DE2054544A1 - Spiegel mit elektrisch steuerbarem Reflexionsvermögen - Google Patents

Spiegel mit elektrisch steuerbarem Reflexionsvermögen

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DE2054544A1 DE19702054544 DE2054544A DE2054544A1 DE 2054544 A1 DE2054544 A1 DE 2054544A1 DE 19702054544 DE19702054544 DE 19702054544 DE 2054544 A DE2054544 A DE 2054544A DE 2054544 A1 DE2054544 A1 DE 2054544A1
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Description

7100-70 Dr.v.B/E ZÜbAb44
RCA 61369
US-Ser.No.874,524
Filed: 6 November I969
RCA Corporation
New York N.Y.(V.St.A.)
Spiegel mit elektrisch steuerbarem Reflexionsvermögen
Für manche Zwecke, z.B. Kraftfahrzeug-Rückspiegel, werden Spiegel benötigt, deren Reflexionsvermögen zwischen einem großen und einem kleinen Wert umschaltbar ist. Bei Tag wird der Spiegel im Zustand hohen Reflexionsvermögens benutzt, um eine möglichst große Helligkeit und möglichst gute Sichtbarkeit der reflektierten Objekte zu gewährleisten. Nachts besteht andererseits die Möglichkeit, den Spiegel im Zustand niedrigen Reflexionsvermögens zu betreiben, um die Helligkeit reflektierter Lichtfquellen, z.B. der Scheinwerfer folgender Fahrzeuge herabzusetzen und eine Blendung des Fahrers zu vermeiden.
Aus den US-PSen 3 198 070 und 3 259 017 sind bereits Spiegel mit steuerbarem Reflexionsvermögen bekannt, die eine vordere Fläche niedrigen Reflexionsvermögens sowie eine im Abstand von dieser angeordnete und parallel zu ihr verlaufende hintere Fläche hohen ReflexionsVermögens enthalten. Die vordere Fläche ist im wesentlichen transparent. Der Zwischenraum zwischen den beiden Flächen kann mit einer opaken Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter gefüllt werden. Wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Flächen mit der opaken Flüssigkeit gefüllt ist, kann man die hintere Fläche nicht mehr sehen und die Spiegelung erfolgt ausschließlich an der vorderen Fläche mit dem
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niedrigen Reflexionsvermögen. Wenn der Zwischenraum zwischen den Flächten dagegen leer ist oder die Dicke der Flüssigkeitsschicht verringert wird, ist die hintere Fläche durch die transparente erste Fläche sichtbar und man sieht ein von der hinteren Fläche reflektiertes wesentlich helleres Bild.
Die oben erwähnten bekannten Spiegel sind wegen der er-j forderlichen Hydraulikanlage und den beweglichen Teilen kompliziert und teuer, sie haben sich daher kommerziell nicht richtig durchsetzen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Spiegel mit steuerbarem Reflexionsvermögen anzugeben, der einfach im Aufbau und preiswert ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellten Maßnahmen gelöst.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Spiegels gemäß einem Ausführungsbeiapiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt in einer Ebene 2-2 der Fig. 1 und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Rückseite einer in dem Spiegel gemäß Fig. 1 enthaltenen Flüssigkristallzelle.
Der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Flüssigkristallspiegel IO enthält einen Träger 12,mit dem über ein Kugelgelenk 14 ein Gehäuse 16 verbunden ist. Im Oehäuse 16 ist eine Flüesigkristallselle fest angeordnet, sie kann z.B. zwischen ein vorderes und ein hinteres Gehäuseteil eingeklemmt sein. Die FlüssigkrietallBelle enthält
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eine vordere Glasplatte 20 und eine hintere Glasplatte 22, deren Dicke z.B. etwa 3mm betragen kann* Die vordere Platte 20 ist transparent und besteht aus Natronkalkglas mit einer 95% übersteigenden Transparenz. Die beiden Glasplatten 20 und 22 sind durch einen Abstandshalter 24 aus einem Isoliermaterial, z.B. Glimmer, getrennt.
