Видеопанель с многослойной грунтовкой - RU2369889C1

Чертежи

Описание

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка заявляет преимущества заявки Соединенных Штатов №60/696.066, поданной 1 июля 2005 года, озаглавленной «Многослойные покрытые/грунтованные подложки для плазменных твердых покрытий осаждением из паров». Данная заявка связана с заявкой США №11/472330, «Электрохромная видеопанель с множеством соединителей», опубликована как US 2007/0002420; и с заявкой США №11/472334, «Прозрачный электрод для электрохромной переключаемой ячейки», опубликованной как SU 2007/0002422. Эти заявки включены сюда во всей своей полноте посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к переключаемым электрохромным устройствам, которые способны равномерно переключаться по всей структуре. Конкретнее, настоящее изобретение направлено на переключаемые электрохромные устройства, в особенности остекление самолетных окон, которые могут равномерно переключаться между активированным и неактивированным состоянием.

Уровень техники

В технике известны коммерческие электрохромные устройства для использования в качестве остеклений, таких как автомобильные окна, автомобильные зеркала, самолетные оконные модули, крыши соляриев, потолочное освещение и архитектурные окна. Такие электрохромные устройства, как правило, включают в себя герметизированную камеру, образованную двумя кусками стекла, которые разделены зазором или пространством, содержащим электрохромную среду. Эта электрохромная среда обычно включает в себя анодные соединения и катодные соединения в растворе. Стеклянная подложка обычно включает в себя прозрачные электропроводные слои, нанесенные на обращенные друг к другу поверхности стекла и контактирующие с электрохромной средой. Эти проводящие слои на обеих стеклянных подложках соединены с электронной схемой. Когда проводящие слои электрически возбуждены, в камеру устройства вносится приложенный потенциал, который электрически возбуждает электрохромную среду и вызывает изменение цвета этой среды. Например, когда электрохромная среда возбуждается, она может потемнеть и начать поглощать свет.

Доступные в настоящее время остекления с покрытием, как правило, содержат одно или несколько металлических покрытий или покрытий из оксида металла, таких как - без ограничения - серебро, золото, оксид олова, оксид индия и олова (ОИО) (ITO), легированный фтором оксид олова (ФОО) (FTO), легированный сурьмой оксид олова и ОИО/металл/ОИО (ОМО) (IMI) в качестве проводящего покрытия на стеклянных подложках. Электрохромные устройства предпочтительно имеют поверхностное сопротивление порядка 0,2 Ом на м² для более быстрого переключения. Однако доступные в настоящее время покрытия, имеющие 0,2 Ом на м², такие как ОИО, имеют подходящую толщину и обусловливают уменьшенное пропускание света. Избыточная толщина проводящего покрытия может вызвать коробление и последующее отделение проводящего покрытия от поверхности подложки, что может приводить к дорогостоящим ремонтам или замене устройства. Поэтому было бы выгодно получить электропроводные металлические покрытия или покрытия из оксида металла для электрохромных устройств, которые не имеют вышеуказанных проблем.

В традиционном электрохромном окне на стеклянной подложке предусматривается, как правило, грунтовочный слой для улучшения прилипания между стеклом и наносимым впоследствии проводящим покрытием, к примеру, ОИО. Однако стекло может трескаться и увеличивается вес электрохромного устройства. Было бы желательно поэтому использовать более легкие материалы, такие как пластмассы, для замены стеклянных подложек традиционного электрохромного окна, чтобы обеспечить электрохромные устройства, которые легки, относительно недороги и долговечны. Однако одна проблема, связанная с пластмассовыми подложками, состоит в том, что пластмасса имеет больший коэффициент расширения нежели стекло. Таким образом, грунтовки, используемые для стеклянных подложек, имеют тенденцию трескаться и ломаться из-за напряжений сжатия и расширения, когда их помещают на пластмассовые подложки.

Как можно понять, было бы желательно обеспечить грунтовочное покрытие, которое можно было бы использовать на пластмассовых подложках электрохромных устройств для улучшения прилипания между пластмассой и наносимым впоследствии проводящим покрытием, к примеру, ОИО.

Сущность изобретения

Электрохромное окно содержит первую прозрачную подложку с первым электропроводным покрытием на, по меньшей мере, ее части и пластмассовую вторую прозрачную подложку со вторым электропроводным покрытием на, по меньшей мере, ее части. По меньшей мере, второе электропроводное покрытие содержит металлический слой между первым и вторым слоями оксида металла. Электрохромная среда расположена между первым и вторым электропроводными покрытиями. Вторая подложка включает в себя многослойную грунтовку, расположенную между второй пластмассовой подложкой и вторым электропроводным покрытием.

Другое электрохромное окно содержит первую прозрачную пластмассовую подложку с первым грунтовочным слоем на, по меньшей мере, ее части и первое электропроводное покрытие на, по меньшей мере, части упомянутого первого грунтовочного слоя. Первый грунтовочный слой содержит многопленочное покрытие, имеющее первую грунтовочную пленку с коэффициентом расширения меньше, чем у первой подложки, и вторую грунтовочную пленку, имеющую коэффициент расширения меньше, чем у первой грунтовочной пленки. Окно далее содержит вторую прозрачную пластмассовую подложку со вторым грунтовочным слоем на, по меньшей мере, ее части и второе электропроводное покрытие на, по меньшей мере, части упомянутого второго грунтовочного слоя. Второй грунтовочный слой содержит многопленочное покрытие, имеющее первую грунтовочную пленку с коэффициентом расширения меньше, чем у второй подложки, и вторую грунтовочную пленку, имеющую коэффициент расширения меньше, чем у первой грунтовочной пленки. Электрохромная среда расположена между первым и вторым проводящими покрытиями, причем электрохромная среда содержит краситель-виологен и диметилфеназиновый краситель. Электропроводные покрытия содержат, по меньшей мере, один слой металлического серебра. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения электропроводные покрытия содержат два слоя металлического серебра или три слоя металлического серебра.

