WO2025168243A1 - Verbundscheibe mit elektrisch steuerbarem funktionselement und elektrisch steuerbarem reflexionselement - Google Patents

Verbundscheibe mit elektrisch steuerbarem funktionselement und elektrisch steuerbarem reflexionselement

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WO2025168243A1
WO2025168243A1 PCT/EP2024/085202 EP2024085202W WO2025168243A1 WO 2025168243 A1 WO2025168243 A1 WO 2025168243A1 EP 2024085202 W EP2024085202 W EP 2024085202W WO 2025168243 A1 WO2025168243 A1 WO 2025168243A1
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WO
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electrically controllable
pane
composite pane
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functional element
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PCT/EP2024/085202
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English (en)
French (fr)
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Julian GREVERATH
Sebastian ARENDT
Siyamak MEMAR JAVID
Pascal Roemgens
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Original Assignee
Saint Gobain Sekurit France SAS
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    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Definitions

  • Windshields for vehicles are typically constructed as laminated glass (laminated safety glass), consisting of an outer pane and an inner pane laminated together via a thermoplastic interlayer. They typically have an opaque masking region, which is formed as a peripheral edge region surrounding a central see-through region. The opaque masking region primarily serves to protect the adhesive used to bond the windshield to the vehicle body from UV radiation. The masking region is typically formed by a black masking print on the surface of the outer pane facing the interlayer.
  • the opaque masking area as a display surface for a display system.
  • a display area within the masking area is illuminated by an imaging unit such as a screen.
  • an imaging unit such as a screen.
  • Examples include DE102009020824A1, WO2022073894A1, and W02022073860A1.
  • displays for the driver that were previously located in the dashboard area can be presented on the windshield itself. Examples of such displays include the driving speed, the time, the engine speed, the navigation system display, information on speed limits (traffic sign recognition), the image from a rear-facing camera, and various status displays regarding the vehicle's condition.
  • Such display systems in the masking area are also preferably operated with p-polarized radiation to avoid reflection from the glass surfaces and the resulting ghosting.
  • Reflecting the image in front of or within a masking area creates a high-contrast image that is more visually perceptible for vehicle occupants.
  • a masking area of sufficient size is required to display the information. This limits the view of the outside environment through the windshield.
  • WO 2022/214369 relates to a composite pane, in particular for a projection arrangement, comprising: an outer pane, an inner pane, a first masking strip, which is arranged in some regions on an outer side or an inner side of the inner or outer pane, an electrically conductive coating, and a reflective layer suitable for reflecting light.
  • the reflective layer is arranged spatially in front of the first masking strip in the viewing direction from the inner pane to the outer pane, wherein the first masking strip overlaps with the reflective layer at least in one region.
  • the opaque masking strip ensures improved visibility of the projected image through optical contrast.
  • a disadvantage of this solution is that the view through the composite pane is restricted even when no image is projected. Therefore, particularly for vehicle windows, an arrangement of the opaque masking region is typically only suitable in an edge region of the vehicle window to ensure unobstructed visibility in the central region of the vehicle window.
  • WO 2022/228946 relates to a composite pane, in particular for a projection arrangement, comprising an electrochromic functional element arranged between an outer pane and an inner pane, and a partially translucent reflective layer suitable for reflecting light.
  • the reflective layer is arranged spatially in front of the electrochromic functional element in the viewing direction from the inner pane to the outer pane and overlaps with the electrochromic functional element at least in one region.
  • the electrochromic functional element is arranged in an edge region of the outer pane and the inner pane.
  • a disadvantage of this solution is that the reflective layer has light-reflecting properties even when the imaging unit is switched off, which can cause irritation to the user.
  • WO 2023/213621 relates to a composite pane for a projection arrangement, comprising a first pane, a second pane, a thermoplastic intermediate layer, wherein the The first pane is bonded to a second pane via an intermediate layer to form a composite pane, and a mirror structure with electrically switchable optical properties.
  • the mirror structure is arranged in front of an opaque masking strip in the viewing direction through the composite pane.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved composite pane suitable for use in a projection system with a high-contrast image and which allows for a better view of the surroundings when needed.
  • a further object of the invention is to provide a projection system with similar properties.
  • the invention relates to a composite pane for a projection system.
  • the composite pane comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to each other via a thermoplastic intermediate layer.
  • the composite pane also comprises an electrically controllable functional element and an electrically controllable reflection element.
  • the electrically controllable functional element has further states in addition to the transparent state and the opaque state. These further states have a transmittance for visible light which lies between the transmittance for visible light in the transparent state and the transmittance for visible light in the opaque state. In this way, the transmittance of visible light can be adjusted according to the user's wishes and the visibility conditions. For example, when the composite pane is exposed to strong sunlight, a particularly opaque state can be selected.
  • the electrically controllable functional element has several further equidistant states between the opaque state and the transparent state. In this way, the transmittance for visible light can be adjusted according to the user's needs and the lighting conditions.
  • the electrically controllable reflection element can be switched to at least one transparent state and one reflective state. This means that the electrically controllable reflection element can be switched to at least two different states that differ in the reflectance for visible light in the wavelength range from 380 nm to 780 nm.
  • the state with a higher reflectance for visible light is referred to as the reflective state, and the state with a lower reflectance for visible light is referred to as the transparent state. It is understood that in the transparent state, the light transmittance is higher than in the reflective state, and that in the reflective state, the reflectance is higher than in the transparent state.
  • the outer pane has an outer surface, an interior surface, and a circumferential side edge surface, wherein the interior surface is the surface of the outer pane facing the inner pane and the outer surface is the surface of the outer pane facing away from the inner pane.
  • the inner pane has an outer surface, an interior surface, and a circumferential side edge surface, wherein the outer surface is the surface of the inner pane facing the outer pane and the interior surface is the surface of the inner pane facing away from the outer pane.
  • the composite pane according to the invention can be part of the boundary of an interior space, for example as a windshield in a motor vehicle. In the case where the composite pane defines an interior space, typically the outer surface of the outer pane faces the outside environment and the interior surface of the inner pane faces the interior space.
  • the functional area can be arranged in the lower area of the windshield. In this way, the entire projection area can display a high-contrast image if required.
  • the lower area can also be used as a head-up display if the electrically controllable functional element is switched to transparent and the electrically controllable reflective element is switched to a reflective state with partial transparency.
  • the electrically controllable reflection element is switched to the transparent state and the electrically controllable functional element to be switched to the opaque state.
  • This variant is particularly suitable if no image is projected onto the composite pane. This allows the functional area to be darkened, if this is desired for aesthetic reasons, for example.
  • By switching the electrically controllable reflection element to the transparent state unwanted reflections on the composite pane are avoided in the area where the projection area overlaps with the functional area. This is particularly suitable if the projection area is a sub-area of the functional area or if the projection area and the functional area are identical.
  • the electrically controllable reflective element is also possible to be switched to the transparent state, and for the electrically controllable functional element to be switched to the transparent state. In this case, the composite pane allows for a largely unobstructed view through the composite pane.
  • the projection area and the functional area are arranged in the edge area of the composite pane. In the areas outside the projection area and the functional area, an unobstructed view through the composite pane is thus possible.
  • the projection area and the functional area are preferably arranged in a lower section of the windshield.
  • the lower section of the windshield refers to the section which is arranged closer to the lower edge than to the upper edge of the windshield.
  • the projection area is preferably a partial area of the functional area. In this way, an image can then be projected into the lower section of the windshield, and this area can be darkened.
  • the electrically controllable functional element and the electrically controllable reflective element are preferably arranged between the outer pane and the inner pane.
  • the electrically controllable functional element is a guest-host functional element.
  • Guest-host functional elements are based on liquid crystal technology.
  • the active layer is designed as a guest-host liquid crystal cell containing dichroic dye compounds (guest) dissolved in liquid crystals (host). The liquid crystal cell is thus arranged as an active layer between the surface electrodes. Applying an electrical voltage to the surface electrodes causes the liquid crystals to align in the electric field. This influences the orientation of the dye compounds, leading to a changed transmittance for visible light.
  • the transmittance for visible light of the guest-host liquid crystal cell depends on the orientation of the dye compounds, which in turn is determined by the preferred direction of the liquid crystals, which align in the electric field when a voltage is applied. This allows the guest-host functional element to be switched between an opaque and a transparent state, depending on whether a voltage is applied to the surface electrodes. In contrast to dimmable PDLC functional elements, switching the guest-host functional elements only results in a negligible change in light scattering (translucency).
  • the transmission properties of the guest-host functional element can be adjusted as needed, in particular by the absorption coefficient of the incorporated dye, the thickness of the guest-host liquid crystal cell, and the dye concentration.
  • the electrically controllable functional element is an electrochromic functional element.
  • the active layer is preferably formed as an active layer sequence between the surface electrodes, which comprises, arranged one above the other in the specified order, an ion storage layer, an electrolyte layer, and an electrochromic layer.
  • the electrochromic layer is the actual carrier of the electrically controllable optical properties. It is an electrochemically active layer whose transmittance for visible light depends on the degree of ion incorporation.
  • the ions for example, H + , Li + , Na + , or K + ions
  • the active layer comprises liquid crystals in a polymer matrix.
  • Dichroic dye compounds are embedded in the polymer matrix.
  • Applying an electrical voltage to the surface electrodes causes the liquid crystals to align in the electric field. Due to this alignment, they are, for example, in an ordered state. In the voltage-free state, the liquid crystals then change to a disordered state.
  • This alignment behavior when applying an electric field or in a voltage-free state can also be reversed.
  • the alignment of the Liquid crystals have only a minor influence on the light transmittance through the active layer.
  • the transmission properties of the dimmable PDLC functional element can be adjusted as needed, in particular by the absorption coefficient of the incorporated dye, the thickness of the active layer, and the dye concentration. The skilled person can adjust this as desired depending on the aforementioned parameters.
  • the operating voltage of the dimmable PDLC functional element can be specifically adjusted depending, among other things, on the thickness of the active layer and the dye concentration.
  • Dimmable PDLC functional elements are commercially available and generally known to those skilled in the art.
  • the surface electrodes which preferably contain or consist of an electrically conductive transparent oxide (in particular indium tin oxide), are preferably applied to transparent films, for example, PET-based films or films made of PET. Dimmable PDLC functional elements are particularly preferred because they have significantly faster switching times than electrochromic functional elements, but at the same time are less susceptible to pressure damage than guest-host functional elements—such as can occur, for example, during lamination of the composite pane.
