KR20010023393A - 일렉트로크롬 거울 - Google Patents

Abstract

일렉트로크롬 거울은 두개의 플레이트(1,2)를 포함하는 광학 활성 셀을 핵심 성분으로 가진다. 이 두 플레이트는 적층식으로 배열되어 있고, 각각 그 내부에 평면 전극이 형성되며, 두 플레이트 사이에 전기 발색 매질(5)가 존재하고, 접착제 비드(6)에 의해 서로 밀봉된 형태로 존재한다. 접착제 비드는 좁은 연부 스트립을 남긴 채로 플레이트(1,2)의 연부 부분을 따라 배치된다. 접속선(8a,8b)를 확실하게 부착하기 위해 분리 트렌치(9a,9b)를 이용하여 평면전극의 연부 스트립을 반은 절연된 연부 스트립 구역(11a,11b)로 이루어지게 한다. 각각 절연된 연부 구역은 다른 전극층의 비절연된 연부 구역 맞은편에 위치한다. 각 접속선(8a,8b)는 전기 도전성 물질을 이용하여 이들 연부 스트립 구역 사이의 연결 구역에 매입된다.

Description

일렉트로크롬 거울{Electrochrome Mirror}

본 발명은

- 플레이트의 표면 전체에 걸쳐 연장되며 접속선과 각각 연결된 전기 도전성 전극층이 플레이트들의 대향면 상에 각각 구비되고,

- 광입사측의 반대측 플레이트가 반사수단을 지니며,

- 플레이트는 밀봉되지 않은 좁은 연부 스트립을 남긴 채로 연부 영역을 따라 접착제 비드로 서로 밀봉되게 연결되고,

- 플레이트 사이에 일렉트로크롬 매질이 배치된,

거울의 형태에 상응하게 성형되고 적층 형태로 배열된 두개의 투명 플레이트를 포함하는 광학 활성 셀(cell)을 가진 일렉트로크롬 거울에 관한 것이다.

줄여서 EC-거울이라고도 불리는 일렉트로크롬 거울은 전압을 인가하면 반사율이 변하는 특성이 있다. 일렉트로크롬 거울은 자동차 공업에 바람직하게 사용되고, 특히 자동차의 자동 감광(減光) 백미러에 사용된다.

이러한 자동 감광 백미러는 눈의 부담을 덜어주어, 야간 운전할 때 안전 운행에 도움이 되고 사고 방지에도 도움이 된다.

운전자가 어두운 환경에서 운전할 때, 운전자의 동공은 가능한한 많은 빛 신호를 시신경에 제공하기 위해 와이드-오프닝 세팅(wide-opening setting)된 카메라 셔터처럼 작동한다. 이런 상황에서 거슬리는 빛의 갑작스런 입사에 대해 눈은 극도로 민감하게 반응한다. 통상적인 백미러가 추월하거나 뒤따라오는 자동차의 전조등으로부터 반사하는 빛은 일순간 운전자의 시력을 심각하게 저하시킬 정도로 운전자를 눈부시게 한다. 순식간에, 눈부신 빛에 대한 시각적 후유증으로 운전자는 사실상 장님과 같이 되고, 차도 위의 장애물을 발견하는데 걸리는 반응 시간이 1초 이상 증가된다.

체계적인 정지거리 측정에서 예를 들어, 일명 트록슬러 효과(Troxler Effect)로 인해 마른 차도에서 100 km/h로 야간 운전하는 조건으로 시험하였을 때 차의 정지거리는 두배가 된다.

야간에 운전하는 사람들은 모두 성별, 연령 또는 눈색에 관계없이 이러한 영향을 받게 된다. 야간 운전시 이러한 효과는 통상적인 기계적으로 조정되는 눈부심 방지 내부거울로는 적절히 보완하기 어려운 위험 요소이다. 내부거울이 기울어져 있을 때는, 대략 90%에서 4%로 반사율이 감소된다. 기울어진 내부거울의 낮은 잔반사율로 눈부심 효과는 감소되지만, 여전히 전조등만 식별 가능하고 추월하거나 뒤따라오는 자동차의 윤곽은 식별할 수 없는 상태이다. 매우 일반적인 형태로 구부러진 외부거울에는 야간 운전시 눈부심 방지로서의 기울임 특성이 없다.

