtbeschränkende Ausführung wird in den 4 und 5 gezeigt. Bei dieser besonderen Ausführung weist die elektrochrome Fensteranordnung (110) die Form eines im Allgemeinen eiförmigen Fensters auf, das zum Beispiel als Flugzeugkabinenfenster verwendet werden kann. Obwohl dies nicht erforderlich ist, besitzt das eiförmige Fenster bei dieser besonderen Ausführung der Erfindung eine symmetrische Geometrie wie bei der oben beschriebenen Ausführung. Auf ähnliche Weise umfasst die e lektrochrome Fensteranordnung (110) voneinander beabstandetes erstes Substrat (120) und zweites Substrat (130) sowie eine erste leitfähige Beschichtung (129), eine zweite leitfähige Beschichtung (139) und elektrochromes Medium (140) dazwischen. Die Beschichtungen (129 und 139) werden auf einander gegenüberliegende Flächen der Substrate (120 bzw. 130) aufgetragen und elektrochromes Medium (140) ist zwischen den Beschichtungen positioniert. Die Substrate (120 und 130) sind durch das Abstandselement (145) getrennt.
  • Die Stromschiene (160a) ist mit einer Kante der ersten leitfähigen Beschichtung (129) entlang dem ersten Ende (120a) des ersten Substrats (120) verbunden und die Stromschiene (160c) ist mit einer gegenüberliegenden Kante der ersten leitfähigen Beschichtung (129) entlang dem gegenüberliegenden zweiten Ende (120c) des ersten Substrats (120) verbunden. Des Weiteren ist die Stromschiene (180b) mit einer Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (139) entlang dem ersten Ende (130b) des zweiten Substrats (130) verbunden und die Stromschiene (180d) ist mit einer gegenüberliegenden Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (139) entlang dem gegenüberliegenden zweiten Ende (130d) des zweiten Substrats (130) verbunden. Obwohl dies nicht erforderlich ist, sind bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung die Stromschienen (160a und 160c) Anoden-Stromschienen, während die Stromschienen (180b und 180b) Kathoden-Stromschienen sind. Das Anlegen von elektrischem Strom an gegenüberliegende Enden der Beschichtung (129) durch die Stromschienen (160a und 160c) und an gegenüberliegende Enden der Beschichtung (139) durch die Stromschienen (180b und 180d) und Beabstanden der unter Strom gesetzten gegenüberliegenden Enden der Beschichtung (129) von den unter Strom gesetzten gegenüberliegenden Enden der Beschichtung (139) erzeugt eine elektrische Spannung durch das elektrochrome Medium (140) und veranlasst das elektrochrome Medium (140), die Farbe auf eine einheitliche Weise zu ändern.
  • Bei der in den 4 und 5 gezeigten Ausführung weisen die Größe und Form der Stromschienen (160 und 180) eine längere Länge in Bezug auf die Schienenanordnung von 1 auf. Obwohl dies nicht erforderlich ist, ist bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung jede der Stromschienen (160 und 180) von gleicher Länge und die Stromschienen (160 und 180) sind um die Umfangskante der Anordnung (110) herum zumindest 0,5 Zoll (1,27 cm) beabstandet.
  • Die 6 und 7 zeigen eine nichtbeschränkende elektrochrome Fensteranordnung (210) mit einer im Allgemeinen symmetrischen rechtwinkligen Geometrie. Eine solche Anordnung kann zum Beispiel als Fahrzeugwindschutzscheibe, -heckscheibe oder -sonnendach oder als eine Gebäudeverglasung nützlich sein. Auf eine ähnliche Weise wie die vorhergehenden Ausführungen enthält die elektrochrome Fensteranordnung (210) voneinander beabstandetes erstes Substrat (220) und zweites Substrat (230) sowie eine erste leitfähige Beschichtung (229), eine zweite leitfähige Beschichtung (239) und elektrochromes Medium (240). Die Beschichtungen (229 und 239) werden auf einander gegenüberliegende Flächen der Substrate (220 bzw. 230) aufgetragen und elektrochromes Medium (240) ist zwischen den Beschichtungen positioniert. Die Substrate (220 und 230) sind durch das Abstandselement (245) getrennt.
  • Die Anordnung (210) enthält des Weiteren die Stromschienen (260 und 280). Obwohl dies nicht erforderlich ist, sind bei dieser besonderen Ausführung der Erfindung die Stromschienen (260) Anoden-Stromschienen und die Stromschienen (280) sind Kathoden-Stromschienen. Die Anoden-Stromschienen (260a und 260b) sind mit einer ersten Kante der ersten leitfähigen Beschichtung (229) entlang dem ersten Ende (220a) des ersten Substrats (220) verbunden und die Stromschienen (260c und 260d) sind mit einer gegenüberliegenden Kante der ersten leitfähigen Beschichtung (229) entlang dem gegenüberliegenden zweiten Ende (220c) des ersten Substrats (220) verbunden. Des Weiteren ist die Kathoden-Stromschiene (280a) mit einer ersten Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (239) entlang dem ersten Ende (230a) des zweiten Substrats (230) an einer zwischen den Anoden-Stromschienen (260a und 260b) beabstandeten Position verbunden und die Kathoden-Stromschiene (280b) ist mit einer zweiten gegenüberliegenden Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (239) entlang dem gegenüberliegenden zweiten Ende (230c) des zweiten Substrats (230) an einer zwischen den Anoden-Stromschienen (260c und 260d) beabstandeten Position verbunden. Des Weiteren sind Stromschienen (280c und 280d) mit einer dritten Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (239) am dritten Ende (230b) des zweiten Substrats (230) verbunden und die Stromschienen (280e und 280f) mit einer vierten gegenüberliegenden Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (239) am gegenüberliegenden vierten Ende (230d) des zweiten Substrats (230) verbunden. Das Anlegen von elektrischem Strom an gegenüberliegende Enden der Beschichtung (229) durch die Stromschienen (260a, 260b, 260c und 2604) und um den Umfang der Beschichtung (239) herum durch die Stromschienen (280a, 280b, 280c, 280d, 280e und 280f) erzeugt eine elektrische Spannung durch das elektrochrome Medium (240) und veranlasst das elektrochrome Medium (240), die Farbe auf eine einheitliche Weise zu ändern.
  • Obwohl dies nicht erforderlich ist, sind bei der besonderen nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung, die in den 6 und 7 gezeigt wird, die Stromschienen (260 und 280) von gleicher Länge und die Stromschienen (260 und 280) sind um die Umfangskante der Anordnung (210) herum zumindest 0,5 Zoll (1,27 cm) beabstandet.