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely and thus be adapted to the requirements of the individual case.
  • the outer pane and the inner pane preferably have thicknesses of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably of 1 mm to 3 mm.
  • the size of the panes can vary widely and depends on the application.
  • the composite pane can have any three-dimensional shape.
  • the outer pane and the inner pane have no shadow zones so that they can be coated, for example, by cathode sputtering.
  • the outer pane and inner pane are flat or slightly or strongly curved in one or more directions of the room.
  • the electrically controllable reflection element is an electrochemically switchable mirror.
  • the electrochemically switchable mirror preferably comprises an active layer arranged between two surface electrodes, each preferably comprising a carrier film coated with an electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer is preferably a transparent electrically conductive oxide (TCO); more preferably, each layer contains or consists of indium tin oxide.
  • the carrier film is preferably made of transparent plastic, in particular polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the active layer comprises a mirrorable layer, preferably a metallic layer, for example a layer comprising yttrium or a layer comprising an alloy of magnesium and gadolinium. The mirroring layer has reflective properties.
  • the electrochemically switchable mirror also comprises a reservoir for protons (hydrogen ions).
  • protons hydrogen ions
  • the hydrogen ions from the reservoir are introduced into the active layer, where they react with the reflective layer, causing the reflective layer to lose its reflective properties and the active layer to transition to a more transparent state.
  • the protons can be removed from the active layer, restoring the reflective properties of the reflective layer and thus transitioning the active layer to a more reflective state.
  • the electrically controllable reflection element is a mirrorable liquid crystal display.
  • the mirrorable liquid crystal display preferably comprises a layer sequence, wherein the layer sequence comprises at least two layers provided with an electrically conductive coating.
  • the layer sequence preferably comprises at least four, in particular exactly four layers, each provided with an electrically conductive coating.
  • the layers can be, for example, films or glass panes, wherein the thickness of the individual layers is preferably less than 1 mm, particularly preferably less than 0.1 mm.
  • a liquid crystal layer (hereinafter referred to as the active layer) having a helical structure is distributed between every two of the layers.
  • the electrically conductive coatings of the layers serve as a surface electrode and are applied at least to the surface of the layer facing the liquid crystal material.
  • each active layer is arranged directly adjacent to a surface electrode on its two main surfaces. If the layer sequence comprises four layers, then an active layer is preferably arranged between the first and second layers of the layer sequence, and an active layer is arranged between the third and fourth layers of the layer sequence.
  • the layer sequence with four layers therefore preferably comprises exactly two active layers.
  • the layer sequence preferably comprises at least two active layers, with the second active layer rotated by 90° compared to the first active layer, thus achieving geometrically independent reflection.
  • Reflective liquid crystal displays of this type are familiar to those skilled in the art. These are commercially available, for example, from Kent Optronics Inc. (product: Switchable Mirror/Switchable Glass). Reflective liquid crystal displays are characterized by particularly short switching times, which enable rapid switching between the transparent state and the reflective state.
  • the electrically controllable reflection element is a prefabricated electrically controllable reflection element which is designed such that it can be electrically switched into at least one (light) non-reflecting state or a (light-reflecting) state by applying a corresponding operating voltage.
  • electrically controllable reflection elements are typically in film form and can be easily laminated into a composite pane.
  • the composite pane comprises an infrared-reflecting coating.
  • the infrared-reflecting coating extends at least over the functional area and, when viewed through the composite pane from the inner pane to the outer pane, is arranged behind the electrically controllable functional element.
  • the infrared-reflecting coating can effectively reflect infrared radiation from the external environment, which could otherwise lead to damage to the electrically controllable functional element.
  • the infrared-reflecting coating also extends over the projection area. This also protects the electrically controllable reflection element from infrared radiation, which could otherwise damage the electrically controllable reflection element.
  • the infrared-reflecting coating extends over the entire composite pane, with the exception of a frame-shaped edge area of the composite pane.
  • the coating-free edge area serves to protect the coating from corrosion.
  • the infrared-reflecting coating is applied to the interior-facing surface of the outer pane. This allows the electrically controllable functional element to be protected from solar radiation striking the composite pane from the outside.
  • the infrared-reflecting coating is applied to a surface of the electrically controllable functional element facing the outer pane. This allows the electrically controllable functional element to be specifically protected from solar radiation striking the composite pane. This embodiment is advantageous because coating the electrically controllable reflective element is more cost-effective than coating the outer pane.
  • the infrared-reflecting coating is a metallic layer, particularly preferably it contains silver, gold, copper, nickel and/or chromium or a metal alloy, most preferably silver.
  • the transmittance refers to the light transmittance according to ISO 9050:2003.
  • the electrically controllable functional element in the opaque state has a transmittance for visible light in a wavelength range from 380 nm to 780 nm of at most 45%, preferably at most 40%, particularly preferably at most 20%, very particularly preferably at most 10%. In this range, it is ensured that the electrically controllable functional element is sufficiently opaque to ensure clear visibility of the projection image through optical contrast.
  • the electrically controllable functional element in the transparent state has a transmittance for visible light in a wavelength range from 380 nm to 780 nm of at least 55%, particularly preferably at least 70%, very particularly preferably at least 90%.
  • the electrically controllable reflection element is designed, in a reflective state, to reflect visible light in a wavelength range from 380 nm to 780 nm.
  • the reflectance describes the proportion of the incident visible light that is reflected, whereby the visible light strikes the composite pane at a defined angle of incidence of 65° to the surface normal.
  • the angle of incidence of the projector radiation is the angle between the incidence vector of the projector radiation and the interior-side surface normal, i.e. the surface normal on the interior-side surface of the inner pane.
  • the electrically controllable reflection element preferably has a reflectance for visible light of at least 50%, more preferably of at least 70%, and in particular of at least 90%.
  • the electrically controllable reflection element preferably has a reflectance for visible light of at most 99%, preferably of at most 95%.
  • the electrically controllable reflection element preferably reflects p-polarized and s-polarized light in equal proportions, but it can also reflect p-polarized and s-polarized light to different degrees.
  • the electrically controllable reflection element preferably has a high and uniform reflectance (across different angles of incidence) with respect to p-polarized and/or s-polarized radiation, thus ensuring a high-intensity and color-neutral image representation.
  • the electrically controllable reflection element preferably has a visible light transmittance of less than or equal to 80%, particularly preferably less than or equal to 50%, in particular less than or equal to 30%.
  • the reflectance is measured at an angle of incidence of 65° to the interior surface normal (surface normal is the vector perpendicular to the interior surface normal). surface of the composite pane), which roughly corresponds to the irradiation by conventional projectors/radiation sources in the vehicle sector.
  • the reflectance describes the proportion of the total incident visible radiation that is reflected. It is given as a percentage (based on 100% incident radiation) or as a unitless number from 0 to 1 (normalized to the incident radiation). Plotted as a function of wavelength, it forms the reflection spectrum.
  • the statements regarding the reflectance (or percentages of reflection) with regard to p-polarized, unpolarized or s-polarized radiation refer, in the context of the present invention, to the reflectance measured at an angle of incidence of 65° to the surface normal on the interior side.
  • the information on the reflectance or the reflection spectrum refers to a reflection measurement with a light source (e.g. a projector) that radiates uniformly in the visible spectral range (380 nm to 780 nm) with a normalized radiation intensity of 100%.
  • the electrically controllable reflection element in the transparent state has a visible light transmittance of greater than or equal to 50%, particularly preferably greater than or equal to 70%, in particular greater than or equal to 90%.
  • the electrically controllable reflection element in the transparent state has a visible light reflectance of less than or equal to 30%, particularly preferably less than or equal to 20%, in particular less than or equal to 10%.
  • p-polarized light refers to light from the visible spectral range that predominantly consists of light exhibiting p-polarization.
  • P-polarized light preferably has a p-polarization light component of >50%, preferably >70%, particularly preferably >90%, and in particular approximately 100%.
  • s-polarized light refers to light from the visible spectral range that predominantly consists of light exhibiting s-polarization, with a s-polarization light component of preferably >50%, preferably >70%, particularly preferably >90%, and in particular approximately 100%.
  • the electrically controllable reflection element is particularly intended to reflect an image projected by a projector onto the electrically controllable reflection element.
  • the electrically controllable reflection element in the transparent state has a transmittance for visible light of at least 50% , particularly preferably at least 70%.
  • the electrically controllable reflection element preferably has a transmittance for visible light of at most 90% in the transparent state.
  • the composite pane additionally comprises a heating layer which extends at least over the functional area.
  • the heating layer makes it possible to heat the windshield by applying a voltage to it. This makes it possible to heat the electrically switchable functional element.
  • This embodiment is particularly advantageous because the switching behavior of typical electrically controllable functional elements, for example guest-host functional elements, is temperature-dependent.
  • the electrically controllable functional element can thus be heated to quickly reach an optimal operating temperature, which is particularly helpful in cold winter conditions.
  • the heating layer also extends over the projection area. In this way, the electrically controllable reflection element can also be heated.
  • the heating layer extends at least over a first heating region of the composite pane, and the functional region is a subregion of the first heating region or the functional region is identical to the first heating region.
  • the heating layer is connected in the first heating region to at least one first busbar and one second busbar in such a way that, when an electrical voltage is applied to the first busbar and the second busbar, a heating current flows through the heating layer in the first heating region.
  • the heating layer also extends over a second heating region of the composite pane. It is understood that the second heating region does not overlap with the first heating region. Therefore, the second heating region also does not overlap with the functional region.
  • the heating layer is connected to a third bus bar and a fourth bus bar in the second heating region of the composite pane in such a way that when an electrical voltage is applied to the third bus bar and the fourth bus bar, a heating current flows through the heating layer.
  • the second heating region extends over the majority of the composite pane. This means: the first heating region and the second heating region are intended to be heated by means of electrical energy.
  • the second heating region preferably comprises at least a portion of the upper part of the windshield. windshield.
  • This embodiment allows the first heating area and the second heating area to be heated separately. This is particularly advantageous in the case of a trapezoidal composite pane, a shape frequently used in windshields, for example.
  • the upper edge of the windshield is shorter than the lower edge of the windshield. Therefore, with bus bars arranged parallel to the side edges of the windshield, the distance between the first bus bar and the second bus bar, and the distance between the third bus bar and the fourth bus bar, differs. This changes the surface resistance, which affects the heating behavior.
  • the applied voltage must be adjusted accordingly for the first heating zone and the second heating zone in order to achieve the desired heating output per area.