Другое электрохромное окно содержит первую прозрачную пластмассовую подложку с первой многослойной грунтовкой на, по меньшей мере, ее части и первое электропроводное покрытие на, по меньшей мере, части первой грунтовки. Вторая прозрачная пластмассовая подложка имеет вторую многослойную грунтовку на, по меньшей мере, ее части и второе электропроводное покрытие на, по меньшей мере, части второй грунтовки. Первый грунтовочный слой имеет коэффициент расширения меньше, чем коэффициент расширения первой пластмассовой подложки, а второй грунтовочный слой имеет коэффициент расширения меньше, чем коэффициент расширения второй пластмассовой подложки. Электрохромная среда расположена между первым и вторым проводящими покрытиями, при этом, по меньшей мере, одно из первого и второго проводящих покрытий содержит металлический слой, расположенный между первым и вторым слоями оксида металла.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенная сущность, а также нижеследующее подробное описание вариантов осуществления изобретения будут лучше поняты при прочтении совместно с приложенными чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции повсюду идентифицируют одинаковые части. На чертежах:

фиг.1 является видом в изометрии варианта осуществления узла электрохромного окна, включающего в себя признаки настоящего изобретения;

фиг.2 является видом спереди узла электрохромного окна, показанного на фиг.1, с удаленными для целей ясности частями;

фиг.3 является видом узла электрохромного окна в разрезе по линии 3-3 на фиг.2;

фиг.4 является видом в разрезе, аналогичным фиг.3, альтернативного варианта осуществления узла электрохромного окна с сегментированными электрическими шинами;

фиг.5 является видом узла электрохромного окна в разрезе по линии 5-5 на фиг.3;

фиг.6 является видом в разрезе, аналогичным фиг.5, альтернативного варианта осуществления узла электрохромного окна, в котором грунтовочный слой содержит множество пленочных слоев; и

фиг.7 является видом в разрезе еще одного альтернативного варианта осуществления узла электрохромного окна с пылезащитной крышкой.

Подробное описание изобретения

Для целей данного описания, если не оговорено противное, все числа, выражающие количества, такие как размеры, напряжения, светопропускания, показатели эффективности и т.д., используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать как модифицированные во всех случаях выражением «примерно». Соответственно, если не оговорено противное, числовые параметры, изложенные в нижеследующем описании и приложенной формуле изобретения, представляют собой приближения, которые могут меняться в зависимости от желательных свойств, которые пытаются получить с помощью настоящего изобретения. Как минимум, а не как попытка ограничить применение доктрины эквивалентов к формуле изобретения, каждый числовой параметр следует, по меньшей мере, истолковывать в свете числа представленных значащих цифр и при помощи применения обычных методов округления. Далее, как используется здесь, выражение «пленка» относится к области покрытия желательного или выбранного покрывающего состава. Покрывающий состав может быть по существу однородным или неоднородным. «Слой» может содержать одну или несколько «пленок», а «покрытие» или «пакет покрытий» может содержать один или несколько «слоев». Кроме того, все раскрытые здесь диапазоны следует понимать как охватывающие любые и все относящиеся к ним поддиапазоны. Например, выраженный диапазон «от 1 до 10» должен рассматриваться как включающий в себя любые и все поддиапазоны между (и в том числе) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; т.е. все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее, к примеру от 1 до 6,1, от 3,5 до 7,8, от 5,5 до 10 и т.д.

В одном неограничивающем варианте осуществления настоящее изобретение направлено на узлы переключаемых электрохромных окон, способные иметь по существу равномерное переключение, или окрашивание по всей структуре и способные к ступенчатому затенению (т.е. постепенному затенению) или предпочтительно к затенению выбранных областей. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения узел электрохромного окна включает в себя первую прозрачную подложку, покрытую первым электропроводным покрытием, и вторую прозрачную подложку, покрытую вторым электропроводным покрытием. Первая и вторая подложки разнесены, причем первое и второе проводящие покрытия обращены друг к другу. Электрохромная среда, которая способна к пониженному пропусканию света при приложении электрического потенциала к среде, находится между ними и в электрическом контакте с ними. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения первая и вторая прозрачные подложки разнесены, чтобы обеспечить камеру для содержания среды. В другом неограничивающем варианте осуществления изобретения множество первых разнесенных и электрически соединенных средств находится в контакте с первым проводящим покрытием, к примеру, вдоль противоположных краев первой подложки для подачи в нее электрического тока, и множество вторых разнесенных и электрически соединенных средств находится в контакте со вторым проводящим покрытием, к примеру, вдоль противоположных краев второй подложки для подачи в нее электрического тока. Когда к первому множеству средств и второму множеству средств приложен ток от источника постоянного тока, электрический потенциал прикладывается между этими покрытиями и через электрохромную среду, так что электрохромная среда быстро и равномерно изменяется между состояниями, к примеру из активированного состояния в неактивированное состояние, к примеру изменяется от нежелательного цвета к желательному цвету вследствие размещения упомянутых средств. Кроме того, ток может быть подан в выбранное одно первое или второе множество средств и закорочен на другом выбранном одном первом или втором множестве средств, за счет чего получается оконный узел, включающий в себя затененную область в выбранной части этого узла.

На фиг.1-7 показан электрохромный оконный узел 10, включающий в себя признаки изобретения. Хотя это и не обязательно, в одном частном неограничивающем варианте осуществления изобретения электрохромный оконный узел 10 имеет в общем симметричную геометрию. Например, электрохромный оконный узел 10 может быть квадратным или прямоугольным оконным узлом. Такие оконные узлы симметричной формы особенно полезны в качестве окон для самолета, таких как окна салона или окна кабины, но не обязательны. Размер и форма электрохромного оконного узла 10 может быть выбрана согласно конкретному желательному использованию узла.

