DE3807598A1 - In transmission und/oder reflexion schaltbare anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in Transmission und/oder Reflexion schaltbare Anordnung mit einem transparenten Substrat, das eine im Transmissionsgrad elektrisch steuerbare Beschichtung aufweist, insbesondere für eine Isolierverglasung, sowie Ver­ fahren zur Herstellung einer solchen Beschichtung.

Es ist bekannt, zur Verminderung der Blendung oder zur Rege­ lung einfallender Sonnenstrahlung Abschirmvorrichtungen für Fenster und dergleichen zu verwenden.

Zu diesem Zweck dienen Rolladen oder Jalousien als beweglicher Verschluß von Öffnungen (Fenster usw.), wobei der Verschluß aus waagerechten Brettchen aus Holz oder Streifen aus Glas, Metall oder Kunststoff besteht, die durch Metallstangen, Auf­ zugsschnüre, Kettchen oder Gurte senkrecht übereinander gehal­ ten werden und in verschiedener Lage festgestellt werden kön­ nen. Aufziehbare Zug-Jalousien können auch zwischen den Schei­ ben von Verbundfensterflügeln angeordnet sein.

Nachteilig bei diesen bekannten Blend- und Sichtschutzvor­ richtungen ist, daß sie erheblichen Platz beanspruchen und nicht überall eingesetzt werden können.

Als ein anderer Weg bei einer Abschirmvorrichtung auf einfa­ che Weise sowohl einen ständigen Wärmestrahlungsschutz als auch einen nach Maßgabe der Strahlungsintensität der Sonne sich einstellenden oder einstellbaren Blendschutz zu verwirklichen, ist es bekannt, Flüssigkristallschichtanordnungen bei Schei­ benanordnungen zu verwenden (DE-PS 21 55 951).

Eine derartige Anordnung kann jedoch nicht überall und zu je­ der Zeit als lediglich in Abhängigkeit von der Strahlungsin­ tensität der Sonne sich einstellender oder einstellbarer Blendschutz eingesetzt werden. Da die Wirkungsweise nur zwi­ schen +80°C und +10°C möglich ist, ist sie in kälteren Jahreszeiten nicht als Blendschutz geeignet, ebenfalls nicht in großen Höhen. Darüber hinaus bestehen erhebliche und noch ungelöste Probleme hinsichtlich der Lebensdauer der Flüssig­ kristallschicht und auch der erforderlichen absoluten Dich­ tigkeit nach außen, insbesondere im Randverbund.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in Trans­ mission und/oder Reflexion schaltbare Anordnung mit einem transparenten Substrat, das eine im Transmissionsgrad elek­ trische steuerbare Beschichtung aufweist, zur Verfügung zu stellen, die überall und zu jeder Zeit unabhängig von der Strahlungsintensität der Sonne als einstellbarer Blendschutz, z.B. als Rolladenersatz, verwendet werden kann. Es soll wei­ terhin ein Verfahren zur Herstellung der Beschichtung bereit gestellt werden.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Un­ teransprüche 2 bis 12 weitergebildet.

Verfahren zur Herstellung solcher Beschichtungen sind in den Ansprüchen 13 bis 15 angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann als "Einfachscheibe" bei Fensterverglasungen verwendet werden, besonders vorteilhaft ist jedoch die Anwendung bei Isolierverglasungen gemäß den Ansprüchen 15 bis 18.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent­ lichen darin zu sehen, daß durch Verwendung der erfindungs­ gemäßen Anordnung ein im Fensterelement integrierter Sicht- und Blendschutz zur Verfügung steht, der als Rolladenersatz dient, also beliebig eingesetzt werden kann.

Die Beschichtung des transparenten Substrats erfolgt insbe­ sondere mit Hilfe von konventioneller Dioden-Kathodenzerstäu­ bung, während die Strukturierung mittels Photolithographie, naßchemischer und Plasmaätztechnik oder mittels Abhebetech­ nik (Lift off Technologie) durchgeführt werden kann.

