KR20010092729A - 일렉트로크로믹 유리 부품 - Google Patents

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KR20010092729A
KR20010092729A KR1020017005927A KR20017005927A KR20010092729A KR 20010092729 A KR20010092729 A KR 20010092729A KR 1020017005927 A KR1020017005927 A KR 1020017005927A KR 20017005927 A KR20017005927 A KR 20017005927A KR 20010092729 A KR20010092729 A KR 20010092729A
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아덴스테드트볼프강
마쉐르다비드
존헤인즈
소츠카-구츠토마스
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추후제출
마그나 아우테카 쯔위그니에데르라스운그 데르 마그나 홀딩 에이지
셀라네제 펜투레스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 이온-전도 층으로서, 도핑된 이온-전도 기재 폴리머(4)를 함유하는 일렉트로크로믹 유리 부품, 특히 자동차용 거울에 관한 것이다. 일렉트로크로믹 유리 부품은 예컨대 유리 기판(1)은 물론 일렉트로크로믹 층(2), 거울 층(3), 도핑된 폴리머 막(4), 예컨대 폴리이미다졸 폴리머, 양성자 저장소(5), 리어 전극(6) 및 폴리에스테르 필름(7)을 가지는 층 시스템으로 구성된다. 층 시스템은 유리 기판을 향해 코팅 시스템을 폐쇄하는 시일(8)에 의해 밀봉된다.

Description

일렉트로크로믹 유리 부품{ELECTROCHROMIC GLASS COMPONENT}
특히 자동차용의 일렉트로크로믹 거울은 최신의 것들이 공지되어 있다. 이들 일렉트로크로믹 거울의 본질적인 요소는 일렉트로크로믹 물질의 층이다. 물질은 전기장의 적용시 그의 광학 상수(n, k)와 그로 인한 광학적 성질이 변화할 때 일렉트로크로믹이라 일컬어진다. 그러한 일렉트로크로믹 물질의 전형적인 예는 WO3및 MoO3인데, 얇은 층들로 기판에 도포될 경우에 사실상 무색이다. 일렉트로크로믹 층은 산화 또는 환원 공정들에 의해 그것의 광학적 성질을 변화시킬 수 있다. 만일 양성자가 그러한 층에서 이동한다면, 산화 텅스텐의 경우에 푸른빛의 텅스텐 브론즈로 환원된다. 착색의 강도는 층에서 흐른 전하의 양에 의해 결정된다.
특히 자동차용의 다수의 일렉트로크로믹 거울이 현재 최신기술로 부터 알려져 있고 다른 층을 이루는 구조에서 이 형태의 일렉트로크로믹 층을 가진다.
독일 공보 3 008 768은 최소한 하나의 일렉트로크로믹 층, 최소한 두개의 전극, 최소한 하나의 양성자-전도 층 그리고 최소한 하나의 양성자-전달 및 하나의양성자-저장 층이 존재하는, 유리 기판상에 만들어진 층 시스템으로 본질적으로 구성되는 일렉트로크로믹 거울을 기술한다.
이 형태의 거울의 광학적 변화의 성질은 특히 양성자-전도 층의 양성자 전도성에 의해 결정된다. 양성자 전도성이 높을 수록 반사의 변화률도 또한 높아진다. 최신 거울에서, 황산으로 소킹된 양성자-전도 유리 플레이트는 양성자-전도 층(예를 들어 독일 공개 공보 2 504 905)으로서 또는 독일 공보 3 008 768에서와 같이 소위 고체 이온-전도 층으로서 지금까지 사용되어 왔다.
일렉트로크로믹 유리 부품에 대해 지금까지 사용된 최신의 모든 이들 이온-전도 층은 여전히 이온 전도성에 관하여 만족스러운 결과를 갖지 못하는 것으로 나타났다. 더우기, 최신의 거울에 대해서 거기에 기술된 이온-전도 층은 너무 두껍거나 아니면 제조 방식에 있어서 너무 복잡하고 비싸다고 기술된 것이 단점이다.
발명의 개요
그러므로 본 발명의 목적은 독일 공보 3 008 768에서 기술된 것과 같은 일렉트로크로믹 거울로 부터 출발하여, 제조 및 가공처리에 관해 적용하기에 유리하고 게다가 일렉트로크로믹 층을 신속히 바꾸는 것이 가능한 높은 이온 전도성을 가지는 이온-전도 층으로써 구체적으로 특징지워지는 상당히 개선된 구체예를 나타내는 것이다.
