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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dreizellige Flüssigkristallanzeige und ein verbessertes Scheibenelement für Fahrzeuge.
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Hintergrund der Erfindung
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Zur Verhinderung des Lichteinfalles durch eine transparente Scheibe in die Augen von Personen, die ein Verkehrsmittel (z.B. ein Personenkraftfahrzeug (PKW) oder ein Lastkraftfahrzeug (LKW) führen oder benutzen oder die Anlagen mit Blendquellen bedienen, gibt es heute einige Einrichtungen wie z. B. Sonnenblenden, Sonnenschutzrollos, dunkle Klebefolien für durchsichtige Scheiben, elektrisch angesteuerte verdunkelbare Rückspiegel, getönte Scheiben, Blendklappen, Sonnenbrillen, und Schweisserbrillen. Zudem kann ein adaptives Glas (intelligentes Glas) als Scheibe verwendet werden. Intelligente Gläser sind eine Art Glas, das seine Lichtübertragungseigenschaften ändern kann, wenn elektrischer Strom angelegt wird. Auch ein Smart Glass kann in einem Fenster eines Fahrzeugs verwendet werden.
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Alle Einrichtungen haben spezifische Nachteile, wie z. B. eine unveränderbare konstante Lichtdämpfung, eine komplette Abdunkelung des gesamten Sichtbereiches einer transparenten Scheibe durch Einfärbung oder Tönung, oder die vollständige optische Ausblendung durch das Abblendmittel (z.B. einer Sonnenbrille, die eine Verdunklung auch an ungewollten Bereichen des Sichtbereichs bewirkt). Bekannte Smart Glass Systeme benötigen meist eine längere Schaltzeit und haben nur beschränkte Anwendungsfälle. Dabei ist zudem die Abdunkelungsfähigkeit oftmals beschränkt.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Probleme zu lösen. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein verbessertes Scheibenelement bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst vorteilhaft eine dreizellige Flüssigkristallanzeige (LCD) mit einer verbesserten Abdunkelungsfähigkeit, die in einer Ausführungsform eine elektronische Anzeige integriert. In einer anderen Ausführungsform integriert die dreizellige Flüssigkristallanzeige eine Spiegelfähigkeit. Eine Kombination aus Anzeige und Spiegel ist auch möglich.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein adaptives Scheibenelement vorgeschlagen, mit einer ersten und zweiten Scheibe, einer ersten Schicht welche eine erste Flüssigkristallschicht sein kann, und einer zweiten Schicht welche eine zweite Flüssigkristallschicht sein kann. Die erste Schicht und die zweite Schicht können zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet sein. Die Transparenz des adaptiven Scheibenelements kann durch Ansteuerung der ersten und/oder zweiten Flüssigkristallschicht über Elektroden veränderbar sein. Eine dritte Schicht kann zwischen der ersten und zweiten Scheibe vorgesehen sein. Die dritte Schicht kann zumindest eine ansteuerbare OLED-Schicht und/oder eine Flüssigkristallspiegelschicht umfassen. Das adaptive Scheibenelement kann somit eine dreizellige Flüssigkristallanzeige sein. Durch diesen vorteilhaften Aufbau ist es möglich ein Scheibenelement mit flexiblen Funktionen und schneller Reaktionszeit bereit zu stellen. Zudem ist es möglich eine schnelle Informationsausgabe zu ermöglichen sowie einen einblendbaren Spiegel bei einem Scheibenelement, wie einer Windschutzscheibe effizient zu realisieren.
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Vorteilhaft kann die dritte Schicht zwischen der ersten und zweiten Schicht angeordnet sein. Die erste und zweite Flüssigkristallschicht können dabei unabhängig voneinander ansteuerbar sein.
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Vorteilhaft kann die erste oder zweite Flüssigkristallschicht in einem aktivierten Zustand abgedunkelt sein, zur Reduktion der Transmission durch das Scheibenelement. In einem aktivierten Zustand kann Spannung über Elektroden an der Flüssigkristallschicht angelegt sein.
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Vorteilhaft kann die die dritte Schicht in mehrere Segmente entlang der Fläche des Scheibenelements aufgeteilt sein und zumindest ein Segment kann mit der OLED-Schicht und/oder ein Segment mit der Flüssigkristallspiegelschicht vorgesehen sein. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann die Schnelligkeit und Flexibilität weiter verbessert werden.
