CN114930238A - 用于车辆的透明遮阳板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的具有电可切换光学特性的遮阳板。

Description

用于车辆的透明遮阳板
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的具有电可切换的光学性能的透明遮阳板。
根据维基百科（关键词智能玻璃，2019 年 6 月 28 日查询），术语智能玻璃定义了可着色玻璃，其透明度可以通过施加电压（电致变色）、改变的光照条件（光致变色）或加热（热致变色）来改变。 在“智能玻璃”的总称下总结了不同的技术和应用领域。根据设计，这种玻璃可以用作例如防晒器（玻璃保持透明），或具有视线保护器的功能（玻璃变得不透明）。
DE 38 23780 A 涉及一种防晒装置，优选用于减少进入车辆内部的光入射同时保持向外看的能力，设计为具有透明基层和至少一个侧边的透明外层的柔性多层塑料片材。为了在不使不透明片材穿孔的情况下降低透明度，建议在基层和外层之间提供基本不透明材料的薄层，该薄层以精细图案的形状中断。
WO 2014/086555A1 涉及一种具有电可切换光学特性的玻璃窗，至少包括：外板和可切换功能元件，所述可切换功能元件通过至少一个热塑性薄膜通过至少一个表面连接到外板，其中所述热塑性薄膜包含至少一种发光材料。
WO 2014/072138A1涉及具有可切换光学特性的玻璃窗，至少包括：具有外表面和内表面的透明基板、在外表面和/或内表面上的反射层以及布置在相对于反射层的内侧上的可切换功能元件，其中反射层包含折射率nR为1.6至2.5的材料，并且其中折射率nR与反射层的厚度d的乘积为250nm至960nm.
US 2014/0268289 A1描述了一种电致变色可变透射窗，包括：第一和第二基本透明的基板，其具有与其相关联的导电材料；电致变色介质，包含在布置在第一和第二基板之间的腔室中并且包含至少一种溶剂、至少一种阳极电活性材料、至少一种阴极电活性材料，以及阳极和阴极电活性材料中的至少一种； 并且其中电致变色窗具有小于约20，更优选小于约5的Eγ，同时在正常日光条件下处于低透射率状态。
US 2015/103280 A描述了一种智能电子防晒装置，其具有集成的玻璃板和附在玻璃板上的液晶膜。 液晶膜形成有多个显示区，显示区的液晶膜被切割成条状或主要形成为条状，显示区相互邻接。控制器安装在显示区和电源之间，并连接到输入元件，该输入元件用于向控制器传输信号并产生功率控制。所述控制器分别控制显示区的液晶薄膜电连接或电断开，使液晶薄膜分别透明或不透明，从而达到模拟传统窗帘部分遮光各种状态的效果。
DE 10 226406 A描述了一种信息显示装置，其具有可从车顶内侧拉下的显示元件，以及在其水平存放位置平行于车顶并从其垂直悬挂的显示面。它位于乘客座椅后部的工作位置。展示区作为透明车顶部分或水平存放位置的透明滑动车顶部分的防晒。
DE 10 2012 006 231 A1涉及根据温度改变光的透射率的层布置，该层布置具有第一偏振层、根据温度影响光的偏振特性的切换层，以及第二偏振层和附加的近红外透射防止层。
US 2017/0235030 A1描述了一种光反射膜，它可以有效地提高仅对一种特定偏振光的反射率，同时保持对可见光的高透明度，以及用于控制光的膜、光学膜、功能玻璃和平视显示器。一种光反射膜，包括至少两个光反射层，其中至少两个光反射层包括以下中的至少一种：光反射层PRL-1、光反射层PRL-2和光反射层层PRL-3，其中所述光反射层PRL-1的中心反射波长为至少400nm但小于500nm，并且普通光在中心反射波长中的反射率大于或等于5%，但小于或等于25%，其中所述光反射层PRL-2的中心反射波长至少为500nm但小于600nm，并且普通光在中心反射波长中的反射率大于或等于至5%，但小于或等于25%，其中所述光反射层PRL-3的中心反射波长至少为600nm，但小于700nm，普通光在中心反射波长的反射率为大于或等于 5%，但小于或等于25%，其中所述至少两层反光层的中心反射波长互不相同。