  • Eine weitere nichtbeschränkende Ausführung der vorliegenden Erfindung wird in den 8 und 9 gezeigt, bei der die elektrochrome Fensteranordnung (310) eine nichtsymmetrische Geometrie umfasst. Während eine solche nichtsymmetrische elektrochrome Fensteranordnung für eine Anwendung bereitgestellt werden kann, weist die spezifische nichtbeschränkende Ausführung, die gezeigt wird, die Form einer Fahrzeugseitenscheibe auf, die üblicherweise als Seitenfenster bezeichnet wird. Die elektrochrome Fensteranordnung (310) enthält einen ersten Abschnitt (301) und einen zweiten Abschnitt (302). Bei Verwendung als Fahrzeugseitenfenster stellt der erste Abschnitt (301) den Abschnitt der Fensteranordnung dar, der sich über dem Türblatt eines Kraftfahrzeugs befindet und sichtbar ist, wenn das Fenster geschlossen ist, während der zweite Abschnitt (302) den Abschnitt der Fensteranordnung darstellt, der jederzeit, auch bei geschlossenem Fenster, unter dem Türblatt verbleibt und daher nicht sichtbar ist. Die elektrochrome Fensteranordnung (310) umfasst beabstandetes erstes Substrat (320) und zweites Substrat (330) sowie eine erste leitfähige Beschichtung (329), eine zweite leitfähige Beschichtung (339) und elektrochromes Medium (340) wie bei den zuvor besprochenen Ausführungen. Die Beschichtungen (329 und 339) sind auf einander gegenüberliegenden Flächen der Substrate (320 bzw. 330) aufgebracht und elektrochromes Medium (340) ist zwischen den Beschichtungen positioniert. Die Substrate (320 und 330) sind durch das Abstandselement (345) getrennt.
  • Die elektrochrome Anordnung (310) enthält die Stromschiene (360a), die mit einer Kannte der ersten leitfähigen Beschichtung (329) entlang dem ersten Ende (320a) des ersten Substrats (320) verbunden ist, und die Stromschiene (360b), die mit der ersten leitfähigen Beschichtung (329) entlang einem unteren Abschnitt des ersten Substrats (320) in der Nähe des gegenüberliegenden zweiten Endes (320c) verbunden ist. Obwohl die Stromschiene (360b) entlang der Kante (320c) des Substrats (320) positioniert sein könnte, ist bei der in den 8 und 9 gezeigten besonderen Ausführung der Erfindung die Stromschiene (360b) nicht entlang der Kante (320c) positioniert und zwar aus Gründen, die später ausführlicher besprochen werden. Die elektrochrome Anordnung (310) umfasst des Weiteren Stromschienen (380a und 380b), die mit einer ersten Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (339) entlang dem ersten Ende (330b) des zweiten Substrats (330) verbunden sind, und Stromschienen (380c, 380d und 380e), die mit einer gegenüberliegenden zweiten Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (339) entlang dem zweiten Ende (330d) des zweiten Substrats (330) verbunden sind. Obwohl dies nicht erforderlich ist, sind bei einer nichtbeschränkenden Ausführung die Stromschienen (360a und 360b) Anoden-Stromschienen, während die Stromschienen (380a, 380b, 380c, 380d und 380e) Kathoden-Stromschienen sind. Das Anlegen von elektrischem Strom an die Beschichtungen (329 und 339) durch die Stromschienen (360a, 360b, 380a, 380b, 380c, 380d und 380e) erzeugt eine elektrische Spannung durch das elektrochrome Medium (340), die das elektrochrome Medium (340) veranlasst, die Farbe auf eine einheitliche Weise zu ändern.
  • Wie angemerkt enthält die elektrochrome Fensteranordnung (310) eine nichtsymmetrische Geometrie. Im Besonderen ist die Seite der Fensteranordnung (310), die durch die ersten Enden (320b und 330b) der Substrate (320 bzw. 330) gebildet wird, in der Länge kürzer als die gegenüberliegende Seite der Fensteranordnung (310), die durch die zweiten Enden (320d und 330d) gebildet wird. Als solche ist bei dieser besonderen nichtbeschränkenden Ausführung die Stromschienenanordnung so angepasst, dass sie diese nichtsymmetrische Form ausgleicht. Zum Beispiel werden in Bezug auf die Kathoden-Stromschienenanordnung zwei Stromschienen (380a und 380b) in Kontakt mit der zweitenleitfähigen Beschichtung (339) entlang dem Ende (330b) bereitgestellt, während drei Stromschienen (380c, 380d und 380e) in Kontakt mit der zweiten leitfähigen Beschichtung (339) entlang dem gegenüberliegenden Ende (330d) bereitgestellt werden. Des Weiteren kann die Länge dieser Stromschienen so angepasst werden, dass eine geeignete Einpassung und Geometrie sowie ein geeignetes Niveau an Stromfluss bereitgestellt werden. Eine solche Anordnung mit unterschiedlicher Anzahl und unterschiedlichen Längen von Stromschienen gleicht den Stromfluss auf Grund der nichtsymmetri schen Geometrie der elektrochromen Fensteranordnung (310) über die elektrochrome Zelle hinweg aus.
  • Zusätzlich kann der Strom, der an die Stromschienen angelegt wird, angepasst werden, um die nichtsymmetrische Form auszugleichen. Zum Beispiel und ohne Beschränkung der vorliegenden Erfindung können Widerstände (nicht gezeigt) in den Stromfluss zu den Stromschienen (380a und 380b) integriert werden, um die Strommenge, die zu diesen Stromschienen fließt, zu reduzieren. Als solcher wird Ausgleich für die angelegte Spannung an die nichtsymmetrische Anordnung bereitgestellt. Als Alternative kann eine Steuerung dazu verwendet werden, den zu jeder Stromschiene zugeführten Strom zu steuern, wie später ausführlicher besprochen wird.
  • Mit fortgesetztem Bezug auf die 8 und 9 ist, während die obere Kante der Fensteranordnung (310), die durch erste Enden (320a und 330a) gebildet wird, einheitlich und nur leicht gekrümmt ist, die gegenüberliegende Kante der Fensteranordnung (310), die durch zweite Enden (320c und 330c) gebildet wird, vollständig uneinheitlich und weist gekrümmte Abschnitte und einen geraden Abschnitt auf, was zu einer nichtsymmetrisch geformten Fensteranordnung mit variierenden Abständen zwischen einander gegenüberliegenden Kanten an unterschiedlichen Abschnitten führt. Als solche ist die Anordnung der Stromschienen an diesem Abschnitt der Fensteranordnung schwierig. Zum Ausgleichen einer solchen nichtsymmetrischen Geometrie bei der besonderen Ausführung der Erfindung, die in den 8 und 9 gezeigt wird, wird eine einzelne Stromschiene (360b) in elektrischem Kontakt mit der ersten leitfähigen Beschichtung (329) bereitgestellt. Eine solche innere Stromschiene (360b) kann bereitgestellt werden, z. B. durch haftendes Anbringen der Stromschiene (360b) an der ersten leitfähigen Beschichtung (329) mit einem leitfähigen Haftmittel entlang dem Substrat (320). Eine nichtelektrisch leitfähige Schicht (nicht gezeigt), wie Klebeband, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, kann über die Stromschiene (360b) platziert sein, um als Isolator zu wirken und die Stromschiene (360b) daran zu hindern, die zweite leitfähige Beschichtung (339) elektrisch zu berühren. Ein solches Klebeband kann des Weiteren als Abstandselement wirken, um die geeignete Beabstandung zwischen dem ersten Substrat (320) und dem zweiten Substrat (330) zu wahren. Die innere Stromschiene (360B) kann aus denselben Materialien hergestellt sein, wie dies zuvor für die anderen Stromschienen besprochen wurde.
