DE102019109365A1

DE102019109365A1 - Photochromfilm

Info

Publication number: DE102019109365A1
Application number: DE102019109365.1A
Authority: DE
Inventors: Kai-Han Chang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: CN110389462B; DE102019109365B4; CN110389462A; US10877301B2; US20190317351A1

Abstract

Eine optische Vorrichtung, die zum Verwalten der Lichtdurchlässigkeit durch sie hindurch angeordnet ist, beinhaltet ein mehrschichtiges photochromes Blatt, das aus einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer zwischenliegenden photochromen Schicht besteht. Die photochrome Schicht besteht aus einer Mischung aus dichroitischem Farbstoff und photo-isomerisierbarem Material, die in einem Flüssigkristallwirt angeordnet sind, und die erste und zweite Schicht sind jeweils aus einem klaren Polymer hergestellt.

Description

EINLEITUNG
Einfallendes Sonnenlicht kann ein Sichtfeld einer Person, wie beispielsweise eines Fahrzeugführers, teilweise oder vollständig beeinträchtigen.
KURZDARSTELLUNG
Eine optische Vorrichtung, die zum Verwalten der Lichtdurchlässigkeit durch sie hindurch angeordnet ist, wird beschrieben und beinhaltet ein mehrschichtiges photochromes Blatt, das aus einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer zwischenliegenden photochromen Schicht besteht. Die photochrome Schicht besteht aus einer Mischung aus dichroitischem Farbstoff und photo-isomerisierbarem Material, die in einem Flüssigkristallwirt angeordnet sind, und die erste und zweite Schicht sind jeweils aus einem klaren Polymer hergestellt.
Ein Aspekt der Offenbarung beinhaltet das photo-isomerisierbare Material als ein Azobenzol.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die parametrische Schicht, die aus einer Mischung aus dem dichroitischen Farbstoff und dem photo-isomerisierbaren Material besteht, die im Flüssigkristallwirt suspendiert sind.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das photo-isomerisierbare Material als einen Film, der sowohl auf der Innenfläche der ersten als auch der zweiten Schicht angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet eine transparente Klebeschicht, die auf einer Außenfläche der ersten Schicht angeordnet ist und zwischen der optischen Vorrichtung und einer benachbarten Glasscheibe angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die erste Schicht, die als mikroprismatische Anordnung konfiguriert ist, wobei die mikroprismatische Anordnung eine Vielzahl von linear angeordneten, parallel angeordneten Mikroprismen beinhaltet. Jedes der linear angeordneten Mikroprismen weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf, der einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel beinhaltet, die in einer zweiten Ebene definiert sind, die senkrecht zu einer ersten Ebene steht, die durch die erste Schicht definiert ist, wobei jeder der ersten Schenkel der linear angeordneten Mikroprismen eine erste Unterebene definiert, und jeder der zweiten Schenkel der linear angeordneten Mikroprismen eine zweite Unterebene definiert, und wobei das photo-isomerisierbare Material auf der dem ersten Schenkel zugeordneten ersten Unterebene angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet eine erste Elektrode, die auf einer Innenfläche der ersten Schicht angeordnet ist, eine zweite Elektrode, die auf einer Innenfläche der zweiten Schicht angeordnet ist, einen Lichtsensor, der zum Überwachen von einfallendem Licht angeordnet und funktionsfähig mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist, und den Lichtsensor, der so angeordnet ist, dass er die elektrische Energiequelle elektrisch mit der ersten und zweiten Elektrode als Reaktion auf das Erkennen von einfallendem Licht, das größer als eine Schwellengröße ist, verbindet.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das photo-isomerisierbare Material als in einem entspannten, trans-niederenergetischen Zustand befindlich, wenn es Lichtwellen ausgesetzt ist, die kleiner als eine Schwellenintensitätsstufe sind.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den dichroitischen Farbstoff und die im Flüssigkristallwirt angeordneten photo-isomerisierbaren Materialien, die unter Einwirkung von Lichtwellen, die kleiner als die Schwellenintensität sind, in einer homöotropen Ausrichtung angeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das photo-isomerisierbare Material als sich in einem angeregten, cis-Hochenergiezustand befindlich, wenn es Lichtwellen ausgesetzt wird, die größer als eine Schwellenintensität sind.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den dichroitischen Farbstoff und die im Flüssigkristallwirt angeordneten photo-isomerisierbaren Materialien, die unter Einwirkung von Lichtwellen, die größer als die Schwellenintensität sind, in einer nicht-homöotropen Ausrichtung angeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet eine optische Vorrichtung, die zum Verwalten der Lichtdurchlässigkeit durch sie hindurch angeordnet ist, einschließlich einer mehrschichtigen photochromen Folie, die aus einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dazwischen angeordneten photochromen Schicht besteht, eine erste Elektrode, die auf einer Innenfläche der ersten Schicht angeordnet ist, eine zweite Elektrode, die auf einer Innenfläche der zweiten Schicht angeordnet ist, und einen Lichtsensor, der zum Überwachen von einfallendem Licht und wirksam mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist. Die photochrome Schicht besteht aus einem dichroitischen Farbstoff, der in einem Flüssigkristallwirt angeordnet ist, und der Lichtsensor ist so angeordnet, dass er die elektrische Energiequelle als Reaktion auf das Erfassen von einfallendem Licht, das größer als eine Schwellengröße ist, elektrisch mit der ersten und zweiten Elektrode verbindet. Die Transmission der photochromen Schicht nimmt als Reaktion auf den elektrischen Anschluss der elektrischen Energiequelle an die ersten und zweiten Elektroden ab.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich hervor.