US 2019/0331947 A1提供了一种层压板，它不仅可以控制透射的外部光量，还可以用作镜子。第一叠层包括：第一液晶元件；反射偏振元件和第二液晶元件。第一液晶元件具有取向状态变化的第一液晶元件和吸收型的第一偏振元件。第一液晶元件可在入射光的一种偏振光被阻挡的模式和另一种偏振光的模式和入射光的一种偏振光被阻挡的模式之间切换，而另一种偏振光被移动然后透射；在入射光不变透射的模式与一种偏振光被阻挡而另一种偏振光透射的模式之间。在入射光的一种偏振光被阻挡，而另一种偏振光被透射的模式和入射光的一种偏振光被透射的模式和另一种偏振光被透射的模式之间，偏振光被阻挡。
反射型偏振元件接收第一液晶元件透射的光，透射入射光中的一种偏振光，反射另一种偏振光。第二液晶元件具有取向状态变化的第二液晶元件和吸收型的第二偏光元件。当反射型偏振元件透射偏振光时，第二液晶元件可以在偏振光被阻挡的模式和偏振光被透射的模式之间切换。
DE 203 13 276 U1描述了仅在需要时对挡风玻璃进行主动着色，即在被迎面而来的或静止的光源致盲的情况下。挡风玻璃透明度（半透明）的降低是通过使用透明液晶面板（液晶片）或通过一些具有类似效果的技术以最快的方式实现的。
相比之下，本发明的目的是提供一种透明遮阳板，该遮阳板具有可电动切换，即可调光的遮阳功能，从而提供致盲保护。遮阳板的其他基本特征应该如下：
1.最好是故障保护（常白模式，即在无电状态下透明）
2.均匀和颜色中性
3.排列的灵活性，例如图案和设计、蜂窝划分，例如定义的局部受限液晶显示器，例如百叶窗或分段和/或文字
4.电源最好在低压范围内
5.结合致盲和防晒功能
根据本发明，术语“遮阳板”涉及车辆，优选飞机，例如驾驶舱、轮船、火车和机动车辆，优选客车、卡车、活动房屋和公共汽车。
例如，机动车辆的标准遮阳板的现有技术的一个问题在于更换和/或改装已知的电致变色或电致的遮阳板，例如，当机动车辆中的遮阳板失效或损坏时。现有技术的已知系统耗时且昂贵。陆地和水上交通工具中的市售遮阳板通常不透明，在使用时会降低光学性能，在某些情况下会形成死角。
因此，本发明的目的是提供一种“智能”遮阳板。
在第一实施例中，上述目的通过一种用于车辆的具有电可切换光学特性的遮阳板来实现，其特征在于
所述的遮阳板在无电压状态下对可见光范围（380nm至780nm，优选400nm至750nm）的光具有最大的透光率（透明度），而相对而言在施加电压状态下具有较低的透光率（透明度）和/或更高的不透明度：留下太阳镜和通常的遮阳板。根据本发明的遮阳板本身结合了遮阳板和太阳镜，并且在驾驶时不干扰视力。与传统的遮阳板相比，保留了视野。根据本发明的遮阳板仅在干扰和/或眩目的太阳辐射范围内起作用，以便使驾驶员免于佩戴、戴上和找到太阳镜。
因此，本发明的基本核心优选地描述了“故障保护智能玻璃窗”（可选地还包含太阳能电池-电池供电），因此是现有技术的替代解决方案，无需更改或维护，并提供新功能。本发明相对于上述现有技术的主要优点在于其灵活性：
色彩中性
与传统遮阳板相比，完全保留视野
同质化
窄边框，例如，小于 3 毫米，可选几乎无边框
重量轻
切换时间短，例如，< 1 s
材料玻璃/基板的厚度可自由选择，例如，从 3 到 8 mm
无水泡形成
长寿
根据本发明的遮阳板可以直接连接到车辆的电源，或者配备有它自己的能源（例如，太阳能电池）。累积地或替代地，根据本发明的遮阳板还可以配备有RFID和/或能量收集或太阳能电池，用于一系列新颖的开发。独立的太阳能供电，使得遮阳板独立于车辆的电源，且是合理的，优选，在光照较低的情况下不需要遮阳板的功能。