  • Als Folge enthält bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung die elektrochrome Anordnung zumindest eine Stromschiene, die von der Kante der Anordnung beabstandet ist und innerhalb der Anordnung positioniert ist.
  • Obwohl dies nicht erforderlich ist, erstreckt sich bei einer besonderen Ausführung der Erfindung, die in den 8 und 9 gezeigt wird, ein Abschnitt (361b) der inneren Stromschiene (360b) in Richtung einer Kante des Fensters (310), zum Beispiel senkrecht zu der Kante (320c) wie in den 8 und 9 gezeigt, um äußeren Kontakt mit dem leitfähigen Draht für elektrische Verbindung der Stromschiene (360b) mit einer Stromquelle bereitzustellen. Da diese innere Stromschienenanordnung in dem Abschnitt (302) der Fensteranordnung (300) enthalten ist, sind keine der Bauteile sichtbar, da der Abschnitt (302) innerhalb des Türblatts des Fahrzeug gehalten wird. Als Alternative kann zumindest ein Abschnitt der Stromschiene (360b) innerhalb des Abschnitts (301) der Anordnung (300) positioniert sein.
  • In Bezug auf das Fahrzeugseitenfenster, das in den 8 und 9 gezeigt wird, wird angemerkt, dass bei einer alternativen Ausführung die Stromschienenkontakte auf den äußeren oberen und seitlichen Kanten der Fensteranordnung bereitgestellt werden können, wobei getrennte Kontaktpunkte innerhalb des Rahmens des Fahrzeugs zum Erzeugen von Kontakt mit der Stromquelle bereitgestellt werden. Diese Anordnung stellt eine geeignete Anordnung für Fahrzeugfenster bereit, die nicht in einem Türrahmen eingeschlossen sind, da es bei einer solchen Anordnung keine äußere Abdeckung zum Verstecken der Kontakte gibt. Eine solche Anordnung wäre für das Abdunkeln der Fensteranordnung nicht nachteilig, da das Schließen des Fensters Kontakt mit der Stromquelle erlauben würde und es nicht notwendig wäre, das Fenster bei offenem Fenster abzudunkeln.
  • Die Menge an Strom, die an die elektrochrome Fensteranordnung angelegt wird, kann basierend auf der spezifischen Anordnung und dem spezifischen elektrochromen Medium, die verwendet werden, ausgewählt werden. Bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung liegt die angelegte Strommenge im Bereich von 0,4 Volt bis 1,2 Volt, z. B. von 0,5 Volt bis 1,0 Volt.
  • Es wird nun die Verwendung der elektrochromen Fensteranordnung mit spezifischem Bezug auf die für die vorliegende Erfindung exemplarischen 8 und 9 beschrieben. Die wie oben beschrieben bereitgestellte elektrochrome Fensteranordnung ist eine im Allgemeinen transparente Anordnung, wenn keine elektrische Spannung darauf angelegt wird. Als solche ist die elektrochrome Fensteranordnung (310) in dem erhellten Zustand und der volle Lichtdurchlässigkeitsgrad ist möglich. Wenn Verdunklung der Fensteranordnung gewünscht wird, wird die elektrochrome Fensteranordnung aktiviert, zum Beispiel durch einen Schalter, der durch den Benutzer aktivierbar ist. Die Aktivierung des Schalters veranlasst die Stromquelle zum Zuführen von Strom zu den Stromschienen (360 und 380) auf eine passende Weise, z. B. durch die daran angebrachten Drahtleitungen, und zu der ersten und zweiten leitfähigen Beschichtung (329 und 339). Ein solcher Strom veranlasst ein Anlegen von elektrischer Spannung an das elektrochrome Medium, das wiederum die wenigstens eine elektrochrome Anodenzusammensetzung zum Oxidieren und die wenigstens eine elektrochrome Kathodenzusammensetzung zum Reduzieren veranlasst. Diese Reaktion führt zu einer Änderung der Farbe des elektrochromen Mediums, so dass das elektrochrome Medium beginnt, Licht zu absorbieren und sich zu verdunkeln. Da die elektrische Spannung zwischen den Beschichtungen (329 und 339) durch die Stromschienenanordnung, wie oben dargelegt, angelegt wird, erfolgt die Färbung des elektrochromen Mediums schnell und einheitlich über die gesamte elektrochrome Fensteranordnung ohne einen Iriseffekt oder eine schrittweise Änderung der Farbe.
  • Die Deaktivierung der Anordnung (310) veranlasst die Unterbrechung der Stromzuführung zu den Stromschienen (360 und 380). Als solche wird die Spannung, die an das elektrochrome Medium (340) angelegt wird, entfernt. Eine solche Deaktivierung kann unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung, die oben zum Aktivieren der Anordnung (310) besprochen wurde, bewirkt werden. Wie früher besprochen, kehrt die Fensteranordnung (310) im Falle eines selbstlöschenden elektrochromen Mediums zu ihrem Ausgangszustand zurück. Im Falle eines nichtselbstlöschenden elektrochromen Mediums bleibt die Farbe, bis die elektrische Spannung durch das Medium umgekehrt wird.