Как показано в частности на фиг.1 и 2, электрохромный оконный узел 10 включает в себя первую прозрачную подложку 20 и вторую прозрачную подложку 30. Такие подложки могут быть сделаны из любого материала, известного в технике для использования в электрохромных устройствах, такого как - но без ограничения - полимерные материалы, стекло и т.п., и сочетания таких материалов. В неограничивающих вариантах осуществления, по меньшей мере, одна или обе подложки 20 и 30 сделаны из пластмассы, например поликарбонат акриловых, уретановых пластмасс и т.п., и сочетаний таких материалов. Первая подложка 20 и вторая подложка 30 прозрачны. Помимо этого - но не обязательно - одна или обе подложки 20 и 30 могут быть окрашены. В одном неограничивающем варианте осуществления оконный узел 10 имеет светопропускание, по меньшей мере, 70% в своем неокрашенном или «обесцвеченном» состоянии, как будет обсуждаться позже более подробно. Выражения «светопропускание» и «пропускание света» означают меру от общего количества видимого света, проходящего через остекление. «Видимый свет» означает электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне от 380 нм до 800 нм. Данные светопропускания, представленные в этом описании, измерены для источника света А по стандарту CIE и обозначаются как LTA.

Как показано на фиг.3, первая подложка 20 и вторая подложка 30 разнесены друг от друга и практически параллельны и обращены друг к другу, образуя между подложками камеру 41. Такое соотношение может быть достигнуто посредством промежуточного элемента 45. Промежуточный элемент 45 может располагаться любым образом, пригодным для поддержания желательного разнесения между первой подложкой 20 и второй подложкой 30. Как показано на фиг.5, первая подложка 20 и вторая подложка 30 может содержать грунтовочный слой 22, 22′ на лицевой главной поверхности 21 и на лицевой главной поверхности 31, соответственно. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения промежуточный элемент 45 проходит по периметру электрохромного оконного узла 10 рядом с наружными краями первой подложки 20 и второй подложки 30 с уплотнением, как известно в уровне техники. Хотя это и не обязательно, промежуточный элемент 45 может размещаться слегка вовнутрь от наружных краев первой подложки 20 и второй подложки 30. Такое размещение обеспечивает небольшое нависание первой и второй подложек, что может обеспечить для части первой и второй подложек 29 и 39 улучшенный электрический контакт. Промежуточный элемент 45 можно сконструировать из любого неэлектропроводного материала. В одном неограничивающем примере изобретения элемент 45 представляет собой полимерный материал, к примеру отверждаемые органические полимерные материалы, такие как - но без ограничения - термопластичный материал, термоусадочный материал, материал из отверждаемой ультрафиолетом смолы и их сочетания. В качестве герметизирующего элемента 45 полезны органические герметизирующие материалы на основе эпоксидной смолы.

На фиг.1 и 2 периметр первой подложки 20 образует противоположные края 20а и 20с, которые противолежат друг другу, а также противоположные края 20b и 20d, которые противолежат друг другу. Аналогично, вторая подложка 30 включает в себя противоположные края 30а и 30с, а также противоположные края 30b и 30d.

На фиг.3 первая подложка 20 и вторая подложка 30 снабжены слоем прозрачного электропроводного материала в виде первого проводящего покрытия 29 и второго проводящего покрытия 39, соответственно, на обращенных друг к другу главных поверхностях 21 и 31 подложек 20 и 30, соответственно. Первое и второе проводящие покрытия 29 и 39 могут быть из любого материала, который по существу прозрачен для видимого света, стоек к коррозии от любых материалов в электрохромном устройстве, а также в атмосфере и имеет хорошую электропроводность. Хотя это и не обязательно, покрытия 29 и 39, как правило, включают в себя одно или несколько металлических покрытий или покрытий из оксида металла, таких как - но без ограничения - серебро, золото, оксид олова, оксид индия и олова (ОИО) (ITO), легированный фтором оксид олова (ФОО) (FTO), легированный сурьмой оксид олова, ОИО/металл/ОИО (ОМО) (IMI), а также любые иные материалы, известные в технике. В одном неограничивающем варианте осуществления проводящие покрытия 29 и 39 являются многослойными покрытиями, содержащими структуру ОИО/серебро/ОИО (ОМО). Проводящие покрытия 29 и 39 могут быть наложены любым из нескольких известных способов, в том числе пиролизом, химическим осаждением из паровой фазы и магнетронным напылением. Первое и второе проводящие покрытия 29 и 39 могут быть выполнены из одного и того же или разных материалов.

В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения первое и второе проводящие покрытия 29 и 39 имеют поверхностное сопротивление от 0,1 до 1,1 Ом на м², например в диапазоне от 0,2 до 0,5 Ом на м². Далее, толщина первого и второго проводящих покрытий 29 и 39 может быть одна и та же или различная по отношению друг к другу, и толщина покрытия может быть равномерной, т.е. одной и той же общей толщины, или же неравномерной, т.е. толщина покрытия меняется. В одном неограничивающем варианте осуществления покрытия имеют одну и ту же общую толщину в диапазоне от 5000 Å до 50000 Å, к примеру от 13000 Å до 26000 Å.

Как показано на фиг.3, электрохромная среда 40 содержится внутри камеры 41, образованной между первой подложкой 20 и второй подложкой 30. В одном неограничивающем варианте осуществления камера 41 имеет толщину от 15 до 20 мм. Электрохромная среда 40 может быть материалом любого типа, известного в технике, и может быть в любом известном виде, таком как - но без ограничения - электрохромные растворы, гели, полутвердые материалы и т.п. Электрохромная среда 40 включает в себя, по меньшей мере, один электрохромный состав или краситель, который определяет цвет. Такие материалы хорошо известны в уровне техники для окрашивания в последовательно во все более темные цвета или тени по мере того как прикладывается все более высокий электрический потенциал. Когда потенциал отключается или меняет знак, окрашивание удаляется или обесцвечивается, обеспечивая пропускание света через электрохромную среду 40 в той же степени, что и перед тем, как был приложен потенциал. В одном неограничивающем варианте осуществления электрохромная среда содержит краситель-виологен и диметилфеназиновый краситель.

