DE102011080154B4

DE102011080154B4 - Fahrzeugfensterscheibe und Fahrzeug mit Verbundglasscheiben als Fahrzeugfensterscheiben

Info

Publication number: DE102011080154B4
Application number: DE102011080154.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Brinner Andreas
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2031-07-30
Also published as: DE102011080154A1

Abstract

Fahrzeugfensterscheibe (1, 7) in Form einer Verbundglasscheibe insbesondere für Landkraftfahrzeuge, Schiffe oder Flugzeuge, mit wenigstens zwei Glasscheiben, zwischen denen zumindest in einem Teilbereich wenigstens eine Pixeleinheit (2, 8) mit einer Vielzahl von passiven Pixelelementen angeordnet ist, die mit einer elektrischen Spannungsquelle (5, 13) und einer Steuereinrichtung (4, 10) verbunden ist, welche derart mit der Spannungsquelle (5, 13) zusammenwirkt, dass die Pixelelemente zwischen zumindest zwei Schaltzuständen mit unterschiedlicher Lichteinwirkung schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle Dünnschichtsolarzellen (5, 13) aufweist, die zwischen den Glasscheiben angeordnet sind und mit zumindest einem Energiespeicher (6, 12) verbunden sind, dass der zumindest eine Energiespeicher (6, 12) zwischen den Glasscheiben angeordnet ist, und dass die Steuereinrichtung eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung mit einem Sende- und einem Empfangsmodul (4, 10) aufweist, wobei letzteres an oder in der Fahrzeugfensterscheibe (1, 7) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugfensterscheibe in Form einer Verbundglasscheibe insbesondere für Landkraftfahrzeuge, Schiffe oder Flugzeuge, mit wenigstens zwei Glasscheiben, zwischen denen zumindest in einem Teilbereich wenigstens eine Pixeleinheit mit einer Vielzahl von Pixelelementen angeordnet ist, die mit einer elektrischen Spannungsquelle und einer Steuereinrichtung verbunden ist, welche derart mit der Spannungsquelle zusammenwirkt, dass die Pixelelemente zwischen zumindest zwei Schaltzuständen mit unterschiedlicher Lichteinwirkung schaltbar sind.
Fahrzeugfensterscheiben, insbesondere solche für Landkraftfahrzeuge, bestehen aus zwei deckungsgleich übereinander angeordneten Glasscheiben, die aus Sicherheitsgründen über eine beidseitig klebende Zwischenfolie miteinander verbunden sind. Die Zwischenfolie vermeidet, dass bei Glasbruch Glassplitter frei werden, die zu Verletzungen führen. Solche Scheiben werden als Verbundglasscheiben bezeichnet.
In Fahrzeugen der Oberklasse setzen sich zunehmend sogenannte Head-up-Displays durch, mit denen im Bereich der unteren Hälfte der Frontscheibe im Blickfeld des Fahrers wichtige Informationen, beispielsweise Geschwindigkeit, Drehzahl, Tankinhalt, Richtungshinweise des Navigationssystems, Geschwindigkeitsbegrenzungsschilder etc. eingeblendet werden können. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer für die Wahrnehmung dieser Informationen nicht mehr den Blick vom Straßengeschehen abwenden muss.
Zur Darstellung solcher Informationen sind verschiedene Technologien bekannt. Verbreitet ist die Projektion der Informationen mit Hilfe einer im Armaturenbrett eingelassenen Optik auf einen teilverspiegelten Bereich der Frontscheibe. Wegen der meist dreidimensional gebogenen Frontscheiben ist eine Verzerrungsoptik erforderlich, um die Informationen verzerrungsfrei wiederzugeben. Dies ist kostenaufwendig, weshalb sich solche Displays (Anzeigeeinrichtung) selbst bei teuren Fahrzeugen trotz des unbestreitbaren Sicherheitsgewinns bisher nicht durchsetzen konnten.
Man hat deshalb nach anderen Lösungen zu Darstellungen von Informationen auf der Frontscheibe eines Fahrzeuges gesucht. Ein Vorschlag besteht darin, auf der Frontscheibe oder in einer Zwischenschicht zwischen den beiden Glasscheiben einer Verbundglasscheibe eine lumineszierende Schicht als Pixeleinheit vorzusehen, die mit Hilfe von Lichtstrahlen zur lokalen Emittierung von Licht angeregt werden kann (vgl. US 7 230 767 B2 ; DE 10 2009 044 181 A ). Diese Schicht kann auch als elektrolumineszierende Schicht ausgebildet sein, die durch ein elektrisches Feld selektiv so angeregt werden kann, dass Informationen darstellbar sind ( DE 41 27 656 A1 ; DE 103 23 320 A1 ; WO 03/020545 A1 ). Alternativ dazu wird vorgeschlagen, organische LED (OLED) in einer Pixelmatrix vorzusehen ( WO 03/020545 A1 ; DE 197 08 610 A1 ).