본 발명은 특허 청구항 제 1 항의 특징을 특징지우는 것에 의해서 달성된다. 종속항들은 유리한 추가적 개량을 나타낸다.
그러므로 본 발명에 따르면, 이온 -전도 층으로서 도핑된 이온-전도 기재 폴리머를 사용하는 것이 제안된다. 이들 도핑된 이온-전도 기재 폴리머들이 특히 적합한 것으로 나타났다. 도핑된 이온-전도 기재 폴리머는 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리피리딘, 폴리이미다졸, 폴리벤즈티아졸, 폴리벤즈옥사졸, 폴리퀴놀린, 폴리티아졸, 폴리옥사디아졸 및 폴리테트라피렌으로 부터 바람직하게 선택된다. 그러므로 이온-전도층은 바람직하게는 양성자를 전도하는 층이다. 그러나, 원칙적으로 층은 또한 예를 들어 리튬과 같은 다른 이온에 대해서도 적합하다.
본 발명은 이온-전도 층으로서, 도핑된 이온-전도 기재 폴리머를 함유하는 일렉트로크로믹 유리 부품, 특히 자동차용 거울에 관한 것이다.
본 발명은 도 1 및 도 2를 사용하여 이하에서 보다 상세하게 예시된다.
도 1은 여기서는 자동차용 거울로서 본 발명의 일렉트로크로믹 유리 부품을 나타낸다.
도 2는 거울의 구체적인 구조를 나타낸다.
자동차용 거울로서 사용되는 일렉트로크로믹 유리 부품은 2mm의 두께를 가지는 유리 기판 (1)으로 구성된다. 이하의 연속적인 층을 가지는 층 시스템은 이 기판(1) 에 적용된다.
~700nm의 두께를 가지는 산화 텅스텐의 일렉트로크로믹 층 (2), ~70nm의 두께를 가지는 팔라듐의 거울 층 (3), 30㎛의 두께를 가지는 폴리벤즈이미다졸 폴리머의 폴리머 막 (4), 700nm의 두께를 가지는 삼산화텅스텐의 양성자 저장소 (5), 100nm의 두께를 가지는 금의 리어 전극 (6), 약 175㎛의 두께를 가지는 폴리에스테르 필름(7)과 마찬가지로 종래의 플라스틱의 시일 층(8) 은 유리 기판 (1)을 포함하는 전체 코팅 시스템을 둘러싸고, 그리하여 층들(2 내지 7)을 포함하는 코팅 시스템을 밀봉한다.시일(8)은 오직 구리전선(5)에 의해 개입되는데, 구리전선은 한쪽에 거울 층(3)을 다른 쪽에 리어 전극(6)을 접촉시켜 전압을 후자에 인가하도록 한다.
도 2a 및 2b는 도 1에 따르는 일렉트로크로믹 유리 부품을 나타내지만, 이 형태의 유리 부품의 기능은 여기서 명백하게 된다. 도 2a에 따르는 실증적 구체예에서는, 더 양호한 부착 촉진을 위한 프라이머 (10)가 또한 일렉트로크로믹 층 (2)과 거울 층(3) 사이에 적용된다. 따라서 도 2a는 밝은 위치를 나타내고 도 2b는 어두운 위치를 나타낸다.
도핑된 이온-전도 폴리머가 폴리머 막의 형태로 존재한다면 본 발명의 일렉트로크로믹 유리 부품을 위해 특히 바람직하다. 양성자-전도 폴리머 막 이 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 이온-전도층에 대해 종래의 모든 기술을 사용하여 쉽게 도포될 수 있다는 것이 특히 강조되어야 한다. 이들의 예는 스크린 프린팅, 침지, 스프레이, 블래이드 코팅 또는 겔의 도포이다.
본 발명에 따르면 폴리머 막이 폴리벤즈이미다졸이라면 특히 바람직하다,
도핑된 이온-전도 층이 산, 특히 강산으로 도핑된다면 도핑된 이온-전도 층이 그것의 이온 전도성에 관해 특히 양호한 성질을 가진다는 것이 본 발명의 일렉트로크로믹 유리 부품에 대해 특히 강조되어야 한다. 25℃에서 제1의 해리 단계에 대해 도핑 산의 pKa 값이 4.5이하 , 바람직하게는 3.5이하라면 바람직하다. 산에 대하여 산이 인산 ,특히 폴리인산 이라면 특히 유리하다는 것이 증명되었다. 폴리벤즈이미다졸의 산 처리는 본원에서 명백하게 참고되고 있는 미국 특허 공보 5 599 639에 기술되어 있다.
그것이 양성자-전도 폴리벤즈이미다졸의 폴리머 막을 함유한다면 본 발명의 일렉트로크로믹 유리 부품에 대해 특히 바람직하다.
폴리벤즈이미다졸로 구성되고 양성자-전도인 이 형태의 폴리머 막은 최신기수로 부터 예를 들어 미국 특허 공보 5 017 681로 부터 알려져 있다. 상기 언급된 미국 특허 명세서에서의 모든 언급된 폴리벤즈이미다졸이 본 발명의 양성자-전도 층에 대해 원칙적으로 사용될 수 있다. 폴리머가 이하의 구조식:
의 반복 단위로 구성되는 분자량 1,000 내지 500,000을 가지는 폴리벤즈이미다졸로 구성된다면 특히 바람직하다. 상기에서 더욱 상세하게 기술된 이온-전도 층은 1㎛ 내지 1㎜, 바람직하게는 5㎛ 내지 100㎛의 층 두께에서 사용된다면 일렉트로크로믹 유리 부품에 대해 특히 유리한 것으로 증명되었다. 그러므로 층, 특히 폴리머 막의 도포는 스크린 프린팅, 침지, 스프레이, 블래이드 코팅에 의해서 또는 겔로서도 달성될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따르면 층이 마무리된 필름으로서 도포되거나 아니면 기판상에서 직접 생성되거나 아니면 아래 놓이는 층으로서 도포되도록 되어있다. 이들 도포 과정은 또한 조합하여 사용될 수 있다.
바람직하게는 300nm 내지 8,000nm, 바람직하게는 300nm 내지 8,000nm의 층두께를 갖는 일렉트로크로믹 층은 바람직하게는 WO3, MoO3, IrO2또는 그것의 혼합된 산화물로 구성된다. 일렉트로크로믹 층을 스퍼터링, 졸-겔에 의해 또는 증착에 의해 도포된다.
본 발명의 층 시스템을 구축하기 위해 필요한 전극은 바람직하게는 50㎚ 내지 10㎛의 층 두께를 갖는 금속 층이다. 이 형태의 층의 예는 로듐, 팔라듐, 백금 또는 그것들의 합금을 함유하는 것들이다.
바람직한 구체예에 따르면, 금속 전극 층은 양성자를 수용할 수 있는 반사판을 동시에 형성하도록 되어 있다. 이 반사판은 바람직하게는 30nm 내지 500nm의 층 두께를 갖는, 로듐, 팔라듐, 백금 또는 그것들의 합금을 함유하는 층으로 구성된다.
독일 공보 3 008 768에서 이미 기술된 바와 같이, 이온-전달 층 및 이온-저장 층이 동시에 층 또는 복합물을 형성한다면 본 발명의 일렉트로크로믹 유리 부품에 대해 바람직하다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면 양성자 저장 층이 동시에 일렉트로크로믹 층이 되도록 한다. 이 경우에, 예를 들어 WO3층은 그러므로 수소 이온-저장 층으로서 및 일렉트로크로믹 층으로서 동시에 작용한다. 바람직한 구체예에 따르면, 복합물은 반대 전극인 금속화한 필름, 바람직하게는 폴리에스테르 필름상에서 양성자-저장 층 이면서 동시에 양성자-전달 층으로 구성된다. 폴리에스테르 필름 대신에, 유리, 금속 또는 다른 플라스틱이 이 복합물에 대한 판 재료로서 적당하다.
본 발명의 일렉트로크로믹 유리 부품의 가능한 층을 이루는 구조 변수에 관하여, 독일 공보 3 008 768 및 거기에서 기술된 층을 이루는 구조를 참고한다.
그러나, 본 발명의 유리 부품에 대해서는 두개의 층을 이루는 복합물로 부터 구성된다 바람직하다. 그러므로, 바람직한 구체예에 따르는 일렉트로크로믹 유리 부품의 제조에 있어서, 제 1의 층 시스템은 유리 기판상에, 거기에 도포된 일렉트로크로믹 층 및 반사판으로서의 금속화를 구축시킨다. 이들 층들은 스퍼터링 과정에 의해 생성된다.
그리고나서 층 시스템의 제2의 부분은 양성자-저장 층, 금속화 및 그 위에 배치된 필름, 특히 폴리에스테르 필름으로 구성되는 복합물이다. 이 복합물은 별도의 공정 단계로 제조되고 그다음 층 시스템의 상기 언급한 제1의 층을 이루는 복합물과 결합된다. 이 과정은 일렉트로크로믹 유리 부품의 비용-효율적이고 간단한 제조를 용이하게 한다.