В одном неограничивающем варианте осуществления электрохромная среда 40 представляет собой электрохромную среду как фазу в растворе. Материал, содержащийся в растворе в ионопроводящем электролите, остается в растворе в электролите при электрохимическом восстановлении или окислении (в том числе гель). В другом неограничивающем варианте осуществления изобретения электрохромная среда 40 представляет собой ограниченную поверхностью электрохромную среду, в которой материал, который прикреплен непосредственно к электропроводному электроду или ограничен вблизи от него, остается прикрепленным или ограниченным при электрохимическом восстановлении или окислении. В еще одном неограничивающем варианте осуществления изобретения электрохромная среда 40 представляет собой электрохромную среду 40, относящуюся к электроосаждаемому типу. Материал, содержащийся в растворе в ионопроводящем электролите, образует слой на электропроводном электроде при электрохимическом восстановлении или окислении.

Хотя это и не обязательно, в одном неограничивающем варианте осуществления электрохромная среда 40 включает в себя, по меньшей мере, одно анодное электрохромное соединение и, по меньшей мере, одно катодное электрохромное соединение, причем анодное соединение представляет окисляемый материал, а катодное соединение представляет восстанавливаемый материал. При приложении к электрохромной среде 40 электрического потенциала анодное электрохромное соединение окисляется, а катодное электрохромное соединение одновременно восстанавливается. Такое одновременное окисление и восстановление приводит к изменению коэффициента поглощения на, по меньшей мере, одной длине волны в видимом спектре. Комбинация таких анодного и катодного электрохромных соединений в электрохромной среде 40 определяет связанный с ними цвет при приложении электрического потенциала. Такие катодные электрохромные соединения обычно называют красителями-виологенами, а такие анодные электрохромные соединения обычно называют феназиновыми красителями.

Электрохромная среда 40 может также включать в себя другие материалы, такие как растворители, светопоглотители (к примеру УФ поглотители), светостабилизаторы, термостабилизаторы, антиоксиданты, загустители, модификаторы вязкости и аналогичные материалы.

На фиг.5 показан один неограничивающий вариант осуществления изобретения. Первая подложка 20 снабжена грунтовочным слоем 22 на противостоящей главной поверхности 21, а вторая подложка 30 снабжена грунтовочным слоем 22′ на главной поверхности 31 (далее также называются «первый грунтовочный слой 22» и «второй грунтовочный слой 22′»). Первая подложка 20 и вторая подложка 30 являются предпочтительно пластмассовыми и имеют толщину в диапазоне от 0,02 дюйма до 2 дюймов (0,5 мм - 50 мм), например от 0,08 дюйма до 1 дюйма (2 мм - 25 мм). В одном неограничивающем варианте осуществления первый и второй грунтовочные слои 22, 22′ сделаны из эпоксидного силана, к примеру бис фенил А эпокси, и имеют более низкий коэффициент расширения, чем тот, что соответствует первой подложке 20 и второй подложке 30, соответственно. Поскольку оконный узел непрерывно расширяется и (или) сжимается при работе вследствие изменения давления и (или) температуры, первый и второй грунтовочные слои 22, 22′ снижают напряжение между подложками 20, 30 и покрытиями 29, 39, чтобы способствовать в предотвращении отслаивания покрытий. Первый и второй грунтовочные слои 22, 22′ могут также включать в себя светопоглотители, к примеру УФ поглотители, чтобы снизить повреждение оконного узла под действием ультрафиолета. Хотя и не обязательно, каждый из грунтовочных слоев 22, 22′ может накладываться на противостоящие главные поверхности 21 и 31 посредством способа покрытия поливом, известного специалистам. После нанесения первый и второй грунтовочные слои 22, 22′ термоотверждаются в течение приблизительно от 1 до 5 часов в вакуумной камере. В одном неограничивающем варианте осуществления каждый из грунтовочных слоев 22, 22′, который может иметь одну или несколько пленок, меньше или равен 25 мкм по толщине.

На фиг.6 показан один частный неограничивающий вариант осуществления изобретения, в котором первый и второй грунтовочные слои 22, 22′ включают в себя пакет с постепенным термическим расширением, образованный первым пленочным слоем 22а, вторым пленочным слоем 22b, смежным с первым пленочным слоем 22а, и третьим пленочным слоем 22с, смежным со вторым пленочным слоем 22b. Третьи пленочные слои 22с первого и второго грунтовочных слоев 22, 22′ являются ближайшими к электрохромной среде 40. В одном неограничивающем варианте осуществления коэффициент расширения первого пленочного слоя 22а меньше, чем у пластмассовой подложки 20, 30. Коэффициент расширения второго пленочного слоя 22b меньше, чем у первого пленочного слоя 22а, а коэффициент расширения третьего пленочного слоя 22с меньше, чем у второго пленочного слоя 22b. В одном неограничивающем варианте осуществления каждый из пленочных слоев 22а, 22b и 22с выполнен из эпоксидного силана, к примеру, бис фенил А эпокси, причем коэффициент расширения может понижаться путем увеличения содержания силана в эпоксидной силановой пленке. Первый пленочный слой 22а, второй пленочный слой 22b и третий пленочный слой 22с могут меняться по толщине, по отдельности или равномерно. В одном неограничивающем варианте осуществления общая толщина каждого из первого и второго пленочных слоев 22, 22′ меньше или равна 25 мкм. Как будет понятно, изобретение не ограничивается трехпленочным грунтовочным слоем. Грунтовочные слои могут альтернативно включать в себя две грунтовочные пленки или четыре или более грунтовочные пленки. В широком аспекте изобретения, если присутствует множество грунтовочных пленок, по меньшей мере, одна из грунтовочных пленок имеет коэффициент расширения меньше, чем у подложки, на которой она расположена. В другом неограничивающем варианте осуществления, если присутствует одна грунтовочная пленка, эта грунтовочная пленка имеет коэффициент расширения меньше, чем у подложки, на которой она расположена.

