DE2735195A1 - Streufreies lichtventil - Google Patents

Streufreies lichtventil

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Description

273b195
SIEMENS AZTIENGESELLSCHAi1T ψ Unser Zeichen Berlin und Einehen VPA 77 P 110 0 BRO
Streufreies Lichtventil
Lie Erfindung geht aus von einem streufreien Lichtventil mit zwei zueinander parallelen Trägerplatten, die auf ihren einander zugewandten Flächen mit transparenten elektrisch leitenden Belägen (Elektroden) versehen sind und zwischen sich eine zwischen verschiedenen optischen Zuständen schaltbare Schicht einschließen. Ein solches Ventil auf Flüssigkristallbasis ist in der DT-OS 21 58 563 beschrieben.
Für den Autofahrer wäre es eine wesentliche Erleichterung, wenn das Sichtfeld, das er ständig im Auge behalten muß, blendfrei gehalten werden könnte. Bisher hat man zum Schutz gegen zu starke Sonneneinstrahlung schwenkbare Sonnenblenden oder getönte Windschutzscheiben vorgesehen und sich gegen zu starkes Licht aus dem Rückspiegel mit verkippbaren Spiegelhalteiungen beholfen. Alle diese Maßnahmen sind insofern noch unbefriedigend, als sie keine Abblendung bewirken, die automatisch erfolgt und ausschließlich nur bei wirklich störendem Lichteinfall wirksam wird.
Es ist deshalb auch schon angeregt worden, die Lichtdämpfung auf Flüssigkristallbasis vorzunehmen, vergl. etwa die DT-AS 22 46 415 oder die französische Offenlegungsschrift 22 28 Die genannten Literatursteilen gehen auf die Arbeitsweise der
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flüssigkristalle nicht näher ein, offensichtlich wurde aber an ein Flüssigkristallventil vom dynamisch streuenden Typ gedacht. Dynamisch streuende Flussigkristallsubstanzen werden allerdings oberhalb einer bestimmten Schwellspannung, d.h. bei Überschreitung einer bestimmten Lichtintensität, milchig trüb und können in diesem Zustand kein Bild mehr von der Umgebung liefern.
um hier Abhilfe zu schaffen, ist bei einem Lichtventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß es, zur Verwendung für einen blendfreien Rückspiegel oder eine Sonnenblende bei einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem lichtempfindlichen Element (Lichtsensor) elektrisch verbunden ist, derart, daß sich seine Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Intensität der auf den Lichtsensor fallenden Lichtstrahlung stetig ändert. Die schaltbare Schicht (Abblendschicht) ist bevorzugt eine Flüssigkristallschicht oder eine Doppelschicht, bestehend aus einer vorzugsweise festen Elektrolytschicht und einer elektrochromen Schicht.
Eine streufreie Abblendung durch eine allmähliche, lichtStromabhängige Verringerung des Transmissionsgrades ermöglicht es dem Führer eines Fahrzeuges, das Verkehrsgeschehen durch den vom Ventil bedeckten Bereich auch dann noch zu verfolgen, wenn sich das Ventil in einem mehr oder weniger abgeblendeten Zustand befindet. Der Fahrer behält somit stets die Übersicht und wird auch bei längeren Fahrten relativ wenig ermüdet.
Ein Lichtventil, das sich für die vorliegenden Zwecke eignet, galt bisher als minderwertig. Denn man hatte sich bei Flüssigkristallanzeigen bzw. elektrochromen Displays stets darum bemüht, der Transmissionskennlinie eine möglichst steile Flanke zu geben, damit das Darstellungsmedium in einem möglichst schmalen Spannungsbereich gleichsam sprunghaft seinen optischen
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Zustand ändert. Ventile mit weichen optischen Übergängen lassen sich besonders einfach herstellen, beispielsweise eignen sich hierzu sog. "Drehzellen" mit einem relativ großen Anstellwinkel der Flüssigkristallmoleküle. Um das Ventil noch lichtempfindlicher zu machen, könnte man daran denken, mit einer Vorspannung zu arbeiten, die etwas kleiner al3 die Schwellspannung ist. Eine solche "Nullpunktsverschiebung11 ließe sich beispielsweise bei einer Serienschaltung mit einem Photoleiter und einer Wechselspannung durch geeignete Abstimmung des Flüssigkristall-Widerstandes, des Photowiderstandes und der Spannung der Wechselspannungsquelle bewerkstelligen.
Soll das erfindungsgemäß vorgesehene Lichtventil in einen Rückspiegel eingebaut werden, so empfiehlt sich ein Aufbau, bei dem das Ventil im Ruhezustand transparent ist und sich mit zunehmender Spannung in seinem optischen Verhalten einem Zirkularpolarisator nähert. Ein vor einem Spiegel befindlicher Zirkularpolarisator läßt nämlich das reflektierte Licht, dessen Drehsinn durch die Spiegelung bekanntlich umgekehrt wird, nicht passieren. Ein solcher Polarisator kann beispielsweise aus einem Linearpolarisator und einer λ/4-Schicht kombiniert werden. In den Ansprüchen 3 und 4 sind einfache Realisierungsmöglichkeiten für eine solche Kombination angegeben. In der Ausführung des Anspruchs 3 ist die Flüssigkristallschicht im Ruhezustand optisch inaktiv und wirkt im angeregten Zustand als Linearpolarisator; gemäß Anspruch 4 ist die Flüssigkristallschicht im Ruhezustand ebenfalls optisch inaktiv und verhält sich im angeregten Zustand wie eine Λ./4-Schicht.