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Vorteilhaft kann die dritte Schicht eine vollständige OLED-Schicht oder eine vollständige Flüssigkristallspiegelschicht sein. Die dritte Schicht kann entlang der gesamten Fläche des Scheibenelements vorgesehen ist und dabei bevorzugt in mehrere Segmente entlang der Fläche des Scheibenelements aufgeteilt sein.
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Vorteilhaft kann die erste Flüssigkristallschicht und/oder die zweite Flüssigkristallschicht und/oder die dritte Schicht (Z3) in einzelne Segmente entlang der Fläche des Scheibenelements aufgeteilt sein. Die Segmente können unabhängig voneinander ansteuerbar sein, sodass selektierbare Bereiche des Scheibenelements in verschiedene Modi schaltbar sind.
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Vorteilhaft können die einzelnen Segmente der unterschiedlichen Flüssigkristallschichten kongruent zueinander angeordnet sein.
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Vorteilhaft kann die OLED Schicht in Pixel aufgeteilt sein, sodass eine Informationsdarstellung ermöglicht wird, wobei das Scheibenelement in einen Informationsmodus schaltbar ist zur Informationsausgabe mittels OLED-Schicht. Vorteilhaft können die OLED-Schicht und die erste Schicht oder die OLED-Schicht und die zweite Schicht gemeinsam aktiviert sein.
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Vorteilhaft kann die Lichtfarbe des emittierten Lichtes der OLED Schicht veränderbar sein.
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Vorteilhaft kann das Scheibenelement in einen ersten Informationsmodus schaltbar sein, in dem die OLED-Schicht und die erste Flüssigkristallschicht aktiviert sind, zur Informationsausgabe über eine erste Außenfläche des Scheibenelements; und in einen zweiten Informationsmodus schaltbar sein, in dem die OLED-Schicht und die zweite Flüssigkristallschicht aktiviert sind, zur Informationsausgabe über eine zweite Außenfläche des Scheibenelements.
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Vorteilhaft kann die OLED-Schicht zwischen erster und zweiter Flüssigkristallschicht angeordnet sein und die OLED-Schicht kann in eine Vielzahl von Pixel segmentiert sein und dabei kann eine zusätzliche Flüssigkristallspiegelschicht vorgesehen sein.
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Vorteilhaft kann die Flüssigkristallspiegelschicht eine elektrisch schaltbare Flüssigkristallspiegelschicht sein. Der Spiegel verwendet einen Flüssigkristall, um umschaltbare Modi (Transparent- oder Spiegelmodus) zu erhalten. Der Unterschied zwischen der LC- und Spiegelschicht sind die intrinsischen Parameter des LC-Materials (z.B. Brechungsindizes) und die architektonischen Parameter der Vorrichtung (z.B. Schichtdicke). Besonders vorteilhaft wird die Flüssigkristallspiegelschicht gemäß der
US 6999649 B1 (deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird) verwendet.
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Vorteilhaft kann das Scheibenelement in einen Spiegelmodus schaltbar sein. Im Spiegelmodus kann zur Erhöhung des Spiegelreflexionsvermögens die Flüssigkristallspiegelschicht gemeinsam mit der ersten oder zweiten Flüssigkristallschicht aktiviert sein.
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Vorteilhaft kann die erste Scheibe und die zweite Scheibe jeweils eine Sicherheitsscheibe sein.
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Vorteilhaft kann das Scheibenelement in zumindest folgende Modi schaltbar sein:
- einen ersten Modus in dem das Scheibenelement transparent geschalten ist und dazu die erste und zweite Flüssigkristallschicht und die dritte Schicht jeweils deaktiviert sind;
- einen zweiten Modus in dem das Scheibenelement teilweise abgedunkelt geschaltet ist und dazu die erste Flüssigkristallschicht oder die zweite Flüssigkristallschicht aktiviert ist und die dritte Schicht deaktiviert ist;
- einen dritten Modus in dem das Scheibenelement spiegelnd geschaltet ist und dazu die erste Flüssigkristallschicht oder die zweite Flüssigkristallschicht aktiviert ist und ein Abschnitt der dritten Schicht, in dem eine Flüssigkristallspiegelschicht vorliegt, aktiviert ist;
- einen vierten Modus in dem das Scheibenelement zur Informationsausgabe verwendet wird und dazu die erste oder zweite Flüssigkristallschicht aktiviert ist und ein Abschnitt der dritten Schicht, in dem eine OLED-Schicht vorliegt, aktiviert ist; und
- einen fünften Modus in dem das Scheibenelement vollständig abgedunkelt geschaltet ist und dazu die erste Flüssigkristallschicht und die zweite Flüssigkristallschicht aktiviert ist und die dritte Schicht deaktiviert ist.