Zum Schutz einer OLED-Anzeigeeinrichtung ist es aus der DE 10 2006 055 407 A1 bekannt, die Anzeigeeinrichtung zwischen zwei Scheiben anzuordnen. Zusätzlich können Fotozellen zur Energieversorgung der OLED-Anzeigeeinrichtung im Zwischenraum zwischen den Glasscheiben sowie ein Energiespeicher, beispielsweise eine Kapazität oder ein Akku, vorgesehen sein, um die OLED-Anzeigeeinrichtung auch in Zwischenzeiten ohne einfallendes Außenlicht mit elektrischer Energie zu versorgen.
Die vorbeschriebenen alternativen Anzeigetechniken haben sich unter den harten Einsatzbedingungen im Kraftfahrzeug bisher nicht bewährt. Außerdem haben sie – wie konventionelle Head-up-Displays – den Nachteil, dass sie als aktive, weil lichtemittierende Anzeigeeinrichtungen einen erheblichen Stromverbrauch haben.
Im Stand der Technik sind aber auch passive Anzeigeeinrichtungen zur Informationswiedergabe auf den Frontscheiben von Fahrzeugen bekannt. Dabei finden Pixeleinheiten mit Flüssigkristallelementen (LCD-Pixelelementen) Anwendung ( DE 198 14 094 A1 ). Ein Nachteil von LCD-Pixelelementen besteht darin, dass sie zumindest in dem Schaltzustand, in dem sie reflektierend wirken, also keine Lichttransmission haben, ständig Strom verbrauchen.
Nach dem vorzitierten Dokument werden die LCD-Pixelelemente nicht nur zur Informationswiedergabe benutzt, sondern auch zur selektiven Abdunklung zwecks Vermeidung von Blendungen oder zur flächendeckenden Abdunklung, um als Sichtschutz gegen Einblick in das Fahrzeuginnere zu dienen und/oder einen Wärmeschutz durch Reflektion von Wärmestrahlen zu bilden. Für den gleichen Zweck sind elektro-chrome Polymerschichten bekannt, die auf Fahrzeugverglasungen angeordnet werden ( DE 198 24 215 A1 ). Für diese Zwecke hatte man bisher getönte Gläser, die zwar ein Aufheizen des Fahrgastraums vermindern, umgekehrt aber auch die Sicht nach draußen beeinträchtigen. Als Alternative gibt es innenliegende, teils elektrisch betätigte Rollos, die jedoch als Sonnenschutz wenig taugen, da sie Sonnenstrahlung erst reflektieren, wenn sie bereits die Scheibe passiert haben.
Weiterhin sind Großflächenanzeigevorrichtungen ( WO 2009/003 651 A2 ), Anzeigevorrichtungen für Kraftfahrzeugspiegel ( DE 103 38 490 A1 ) und drahtlose Datenübertragungseinrichtungen bei einem Nachrüstsystem für ein Fahrzeug ( DE 10 2009 048 491 A1 ) bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pixeleinheit in einer Verbundglasscheibe als Fahrzeugfensterscheibe derart auszubilden, dass sie in besonderer Weise sowohl für die Darstellung von Informationen als auch für die Abdunklung der gesamten Verbundglasscheibe geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannungsquelle Dünnschichtsolarzellen die zwischen den Glasscheiben angeordnet sind und mit zumindest einem Energiespeicher verbunden sind, dass der zumindest eine Energiespeicher zwischen den Glasscheiben angeordnet ist, und dass die Steuereinrichtung eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung mit einem Sende- und einem Empfangsmodul aufweist, wobei letzteres an oder in der Fahrzeugfensterscheibe – dort beispielsweise zwischen zwei Glasscheiben – angeordnet ist und vorzugsweise eine Antenne aufweist. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Fensterscheibe mit wenigstens einer Pixeleinheit bereitzustellen, die in Bezug auf die Energieversorgung autark ist, so dass es keines besonderen Anschlusses an ein vorhandenes Stromnetz in einem Fahrzeug bedarf. Mit der Datenübertragungseinrichtung lässt sich nicht nur der Wechsel zwischen Transparenz- und Abdunklungsstatus bewirken, sondern es können darüber auch die für die Darstellung von Informationen in einer Anzeigeeinrichtung notwendigen Daten drahtlos übertragen werden. Die Einspeisung mit Hilfe des Sendemoduls kann dabei in direktem Kontakt zu der Fensterscheibe erfolgen, und zwar möglichst in dem Bereich, in dem auch das Empfangsmodul sitzt, aber auch über ein entfernt angeordnetes Sendemodul oder über ein als tragbare Fernbedienung ausgebildetes Sendemodul. Dies vereinfacht den Einbau einer solchen Fensterscheibe, insbesondere wenn vorhandene Fahrzeugfensterscheiben durch die erfindungsgemäße Fahrzeugfensterscheibe ersetzt werden sollen, da in solchen Fällen elektrische Anschlüsse erst gelegt werden müssten, was mit erheblichem Aufwand verbunden wäre.