Figurenliste
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer optischen Vorrichtung, die auf einer transparenten Glasscheibe angeordnet ist, um die Lichtdurchlässigkeit gemäß der Offenbarung zu steuern.
Die 2-1 und 2-2 stellen grafisch eine Molekülkette für ein einzelnes Element einer Ausführungsform eines photo-isomerisierbaren Materials dar, einschließlich einer Darstellung der Molekülkette für das einzelne Element in einem nicht angeregten Zustand bei niedriger Lichtintensität (2-1) und einer Darstellung der Molekülkette für das einzelne Element in einem angeregten Zustand bei hoher Lichtintensität (2-2), gemäß der Offenbarung.
3-1 und 3-2 stellen schematisch Querschnittsseitenansichten eines Abschnitts einer ersten Ausführungsform der optischen Vorrichtung dar, einschließlich einer mehrschichtigen photochromen Folie, die aus einer ersten transparenten Schicht, einer zweiten transparenten Schicht und einer photochromen Schicht besteht, einschließlich einer Darstellung der photochromen Schicht in einem nicht angeregten Zustand (3-1) und in einer Darstellung der photochromen Schicht in einem angeregten Zustand (3-2) gemäß der Offenbarung.
4-1 und 4-2 stellen schematisch Querschnittsseitenansichten eines Abschnitts einer zweiten Ausführungsform der optischen Vorrichtung dar, einschließlich der mehrschichtigen photochromen Folie, die aus der ersten transparenten Schicht, der zweiten transparenten Schicht und der photochromen Schicht besteht, worin das photo-isomerisierbare Material als Film auf die Innenflächen der ersten und zweiten transparenten Schichten aufgebracht wird, einschließlich einer Darstellung der photochromen Schicht in einem nicht angeregten Zustand (4-1) und einer Darstellung der photochromen Schicht in einem angeregten Zustand (4-2) gemäß der Offenbarung.
5 stellt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung dar, die auf einer transparenten Glasscheibe angeordnet ist, worin die optische Vorrichtung als mikroprismatische Anordnung mit der mehrschichtigen photochromen Folie, die auf einem Abschnitt derselben angeordnet ist, gemäß der Offenbarung konfiguriert ist.
6-1 stellt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung dar, die auf einer transparenten Glasscheibe in Form einer Windschutzscheibe für ein Fahrzeug, einschließlich eines Lichtintensitätssensors, gemäß der Offenbarung angeordnet ist.
6-2 und 6-3 stellen schematisch Querschnittsseitenansichten eines Teils der Ausführungsform der optischen Vorrichtung, des Lichtintensitätssensors und einer Wechselstromquelle dar, einschließlich einer Darstellung einer photochromen Schicht der optischen Vorrichtung in einem deaktivierten Zustand (6-2) und einer Darstellung der photochromen Schicht in einem aktivierten Zustand (6-3), gemäß der Offenbarung.

Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin offenbart werden, darstellen, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen. Details, die zu solchen Merkmalen gehören, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Anwendungs- und Verwendungsumgebung ermittelt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hierin beschrieben und veranschaulicht sind, können in einer Vielfalt von verschiedenen Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen nicht dazu gedacht, den Umfang der Offenbarung, wie beansprucht, einzuschränken, sondern sie ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Obwohl zahlreiche spezielle Einzelheiten in der folgenden Beschreibung dargelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können zudem einige Ausführungsformen ohne einige dieser Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde zum Zwecke der Klarheit bestimmtes technisches Material, das im entsprechenden Stand der Technik verstanden wird, nicht ausführlich beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden. Des Weiteren sind die Zeichnungen vereinfacht und nicht im exakten Maßstab dargestellt. Zur Vereinfachung und Klarheit können richtungsweisende Begriffe, wie oben, unten, links, rechts, nach oben, über, oben, unter, unterhalb, hinten und vom mit Bezug auf die Zeichnungen angewendet werden. Diese und ähnliche richtungsweisende Begriffe sind nicht so auszulegen, um den Umfang der Offenbarung zu beschränken. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, in Abwesenheit eines Elements ausgeführt werden, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist. Ähnliche Referenznummern entsprechen gleichen oder ähnlichen Komponenten durch die verschiedenen Figuren hinweg.
Die hierin beschriebenen Konzepte beziehen sich auf eine optische Vorrichtung, welche die optischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts ändert. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer optischen Vorrichtung 30, die auf einer transparenten Glasscheibe 20 angeordnet ist. Die optische Vorrichtung 30 kann vorteilhaft zwischen einem Sichtfeld 15 für einen Bediener 10 und dem einfallenden Licht 12 angeordnet werden, um die Transmission des einfallenden Lichts 12 automatisch und variabel so einzustellen, dass sie auf die Intensität des einfallenden Lichts 12 reagiert. Insbesondere kann die optische Vorrichtung 30 die Transmission des einfallenden Lichts 12 durch die Glasscheibe 20 in das Sichtfeld 15 des Bedieners 10 reduzieren, wenn die Intensität des einfallenden Lichts 12 größer als ein Schwellenwert ist. Des Weiteren ist die variable Einstellung der Transmission des einfallenden Lichts 12 als Reaktion auf eine nachfolgende Reduzierung der Intensität des einfallenden Lichts 12 vollständig reversibel. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform und wie hierin beschrieben, kann der Bediener 10 ein Fahrzeugführer sein, die Glasscheibe 20 kann eine Windschutzscheibe für ein Fahrzeug 14 sein, die Quelle des einfallenden Lichts 12 kann die Sonne sein, und die optische Vorrichtung 30 kann angeordnet werden, um die Durchlässigkeit des einfallenden Lichts 12 durch die Windschutzscheibe zu steuern, d. h. die Glasscheibe 20 in das Sichtfeld 15 des Bedieners 10.
Die optische Vorrichtung 30 beinhaltet eine mehrschichtige photochrome Folie, das aus einer ersten transparenten Schicht 32, einer zweiten transparenten Schicht 34 und einer dazwischenliegenden photochromen Schicht 40 besteht. In einer Ausführungsform besteht die photochrome Schicht 40 aus einer Mischung aus einem dichroitischen Farbstoff und einem photo-isomerisierbaren Material, die in einem Flüssigkristallwirt angeordnet sind. In einer Ausführungsform und wie dargestellt, werden die erste transparente Schicht 32 und die zweite transparente Schicht 34 aus einem optisch klaren Polymermaterial hergestellt. Alternativ können die erste transparente Schicht 32 und die zweite transparente Schicht 34 aus einem anderen Material hergestellt werden, einschließlich Material, das eine Farbtönung beinhaltet. Die optische Vorrichtung 30 kann mit einem klaren Klebematerial, statischer Elektrizität oder einem anderen reversiblen Verbindungsmaterial oder -verfahren auf der Glasscheibe 20 befestigt werden. Die optische Vorrichtung verbraucht keine oder nur minimale elektrische Energie und entspricht dem SAE-Windschutzstandard mit den entworfenen Parametern. Die optische Vorrichtung 30 kann auch auf andere Glasflächen aufgebracht werden, z. B. auf einen reflektierenden Spiegel zur Reduzierung der Blendung.