  • Bei einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung kann nur ein Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung gefärbt werden, um ein teilschattiertes Fenster zu erzeugen. Eine solche Teilschattierung kann erreicht werden durch selektives Anlegen von Strom an eine ausgewählte Anzahl der Anoden-Stromschienen und Kathoden-Stromschienen, wobei die elektrische Spannung durch lediglich einen Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung erzeugt wird. Wenn zum Beispiel eine solche Fensteranordnung (310) die Form eines Fahrzeugseitenfensters aufweist, kann es wünschenswert sein, einen verdunkelten oder schattierten oberen Bereich des Seitenfensters zu erzeugen, um den Grad an dort hindurchgelassenem Sonnenlicht zu reduzieren, während ein erhellter Zustand in den mittleren und unteren Bereichen des Seitenfensters beibehalten wird, um einen hohen Grad an Lichtdurchlässigkeit dort hindurch zu wahren, um zum Beispiel die Seitenspiegel leichter einsehen zu können. Bei der besonderen Ausführung der Erfindung, die in den 8 und 9 gezeigt wird, kann eine solche bevorzugte Bereichsschattierung zum Beispiel erreicht werden, indem Strom lediglich an die Anoden-Stromschiene (360a) und die Kathoden-Stromschienen (380a und 380c) angelegt wird, wie später ausführlich beschrieben wird. Ein solch selektives Anlegen von Strom erzeugt eine elektrische Spannung an lediglich einem ausgewählten Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung (310) und bei dieser besonderen Ausführung entlang dem oberen Bereichsabschnitt der Anordnung (310). Auf diese Weise ändert nur ein Abschnitt des elektrochromen Mediums zwischen diesen Bereichen von Stromanlegung die Farbe, was zu einer teilschattierten Anordnung führt, d. h. der Lichtdurchlässigkeitsgrad durch den Abschnitt des elektrochromen Mediums zwischen den unter Strom gesetzten Abschnitten der Beschichtungen (auf Grund der ausgewählten Stromversorgung der Stromschienen) ändert sich im Vergleich zu denjenigen Abschnitten des elektrochromen Mediums, die sich nicht zwischen den unter Strom gesetzten Abschnitten der Beschichtungen befinden.
  • Es wird angemerkt, dass verlängertes Anlegen von elektrischem Strom an eine ausgewählte Anzahl von Einrichtungen auf diese Weise zum „Ausbluten" des elektrochromen Mediums führen kann, wobei das elektrochrome Medium in den Bereichen der elektrochromen Fensteranordnung, an die elektrischer Strom nicht angelegt wird, allmählich beginnt, sich zu einem verdunkelten Zustand zu verfärben. Es wird angenommen, dass dies auf den Strom zurückzuführen ist, der durch die gesamte leitfähige Schicht fließt, auch wenn der elektrische Strom nur an einen Abschnitt der leitfähigen Schicht angelegt wird, wodurch der Bereich des elektrochromen Mediums, durch den die elektrische Spannung angelegt wird, vergrößert wird. Der Grad an Ausbluten basiert auf dem spezifischen Schichtwiderstand der leitfähigen Beschichtungen. Zum Beispiel reduziert das Integrieren von leitfähigen Beschichtungen mit einem höheren Schichtwiderstand diesen Ausblutungseffekt etwas. Erhöhter Schichtwiderstand verbraucht jedoch mehr Leistung, um die Farbe der Vorrichtung umzuschalten, und benötigt einen längeren Zeitraum zum Erreichen der vollen Färbung und Schaltung der Vorrichtung.
  • Um diesen Ausblutungseffekt zu vermeiden, im Besonderen bei leitfähigen Beschichtungen mit niedrigem Schichtwiderstand, ist es möglich, den Strom an den Einrichtungen zu erden oder kurzzuschließen, die nicht zum Anlegen von elektrischem Strom ausgewählt werden, um den schattierten Bereich zu erzeugen. Zum Beispiel und wie oben in den 8 und 9 beschrieben wird, kann die teilschattierte Fensteranordnung erreicht werden durch selektives Anlegen von Strom an die Anoden-Stromschiene (360a) und die Kathoden-Stromschienen (380a und 380c). Durch Erden oder Kurzschließen des Stroms an den verbleibenden Stromschienen, nämlich Anoden-Stromschiene (360b) und die Kathoden-Stromschienen (380b, 380d und 380e), wird keine elektrische Spannung an den unteren Bereich der elektrochromen Fensteranordnung (310) angelegt. Auf diese Weise wird die Farbe des elektrochromen Mediums (340) an dem unteren Abschnitt der Anordnung (310) im Allgemeinen in einem erhellten Zustand gehalten und ein Ausblutungseffekt von Färbung von dem oberen Abschnitt, der auf Grund des Anlegens von elektrischer Spannung gefärbt ist, wird reduziert.
  • Weiterhin kann die elektrochrome Fensteranordnung einen Gradientenschattierung über die Fläche davon umfassen, so dass die elektrochrome Fensteranordnung schrittweise von einem erhellten Zustand über zunehmend dunkler schattierte Abschnitte zu einem verdunkelten Zustand wechselt. Dies kann auf eine ähnliche Weise erreicht werden wie oben in Bezug auf den bevorzugt schattierten Bereich beschrieben, indem variierende Spannungen an unterschiedliche Einrichtungen angelegt werden, um variierende Grade von Verdunklung des elektrochromen Mediums zu erreichen. Zum Beispiel und mit weiterem Bezug auf die 8 und 9 kann zum Erreichen eines abgestuften Schattierungseffekts bei einer nichtbeschränkenden Ausführung der Erfindung eine Spannung von 0,7 Volt an die Stromschienen (360a, 380a und 380c) angelegt werden und eine verringerte Spannung von 0,4 Volt kann an die Stromschienen (380b und 380d) angelegt werden. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann der elektrische Strom des Weiteren zu den Stromschienen (360b und 380e) geerdet oder kurzgeschlossen werden. Als solche kann die elektrochrome Fensteranordnung (310) schrittweise von einem verdunkel ten Zustand am oberen Abschnitt über einen leicht verdunkelten Zustand am mittleren Abschnitt zu einem erhellten Zustand am unteren Abschnitt schattiert werden.
  • Bei einer anderen nichtbeschränkenden Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Gradientenschattierung über die gesamte elektrochrome Fensteranordnung zu erreichen, so dass ein Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung vollständig gefärbt ist, während ein getrennter Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung lediglich teilweise gefärbt ist. Zum Beispiel und ohne Beschränkung der vorliegenden Erfindung kann eine Spannung von 0,7 Volt an die Stromschienen (360a, 380a und 380c) angelegt werden, während eine Spannung von 0,4 Volt an die Stromschienen (360b, 380b, 380d und 380e) angelegt wird. Als solche enthält die elektrochrome Fensteranordnung (310) eine Gradientenschattierung von einem vollständig verdunkelten Zustand am oberen Abschnitt zu einem leicht verdunkelten Abschnitt am unteren Abschnitt.