Первое проводящее покрытие 29 и второе проводящее покрытие 39 накладываются поверх соответствующих грунтовочных слоев 22, 22′. В одном неограничивающем варианте осуществления первое и второе проводящие покрытия 29 и 39 состоят из пакета ОИО/серебро/ОИО, имеющего удельное сопротивление 0,2 Ом на м², как показано на фиг.5 и 6. Первое проводящее покрытие 29 имеет серебряную пленку 29b толщиной меньше или равную 150 Å, помещенную между ОИО пленками 29а и 29с. Второе проводящее покрытие 39 имеет серебряную пленку 39b толщиной меньше или равную 150 Å, помещенную между ОИО пленками 39а и 39 с. Пакет ОИО/серебро/ОИО первого и второго покрытий 29 и 39 может, по желанию, повторяться как блок, к примеру, от 1 до 6 раз. В одном неограничивающем варианте осуществления присутствуют три серебряных слоя. Дополнительно, пленки ОИО 29а, 29с, 39а, 39с могут быть заменены пленкой оксида цинка, легированной или нелегированной проводящей пленкой станната цинка, или и той, и другой. Непроницаемый для кислорода слой 24, как показано на фиг.5 и 6, может быть помещен между камерой 41 электрохромной среды и первым, и вторым электропроводными покрытиями 29 и 39. Однако, как будет ясно специалисту, непроницаемый для кислорода слой 24 может быть наложен между грунтовочными слоями 22, 22′ и каждым соответствующим первым и вторым проводящими покрытиями 29 и 39. Непроницаемый для кислорода слой 24 предотвращает окисление красителей, содержащихся в электрохромной среде 40. В одном неограничивающем варианте осуществления электрохромная среда 40 содержится в камере 41, которая в этом неограничивающем варианте осуществления имеет ширину приблизительно 0,02 дюйма (0,5 мм). Электрохромная среда 40 содержит от 95% до 98% пропилен карбоната в качестве растворителя для комбинированного 1/10 мас.% красителя-виологена и диметилфеназинового красителя. Тетрабутил тетрафторборат аммония присутствует в электрохромной среде 40 в виде солевого раствора, чтобы способствовать проводимости. Далее от 2,0 мас.% до 5,0 мас.% полиуретанового или полиуретан акрилатного полимера присутствует в электрохромной среде 40, чтобы получить гель. В данном неограничивающем варианте осуществления краситель-виологен является катодным электрохромным соединением, а диметилфеназиновый краситель является анодным электрохромным соединением. При приложении к электрохромной среде 40 электрического потенциала диметилфеназиновый краситель окисляется, а краситель-виологен одновременно восстанавливается. Как обсуждалось выше, одновременное окисление и восстановление приводит к изменению коэффициента поглощения на, по меньшей мере, одной длине волны в видимом спектре. Комбинация этих анодного и катодного электрохромных соединений в электрохромной среде 40 определяет связанный с ними цвет при приложении электрического потенциала. В данном частном варианте осуществления краситель-виологен изменяется до темно-синего, а диметилфеназиновый краситель изменяется до светло-желтого. Таким образом, при приложении электрического потенциала электрохромная среда 40 становится аквамаринового цвета. Далее, присутствие образующего гель полиуретанового или полиуретан акрилатного полимера предотвращает перемещение и расщепление красителей. Специалисту понятно, что эти красители могут быть заменены или дополнены другими красителями, чтобы получить отличный цвет или отличные цвета для электрохромной среды 40. Увеличение электрического потенциала, такое как увеличение напряжения, делает цвет электрохромной среды более темным. Таким образом, когда электрохромный оконный узел 10 установлен, например, в самолете, предлагаемое затенение может быть «персонализированным», т.е. напряжение или электрический потенциал можно увеличивать или уменьшать, чтобы обеспечить светопропускание от 0,1% до 70% или более. Светопропускание в 70% или более переводит электрохромную среду 40 в ясное или обесцвеченное состояние. Чем темнее электрохромная среда 40, тем на больший процент уменьшается светопропускание. Помимо этого, в данном частном варианте осуществления изобретения, если электрический потенциал снимается, например, при отключении питания, электрохромный оконный узел 10 самообесцвечивается до ясного состояния. Величина электрического потенциала может регулироваться конечным пользователем узла 10 посредством нажимных кнопок или узла с делениями, который управляет величиной тока, направляемого в узел 10.

Хотя это и не обязательно, в одном неограничивающем варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один край покрытия 29 и (или) 39 проходит, по меньшей мере, близ края подложки 20 и (или) 30, соответственно, т.е. края 11 периметра узла 10, к примеру, в 2 дюймах, или 1 дюйме, или 0,5 дюйма (5,08 см, или 2,54 см, или 1,27 см) от края 11 периметра. В частном неограничивающем варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1-6, все края покрытий 29 и 39 проходят, по меньшей мере, вблизи края 11 периметра узла 10, а в одном неограничивающем варианте осуществления все края покрытия 29 и 39 проходят до края соответствующей подложки и, таким образом, до края 11 периметра узла 10.

Как показано на фиг.1-6, в одном неограничивающем варианте осуществления множество первых средств соединено с первым проводящим покрытием 29, а множество вторых средств соединено со вторым проводящим покрытием 39. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения множество первых средств содержит множество электрических шин 60, а множество вторых средств содержит множество электрических шин 80. Без ограничения настоящего изобретения в одном частном варианте осуществления электрические шины 60 и 80 обеспечивают электрическое соединение между источником питания постоянного тока (не показан на фиг.1-7) и первым и вторым проводящими покрытиями 29 и 39, соответственно. Такое электрическое соединение может быть установлено любым известным образом. Например, как показано на фиг.3 и 4, каждая из анодных электрических шин 60 может быть соединена паяным соединением 64 с анодным проводником 65, тогда как каждая из катодных электрических шин 80 может быть соединена паяным соединением 84 с катодным проводником 85. Таким образом, положительный ток прикладывается к анодным электрическим шинам 60 и покрытию 29, а отрицательный ток прикладывается к катодным электрическим шинам 80 и покрытию 39, обеспечивая электрический потенциал между покрытиями в электрохромной ячейке. Далее, внешняя крышка или изолятор (не показано) может быть предусмотрена вокруг края 11 периметра электрохромного оконного узла 10 для зашиты промежуточных узлов 45, проводов 65 и 85 и (или) соединений 64 и 84. В другом неограничивающем варианте осуществления единственная электрическая шина может быть соединена с первым проводящим покрытием 29, а другая единственная электрическая шина может быть соединена со вторым проводящим покрытием 39.