그러나, 전기-광학 감지기가 즉각적으로 눈부심의 위험을 감지하여 수초 내에 거울 반사율을 대략 10% 정도로 자연스레 감소시켜, 눈의 부담을 덜어줌으로써 위험을 감소시켜주는 자동 감광 백미러를 자동차에 부착함으로써 이러한 문제점을 극복할 수 있다. 눈부심의 위험이 지나갔을 때, 거울의 반사율은 즉시 처음의 상태로 되돌아간다. 차를 타고 있는 동안 눈부심의 위험이 있을 때 언제나 백미러의 자동적인 명암 교차가 반복되어도 운전자에게 아무런 피로를 주지 않는다.

자동 감광 백미러의 반사거동을 변화시키기 위해, 일렉트로크롬 거울의 실제 반사기 앞면에 배열된 일렉트로크롬성이 있는 특정 화학물질이 10년 이상 이용되었다. 몇몇 무기 및 유기 일렉트로크롬 "착색제"는 인접한 전극을 통해 전압이 인가되면 그 흡수심도가 변화된다.

전이금속(예를 들어, 텅스텐) 고형 박층의 수많은 무기 산화물이 이렇게 흡수심도를 가역적으로 변화시킨다고 알려져 있고 체계적으로 연구되고 있다. 또한, 이러한 맥락에서 유기 착색제(예를 들어, 액정 또는 비올로겐)로 착색된 박형 액정 셀도 성공적으로 연구되어 오고 있다. 기능과 비용상의 이유로, 시판되는 일렉트로크롬 거울에는 비올로겐의 액정 셀을 이용하여 왔다.

이하 광학 활성 셀이라 명하는 이들 셀은 일렉트로크롬 거울의 핵심을 이룬다. 이는 일반적으로 두개의 플레이트를 포함하는데, 두 플레이트는 거울의 형태와 같도록 성형되고, 바람직하게는 유리(즉, 앞유리 및 뒷유리)로 만들어지며, 서로 공간적으로 이격되어 연결되며 경계선을 따라 주변부가 밀봉되어 있다. 두 플레이트 사이에는 일렉트로크롬적 활성 매질, 특히 비올로겐을 비롯한 액상물질이 있다. 각각의 플레이트에는 각각 일렉트로크롬 매질에 면한 측면 상에 전기 도전성 전극층이 있는데, 이 층은 전체 플레이트 표면을 커버하며 전극층에 각각 접속선이 부착되어 있다. 뒷유리에는 "실제" 반사층이 있다.

전압(예를 들어, 전압은 뒤에서 오는 승용차의 라이트로 인해 빛 감지기에 의해 발생됨)이 두개의 접속선 및 부속된 평면 전극에 인가되면, 반사 플레이트의 앞면에 배열된 일렉트로크롬 매질의 흡수심도가 변화하고 즉, 광학 활성 셀의 반사율이 변화한다.

이러한 관계는 선행 기술에 해당하며, 수많은 문헌에 개시되어 있다.

이러한 종래의 셀은 평면 전극이 대략 0.1 내지 0.2 mm 정도의 매우 좁은 간격을 두고 하나가 다른 하나의 위에 정합되게 위치하기 때문에, 접속선과 부속된 평면 전극 사이에 상호 절연된 접촉부를 형성하는데 두드러진 문제점이 있다.

US-A-5,151,824에는 앞유리 및 뒷유리를 앞서 언급한 정도의 간격으로 서로 마주보게 배열하여, 각 유리에서 평면 전극의 노출된 구역이 만들어지고 이를 접촉부로 사용될 수 있도록하여 이 문제를 해결하는 방법이 개시되어 있다. 이 연부 구역에는 탄성 접촉부로서 장형 접촉 클램프가 있는데, 이런 탄성 접촉부는 평면 전극의 노출된 연부 구역을 따라 유리를 둘러싸고, 각각 접속선이 납땜되어 있다.