  • a higher heating output per area can be selected for the first heating zone than for the second heating zone. This ensures that the electrically controllable functional element and the electrically controllable reflection element quickly reach a suitable operating temperature, while at the same time energy costs can be kept low due to the lower heating output per area in the second heating zone. This is particularly advantageous for electric cars to prevent rapid battery discharge.
  • the heating layer preferably contains a metal, particularly preferably silver, gold, copper, nickel and/or chromium, or a metal alloy, most preferably silver.
  • the heating layer preferably has a surface resistance of 0.1 ohm/sq. to 6 ohm/sq., preferably of 1 ohm/sq. to 5 ohm/sq., and particularly preferably of 2 ohm/sq. to 4 ohm/sq. Layers with such surface resistances are particularly energy-efficient and are particularly suitable for heating vehicle windows with typical on-board voltages of 12 V to 48 V or in electric vehicles with typical on-board voltages of up to 500 V.
  • the heating layer has infrared-reflecting properties. This allows the advantages of the heating layer to be combined with those of an infrared-reflecting coating. Alternatively, it is also possible to use the heating layer and the infrared-reflecting layer as two separate layers.
  • a further aspect of the invention relates to a projection arrangement comprising a composite pane according to the invention and a projector directed toward the projection area, such that the projector's radiation is reflected by the electrically controllable reflection element to generate a display image. The projector thus irradiates the electrically controllable reflection element with visible light, in particular in the wavelength range from 380 nm to 780 nm.
  • the projector preferably faces the interior-side surface of the inner pane. It is understood that when the projector projects an image onto the electrically controllable reflection element, the electrically controllable reflection element is preferably switched to a reflective state.
  • the projector is preferably directed toward the entire projection area, but can also be directed toward only part of the projection area. It is also possible to have multiple projectors directed toward different sub-areas of the projection area.
  • the projector is preferably arranged in the vehicle's dashboard.
  • the image projected by the projector onto the electrically controllable reflective element is reflected into the vehicle interior, for example, into the field of vision of an occupant. Due to the arrangement of the electrically controllable reflective element in front of the electrically controllable functional element, the projected image in the overlap area between the projection area and the functional area can be visually perceived with high contrast, provided the electrically controllable functional element is switched to the opaque state and the electrically controllable reflective element is switched to the transparent state. This allows the use of projectors with lower energy consumption. Compared to projectors for classic head-up displays, the projector's energy consumption can be reduced by up to 20%.
  • the composite pane according to the invention can be used, for example, in means of transport for land, air, or water traffic, preferably in motor vehicles, for example as a windshield, rear window, side window, and/or roof window.
  • the composite pane according to the invention can also be used as a functional and/or decorative individual piece and as a built-in component in furniture, appliances, and buildings, for example as a window pane in a building.
  • Fig. 1 is a plan view of an embodiment of a composite pane according to the invention
  • Fig. 2 is a cross-section through the embodiment of Fig. 1,
  • Fig. 3 is a plan view of another embodiment of a composite pane according to the invention.
  • Fig. 6 shows a cross section through an embodiment of a projection arrangement according to the invention with the composite pane from Fig. 5.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a composite pane 100 according to the invention.
  • Fig. 2 shows a cross-section through the embodiment of Fig. 1 along a first section line XX'.
  • the composite pane 100 is, for example, a windshield in a passenger car.
  • the composite pane 100 comprises an outer pane 1 with an outside surface I facing the external environment and an interior surface II facing the vehicle interior, and an inner pane 2 with an outside surface III facing the external environment and an interior surface IV facing the vehicle interior, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer 3.
  • the thermoplastic intermediate layer 3 is formed, for example, from polyvinyl butyral (PVB) and has a thickness of 0.76 mm.
  • the thermoplastic intermediate layer 3 preferably comprises several thermoplastic layers, wherein the reflective element 5 and the functional element 4 are sandwiched between two thermoplastic layers prior to lamination. Layers are arranged (not shown here). At least a third frame-shaped thermoplastic layer surrounds the peripheral edge surface of the reflective element 5 and the functional element 4. After lamination, the individual thermoplastic layers fuse to form the thermoplastic intermediate layer 3 (see Fig. 2).
  • the composite pane 100 also comprises an electrically controllable functional element 4, which can be switched to at least one opaque state and one transparent state, and an electrically controllable reflective element 5, which can be switched to at least one transparent state and one reflective state.
  • the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflective element 5 can each be switched to ten different states, for example, with the further states being equidistant from one another between the two extreme states.
  • the two extreme states are the state with maximum transmittance and the state with minimum transmittance, and in the case of the electrically controllable reflective element, the state with maximum reflectance and the state with minimum reflectance.
  • the electrically controllable functional element 4 extends over a functional region F of the composite pane 100, and the electrically controllable reflection element 5 extends over a projection region P of the composite pane 100.
  • the functional region F and the projection region P extend in a strip-like manner along an edge of the composite pane 100 and are part of an edge region of the composite pane 100 that is adjacent to the lower edge U of the composite pane 100.
  • the electrically controllable functional element 4 is, for example, a guest host functional element that can be switched into the various states of optical transparency by applying a suitable operating voltage.
  • the electrically controllable reflection element 5 is, for example, a liquid crystal display, i.e., an electrically controllable functional film based on liquid crystals that can be switched into the various states by applying a suitable operating voltage.
  • the projection area P is a sub-area of the functional area F.
  • the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflection element 5 are arranged between the outer pane 1 and the inner pane 2 and, in this embodiment, are connected to one another via a transparent adhesive layer 6.1.
  • the transparent adhesive layer 6.1 connects the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflection element 5 are held in a fixed position relative to one another.
  • An infrared-reflecting coating 7 is applied to the interior-side surface II of the outer pane 1. The coating 7 is applied over the entire surface with the exception of a frame-shaped edge region that spaces the coating 7 from the edge of the outer pane 1.
  • a black print 13 is also applied to the interior-side surface II of the outer pane 1. As is usual with windshields, the black print 13 serves to conceal the adhesive bead that is usually present. It also protects this from UV radiation.
  • the infrared-reflecting coating 7 is made of silver, for example. The application of the infrared-reflecting coating 7 to the outer pane 1 is merely optional. However, the infrared-reflecting coating 7 can effectively reflect infrared radiation from the external environment, which could otherwise lead to damage to the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflection element 5.
  • the infrared-reflecting coating 7 extends over the entire composite pane 100 with the exception of the frame-shaped edge region. Alternatively, it is also possible for the infrared-reflecting coating 7 to extend only over a portion of the composite pane 100, for example, only over the functional region F.
  • the infrared-reflecting coating 7 can alternatively also be applied, for example, directly to a surface of the electrically controllable functional element 4 facing the outer pane 1.
  • Fig. 3 shows a plan view of a further embodiment of a composite pane 100 according to the invention.
  • Fig. 4 shows a cross-section through the embodiment of Fig. 3 along a section line YY'.
  • the embodiment of Fig. 3 and Fig. 4 differs from the embodiment of Fig. 1 and Fig. 2 in that a heating layer 10 is applied to the interior-side surface II of the outer pane 1, which also functions as an infrared radiation-reflecting coating.
  • the heating layer 10 is formed, for example, on a silver basis.
  • the heating layer 10 is arranged on the interior-side surface II of the outer pane 1.
  • the heating layer 10 is arranged on the interior-side surface II of the outer pane 1 and for the infrared-reflecting coating 7 to be arranged on the outside surface III of the inner pane 2.
  • the heating layer 10 is arranged only in the functional area F in order to specifically control the electrically controllable functional element 4 and the to heat the electrically controllable reflection element 5.
  • a first busbar 11.1 and a second busbar 11.2 are connected to the heating layer 10 and form a first heating region A of the composite pane 100.
  • the first busbar 11.1 is arranged parallel and close to the first side edge S
  • the second busbar 11.2 is arranged parallel and close to the second side edge S'.
  • first busbar 11.1 and the second busbar 11.2 are arranged in an edge region of the composite pane 100, where they interfere with a view through the composite pane as little as possible.
  • the electrically controllable functional element 4 is connected to the outer pane 1 via an external adhesive layer 6.2, and the electrically controllable reflection element 5 is connected to the inner pane 2 via an interior adhesive layer 6.3.
  • This embodiment has the advantage that the electrically controllable functional element 4 is fixed in a fixed position parallel to the outer pane 1 and that the electrically controllable reflection element 5 is fixed in a fixed position parallel to the inner pane 2.
  • the composite pane 100 can be heated in the first heating region A.
  • the functional region F and the projection region P are subregions of the first heating region A. Since the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflection element 5 are temperature-sensitive, they can be heated in a targeted manner in this way in order to achieve an optimal operating temperature.
  • the first bus bar 11.1 and the second bus bar 11.2 are arranged parallel to the side edges of the composite pane 100.
  • the black print 13 present here also covers the bus bars 11.1, 11.2 in addition to the adhesive bead, thereby improving the optical quality of the composite pane 100 (not shown in Fig. 5 and 3 in order to clearly show the bus bars 11.1, 11.2, 12.1, 12.2).
  • Fig. 5 shows a plan view of a further embodiment of a composite pane 100 according to the invention.
  • This embodiment differs from the embodiment of Fig. 3 and Fig. 4 in that a third bus bar 12.1 and a fourth bus bar 12.2 are connected to the heating layer 10, wherein the third bus bar 12.1 and the fourth bus bar 12.2 form a second heating region B.
  • the second heating region B coincides with the largest part of the viewing area of the windshield.
  • the third bus bar 12.1 and the fourth bus bar 12.2 are arranged in the lateral edge regions of the composite pane 100. This embodiment makes it possible to heat the first heating region A and the second heating region B separately.
  • the first heating area A can be heated more strongly than the second heating area B when the vehicle is started in order to quickly establish a suitable operating temperature for the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflection element 5 and at the same time to keep energy consumption low.
  • Fig. 6 shows a cross-section through an embodiment of a projection arrangement according to the invention.
  • the projection arrangement comprises the composite pane 100 from the embodiment of Fig. 5. Shown is a cross-section through the composite pane 100 along a section line ZZ'.
  • the electrically controllable functional element 4 and the electrically controllable reflection element 5 are connected to one another via an adhesive layer 6.1 and embedded within the thermoplastic intermediate layer 3, instead of being connected to the outer pane 1 and the inner pane 2 via the outer-side adhesive layer 6.2 and the inner-side adhesive layer 6.3.