Die Anordnung der Solarzellen und des Energiespeichers erfolgt zweckmäßigerweise am Rand der Fensterscheibe, um das Sichtfeld so weit wie möglich nicht zu beeinträchtigen. Fahrzeugfensterscheiben erstrecken sich häufig auch über Bereiche, die von innenliegenden Streben oder einem Innenspiegel abgedeckt sind. Dort können dann die Solarzellen und der Energiespeicher so angeordnet werden, dass der für den Durchblick bestimmte Bereich der Fensterscheibe nicht eingeschränkt wird.
Es versteht sich, dass die Abdunklungs- bzw. Wärmeschutzfunktion auch mit einem Lichtsensor gekoppelt werden kann, der bei entsprechendem Lichteinfall für eine automatische Abdunklung – vorzugsweise in mehreren Stufen – sorgt.
Als Energiespeicher kommen insbesondere Batterien und/oder Kondensatoren in Frage, welche ebenfalls in Dünnschichttechnologie ausgebildet sein können und – wie die Solarzellen – zwischen zwei Glasscheiben luft-, staub- und feuchtedicht eingekapselt sind. Dies schließt nicht aus, dass auch andersartige Energiespeicher verwendet werden.
Die Steuereinrichtung ist an den jeweiligen Zweck der Pixeleinheit oder der Pixeleinheiten angepasst. Sofern nur eine Pixeleinheit bzw. mehrere Pixeleinheiten zur Abdunklung der Fensterscheibe vorgesehen ist, kann sich die Steuereinheit auf eine Schalteinrichtung zur Umschaltung zwischen Transparenz- und Abdunklungsstatus beschränken, die von Hand bedient wird. Im einfachsten Fall weist die Fensterscheibe einen elektromechanischen Schalter auf, der von außen bedienbar ist. Bevorzugt ist jedoch eine Schalteinrichtung, die – wie die Solarzellen und Energiespeicher – zwischen zwei Glasscheiben angeordnet ist und über eine berührungssensitive Fläche oder eine Fotozelle von außen bedienbar ist.
Was die Ausbildung der zumindest einen Pixeleinheit selbst betrifft, bestehen grundsätzlich keine Einschränkungen. Es können aktive Pixelelemente, beispielsweise auf Lumineszenz oder OLED basierende Pixelelemente vorgesehen sein, wobei jedoch grundsätzlich Technologien angewendet werden sollten, die nur einen geringen Stromverbrauch haben. Insofern bevorzugt sind passive Pixelelemente, insbesondere solche, die bi- oder multistabil sind. Solche Pixelelemente benötigen nur zur Umschaltung von einem auf einen anderen Status, beispielsweise vom Transparenz- zum Abdunklungsstatus, Strom, haben also einen besonders geringen Stromverbrauch. Auch die Steuereinrichtung mitsamt drahtloser Datenübertragungseinheit und Sende-/Empfangsmodul z. B. ausgeführt in Dünnschichttechnologie hat einen besonders geringen Stromverbrauch.
Aufgrund des Einsatzes niedrigst energieverbrauchender Pixelelemente und Datenverarbeitungs-/Übertragungselektronik ist der Flächenbedarf für die Unterbringung von Dünnschicht-Solarzellen und Elektroenergiespeichern gering. Wenn wenig elektrische Energie verbraucht wird, ist auch die entstehende Abwärme minimal und benötigt keine außerhalb der Glasscheiben geführte Kühlelemente. Der Überhitzung der eingebauten elektronischen Flachbauelemente begegnet man durch eine Sonnenschein reflektierende Beschichtung oder durch die Unterbringung hinter einem Lichtschutz aus einem teiltransparenten Punktmuster, wie es bei vielen Fahrzeugen im oberen Frontscheibenbereich im Bereich des Rückspiegels zu finden ist.