В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1-6, края покрытия 29 проходят до края 11 периметра узла 10, и анодные электрические шины 60, которые находятся в контакте с первым проводящим покрытием 29, предусмотрены вдоль противоположных краев 20b и 20d первой подложки 20. При этом электрический ток от источника питания подается на противоположные края первого проводящего покрытия 29 вдоль противоположных краев 20b и 20d первой подложки 20. Аналогично, края покрытия 39 проходят до края 11 периметра узла 10, и катодные электрические шины 80, которые находятся в контакте со вторым проводящим покрытием 39, предусмотрены вдоль противоположных краев 30b и 30d второй подложки 30. При этом электрический ток от источника питания подается на противоположные края второго проводящего покрытия 39 вдоль противоположных краев 30b и 30d второй подложки 30. Электрические шины 60 могут альтернативно или одновременно размещаться вдоль противоположных краев 20а и 20 с первой подложки 20, а электрические шины 30 могут альтернативно или одновременно размещаться вдоль противоположных краев 30а и 30 с второй подложки 30.

В неограничивающем варианте осуществления, аналогичном показанному на фиг.1-6, края покрытия 29 проходят до края 11 периметра узла 10, и анодные электрические шины 60, которые находятся в контакте с первым проводящим покрытием 29, размещены вдоль противоположных краев 20а и 20с первой подложки 20. При этом электрический ток от источника питания подается на противоположные края первого проводящего покрытия 29 вдоль противоположных краев 20а и 20с первой подложки 20. Аналогично, края покрытия 39 проходят до края 11 периметра узла 10, и катодные электрические шины 80, которые находятся в контакте со вторым проводящим покрытием 39, размещены вдоль противоположных краев 30b и 30d второй подложки 30. При этом электрический ток от источника питания подается на противоположные края второго проводящего покрытия 39 вдоль противоположных краев 30b и 30d второй подложки 30. Кроме того, эти противоположные края первого и второго покрытия 29 и 39, к которым приложен электрический ток, разнесены друг от друга. Не привязываясь к какой-либо конкретной теории, считается, что приложение тока к противоположным краям покрытий и пространственное разнесение краев первого покрытия, которые возбуждаются положительным током, от краев второго покрытия, которые возбуждаются отрицательным током, приводит к равномерному приложению электрического потенциала по всей электрохромной ячейке, в результате чего получается равномерное окрашивание электрохромной среды и снижение диафрагменного эффекта (постепенное окрашивание от края ячейки к ее центру). Выражение «равномерное окрашивание» означает, что части электрохромной среды, которые меняют цвет вследствие приложения электрического потенциала, все меняются в общем одинаковым образом, к примеру в общем в одно и то же время и (или) в общем с одной и той же скоростью.

В другом неограничивающем варианте осуществления изобретения электрические шины 60 размещены вдоль противоположных краев 20а и 20с, а также вдоль противоположных краев 20b и 20d, а электрические шины 80 размещены вдоль противоположных краев 30b и 30d, а также вдоль противоположных краев 30а и 30с. При этом анодные электрические шины 60 размещены вокруг периметра всей первой подложки 20, а катодные электрические шины 80 размещены вокруг периметра всей второй подложки 30, т.е. электрические шины 60 и 80 расположены вокруг всего края 11 периметра узла 10. В одном частном неограничивающем варианте осуществления, показанном на фиг.4, электрические шины 60 и электрические шины 80 размещены чередующимся образом, т.е. каждая электрическая шина 60 размещена между каждой электрической шиной 80 вокруг края 11 периметра оконного узла 10. Такое размещение обеспечивает равномерное приложение электрического потенциала по всему электрохромному оконному узлу 10. Хотя это и не обязательно, в одном неограничивающем варианте осуществления изобретения каждая анодная электрическая шина 60 пространственно разнесена от каждой катодной электрической шины 80 по краю 11 периметра оконного узла 10 на расстояние, по меньшей мере, 0,5 дюйма (1,27 см). Такое разнесение гарантирует, что не будет закорачивания тока между электрическими шинами, и обеспечивает равномерный электрический потенциал по всему электрохромному устройству. Помимо этого, такая конфигурация электрических шин обеспечивает, что даже при длительном приложении электрического потенциала разделение красителей минимизируется. Разделение красителей представляет собой тенденцию красителей размещаться и концентрироваться в той части узла, где электрическая мощность наибольшая, как правило, вдоль электрических шин.

Электрические шины 60 и 80 могут быть сделаны из любого материала с высокой проводимостью, обычно используемого для электрических шин и общеизвестного в технике. Неограничивающие примеры типичных материалов электрических шин включают в себя металлическую фольгу, к примеру медную фольгу, металлическое покрытие, к примеру золотые покрытия, и проводящие металлсодержащие керамические краски, к примеру серебряную керамическую краску.

Размер и форма электрических шин 60 и 80 могут быть подходящими для конкретной геометрии электрохромного оконного узла. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения каждая из электрических шин 60 и 80 имеет длину, по меньшей мере, 0,5 дюйма (1,27 см). Электрические шины 60 и 80 могут быть по длине всего края подложек 20 и 30.