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Vorteilhaft kann die dritte Schicht eine dritte Flüssigkristallschicht sein welche bevorzugt unabhängig von der ersten und zweiten Flüssigkristallschicht ansteuerbar ist.
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Eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs kann mit einem erfindungsgemäßen Scheibenelement ausgestattet sein. Ein Schiebedach eines Fahrzeugs kann ein erfindungsgemäßes Scheibenelement sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Scheibenelement eine Verbundscheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe, eines Fahrzeugs. Die Verbundscheibe ist vorteilhaft als Sicherheitsscheibe ausgestaltet.
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Die Verbundscheibe kann als abdunkelbares Panel ausgestaltet sein, welches eine Vielzahl von einzelnen abdunkelbaren Pixeln umfasst. Die einzelnen Pixel können in einer Matrixform angeordnet sein, sodass eine Matrix von n Zeilen und n Spalten entsteht. Das abdunkelbare Panel kann drei oder mehr Flüssigkristallschichten umfassen, wobei jeder Pixel separat durch Anlegen einer Spannung angesteuert werden kann. Die Transparenz des abdunkelbaren Panels (abdunkelbare Windschutzscheibe) kann stufenlos variierbar sein, z. B. durch Variieren der angelegten Spannung. Die Pixel können vorteilhaft zudem mit unterschiedlichen Farben ausgestaltet sein.
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Bevorzugt kann in Abhängigkeit der Helligkeit bzw. des Lichteinfalls in das Fahrzeug bzw. den Lichtquellen innerhalb des Fahrzeugs die Verbundscheibe abgedunkelt werden. Dazu kann ein Lichtsensor vorgesehen sein.
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Das System kann zudem einen optischen Sensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Helligkeit außerhalb des Fahrzeugs und/oder innerhalb des Fahrzeugs zu erkennen. Über eine Steuereinrichtung kann der Projektionsbereich entsprechend dem Signal des optischen Sensors angepasst werden, um so die Abdunkelung des Projektionsbereichs anzusteuern. Bei hellen Lichtverhältnissen, bspw. durch direkte Sonneinstrahlung, kann somit die Verbundscheibe stark verdunkelt werden. Beispielsweise bei einer Fahrt durch einen Tunnel und entsprechend reduzierten Licht-/Helligkeitsverhältnissen kann die Verbundscheibe aufgehellt werden, sodass wiederum eine optimale Sicht gewährleistet werden kann.
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Vorteilhaft kann die Ausdehnung des angesteuerten Bereichs bzw. die abgedunkelte Fläche dynamisch angepasst werden. Somit ist eine dynamische Ansteuerung der Flüssigkristallschicht möglich, wobei lediglich einzelne Teilflächen oder Pixel der Scheibe dunkel geschalten werden und zwar nur jene Pixel oder Teilbereiche für welche Lichtstrahlen auf die Windschutzscheibe treffen. Beispielsweise kann daher zur Darstellung eines Kreises die Flüssigkristallschicht derart angesteuert werden, dass auf der Verbundscheibe lediglich der Kreis abgedunkelt dargestellt wird. Durch diesen hochdynamischen Steuerungsprozess kann ein optimales Abdunkeln an der Windschutzscheibe gewährleistet werden, wobei die abgedunkelte Fläche der Windschutzscheibe auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.
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Weiter vorteilhaft ist eine Steuervorrichtung vorgesehen zum stufenlosen Einstellen der Transparenz der Verbundscheibe.
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Weiter vorteilhaft kann die Größe des abgedunkelten Bereichs einstellbar sein. Dies kann insbesondere durch Verwendung von Teilbereichen der Flüssigkristallschicht erreicht werden, sodass lediglich die Teilbereiche angesteuert werden, welche in den gewünschten Bereich fallen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Flüssigkristallschicht an der gesamten Fläche der Verbundscheibe vorliegen. Vorteilhaft kann die Flüssigkristallschicht in Teilbereiche unterteilt sein, welche kleiner als 0,7mm * 0,7mm sind und über die gesamte Windschutzscheibe bzw. Frontscheibe des Fahrzeugs vorgesehen sind.