Passive, d. h. reflektive Pixelelemente, können nach der Erfindung solche sein, die nach der Technologie der elektronischen und/oder photonischen Tinte (engl.: e-ink bzw. t-ink) und/oder der Technologie der Elektrobenetzung (engl.: electrowetting) und/oder Elektrofluidisierung (engl.: electrofluiding technology) ausgebildet ist. Soweit es die elektronische und/oder photonische Tinte betrifft, ist vorteilhafterweise zumindest ein Teil der Pixelelemente nach der Elektrophorese-Technologie und/oder der Gyrikon-Technologie und/oder sie sind als photonische Kristalle ausgebildet.
Die vorstehenden Technologien sind insbesondere entwickelt worden zur Herstellung von sogenanntem elektronischen Papier und hier vornehmlich für elektronische Bücher. Es können hiermit sehr kontrastreiche Darstellungen von Informationen erzeugt werden. Außerdem sind die nach diesen Technologien hergestellten Anzeigeeinrichtungen zumindest bistabil, teilweise multistabil. Dies bedeutet, dass ein Stromverbrauch nur zwecks Veränderung des Schaltzustandes notwendig ist, nicht jedoch zum Halten des Schaltzustandes. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schaltzustände nicht häufig wechseln, wie dies beispielsweise dann der Fall ist, wenn die Technologie zur Abdunklung verwendet wird.
Zur näheren Darstellung der Technologie elektronischer Tinte kann z. B. auf die US 7 816 190 B2 verwiesen werden. Die Technologie ist auch schon für in Kraftfahrzeugen vorgesehenen Anzeigeeinrichtungen vorgeschlagen worden, allerdings vornehmlich zum Einbau im Armaturenbrett oder als selbstständiges Navigationsgerät (vgl. EP 1 637 387 B1 ; DE 10 2009 059 164 A1 ; DE 10 2009 049 632 A1 und DE 103 39 195 A1 ). Teilweise wird die Technologie der elektronischen Tinte mit aktiven Elementen kombiniert ( DE 10 2007 039 041 A1 ).
Elektronisches Papier auf Basis der elektronischen Tinte ist in beiden Schaltzuständen reflektiv, wodurch sich ein hervorragender Kontrast ergibt. Eine darauf basierende Anzeigeeinrichtung muss allerdings in der Frontscheibe so angeordnet werden, dass es im auf die Motorhaube gerichteten Blickfeld liegt. Es eignet sich nicht zur ganzflächigen Abdeckung.
Eine Lichttransmission kann jedoch verwirklicht werden, indem die einzelnen Pixelelemente oder Gruppen von Pixelelementen beabstandet zueinander angeordnet werden, so dass sich insgesamt eine ausreichende Durchsichtigkeit ergibt, die einerseits einen ausreichenden Blick nach draußen ermöglicht, andererseits aber auch eine konsistente Darstellung von Informationen mit ausreichendem Kontrast ermöglicht. Abgesehen davon ist es möglich, bei der Technologie der elektronischen Tinte mehr als zwei Schaltzustände zu verwirklichen, also nicht nur schwarz und weiß, sondern auch Grautönungen (vgl. DE 10 2009 059 164 A1 ).
Besonders geeignet für die vorliegenden Zwecke ist elektronisches Papier auf der Basis elektronischer Tinte, wenn es so ausgebildet ist, wie in der US 2011/0080417 A1 . Bei dem in diesem Dokument offenbarten elektronischen Papier können die in Mikrokapseln eingeschlossenen, weißen und schwarzen Partikel vollständig oder selektiv vom festen in den gasförmigen Zustand überführt werden, beispielsweise durch Hitzeeinwirkung. Auf diese Weise wird die Anzeigeeinrichtung teilweise oder vollständig durchsichtig (vgl. 4A und 4B der US 2011/0080417 A1 ). Beschrieben ist auch eine Alternative, bei der die Partikel durch Aktivierung von durch die Mikrokapseln seitlich einfassende Elektroden an die Seitenwände der Mikrokapseln verbracht werden können, was ebenfalls zur Durchsichtigkeit der Anzeigeeinrichtung führt (vgl. 6A und 6B der US 2011/0080417 A1 ).
Was die Technologie der photonischen Tinte betrifft, kann zur näheren Beschreibung auf die DE 10 2008 032 610 A1 und DE 10 2009 010 301 A1 Bezug genommen werden. Die Technologie beruht auf der Verwendung von photonischen Kristallen und ermöglicht auch farbige Darstellungen. Elektrischer Strom ist auch hier nur für die Veränderung des jeweiligen Schaltzustandes erforderlich. Die Technologie ermöglicht Schaltzustände der Pixelelemente mit hoher Lichttransmission und eignet sich deshalb in besonderer Weise für Anzeigeeinrichtungen im auf die Straße gerichteten Blickfeld des Fahrers und für die flächendeckende Verwendung bei sämtlichen Fahrzeugfensterscheiben, denn einerseits kann für die Fahrt ein guter Durchblick durch die Scheiben erzeugt werden, andererseits aber im Parkzustand auch eine praktisch vollständige Abdunklung als Sicht- und Wärmeschutz.