  • the radiation of the projector 8 is reflected by the electrically controllable reflection element 5 to generate a display image.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe (100) für eine Projektionsanordnung, umfassend - eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), welche über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, - ein elektrisch steuerbares Funktionselement (4), welches mindestens in einen opaken Zustand und in einen transparenten Zustand geschaltet werden kann und - ein elektrisch steuerbares Reflexionselement (5), welches mindestens in einen transparenten Zustand und mindestens in einen reflektierenden Zustand geschaltet werden kann, wobei das elektrisch steuerbare Funktionselement (4) sich über einen Funktionsbereich (F) der Verbundscheibe (100) erstreckt und das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) sich über einen Projektionsbereich (P) der Verbundscheibe (100) erstreckt, wobei der Projektionsbereich (P) sich zumindest teilweise mit dem Funktionsbereich (F) deckt und das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) in Durchsicht durch die Verbundscheibe (100), von der Innenscheibe (2) zur Außenscheibe (1) blickend, vor dem elektrisch steuerbaren Funktionselement (4) angeordnet ist.

Description

Verbundscheibe mit elektrisch steuerbarem Funktionselement und elektrisch steuerbarem Reflexionselement
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit einem elektrisch steuerbarem Funktionselement und einem elektrisch steuerbaren Reflexionselement sowie eine Projektionsanordnung mit der Verbundscheibe.
Windschutzscheiben für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge wie Personenkraftwagen, sind typischerweise als Verbundscheiben (Verbundsicherheitsglas) ausgebildet, welche aus einer Außenscheibe und einer Innenscheibe bestehen, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander laminiert sind. Sie weisen typischerweise einen opaken Maskierungsbereich auf, welcher als umlaufender Randbereich ausgebildet ist und einen zentralen Durchsichtbereich umgibt. Der opake Maskierungsbereich dient in erster Linie dazu, den zur Verklebung der Windschutzscheibe mit der Fahrzeugkarosserie verwendeten Klebstoff vor UV-Strahlung zu schützen. Der Maskierungsbereich wird typischerweise durch einen schwarzen Abdeckdruck auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Außenscheibe ausgebildet.
Moderne Fahrzeuge werden in zunehmendem Maße mit sogenannten Head-Up-Displays (HUDs) ausgestattet. Mit einem Projektor, typischerweise im Bereich des Armaturenbretts, werden Bilder auf den Durchsichtbereich der Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild (von ihm aus gesehen) hinter der Windschutzscheibe wahrgenommen. So können wichtige Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen. Head-Up-Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.
Es ist auch vorgeschlagen worden, den opaken Maskierungsbereich als Anzeigefläche für ein Anzeigesystem zu nutzen. Dazu wird ein Anzeigebereich im Maskierungsbereich von einer bildgebenden Einheit wie einem Bildschirm bestrahlt. Beispielhaft sei auf DE102009020824A1 , WO2022073894A1 und W02022073860A1 verwiesen. Auf diese Art können Anzeigen für den Fahrer, die bislang im Bereich des Armaturenbretts verortet waren, auf der Windschutzscheibe selbst dargestellt werden. Beispiele für solche Anzeigen sind die Fahrgeschwindigkeit, die Uhrzeit, die Motordrehzahl, die Anzeige des Navigationssystems, Informationen zu Geschwindigkeitsbeschränkungen (Verkehrsschild-Erkennung), das Bild einer rückwärts gerichteten Kamera und diverse Statusanzeigen zum Zustand des Fahrzeugs. Auch solche Anzeigesysteme im Maskierungsbereich werden bevorzugt mit p-polarisierter Strahlung betrieben, um eine Reflexion an den Glasoberflächen und daraus resultierende Geisterbilder zu vermeiden. Durch die Reflexion des Bildes vor bzw. in einem Maskierungsbereich wird ein kontrastreiches Bild erzeugt, das für einen Fahrzeuginsassen besser visuell wahrnehmbar ist. Allerdings ist für die Darstellung der Informationen ein Maskierungsbereich mit einer ausreichenden Größe erforderlich. Dies schränkt die Sicht in die äußere Umgebung durch die Windschutzscheibe ein.
Die WO 2022/214369 betrifft eine Verbundscheibe, insbesondere für eine Projektionsanordnung, umfassend: eine Außenscheibe, eine Innenscheibe, einen ersten Maskierungsstreifen, welcher bereichsweise auf einer Außenseite oder einer Innenseite der Innen- oder der Außenscheibe angeordnet ist, eine elektrisch leitfähige Beschichtung und eine Reflexionsschicht, welche zum Reflektieren von Licht geeignet ist. Die Reflexionsschicht ist in Blickrichtung von der Innenscheibe zur Außenscheibe räumlich vor dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet, wobei der erste Maskierungsstreifen zumindest in einem Bereich mit der Reflexionsschicht überlappt. Durch den opaken Maskierungsstreifen wird durch einen optischen Kontrast eine verbesserte Sichtbarkeit des projizierten Bildes sichergestellt. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die Sicht durch die Verbundscheibe auch dann eingeschränkt ist, wenn kein Bild projiziert wird. Besonders für Fahrzeugscheiben eignet sich eine Anordnung des opaken Maskierungsbereichs daher typischerweise nur in einem Randbereich der Fahrzeugscheibe, um für eine ungestörte Durchsicht im mittleren Bereich der Fahrzeugscheibe zu sorgen.
Die WO 2022/228946 betrifft eine Verbundscheibe, insbesondere für eine Projektionsanordnung, umfassend ein elektrochromes Funktionselement, welches zwischen einer Außenscheibe und einer Innenscheibe angeordnet ist und eine teilweise lichtdurchlässige Reflexionsschicht, welche zum Reflektieren von Licht geeignet ist. Die Reflexionsschicht ist in Blickrichtung von der Innenscheibe zur Außenscheibe räumlich vor dem elektrochromen Funktionselement angeordnet und überlappt zumindest in einem Bereich mit dem elektrochromen Funktionselement. Das elektrochrome Funktionselement ist in einem Randbereich der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die Reflexionsschicht auch bei ausgeschalteter bildgebenden Einheit Lichtreflektierende Eigenschaften aufweist, welche zu Irritationen des Benutzers führen können.
Die WO 2023/213621 betrifft eine Verbundscheibe für eine Projektionsanordnung, umfassend eine erste Scheibe, eine zweite Scheibe, eine thermoplastische Zwischenschicht, wobei die erste Scheibe über eine Zwischenschicht mit einer zweiten Scheibe zu einer Verbundscheibe verbunden ist, und eine Spiegelstruktur mit elektrisch schaltbaren optischen Eigenschaften. Die Spiegelstruktur ist in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe vor einem opaken Maskierungsstreifen angeordnet.
Alle diese Lösungen haben gemeinsam, dass im Anzeigebereich eine Sicht durch die Scheibe aufgrund von Reflexionseigenschaften oder Maskierungen erschwert ist, wodurch der Blick in die äußere Umgebung eingeschränkt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Verbundscheibe bereitzustellen, die für eine Verwendung in einer Projektionsanordnung mit einem kontrastreichen Bild geeignet ist und die bei Bedarf eine bessere Sicht in die Umgebung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Projektionsanordnung mit ebensolchen Eigenschaften bereitzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Verbundscheibe nach Anspruch 1 und eine Projektionsanordnung nach Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe für eine Projektionsanordnung. Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, welche über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe umfasst zudem ein elektrisch steuerbares Funktionselement und ein elektrisch steuerbares Reflexionselement.
Das elektrisch steuerbare Funktionselement kann mindestens in einen opaken Zustand und einen transparenten Zustand geschaltet werden. Das bedeutet, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement in mindestens zwei verschiedene Zustände geschaltet werden kann, die sich im Transmissionsgrad für sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm unterscheiden, wobei der Zustand mit einem höheren Transmissionsgrad für sichtbares Licht als transparenter Zustand bezeichnet wird und der Zustand mit einem niedrigeren Transmissionsgrad für sichtbares Licht als opaker Zustand.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das elektrisch steuerbare Funktionselement neben dem transparenten Zustand und dem opaken Zustand weitere Zustände auf. Diese weiteren Zustände weisen einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht auf, welcher zwischen dem Transmissionsgrad für sichtbares Licht im transparenten Zustand und dem Transmissionsgrad für sichtbares Licht im opaken Zustand liegt. Auf diese Weise kann der Transmissionsgrad des sichtbaren Lichts entsprechend den Wünschen des Benutzers und der Sichtverhältnisse eingestellt werden. Beispielsweise kann bei hoher Sonneneinstrahlung auf die Verbundscheibe ein besonders opaker Zustand gewählt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das elektrisch steuerbare Funktionselement zwischen dem opaken Zustand und dem transparenten Zustand mehrere weitere Zustände mit äquidistanten Abständen auf. Auf diese Weise ist der Transmissionsgrad für sichtbares Licht entsprechend den Bedürfnissen des Benutzers und der Lichtverhältnisse einstellbar.
Das elektrisch steuerbare Reflexionselement kann mindestens in einen transparenten Zustand und einen reflektierenden Zustand geschaltet werden. Das bedeutet, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement in mindestens zwei verschiedene Zustände geschaltet werden kann, die sich im Reflexionsgrad für sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm unterscheiden, wobei der Zustand mit einem höheren Reflexionsgrad für sichtbares Licht als reflektierender Zustand bezeichnet wird und der Zustand mit einem niedrigeren Reflexionsgrad für sichtbares Licht als transparenter Zustand. Es versteht sich, dass im transparenten Zustand der Lichttransmissionsgrad höher ist als im reflektierenden Zustand und das im reflektierenden Zustand der Reflexionsgrad höher ist als im transparenten Zustand.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement neben dem transparenten Zustand und dem reflektierenden Zustand weitere Zustände auf. Diese weiteren Zustände weisen einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht auf, welcher zwischen dem Reflexionsgrad für sichtbares Licht im transparenten Zustand und dem Reflexionsgrad für sichtbares Licht im reflektierenden Zustand liegt. Auf diese Weise kann der Reflexionsgrad für sichtbares Licht und somit für die Strahlung eines Projektors entsprechend den Wünschen des Benutzers und der Sichtverhältnisse eingestellt werden. Beispielsweise kann bei hoher Sonneneinstrahlung auf die Verbundscheibe ein besonders reflektierender Zustand gewählt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement zwischen dem reflektierenden Zustand und dem transparenten Zustand mehrere weitere Zustände mit äquidistanten Abständen zueinander auf. Auf diese Weise ist der Reflexionsgrad für sichtbares Licht entsprechend den Bedürfnissen des Benutzers und der Lichtverhältnisse einstellbar. Das elektrisch steuerbare Funktionselement erstreckt sich erfindungsgemäß übereinen Funktionsbereich der Verbundscheibe, welcher dazu vorgesehen ist, zwischen transparent und opak schaltbar zu sein. Das elektrisch steuerbare Reflexionselement erstreckt sich über einen Projektionsbereich der Verbundscheibe, welcher dazu vorgesehen ist, als virtuelle Bildanzeige für eine Projektionsanordnung zu dienen.