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Die Scheibe kann zudem zwei voneinander beabstandete Bereiche aufweisen (einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich), welche jeweils eine eigene dritte Flüssigkristallschicht umfassen. Bevorzugt können diese beabstandeten Bereiche unabhängig voneinander angesteuert werden. Weiter vorteilhaft kann ist die dritte Flüssigkristallschicht im ersten Bereich eine Spiegelschicht und im zweiten Bereich eine OLED-Schicht.
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Die Schaltzeiten der Flüssigkristallschichten sind bevorzugt jeweils < 0,9 Sekunden was insbesondere durch Verwendung einer Overdrive-Technik erreicht wird. Hierzu wird an die LCD-Zelle kurzzeitig eine höhere Spannung angelegt, als die für den eigentlichen Helligkeitswert erforderlich wäre. Durch die kurze Überspannung (Overshot) werden die trägen Flüssigkristalle regelrecht aus ihrer Lage gerissen und richten sich wesentlich schneller aus. Durch diese kurzen Schaltzeiten ist es möglich, sehr schnell die Verbundscheibe von einem Zustand der maximalen Lichtdurchlässigkeit in einen Zustand der reduzierten Lichtdurchlässigkeit zu schalten. Vorteilhaft können die Flüssigkristallschichten derart angesteuert werden, dass die Schaltzeiten in der Geschwindigkeit stufenlos schaltbar sind bspw. durch entsprechende Anpassung der Ansteuerspannung der Elektroden. Die Flüssigkristallschichten sind daher vorteilhaft derart ausgebildet, dass die Schaltgeschwindigkeiten stufenlos einstellbar sind. Zur Ansteuerung der Verbundscheibe kann die Vorrichtung und das Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Blendwirkung gemäß der
DE 10 2011 084 730 A1 verwendet werden. Der Offenbarungsgehalt der Schrift
DE 10 2011084 730 A1 wird in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich mit aufgenommen.
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Weiter bevorzugt können die Flüssigkristallschichten jeweils als polarisationsfreie, homöotrop ausgerichtete Struktur ausgestaltet sein, sodass die Transmissionsanforderungen gemäß der ECE Verordnung R43, Addendum 4.2, Revision 3, August 29, 2012 erfüllt werden können. Zudem kann die Flüssigkristallschicht als elektrisch steuerbares doppelbrechendes nematisches Flüssigkeitsdisplay ausgestaltet sein, um maximale Kontrastverhältnisse zu ermöglichen.
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Die Verbundscheibe kann eine Verbindungsschicht aufweisen, welche eine doppelbrechungsfreie Klebeschicht ist. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, die Transmissionseigenschaften der Verbundscheibe weiter zu verbessern, sodass die maximale Transmission des Scheibenverbundelements bevorzugt > 70 % ist. Durch die Verwendung der doppelbrechungsfreien Klebeschicht als Verbindung zwischen der ersten und zweiten Scheibe ist es zudem möglich, ein Sicherheitsglas zum Einsatz als Fahrzeugscheibe bereitzustellen. Insbesondere erfüllt dieses Sicherheitsglas die Voraussetzungen der ECE Vorschriften R43: Addendum 42, Revision 3, August 29, 2012.
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Jede der zwei Flüssigkristallschichten kann ein Flüssigkristallmaterial aufweisen, welches eine negative elektrische Anisotropie zeigt und welches im ausgeschalteten Zustand (insbesondere spannungsfreier Zustand) eine homöotrope Ausrichtung aufweist. Vorteilhaft weist jede Flüssigkristallschicht ein Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von 50 bis 300 µm auf oder ein Glassubstrat mit einer Dicke von 50 bis 150 µm auf.
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Das Scheibenelement kann vorteilhaft die folgenden Komponenten in der angegebenen Reihenfolge umfassen: Erste Scheibe aus Glas/ Klebefolie als Verbindungsschicht (bevorzugt: PVB (Polyvinylbutyral), PET (Polyethylenterephthalat), PVC (Polyvinylchlorid), PU (Polyurethane), COP (Cyclic Olefin Polymer), EVA, co-PC (Co-Polycarbonat)) /-erste Flüssigkristallschicht / dritte Flüssigkristallschicht/- zweite Flüssigkristallschicht/Klebefolie als Verbindungsschicht/zweite Scheibe aus Glas.