Eine ähnliche Sichteinwirkungscharakteristik lässt sich mit der Technologie der Elektrobenetzung erzielen (vgl. US 2011/0032276 A1 ). Mit Hilfe dieser Technologie können zwei Schaltzustände verwirklicht werden. In dem einen Schaltzustand dehnt sich eine Flüssigkeit flächig aus, so dass Licht reflektiert wird. In dem zweiten Schaltzustand kontrahiert die Flüssigkeit zu einer Kugel, so dass das Pixelelement weitgehend lichtdurchlässig wird. In der US 2011/0084944 A1 ist eine Anzeigeeinrichtung unter Verwendung der Elektrobenetzung dargestellt. Soweit dort eine lichtreflektierende Beschichtung verwendet wird, kann sie für den vorliegenden Anwendungszweck als Frontscheibenanzeigeeinrichtung und/oder zur ganzflächigen Abdunklung weggelassen werden.
Die Technologie der Elektrofluidisierung stellt eine Modifikation der vorstehend beschriebenen Technologie dar. Eine ausführliche Beschreibung dieser Technologie kann der EP 2 256 719 A2 und auch der US 2009/0279158 A1 entnommen werden. Bei dieser Technologie werden in einem Pixelelement Flüssigkeitsvolumina entweder ausgebreitet, so dass das Element reflektierend wird, oder in ein Reservoir verfrachtet, so dass das Pixelelement weitgehend lichtdurchlässig wird.
Sämtliche Dokumente, die vorstehend zur Erläuterung der Erfindung zitiert sind, werden hiermit vollinhaltlich zum Inhalt der vorstehenden Beschreibung gemacht, insbesondere zur näheren Kennzeichnung der in Anspruch 1 angegebenen Technologien und zur Darlegung deren Ausführbarkeit.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pixelelemente zumindest teilweise derart ausgebildet sind, dass sie in den Schaltzuständen unterschiedliche Lichttransmissionen haben, insbesondere die Lichttransmission der Pixeleinheit in einem der Schaltzustände mehr als 50% beträgt, vorzugsweise die Lichttransmission in einem anderen Schaltzustand annähernd oder gleich Null ist. Wie oben dargestellt, lässt sich dies mit allen vorbeschriebenen Technologien verwirklichen. Es lassen sich damit einerseits kontrastreiche, andererseits aber auch weitgehend durchsichtige Anzeigeeinrichtungen z. B. im Blickfeld des Fahrers des Fahrzeuges platzieren. Ferner können die Technologien auch flächendeckend verwendet werden. Im Bedarfsfall kann dann die Fensterscheibe zwecks Herstellung eines Sicht- und Wärmeschutzes abgedunkelt werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zumindest ein Teil der Pixelelemente derart ausgebildet ist, dass sie in ihren Schaltzuständen auch ohne elektrische oder magnetische Feldbeaufschlagung stabil sind. Wie schon oben erwähnt, sollten solche bi- oder multistabile Pixelelemente vor allem dort verwendet werden, wo ein Wechsel der Schaltzustände nicht häufig stattfindet, beispielsweise wenn die Pixeleinheit(en) zur Abdunklung der gesamten Fensterscheibe verwendet wird bzw. werden.
Soweit die Pixeleinheit oder zumindest eine davon als Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist, sollten die Pixelelemente selektiv derart ansteuerbar sein, das unterschiedliche Informationen darstellbar sind, insbesondere alphanummerische Informationen, Symbole, Verkehrsschilder oder Navigationsbilddarstellungen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Anzeigeeinrichtung in der unteren Hälfte der Fensterscheibe angeordnet ist, und zwar vorzugsweise derart seitlich versetzt, dass es bei Montage der Fensterscheibe als Frontscheibe eines Fahrzeugs im zentralen Blickbereich des Fahrers liegt.