Es wurde beobachtet, daß eine Anordnung gemäß Anspruch 5 nicht nur im Anregungszustand sperrt, sondern darüber hinaus im ausgeschalteten Zustand einen überraschend hohen Tranamissionsgrad hat. Dieses Ruhestandsverhalten liegt wohl daran, daß die verdrillte Flüssigkristallschicht die Zirkularpolarisation von durchtretendem Licht in einer Weise zerstört, daß ein sehr hoher Anteil den Zirkularpolarisator durchdringen kann.
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Bei dem in Anspruch 6 angegebenen Aufbau erscheint das Ventil in ausgeschalteten Zustand transparent und im eingeschalteten Zustand farbig.
Im allgemeinen sind Ausführungen zu bevorzugen, die im (spannungslosen) Ruhezustand das Licht nahezu ungehindert hindurchlassen, die also keine oder nur eine Polarisatorfolie enthalten.
Zweckmäßige Ausführungen einer in erfindungsgemäßer Weise mit einem Lichtventil versehenen Sonnenblende sind in den Ansprüchen 7 bis 9 angeführt.
Sie Erfindung soll nun anhand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Flg. 1 bis 3 Ausführungsbeispiele, zur Verwendung in einem
Rückspiegel, und
Flg. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, zur Verwendung in einer Sonnenblende.
Alle Figuren sind sehr schematisch gehaltene Seitenschnitte, in denen für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderliche Einzelheiten, beispielsweise Halterungsorgane oder elektrische Zuleitungen, unbezeichnet oder ganz weggelassen sind.
Der in Fig. 1 dargestellte Rückspiegel enthält ein Glassubstrat 1, eine Spiegelschicht 2, eine λ/4-Schicht 3, eine Flüssigkristallzelle 4 und ein auf der Zelle angebrachtes Fotoelement Die Flüssigkristallzelle besteht im Einzelnen aus zwei zueinander parallelen, transparenten Trägerplatten 6,7, die auf ihren einander zugewandten Seiten jeweils mit einem transparenten leitfähigen Belag (Elektroden 8,9) versehen sind und
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durch einen umlaufenden Rahmen 11 voneinander distanziert werden. Die vom Rahmen und den beiden Trägerplatten gebildete Kammer wird mit einer Flüssigkristallsubstanz 12 gefüllt. Die Flüssigkristallsubstanz hat im vorliegenden Fall eine negative dielektrische Anisotropie und ist außerdem mit einem pleochroitischen Farbstoff versehen. Die Flüesigkristallmoleküle sind im Ruhezustand plattensenkrecht (homöotrop) und im angeregten Zustand, in Abhängigkeit von der angelegten Spannung, mehr oder weniger plattenparallel (homogen) orientiert. Die homogen ausgerichteten Moleküle sind dabei bevorzugt auch noch in Richtung der Plattennormalen um einen Winkel von 90° verdrillt. Um den Übergang in den (verdrillt) homogenen Zustand zu ermöglichen, sind die Moleküle im Ruhezustand in geeigneter Weise leicht verkippt.
Bei der Ausführung der Fig. 2 ist eine Flüssigkristallzelle zwischen der Spiegelschicht und einem Linearpolarisator 13 eingefügt. Die Flüssigkristallschicht 12 ist hier so beschaffen, daß sie im Ruhezustand optisch inaktiv ist und sich mit zunehmender Spannung in ihrem optischen Verhalten einer λ./4-Schicht nähert.
Die Ausführungsform der Fig. 3 kommt ohne Polarisatorfolien aus. Vor der Reflexionsschicht befindet sich eine im Ruhezustand homöotrop orientierte Flüssigkristallschicht mit einem eingelagerten pleochroitischen Farbstoff. Diese Schicht geht mit zunehmender Spannung allmählich in einen planar-cholesterinischen Zustand über, in dem sie vom einfallenden Licht - je nach Wahl des FarbstoffZusatzes einen mehr oder weniger großen Wellenlängenanteil absorbiert.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Version handelt es sich um eine steuerbare Sonnenblende. Diese Blende hat folgenden Aufbau:
Zwischen zwei zueinander parallelen Linearpolarisatoren 13,14
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befinden sich zwei Trägerplatten, die auf ihren einander zugewandten Seiten mit Elektrodenbelägen versehen sind und zwischen sich eine Flüssigkristallschicht mit einer negativen dielektrischen Anisotropie einschließen. Die Flüssigkristallschicht entspricht in ihrer Orientierung und in ihrem optischen Verhalten der Flüssigkristallschicht des ersten Ausführungsbeispiels. Einer der Polariaatoren kann entfallen, wenn man in die Flüssigkristallsubstanz geeignete pleochroitische Farbstoffe einlagert. 10
Für weitere Herstellungs- und Betriebseinzelheiten wird auf die eingangs erwähnte DT-OS 22 46 415 verwiesen.
Sie Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Beispiele mit Feldeffekt-Flüssigkristallventilen. So bleibt es dem Fachmann unbenommen, Einzelmerkmale aus verschiedenen Ausführungen, vorallem die jeweiligen Orientierungen, dielektrischen Anisotropien und Farbstoffzusätze, in anderer Weise miteinander zu verbinden. Dabei ergeben sich zusätzliehe Kombinationsmöglichkeiten, wenn man berücksichtigt, daß auch pleochroitische Farbstoffe zur Verfügung stehen, die dann absorbieren, wenn sie sich in Fortpflanzungsrichtung des Lichtes erstrecken, und in Querlagen das Licht ungehindert passieren lassen.
9 Patentansprüche 4 Figuren
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ΊΟ
L e e r s e i \ e

Claims (9)

  1. J7OC j QC
    t- 1.1 Streufreies Lichtventil mit zwei zueinander parallelen \JJrägerplatten, die auf ihren einander zugewandten Flächen nit elektrisch leitenden transparenten Belägen (Elektroden) versehen sind und zwischen sich eine zwischen verschiedenen optischen Zuständen schaltbare Schicht einschließen, dadurch gekennzeichnet , daß das Lichtventil (4), zur Verwendung für einen blendfreien Rückspiegel oder eine Sonnenblende bei einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem lichtempfindlichen Element (Lichtsensor 5) elektrisch verbunden ist, derart, daß sich seine Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Intensität der auf den Lichtsensor (5) fallenden Lichtstrahlung stetig ändert.
  2. 2. Lichtventil nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet , daß die schaltbare Schicht (Abblendschicht) eine Flüssigkristallschicht (12) oder eine Doppelschicht, bestehend aus einer vorzugsweise festen Elektrolytschicht und einer elektrοehromen Schicht, ist.
  3. 3. Rückspiegel mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß vor der Spiegelschicht (2) eine λ/4-Schicht (3) und vor der λ/4-Schicht (3) eine mit einem eingelagerten pleochroitischen Farbstoff versehene Flüssigkristallschicht (12) angeordnet ist, wobei die Flüssigkristallschicht (12) im Ruhezustand homöotrop und im angeregten Zustand homogen, vorzugsweise homogen mit einer 90°-Verdrillung in Richtung der Plattennormalen, orientiert ist.
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    ORiQlNAL INSPECTCD
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  4. 4. Rückapiegel mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß vor der Spiegelschicht (2) eine Flüssigkristallschicht (12) angeordnet ist, die im Ruhezustand optisch inaktiv ist und sich mit zunehmender Spannung dem optischen Verhalten einer X/4-Schicht nähert, und daß sich vor der Flüssigkristallschicht ein Linearpolariaator (13) befindet.
  5. 5. Rückspiegel mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich vor der Spiegelschicht (2) eine Flüssigkristallschicht (12) befindet, die im Ruhezustand homogen verdrillt ist und mit zunehmender Spannung in eine homöotrope Orientierung übergeht, und daß vor der Flüssigkristallschicht (12) ein Zirkularpolarisator angeordnet ist.
  6. 6. Rückspiegel oder Sonnenblende mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß, ggf. vor der Spiegelschicht (2), eine Flüssigkristallschicht (12) vorgesehen ist, die einen pleochroitischen Farbstoff enthält sowie im Ruhezustand homöotrop ausgerichtet ist und mit zunehmender Spannung in eine planar-cholesterinische Orientierung übergeht.
  7. 7. Sonnenblende mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Flüssigkristallschicht (12) zwischen zwei zueinander parallelen Linearpolarisatoren (13,14) befindet und daß die Flüssigkristallschicht (12) im Ruhezustand homöotrop ausgerichtet ist und mit zunehmender Spannung in eine verdrillt homogene Orientierung übergeht ("inverse Drehzelle"))der daß sich die Flüssig kristallschicht (12) zwischen zwei gekreuzten Linearpolarisatoren (13,14) befindet und im Ruhezustand verdrillt homogen ausgerichtet ist und mit zunehmender Spannung in eine homöotrope Orientierung übergeht ("Drehzelle").
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  8. 8. Sonnenblende mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich ▼or oder hinter der Flüssigkristallschicht ein Linesrpolarisator (13) befindet und daß die Flüssigkristallschicht einen pleochroitiechen Farbstoff enthält sowie im Ruhezustand hotoöotrop ausgerichtet ist und mit zunehmender Spannung in eine ▼erdrillt homogene Orientierung übergeht.
  9. 9. Sonnenblende mit einem Lichtventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkristallschicht einen pleochroitischen Farbstoff enthält sowie im Ruhezustand planar-cholesterinisch orientiert ist und mit zunehmender Spannung in einen nematisehen homöotropen Zustand übergeht.
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