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Das Scheibenelement kann zusätzlich optische Filterschichten aufweisen, wobei vorteilhaft diese optischen Filterschichten zumindest einen UV- Dünnschichtkantenfilter und/oder eine Kunststofffolie mit eingearbeitetem Farbstoff und/oder einen UV-Dünnschichtkantenfilter umfasst. Das Scheibenelement kann vorteilhaft zwei Antireflexbeschichtungen aufweisen, wobei zumindest eine Antireflexbeschichtung Titandioxid oder Siliziumdioxid enthält.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Merkmale allein und in Kombination miteinander verwendet werden können, soweit sich dies insbesondere auch für den Fachmann erschließt. Insbesondere können alle in diesem Dokument beschriebenen Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Dies gilt vor allem für die in den Ansprüchen dargelegten Merkmale.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen in Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
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Figurenliste
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- 1: OLED-LCD-Architektur
- 2: Spiegel-LCD-Architektur
- 3: Kombination aus Spiegel und Informationsanzeige
- 4: Abgedunkelter Modus
- 5: Teilweise Abdunkelung in Segmenten
- 6: Schaltmodi des Scheibenelements
- 7a: Transparent Modus
- 7b: Schaltbild im transparent Modus
- 8a: Modus für mittlere Abdunkelung
- 8b: Schaltbild für mittlere Abdunkelung
- 9a: Modus für volle Abdunkelung
- 9b: Schaltbild für volle Abdunkelung
- 10a: Modus für Spiegelfunktion
- 10b: Schaltbild für Spiegelfunktion
- 11a: Informationsanzeige für einen Innenbereich
- 11b: Schaltbild für Informationsanzeige für einen Innenbereich
- 12a: Informationsanzeige für einen Außenbereich
- 12b: Schaltbild für Informationsanzeige für einen Außenbereich
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgenden Merkmale der Ausführungsbeispiele sind im Ganzen oder teilweise kombinierbar und die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. In den Zeichnungen werden gleiche bzw. ähnliche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Diese Erfindung bezieht sich auf intelligente Gläser (Smart glass), Spiegelgläser und elektronische Anzeigen in Fahrzeugen. Intelligente Gläser sind eine Art Glas, das seine Lichtübertragungseigenschaften ändern kann, wenn elektrischer Strom angelegt wird. Intelligentes Glas kann in einem Fenster eines Fahrzeugs verwendet werden, um das in den Innenraum des Fahrzeugs übertragene Außenlicht zu reduzieren (Abdunkelungsmodus). Diese Gläser operieren normalerweise in zwei Modi: (1) transparent und (2) abgedunkelt. Ein Spiegelglas reflektiert das Licht spiegelnd. Einige Spiegelgläser können in zwei Modi betrieben werden: (1) transparent und (2) spiegelnd. Die transparente und spiegelnde Funktionalität wird mit einem Gerät mit einer Flüssigkristallschicht (LC) erreicht. Elektronische Displays sind Bildschirme, auf denen Informationen (Bilder, Texte usw.) elektronisch angezeigt werden. Es gibt Elektronische Displays (z. B. transparente OLEDs Folien), die in zwei Modi arbeiten: (1) transparent und (2) Informationen zeigend.
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Die vorliegende Erfindung umfasst vorteilhaft eine dreizellige Flüssigkristallanzeige (LCD) mit einer verbesserten Abdunkelungsfähigkeit, die in einer Ausführungsform eine elektronische Anzeige integriert. In einer anderen Ausführungsform integriert die dreizellige Flüssigkristallanzeige eine Spiegelfähigkeit. Eine Kombination aus Anzeige und Spiegel ist auch möglich.
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Das Smart-Glass- Dispositiv der Erfindung integriert beispielsweise zwei Flüssigkristallschichten (LC-A und LC-B) und eine Organic Light-Emitting Diode (OLED) zwischen den beiden Sicherheitsgläsern des Fahrzeugs, wie in 1 dargestellt. Die zwei LC-Schichten und die OLED-Schicht sind zwischen anderen Schichten angeordnet. Die anderen Schichten sind die notwendigen Schichten, damit LC und OLED funktionieren. Solche Schichten sind bspw.: Polarisatoren, Schutzfilme, Kompensationsfilme (z.B. Triacetat, TAC), leitende Schichten (z.B. Indiumzinnoxid, ITO), Klebstoffe (z.B. optisch klarer Klebstoff, OCA) und Dünnfilmtransistorschichten (TFT). Diese anderen Schichten können Schichten enthalten, die für eine andere Funktion verwendet werden, z. B. für den UV- oder Infrarotschutz. Die Art der LC (z. B. vertikale Ausrichtung (VA), Guest-Host (GH), Twisted-Nematic (TN)) und ob Abstandshalter für den Plattenspalt verwendet werden oder nicht, sind für die vorliegende Erfindung nicht relevant.