  • Es wird angemerkt, dass, während eine solche bevorzugte Schattierung und/oder Gradientenschattierung der elektrochromen Fensteranordnung mit besonderem Bezug auf die Geometrie der 8 und 9 und mit Bezug auf ein Fahrzeugseitenfenster besprochen wurde, wird in Erwägung gezogen, dass eine solche Schattierung oder Gradientenschattierung mit einer elektrochromen Fensteranordnung wie die spezifischen Anordnungen, die oben gezeigt und besprochen wurden, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, erreicht werden kann. Zum Beispiel ist bei einer besonderen nichtbeschränkenden Ausführung die elektrochrome Fensteranordnung eine Fahrzeugwindschutzscheibe, wobei der Abschnitt der Anordnung, der selektiv gefärbt wird, der obere Kantenabschnitt der Windschutzscheibe ist, der typischerweise dem Blendenband entspricht. Mit Bezug auf die 6 und 7 kann dies erreicht werden, indem zum Beispiel ein elektrischer Strom an die Stromschienen (260a, 260b, 280a, 280c und 280e) angelegt wird, während die Stromschienen (260c, 260d, 280b, 280d und 280f) kurzgeschlossen werden. Dies veranlasst einen oberen Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung (200) zum Verdunkeln und den unteren Abschnitt zum Verbleiben in einem erhellten Zustand.
  • Bei einer weiteren Ausführung kann die elektrochrome Fensteranordnung ein Fahrzeugsonnendach sein, bei dem eine Seite der Anordnung selektiv gefärbt ist. Mit Bezug auf die 6 und 7 kann dies erreicht werden, indem zum Beispiel ein elektrischer Strom an die Stromschienen (260a, 260c, 280c und 280d) angelegt wird, während die Stromschienen (260b, 260d, 280a, 280b, 280e und 280f) kurzgeschlossen werden, wobei ein Seitenabschnitt der elektrochromen Fensteranordnung (200) zum Verdunkeln und der andere Seitenabschnitt zum Verbleiben in einem erhellten Zustand veranlasst werden.
  • Es ist anzuerkennen, dass auf Grund der mehreren Anoden- und Kathoden-Stromschienen, die um die Umfangskante (11) der Fensteranordnung (10) herum positioniert sind, wie in 1 gezeigt und oben ausführlich beschrieben, diese Ausführung außerdem auf eine Weise betrieben werden kann, die einen oder mehrere ausgewählte Abschnitte der Anordnung (10) verdunkelt und/oder eine Gradientenschattierung bei einem oder mehreren ausgewählten Abschnitten der Anordnung (10) erzeugt.
  • Zur Steuerung der Verdunklungsstruktur der elektrochromen Fensteranordnungen der hierin offenbarten Arten kann eine Steuerung verwendet werden, um die Stromverteilung zu den leitfähigen Beschichtungen zu steuern. Zum Beispiel und mit Bezug auf 10 kann eine Steuerung (390) verwendet werden, um den elektrischen Strom, der jeder Stromschiene in der Anordnung (310) durch eine Gleichstromquelle (391) zugeführt wird, zu steuern. Im Besonderen kann die Steuerung (390) steuern, ob eine bestimmte Stromschiene unter Strom gesetzt (d. h. der Stromschiene wird Strom zugeführt), nicht unter Strom gesetzt oder kurzgeschlossen wird. Zusätzlich kann die Steuerung (390) steuern, wie viel Strom zu der bestimmten Stromschiene zugeführt wird. Durch Steuern, wo und wie viel Strom zu den Beschichtungen zuzuführen ist, kann die Steuerung (390) eine elektrische Spannung durch lediglich einen ausgewählten Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung erzeugen, so dass sich ihr Lichtdurchlässigkeitsgrad durch den ausgewählten Abschnitt von ihrem Lichtdurchlässigkeitsgrad durch ihre anderen Abschnitte unterscheidet. Als Folge kann die Steuerung (390) verwendet werden, um eine gewünschte Änderung des Lichtdurchlässigkeitsgrads der Anordnung zu erzeugen, wie, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Verdunkeln eines ausgewählten Abschnitts der Anordnung oder Bereitstellen einer Gradientenschattierung, wie früher besprochen. Die Steuerung (390) kann außerdem den Strom wie erforderlich steuern, um nichtsymmetrischen Merkmalen der Anordnung, wie z. B. Form, Stromschienenlänge, Beschichtungsdicke usw., Rechnung zu tragen.
  • Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden Beispiele, die nicht als den Umfang der Erfindung beschränkend auszulegen sind, weiter beschrieben und verständlich.
  • Beispiel
  • Eine elektrochrome Fensteranordnung (410) in der Form einer Fahrzeugseitenscheibe oder eines Fahrzeugseitenfensters wurde wie folgt konstruiert. Ein erstes Glassubstrat (420) mit einer Geometrie wie in 11 gezeigt und einer Gesamtgröße von ungefähr 23 Zoll (58,42 cm) Breite und 21 Zoll (53,34 cm) Länge und einer Dicke von ungefähr 80 Tausendstelzoll (2,03 mm) wurde bereitgestellt. Das erste Substrat (420) wurde auf einer Fläche mit einer Beschichtung (429) aus ITO unter Verwendung von Magnet-Zerstäubungsaufdampftechniken, die auf dem Gebiet für das Bereitstellen einer leitfähigen Schicht bekannt sind, beschichtet. Der Widerstand der leitfähigen Beschichtung (429) betrug 2 Ohm pro Quadrat und die leitfähige Beschichtung wurde zu einer Dicke von 25.000 Å aufgetragen. Ein zweites Glassubstrat (430), das dem des ersten Glassubstrats (420) ähnlich war, wurde auf ähnliche Weise mit einer leitfähigen Beschichtung (439) ausgestattet, wobei die leitfähige Beschichtung (439) auf eine Fläche des zweiten Substrats (430), die der beschichteten Fläche des ersten Glassubstrats (420) gegenüberlag, aufgetragen wurde.
  • Anoden-Stromschienen wurden an gegenüberliegenden Kanten der ersten leitfähigen Beschichtung (429) bereitgestellt. Im Besonderen wurde ein erstes Paar Anoden-Stromschienen (460a und 460b) über die obere Kante des ersten Substrats (420) hinweg unter Verwendung von 3 Tausendstelzoll dicken Kupferfolienstreifen, die durch ein leitfähig es Haftmittel sicher an der ersten leitfähigen Beschichtung (429) befestigt waren, bereitgestellt. Ein Abschnitt von jedem Streifen wurde in der Anordnung (410) laminiert und der Rest von jedem Streifen wurde um die Kante des ersten Substrats (420) herumgewickelt. Die Stromschienen (460a und 460b) waren 10,5 Zoll bzw. 10,25 Zoll (26,67 cm bzw. 26,04 cm) lang und waren 0,5 Zoll (1,27 cm) voneinander getrennt. Eine dritte Anoden-Stromschiene (460c) wurde mit Hilfe eines getrennten Streifens aus 3 Tausendstelzoll dickem Kupfer bereitgestellt, der über einen unteren Abschnitt des ersten Substrats (420) direkt auf der ersten leitfähigen Beschichtung (429) haftend angebracht wurde, wobei ein weiterer Streifen (461c) aus Kupfer ebenfalls direkt auf der ersten leitfähigen Beschichtung senkrecht zu und in Kontakt mit der Stromschiene (460c) haftend angebracht wurde und sich zu der Kante der Fensteranordnung (410) erstreckte. Klebeband wurde als Isolierung über den Stromschienen (460c) und dem Streifen (461c) bereitgestellt. Die Stromschiene (460c) war 20,5 Zoll (52,07 cm) lang.
  • Vier Kathoden-Stromschienen wurden an gegenüberliegenden Kanten des zweiten Substrats (430) in Kontakt mit der zweiten leitfähigen Beschichtung (439) bereitgestellt. Im Besonderen wurden die Kathoden-Stromschienen (480a und 480b) in der Form von zwei getrennten Kupferstreifen, die 0,5 Zoll (1,27 cm) voneinander beabstandet waren, über eine Seitenkante des zweiten Substrats (430) hinweg in Kontakt mit einer ersten Kante der zweiten leitfähigen Beschichtung (439) bereitgestellt und die Kathoden-Stromschienen (480c und 480d) wurden in der Form von zwei zusätzlichen getrennten Kupferstreifen, die 0,5 Zoll (1,27 cm) voneinander beabstandet waren, über eine gegenüberliegende Seitenkante des zweiten Substrats (430) hinweg in Kontakt mit einer gegenüberliegenden Kante der zweiten leiffähigen Beschichtung (439) bereitgestellt. Jede der Stromschienen bestand aus 3 Tausendstelzoll dicker Kupferfolie und war mit einem leitfähigen Haftmittel sicher an der jeweiligen leitfähigen Beschichtung befestigt. Ein Abschnitt von jedem Streifen wurde in der Anordnung (410) laminiert und der Rest von jedem Streifen wurde um die Kante des zweiten Substrats (430) herumgewickelt. Die Stromschienen (480a, 480b, 480c und 4804) waren 4,25 Zoll, 7,25 Zoll, 4,25 Zoll bzw. 11,75 Zoll (10,80 cm, 18,42 cm, 10,80 cm bzw. 29,85 cm) lang.
  • Die beiden Glassubstrate (420 und 430) waren ungefähr 24 Tausendstelzoll (0,61 mm) voneinander beabstandet, wobei die leitfähigen Beschichtungen (429 und 439) einander gegenüberlagen. Ein Polymerharz wurde zwischen den beiden Substraten um den Umfang der Anordnung herum aufgetragen, um als Abstandselement zu wirken. Ein elektrochromes Medium (440), das einen Viologenfarbstoff und einen Phenazinfarbstoff enthielt und zum Färben bei Anlegen von elektrischer Spannung darauf fähig war, wurde zwischen die beiden Substrate gespritzt. Der Lichtdurchlässigkeitsgrad (LTA) durch die elektrochrome Fensteranordnung (410) in einem ungeladenen Zustand, d. h. wenn kein Strom angelegt wurde, betrug ungefähr 54 %.
  • Die Anoden- und Kathoden-Stromschienen wurden mit einer Gleichstromquelle über Drahtleitungen verbunden. Verschiedene Strompegel wurden an die verschiedenen Stromschienensätze angelegt, wie im Folgenden dargelegt. Da die Kante der Anordnung (410) entlang den Stromschienen (480a und 480b) kürzer als die gegenüberliegende Kante der Anordnung ist, wurden 0,5-Ohm-Widerstände in Reihe mit den Stromschienen (480a und 480b) eingefügt, um den Strom zu variieren und eine im Allgemeinen einheitliche Leistungsdichte bereitzustellen.
  • TABELLE I
    Figure 00280001
  • In Beispiel 1 wurde Strom an alle der Anoden- und Kathoden-Stromschienen mit 0,70 Volt und daher an die gesamte elektrochrome Fensteranordnung (410) angelegt, wobei elektrische Spannung gleichmäßig über die gesamte Anordnung verteilt wurde. Nach 5 Minuten erreichte die elektrochrome Fensteranordnung einen konstanten oder stabilen Zustand bei 0,092 Ampere, bei dem die gesamte Redox-Reaktion zwischen dem Anoden- und dem Kathodenfarbstoff in dem elektrochromen Medium eingetreten war. Wie aus der Tabelle I ersichtlich ist, erreichte die gesamte elektrochrome Fensteranordnung eine ausgezeichnete Färbung, wobei der obere Abschnitt der Fensteranordnung einen LTA von < 1 % aufwies und der untere Abschnitt der Fensteranordnung einen LTA von ungefähr 2 % aufwies. Auf diese Weise wurde die Färbung oder Verdunklung der Fensteranordnung schnell und einheitlich erreicht.
  • In Beispiel 2 wurde Strom lediglich an die Anoden- und Kathoden-Stromschienen, die oben an der Fensteranordnung (410) angeordnet waren, angelegt, im Besonderen an die Anoden-Stromschiene (460a und 460b) und die Kathoden-Stromschienen (480a und 480c) bei 0,70 Volt. Nach 5 Minuten erreichte die elektrochrome Fensteranordnung einen konstanten oder stabilen Zustand bei 0,065 Ampere, bei dem die gesamte Redox-Reaktion zwischen dem Anoden- und dem Kathodenfarbstoff in dem elektrochromen Medium eingetreten war. Wie aus der Tabelle I ersichtlich ist, erreichte der obere Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung eine ausgezeichnete Färbung mit einem LTA von < 1 %. Der untere Abschnitt der Anordnung wies einen LTA von ungefähr 6 bis 7 % auf. Auf diese Weise war die Färbung oder Verdunklung der Fensteranordnung uneinheitlich und wies, vom oberen zum unteren Abschnitt gesehen, einen Gradienten auf.
  • In Beispiel 3 wurde Strom lediglich an die Anoden- und Kathoden-Stromschienen, die oben an der Fensteranordnung (410) angeordnet waren, angelegt, im Besonderen an die Anoden-Stromschiene (460a und 460b) und die Kathoden-Stromschienen (480a und 480c) bei 0,70 Volt. Des Weiteren wurde der Strom zu den restlichen Anoden- und Kathoden-Stromschienen, nämlich die Anoden-Stromschiene (460c) und die Kathoden-Stromschienen (480b und 480d) kurzgeschlossen, d. h. ein Strom, der diese Stromschienen von den unter Strom stehenden Stromschienen durch die leitfähigen Beschichtungen erreichte, wurde entfernt. Nach 5 Minuten erreichte die elektrochrome Fensteranordnung einen konstanten oder stabilen Zustand bei 0,154 Ampere, bei dem die gesamte Redox-Reaktion zwischen dem Anoden- und dem Kathodenfarbstoff in dem elektrochromen Medium eingetreten war. Wie aus der Tabelle I ersichtlich ist, erreichte der obere Abschnitt der elektrochromen Fensteranordnung eine Teilfärbung mit einem LTA von 14 %. Der untere Abschnitt der Anordnung wies einen LTA von ungefähr 54 % auf und zeigte keine Farbänderung und vollständige Durchlässigkeit durch den unteren Abschnitt der Anordnung. Auf diese Weise wurde ein teilweises Blendenband über den oberen Teil der Fensteranordnung erreicht, wobei eine kleine Menge an Licht durch das Blendenband durchgelassen wurde.