在本发明的第一实施例中，上述目的通过一种用于车辆的具有电可切换光学特性的遮阳板来实现，其特征在于，该遮阳板对于可见光具有最大（最佳）半透明度和最小（最佳）不透明度。 与无电压状态相比，可见光范围内的光在施加电压的状态下具有较低的半透明度和/或较高的不透明度。
在本发明的一个优选实施例中，遮阳板从外到内的版本1包括：
(a) 第一基板，
(b)第一液晶元件，
(c) 第一中间层，其优选包括粘合剂层，
(d)可选地在两个透明电极之间具有PN和/或PD液晶元件TN和/或VA，优选具有PN的VA或具有PD的TN的第二液晶元件，
(e)类似于第一中间层(c)的第二中间层，
(f)任选地类似于第一液晶元件的第二液晶元件，和
(g)类似于第一基板的第二基板。
在第一液晶元件包括PN-VA液晶元件或不存在PD-TN液晶元件(f)的情况下，可以任选地省略中间层(e)。
第二中间层(e)也可以设计成基板的形式；优选在不存在PN-VA液晶或PD-TN液晶元件(d)的情况下。
实施例1：
(a) 基板，例如塑料（优选聚碳酸酯或 PMMA）
(b) LC电池VA 或 ECB 或 TN 模式，优选由 2 个 ITO 窗格或 2 个 ITO 塑料片制成
(c) 粘合复合材料，例如通过 EVA、PVB 或 OCA 粘合
(d) PN或PD或PSC液晶元件（例如ITO玻璃或塑料）
(e) 上述 (c) 项下的粘合剂复合材料
(f) 上述 (b) 下的第二个 LC 电池
(g) 上述 (a) 下的基板
ECB 代表电子控制双折射（ECB）模式。
PN代表“聚合物网络”，即与聚合物网络结合的液晶元件。
PD代表“聚合物分散体”，即分散在基质中的聚合物液晶元件。
作为 PDLC 液晶的替代，所谓的 PSCLC 液晶，即聚合物稳定的胆甾型液晶，其可在平面取向的布拉格纹理中存在非反应性液晶分子的情况下，通过反应性液晶分子的原位光聚合可获得， 也可以采用UV交联与热诱导的间距变化相结合的方法。
TN 表示“扭曲向列”，即向列扭曲元件，其中两个（主要是薄的）基板之间的内侧涂有透明电极层，例如氧化铟锡层，液晶层具有厚度介于几微米之间。此外，两个基板都涂有扭曲 90° 的偏振滤光片。
VA 代表“垂直对齐”。在 VA LCDs 中，垂直液晶，即垂直于基板表面取向的液晶，通过施加垂直于基板取向的电场与玻璃基板平行切换。因此，需要具有负介电各向异性的液晶混合物，其自身垂直于电场取向。这是通过将横向极性侧基结合到介晶分子中来实现的。
在无电压状态下，液晶的垂直取向首先导致交叉偏振器之间几乎理想的黑色状态。因此，VA 显示器的特点是具有出色的对比度值，并且通常以“常黑模式”运行。这意味着屏幕在无电压状态下着色，例如黑色（暗）。
OCA 代表“光学透明粘合剂”，即光学上不可见的粘合剂。
在版本 2 中，与版本 1 相比，层 (d) 和 (f) 互换，因此草图印象，即乳白色雾霾，位于前景中。
实施例2：
(a) 基板，例如塑料（优选聚碳酸酯或 PMMA）
(b) LC电池 VA 或 ECB 或 TN 模式，优选由 2 个 ITO 窗格或 2 个 ITO 塑料片制成
(c) 粘合复合材料，例如通过 EVA、PVB 或 OCA 粘合
(d) 上述 (b) 下的第二个 LC元件
(e) 上述 (c) 项下的粘合剂复合材料
(f) PN液晶或PD或PSC液晶元件（ITO玻璃或塑料）
(g) 上述 (a) 下的基板
本发明的优点在于透光的灵活性。此外，隐私（不透明）和防晒（黑暗）的组合被补充为一体，最重要的是作为故障保护解决方案。可变多层组合的光学灵活性也是可能的；例如，参见从实施例 1 到实施例2 的过渡，其可选地也可以具有例如总共 8 层。
根据本发明特别优选的是遮阳板，其特征在于，所述第一和/或第二液晶元件包括在涂有透明导电氧化物的两块板（片）之间的市售液晶混合物。相应的元件例可商购，例如，从默克公司。
根据本发明的遮阳板是特别优选的，如果其特征在于，VA液晶或TN液晶元件，如果有的话，在未通电状态下也是无色透明的。优点在于故障保护。如果停电，乘客仍然可以看透（VA和PN）。
根据本发明特别优选的是如上定义的遮阳板，其特征在于，所述第一和/或第二液晶元件形成第一和/或第二偏振层，其根据所施加的电压切换半透明度。在这里，优势也在于故障保护。 否则，在存在 PN 和 VA 液晶元件的情况下，这将不是一个优势。优选地，两个系统都应该是故障保护的。
使用本发明，可以成功地提供遮阳板，其特征在于，使用具有标准光源D65的雾度计NDH 2000在可见光范围内测定的雾度小于1％，优选小于0.5％，在无电压状态。因此，遮阳板在无电压状态下几乎是清晰透明的。在相同的电压状态下，也可以使用具有标准光源D65的雾度计 NDH 2000 测量透射率至少为 50%，优选至少为 60%。因此，根据本发明的层结构在通常条件下用肉眼几乎是不可见的。雾度和透射率在现有技术中使用标准光源 D65（参见维基百科，关键词“标准光源”，查询日期 2019 年 6 月 28 日）的整体遮阳板照常测量。
根据本发明，当施加电压时，可以使用具有标准光源 D65 的雾度计 NDH 2000 测量超过 70%，优选超过 80% 的雾度，和/或在高达 20%，优选高达 10%的电压状态下，可以使用具有标准光源 D65 的雾度计 NDH 2000 测量。
可选地，遮阳板可以包括用于局部受限的明暗和/或透明-不透明控制的元件的分段切换区。对玻璃窗或单个元件的供电和控制优选通过与车载电源系统的外部连接来实现。例如，控制由带有车辆（可选）BUS 系统电池的扁平柔性控制元件（PCB）实现，该电池存储例如来自太阳能电池的电压，从而允许单独的（电压）切换状态。因此，遮阳板和单个电池的特性的自主功能和控制是可能的。
根据本发明的遮阳板还可以具有单独的或集成的屏幕/显示装置，因为根据本发明可以控制主动或被动矩阵，可以显示，例如速度、一天中的时间、危险信号、 警告标志（腰带）等。 同样，也可以嵌入（小型）OLED显示器。
在本发明的另一个优选实施例中，遮阳板包括集成在其中的柔性的、可选地嵌入的、由太阳能电池供电的电池，例如，在操作元件中具有触摸功能。然后将通过触摸膜进行操作。这些触摸元件通过 PCB（BUS 系统）或控制元件转换为功能，如 ON、OFF 和开关命令。用户可以直接在遮阳板上操作玻璃窗，例如在遮阳板本身上或在单独的操作元件上，通过触摸可选遮蔽的触摸区域。
实施例：
状态描述：
关闭：清晰、明亮：故障保护包括一个 VA（垂直排列）、PNLC 聚合物网络液晶作为第一液晶层
开启：朦胧、可选暗色、TN（扭曲向列）、PDLC 聚合物分散液晶
A：截面结构双电池1+2：只有防晒（只有TN加TN，或者VA加VA：
B：截面结构双电池A+3：防晒与隐私效果相结合。
1.层 2 x 0.2 mm（基板：玻璃或塑料，优选聚碳酸酯）TN或VA电池（共1.1 mm）
2.层2 x 0.2 mm（基板：玻璃或塑料，优选聚碳酸酯）TN或VA电池（共1.1 mm） 可选0.4 毫米 PNLC、PN 或 PDLC、PC 或 PSC（可选具有隐私效果）。只有 PNLC 和 VA 可以组合以实现故障保护。否则，PDLC 或 PSC 必须与 TN 结合使用。
结构说明：
使用光学透明粘合剂 （OCA）或层压压力连接方法连接元件。
层压：基板、电池或片材通过 EVA 和/或 OCA 以复合方法层压。
实施例：TN 电池可以通过 OCA 连接或通过 EVA 层压连接。
结构：双电池
(a) 保护板，例如塑料（优选聚碳酸酯或 PMMA）
(b) LC 电池 VA 或 ECB 或 TN 模式，优选由 2 个 ITO 窗格或 2 个 ITO 塑料片制成
(c) 粘合复合材料，例如通过 EVA、PVB 或 OCA 粘合
(e) 上述 (c) 项下的粘合剂复合材料
(f) PN 液晶和/或 PD 或 PSC 液晶元件（ITO 玻璃或塑料）
(g) 上述 (a) 下的防护板
优点：
PMMA 和 PC 基板重量轻，安全性高。道路交通或空中交通的登记是没有问题的。
电源技术数据：
如果不存在，则可能需要 DC-AC 转换器。
输入电压：具有0.04 A - 0.09 A的12-28 V DC-AC 转换器。
9-16 V 的初级电压保持永久状态。

Claims (13)

1.一种用于车辆的具有电可切换光学特性的遮阳板，其特征在于，遮阳板在无电压状态下对可见光范围内的光具有最大半透明度和最小不透明度，与无电压状态相比，可见光范围内的光在施加电压状态下具有较低的半透明度和/或较高的不透明度。
2.根据权利要求1所述的遮阳板，包括
(a) 第一基板，
(b)第一液晶元件，
(c) 第一中间层，其优选包括粘合剂层，
(d)可选地在两个透明电极之间具有PN或PD液晶元件TN或VA，优选具有PN的VA或具有PD的TN的第二液晶元件，
(e)类似于第一中间层(c)的第二中间层，
(f) 类似于第一液晶元件的第二液晶元件，和
(g)类似于第一基板的第二基板。
3.根据权利要求2所述的遮阳板，其特征在于，在所述第一液晶元件包括PN-VA液晶元件或不存在PD-TN液晶元件(f)的情况下，省略所述中间层(e) 。
4.根据权利要求2所述的遮阳板，其特征在于，所述第二中间层(e)为对应于所述第一基板的基板形式，优选在PN-VA液晶或PD-TN液晶的情况下不存在晶体元素 (d) 。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的遮阳板，其特征在于，所述第一和/或第二基板和/或所述中间层分别包括矿物玻璃，优选硬化玻璃，和/或塑料，更优选聚（甲基丙烯酸甲酯）或聚碳酸酯。
6.根据权利要求2至5任一项所述的遮阳板，其特征在于，所述第一和/或第二液晶元件包括在涂有透明导电氧化物的两块板或片之间的液晶混合物。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的遮阳板，其特征在于，所述第一和第二液晶元件形成第一和第二偏振层，所述第一和第二偏振层根据所施加的电压来切换半透明度。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的遮阳板，其特征在于，所述PN VA液晶或PD TN液晶元件在无电状态下是透明的。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的遮阳板，其特征在于，在无电压状态下，使用具有标准光源D65的雾度计NDH 2000在可见光范围内测定的雾度小于1%，优选小于0.5%。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的遮阳板，其特征在于，在无电压状态下的透射率用具有标准光源D65的雾度计NDH 2000测量为至少50%，优选至少60%。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的遮阳板，其特征在于，当施加电压时，使用具有标准光源D65的雾度计NDH 2000测量的雾度超过70%，优选超过80%， 和/或高达 20%，优选高达 10% 的透射率，是用具有标准光源 D65 的雾度计 NDH 2000 测量的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的遮阳板，包括用于明-暗和/或透明-不透明控制的分段切换区。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的遮阳板，还包括屏幕/显示装置。
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