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In einigen Fällen von Flüssigkristallen, z.B. bei GH-LCDs sind die Zwischenzustände zwischen EIN und AUS instabil oder dauern lange (mehr als 5 Sekunden) um sich zu stabilisieren. Daher wird vorgeschlagen nur zwei Zustände mit ihrer jeweiligen Durchlässigkeit zu verwenden (z. B. AUS mit 1% und EIN mit 30%). Um einen anderen Zustand zu erzeugen, wird in der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche LC-Schicht verwendet. Somit ist es möglich effizient und sicher eine Scheibe bereitzustellen welche in verschiedene Modi geschaltet werden kann. In einem Modus kann die Scheibe eine mittlere Abdunkelung aufweisen, wie in 8 dargestellt und in einem weiteren Modus kann eine volle Abdunkelung erreicht werden, siehe 9.
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Ein zusätzlicher Vorteil des Kombinierens mehrerer Schichten der Erfindung besteht darin, dass die LC-A-Schicht verwendet wird, um den Spiegelmodus zu unterstützen. Das Spiegelreflexionsvermögen wird verbessert, wenn die Spiegelrückseite dunkel ist wie in 10 dargestellt.
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Bei Verwendung einer OLED-Schicht können Informationen angezeigt werden. Die Drei-Zellen-Architektur ermöglicht die Anzeige von Informationen nur für den Fahrzeuginnenraum (11) oder nur für das Fahrzeugäußere (12).
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Das Smart Glass-Dispositiv kann einen bestimmten Bereich des Fensters ( 5) oder das gesamte Fenster (4) abdecken. Mit verschiedenen LCDs kann eine Kombination von Spiegel- und Anzeigefunktionen erreicht werden (3).
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In 1 ist ein beispielhafter Aufbau einer LCD-Architektur der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Scheibenelement besteht aus einem äußeren Sicherheitsglas S1 und einem inneren Sicherheitsglas S2. Die zwei Sicherheitsgläser begrenzen das Scheibenelement und bilden den Abschluss hin zum Außenbereich. Zwischen diesen Sicherheitsgläsern ist die dreizellige Flüssigkristallarchitektur vorgesehen. Die dreizellige Architektur besteht aus einer ersten Schicht (ersten Zwischenschicht) Z1, einer zweiten Schicht (zweiten Zwischenschicht) Z2 und einer dritten Schicht (dritten Zwischenschicht) Z3. Die Schichten sind jeweils adaptiv und können bspw. über Elektroden ansteuerbar sein zur Veränderung der Lichtdurchlässigkeit oder Lichtausgabe. Die erste und zweite Zwischenschicht Z1, Z2, sind als LCD-Schichten ausgebildet und werden zum Abdunkeln des Scheibenelements eingesetzt.
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Wie in 1 dargestellt, ist die dritte Zwischenschicht Z3 zwischen der ersten und zweiten Zwischenschicht vorgesehen. Die dritte Zwischenschicht Z3 ist beispielsweise vollständig eine OLED-Schicht wie in 1 dargestellt bzw. vollständig eine Flüssigkristallspiegelschicht wie in 2 dargestellt. Besonders vorteilhaft kann die dritte Zwischenschicht jedoch eine Flüssigkristallspiegelschicht als auch eine OLED-Schicht umfassen, welche abwechselnd entlang der Fläche des Scheibenelements vorgesehen sind. Das Scheibenelement kann dadurch Abschnitte mit OLED-Schichten als dritte Zwischenschicht und Abschnitte mit einer Flüssigkristallspiegelschicht aufweisen, wie dies beispielsweise in 3 dargestellt ist. In 3 wird der Bereich der Spiegelschicht als Rückspiegel M einer Windschutzscheibe eingesetzt und die Zwischenschicht mit der OLED-Architektur als Informationsschicht an der Unterseite U der Windschutzscheibe. Über die Informationsschicht können Informationen ausgegeben werden, durch Ansteuerung einzelner Pixel. Beispielsweise können somit Bilddarstellungen oder Wörter auf der Windschutzscheibe dargestellt werden.