공지된 일렉트로크롬 거울의 연부 오프셋(offset)때문에, 첫째로 거울의 연부 구역이 필요없이 상대적으로 크다는 단점이 생겼다. 자동차 공업에 있어서 바람직하게는 통상적인 거울과 크기로는 사실상 차이가 없는 일렉트로크롬 거울이 요구된다. 또한, 스프링 또는 클램프 접촉부가 매우 복잡하고 부착하기에 불편하고, 상대적으로 좁은 부분에만 평면 전극과의 접촉이 이루어질 수 있다는 단점이 있다. 또한, 일렉트로크롬 거울의 흡수심도가 변하여 속도에도 불리한 영향을 미친다.

EP 0 434 453 B1(=US-A-5,066,112)에는 광학 활성 셀 플레이트의 오프셋 또는 클램프 형태의 스프링 접촉부가 없는 일반적인 유형의 일렉트로크롬 거울이 기재되어 있는데, 이 발색 거울을 추가의 도전성 접촉층이 플레이트의 끝면을 비롯한 플레이트의 연부 구역에 있는 평면 전극에 도포되어 있으며, 그 끝면에 접속선이 납땜되어 있다.

이러한 일렉트로크롬 거울은 첫째로, 제조하기에 매우 복잡하고, 둘째로, 접속선이 부착되는 끝면의 접촉 구역이 매우 좁다. 따라서, 이로 인해 쉽게 떨어질 수 있고, 한편 매우 좁은 접점면이 가능할 뿐이므로, 일렉트로크롬 매질의 흡수심도의 변화 속도에도 악영향을 준다는 단점이 있다.

본 발명은 연부들 사이에 복잡한 접촉 클램프를 이용한 오프셋이 필요치 않고, 간단한 방법으로 넓은 면적에 확실한 접촉을 할 수 있는 특성을 가진, 본 명세서의 도입부분에 언급되었던 일렉트로크롬 거울을 만드는 것을 목적으로 하고 있다.

이러한 목적은 한 플레이트에는 부속된 전극층의 중간 아래쪽에, 그리고 다른 한 플레이트에는 부속된 전극층의 중간 위쪽에, 각각 접착제 비드의 수준으로, 상기 비드로 덮혀지고 각 전극층의 절연된 연부 스트립 구역을 한정하는 분리 트렌치가 형성되는데, 각각 전기 도전성 물질을 이용하여 제1 접속선은 일측의 절연된 연부 스트립 구역과 비절연된 연부 스트립 구역 사이의 중간 공간에 매입하고, 제2 접속선은 반대편에 위치한 전극층에서 타측의 절연된 연부 스트립 구역과 비절연된 연부 스트립 구역 사이에 매입함으로써 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명에 따른 일렉트로크롬 거울은 광학 활성 셀과 일체된 플레이트들을 가지고 있으며 즉, 거울의 외부로 확장된 부분이 없고, 복잡한 스프링 접촉부가 없으며, 넓은 표면에 걸쳐 확실하고 안정하게 전력을 공급하여 일렉트로크롬 거울의 명암 조절이 신속하게 이루어진다.

본 발명에 따라, 분리 트렌치는 레이저 빔을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이로써 부속된 연부 스트립 구역이 매우 좁은 횡단선에 의해서 다른 평면 전극과 분리될 수 있다.

입사광과 반대측에 있는 플레이트를 반사되는 방식으로 만들기 위해서는 기본적으로 두가지 방법이 가능하다. 본 발명의 제1 방법으로는, 양 전극층을 인듐 주석 산화물(ITO)로 제작하고, 입사광의 반대측에 있는 플레이트의 뒷면에 반사층을 추가로 부가한다.

본 발명의 제2 방법으로는, 입사광과 면하는 전면 플레이트에 부가되는 전극층을 인듐 주석 산화물(ITO)로 제작하고, 입사광의 반대측에 있는 플레이트에 부가되는 전극 층을 크롬/로듐 화합물로 만든다.