Die Außenscheibe weist eine außenseitige Oberfläche, eine innenraumseitige Oberfläche und eine umlaufende Seitenkantenfläche auf, wobei die innenraumseitige Oberfläche, die der Innenscheibe zugewandte Oberfläche der Außenscheibe ist und die außenseitige Oberfläche die von der Innenscheibe abgewandte Oberfläche der Außenscheibe ist. Ebenso weist die Innenscheibe eine außenseitige Oberfläche, eine innenraumseitige Oberfläche und eine umlaufende Seitenkantenfläche auf, wobei die außenseitige Oberfläche, die der Außenscheibe zugewandte Oberfläche der Innenscheibe ist und die innenraumseitige Oberfläche die von der Außenscheibe abgewandte Oberfläche der Innenscheibe ist. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann Teil der Begrenzung eines Innenraums sein, beispielsweise als Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug. Im Fall, dass die Verbundscheibe einen Innenraum begrenzt, ist typischerweise die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe der äußeren Umgebung zugewandt und die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe ist dem Innenraum zugewandt.
Erfindungsgemäß deckt sich der Projektionsbereich zumindest teilweise mit dem Funktionsbereich und das elektrisch steuerbare Reflexionselement ist in Durchsicht durch die Verbundscheibe, von der Innenscheibe zur Außenscheibe blickend, vor dem elektrisch steuerbaren Funktionselement angeordnet. Unter einer Durchsicht durch die Verbundscheibe, von der Innenscheibe zur Außenscheibe blickend, versteht sich, dass die Blickrichtung senkrecht zur Hauptfläche der Verbundscheibe gerichtet ist.
Dass sich der Projektionsbereich zumindest teilweise mit dem Funktionsbereich deckt, bedeutet, dass zumindest ein Teilbereich des Projektionsbereich auch ein Teilbereich des Funktionsbereichs ist. Dieser Teilbereich des Projektionsbereichs, der gleichzeitig ein Teilbereich des Funktionsbereichs ist, kann auch als Überlappungsbereich des Projektionsbereichs mit dem Funktionsbereich bezeichnet werden. Der Projektionsbereich und der Funktionsbereich können identisch sein, der gesamte Funktionsbereich kann ein Teilbereich des Projektionsbereichs sein, der gesamte Projektionsbereich kann ein Teilbereich des Funktionsbereichs sein oder der Funktionsbereich und der Projektionsbereich können bereichsweise miteinander überlappen, ohne, dass einer ein Teilbereich des anderen ist. Wenn der Projektionsbereich ein Teilbereich des Funktionsbereichs ist, kann nur dieser Teilbereich des Funktionsbereichs reflektierend geschaltet werden. In dieser Ausführungsform kann beispielsweise im Fall einer Windschutzscheibe in einem Fahrzeug der Funktionsbereich im unteren Bereich der Windschutzscheibe angeordnet sein. Auf diese Weise kann der gesamte Projektionsbereich bei Bedarf ein kontrastreiches Bild anzeigen. Auf der anderen Seite kann der untere Bereich auch als Head-Up-Display genutzt werden, wenn das elektrisch steuerbare Funktionselement transparent geschaltet ist und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in einen reflektierenden Zustand mit teilweiser Transparenz geschaltet ist.
Ist die Verbundscheibe Bestandteil einer Projektionsanordnung, kann das elektrisch steuerbare Funktionselement beispielsweise in einen opaken Zustand geschaltet und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in einen reflektierenden Zustand geschaltet sein. Auf diese Weise kann ein Bild auf die Verbundscheibe projiziert werden, welches von dem elektrisch steuerbaren Reflexionselement reflektiert wird. Das elektrisch steuerbare Funktionselement sorgt im opaken Zustand und im Überlappungsbereich mit dem elektrisch steuerbaren Reflexionselement durch eine Verdunkelung für einen optischen Kontrast für eine verbesserte Sichtbarkeit des projizierten Bildes.
Alternativ kann das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den reflektierenden Zustand geschaltet sein und das elektrisch steuerbare Funktionselement in den transparenten Zustand geschaltet sein. In diesem Fall kann im Überlappungsbereich des Projektionsbereichs mit dem Funktionsbereich ein Bild auf das elektrisch steuerbare Reflexionselement projiziert werden und gleichzeitig eine ausreichende Transparenz der Scheibe gewahrt bleiben.
Alternativ ist es auch möglich, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den transparenten Zustand geschaltet ist und dass das elektrisch steuerbare Funktionselement in den opaken Zustand geschaltet ist. Diese Variante eignet sich besonders, falls kein Bild auf die Verbundscheibe projiziert wird. Somit wird eine Verdunkelung des Funktionsbereichs erzielt, falls diese beispielsweise aus ästhetischen Gründen gewünscht ist. Dadurch, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den transparenten Zustand geschaltet ist, werden im Überlappungsbereich des Projektionsbereichs mit dem Funktionsbereich ungewünschte Reflexionen an der Verbundscheibe vermieden. Dies eignet sich besonders, falls der Projektionsbereich ein Teilbereich des Funktionsbereich ist oder falls der Projektionsbereich und der Funktionsbereich identisch sind. Alternativ ist es auch möglich, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den transparenten Zustand geschaltet ist und dass das elektrisch steuerbare Funktionselement in den transparenten Zustand geschaltet ist. In diesem Fall ermöglicht die Verbundscheibe eine weitgehend ungestörte Durchsicht durch die Verbundscheibe.
Die Verbundscheibe ist daher vielseitig einsetzbar und es kann beliebig zwischen den zuvor genannten Varianten gewechselt werden, je nachdem, ob eine Verdunkelung des Funktionsbereichs gewünscht ist und ob ein Bild auf das elektrisch steuerbare Reflexionselement projiziert wird.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe eignet sich besonders für eine Verwendung als Windschutzscheibe in einem Fahrzeug, bevorzugt einem Personenkraftwagen. Eine Windschutzscheibe weist typischerweise eine Oberkante, welche in Einbaulage dem Fahrzeugdach zugewandt ist, und eine gegenüberliegende Unterkante, auch als Motorkante bezeichnet, welche in Einbaulage dem Motorraum zugewandt ist, auf. Zudem weist die Windschutzscheibe zwei gegenüberliegende Seitenkanten auf. Die Windschutzscheibe kann grundsätzlich verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise ist eine rechteckige Form, in der die Seitenkante gleich lang und parallel zueinander sind, üblich ist auch eine trapezförmige Form, in der die Unterkante parallel zur Oberkante angeordnet ist und in der die Unterkante eine größere Länge aufweist als die Oberkante.
Die Verbundscheibe als Fahrzeugscheibe ermöglicht es dem Fahrer, in unübersichtlichen Verkehrslagen den zur Durchsicht zur Verfügung stehenden Bereich anzupassen. Im Fall eines Stillstands des Fahrzeugs, beispielsweise im Stau oder beim Warten vor einer Ampel, können so kurzzeitig das elektrisch steuerbare Funktionselement in den opaken Zustand und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den reflektierenden Zustand geschaltet werden, um ein Bild an das elektrisch steuerbare Reflexionselement zu projizieren. Bedarfsweise können auch während der Fahrt das elektrisch steuerbare Funktionselement in den opaken Zustand und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den reflektierenden Zustand geschaltet werden. Insbesondere in unübersichtlichen Verkehrslagen, kann die Verbundscheibe so eingestellt werden, dass der zur Durchsicht vorgesehene Bereich durch das transparent Schalten des elektrisch steuerbaren Funktionselements und des elektrisch steuerbaren Reflexionselements vergrößert werden kann. Des Weiteren kann der Fahrer den Kontrast der Projektion im Projektionsbereich an die Lichtverhältnisse anzupassen. Dies sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung. Das elektrisch steuerbare Funktionselement weist typischerweise eine außenseitige Oberfläche, eine innenraumseitige Oberfläche und eine umlaufende Seitenkantenfläche auf, wobei die außenseitige Oberfläche dazu vorgesehen ist, der äußeren Umgebung zugewandt zu sein und die innenraumseitige Oberfläche dazu vorgesehen ist, dem Innenraum zugewandt zu sein Im Fall, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet ist, ist die außenseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements der Außenscheibe zugewandt und die innenraumseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements ist der Innenscheibe zugewandt.