  • In Beispiel 4 wurde Strom lediglich an die Anoden- und Kathoden-Stromschienen, die oben an der Fensteranordnung (410) angeordnet waren, angelegt, im Besonderen an die Anoden-Stromschiene (460a und 460b) und die Kathoden-Stromschienen (480a und 480c), wie bei Beispiel 3, jedoch stattdessen bei 0,80 Volt. Wie bei Beispiel 3 wurde der Strom zu den restlichen Anoden- und Kathoden-Stromschienen, nämlich die Anoden-Stromschiene (460c) und die Kathoden-Stromschienen (480b und 480d) kurzgeschlossen. Nach 5 Minuten erreichte die elektrochrome Fensteranordnung einen konstanten oder stabilen Zustand bei 0,187 Ampere, bei dem die gesamte Redox-Reaktion zwischen dem Anoden- und dem Kathodenfarbstoff in dem elektrochromen Medium eingetreten war. Wie aus der Tabelle I ersichtlich ist, erreichte der obere Abschnitt der elektro chromen Fensteranordnung eine ausgezeichnete Färbung mit einem LTA von ungefähr 3 %. Der untere Abschnitt der Anordnung wies dagegen einen LTA von ungefähr 54 % auf und zeigte keine Farbänderung und vollständige Durchlässigkeit durch den unteren Abschnitt der Anordnung. Auf diese Weise wurde ein vollständiges Blendenband über den oberen Teil der Fensteranordnung erreicht.
  • Beispielausführungen der vorliegenden Erfindung sind nun beschrieben worden. Es ist anzuerkennen, dass diese Beispiele lediglich zur Darstellung der Erfindung dienen. Für Personen mit Erfahrung auf dem Gebiet sind viele Varianten und Modifizierungen der Erfindung offensichtlich, die in dem Umfang der folgenden Ansprüche enthalten sein sollen.

Claims (32)

  1. Elektrochrome Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) enthaltend: ein erstes transparentes Substrat (20, 120, 220, 320, 420), enthaltend eine erste leitfähige Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) auf einer Oberfläche (21) von diesem; ein zweites transparentes Substrat (30, 130, 230, 330, 430), enthaltend eine zweite leitfähige Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) auf einer Oberfläche (31) von diesem, wobei das erste transparente Substrat (20, 120, 220, 320, 420) und das zweite transparente Substrat (30, 130, 230, 330, 430) voneinander beabstandet sind, um eine Kammer (41) dazwischen zu bilden; ein in der Kammer (41) enthaltenes elektrochromes Medium (40, 140, 240, 340, 440), wobei das elektrochrome Medium (40, 140, 240, 340, 440) einen Lichtdurchlässigkeitsgrad aufweist, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung durch das elektrochrome Medium (40, 140, 240, 340, 440) variiert; eine Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460), die die erste leitfähige Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) berühren und geeignet sind, elektrischen Strom der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) zuzuführen; eine Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480), die die zweite leitfähige Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) berühren und geeignet sind zum Zuführen von elektrischem Strom zu der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439), um die elektrische Spannung durch das elektrochrome Medium (40, 140, 240, 340, 440) zu erzeugen; gekennzeichnet durch eine erste Vielzahl von Verbindungsstücken (64), wobei jedes Verbindungsstück der ersten Vielzahl von Verbindungsstücken mit einer entsprechenden der Vielzahl der ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) verbunden ist, um elektrischen Strom der entsprechenden Einrichtung der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) zuzuführen; und eine zweite Vielzahl von Verbindungsstücken (84), wobei jedes der zweiten Vielzahl von Verbindungsstücken mit einer entsprechenden Einrichtung der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) verbunden ist, um elektrischen Strom der entsprechenden Einrichtung der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) zuzuführen.
  2. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und die Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) Stromschienen sind.
  3. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der zumindest eine Einrichtung der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und zumindest eine Einrichtung der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) um den Umfang (11) der Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) herum angeordnet sind, insbesondere die Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und die Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) um den Umfang (11) herum angeordnet sind.
  4. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 3, bei der die Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) zwischen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) um den Umfang (11) herum angeordnet sind.
  5. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der das erste transparente Substrat (20, 120, 220, 320, 420) und das zweite transparente Substrat (30, 130, 230, 330, 430) eine nicht-symmetrische Geometrie aufweisen.
  6. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) die erste leitfähige Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) entlang gegenüberliegenden Enden davon (20a, 20c) berührt und die Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) die zweite leitfähige Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) entlang gegenüberliegenden Enden (30b, 30d) davon berührt, wobei die einander gegenüberliegenden Enden (20a, 20c) der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) und die einander gegenüberliegenden Enden (30b, 30d) der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) voneinander beabstandet sind.
  7. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 6, bei der zumindest eines der gegenüberliegenden Enden der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) zumindest sehr nahe an dem Umfang (11) der Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) liegt.
  8. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 7, bei der die einander gegenüberliegenden Enden (20a, 20c) der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) und die einander gegenüberliegenden Enden (30b, 30d) der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) zumindest sehr nahe am Umfang (11) der Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) liegen.
  9. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der jede der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) von der Größe her gleich ist und jede der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) von der Größe her gleich ist.
  10. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der zumindest eine der Vielzahl der ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) eine andere Länge als eine andere der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) aufweist.
  11. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der jede der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) eine Länge von zumindest 0,5 Zoll aufweist.
  12. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) mit einem Abstand von zumindest 0,5 Zoll angeordnet ist und die Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) mit einem Abstand von mindestens 0,5 Zoll angeordnet ist.
  13. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 10, bei der jede der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) von jeder der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) um den Umfang (11) herum mit einem Abstand von zumindest 0,5 Zoll beabstandet ist.
  14. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, weiter enthaltend Widerstände, die zum Einstellen des elektrischen Stroms angeordnet sind, der zu zumindest einer der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) geleitet wird.
  15. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, weiter enthaltend einen Regler (390), der geeignet ist, die Abgabe des elektrischen Stroms an ausgewählte Einrichtungen der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und ausgewählte Einrichtungen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) so zu steuern oder zu regeln, dass der Lichtdurchlässigkeitsgrad durch einen ersten Abschnitt des elektrochromen Mediums (40, 140, 240, 340, 440) sich von dem Lichtdurchlässigkeitsgrad durch einen zweiten Abschnitt des elektrochromen Mediums (40, 140, 240, 340, 440) unterscheidet.