쉬운 방법으로 광학 활성 셀의 두 플레이트 간격이 상기 정의된 거리만큼 떨어지게 하기위해, 바람직하게는 지름이 상기 정의한 셀의 두 플레이트 간격과 일치하는 유리 비드를 함유하는 접착제 비드를 사용한다.

당업자에게는 평면 전극들 사이의 중간 공간에 채워지는 도전성 물질(그 안에 접속선이 매입됨)로 여러가지의 쓸 수 있는 물질이 있다. 전기 도전성 물질로 도전성 바니쉬가 바람직하다. 이 도전성 바니쉬는 평면 전극과 접속선 사이의 전기적 접속을 양호하게 할 뿐만 아니라, 확실한 정도의 안정성을 셀에 제공한다.

접속선이 매입된 전기 도전성 물질 대신에, 도전성 경화 땜납 등을 사용할 수도 있다.

본 발명에 따라, 부속되는 비절연 연부 구역 전체 길이에 걸쳐 접속선을 전기 도전성 물질에 매입하는 것이 바람직하다. 이로써 전류가 양호하게 흐르게 되어 거울의 명암 전환이 신속하게 된다.

주위로부터의 확실한 보호를 위해, 바람직하게는 셀 플레이트의 끝면을 절연성 및 경화성 물질로 밀봉한다.

유리, 바람직하게는 플로트(float) 유리, 또한 플라스틱이 셀 플레이트의 재료로 사용될 수 있다.

본 발명의 상세한 특성 및 이점은 도면에 설명된 실시양태를 참조하여 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일렉트로크롬 거울의 광학 활성 셀 디자인의 분해도이다.

도 2는 접촉부가 접속선과 접촉되어 있는, 장착이 용이한 광학 활성 셀 층상구조의 고도로 확대된 단면도이다.

도 1은 가상의 구분선(도 1에서 셀 플레이트의 좁은 옆 연부와 평행하게 중심을 맞춰 그려진 선)을 따라 자른, 장착이 용이한 광학 활성 셀의 단면(도 2)과 함께 본 발명에 따른 일렉트로크롬 거울의 토대가 되는 일렉트로크롬 거울의 광학 활성 셀 구조의 분해도이다.

거울의 광학 활성 셀은 거울(본 명세서에서는 승용차의 외부 거울임)과 일치하는 형태의 두 투명 평면 플레이트를 포함하고, 일례로 유리, 바람직하게는 플로트 유리(즉, 앞유리(1)(빛의 입사 방향에 있음) 및 뒷유리(2))를 포함한다.

기본적으로 투명 플라스틱 물질로 이들 플레이트를 제조하는 것 또한 가능하다.

앞유리(1)에는 입사광의 반대쪽 면에 앞유리(1)의 전체 면에 걸쳐 전기 도전성 평면 전극(3)이 구비된다. 마찬가지로, 뒷유리(2)에는 빛이 입사하는 방향의 면에 뒷유리(2)의 전체 면에 걸쳐 전기 도전성 평면 전극(4)가 존재한다.

실시태양으로 전기 도전성 평면 전극(3)을 투명 ITO(인듐 주석 산화물) 층으로 형성하고, 반사면으로서의 평면 전극(4)를 크롬/로듐 층으로 형성한다.

평면 전극(4)를 ITO 층으로 만들고, 추가의 반사층을 뒷유리(2)의 뒷면에 부가하는 실시태양도 가능하다.

평면 전극 (3) 및 (4)와 함께 두 플레이트 (1) 및 (2) 사이에는 일렉트로크롬 매질(5), 바람직하게는 본 명세서의 도입부분에서 지적한 유형의 일렉트로크롬 용액 형태의 일렉트로크롬 매질이 존재한다. 액상 물질이 채워질 수 있는 밀봉된 셀을 형성하기 위해, 두 플레이트(1,2)를 평면 전극(3,4)가 위치한 면쪽으로 연부를 따라 서로 결합시킨다. 상응하는 혼합 접착제(두개의 평면 전극에 내부 단락이 없도록하기 위해 전기 절연성 접착제를 포함하여야함)는 도 2에 상세히 잘 표현된 것과 같이 접착제 비드(6)을 형성한다. 평면 전극(3)의 경우, 접착제 비드(6)은 일렉트로크롬 매질(5)에 면한 쪽에 위치한다. 마찬가지로, 평면 전극 (4)의 비드(6)도 또한 일렉트로크롬 매질(5)에 면한 쪽에 위치한다.