Die Anordnung funktioniert als Blend- oder Sichtschutz so­ bald die elektrische Spannung an den Piezoaktuatoren geän­ dert wird und dadurch die gitterartigen Beschichtungen der transparenten Scheibe und des transparenten Substrates zur Nichtdeckung und in Reflexion geschaltet sind.

Durch Verschiebung der transparenten Scheibe gegenüber dem transparente Substrat werden die Gitterstabelemente der beiden gitterartigen Beschichtungen zur Deckung gebracht und somit in Transmission geschaltet, so daß die Anordnung in einen durch­ sichtigen Zustand übergeht. In diesem Zustand ist eine erhöhte Spannung an den Piezoaktuatoren angelegt. Der Blendschutz- Stromkreis kann mit einer Vorrichtung zur Steuerung der an den Beschichtungen anliegenden Spannung versehen sein, wobei die Blend- und Sichtschutzwirkung mit der Spannung einstellbar ist. Es besteht die Möglichkeit, diese Steuerungsvorrichtung mit einem Detektor, z.B. einem Photoelement auszurüsten, um automatisch eine Einstellung der Spannung nach Maßgabe einer externen erfaßbaren Größe wie z.B. der Strahlungsintensität vorzunehmen.

Von Vorteil ist somit, daß eine Isolierverglasung mit inte­ griertem Sicht- und Blendschutz zur Verfügung steht, bei der durch bloßes Anlegen einer steuerbaren Spannung dieser Schutz erreicht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dar­ gestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Isolierverglasung mit der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 im Schnitt die Isolierverglasung nach Fig. 1;

Fig. 3 in Detailansicht die Isolierverglasung von Fig. 2 mit der erfindungsgemäßen in Transmission und/oder Reflexion schaltbaren Anordnung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen gitterartigen Beschichtungen bei vollständiger Deckung (Stellung hell) sowie bei Nichtdeckung (Stellung dun­ kel).

Fig. 1 zeigt in Draufsicht eine Isolierverglasung bzw. -anord­ nung. Sie besteht aus 2 mittels Randverbund bzw. eines Ab­ standhalters 3 unter Bildung eines Zwischenraumes 2 (Fig. 2) parallel zueinander angeordneten Glasscheiben 4, 5, der am Scheibenrand durch Verklebung oder Verlötung luftdicht ver­ schlossen ist. Bei den Glasscheiben 4, 5 handelt es sich vorzugsweise um Float- oder Spiegelglasscheiben, jedoch sind auch Kunststoffscheiben möglich. An einer der beiden Scheiben 4, 5 ist die erfindungsgemäße in Transmission und/oder Re­ flexion schaltbare Anordnung 6, zum Zwischenraum 2 weisend, angeordnet. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Anordnung 6 direkt an der Scheibe 5, so daß eine optimale Blend- und Sichtschutzwirkung gewährleistet ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß zwischen Scheibe 5 und Anord­ nung 6 ein Zwischenraum gelassen wird. Von besonderer Bedeu­ tung ist ein Aufbau, bei dem die Scheibe 5 der Isolierver­ glasung selbst Teil der Anordnung 6, nämlich das weiter unten erläuterte transparente Substrat 7 ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung 6 besteht aus einem transparen­ ten Substrat 7 aus Glas oder Kunststoff und einer ihr gegen­ überliegenden transparenten Scheibe 8 aus Glas oder Kunst­ stoff, wobei das Substrat oder, wie dargestellt, die Scheibe 8 an ihrem Scheibenrand mittels Piezoaktuatoren 1 oben und unten geführt ist (Fig. 1 bis Fig. 3). Die Piezoaktuatoren 1 sind am Randverbund 3 sowie gegen eine der beiden Scheiben 4, 5 der Isolierverglasung gelagert. An ihnen sind elektrische An­ schlüsse nach außen angebracht (nicht dargestellt). Verwend­ bare Piezoaktuatoren werden üblicherweise aus einer PZT (Blei- Zierkonat Titanat)-Keramik hergestellt und sind beispielsweise erhältlich bei der Fa. Phyzik Instruments, Karlsruhe, Bundes­ republik Deutschland. Das Substrat 7 besteht vorzugsweise aus Floatglas, während die Scheibe 8 aus Maschinenglas mit einer Dicke von etwa 1 mm hergestellt ist.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht der Isolierverglasung mit der erfindungsgemäßen Anordnung 6. Substrat 7 und Scheibe 8 tra­ gen jeweils eine gitterartige Beschichtung 9 mit im wesent­ lichen gleicher Struktur, wobei deren Gitterstabelemente 10 bzw. 11 - vgl. Fig. 4 - einander entweder deckend oder nichtdeckend gegenüberliegen (wobei der Spalt 12 zwischen die­ sen möglichst klein ist). Sind durch Ansteuerung die beiden gitterartigen Beschichtungen 9 (bzw. deren Gitterstabelemente 10 und 11) zur Nichtdeckung gebracht (s. auch Fig. 4: Stellung dunkel) so ist die Anordnung 6 in Reflexion geschaltet. Die Anordnung 6 befindet sich also in einem undurchsichtigen Zu­ stand. Durch Verschiebung der Scheibe 8 gegenüber dem Sub­ strat 7 mittels der Piezoaktuatoren 1 (Fig. 4) werden die gitterartigen Beschichtungen 9 bzw. deren Gitterstabelemente 10 und 11 zur Deckung gebracht werden (Stellung hell), so daß eine Durchsicht durch die Scheibe 6 möglich ist, d.h., es ist in Transmission geschaltet.

Jede gitterartige Beschichtung 9 ist so strukturiert, daß sie Streifen, vorzugsweise in einer Breite von etwa 100 µm im Abstand (Schrittweite) von 200 µm aufweist und eine Beschich­ tungsdicke von 5 bis 2000 nm, insbesondere von etwa 10 nm hat.

Die im oben erwähnten Ausführungsbeispiel beschriebene Anord­ nung funktioniert als Blend- und Sichtschutzmittel, wenn so­ wohl das transparente Substrat 7 als auch die transparente Scheibe 8 mit der jeweiligen Beschichtung 9 in der Weise ge­ geneinander angeordnet werden, daß die dünnere innere Scheibe 8 mittels der piezoelektrischen Aktuatoren 1 um etwa 300 µm verschoben werden kann. Eine weitere Voraussetzung ist, daß die Beschichtung 9 aus einer Metallschicht und/oder aus einem anders als Glas reflektierenden Metalloxid und/oder einer Me­ tallverbindung auf dem Substrat 7 bzw. der Scheibe 8 aufge­ bracht ist und andere optische Eigenschaften als Glas hat.

Die erfindungsgemäße gitterartige Beschichtung 9 kann dadurch hergestellt werden, daß auf dem transparenten Substrat 7 bzw. auf der tansparenten Scheibe 8 eine lückenlose flächige Be­ schichtung mittels konventioneller Dioden-Zerstäubung aufge­ bracht wird. An denjenigen Stellen, an denen die Streifen oder Gitterstabelemente 10, 11 vorzusehen sind, wird die flächige Beschichtung mittels Photolithographie, naßchemischer und Plasmaätztechnik oder Abhebetechnik (Lift off Technologie) strukturiert, d.h. teilweise entfernt. Insbesondere sind die Vorgehensweisen geeignet, die bei der Herstellung von (elek­ tronischen) Dünnschichtschaltungen bekannt geworden sind.

Claims (18)

1. In Transmission und/oder Reflexion schaltbare Anordnung (6) mit einem transparenten Substrat, das eine im Transmissionsgrad elektrisch steuerbare Beschichtung (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem transparenten Substrat (7) eine transparente Schei­ be (8) gegenüberliegt, wobei das transparente Substrat (7) und die transparente Scheibe (8) auf den einander gegen­ überliegenden Flächen jeweils eine gitterartige Beschich­ tung (9) aufweisen und gegeneinander verschiebbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verschiebung der transparenten Scheibe (8) ge­ genüber dem transparenten Substrat (7) ihre gitterartigen Beschichtungen (9) zur Deckung gebracht sind, wodurch die Anordnung (6) in einen durchsichtigen Zustand übergeht, also in Transmission geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verschiebung der transparenten Scheibe (8) ge­ genüber dem transparenten Substrat (7) ihre gitterartigen Beschichtungen (9) zur Nichtdeckung gebracht sind, wodurch die Anordnung (6) in einen undurchsichtigen Zustand über­ geht, also in Reflexion geschaltet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen (9) einander über einen möglichst geringen Spalt (12) gegenüberliegen.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der transparenten Scheibe (8) mittels Piezoaktuatoren (1) erfolgt.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Beschichtungen (9) aus einer Metall­ schicht und/oder aus einem anders als Glas reflektierenden Metalloxid und/oder einer Metallverbindung auf dem trans­ parenten Substrat (7) und der transparenten Scheibe (8) aufgebracht sind.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Substrat (7) eine Floatglasscheibe ist.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Scheibe (8) eine Maschinenglasscheibe ist oder aus Kunststoff besteht.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenglasscheibe dünner als die Floatglas­ scheibe ist und insbesondere eine Dicke von etwa 1 mm hat.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Beschichtungen (9) Streifen bzw. Gitterstabelemente (10, 11) in einer Breite von etwa 100 µm im Abstand von 200 µm aufweisen.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Beschichtungen (9) eine Dicke von 5 bis 2000 nm haben.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe (8) um etwa 300 µm gegen das Glas­ substrat (7) verschiebbar ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer gitterartigen Beschich­ tung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf das transparente Substrat (7) bzw. auf die trans­ parente Scheibe (8) eine flächige Beschichtung durch kon­ ventionelle Dioden-Zerstäubung aufgebracht wird und daß diese flächige Beschichtung zur Bildung der gitterartigen Beschichtung (9) chemisch oder mechanisch teilweise ent­ fernt wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer gitterartigen Beschich­ tung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf das transparente Substrat (7) bzw. auf die trans­ parente Scheibe (8) eine flächige Beschichtung durch kon­ ventionelle Dioden-Zerstäubung aufgebracht wird und daß diese flächige Beschichtung mittels eines Photolitho­ graphie-Verfahrens zur Bildung der gitterartigen Be­ schichtung (9) strukturiert wird.

15. Verfahren zur Herstellung einer gitterartigen Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf das transparente Substrat (7) bzw. auf die trans­ parente Scheibe (8) eine flächige Beschichtung durch kon­ ventionelle Dioden-Zerstäubung aufgebracht wird und daß diese flächige Beschichtung mittels Abhebetechnik (Lift off Technologie) zur Bildung der gitterartigen Beschich­ tung (9) teilweise entfernt wird.

16. Anwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei einer Isolierverglasung, wobei das transparente Sub­ strat (7) mit der ihr gegenüberliegenden transparenten Scheibe (8) eine Innenscheibe (6) bildet und an einer der beiden Scheiben (5) der Isolierverglasung zum Scheibenzwi­ schenraum (2) weisend angeordnet ist.

17. Anwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei einer Isolierverglasung, wobei eine deren Scheiben (5) das transparente Substrat (7) bil­ det und die Anordnung zum Scheibenzwischenraum (2) weisend vorgesehen ist.

18. Anwendung der Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anordnung aufweisende Scheibe randseitig und jeweils oben und unten die Piezoaktuatoren (1) aufweist, wobei die Piezoaktuatoren (1) zum Randverbund (3) und einer der beiden Scheiben (4, 5) der Isolierverglasung weisend gelagert ist und daran nach außen führende elek­ trische Anschlüsse angebracht sind.