Sofern die Pixeleinheit als Sicht- und Wärmeschutz dienen soll, ist es zweckmäßig, wenn die Pixelelemente gemeinsam derart ansteuerbar sind, dass sie sämtlich und gleichzeitig von einem Schaltzustand in einen anderen Schaltzustand überführbar sind. Insbesondere soll die Lichttransmission der Pixeleinheit in einem der Schaltzustände mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 90%, betragen und in einem anderen Schaltzustand im Wesentlichen gleich Null sein. Die Pixeleinheit sollte sich über die gesamte Fensterscheibe erstrecken. Alternativ kann die Pixeleinheit sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Fahrzeugfensterscheibe erstrecken, ausgenommen der von einer Anzeigeeinrichtung eingenommenen Fläche. Im letzteren Fall hat die Fensterscheibe zumindest zwei Pixeleinheiten, wobei die eine Pixeleinheit zu Anzeigezwecken und die andere Pixeleinheit als Sicht- und Wärmeschutz fungieren. Dabei versteht sich, dass auch die die Anzeigeeinrichtung bildende Pixeleinheit so geschaltet werden kann, dass sie vollflächig lichtundurchlässig ist, so dass sich zusammen mit der übrigen Pixeleinheit eine flächendeckende Abdunklung erzielen lässt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Fahrzeug, dessen Fahrzeugfensterscheiben als Verbundglasscheiben ausgebildet sind, wobei zumindest eine der Fahrzeugfensterscheiben, vorzugsweise zumindest die Frontscheibe, als Fensterscheibe der oben beschriebenen Art ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise sollten jedoch sämtliche Fahrzeugfensterscheiben als Fensterscheiben der vorbeschriebenen Art ausgebildet sein, um eine vollständige Abdunklung zwecks Sicht- und Wärmeschutz verwirklichen zu können.
In Sonderheit sollte zumindest die Frontscheibe des Fahrzeuges eine als Anzeigeeinrichtung ausgebildete Pixeleinheit sowie zumindest eine weitere Pixeleinheit zum Zwecke der vollständigen Abdunklung aufweisen. Die übrigen Fahrzeugfensterscheiben können mit zumindest einer Pixeleinheit ohne Anzeigefunktion ausgestattet sein. Dies schließt jedoch nicht aus, dass auch diese Fahrzeugfensterscheiben oder ein Teil davon Pixeleinheiten mit Anzeigefunktion haben, um beispielsweise Bildfolgen, Filme oder Texte darstellen zu können.
Für Rückscheiben könnte die Anzeigefunktion auch zur Darstellung von Warnhinweisen, beispielsweise im Falle einer Panne, verwendet werden. Diese Warnfunktion könnte insbesondere dann, wenn die Verbundglasscheibe – wie oben beschrieben – energiemäßig autark ausgebildet ist, eingeschaltet werden, wenn die ansonsten gegebene Energieversorgung des Fahrzeuges ausgefallen ist, beispielsweise durch einen Defekt oder infolge eines Unfalls. Die Aktivierung kann dann auch automatisch erfolgen, wenn entsprechende Sensoren vorhanden sind, die dann die Darstellung von Warnsymbolen auslösen.
Die Abdunklungsfunktion kann auch mit dem Sendemodul der Steuereinrichtung derart gekoppelt werden, dass die Abdunklungsfunktion beim Aufschließen oder Öffnen einer Tür des Fahrzeuges oder beim Starten desselben automatisch außer Kraft gesetzt wird, der Schaltzustand der Pixelelemente also so verändert wird, dass eine möglichst hohe Lichttransmission erreicht wird. Umgekehrt kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugfensterscheiben automatisch abgedunkelt werden, wenn das Fahrzeug abgeschlossen wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
1 die Innenansicht der Frontscheibe eines Pkws und
2 die Innenansicht einer hinteren Seitenscheibe des Pkws.
Die in 1 dargestellte Frontscheibe 1 ist als Verbundglasscheibe ausgebildet, besteht also aus zwei deckungsgleichen Glasscheiben, die über eine beidseitig klebfähige Zwischenfolie miteinander verbunden sind (hier nicht sichtbar).
Auf die Zwischenfolie aufgebracht ist eine als Anzeigeeinrichtung ausgebildete Pixeleinheit 2 in etwa quadratischen Umrisses, welche in der unteren Hälfte der Frontscheibe 1 und nach links versetzt angeordnet ist. Die Pixeleinheit 2 besteht aus einer Vielzahl von hier nicht näher dargestellten Pixelelementen, die selektiv zwecks Darstellung von Informationen angesteuert werden können. Die Pixelelemente können nach der Technologie der elektronischen und/oder photonischen Tinte und/oder der Technologie der Elektrobenetzung und/oder Elektrofluidisierung ausgebildet sein. Insoweit wird auf die vorstehenden Erläuterungen dieser Technologien Bezug genommen. In allen Fällen handelt es sich um passive Elemente mit zumindest zwei Schaltzuständen, wobei die Pixelelemente in dem einen Schaltzustand reflektierend sind und in dem anderen Zustand eine Lichttransmission erlauben. Über die selektive Ansteuerung der Pixelelemente können diejenigen Pixelelemente, welche jeweils zur Darstellung einer Information benötigt werden, reflektierend geschaltet werden, während die anderen Pixelelemente durchsichtig geschaltet bleiben.