혼합 접착제는 일반적으로 0.1 내지 0.2 mm 정도인 두 셀 벽 사이의 거리를 규정하는 작은 유리 비드를 함유한다.

앞유리에 부가한 평면 전극(3)의 경우, 접착제 비드(6)은 전기 도전성 연부 스트립(7a)를 형성하고, 뒷유리(2)에 부가한 평면 전극(4)의 경우는 전기 도전성 연부 스트립(7b)를 형성한다. 접속선(8a)를 연부 구역(7a)에 부착하고, 접속선(8b)를 연부 구역(7b)에 부착한다. 이를 위해서, 도 2에 표현된 것과 같이, 도전성 바니쉬, 땜납 또는 다른 몇몇 도전성 페이스트(10)(각각 접속선 (8a,8b)가 매입됨)를 이용하여 평면 전극(3,4)가 부가된 플레이트 (1)과 (2) 사이의 중간 공간을 채움으로써 넓은 면에 걸쳐 접촉 스트립(7a,7b)에 접촉되게 하는 것이 가능하다. 절연 도구는 평면 전극 (3) 및 (4) 사이에 하나 위에 다른 하나가 정합되게 위치하도록 하여야 한다. 각 평면 전극의 접착제 비드(6)에 대해 공간적으로 맞은편에 형성된 분리 트렌치(9a,9b)에 의해서 절연이 이루어 진다. 따라서, 도 2에서 알 수 있듯이, 절연성 접착제 비드(6)이 분리 트렌치(9a,9b)를 각각 덮고 있어, 두 유리 사이 전극의 연부 구역이 채워짐으로써, 각각 반대쪽 평면 전극의 외부 연부 구역(11a,11b)는 덮혀지되, 내부에 위치한 평면 전극의 구역은 덮혀지지 않는다.

분리 트렌치(9a,9b)는 레이저, 바람직하게는 네오딤 YAG 레이저를 이용해서 편리하게 만들어진다. 도 1에 표현된 것과 같이, 투명 전극(3)의 아래쪽 연부에 있는 레이저-분리 트렌치(9a)는 다소 중심에서 아래쪽으로 뻗어 있다. 이는 맞은편에 위치한 반사 전극(4)의 전기적 접촉부가 위치한 연부 스트립(11a)를 절연시킨다. 반사 전극(4)에서는 위쪽 연부에 있는 레이저-분리 트렌치(7b)가 다소 중심에서 위쪽으로 뻗어있다. 트렌치(7b)는 맞은편에 위치한 투명 전극(3)의 전기적 접촉부가 위치한 연부 스트립(11b)를 절연시킨다. 이러한 방식으로 평면 전극(3,4)에는, 전기적으로 상호 절연될 수 있으며, 도전성 매질로 둘러싸여 있기 때문에 부속된 평면 전극과의 확실하고 기계적으로 안정한 접촉이 된 접속선 (8a) 및 (8b)가 설치된다.

광학 활성 셀을 일렉트로크롬 용액(5)로 채우고, 평면 전극(3,4) 사이에 전압을 인가하면 광투과성이 변화될 수 있다. 이를 위해서, 두 평면 전극을 전기적으로 상호 절연시키고, 접속선 (8a) 및 (8b)를 통해 DC 전압원과 연결시킨다.

내부 단락을 피하기 위해서, 도전성 바니쉬(10)은 절연된 연부 스트립(11a,11b)와 비절연된 연부 스트립 사이의 접합부에서 절연성 물질로 차단된다.

도 2에 상세하게 표현된 것과 같이 함께 결합된 두 플레이트(1,2) 사이의 연부는 실(seal)(12)를 이용하여 주위로부터 광학 활성 셀의 내부를 밀봉시킨다.