  16. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 15, bei der der Regler (390) geeignet ist zum Kurzschließen des elektrischen Stroms an anderen ausgewählten Einrichtungen der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und an anderen ausgewählten Einrichtungen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480).
  17. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der das elektrochrome Medium (40, 140, 240, 340, 440) zumindest eine elektrochrome Anodenverbindung und zumindest eine elektrochrome Kathodenverbindung umfasst, wobei das Anlegen elektrischer Spannung an das elektrochrome Medium (40, 140, 240, 340, 440) gleichzeitige Oxidation der elektrochromen Anodenzusammensetzung und Reduktion der elektrochromen Kathodenzusammensetzung hervorruft, wobei dadurch ein reduzierter Lichtdurchlässigkeitsgrad hervorgerufen wird.
  18. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der das elektrochrome Medium (40, 140, 240, 340, 440) selbstlöschend ist.
  19. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten transparenten Substrate (20, 120, 220, 320, 420, 30, 130, 230 330, 430) ausgewählt sind aus Glas, Polymermaterialien und Kombinationen von diesen.
  20. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die elektrochrome Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) ausgewählt ist aus Fahrzeugwindschutzscheiben, Fahrzeugseitenscheiben, Fahrzeugsonnendächern, Gebäudeverglasungen und Flugzeugfenstern.
  21. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten leitfähigen Beschichtungen (29, 129, 229, 329, 429, 39, 139, 239, 339, 439) einen Flächenwiderstand im Bereich von 1 Ohm pro Quadrat bis 10 Ohm pro Quadrat aufweisen.
  22. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten leitfähigen Beschichtungen (29, 129, 229, 329, 429, 39, 139, 239, 339, 439) eine Dicke im Bereich von 5.000 Å bis 50.000 Å aufweisen.
  23. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der der elektrische Strom auf die ersten und zweiten leitfähigen Beschichtungen (29, 129, 229, 329, 429, 39, 139, 239, 339, 439) im Bereich von 0,5 Volt bis 1,0 Volt angelegt wird.
  24. Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1, bei der der Lichtdurchlässigkeitsgrad zumindest eines Teils der Anordnung zwischen einem minimalen LTA im Bereich von 1 bis 20 % und einem maximalen LTA im Bereich von 60 bis 80 % variiert.
  25. Verfahren zum Vorsehen einer bevorzugten Färbung eines Abschnitts einer elektrochromen Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410), enthaltend: das Vorsehen einer elektrochromen Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410), enthaltend erste und zweite voneinander beabstandete transparente Substrate (20, 120, 220, 320, 420, 30, 130, 230, 330, 430), die eine Kammer (41) zwischen sich bilden, wobei das erste transparente Substrat (20, 120, 220, 320, 420) eine erste leitfähige Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) und das zweite transparente Substrat (30, 130, 230, 330, 430) eine zweite leitfähige Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) aufweist, wobei die Kammer (41) ein elektrochromes Medium (40, 140, 240, 340, 440) enthält, das einfärbbar ist durch Anlegen elektrischer Spannung darauf zum Bereitstellen eines reduzierten Lichtdurchlässigkeitsgrades; das elektrische Verbinden einer Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) mit der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) zum Versorgen der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) mit der elektrischen Spannung; das elektrische Verbinden einer Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) mit der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) zum Versorgen der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) mit der elektrischen Spannung; das Aufbringen eines elektrischen Stroms auf ausgewählte Einrichtungen der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und auf ausgewählte Einrichtungen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) zum Einstellen der elektrischen Spannung durch einen ausgewählten Abschnitt des elektrochromen Mediums (40, 140, 240, 340, 440) so, dass der ausgewählte Abschnitt die Farbe ändert und seinen Lichtdurchlässigkeitsgrad vermindert.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, enthaltend das Positionieren einander gegenüberliegender Enden (20a, 20c) der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) zumindest sehr nahe an einem Umfang (11) der Anordnung (10, 110, 210, 310, 410) und das Anordnen einander gegenüberliegender Enden (30b, 30d) der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) zumindest sehr nahe an dem Umfang (11) der Anordnung (10, 110, 210, 310, 410), das elektrische Verbinden der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) mit der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) entlang den einander gegenüberliegenden Enden (20a. 20c) der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) und das elektrische Verbinden der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) mit der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) entlang einander gegenüberliegenden Enden (30b, 30d) der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439).
  27. Verfahren nach Anspruch 26, enthaltend das Beabstanden der einander gegenüberliegenden Enden (20a, 20c) der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) von den einander gegenüberliegenden Enden (30b, 30d) der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) entlang dem Umfang (11) der Anordnung (10, 110, 210 , 310, 410).
  28. Verfahren nach Anspruch 25, weiter enthaltend das Kurzschließen des elektrischen Stroms an anderen ausgewählten Einrichtungen der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und an anderen ausgewählten Einrichtungen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480).
  29. Verfahren nach Anspruch 25, weiter enthaltend das Variieren des elektrischen Stroms der, an die ausgewählten Einrichtungen der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) und an die ausgewählten Einrichtungen der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) angelegt wird, um wechselnde Grade eines verminderten Lichtdurchlässigkeitsgrades an dem ausgewählten Abschnitt des elektrochromen Mediums (40, 140, 240, 340, 440) bereitzustellen.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die elektrochrome Fensteranordnung (10, 110, 210, 310, 410) eine Fahrzeugwindschutzscheibe ist und der Abschnitt des elektrochromen Mediums (40, 140, 240, 340, 440) ein Blendenband ist.
  31. Verfahren nach Anspruch 25, enthaltend das Anordnen der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) zumindest sehr nahe an einem Umfang (11) der Anordnung (10, 110, 210, 310, 410) und das Anordnen der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) zumindest sehr nahe an dem Umfangsrand (11) der Anordnung (10, 110, 210, 310, 410), das elektrische Verbinden der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) mit der ersten leitfähigen Beschichtung (29, 129, 229, 329, 429) um den gesamten Umfang (11) herum, und das elektrische Verbinden der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) mit der zweiten leitfähigen Beschichtung (39, 139, 239, 339, 439) um den gesamten Umfang (11) herum.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, enthaltend das Beabstanden der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) um den Umfang (11) herum mit einem Abstand von zumindest 0,5 Zoll, das Beabstanden der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) mit einem Abstand von zumindest 0,5 Zoll um den Umfang (11) herum und das Beabstanden der Vielzahl von ersten beabstandeten Einrichtungen (60, 160, 260, 360, 460) von der Vielzahl von zweiten beabstandeten Einrichtungen (80, 180, 280, 380, 480) um den Umfang (11) herum mit einem Abstand von zumindest 0,5 Zoll.
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