Die Pixeleinheit 2 ist über eine Dünnschicht-Elektroleitung 3 mit einem Empfangsmodul verbunden, das Teil einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung ist, zu der auch ein Sendemodul gehört. Über das hier nicht dargestellte Sendemodul können die für die Informationsdarstellung in der Pixeleinheit 2 benötigten Daten auf das Empfangsmodul 4 übertragen werden. Das Empfangsmodul 4 ist hierfür mit einer Antenne ausgestattet.
Am oberen Rand der Frontscheibe 1 sind Solarzellen 5 angeordnet, die in Dünnschichttechnologie auf die Zwischenfolie aufgebracht sind und bei Lichteinfall Licht in elektrischen Strom umwandeln. Oberhalb davon sind eine Reihe von Energiespeichern – beispielhaft mit 6 bezeichnet – ebenfalls in Dünnschichttechnologie angebracht, beispielsweise in Form von Batterien und/oder Kondensatoren. Sie dienen dazu, die von den Solarzellen 5 erzeugte elektrische Energie für die Zeit zu speichern, in der die Solarzellen 5 mangels Lichteinfalls keinen Strom liefern können. Die Energiespeicher 6 sind über die Elektroleitung 3 mit dem Empfangselement 4 und folglich auch mit der Pixeleinheit 2 verbunden und dienen zu deren Energieversorgung.
Die in 2 dargestellte hintere Seitenscheibe 7 eines Pkws ist nahezu vollflächig mit einer Pixeleinheit 8 versehen, die nach den gleichen Technologien ausgebildet sein kann wie zu der Pixeleinheit 2 gemäß 1 angegeben. Die Pixeleinheit 8 ist über eine nach Dünnschichttechnologie ausgebildete Elektroleitung 9 mit einem Empfangsmodul 10 und dieses mit einer Antenne 11 verbunden. Das Empfangsmodul 10 ist – wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 – Teil einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung, zu der auch ein hier nicht dargestelltes Sendemodul gehört. Das Sendemodul kann in dem Fahrzeug an beliebiger Stelle angeordnet sein.
Die Einheit aus Empfangsmodul 10 und Antenne 11 ist elektrisch mit Energiespeichern – beispielhaft mit 12 bezeichnet – verbunden, die am oberen Rand der Seitenscheibe 7 nebeneinander angeordnet sind. Wiederum daneben sind Solarzellen 13 angebracht, die elektrisch mit den Energiespeichern 12 verbunden sind.
Die Elektronik in dem Empfangsmodul 10 kann in diesem Fall sehr einfach aufgebaut sein, da die die Pixeleinheit 8 bildenden Pixelelemente nur gemeinsam von dem einen zum anderen Schaltzustand zu überführen sind. Die Seitenscheibe 7 kann auf diese Weise von einem durchsichtigen Status in einen Abdunklungsstatus überführt werden, bei dem die Pixelelemente sämtlich reflektierend sind, so dass Wärmestrahlung reflektiert und eine Lichttransmission und damit ein Einblick in den Pkw verhindert wird. Die Schaltung auf den Abdunklungsstatus kann nach Abschalten des Motors automatisch beim Schließen der (letzten) Tür des Pkw erfolgen. Umgekehrt kann die Abdunklung automatisch dadurch aufgehoben werden, dass eine der Türen des Pkw geöffnet wird. Auch andere Steuerungen lassen sich verwirklichen, beispielsweise solche, die auf Lichteinfall reagieren.

Claims

Fahrzeugfensterscheibe (1, 7) in Form einer Verbundglasscheibe insbesondere für Landkraftfahrzeuge, Schiffe oder Flugzeuge, mit wenigstens zwei Glasscheiben, zwischen denen zumindest in einem Teilbereich wenigstens eine Pixeleinheit (2, 8) mit einer Vielzahl von passiven Pixelelementen angeordnet ist, die mit einer elektrischen Spannungsquelle (5, 13) und einer Steuereinrichtung (4, 10) verbunden ist, welche derart mit der Spannungsquelle (5, 13) zusammenwirkt, dass die Pixelelemente zwischen zumindest zwei Schaltzuständen mit unterschiedlicher Lichteinwirkung schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle Dünnschichtsolarzellen (5, 13) aufweist, die zwischen den Glasscheiben angeordnet sind und mit zumindest einem Energiespeicher (6, 12) verbunden sind, dass der zumindest eine Energiespeicher (6, 12) zwischen den Glasscheiben angeordnet ist, und dass die Steuereinrichtung eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung mit einem Sende- und einem Empfangsmodul (4, 10) aufweist, wobei letzteres an oder in der Fahrzeugfensterscheibe (1, 7) angeordnet ist.
Fahrzeugfensterscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Energiespeicher (6, 12) zumindest eine Batterie und/oder ein Kondensator ist.
Fahrzeugfensterscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Energiespeicher (6, 12) mit den Solarzellen (5, 13) luft-, staub- und feuchtedicht zwischen den Glasscheiben gekapselt ist.
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Pixelelemente derart ausgebildet ist, dass sie in ihren Schaltzuständen auch ohne elektrische oder magnetische Feldbeaufschlagung stabil sind.
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Pixeleinheit (2, 8) nach der Technologie der elektronischen und/oder photonischen Tinte und/oder der Technologie der Elektrobenetzung und/oder Elektrofluidisierung ausgebildet ist.
Fahrzeugfensterscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Pixelelemente nach der Elektrophorese-Technologie und/oder nach der Gyricon-Technologie und/oder als photonische Kristalle ausgebildet ist bzw. sind.
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelelemente zumindest teilweise derart ausgebildet sind, dass sie in den Schaltzuständen unterschiedliche Lichttransmissionen haben, insbesondere die Lichttransmission der Pixeleinheit (2, 8) in einem der Schaltzustände mehr als 50% beträgt, vorzugsweise die Lichttransmission in einem anderen Schaltzustand gleich null ist.
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Pixeleinheit (2) als Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist, deren Pixelelemente selektiv derart ansteuerbar sind, dass unterschiedliche Informationen darstellbar sind, insbesondere alphanumerische Informationen, Symbole, Verkehrsschilder oder Navigationsbilddarstellungen, wobei die Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise in der unteren Hälfte, vorzugsweise seitlich versetzt, angeordnet ist.
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugfensterscheibe (7) zumindest eine Pixeleinheit (8) aufweist, deren Pixelelemente gemeinsam derart ansteuerbar sind, dass sie sämtlich und gleichzeitig von einem Schaltzustand in einen anderen Schaltzustand überführbar sind, insbesondere derart, dass die Lichttransmission der Pixeleinheit (8) in einem der Schaltzustände mehr als 50% beträgt und in einem anderen Schaltzustand gleich null ist, wobei sich die Pixeleinheit (8) vorzugsweise über die gesamte Fahrzeugfensterscheibe (7).
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Pixeleinheit (2) als Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist, deren Pixelelemente selektiv derart ansteuerbar sind, dass unterschiedliche Informationen darstellbar sind, insbesondere alphanumerische Informationen, Symbole, Verkehrsschilder oder Navigationsbilddarstellungen, wobei die Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise in der unteren Hälfte, vorzugsweise seitlich versetzt, angeordnet ist, und dass die Fahrzeugfensterscheibe (7) eine weitere Pixeleinheit (8) aufweist, deren Pixelelemente gemeinsam derart ansteuerbar sind, dass sie sämtlich und gleichzeitig von einem Schaltzustand in einen anderen Schaltzustand überführbar sind, insbesondere derart, dass die Lichttransmission der Pixeleinheit (8) in einem der Schaltzustände mehr als 50% beträgt und in einem anderen Schaltzustand gleich null ist, wobei sich die Pixeleinheit (8) vorzugsweise über die gesamte Fahrzeugfensterscheibe (7) erstreckt.
Fahrzeugfensterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Pixeleinheit (8) im Wesentlichen über die gesamte Fahrzeugfensterscheibe (7) erstreckt, ausgenommen der von einer Anzeigeeinrichtung eingenommenen Fläche.
Fahrzeug mit Verbundglasscheiben als Fahrzeugfensterscheiben (1, 7), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Fahrzeugfensterscheiben (1, 7) als Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Frontscheibe (1) als Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Fahrzeugfensterscheiben (1, 7) als Verbundglasscheiben nach zumindest dem Anspruch 9 oder 10 ausgebildet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontscheibe (1) des Fahrzeuges eine Anzeigeeinrichtung (2) wenigstens nach Anspruch 8 aufweist und mit einer Pixeleinheit (8) wenigstens nach Anspruch 9 versehen ist und dass sämtliche weiteren Fahrzeugfensterscheiben (7) als Verbundglasscheiben zumindest nach Anspruch 9 ausgebildet sind.