플레이트(1,2)의 두께는 1 내지 2 mm이고, 전극층의 두께는 일반적으로 1000 옹스트롬 정도이다. 연부 스트립(7a,7b) 및 (11a,11b)의 길이는 0.8 mm 정도이다.

ITO층 대신에 주석층 또는 주석 산화물 층으로 투명 평면 전극을 형성할 수도 있다.

광학 활성 셀은 예를 들어, 본 명세서의 도입부분의 US-A-5,151,824에 소개된 것과 같은 공지된 구조의 적합한 거울판에 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. - 플레이트(1,2)의 표면 전체에 걸쳐 연장되며 접속선(8a,8b)와 각각 연결된 전기 도전성 전극층(3,4)가 플레이트들의 대향면 상에 각각 구비되고,

   - 광입사측의 반대측에 있는 플레이트(2)는 반사수단을 가지며,

   - 플레이트(1,2)는 밀봉되지 않은 좁은 연부 스트립을 남긴 채로 연부를 따라 접착제 비드(6)으로 서로 밀봉되게 연결되고,

   - 플레이트 사이에 일렉트로크롬 매질(5)가 배치된,

   거울의 형태에 상응하게 성형되고 적층식으로 배열된 2개의 투명 플레이트(1,2)를 포함하며,

   한 플레이트(1)에는 부속된 전극층(3)의 중간 아래쪽에, 그리고 다른 한 플레이트(2)에는 부속된 전극층(4)의 중간 위쪽에, 각각 접착제 비드(6)의 수준으로, 상기 비드로 덮혀지고 각 전극층(3,4)에서 절연된 연부 스트립 구역(11a,11b)를 한정하는 분리 트렌치(9a,9b)가 형성되는데, 각각 전기 도전성 물질(10)을 이용하여 제1 접속선(8b)는 절연된 연부 스트립 구역(11a)와 비절연된 연부 스트립 구역(7b) 사이의 중간 공간에 매입되고, 제2 접속선(8a)는 맞은편에 위치한 전극층(3)의 나머지 절연 연부 스트립 구역(11b)와 비절연 연부 스트립 구역(7a) 사이에 매입한 것임을 특징으로 하는 광학 활성 셀을 포함하는 일렉트로크롬 거울.
2. 제1항에 있어서, 분리 트렌치(9a,9b)가 각각 레이저 빔에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 거울.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 두 개의 전극층(3,4) 모두가 인듐 주석 산화물(ITO)로 제조되고, 입사광에 반대쪽의 플레이트(2)의 뒷면에 반사층이 추가로 부가된 것임을 특징으로 하는 거울.
4. 제1 또는 2항에 있어서, 입사광에 면한 전면 플레이트(1)에 부가되는 전극층(3)이 인듐 주석 산화물(ITO)로 제조되고, 입사광에 반대쪽의 플레이트(2)에 부가되는 전극층(4)가 크롬/로듐 화합물로 제조된 것임을 특징으로 하는 거울.
5. 제1 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 접착제 비드(6)이 셀의 플레이트(1,2) 사이의 거리에 상응하는 지름의 유리 비드를 함유하는 것임을 특징으로 하는 거울.
6. 제1 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 접속선(8a,8b)가 매입된 전기 도전성 물질(10)이 도전성 경화 바니쉬임을 특징으로 하는 거울.
7. 제1 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 접속선(8a,8b)가 매입된 전기 도전성 물질(10)이 도전성 경화 땜납임을 특징으로 하는 거울.
8. 제1 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 접속선(8a,8b)가 각각의 부속된 비절연 연부 구역의 전체 길이에 걸쳐 전기 도전성 물질(10)에 매입된 것임을 특징으로 하는 거울.
9. 제1 내지 8항중 어느 한 항에 있어서, 광학 활성 셀의 플레이트(1,2)의 끝면이 절연성의 경화성 물질(12)로 밀봉됨을 특징으로 하는 거울.
10. 제1 내지 9항중 어느 한 항에 있어서, 광학 활성 셀의 플레이트(1,2)가 플로트 유리로 제조된 것임을 특징으로 하는 거울.