Как отмечалось, электрохромная среда 40 способна изменять цвет, а тем самым и светопропускание, когда к этой среде приложен электрический потенциал. Приложение электрического потенциала может быть выборочным, т.е. электрохромный оконный узел может переключаться между одним уровнем коэффициента пропускания, когда не приложено никакого потенциала, и вторым уровнем коэффициента пропускания, когда электрический потенциал приложен для изменения цвета красителей и снижения светопропускания электрохромной среды 40. Этот признак наиболее легко достигается путем обеспечения переключателя для выборочного приложения электрического тока к оконному узлу.

В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения окрашивание электрохромной среды между возбужденным и невозбужденным электрическими состояниями является самообесцвечиваемым, т.е. окрашивание электрохромной среды, когда она находится в электрохимически активированном состоянии при приложении электрического потенциала, автоматически возвращается в исходное состояние или стирается до исходного состояния, к примеру бесцветного состояния, когда электрический потенциал снимается. Следует понимать, что исходное состояние может быть и цветным состоянием или оно может иметь цвет или оттенок.

В еще одном неограничивающем варианте осуществления электрохромный оконный узел является переключаемым и несамостираемым, т.е. приложение электрического потенциала заставляет электрохромную среду окрашиваться, и электрохромная среда будет оставаться в окрашенном состоянии до тех пор, пока электрический потенциал не изменит знак или не будет закорочен.

Кроме того, цвет красителя может быть постоянного темного цвета или оттенка при приложении электрического потенциала, либо он может быть с изменяющейся степенью темноты или затенения, в зависимости от величины электрического потенциала, установленного в электрохромной среде. Например, конкретное окрашивание или затенение может изменяться при изменении напряжения и плотности мощности. При приложении к электрохромной среде низкой плотности мощности краситель может начать окрашиваться. Увеличение напряжения может вызвать темнение красителя до более глубокой темноты или интенсивности. При этом оконный узел может изменять степень коэффициента светопропускания при изменении электрического потенциала. Поэтому оконный узел можно регулировать до желательного уровня темноты или затенения на основе величины приложенного к нему электрического потенциала. Этого можно легко достичь, например, путем встраивания переключателя или какого-либо иного управляющего устройства между источником электропитания и оконным узлом, как обсуждалось ранее и будет обсуждаться позже более подробно. Хотя это и не обязательно, в одном неограничивающем варианте осуществления изобретения электрохромный оконный узел является переключаемым между минимальным значением LTA в диапазоне от 1 до 20 процентов и максимальным значением LTA в диапазоне от 60 до 70 процентов. Как таковой, электрохромный оконный узел может при желании эффективно функционировать в качестве непрозрачной шторы для окна, к примеру, автомобильного или самолетного остекления.

Величина тока, приложенного к электрохромному оконному узлу, может выбираться на основе конкретного узла и конкретной используемой электрохромной среды. В одном неограничивающем варианте осуществления изобретения величина тока находится в диапазоне от 0,4 В до 1,2 В, к примеру от 0,5 В до 1,0 В.

На фиг.7 представлен другой неограничивающий вариант осуществления изобретения. Электрохромный оконный узел 10 встроен в самолетный оконный узел 88, который содержит пылезащитную крышку 80, электрохромный оконный узел 10 и окно 92 салона. Пылезащитная крышка 90 предусмотрена на внутренней стороне самолетного оконного узла 88 и отделена от электрохромного оконного узла 10 пространством 94. Пылезащитная крышка 90 предназначена для защиты электрохромного оконного узла 10 от физического контакта с пылью и другими воздушными частицами, а также от касания электрохромного оконного узла 10 людьми. Пылезащитная крышка 90 сделана из пластмассового или стеклянного материала. В одном неограничивающем варианте осуществления пылезащитная крышка 90 сделана из пластмассы Lexan®. Окно 92 салона предусмотрено на внешней стороне самолетного оконного узла 88 и отделено от электрохромного оконного узла 10 пространством 96. Окно 92 салона герметизировано в оконном отверстии в самолете.

Теперь будет описано использование электрохромного оконного узла со ссылкой на фиг.3 в качестве примера изобретения. Электрохромный оконный узел, выполненный как описано выше, представляет собой в общем прозрачный узел, когда к нему не приложено никакого электрического потенциала. Как таковой, электрохромный оконный узел 10 находится в просветленном состоянии и, возможно, имеет высокий коэффициент светопропускания. Когда желательно затенение оконного узла, электрохромный оконный узел активируется, например, с помощью переключателя, который активируется пользователем. Активирование переключателя вызывает подачу тока от источника питания на электрические шины 60 и 80 любым подходящим способом, к примеру через присоединенные к нему проводные выводы и в первое и второе проводящие покрытия 29 и 39. Такой ток вызывает приложение электрического потенциала к электрохромной среде, что в свою очередь вызывает, по меньшей мере, окисление анодного электрохромного состава и, по меньшей мере, восстановление катодного электрохромного состава. Эта реакция приводит к изменению цвета электрохромной среды, так что электрохромная среда начинает поглощать свет и темнеть. Поскольку электрический потенциал между покрытиями 29 и 39 прикладывается через электрические шины, как изложено выше, окрашивание электрохромной среды происходит быстро и равномерно по всему электрохромному оконному узлу.

Деактивирование узла 10 вызывает прерывание подачи питания на электрические шины 60 и 80. По сути, прикладываемый к электрохромной среде 40 потенциал снимается. Такое деактивирование может осуществляться с помощью той же самой схемы переключения, как обсуждалось выше для активирования узла 10. Как обсуждалось ранее, в случае самостираемой электрохромной среды оконный узел 10 вернется в свое исходное состояние. В случае несамостираемой электрохромной среды цвет останется до тех пор, пока электрический потенциал в среде не изменит знак.