Ebenso weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement typischerweise eine außenseitige Oberfläche, eine innenraumseitige Oberfläche und eine umlaufende Seitenkantenfläche auf, wobei die außenseitige Oberfläche dazu vorgesehen ist, der äußeren Umgebung zugewandt zu sein und die innenraumseitige Oberfläche dazu vorgesehen ist, dem Innenraum zugewandt zu sein. Im Fall, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet ist, ist die außenseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Reflexionselements der Außenscheibe zugewandt und die innenraumseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Reflexionselements ist der Innenscheibe zugewandt. Es versteht sich, dass die innenraumseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements der außenseitigen Oberfläche des elektrisch steuerbaren Reflexionselements zugewandt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Projektionsbereich ein Teilbereich des Funktionsbereichs oder der Projektionsbereich ist mit dem Funktionsbereich identisch. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass im gesamten Projektionsbereich eine Abdunkelung ermöglicht ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Projektionsbereich und der Funktionsbereich im Randbereich der Verbundscheibe angeordnet. In den Bereichen außerhalb des Projektionsbereichs und des Funktionsbereichs ist so eine ungestörte Durchsicht durch die Verbundscheibe möglich. Im Fall, dass die Verbundscheibe als Windschutzscheibe ausgebildet ist, sind bevorzugt der Projektionsbereich und der Funktionsbereich in einem unteren Abschnitt der Windschutzscheibe angeordnet. Der untere Abschnitt der Windschutzscheibe bezeichnet jenen Abschnitt, welcher näher zur Unterkante als zur Oberkante der Windschutzscheibe angeordnet ist. In diesem Fall ist der Projektionsbereich bevorzugt ein Teilbereich des Funktionsbereichs. Auf diese Weise kann dann in den unteren Abschnitt der Windschutzscheibe ein Bild projiziert werden und dieser Bereich kann verdunkelt werden. Das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement sind bevorzugt zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind über die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden, bevorzugt sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in die thermoplastische Zwischenschicht eingebettet. Allgemein ist die thermoplastische Zwischenschicht typischerweise aus einer oder mehreren thermoplastischen Folien, auch thermoplastische Schichten genannt, ausgebildet. Dort, wo die thermoplastischen Folien direkten Kontakt miteinander haben und nicht durch das elektrisch steuerbare Funktionselement und/oder das elektrisch steuerbare Reflexionselement voneinander getrennt sind, können sie beim Laminieren derart verschmelzen, dass die ursprünglichen Schichten typischerweise nicht mehr erkennbar sind und stattdessen eine homogene thermoplastische Zwischenschicht vorliegt. Im Fall, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in die thermoplastische Zwischenschicht eingebettet sind, sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement bevorzugt zwischen mindestens zwei Schichten von thermoplastischem Material der Zwischenschicht angeordnet, wobei die erste thermoplastische Schicht mit der Außenscheibe und die zweite thermoplastische Schicht mit der Innenscheibe verbunden ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement über eine transparente Klebeschicht flächig miteinander verbunden. Typischerweise weisen das elektrisch steuerbare Reflexionselement und das elektrisch steuerbare Funktionselement jeweils eine der Außenscheibe zugewandte außenseitige Oberfläche und eine der Innenscheibe zugewandte innenraumseitige Oberfläche auf. Dass das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement flächig über die transparente Klebeschicht miteinander verbunden sind, bedeutet, dass die innenraumseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements mit der Klebeschicht verbunden ist und dass die außenseitige Oberfläche des elektrisch steuerbaren Reflexionselements mit der Klebeschicht verbunden ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement zueinander in fester Position gehalten werden. Außerdem ist in dieser Ausführungsform nur eine Klebeschicht erforderlich, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird. Bevorzugt sind die Seitenkanten des elektrisch steuerbaren Funktionselements und des elektrisch steuerbaren Reflexionselements vollständig von der thermoplastischen Zwischenschicht umgeben. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist dafür zwischen der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht eine dritte thermoplastische Schicht mit einer Aussparung angeordnet, in welcher bevorzugt das elektrisch steuerbare Reflexionselement und das elektrisch steuerbare Funktionselement angeordnet sind. Die dritte thermoplastische Schicht umgibt das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement rahmenförmig in Art eines Passepartouts, um lokale Höhenunterschiede im Laminat und unerwünschte Krafteinwirkungen auf das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement zu vermeiden. Dadurch wird der lokale Dickenunterschied, der durch das örtlich begrenzte elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement eingebracht wird, kompensiert, sodass die Verbundscheibe stabiler ist und ein verbessertes optisches Erscheinungsbild entsteht. Die dritte thermoplastische Schicht weist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Tönung auf. Die dritte thermoplastische Schicht ist vorteilhafterweise derart getönt, dass sie im Vergleich zum Funktionsbereich und/oder zum Projektionsbereich einen im Wesentlichen gleiche Tönungsintensität aufweist, bezogen auf die Tönung der Bereiche, wenn das Funktionselement und/oder das Reflexionselement im jeweiligen Bereich in den transparenten Zustand geschaltet sind/ist. Auf diese Weise ist es möglich, für eine ähnliche Transparenz in Durchsicht durch die Verbundscheibe im Projektionsbereich und/oder Funktionsbereich und im Bereich der Windschutzscheibe, der sich nicht mit dem Projektionsbereich und/oder Funktionsbereich deckt, zu sorgen.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht eine dritte thermoplastische Schicht angeordnet. Die dritte thermoplastische Schicht weist eine Aussparung auf, in welcher das elektrisch steuerbare Funktionselement angeordnet ist. Außerdem ist zwischen der dritten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht eine vierte thermoplastische Schicht angeordnet. Die vierte thermoplastische Schicht weist ebenfalls eine Aussparung auf, in welcher das elektrisch steuerbare Reflexionselement angeordnet ist. Diese Variante bietet sich vor allem dann an, wenn jedes der Elemente eine eigene/n Versieglungs- schicht/en entlang seiner umlaufenden Seitenkantenfläche aufweist. Diese Versiegelungs- schicht/en dient/dienen dazu, die Diffusion von Weichmachern in die aktive Schicht der Elemente zu verhindern. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und die Außenscheibe über eine außenseitige Klebeschicht flächig miteinander verbunden und das elektrisch steuerbare Reflexionselement und die Innenscheibe über eine innenraumseitige Klebeschicht flächig miteinander verbunden. Das elektrisch steuerbare Funktionselement ist bevorzugt über die außenseitige Klebeschicht mit der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe verklebt, kann aber alternativ auch mit der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe verklebt sein. Ist das elektrisch steuerbare Funktionselement über die Klebschicht auf der außenseitigen Oberfläche angebracht so ist es vorzugsweise vor äußerer Beschädigung geschützt, beispielsweise durch eine transparente Schutzschicht. Das elektrisch steuerbare Reflexionselement ist bevorzugt über die innenraumseitige Klebschicht mit der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe verklebt, kann aber alternativ auch mit der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe verklebt sein. Ist das elektrisch steuerbare Reflexionselement über die Klebschicht auf der innenraumseitigen Oberfläche angebracht so ist es vorzugsweise vor äußerer Beschädigung geschützt, beispielsweise durch eine transparente Schutzschicht. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass hierdurch sichergestellt werden kann, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement parallel zur Innenscheibe angeordnet ist und dass das elektrisch steuerbare Funktionselement parallel zur Außenscheibe angeordnet ist und es bei der Lamination weitestgehend nicht zu unerwünschten Ortsänderungen der Elemente kommen kann. Bevorzugt sind in diesem Fall das elektrisch steuerbare Reflexionselement und das elektrisch steuerbare Funktionselement jeweils in einer thermoplastischen Folie mit einer Aussparung angeordnet und zwischen ihnen ist zur Trennung eine weitere thermoplastische Folie ohne Aussparung angeordnet.
In einer alternativen Ausführungsform sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in die thermoplastische Zwischenschicht eingebettet und werden von ihr rahmenförmig umgeben, ohne dass das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement über eine Klebeschicht miteinander verbunden sind. Hierfür kann zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe ausgehend von der Außenscheibe eine erste thermoplastische Zwischenschicht angeordnet sein, anschließend eine erste rahmenförmige thermoplastische Zwischenschicht, welche das elektrisch steuerbare Funktionselement in Form eines Passepartouts umgibt, dann eine dritte thermoplastische Zwischenschicht und eine vierte thermoplastische Zwischenschicht, welche das elektrisch steuerbare Reflexionselement rahmenförmig in Form eines Passepartouts umgibt, anschließend eine fünfte thermoplastische Zwischenschicht, welche an der Innenscheibe angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsformen ist nur das elektrisch steuerbare Reflexionselement oder das elektrisch steuerbare Funktionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet und beispielsweise in die thermoplastische Zwischenschicht eingebettet. So ist es möglich, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet ist und dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet ist. Alternativ kann das elektrisch steuerbare Funktionselement an der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet sein und das elektrisch steuerbare Reflexionselement ist zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet.
Die Schichten der thermoplastischen Zwischenschicht sind bevorzugt aus demselben Material ausgebildet, können prinzipiell aber auch aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Die Schichten beziehungsweise Folien der thermoplastischen Zwischenschicht sind bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), oder Polyurethan (PU). Ist eine Schicht beziehungsweise Folie auf Basis eines Materials ausgebildet, bedeutet das, dass die Schicht beziehungsweise Folie mehrheitlich das besagte Material enthält (Anteil von größer als 50 Gew.-%) und daneben optional weitere Bestandteile enthalten kann, beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, UV- oder IR-Absorber. Die Dicke jeder einzelnen thermoplastischen Schicht beträgt bevorzugt von 0,1 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Besonders bevorzugt beträgt die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht insgesamt, also die aufsummierten Schichtdicken aller thermoplastischen Schichten der Zwischenschicht, von 0,2 mm bis 5 mm. Ganz besonders bevorzugt weist die thermoplastische Zwischenschicht eine Schichtdicke von 0,38 mm oder 0,76 mm auf. Die Schichten der thermoplastischen Zwischenschicht können getönt oder ungetönt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Auf diese Weise liegen sie geschützt vor äußeren Einflüssen. Insbesondere im Fall, dass die Verbundscheibe einen Innenraum begrenzt, beispielsweise bei einer Windschutzscheibe in einem Fahrzeug, ist es vorteilhaft, wenn das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement durch die Außenscheibe von der äußeren Umgebung geschützt liegen. Wenn das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe liegen, sind sie zudem vor äußeren Einflüssen geschützt. Alternativ kann das elektrisch steuerbare Reflexionselement an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet sein, wohingegen das elektrisch steuerbare Funktionselement zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet ist, bevorzugt in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebettet ist, also vollständig von ihr umschlossen wird. Dies ist besonders vorteilhaft, um die optische Qualität des angezeigten Bildes zu verbessern, da durch die Anordnung des Reflexionselementes außerhalb der Verbundscheibe Geisterbilder vermieden werden. In einerweiteren alternative Ausführungsform sind das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement an der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet. Sind das Funktionselement und das Reflexionselement auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet, so ist beispielsweise das elektrisch steuerbare Funktionselement mit der Außenscheibe verklebt ist und das elektrisch steuerbare Reflexionselement mit dem elektrisch steuerbaren Funktionselement verklebt. Sind das Funktionselement und das Reflexionselement auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet, so ist beispielsweise das elektrisch steuerbare Reflexionselement mit der Innenscheibe verklebt ist und das elektrisch steuerbare Funktionselement mit dem elektrisch steuerbaren Reflexionselement verklebt. Diese Ausführungsformen haben den Vorteil, dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement und das elektrisch steuerbare Funktionselement austauschbar an der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe und an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet sind. Zur Verbindung der Außenscheibe und der Innenscheibe ist in diesem Fall lediglich eine aus einer einzigen thermoplastischen Folie bestehende thermoplastische Zwischenschicht erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das elektrisch steuerbare Funktionselement mindestens eine aktive Schicht und zwei elektrisch leitfähige Schichten. Die elektrisch leitfähigen Schichten dienen als Flächenelektroden, über die eine elektrische Kontaktierung der aktiven Schicht erfolgt. Die zwei Flächenelektroden sind vorzugsweise auf zwei Trägerfolien beidseitig der aktiven Schicht angeordnet, sodass die aktive Schicht zwischen den Flächenelektroden angeordnet ist. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt einen konstanten Abstand zueinander auf und sind besonders bevorzugt im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet, ganz besonders bevorzugt ist auch die aktive Schicht im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften bezüglich Transparenz auf, die durch eine über die Flächenelektroden an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung insbesondere solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind. Unter dem Schaltzustand des elektrisch steuerbaren Funktionselements wird dabei im Sinne der Erfindung das Ausmaß bezeichnet, mit dem die optischen Eigenschaften gegenüber dem spannungsfreien Zustand verändert sind. Ein Schaltzustand von 0 % entspricht dem spannungsfreien Zustand, ein Schaltzustand von 100 % der maximalen Änderung der optischen Eigenschaften. Durch geeignete Wahl der Spannung sind dazwischen stufenlos alle Schaltzustände realisierbar. Ein Schaltzustand von 20 % entspricht beispielsweise einer Änderung der optischen Eigenschaften um 20 % der maximalen Änderung. Zu den elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften gehört insbesondere der Transmissionsgrad von sichtbarem Licht. Ein Schaltzustand von 20 % entspricht also beispielsweise eine Änderung des T ransmissionsgrads für sichtbares Licht um 20 % zwischen dem maximal opaken Zustand und dem maximal transparenten Zustand.