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Durch den spezifischen Aufbau mit der dritten Zwischenschicht Z3 als mittlere Schicht des Scheibenelements wird der besondere Vorteil erreicht, dass es möglich wird, eine Informationsausgabe über die dritte Zwischenschicht Z3 mit OLED-Architektur nach außen und nach innen des Scheibenelements zu ermöglichen. Abhängig davon ob man nun Informationen in Richtung Außenseite des Scheibenelements oder in Richtung Innenraum abgeben möchte, werden entsprechend die erste und zweite Zwischenschicht Z1, Z2 zusätzlich angesteuert. Zur Verbindung der Schichten sind zusätzliche Verbindungsschichten vorgesehen, wie beispielsweise Klebstoffschichten und insbesondere optisch klarer Klebstoff OCA. Wie in 1 dargestellt, wird das zweite Sicherheitsglas S2 als Abgrenzung zu einem Autoinnenraum verwendet und das erste Sicherheitsglas S1 als Abgrenzung zur Umgebung bzw. Außenseite.
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Auch bei der Architektur wie in 2 dargestellt, ermöglicht die unabhängige Ansteuerung der ersten und zweiten Zwischenschicht Z1, Z2 eine äußerst flexible Anpassung der Eigenschaften des Scheibenelements welches insbesondere als Windschutzscheibe eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen kann.
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Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt. In 3 ist die Windschutzscheibe eines Fahrzeugs dargestellt, wobei die Windschutzscheibe eine linke Seite L, eine rechte Seite R, eine Oberseite O und eine Unterseite U aufweist. Entlang der Unterseite U kann beispielhaft ein rechteckiger Informationsabschnitt vorgesehen sein, welcher sich dadurch auszeichnet, dass als dritte Zwischenschicht Z3 eine OLED-Schicht im Scheibenelement bzw. in der Windschutzscheibe vorgesehen ist. In einem davon beabstandeten Bereich an der Oberseite O der Windschutzscheibe, kann der Spiegelbereich M vorgesehen sein. In diesem Spiegelbereich umfasst das Scheibenelement als dritte Zwischenschicht Z3 eine Flüssigkristallspiegelschicht, sodass nach Bedarf ein Spiegel an der Windschutzscheibe eingeblendet werden kann. In der Praxis kann die Ausgestaltung einer solchen Windschutzscheibe zu vielen Anwendervorteilen führen, sowie die Fahrsicherheit erhöhen und den Komfort verbessern.
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In 4 ist ein abgedunkelter Modus dargestellt. Bei dem beispielsweise die erste oder zweite Zwischenschicht Z1, Z2 oder besonders vorteilhaft die erste und die zweite Zwischenschicht Z1, Z2 aktiviert sind, um die Transparenz der Windschutzscheibe maximal zu reduzieren. Die erste und zweite Zwischenschicht Z1 und Z2 erstrecken sich dabei im Wesentlichen über die gesamte Fläche des Scheibenelements bzw. der Windschutzscheibe, wie auch aus 4 ersichtlich. Ein solcher abgedunkelter Modus kann beispielsweise vorteilhaft verwendet werden, um die Sonneneinstrahlungen in ein abgestelltes Fahrzeug zu reduzieren, sodass die Fahrzeuginnenraumtemperatur niedrig bleiben kann (insbesondere bei heißen Umgebungsbedingungen im Sommer).
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In 5 ist eine segmentierte Abdunkelung der Windschutzscheibe dargestellt. Insbesondere sind die Zwischenschichten Z1 und Z2 in eine Vielzahl von Segmenten P1 bis P4 eingeteilt. Durch die Einteilung in eine Vielzahl von getrennt ansteuerbaren Segmenten ist es möglich, selektiv Teilbereiche der Windschutzscheibe abzudunkeln. Eine solche flexible Ansteuerung ermöglicht es, beispielsweise im Bereich eines Beifahrers, eine Abdunkelung zu erreichen und gleichzeitig im Bereich des Fahrers eine Abdunkelung zu vermeiden und dabei maximale Sicht zu gewährleisten. Der Fahrkomfort kann somit erhöht werden, ohne die Fahrsicherheit dabei zu beschneiden. Die Segmente in 5 sind besonders vorteilhaft als streifenförmige Segmente ausgestaltet, welche sich von der Oberseite O bis zur Unterseite U der Windschutzscheibe erstrecken, wobei die Segmente besonders vorteilhaft parallele Seitenflächen haben. Durch diese Ausgestaltung wird eine negative Beeinflussung des Fahrers vermieden und gleichzeitig eine optimale Abdunkelung erreicht.
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In 6 sind die verschiedenen Modi einer besonders vorteilhaften Windschutzscheibe, welche als dritte Zwischenschicht Z3 eine Spiegel- als auch OLED-Schicht umfasst, dargestellt. Eine Vielzahl verschiedener Modi ist dabei möglich, abhängig von der Ansteuerung der einzelnen Schichten und Segmente.
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In 7a und 7b ist ein Transparentmodus dargestellt. Im Transparentmodus ist die Windschutzscheibe durchsichtig, sodass jede der drei Flüssigkristallschichten auf maximale Lichtdurchlässigkeit eingestellt ist. Wie in 7b dargestellt, ermöglicht dies somit eine nahezu vollständige Durchdringung der Lichtstrahlen in den Autoinnenraum durch das Scheibenelement hindurch. Vorteilhaft ist in einem solchen Zustand keine Spannung an die Flüssigkristallschichten angelegt.
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In 8a und 8b ist ein Modus eines Teilschattens dargestellt. Für diese mittlere Abdunkelung wird im Segment P1 die erste Zwischenschicht Z1 derart angesteuert, dass eine Abdunkelung in diesem Bereich erreicht werden kann. Durch eine solche Abdunkelung ist es somit möglich, eintretende Lichtstrahlen zu reflektieren, sodass ein gewünschter Schatten bereitgestellt werden kann. Vorteilhaft deckt sich das Segment P1 mit dem Kopfbereich des Fahrers und oder Beifahrers.
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Ein weiterer Modus ist in 9a und 9b dargestellt. In diesem Modus wird in Segment P1 eine maximale Schattierung erreicht, durch aktivieren der ersten und zweiten Zwischenschicht Z1 und Z2. Der Lichteintritt in den Autoinnenraum kann dadurch, in jeweiligen verdunkelten Bereich, auf ein Minimum reduziert werden.
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In 10a und 10b ist ein Scheibenelement mit einer aktivierten Spiegelfunktion dargestellt. Im Segment P1 wird die erste Zwischenschicht Z1 abgedunkelt, sodass dadurch die Spiegelung in der Spiegelschicht, welche mittig im Aufbau des Scheibenelements angeordnet ist, erreicht werden kann. Die Qualität des Spiegelbilds wird erhöht durch die Reduktion des Lichteintritts von der Außenseite und insbesondere durch Aktvierung der ersten Zwischenschicht Z1. Mit anderen Worten kann der Hintergrund des Spiegels dunkel geschalten werden. Durch eine solche Ansteuerung ist es beispielsweise möglich für einen Beifahrer einen Spiegel bereitzustellen auf einfache und effiziente Weise. Wird die Spiegelfunktion nur nicht mehr benötigt, so kann die erste Zwischenschicht Z1 und die Spiegelschicht wieder durchlässig geschaltet werden, sodass eine optimale Sicht durch die Windschutzscheibe ermöglicht wird.
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In der 11a und 11b ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Windschutzscheibe dargestellt. Ein Informationsmodus für den Autoinnenraum ist dabei dargestellt, wobei in Segment P2 eine OLED-Schicht vorgesehen ist, welche in eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren Pixeln unterteilt ist. Diese einzelnen Pixel können angesteuert werden, um entsprechende Informationen auszugeben wie beispielsweise Bilder oder Worte oder sonstige Darstellungen. Um die optimale Darstellung zu ermöglichen, wird gleichzeitig entlang des Segments P2 auch die erste Zwischenschicht Z1 aktiviert und somit verdunkelt. Einerseits wird dadurch die Information im Innenraum besser ersichtlich und zusätzlich wird vermieden, dass die in den Autoinnenraum ausgegebene Information auch an der Außenseite des Fahrzeugs sichtbar ist.
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Ein weiterer besonders vorteilhafter Modus ist in 12a und 12b dargestellt. In diesem Modus ist eine Informationsausgabe an die Außenseite der Windschutzscheibe bzw. des Fahrzeugs dargestellt. Ähnlich wie im Beispiel der 11a und 11b, wird eine Flüssigkristallschicht dunkel geschaltet bei gleichzeitiger Aktivierung der OLED-Schicht, dritte Zwischenschicht Z3.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung in Fahrzeugen beschränkt, sondern kann in anderen Anwendungen wie Gebäuden verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6999649 B1 [0018]
- DE 102011084730 A1 [0033]