본 발명의 더 유리한 구체예는 필요하다면 더 나은 결합을 위해 부착-촉진 층이 개개의 층사이에 도포되도록 되어 있다. 이것의 예는 크롬, 티타늄 또는 규소 산화물 SiOx도 된다. 자동차용 유리로서의 용도를 위해서는, 층시스템은 외부에서 기밀 밀봉되도록 되어 있다. 따라서 층 시트템은 말단면들 및 최종 층에서 밀봉할 수 있는데 즉, 보는 방향에서 보아지는 유리 기판 밭대편의 층이 보호층, 예를 들어 확산 장벽을 구비할 수도 있다. 이 형태의 확산 장벽은 1,000㎤미만, 바람직하게는 100㎤미만의 투수성을 가진다. 자동차용 거울에 대해서, 유리 기판이 0.1mm내지 3mm의 층 두께를 가지는 반사를 감소시키는 얇은 유리라면 특히 유리한 것으로 증명되었다. 또한 자동차용 거울에 대해서 보는 방향에서 보아, 거울을 가열하는 투명한 전도성 층이 기판의 앞에 도포된다면 또한 권장할만 하다.

Claims (22)

  1. 최소한 하나의 일렉트로크로믹 층, 최소한 두개의 전극, 최소한 하나의 이온-전도 층, 최소한 하나의 이온-전달 층 및 최소한 하나의 이온-저장 층을 함유하고, 언급한 최종 두가지 층은 또한 동시에 층을 형성할 수도 있는, 유리 기판상에 배치된 층 시스템을 가지는, 이온-전도 층이 도핑된 이온-전도 기재 폴리머를 함유하는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품, 특히 자동차용 거울.
  2. 제 1 항에 있어서, 도핑된 이온-전도 기재 폴리머는 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리피리딘, 폴리이미다졸, 폴리벤즈티아졸, 폴리벤즈옥사졸, 폴리퀴놀린, 폴리티아졸, 폴리옥사디아졸 및 폴리테트라피렌으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 도핑된 이온-전도 기재 폴리머가 폴리머 막인 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  4. 제 3 항에 있어서, 폴리머 막이 폴리벤즈이미다졸 폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 이온-전도 층이 산으로 도핑된 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  6. 제 5 항에 있어서, 층이 인산으로 도핑된 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1의 해리 단계에 대해 25℃에서 유리 산의 pKa 값이 4.5 이하인 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 이온-전도 층이 1㎛ 내지 1㎜의 층 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 이온-전도 층이 기판 또는 층 시스템의 다른 층에 도포되거나 거기에서 생성되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 스크린 프린팅, 침지, 블래이드 코팅, 스프레이에 의해 또는 겔로서, 또는 그것의 조합으로써 도포되거나 생성되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 일렉트로크로믹 층이 금속 산화물로 구성되는 산화-환원 층인 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  12. 제 11 항에 있어서, 일렉트로크로믹 층이 100nm 내지 3,000nm의 층 두께를 가지는 WO3층인 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 하나의 전극이 100nm 내지 10㎛의 층 두께를 가지는 금속 층의 형태로 고안되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  14. 제 13 항에 있어서, 금속 전극 층이 동시에 양성자를 수용할 수 있고 전도할 수도 있는 반사판을 형성하는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 이온-전달 층 및 이온-저장 층이 복합물의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  16. 제 15 항에 있어서, 복합물이 기판, 예를 들어 유리, 금속 또는 플라스틱, 예를 들어 폴리에스테르 필름으로 구성되고, 여기에 양성자-저장 층, 예컨대 금속 산화물 층이 도포되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  17. 제 16 항에 있어서, 복합물이 추가적으로 금속화의 형태로 전극 층을 가지는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 일렉트로크로믹 층, 반사판으로서의 금속화, 양성자-전도 막 그리고 양성자-저장 층, 금속화 및 거기에 배치된 필름, 특히 폴리에스테르 필름의 복합물이 보는 방향에서 보아, 잇달아 유리 기판에 도포되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  19. 제 18 항에 있어서, 층 시스템이 말단-면들에서 밀봉되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  20. 제 18 항 또는 제 19항에 있어서, 유리 기판 반대편의 최종층이 보호층을 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 0.3 내지 3 mm의 층 두께를 가지는, 반사를 감소시키는 얇은 유리가 유리 기판으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 보는 방향에서 보아, 거울을 가열하는 전도 층이 기판의 앞에 도포되는 것을 특징으로 하는 일렉트로크로믹 유리 부품.
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