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften nur zwischen zwei diskreten Zuständen geschaltet werden können. Dann existieren nur zwei Schaltzustände nämlich 0% und 100% der Spannung. Bevorzugt können jedoch die elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften zwischen mehr als zwei diskreten Zuständen geschaltet werden können.
In einer bevorzugten ersten Ausführungsform des elektrisch steuerbaren Funktionselements, ist das elektrisch steuerbare Funktionselement ein Guest-Host-Funktionselement. Guest- Host-Funktionselemente basieren auf der Flüssigkristalltechnologie. In einer möglichen Ausgestaltung ist die aktive Schicht hierbei als eine als Guest-Host-Flüssigkristallzelle ausgebildet, welche dichroitische Farbstoffverbindungen (Gast, guest) gelöst in Flüssigkristallen (host) enthält. Die Flüssigkristallzelle ist also als aktive Schicht zwischen den Flächenelektroden angeordnet. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Flächenelektroden wird eine Ausrichtung der Flüssigkristalle im elektrischen Feld bewirkt. Dadurch wird die Orientierung der Farbstoffverbindungen beeinflusst, was zu einem geänderten Transmissionsgrad für sichtbares Licht führt. Der Transmissionsgrad für sichtbares Licht der Guest-Host-Flüssigkris- tallzelle ist dabei abhängig von der Orientierung der Farbstoffverbindungen, die sich wiederum nach der Vorzugsrichtung der Flüssigkristalle bestimmt, die sich bei Anlegen einer Spannung im elektrischen Feld ausrichten. Dadurch ist in Abhängigkeit davon, ob eine Spannung an den Flächenelektroden angelegt ist, das Guest-Host-Funktionselement zwischen einem opaken und einem transparenten Zustand schaltbar. Im Unterschied zu abdunkelbaren PDLC-Funk- tionselementen kommt es beim Schalten der Guest-Host-Funktionselementen nur zu einer vernachlässigbaren Änderung der Lichtstreuung (Transluzenz). Die Transmissionseigenschaften des Guest-Host-Funktionselements lassen sich bei Bedarf insbesondere durch den Absorptionskoeffizienten des eingelagerten Farbstoffs, die Dicke der Guest-Host-Flüssigkris- tallzelle und die Farbstoffkonzentration einstellen. TransparenterZustand und opaker Zustand unterscheiden sich dadurch, dass der Transmissionsgrad von sichtbarem Licht im opaken Zustand geringer ist als im transparenten Zustand, wobei auch im opaken Zustand eine gewisse Transmission vorliegen und erwünscht sein kann. Der Fachmann kann dies in Abhängigkeit der genannten Größen nach Wunsch einstellen. Abhängig von der Zelldicke und der Farbstoffkonzentration ist die Betriebsspannung der Guest-Host-Flüssigkristallzelle geeignet einstellbar. Guest-Host-Funktionselemente sowie die in diesen anwendbaren Flüssigkristallzellen mit Farbstoffen sind kommerziell erhältlich und dem Fachmann bekannt.
Ein Guest-Host-Funktionselement ist besonders geeignet, da dieses kostengünstig ist und sich besonders durch kurze Schaltzeiten auszeichnet. Außerdem zeichnet sich ein Guest- Host-Funktionselement besonders dadurch aus, dass ein besonders großer Unterschied im Transmissionsgrad von sichtbarem Licht im opaken Zustand und im transparenten Zustand erreicht werden kann.
In einer alternativen zweiten Ausführungsform des elektrisch steuerbaren Funktionselements, ist das elektrisch steuerbare Funktionselement ein elektrochromes Funktionselement. Bei elektrochromen Funktionselementen ist die aktive Schicht bevorzugt als eine aktive Schichtenfolge zwischen den Flächenelektroden ausgebildet, welche in der angegebenen Reihenfolge flächig übereinander angeordnet umfasst: eine lonenspeicherschicht, eine Elektrolytschicht und eine elektrochrome Schicht. Die elektrochrome Schicht ist eigentlicher Träger der elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Sie ist eine elektrochemisch aktive Schicht, deren Transmissionsgrad für sichtbares Licht vom Einlagerungsgrad von Ionen abhängig ist. Die Ionen (beispielsweise H+-, Li+, Na+- oder K+-Ionen) werden in der lonenspeicherschicht gespeichert und durch diese bereitgestellt. Die Elektrolytschicht trennt die elektrochrome Schicht räumlich von der lonenspeicherschicht und dient der Wanderung von Ionen. Wird eine Gleichspannung geeigneter Polarität an die Flächenelektroden angelegt, so wandern Ionen aus der lonenspeicherschicht durch die Elektrolytschicht in die elektrochrome Schicht, woraufhin die optischen Eigenschaften, insbesondere der Transmissionsgrad von sichtbarem Licht der elektrochromen Schicht in Abhängigkeit vom Ausmaß der eingewanderten Ionen geändert werden. Wird Gleichspannung der entgegengesetzten Polarität an die Flächenelektroden angelegt, so wandern die Ionen zurück aus der elektrochromen Schicht durch die Elektrolytschicht in die lonenspeicherschicht und die optischen Eigenschaften der elektrochromen Schicht ändern sich in der entgegengesetzten Art. Wird keine Spannung an die Flächenelektroden angelegt, so bleibt der momentane Zustand stabil. Geeignete elektrochrome Schichten enthalten elektrochrome Materialien, beispielsweise anorganische Oxide (wie Wolframoxid oder Vanadiumoxid), Komplexverbindungen (wie Berliner Blau) oder leitfähige Polymere (wie 3,4- Polyethylendioxythiophen (PEDOT) oder Polyanilin). Die Elektrolytschicht ist typischerweise als Film organischen oder anorganischen, elektrisch isolierenden Materials mit hoher lonenleitfähigkeit ausgebildet, beispielsweise auf Basis von Lithiumphosphoroxynitrid. Die lonenspeicherschicht ist entweder dauerhaft transparent (reiner lonenspeicher) oder weist ein der elektrochromen Schicht gegensätzliches elektrochromes Verhalten auf. Ein Beispiel für einen reinen lonenspeicher sind Schichten enthaltend ein Mischoxid aus Titan und Cer, Beispiele für anodische elektrochrome lonenspeicherschichten sind Schichten enthaltend Iridiumoxid oder Nickeloxid. Die Flächenelektroden, welche bevorzugt ein elektrisch leitfähiges transparentes Oxid (insbesondere Indiumzinnoxid) enthalten oder daraus bestehen, sind bevorzugt auf transparenten Folien, beispielsweise Folien auf Basis von PET oder aus PET aufgebracht.
In einer besonders bevorzugten dritten alternativen Ausführungsform des elektrisch steuerbaren Funktionselements, ist das elektrisch steuerbare Funktionselement ein abdunkelbares PDLC-Funktionselement (PDLC: polymer dispersed liquid crystal). Das abdunkelbare PDLC-Funktionselement umfasst bevorzugt eine aktive Schicht und eine erste sowie eine zweite Flächenelektrode, die beidseitig der aktiven Schicht angeordnet sind, so dass die aktive Schicht zwischen der ersten und der zweiten Flächenelektrode angeordnet ist. Die Flächenelektroden und die aktive Schicht sind typischerweise im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch die über die Flächenelektroden an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können.
Die aktive Schicht umfasst Flüssigkristalle in einer Polymermatrix. In der Polymermatrix sind dichroitische Farbstoffverbindungen eingelagert. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Flächenelektroden wird eine Ausrichtung der Flüssigkristalle im elektrischen Feld bewirkt. Diese liegen durch die Ausrichtung beispielsweise geordnet vor. Im spannungsfreien Zustand wechseln die Flüssigkristalle dann in den ungeordneten Zustand. Dieses Ausrichtungsverhalten beim Anlegen eines elektrischen Feldes bzw. spannungsfreien Zustand kann aber auch umgekehrt sein. Vorzugsweise hat die Ausrichtung der Flüssigkristalle nur einen geringen Einfluss auf den Transmissionsgrad von Licht durch die aktive Schicht. Die Ausrichtung führt in erster Linie zu einer Änderung der Transparenz, wobei im ungeordneten Zustand der Kristalle die aktive Schicht Licht streut (Transluzenz) und im geordneten Zustand der Kristalle die aktive Schicht transparent ist wie es bei klassischen PDLC-Elementen üblich ist. Allerdings führt die Ausrichtung der Kristalle auch zu einer Änderung der Ausrichtung der Farbstoffverbindungen. Im geordneten Zustand der Flüssigkristalle sind ebenso die Farbstoffverbindungen geordnet, wodurch eine hohe Transparenz und ein hoher Transmissionsgrad für Licht erzielt wird (transparenter Zustand). Im ungeordneten Zustand der Flüssigkristalle liegen auch die Farbstoffverbindungen ungeordnet vor, was zu einer Absenkung des Lichttransmissionsgrad und der Transparenz führt (opaker Zustand).