Zwischen den Glasplatten 20 und 22 und umgeben vom Abstandshalter 24 sowie von einer Abdichtung 26, z.B. einer Glasfritte, der den Rand der Glasplatten 20 und 22 umschließt, befindet sich eine dünne Schicht 30 aus einem Flüssigkristallma- ■ terial. Die Dicke der Schicht 30 kann z.B. etwa 13 ym betragen. , Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine nematische j Flüssigkristallzusammensetzung verwendet, in der bei Stromdurchgang eine turbulente Bewegung auftritt, z.B. Anisyliden-p-aminophenyacetat, das einen Überschuß an beweglichen Ionen enthält.
Die Flüssigkristallschicht 30 ist für Licht normalerweise transparent. Wenn jedoch an die Schicht ein elektrisches Feld ausreichender Größe angelegt wird, fließt ein Strom durch die Schicht, der in ihr eine Turbulenz verursacht und das Flüssigkristallmaterial in einen lichtstreuenden Zustand bringt, bei dem eine Vorwärtsstreuung des einfallenden Lichtes auftritt. Im lichtstreuenden Zustand wird das auf die Schicht 30 fallende Licht diffus gemacht, so daß keine Bilder durch die Schicht übertragen werden können. Wenn das elektrische Feld abgeschaltet wird, kehrt der Flüssigkristall wieder in seinen transparenten Z us t and zurü ck.
Die Schwellwertspannung, die erforderlich ist, um das Flüssigkristallmaterial in den lichtstreuenden Zustand zu bringen, entspricht im allgemeinen einem Feldstärkebereich von etwa 0,5 x 1O1* bis 1 χ 10** V/cm.
Beispiele von Flüssigkristallmaterialien und weitere Einzelheiten bezfiglich-jLhrer Verwendung sind in der US-PS 3 322
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485 beschrieben.
Die Innenfläche 34 der vorderen Platte 20 ist mit einer dünnen Schicht 36 aus einem transparenten, elektrisch leitenden Material überzogen, z.B. einer 1000 8 dicken Schicht aus Zinnoxid. Die Innenfläche 38 de» hinteren Platte 22 ist mit einer ersten Schicht 40 aus einem elektrisch leitenden Material, z.B. einer 2000 8 dicken Aluminiumschicht, mit einer spiegelnden Ober-* fläche 42, sowie einer dünnen transparenten zweiten Schicht 44 aus einem dielektrischen Material, z.B. einer 5000 8 dicken Aluminiumoxidschicht, die die erste Schicht 40 bedeckt, versehen. Die isolierende Aluminiumoxidschicht 44 kann z.B. dadurch herge-j stellt werden, daß man die mit Aluminium kaschierte oder beschießtete Platte 22 in kochendem Wasser erhitzt.
Als dielektrisches Material kann bei dem vorliegenden Plüssigkristallspiegel eine Vielzahl von Isoliermaterialien verwendet werden, wie sie z.B. für Halbleiterbauelemente, Kondensatoren und dgl. bekannt sind. Beispiele solcher Materialien sind Aluminiumoxid, Siliciummonoxid, Siliciumdioxid und Siliciumnitrid. Verfahren zum Aufbringen dünner Schichten aus diese» Materialien sind ebenfalls bekannt. Als dielektrische Schicht kann auch ein eigenes Blatt oder eine Folie aus einem geeigneten Material, wie Glimmer, KunBtstoff oder dgl. verwendet werden, das zwischen einer oder beiden Platten 20 und 22 und dem Flüssigkristallmaterial angeordnet ist. Das dielektrische Material muß mit dem Flüssigkristallmaterial, mit dem es in Verbindiaig steht, ver4 träglich sein und soll eine verhältnismäßig niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweisen, z.B. eine Größenordnung kleiner als die j Leitfähigkeit des Flüssigkristallmaterials, mit dem es verwendet ' wird. !