В еще одном варианте осуществления изобретения только часть электрохромного оконного узла может окрашиваться для установления частично затененного окна. Такое частичное затенение может быть достигнуто выборочным приложением тока к выбранному числу анодных электрических шин 60 и катодных электрических шин 80, что создает электрический потенциал только на части электрохромного оконного узла. Такое предпочтительное частичное затенение может быть достигнуто, например, приложением тока выборочно к некоторым заданным анодным и катодным электрическим шинам 60 и 80. Такое выборочное приложение тока устанавливает электрический потенциал только на выбранной части электрохромного оконного узла 10. По существу, только часть электрохромной среды между этими областями приложения тока будет менять цвет, приводя к получению частично затененного узла, т.е. светопропускание через часть электрохромной среды, на которой установлен электрический потенциал путем возбуждения частей покрытий (вследствие выборочной запитки электрических шин), будет изменяться по сравнению с теми частями электрохромной среды, которые не находятся между возбужденными частями покрытий и на которые не воздействует электрический потенциал.

Отметим, что длительное приложение таким образом электрического тока к выбранному числу средств может привести к «размыванию» электрохромной среды. При этом электрохромная среда в области электрохромного оконного узла, к которой не приложен электрический потенциал, постепенно становится окрашенной до темного состояния. Считается, что это происходит вследствие того, что ток течет через весь проводящий слой, даже если электрический ток приложен только к части проводящего слоя, тем самым расширяется область электрохромной среды, к которой приложен электрический потенциал. Величина размывания зависит от конкретного поверхностного сопротивления проводящих покрытий. Например, встраивание проводящих покрытий с более высоким поверхностным сопротивлением несколько снизит этот эффект размывания. Однако увеличенное поверхностное сопротивление будет потреблять больше мощности для переключения цвета и потребует более длительный период времени для достижения полного окрашивания и переключения устройства.

Для того чтобы избежать этого эффекта размывания, в особенности с проводящими слоями с низким поверхностным сопротивлением, можно заземлять или закорачивать ток в средствах, которые не выбраны для приложения электрического тока, чтобы создать затененную область. Например, частично затененный оконный блок можно получить путем выборочного приложения тока к выбранным анодным электрическим шинам 60 и выбранным катодным электрическим шинам 80. За счет заземления или закорачивания тока в остальных электрических шинах никакой потенциал не прикладывается к этой части оконного узла 10. Таким образом, цвет электрохромной среды 40 в остальной части узла 10 в общем поддерживается в просветленном состоянии, и любой эффект размывания из верхней части, которая окрашена вследствие приложения электрического потенциала, снижается.

Более того, электрохромный оконный узел может включать в себя постепенное затенение по своей поверхности, так что электрохромный оконный узел постепенно изменяется от просветленного состояния через последовательно все более темные затененные секции к затемненному состоянию. Этого можно достичь аналогично тому, как описано выше в отношении предпочтительно затененной области, путем приложения меняющихся напряжений к различным средствам, чтобы достичь меняющейся степени затемнения электрохромной среды. По сути, электрохромный оконный узел 10 может постепенно затеняться от затемненного состояния в верхней части через слегка затемненное состояние в средней части до просветленного состояния в нижней части.

В другом неограничивающем варианте осуществления изобретения можно достичь постепенного затенения в электрохромном оконном узле, так что часть электрохромного оконного узла полностью окрашена, а отдельная часть электрохромного оконного узла лишь частично окрашена. По сути, электрохромный оконный узел 10 будет включать в себя постепенное затенение, от полностью затемненного состояния в его верхней части к слегка затемненному состоянию в нижней части.

Следует понимать, что из-за множества анодных и катодных электрических шин, расположенных вокруг края 11 периметра оконного узла 10, как показано на фиг.4 и подробно обсуждено выше, данный вариант осуществления может также работать таким образом, что затемняет одну или несколько выбранных частей узла 10 и (или) создает постепенное затенение в одной или нескольких частях узла 10.

Чтобы управлять узором затенения электрохромных оконных узлов описанного здесь типа, можно использовать контроллер (не показан) для управления распределением питания к проводящим покрытиям. Контроллер можно использовать для управления электропитанием, подаваемым источником питания постоянного тока на каждую электрическую шину в узле 10. Конкретнее, контроллер может управлять возбуждением конкретной электрической шины (т.е. подавать ли ток в эту электрическую шину); не возбуждать или закорачивать шину. Помимо этого, контроллер может управлять величиной тока, подаваемого в конкретную электрическую шину. За счет управления, куда и сколько тока следует подавать в покрытиях, контроллер может устанавливать электрический потенциал только на выбранной части электрохромной среды, так что светопропускание через эту выбранную часть будет отличаться от светопропускания через другие ее части. В результате контроллер можно использовать для получения желательного изменения светопропускания узла, такого как - но без ограничения - затемнение выбранной части узла или обеспечение постепенного затенения, как обсуждалось ранее. Контроллер может также управлять током с учетом особенностей несимметрии узла, к примеру формы, длины электрических шин, толщины покрытий и т.п.

Итак, описано множество вариантов осуществления изобретения. Понятно, что эти варианты осуществления являются просто иллюстрацией изобретения. Многие варианты и модификации изобретения, которые станут понятны специалистам, предназначены для включения в объем нижеследующей формулы изобретения.

Реферат

Электрохромное окно включает в себя первую прозрачную пластмассовую подложку с первой грунтовкой на, по меньшей мере, ее части и с первым электропроводным покрытием на, по меньшей мере, части первой грунтовки. Вторая прозрачная пластмассовая подложка имеет вторую грунтовку на, по меньшей мере, ее части и второе электропроводное покрытие на, по меньшей мере, части второй грунтовки. Первая грунтовка имеет коэффициент расширения меньше, чем коэффициент расширения первой пластмассовой подложки, а вторая грунтовка имеет коэффициент расширения меньше, чем коэффициент расширения второй пластмассовой подложки. Между первым и вторым электропроводными покрытиями расположена электрохромная среда. Первое и/или второе электропроводное покрытие имеет металлический слой, расположенный между первым и вторым слоями оксида металла. Технический результат - предотвращение отслаивания покрытий. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула