DE3142906A1 - Stufenweise ladungssteuerung fuer elektrochrome schichten - Google Patents

Stufenweise ladungssteuerung fuer elektrochrome schichten

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DE3142906A1
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Horst Dipl.-Ing. 7920 Heidenheim Ballmer
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/163—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor

Description

3U2906
FIRMA CARL ZEISS, 7920 HEIDEMHEIM (BRENZ)
Stufenweise Ladungssteuerung für eLektrochrome Schichten
1 P
3H2906
Stufenweise Ladungssteuerung für elektrochrome Schichten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Absorptionsgrades einer elektrochromen Schicht. 5
Elektrochrome Schichten werden beim Anlagen einer Spannung, bzw. bei Zufuhr von Ladungen, dunkel, d.h. ihr Absorptionsgrad nimmt zu. Beim Abzug von Ladungen werden die Schichten wieder transparent.
Die Ausnutzung dieser Erscheinung ist bekannt für Anzeigeelemente, wobei nur der transparente und der gefärbte Zustand verwendet werden. Dabei wird beim Färben eine definierte Zeit ein definierter Strom zugeführt. Eine zu große Zufuhr von Ladungen muß vermieden werden, weil sonst die Schicht zerstört wird. Dagegen ist der Entfärbevorgang unkritisch, weil nicht mehr Ladungen aus der Schicht entnommen werden können, als in ihr vorhanden sind und die völlig ladungsfreie Schicht auch die Schicht mit dem geringsten Absorptionsgrad ist. Ein wesentlicher Vorteil der elektrochromen Schichten besteht darin, daß sie nur während der Änderung ihres Absorptionsgrades Strom verbrauchen.
Für Anzeigeelemente sind zwei Zustände der elektrochromen Schicht ausreichend. Für andere Anwendungszwecke, wie z.B. Sonnenschutzbrillen, abblendbare Spiegel und optische Filter sind jedoch Zwischenwerte vorteilhaft oder notwendig. Verwendet man für das Hin- und Herfahren zwisehen derartigen Zwischenwerte gleiche Lade- und Entladezeiten bei gleichem Lade- und Entladestrom, d.h. gleiche Zu- und Abfuhr von Ladungen, dann wird die Schicht immer heller, da für das Färben einer elektrochromen Schicht mehr Ladung benötigt wird, als man für das Entfärben Ladung entnehmen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung für elektrochrome Schichten anzugeben, welche es ermöglicht, auch Zwischenwerte des Absorptionsgrades einzustellen, wobei auch bei mehrmaligem Wechsel zwischen Zwischenwerten eine ausreichende Reproduzierbarkeit erreicht wird und eine Zerstörung der Schicht durch zu große Ladungszufuhr mit Sicherheit vermieden wird.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für den Absorptionsgrad mehrere Stufen vorgesehen sind, άαΆ für die Entfärbevorgänge der Schicht kleinere Ladungsmengen entnommen werden als bei den entsprechenden Färbevorgängen zugeführt werden und daß die La-5dungsmengen für die Entfärbevorgänge etwas über jenen Ladungsmengen liegen, die zum Erreichen von Stufen mit exakt gleichem Absorptionsgrad erforderlich sind.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Färbe- und Entfärbevorgang von einem Komparator gestartet und gestoppt wird, welcher einen Vorgabewert mit dem Wert eines Auf/ab-Zählers vergleicht, und daß während eines Färbe- oder Entfärbevorgonges der elektrochromen Schicht von zwei Konstantstromquellen Ladungen zu— bzw. abgeführt werden und von einem Taktgenerator Zählimpulse an einen Auf/ab-Zähler gegeben werden, so daß der Zählerstand den Färbezustand der Schicht kennzeichnet.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die elektrochrome Schicht mit zwei Konstantstromquellen verbunden ist, über welche Ladungen zu— oder abgeführt werden, daß die Schalteingänge der Konstantstromquellen mit einem Komparator verbunden sind, welcher mit einem Schaltungsteil zur Vorgabe eines Sollwertes und mit einem Auf/ab-Zähler verbunden ist, daß der Auf/ab-Zähler mit einem Taktgenerator verbunden ist, und daß, wenn die am Komparator anliegenden Signale ungleich sind, der Schicht über die Konstantstromquellen Ladungen zu- bzw. abgeführt werden und von dem Taktgenerator Zähl impulse an den Auf/ab-Zähler gehen, wobei die Frequenz des Taktgenerators beim Entfärbevorgang größer ist als beim Färbevorgang.
Dabei wird jedoch die Taktfrequenz für das Entfärben etwas zu niedrig eingestellt, so daß die Schicht immer etwas mehr entfärbt als gefärbt wird. Dadurch wird vermieden, daß selbst bei häufigem Wechsel der Zwischenstufen, die Schicht zu viel Ladung erhalten könnte und damit zerstört würde. Das ein wenig zu starke Entfärben der Schicht wird bei jeder Einstellung auf den völlig entfärbten Zustand ausgeglichen, da der Schicht nicht mehr als alle Ladungen entzogen werden können.
In einer anderen Ausführungsform werden bei gleicher Taktfrequenz Lade- und Entladestrom der Konstantstromquellen derart unterschiedlich eingestellt, daß die ungleiche Ladungsmenge für Färben und Entfärben fast ausgeglichen wird. In diesem Fall wird der Entladestrom ein klein wenig 5zu groß eingestellt, um bei häufigem Wechsel der Zwischenstufen eine Zerstörung der Schicht durch eine zu große Ladungsmenge mit Sicherheit zu vermeiden.
In beiden Fällen sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung für die Kostantstromquellen Transistoren vorgesehen, die über Basiswiderstände in Emitterschaltung angesteuert werden.
Die maximal mögliche Ladungsmenge zum Färben der Schicht ist bei allen Ausführungsformen durch die maximal mögliche'Binärkombination des Vor-15gabewertes begrenzt, während die Zwischenstufen des Absorptionsgrades durch die möglichen Binärkombinationen repräsentiert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zur Einstellung der verschiedenen Vorgabewerte Drucktasten vorgesehen, bei deren Betätigung in einer Codier- und Speichereinrichtung der entsprechende Vorgabewert binär gespeichert wird. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform mit automatischer Regelung durch eine helligkeitsgesteuerte Vorgabewerterzeugung. Dabei wird das Signal einer vor der elektrochromen Schicht angeordneten Fotodiode entweder durch eine Komparatorkette oder durch mehrere als Differenzspannungskompensatoren mit Hysterese beschaltete Operationsverstärker und logische Verknüpfungen in dieselben Binärsignale umgesetzt wie bei der Eingabe der Vorgabewerte über Drucktasten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der on Verwendung mehrerer Taktfrequenzen oder Ladeströme für den Färbevorgang. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Zwischenstufen trägt ferner eine Erweiterung bei, durch die ein neuer Färbe- oder Entfärbevorgang nur ausgelöst werden kann, wenn das System in Ruhe ist oder wenn, während eines noch laufenden Färbe- oder Entfärbevorganges, ein definierter Zustand vorliegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Anordnung mit Drucktasten für die Eingabe der Vorgabewerte;
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild für die Erzeugung der Vorgabewerte durch einen optischen Sensor;
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild für eine hysteresebehaftete Umwandlung des Signales vom optischen Sensor in Digitalsignale und
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild für die Erzeugung von mehreren Taktfrequenzen für den Färbevorgang.
In Fig. 1 ist mit 11 die elektrochrome Schicht bezeichnet, deren eine Elektrode 12 auf Nullpotential liegt und deren andere Elektrode 13 mit den Konstantstromquellen 18 und 19 verbunden ist. Die Konstantstromquellen 18 und 19 bestehen aus dem PNP-Transistor 14 und dem NPN-Transistor 15, deren Emitter mit einer positiven und einer negativen Spannungsquelle verbunden sind und deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit der elektrochromen Schicht verbunden ist. Die Transistoren 14 und 15 werden über die Basiswiderstände 16 und 17 angesteuert, deren Größe über die Stromverstärkung der Transistoren alleine den Lade— bzw. Entladestrom für die Schicht bestimmt und begrenzt. Während des Färbens wird der PNP-Transistor 14 durchgesteuert; beim Entfärben der NPN-Transistor 15.
Lade— und Entladestrom für die elektrochrome Schicht werden ein— und ausgeschaltet von dem Komparator 3. Dieser vergleicht digital einen im Schaltungsteil 4 gespeicherten Vorgabewert, der am B-Eingang anliegt, mit dem im Auf/ab-Zähler 2 vorliegenden Wert, der am Α-Eingang anliegt. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel liegen die Eingänge BQ und Bj fest auf 0; in diesem Fall ist der Vorgabewert auf vier Binärkombinationen beschränkt. Der vom Auf/ab-Zähler angelieferte Binärwert ist jedoch im Ausführungsbeispiel vierstellig; der Zustand A=B kann also nur vorliegen, wenn die beiden niederwertigen Stellen des Auf/ab-Zählers 2 den Wert G) haben.
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Der Komparator 3 ist über Steuerleitungen auch mit dem Taktgenerator 5 verbunden, in dem die der Ladungssteuerung zugrunde liegende">Taktsignale erzeugt werden. Der Taktgenerator enthält zwei Generatoren 58 und 59 deren unterschiedliche Frequenz durch die Kondensatoren 51 und 54, die SWiderstände 52 und 55 und die Schmitt-Trigger-NAND-Gatter 53 und 56 bestimmt sind, und die in Abhängigkeit von der Färberrichtung angesteuert werden. Beim Färben wird der Takt mit der niedrigeren Frequenz eingeschaltet, beim Entfärben der mit der höheren Frequenz. Der Zähler 57 teilt die Taktfrequenz lediglich herunter.
Wenn der Komparator 3 feststellt, daß der im Schaltungsteil 4 vorliegende Vorgabewert größer ist als der augenblickliche Zählerstand im Auf/ab-Zähler 2, dann wird der Ausgang 'A<B' aktiviert; dadurch wird die Endstufe auf Färben geschaltet, der Generator 59 mit der niedrigeren
15Frequenz wird eingeschaltet und der Auf/ab-Zähler 2 wird über den Eingang 23 in Aufwärtsrichtung geschaltet. Ist der Vorgabewert kleiner als der augenblickliche Zählerstand, dann wird der Ausgang Ά>Β' aktiviert; dadurch wird die Endstufe auf Entfärben geschaltet und der Generator 58 mit der höheren Frequenz wird eingeschaltet. Bei inaktiven Ausgang Ά<Β' ist der Zähler immer in Abwärtsrichtung geschaltet. Wenn der Vorgabewert gleich dem Zählerstand ist, werden beide Ausgänge des Komparators Ά<Β' und 'A>B' inaktiv und sperren somit die Endstufe und den Zeitgeber; die elektrochrome Schicht wird nicht verändert und der Auf/ab-Zähler 2 bleibt stehen.
Der Schaltungsteil 4 ist eine Codier- und Speichereinrichtung für den Vorgabewert, in der die Signale aus dem Schaltungsteil 6 oder 7 in geeigneter Weise verschlüsselt und gespeichert werden. Seine Wirkungsweise wird zusammen mit dem Schaltungsteil 6 beschrieben. Dieses enthält - in
3Q dem gezeichneten Ausführungsbeispiel - vier Drucktasten 61 bis 64 zum Einstellen von vier verschiedenen Zuständen der elektrochromen Schicht. Der Schalter 61 schaltet den vollständig entfärbten Zustand ein, der Schalter 64 den vollständig gefärbten Zustand. Wird beispielsweise der Schalter 63 gedrückt, dann liegt über die aus den vier NAND-Gatterη 41 bis 44 aufgebaute Codiereinrichtung am Eingang R^ des Speicherflipflops 40 ein Η-Signal und am Eingang S2 ein Η-Signal. Dadurch nimmt der Ausgang des Flipflops die Bit-Kombination Q^=L und Q2=H an. Diesen
/0
Ausgangszustand hält das Flipflop so lange, bis eine andere Taste gedrückt wird.
V/egen der Speicherung des Vorgabewertes genügt es, die Tasten 61 bis kurz anzutippen, um den gewünschten Zustand einzugeben. Der gewünschte Färbezustand stellt sich dann unabhängig von der Dauer der Tastenbedienung ein.
Beim Einschalten der Anordnung muß für einen definierten Ausgangszustand gesorgt werden. Dafür ist der völlig entfärbte Zustand am günstigsten. Beim Einschalten der Betriebsspannung wird über des RC-Glied 60 die Schaltsituation des Tasters 61 über das NAND-Gatter 49 simuliert und gleichzeitig der Auf/ab-Zähler 2 über den Setzeingang 21 auf die höchstmögliche Binärkombination gesetzt. Dadurch wird über den Komparator 3 der Entfärbevorgang so lange ausgelöst, daß auch eine vollständige gefärbte Schicht mit Sicherheit vollständig entfärbt wird. Außerdem wird beim Einschalten der Untersetzer 57 über die Leitung 69 auf Null gesetzt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird an Stelle des Schaltungsteiles 6 mit Drucktastensteuerung die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zur Erzeugung der Vorgabewerte durch einen optischen Sensor an den Schaltungsteil 4 in Fig. 1 angekoppelt. Bei dieser helligkeitsgesteuerten Vorgabewerterzeugung wird der Kurzschlußstrom der Fotodiode 70, der einen streng linearen Zusammenhang mit der Beleuchtungsstärke hat, von dem Operationsverstärker 71 verstärkt und auf die Komparatorkette 72 gegeben, deren nicht invertierende Eingänge an dem Widerstandsnetzwerk 73 liegen. Je nach Beleuchtungsstärke sind ein oder mehrere Ausgänge der Komparatoren 74 bis 76 im "L"-Zustand. Die anschließenden Exklusiv-0R-Gatter 77 bis 79 wandeln das gewonnene Digitalsignal in eine für den Schaltungsteil 4 (Fig. 1) verwertbare Form um, und zwar in der Weise, daß jeweils eine aktive Signalleitung durch ihren "H"-Zustand einen bestimmten Beleuchtungsgrad repräsentiert. Die Ausgänge des in Fig. 2 dargestellten Schaltungsteiles wirken also in der gleichen V/eise wie die Drucktasten 61 bis 64 in Fig. 1. Über das Potentiometer 80 lassen sich die Komparatorschwellen verschieben und damit die Absorptionsstufen auf verschiedene Niveaus legen.
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* <* η η a a.. β A * ΡΑ ρ « Λ » A
Die beschriebene A/D-Umsetzung durch eine Komparatorkette hat den Vorteil, daß die bei den sonst üblichen A/D-Wandlern starke Batteriebelastung durch den ständigen Konvertierungstakt vermieden wird.
5In Fig. 3 ist eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der mit Fig. 2 beschriebenen Anordnung dargestellt. Letztere kann nämlich noch folgende Nachteile zeigen: Wenn das vom Empfänger 70 kommende und vom Verstärker 71 verstärkte Signal gerade den Wert einer Schaltstufe hat, dann genügen geringe Schwankungen, um laufend Steuervorgänge auszulösen. Dies
IOwird bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung verhindert, indem die Komparatoren des A/D-Umsetzers mit Schalthysteresen ausgeführt sind. Dazu wird auf einen gemeinsamen Spannungsteiler verzichtet und jeder Komperator mit einem eigenen Spannungsteiler versehen. Für den Operationsverstärker 97 sind dies die Widerstände 91 bis 93. Mit dem Widerstand 92 wird die momentane Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 97 auf den Spannungsteiler aus den Widerständen 91 und 93 zurückgekoppelt und damit deren Teilerverhältnis beeinflußt. Ist die am Schaltungs punkt 94 liegende Ausgangsspannung UA gleich der am Schaltungspunkt 95 liegenden Spannung Ug, hat also das verstärkte Empfängersignal die Schaltstufe noch nicht erreicht, so hebt der Widerstand 92 das Teilerverhältnis an und setzt die Schaltschwelle höher. Ist U^=-Ug, also das verstärkte Empfangersignal höher als die Schaltstufe, dann senkt der Widerstand 92 das Teilerverhältnis und setzt die Schaltschwelle niedriger. Dabei ist die Höhe der Schaltschwelle U gegeben durch
U 30 ± Au R91 R92 ti
und die Breite der R9I Rno+Roo\Ro1+K
Hystere ±Λυ
R91 R93
UB
R91
Diese Gleichungen gelten für symmetrische Betriebsspannungen an den Operationsverstärkern 97 bis 99. Es ist möglich, diese Bestriebsspannungen unsymmetrisch zu wählen; dann müssen die Gleichungen entsprechend
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abgeändert werden.
Die weiteren Schaltstufen sind mit den Operationsverstärkern 98 und 99 entsprechend aufgebaut. Die Exklusiv-NOR-Gatter 77-79 wandeln das ge-5wonnene Digitalsignal - ebenso wie bei der Anordnung nach Figur 2 - in die für den Schaltungsteil 4 in Fig. 1 geeignete Form um. Die Widerstände für die Spannungsteiler (z.B. 91 und 92) lassen sich auch einstellbar ausführen, wobei in diesem Fall jede Schaltstufe unabhängig von den anderen eingestellt werden kann.
In der bisher beschriebenen Ausführung kann ein neuer Färbe- oder Entfärbevorgang auch dann initiiert werden, wenn der vorhergehende noch · nicht abgeschlossen ist. Da der Auf/ab-Zähler 2 den Färbe- und Entfärbevorgang nicht stetig erfaßt, sondern in Stufen, würde in einem derartigen Fall eine Zuordnungsungenouigkeit entstehen. Diese läßt sich dadurch vermeiden, daß ein neuer Färbe- oder Entfärbevorgang nur eingeleitet werden kann, wenn am Komparator 3 der Fig. 1 der Ausgang A=B aktiviert ist oder wenn der Auf/ab-Zähler 2 gerade auf einen neuen Wert gesprungen ist. Hierfür ist in Fig. 1 vor der Codierschaltung eine Reihe von NAND-Gattern 45-48 angeordnet, die über ein ODER-Gatter 81 mit dem Ausgang A=B des !Comparators 3 und mit dem Ausgang des Taktgenerators 5 verbunden ist. In der Verbindung zum Taktgenerator 5 sind ein NOR-Gatter 82 und eine ungerade Zahl von Invertern 83 zum Differenzieren der negativen Flanke und eine ungerade Zahl von Invertern 84 zum Invertieren und Verzögern des Ausgangssignales des Taktgenerators 5 angeordnet. Die Verzögerung ist notwendig, damit die Freigabe für einen neuen Vorgabewert erst erfolgt, wenn am Ausgang des Auf/ab-Zählers 2 der neue Wert tatsächlich vorliegt. Natürlich können die Schaltpunkte auch aus einem der Ausgänge bzw. einer logischen Verknüpung mehrerer Ausgänge des Auf/ab-Zählers 2 abgeleitet werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn nicht bei jeder Binärkombinationsänderung ein neuer Vorgabewert zugelassen werden soll.
Fig. 4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Anordnung beim Taktgenerator für den Färbevorgang drei Generatoren mit unterschiedlichen Taktfrequenzen vorgesehen sind. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, daß
bei elektrochromen Schichten beim Färbevorgang die Änderung des Absorptionsgrades nicht proportional zur zugeführten Ladung zunimmt, sondern mit zunehmend gefärbter Schicht geringer wird. (Dagegen besteht beim Entfärbervorgang Linearität zwischen abgeführter Ladung und Änderung des Absorptionsgrades.)
Die drei verschiedenen Generatoren für den Färbevorgang sind in Fig. 4 mit 59,88 und 89 bezeichnet; ihr Aufbau entspricht genau dem im Text zu Fig« 1 beschriebenen. Die Auswahl des beim Färbevorgangs aktiven RC-Generators erfolgt über die Binärkombination der beiden höchstwertigen Ausgänge des Auf/ab-Zählers 2. Die dazu notwendige Verknüpfung der Signale erfolgt in den NOR-Gattern 85 bis 87 zusammen mit der Verknüpfung des Signales A B des Komperators 3. V/enn z.B. die Schicht vollständig entfärbt ist und der Komparator 3 einen Vorgabewert für Färben enthält, dann liegt der Ausgang A B des Komparators auf "H" und damit die entsprechenden Eingänge der NOR-Gatter 85 bis 87 auf "L". Beim Auf/ab-Zähler 2 liegen die beiden höchstwertigen Ausgänge Q2 und Q3 auf "L". Damit liegen nur beim NOR-Gatter 85 alle Eingänge auf L und der Generator 59 wird frei gegeben. Alle anderen Generatoren bleiben inaktiv.
Mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung werden nicht nur gleichmäßige Färbestufen erreicht, sondern auch eine bessere Reproduzierbarkeit der Stufen, da die unterschiedlich zugeführten Ladungsmengen beim Färbevorgang exakter den untereinander übereinstimmenden Stufen beim Entfärbe-Vorgang entsprechen.
Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Anordnung lassen sich besonders vorteilhaft z.B. bei Sonnenschutzbrillen anwenden. Die bekannten Sonnenschutzbrillen mit veränderlichem Absorptionsgrad durch die Verwendung von phototropen Gläsern haben den Nachteil, daß die Änderung des Absorptionsgrades zu langsam erfolgt und daß sie hinter den Windschutzscheiben von Autos ungenügend funktionieren. Diese Nachteile haben elektrochrome Schichten nicht. Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung lassen sich bei einer Sonnenschutzbrille mit elektrochromer Schicht entweder vier verschiedene Absorptionsgrade von Hand über Drucktasten oder automatisch über eine Helligkeitssteuerung einstellen. Selbstverständlich ist auch eine größere oder kleinere Zahl von Absorptionsgraden
möglich. Vorteilhaft ist es auch, die Drucktasten als sogenannte Berührungssensoren auszubilden. Besonders vorteilhaft sind die beschriebenen Anordnungen bei Brillen mit optischer Wirkung, die dadurch als normale Brillen und als Sonnenbrillen verwendet werden können. Es ist ferner 5möglich, die Brillenlinsen durch unterschiedliche Kontaktierung im oberen Bereich stärker zu färben als im unteren Bereich und damit die Wirkung der sogenannten Autofahrersonnenbrillen zu erreichen, bei denen das Armaturenbrett durch den weniger gefärbten Teil beobachtet wird.
Ein weiteres Anwendunggebiet sind optische Geräte, bei denen zeitweise ein Strahlengang geschwächt werden soll. So besteht z.B. bei Mikroskopen der Wunsch, daß das Bild unabhängig von der eingestellten Vergrößerung immer annähernd die gleiche Helligkeit hat. Hierfür wird an eine geeignete Stelle des Mikroskopstrahlengangs eine planparallele Glasplatte mit einer elektrochromen Schicht gebracht und deren Absorptionsgrad mit einer der beschriebenen Anordnungen verändert. So können z. B. die Tasten 61 bis 64 direkt durch den Vergrößerungswechsler oder durch den Objektivrevolver betätigt werden. Bei Mikroskopen mit einer Zoom-Vergrößerungseinrichtung ist die mit den Fig. 2 und 3 beschriebene automatische Regelung mit einem optischen Sensor besonders vorteilhaft. In allen Fällen kann die elektrochrome Schicht auch auf ein schon vorhandenes optisches Teil aufgebracht werden.
Als weiteres Anwendungsgebiet kommen auch optische Anordnungen in Betracht, bei denen sich ein gefordertes unterschiedliches Reflexionsvermögen durch ein unterschiedliches Absorptionsvermögen ersetzen läßt. Ein Beispiel sind abblendbare Autorückspiegel. Die bekannte Ausführung besteht aus einer Glasplatte und einem hinter ihr angeordneten Spiegel, der im Falle eines zu starken Lichteinfalles weggeklappt wird. Diese Lösung hat jedoch Nachteile: Der Spiegel muß von Hand weggeklappt werden, was nur bei Innenspiegeln mit geringem mechanischen Aufwand möglich ist. Eine Automatisierung ist nur mit verhältnismäßig großem Aufwand möglich. Ein unterschiedliches Reflexionsvermögen läßt sich auch durch eine (feststehende) rückseitig verspiegelte Glasplatte erreichen, auf deren Vorderseite eine elektrochrome Schicht aufgebracht ist. Mit der mit Fig. 1 beschriebenen Anordnung können unterschiedliche Abblendwirkungen durch die Betätigung von Tasten erreicht werden, was insbesondere
bei Außenspiegeln einen Vorteil bietet; aber auch generell den Vorteil hat, daß die Tasten völlig unabhängig vom Spiegel plaziert werden können. Mit den mit Fig. 2 und 3 beschriebenen Erweiterungen wird das Ab- bzw. Aufblenden automatisch durchgeführt, so daß der Fahrer von allen 5Bedienungsvorgängen entlastet wird.
Leerseite

Claims (11)

  1. Patentansprüche
    I./Verfahren zur Steuerung des Absorptionsgrades einer elektrochromen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß für den Absorptionsgrad mehrere Stufen vorgesehen sind, daß für die Entfärbevorgänge der Schicht kleinere Ladungsmengen entnommen werden als bei den entsprechenden Färbevorgängen zugeführt werden und daß die Ladungsmengen für die Entfärbevorgänge etwas über jenen Ladungsmengen liegen, die zum Erreichen von Stufen mit exakt gleichem Absorptionsgrad erforderlich sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Färbe- und Entfärbevorgang von einem Komparator (3) gestartet und gestoppt wird, welcher einen Vorgabewert mit dem Wert eines Auf/ab-Zählers (2) vergleicht, und daß während eines Färbe- oder Entfärbevorganges der elektrochromen Schicht von zwei Konstantstromquellen (18,19) Ladungen zu- bzw, abgeführt werden und von einem Taktgenerator (5) Zählimpulse an einen Auf/ab-Zähler (2) gegeben werden, so daß der Zählerstand den Färbezustand der Schicht kennzeichnet.
  3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochrome Schicht mit zwei Konstantstromquellen (18,19) verbunden ist, über welche Ladungen zu- bzw. abgeführt werden, daß die Schalteingänge der Konstantstromquellen (18,19) mit einem Komparator (3) verbunden sind, welcher mit einem Schaltungsteil (4) zur Vorgabe eines Sollwertes und mit einem Auf/ab-Zähler (2) verbunden ist, daß der Auf/ab-Zähler (2) mit einem Taktgenerator (5) verbunden ist, und daß, wenn die am Komparator (3) anliegenden Signale ungleich sind, der Schicht über die Kostantstromquellen (18,19) Ladungen zu- bzw. abgeführt werden und von dem Taktgenerator (5) Zähl impulse an den Auf/ab-Zähler (2) gehen, wobei die Frequenz des Taktgenerators (5) beim Entfärbevorgang größer ist als beim Färbevorgang.
  4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochrome Schicht mit zwei Konstantstromquellen ( 18, 19) verbunden ist, über welche Landungen zu- bzw.
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    abgeführt werden, daß die Schalteingänge der Konstantstromquellen (18,19) mit einem Komparator (3) verbunden sind, welcher mit einem Schaltungsteil (4) zur Vorgabe eines Sollwertes und mit einem Auf/äb-Zähler (2) verbunden ist, daß der Auf/ab-Zähler (2) mit einem Taktgenerator (5) verbunden ist, und daß, wenn die am Komparator (3) anliegenden Signale ungleich sind, der Schicht über die Konstantstromquellen (18,19) Ladungen zu- oder abgeführt werden und von dem Taktgenerator (5) Zählimpulse an den Auf/ab-Zähler (2) gehen, wobei der Entfärbestrom kleiner ist als der Färbestrom.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (4) zur Vorgabe des Sollwertes auf eine maximal mögliche Binärkombination begrenzt ist und Zwischenstufen des Absorptionsgrades durch die möglichen Binärkombinationen repräsentiert sind.
  6. ό. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eingabe verschiedener Vorgabewerte mehrere Tasten (61 bis 64) und ein Speicher (40) mit einer Codiereinrichtung (41 bis 44) vorgesehen sind.
  7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der Vorgabewerte ein optischer Sensor (70) über einen AD-Umsetzer in Form einer Kompäratorkette (.72) mit der Codiereinrichtung (41 bis 44) des Speichers (40) verbunden ist.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der Vorgabewerte ein optischer Sensor (70) über einen AD-Umsetzer aus mehreren als Differenzspannungskompensatoren mit Hysterese beschalteten Operationsverstärkern (97 bis 99) mit der Codiereinrichtung (41 bis 44) des Speichers (40) verbunden ist.
  9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das Färben der Schicht mehrere Generatoren (59,89,88) im Taktgenerator (5') vorgesehen sind.
  10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Codiereinrichtung (41 bis 44} eine Reihe von NAND-Gattern (45 bis 48) angeordnet ist, welche über ein OR-Gatter (81) mit dem Ausgang A=B des Komperators (3) und über ein Flankendifferenzierglied (82,83) entweder über logische Verknüpfungen mit dem Ausgang oder über einen Inverter und Verzögerungsglieder (84) mit dem Eingang (22) des Auf/ab-Zählers (2) verbunden sind.
  11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Konstantstromquellen (18,19) Transistoren (14,15) in Emitterschaltung vorgesehen sind, welche über Basiswiderstände (16,17) mit dem Komparator (3) verbunden sind.
    12o Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11 gekennzeichnet durch ihre Verwendung für Sonnenschutzbrillen, abblendbare Spiegel und optische Filter.
DE19813142906 1981-10-29 1981-10-29 Stufenweise ladungssteuerung fuer elektrochrome schichten Withdrawn DE3142906A1 (de)

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