Bei der vorliegenden Anwendung ist es außerdem erforderlich, daß die Schicht 44 aus dem dielektrischen Material im wesentlichen transparent ist und das Reflexionsvermögen der spie gelnden Fläche 42 nur wenig beeinträchtigt.
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Am Rand der Platte 22 sind zwei Kerben 46 (Fig. 3) vorgesehen, um elektrische Anschlüsse an zwei beabstandeten Stellen der leitenden Schicht 36 anbringen zu können. Mit den durch die Kerben 46 freigelegten Teilen der Schicht 36 sind zwei Anschlußleitungen 48 und 49 verbunden, z.B. mittels eines elektrisch leitenden Silber-Epoxyharz-Klebers. Die Anschlußleitungeh 48 und 49 sind durch das Gehäuse 16 und den Träger 12 nach außen geführt.
In entsprechender Weise ist an der leitenden Schicht 44 auf der Platte 22 eine Anschlußleitung 52 angebracht, für die in der Platte 20 eine Kerbe 54 vorgesehen ist. Um den Anschluß der Leitung 52 an die Schicht 40 zu ermöglichen, ist in der dielektrischen Schicht 44 während ihrer Herstellung durch Maskierung oder dgl. eine Öffnung vorgesehen worden. Am Umfang der Platte 22 ist außerdem eine Kerbe 53 vorgesehen, durch die die Anschiußleitüng 52 nach hinten herausgeführt ist.
Die Schicht 40 hat, wie erwähnt, eine spiegelnde Oberfläche 42. Die Oberfläche 42 stellt vorzugsweise einen hochfeflektieröriden Spiegel hohen Wirkungsgrades dar. Da die transparente Glasplatte 20 einen Brechungsindex hat, der von dem der Luft verschieden ist; stellt die Vorderseite 64 einen Spiegel dar, dessen Reflexion's vermögen jedoch nur gering ist.
Der Spiegöl 10 arbeitet folgendermaßen: Wenn das reflektierte Bild itt der Helligkeit verringert oder gedämpft werden soll, ZiB. nachts, wird eine fluktuierende Spannung, z.B. l eine Wechselspannung oder eine pulsierende Gleichspannung, über die Ahschlußleitürtgen 48 und 52 zwischen die leitenden Schichten; 36 und 4o gelegt* die das Flüssigkristallmaterial der Schicht ; 30 in den dynamisch streuenden Zustand bringt. Die flukruierende Spannung wird durch die Sehicht 44 aus dem dielektrischen Material kapazitiv auf die Flüssigkristallschicht gekoppelt, so daß durch die letztere ein Ätrom fließt. Die Flüssigkriställ-
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schichtwLrd dadurch praktisch undurchsichtig und die spiegelnde Fläche H2 wird der Sicht entzogen. Die Reflexion erfolgt dann ausschließlich an der Vorderseite 64 der Glasplatte 20. Da dleäe ein schlechtes Reflexionsvermögen hat, iöt die Helligkeit dar zutn Betrachter reflektierten Bilder abgeschwächt.
Wenn die Reflexioh Mt maximaler Helligkeit erfölgeri soll, z.B. bei Gebrauch des Spiegels ate Tage ι wird die Flüssigkristallschicht nicht erregt j so daß Sii ih ihrem tranä£ärehteh Zustand verbleibt. Öie spiegelnde Oberfläche 42 ist daher durch die Flüssigkristallschicht 30 sichtbar üfid reflektiert helle1 ÖÜ4 der zürn Betrachter. Gleichzeitig Werden1 bei diesel Betrieb§#Ü-ötand auch von der Vorderseite Bk dir Glasplatte i?Ö Öiider' ilifii Betrachter reflektiert j die Üeiligkfeit diesiei* ßilder ist wesentlich geringer als die Öelligitiit äei fön1 d§r Fläche" ίί^ reflektierten BÜde'ri so daß di§ erstehen" nicht währri^hiiibär* sihd;
Wenn es er förderlich ist j die Fitissigkriställsbhicht 30 zu erwärmen j #ird eine Spannung zwisehSh die AhschlüÖlsitürlg kB und i*9 gelegt, so daß ein Strom durch die ielteftdg Schicht fließt.
Andererseits öder züöätzlich kähil »aii eihäh durch die leitehde äöhiöht kö fiieöeh läöö§rii tehft iäaii diese Schicht mit einem1 siüsiitziiehi*h thleht därgeäteilten) Äilöchlüß ¥ersiiht| der i«i Äbstähd ¥bH AriiohiüÄieitei* 52* äfigäbMöht ist; öie ^iüsöigkrlstäiiädhieht jö ittM auf jeden Fall tofeh dis die öchieht kk gigeft die an die leitenden sehichfcitt ge-
Miizö|iäfiflüfii§h iäöiier'ti Öif* S'^äh-hÜHgiabfall ätt aän ieiächiahtih käfth dähir' die1 getauschte Arbeitsüreiäö der iih1-
Vöi*teii der hief4 feiötihriebeheh feihrifehtühg beäteht
därlfi, daß die ieitiiide öfehieht Si sowohl als Elektrode als auch
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als elektrische Widerstandsheizeinrichtung dient. Hierdurch wird ein rasches Aufheizen der Einrichtung- mit einem Minimum an zusätzlichen Kosten erreicht.
Es wurde bereits erwähnt, daß die Lebensdauer von Flüssigkristalleinrichtungen bis zu einem gewissen Grade von den verwendeten Materialien abhängt. Versuche haben z.B. ergeben, daß die Lebensdauer bei Verwendung von Leitern aus Gold, die in direkter Berührung mit den Flüssigkristallmaterialien stehen, geringer ist als bei Verwendung entsprechender Leiten aus Aluminium. In manchen Fällen ist es aus verschiedenen Gründen, z.B. hin+· sichtlich des Aussehens und/oder des geringen elektrischen Widerstandes des Goldes wünschenswert, Leiter aus Gold zu verwenden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung vori Leitern aus Gold und anderen sonst unzweckmäßigen Metallen dadurch möglich, daß der metallische Leiter und das Flüssigkristallmaterial durch ein zwischengeschaltetes dielektrisches Material getrennt
werden. !
Durch die Verwendung eines dielektrischen Materials zwischen einem oder beiden Leitern einerseits und dem Flüssigkristallmaterial andererseits wird außerdem die Injektion von Elektronen aus den Leitern in das Flüssigkristallmaterial verhindert. Die Injektion von Elektronen beeinflußt anscheinend aus noch nicht völlig geklärten Gründen die chemische Zusammensetzung von Flüssigkristallmaterialien und hat eine Verringerung der !Lebensdauer zur Folge.
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Claims (5)

  1. -8-PatentanBprüohe
    (T) Spiegel mit steuerbarem Reflexionsvermögen enthaltend zwei im Abstand voneinander angeordnete Platten, von denen die vordere transparent und die hintere mit einer spiegelnden Fläche versehen ist, sowie eine zwischen den Platten angeordnete Flüssigkeitsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsschicht (30) ein Flüssigkristallmaterial enthält, das mittels einem auf der Innenseite (3*0 der vorderen Platte (20) angeordneten transparenten Leiter (36) und einem auf der Innenseite (38) der hinteren Platte (22) angeordneten Leiter (1IO) reversibel zwischen einem transparenten Zustand, in dem die spiegelnde Fläche (*J2) durch die vordere Platte hindurch sichtb ar ist, und einem lichtstreuenden Zustand umschaltbar ist.
  2. 2. Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionsvermögen der spiegelnden Fläche kleiner als 15% ist.
  3. 3. Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlässigkeit des transparenten Leiters (36) kleiner als 80? ist.
  4. 4. Spiegel nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlässigkeit der vorderen Platte (20) kleiner als 8OJ6 ist.
  5. 5. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das spiegelnde Reflexionsvermögen des S-piegels zwischen 50 und 551 beträgt.
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