Die 2-1 und 2-2 stellen eine einzelne Molekülkette 43 für ein einzelnes Element einer Ausführungsform des photo-isomerisierbaren Materials 42 der photochromen Schicht 40 und eine zugehörige visuelle Darstellung 44 des photo-isomerisierbaren Materials 42 grafisch dar. 2-1 stellt das Einzelmolekül 43 in Form eines Azobenzolrestes für das photo-isomerisierbare Material 42 und die zugehörige visuelle Darstellung 44 in einem nicht angeregten Zustand, d. h. bei geringer Lichtintensität, dar. Das Einzelmolekül 43 beinhaltet eine doppelt gebundene Stickstoff-(N)-Bindung und zwei Benzolringe. Wie angegeben, ist das Einzelmolekül 43 im Wesentlichen gerade, und die visuelle Darstellung 44 weist eine längliche Form auf. Das photo-isomerisierbare Material 42 wirkt nicht, um das einfallende Licht 12 im nicht angeregten Zustand zu behindern. Die Behinderung des einfallenden Lichts 12, d. h. die Reduzierung der Lichtdurchlässigkeit, wird durch eine Änderung der Ausrichtung des dichroitischen Farbstoffs (dargestellt z. B. in den 3-1 und 3-2) verursacht, wie sie durch eine lichtinduzierte Veränderung des photo-isomerisierbaren Materials 42 verursacht werden kann.
2-2 stellt das Einzelmolekül 43' für das Einzelelement des photo-isomerisierbaren Materials 42 und die zugehörige visuelle Darstellung 44' in einem angeregten Zustand dar, d. h. unter Einwirkung von Lichtintensitäten, die größer als eine Schwellenlichtintensität sind. Wie angegeben, nimmt das Einzelmolekül 43' ein gebogenes Aussehen an, und die visuelle Darstellung 44' nimmt eine gebogene Form an. Das photo-isomerisierbare Material 42 bewirkt, dass einfallendes Licht im angeregten Zustand behindert wird. Die Lichtintensität wirkt wie ein Schalter für die Formänderung des photo-isomerisierbaren Materials 42. Die Größe der Biegung in einem Einzelmolekül ist nicht proportional zur Lichtintensität. Stattdessen bestimmt die Größe der Lichtintensität den Anteil der photo-isomerisierbaren Materialien 42 im Flüssigkristallwirt, die in der gebogenen Form vorliegen. Je größer das Verhältnis mit der Lichtintensität wird, desto größer wird der Hinderniseffekt. Somit kann ein Teil des photo-isomerisierbaren Materials 42 im Flüssigkristallwirt in der gebogenen Form und der damit verbundenen Lichtbehinderung bei minimal erhöhten Lichtintensitäten im Vergleich zu einem Basislinienniveau vorliegen, und der Teil der photo-isomerisierbaren Materialien 42 im Flüssigkristallwirt, die sich in der gebogenen Form befinden, nimmt mit zunehmender Lichtintensität zu, wodurch die Größe der Behinderung zunimmt, d. h. die Lichtdurchlässigkeit wird reduziert.
Die 3-1 und 3-2 stellen schematisch Querschnittsseitenansichten eines Teils einer ersten Ausführungsform der optischen Vorrichtung 30 dar, einschließlich der mehrschichtigen photochromen Folie, die aus der ersten transparenten Schicht 32, der zweiten transparenten Schicht 34 und der photochromen Schicht 40 besteht. Die photochrome Schicht 40 besteht aus einer Mischung des photo-isomerisierbaren Materials 42, das als Element 44 visuell dargestellt ist, einem stabförmigen dichroitischen Farbstoff, der als Element 46 dargestellt ist, die beide in einem Flüssigkristallwirt, der als Element 48 dargestellt ist, suspendiert sind. Das photo-isomerisierbare Material 44 beinhaltet in einer Ausführungsform den Azobenzolrest. Das photo-isomerisierbare Material 44 befindet sich in einem entspannten, trans, niederenergetischen Zustand, wenn es Lichtwellen ausgesetzt wird, die kleiner als ein Schwellenintensitätsniveau sind, wodurch es in eine homöotrope Ausrichtung versetzt wird, wie in Bezug auf 3-1 dargestellt. Das photo-isomerisierbare Material 44 befindet sich in einem angeregten, cis-Hochenergiezustand, wenn es Lichtwellen ausgesetzt wird, die größer als eine Schwellenintensität sind, was es in eine nicht-homöotrope Ausrichtung versetzt und Lichtwellen ausgesetzt wird, die größer als das Schwellenintensitätsniveau sind, wie es in Bezug auf 3-2 dargestellt ist. Wenn sich die Lichtwellen in der nicht-homöotropen Ausrichtung befinden, stören und bewegen sie den stabförmigen dichroitischen Farbstoff 46, wodurch der stabförmige dichroitische Farbstoff 46 das einfallende Licht 12 färbt.
3-1 stellt auch die Lichtintensitäten dar, einschließlich einer ersten, niedrigen Umgebungslichtintensität 51 und einer zugehörigen Fahrzeuglichtintensität 53, nachdem sie die optische Vorrichtung 30 mit dem photo-isomerisierbaren Material 44 im nicht angeregten Zustand durchlaufen hat. Wie dargestellt, ist die Größe der Lichtintensität 53 im Fahrzeug gleich der niedrigen Umgebungshelligkeit 51. Das photo-isomerisierbare Material 44 und der stabförmige dichroitische Farbstoff 46 sind parallel zu einer durch die Trajektorie des einfallenden Lichts 12 definierten Achse ausgerichtet und behindern somit das einfallende Licht 12 nicht.
3-2 stellt auch die Lichtintensitäten dar, einschließlich einer zweiten, hohen Umgebungslichtintensität 55 und einer zugehörigen Fahrzeuglichtintensität 57, nachdem sie die optische Vorrichtung 30 mit dem photo-isomerisierbaren Material 42 im angeregten Zustand durchlaufen hat. Wie dargestellt, reduziert sich die Größe der Lichtintensität 57 im Fahrzeug im Vergleich zur niedrigen Umgebungshelligkeit 51. Die Änderung des photo-isomerisierbaren Materials 42 bewirkt eine Änderung der Ausrichtung des stabförmigen dichroitischen Farbstoffs 46, wodurch der dichroitische Farbstoff 46 das einfallende Licht 12 behindert.
Die 4-1 und 4-2 stellen schematisch Querschnittsseitenansichten eines Teils einer zweiten Ausführungsform der optischen Vorrichtung 130 dar, einschließlich der mehrschichtigen photochromen Folie, die aus der ersten transparenten Schicht 132, der zweiten transparenten Schicht 134 und der photochromen Schicht 140 besteht. Die photochrome Schicht 140 besteht aus dem photo-isomerisierbaren Material, das als Element 144 dargestellt ist, dem stabförmigen dichroitischen Farbstoff, der als Element 146 dargestellt ist, und dem Flüssigkristallwirt, der als Element 148 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform wird das photo-isomerisierbare Material 144 als Film aufgebracht, der sowohl auf den Innenflächen der ersten als auch der zweiten transparenten Schichten 132, 134 angeordnet ist, und der stabförmige dichroitische Farbstoff 146 ist im Flüssigkristallwirt 148 suspendiert.
4-1 stellt auch die Lichtintensitäten dar, einschließlich einer ersten, niedrigen Umgebungslichtintensität 151 und einer zugehörigen Fahrzeuglichtintensität 153, nachdem sie die optische Vorrichtung 130 mit dem photo-isomerisierbaren Material 144 im nicht angeregten Zustand durchlaufen hat. Wie dargestellt, ist die Größe der Lichtintensität 153 im Fahrzeug gleich der niedrigen Umgebungshelligkeit 151.
4-2 stellt auch die Lichtintensitäten dar, einschließlich einer zweiten, hohen Umgebungslichtintensität 155 und einer zugehörigen Fahrzeuglichtintensität 157, nachdem sie die optische Vorrichtung 30 mit dem photo-isomerisierbaren Material 144 im angeregten Zustand durchlaufen hat. Wie dargestellt, ist die Größe der Lichtintensität 157 im Fahrzeug im Vergleich zur niedrigen Umgebungslichtintensität 151 reduziert, da die Änderung des photo-isomerisierbaren Materials 144 eine Änderung der Ausrichtung des stabförmigen dichroitischen Farbstoffs 146 bewirkt, wodurch der dichroitische Farbstoff 146 das einfallende Licht behindert.
5 stellt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 230 dar, die auf einer transparenten Glasscheibe 220 angeordnet ist, die als Windschutzscheibe an einem Fahrzeug 214 in einer Ausführungsform angeordnet sein kann. Die optische Vorrichtung 230 ist auf der transparenten Glasscheibe 220 angeordnet und kann vorteilhaft zwischen einem ersten Sichtfeld 215 für einen Bediener 210 und dem einfallenden Licht 212 angeordnet sein, wobei das erste Sichtfeld 215 vom Fahrzeug 214 nach außen vorsteht. In dieser Ausführungsform ist die optische Vorrichtung 230 als mikroprismatische Anordnung 231 konfiguriert, die auf einer Innenfläche einer ersten Schicht 232 angeordnet sein kann, die eine erste planare Fläche 233 definiert. Die mikroprismatische Anordnung 231 beinhaltet eine Vielzahl von linear angeordneten Mikroprismen 235, die parallel angeordnet sind. In einer Ausführungsform können die Mikroprismen 235 in einer Breite von mehr als 100 Mikrometern bis weniger als 1 Zentimeter reichen und sich horizontal über die Glasscheibe 220 erstrecken. Jedes der linear angeordneten Mikroprismen 235 weist einen rechten dreieckigen Querschnitt auf, der einen ersten Schenkel 237 und einen zweiten Schenkel 239 beinhaltet, die in einer zweiten Ebene definiert sind, die orthogonal zur ersten planaren Oberfläche 233 ist, die durch die erste Schicht 232 definiert ist und durch die Seitenansicht dargestellt wird, wie in dieser Figur dargestellt. Jeder der ersten Schenkel 237 der linear angeordneten Mikroprismen 235 definiert eine erste Unterebene 238, und jeder der zweiten Schenkel 239 der linear angeordneten Mikroprismen 235 definiert eine zweite Unterebene 240, worin die ersten und zweiten Unterebenen 238, 240 orthogonal zueinander sind. Die optische Vorrichtung 230 ist auf der ersten Unterebene 238 angeordnet, die auf dem ersten Schenkel 237 definiert ist, und weist die Form einer Ausführungsform der mehrschichtigen photochromen Folie auf, die aus der ersten transparenten Schicht 232, der zweiten transparenten Schicht 234 und der photochromen Schicht 240 besteht, wie hierin beschrieben. Die prismatische Oberfläche 231 kann mit einer Verbundsubstanz 242 zum Glätten der Oberfläche und zum Schutz vor Kratzern beschichtet werden. Die optische Vorrichtung 230 wirkt in der hierin beschriebenen Weise, um die Transmission des einfallenden Lichts 212 bei hoher Intensität des einfallenden Lichts 212 zu behindern.
6-1 stellt schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 630 dar, die auf einer transparenten Glasscheibe 620 angeordnet ist, die eine Windschutzscheibe für ein Fahrzeug 614 in einer Ausführungsform ist. Die optische Vorrichtung 630 ist auf der transparenten Glasscheibe 620 angeordnet und kann vorteilhaft zwischen einem ersten Sichtfeld 615 für einen Bediener 610 und dem einfallenden Licht 612 angeordnet sein, worin das erste Sichtfeld 615 vom Fahrzeug 614 nach außen projiziert wird. Das Fahrzeug (nicht dargestellt) beinhaltet auch einen Rückspiegel 624, der an oder in der Nähe eines zentralen Abschnitts der Glasscheibe 620 angebracht ist. Der Rückspiegel 624 beinhaltet einen Lichtintensitätssensor 625 mit einem zweiten Sichtfeld 627, der ebenfalls vom Fahrzeug 614 nach außen vorsteht und das erste Sichtfeld 615 überlappt.
Der Lichtintensitätssensor 625 ist vorteilhaft so positioniert, dass das zweite Sichtfeld 627 direktes Sonnenlicht beinhaltet, das am Horizont niedrig ist, d. h. in weniger als einem vorbestimmten, kalibrierbaren Winkel, der in Bezug auf den Horizont und die Ausrichtung des Fahrzeugs 614 definiert ist. Daher ist der Lichtintensitätssensor 625 so angeordnet, dass er direkt einfallendes Licht 612 erfasst, wenn es unter einem Einfallswinkel liegt, der mit einer eingeschränkten Sicht im Fahrgastraum des Fahrzeugs 614 in Verbindung gebracht werden kann. Eine derartige Exposition kann das Fahrzeug 614 mit einer Westausrichtung bei oder nahe dem Sonnenuntergang während der späten Nachmittags- oder frühen Abendstunden sowie das Fahrzeug 614 mit einer Ostausrichtung bei oder nahe dem Sonnenaufgang während der Morgenstunden beinhalten. Der Lichtintensitätssensor 625 ist als CMOS-Vorrichtung oder eine andere elektronische Festkörper-Abtast- und Schaltvorrichtung konfiguriert, die selektiv bei Vorhandensein von einfallendem Licht 612 mit einer Intensität, die größer als eine kalibrierbare Schwellenintensität ist, aktiviert wird.
Der Lichtintensitätssensor 625 steht in Verbindung mit der optischen Vorrichtung 630, entweder direkt oder über eine elektrische Schaltung (nicht dargestellt). In einer Ausführungsform ist der Lichtintensitätssensor 625 konfiguriert, um eine Niederspannungs-Wechselstromquelle 628 (dargestellt in den 6-2 und 6-3) elektrisch mit der optischen Vorrichtung 630 zu verbinden, um die optische Vorrichtung 630 zu aktivieren, wenn das vom Lichtintensitätssensor 625 erfasste direkt einfallende Licht 612 größer als ein Schwellenwert ist.
Das Aktivieren der optischen Vorrichtung 630 kann das Steuern des elektrischen Energieflusses von der Wechselstromquelle 628 zur optischen Vorrichtung 630 über den Lichtintensitätssensor 625 beinhalten, wenn das vom Lichtintensitätssensor 625 erfasste direkt einfallende Licht 612 größer als der Schwellenwert ist.
In einer Ausführungsform kann der Lichtintensitätssensor 625 eine Solarzelle beinhalten, die in der Lage ist, bei Vorhandensein von direktem Sonnenlicht elektrische Energie zu erzeugen und diese Solarenergie zur Versorgung der optischen Vorrichtung 630 als Ersatz oder als Ergänzung zur elektrischen Energie aus der Wechselstromquelle 628 zu verwenden.
Die 6-2 und 6-3 stellen schematisch Querschnittsseitenansichten eines Teils einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 630 dar, einschließlich der mehrschichtigen photochromen Folie, die aus der ersten transparenten Schicht 632, der zweiten transparenten Schicht 634 und der photochromen Schicht 640 besteht. Die erste transparente Schicht 632 beinhaltet eine erste Elektrode 633, die als zweidimensionale Anordnung über deren planare Oberfläche angeordnet ist. Ebenso beinhaltet die zweite transparente Schicht 634 eine zweite Elektrode 635, die als zweidimensionale Anordnung über deren planare Oberfläche angeordnet ist. Alternativ können die ersten und zweiten Elektroden 633, 635 eine weitere geeignete Elektrodenkonfiguration sein. Die ersten und zweiten Elektroden 633, 635 sind elektrisch mit den gegenüberliegenden Enden des Lichtintensitätssensors 625 verbunden, wobei die Wechselstromquelle 628 dazwischen angeordnet ist. Wenn somit der Lichtintensitätssensor 625 durch erfasstes einfallendes Licht 612 aktiviert wird, wird ein geschlossener Stromkreis erzeugt, der die Wechselstromquelle 628, die ersten und zweiten Elektroden 633, 635 und die photochrome Schicht 640 der optischen Vorrichtung 630 beinhaltet. Wenn der Lichtintensitätssensor 625 durch Abwesenheit von einfallendem Licht 612 deaktiviert wird, wird die Wechselstromquelle 628 von einer oder beiden der ersten und zweiten Elektroden 633, 635 der optischen Vorrichtung 630 getrennt. Die photochrome Schicht 640 besteht aus dem stabförmigen dichroitischen Farbstoff, der als Element 646 dargestellt ist, und dem Flüssigkristallwirt, der als Element 648 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform ist der stabförmige dichroitische Farbstoff 646 im Flüssigkristallwirt 648 suspendiert.
6-2 stellt die Ausrichtung des im Flüssigkristallwirt 648 suspendierten stabförmigen dichroitischen Farbstoffs 646 dar, wenn die Wechselstromquelle 628 von den ersten und zweiten Elektroden 633, 635 der optischen Vorrichtung 630 getrennt ist. Wenn die Wechselstromquelle 628 unterbrochen wird, richten sich der stabförmige dichroitische Farbstoff 646 und der Flüssigkristallwirt 648 automatisch in einer ersten, nicht störenden Ausrichtung aus. Die Lichtintensitäten, einschließlich einer ersten, niedrigen Umgebungslichtintensität 651 und einer zugehörigen Fahrzeuglichtintensität 653, nachdem sie die optische Vorrichtung 630 im nicht aktivierten Zustand durchlaufen haben, werden ebenfalls dargestellt und zeigen, wann die Wechselstromquelle 628 von den ersten und zweiten Elektroden 633, 635 der optischen Vorrichtung 630 getrennt ist. Wie dargestellt, ist die Größe der Lichtintensität 653 im Fahrzeug gleich der niedrigen Umgebungshelligkeit 651.
6-3 stellt die Ausrichtung des im Flüssigkristallwirt 648 suspendierten stabförmigen dichroitischen Farbstoffs 646 dar, wenn die Wechselstromquelle 628 von den ersten und zweiten Elektroden 633, 635 der optischen Vorrichtung 630 verbunden ist. Wenn die AC-Stromquelle 628 angeschlossen ist, ändern der stabförmige dichroitische Farbstoff 646 und der Flüssigkristallwirt 648 als Reaktion darauf die Ausrichtung auf eine zweite, lichtbehindernde Ausrichtung. Die zugehörigen Lichtintensitäten, einschließlich einer zweiten, hohen Umgebungslichtintensität 655 und einer zugehörigen Fahrzeuglichtintensität 657, nachdem sie die optische Vorrichtung 630 im aktivierten Zustand durchlaufen haben, werden ebenfalls dargestellt und zeigen, wann die Wechselstromquelle 628 von den ersten und zweiten Elektroden 633, 635 der optischen Vorrichtung 630 getrennt ist. Wie dargestellt, reduziert sich die Größe der Lichtintensität 657 im Fahrzeug im Vergleich zur niedrigen Umgebungshelligkeit 655.
Die hierin beschriebenen Konzepte können, wenn sie auf eine Windschutzscheibe für ein Fahrzeug aufgebracht werden, einen sonnenlichtadaptierbaren Dimmfilm bereitstellen, der die Sicht des Fahrzeugführers bei tiefstehender Sonne verbessert, indem er die Lichtdurchlässigkeit bei tiefstehender Sonne automatisch reduziert.
Während die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren die vorliegenden Lehren unterstützen und beschreiben, wird der Umfang der vorliegenden Lehren jedoch einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind, möglich.

Claims

Optische Vorrichtung, die zum Verwalten der Lichtdurchlässigkeit durch sie hindurch angeordnet ist, umfassend: eine mehrschichtige photochrome Folie, die aus einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dazwischenliegenden photochromen Schicht besteht; worin die ersten und zweiten Schichten aus einem klaren Polymermaterial hergestellt sind; und worin die photochrome Schicht aus einem dichroitischen Farbstoff und einem photo-isomerisierbaren Material besteht, die in einem Flüssigkristallwirt angeordnet sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das photo-isomerisierbare Material einen Azobenzolrest umfasst.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die photochrome Schicht aus einer Mischung des dichroitischen Farbstoffs und des photo-isomerisierbaren Materials besteht, die in dem Flüssigkristallwirt suspendiert sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das photo-isomerisierbare Material einen Film umfasst, der sowohl auf den Innenflächen der ersten als auch der zweiten Schicht angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine transparente Klebeschicht, die auf einer Außenfläche der ersten Schicht angeordnet und zwischen der Außenfläche der ersten Schicht der optischen Vorrichtung und einer benachbarten Glasscheibe angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Schicht als mikroprismatische Anordnung konfiguriert ist, wobei die mikroprismatische Anordnung eine Vielzahl von linear angeordneten Mikroprismen beinhaltet, die parallel zueinander angeordnet sind; worin jedes der linear angeordneten Mikroprismen einen rechtsdreieckigen Querschnitt mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel aufweist, die in einer zweiten Ebene definiert sind, die senkrecht zu einer durch die erste Schicht definierten ersten Ebene ist; worin jeder der ersten Schenkel der linear angeordneten Mikroprismen eine erste Unterebene definiert, und jeder der zweiten Schenkel der linear angeordneten Mikroprismen eine zweite Unterebene definiert, und wobei das photo-isomerisierbare Material auf der dem ersten Schenkel zugeordneten ersten Unterebene angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das photo-isomerisierbare Material als in einem entspannten, trans-niederenergetischen Zustand befindlich vorliegt, wenn es Lichtwellen ausgesetzt ist, die kleiner als eine Schwellenintensitätsstufe sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 7, worin der dichroitische Farbstoff und die im Flüssigkristallwirt angeordneten photo-isomerisierbaren Materialien in einer homöotropen Ausrichtung angeordnet sind, wenn sie Lichtwellen ausgesetzt sind, die kleiner als das Schwellenintensitätsniveau sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das photo-isomerisierbare Material als in einem angeregten, cis-Hochenergiezustand befindlich vorliegt, wenn es Lichtwellen ausgesetzt ist, die größer als ein Schwellenintensitätsniveau sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 9, worin der dichroitische Farbstoff und die im Flüssigkristallwirt angeordneten photo-isomerisierbaren Materialien in einer nicht-homöotropen Ausrichtung angeordnet sind, wenn sie Lichtwellen ausgesetzt sind, die größer als das Schwellenintensitätsniveau sind.