Die Transmissionseigenschaften des abdunkelbaren PDLC-Funktionselements lassen sich bei Bedarf insbesondere durch den Absorptionskoeffizienten des eingelagerten Farbstoffs, die Dicke der aktiven Schicht und die Farbstoffkonzentration einstellen. Der Fachmann kann dies in Abhängigkeit der genannten Größen nach Wunsch einstellen. Abhängig unter anderem von der Dicke der aktiven Schicht und der Farbstoffkonzentration ist die Betriebsspannung des abdunkelbaren PDLC-Funktionselementes gezielt einstellbar. Abdunkelbare PDLC-Funktionselemente sind kommerziell erhältlich und dem Fachmann allgemein bekannt. Die Flächenelektroden, welche bevorzugt ein elektrisch leitfähiges transparentes Oxid (insbesondere Indiumzinnoxid) enthalten oder daraus bestehen, sind bevorzugt auf transparenten Folien, beispielsweise Folien auf Basis von PET oder aus PET aufgebracht. Abdunkelbare PDLC-Funktionselemente sind besonders bevorzugt, da sie deutlich schnellere Schaltzeiten als elektrochrome Funktionselemente aufweisen, aber gleichzeitig weniger anfällig für Schäden durch Druck - wie sie beispielsweise bei der Lamination der Verbundscheibe auftreten können - sind als Guest-Host-Funktionselemente.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind aus einem elektrisch isolierenden, insbesondere starren Werkstoff gefertigt. Die Außenscheibe und die Innenscheibe enthalten oder bestehen bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas, Alumino-Silikat-Glas, oder aus klaren Kunststoffen, bevorzugt starren klaren Kunststoffen, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die Außenscheibe und die Innenscheibe können klar sein oder auch getönt oder gefärbt sein. Bevorzugt sind die Außenscheibe und die Innenscheibe transparent, insbesondere im Fall, dass die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe ist.
Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Verwendung. Die Verbundscheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise haben die Außenscheibe und die Innenscheibe keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden können. Bevorzugt sind die Außenscheibe und Innenscheibe plan oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das elektrisch steuerbare Reflexionselement ein elektrochemisch schaltbarer Spiegel. Der elektrochemisch schaltbare Spiegel umfasst bevorzugt eine aktive Schicht, welche zwischen zwei Flächenelektroden, umfassend bevorzugt jeweils eine Trägerfolie, die mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet ist, angeordnet ist. Die elektrisch leitfähige Schicht ist vorzugsweise ein transparentes elektrisch leitfähiges Oxid (TCO), besonders bevorzugt enthält jede Schicht Indiumzinnoxid oder besteht daraus. Die Trägerfolie ist bevorzugt aus transparentem Plastik, insbesondere aus Polyethy- lenterephthalat (PET). Die aktive Schicht umfasst eine spiegelbare Schicht bevorzugt eine metallische Schicht, beispielsweise eine Schicht umfassend Yttrium oder eine Schicht umfassend eine Legierung aus Magnesium und Gadolinium. Die spiegelnde Schicht weist reflektive Eigenschaften auf. Der elektrochemisch schaltbare Spiegel umfasst außerdem ein Reservoir für Protonen (Wasserstoffionen). Beim Anlegen einer bestimmten elektrischen Spannung an die Flächenelektroden werden die Wasserstoffionen aus dem Reservoir in die aktive Schicht eingeführt, in der sie mit der spiegelbaren Schicht reagieren, wodurch diese ihre Reflexionseigenschaften verliert und die aktive Schicht in einen transparenteren Zustand übergeht. Durch Ändern der elektrischen Spannung können die Protonen aus der aktiven Schicht entfernt werden, wodurch die spiegelbare Schicht ihre Reflexionseigenschaften zurückerhält und die aktive Schicht somit in einen reflektiveren Zustand übergeht.
In einer alternativen besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das elektrisch steuerbare Reflexionselement eine spiegelbare Flüssigkristallanzeige. Die spiegelbare Flüssigkristallanzeige umfasst bevorzugt eine Schichtenfolge, wobei die Schichtenfolge mindestens zwei Schichten, die mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind, umfasst. Die Schichtenfolge umfasst bevorzugt mindestens vier, insbesondere genau vier Schichten, die jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind. Die Schichten können beispielsweise Folien sein oder Glasscheiben, wobei die Dicke der einzelnen Schichten, bevorzugt weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,1 mm beträgt. Zwischen jeweils zwei der Schichten ist ein Flüssigkristallschicht (Folgend als aktive Schichte bezeichnet) verteilt, welche eine Helix-Struktur aufweist. Die elektrisch leitfähigen Beschichtungen der Schichten dienen als Flächenelektrode und sind zumindest auf der dem Flüssigkristall-Material zugewandten Oberfläche der Schicht aufgebracht. Mit anderen Worten: jede aktive Schicht ist an ihren beiden Hauptoberflächen unmittelbar zu einer Flächenelektrode benachbart angeordnet. Umfasst die Schichtenfolge vier Schichten, dann ist bevorzugt zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht der Schichtenfolge eine aktive Schicht angeordnet und zwischen der dritten Schicht und der vierten Schicht der Schichtenfolge eine aktive Schicht angeordnet. Die Schichtenfolge mit vier Schichten umfasst bevorzugt also genau zwei aktive Schichten.
Durch Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden wird die Helix-Struktur der aktiven Schicht verschränkt und die Reflektivität wird reduziert, der Reflexionsgrad also erniedrigt. Da jede aktive Schicht eine geometrische Richtung (linear Polarisierung) aufweist, umfasst die Schichtenfolge bevorzugt mindestens zwei aktive Schichten, wobei die zweite aktive Schicht im Vergleich zur ersten aktiven Schicht um 90° rotiert ist, sodass eine geometrisch unabhängige Reflektion erzielt wird. Dem Fachmann sind gattungsgemäße spiegelnde Flüssigkristallanzeigen bekannt. Diese sind beispielsweise über die Firma Kent Optronics Inc. kommerziell erhältlich (Produkt: Switchable Mirror/ Switchable Glass). Spiegelbare Flüssigkristallanzeigen zeichnen sich durch besonders kurze Schaltzeiten aus, die einen schnellen Wechsel zwischen dem transparenten Zustand und dem reflektierenden Zustand ermöglichen.
Bevorzugt ist das elektrisch steuerbare Reflexionselement unabhängig vom Typ ein vorgefertigtes elektrisch steuerbares Reflexionselement, welches so ausgebildet ist, dass es durch Anlegen einer entsprechenden Betriebsspannung in mindestens einen (Licht) nicht-reflektie- renden Zustand oder einen (Lichtreflektierenden Zustand elektrisch schaltbar ist. Derartige elektrisch steuerbare Reflexionselemente liegen typischerweise in Folienform vor und können gut in eine Verbundscheibe laminiert werden.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die thermoplastische Zwischenschicht können geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen, UV-absorbierende oder reflektierende Beschichtungen oder IR-absorbierende oder IR-reflektierende Beschichtungen wie Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Verbundscheibe eine infrarotreflektierende Beschichtung. Die infrarotreflektierende Beschichtung erstreckt sich mindestens über den Funktionsbereich und ist in Durchsicht durch die Verbundscheibe, von der Innenscheibe zur Außenscheibe blickend, hinter dem elektrisch steuerbaren Funktionselement angeordnet. Durch die infrarotreflektierende Beschichtung kann wirksam infrarote Strahlung aus der äußeren Umgebung reflektiert werden, welche ansonsten zu Beschädigung des elektrisch steuerbaren Funktionselements führen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die infrarotreflektierende Beschichtung auch über den Projektionsbereich. Auf diese Weise liegt wird auch das elektrisch steuerbare Reflexionselement vor infraroter Strahlung geschützt, die ansonsten das elektrisch steuerbare Reflexionselement beschädigen könnte.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die infrarotreflektierende Beschichtung über die gesamte Verbundscheibe mit Ausnahme eine rahmenförmigen Randbereichs der Verbundscheibe. Der beschichtungsfreie Randbereich dient dem Schutz der Beschichtung vor Korrosion.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die infrarotreflektierende Beschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht. Auf diese Weise kann sie das elektrisch steuerbare Funktionselement vor von außen auf die Verbundscheibe treffender Sonnenstrahlung schützen. Alternativ ist die infrarotreflektierende Beschichtung auf einer der Außenscheibe zugewandten Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements aufgebracht. Auf diese Weise kann gezielt das elektrisch steuerbare Funktionselement vor auf die Verbundscheibe treffende Sonnenstrahlung geschützt werden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine Beschichtung des elektrisch steuerbaren Reflexionselements verglichen mit einer Beschichtung der Außenscheibe kostengünstiger ist.
Bevorzugt ist die infrarotreflektierende Beschichtung eine metallische Schicht, besonders bevorzugt enthält sie Silber, Gold, Kupfer, Nickel und/oder Chrom oder eine Metalllegierung, ganz besonders bevorzugt Silber. Als Transmissionsgrad wird im Rahmen dieser Erfindung der Lichttransmissionsgrad nach ISO 9050:2003 bezeichnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das elektrisch steuerbare Funktionselement im opaken Zustand einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm von maximal 45 % auf, bevorzugt maximal 40 %, besonders bevorzugt maximal 20 %, ganz besonders bevorzugt maximal 10 %. In diesem Bereich wird sichergestellt, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement ausreichend opak ist, um durch einen optischen Kontrast für eine deutliche Sichtbarkeit des Projektionsbilds zu sorgen. Bevorzugt weist das elektrisch steuerbare Funktionselement im transparenten Zustand einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm von mindestens 55 % auf, besonders bevorzugt mindestens 70 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 90 %.
Das elektrisch steuerbare Reflexionselement ist in einem reflektierenden Zustand geeignet ausgebildet, um sichtbares Licht, in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, zu reflektieren. Im Rahmen dieser Erfindung beschreibt der Reflexionsgrad den Anteil des eingestrahlten sichtbaren Lichts, der reflektiert wird, wobei das sichtbare Licht unter einem definierten Einfallswinkel von 65° zur Flächennormalen auf die Verbundscheibe trifft. Der Einfallswinkel der Projektorstrahlung ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor der Projektorstrahlung und der innenraumseitigen Flächennormale, also die Flächennormale auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Vorzugsweise weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im reflektierenden Zustand einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von mindestens 50 % auf, besonders bevorzugt von mindestens 70 % und insbesondere von mindestens 90 %. Vorzugsweise weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im reflektierenden Zustand einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von höchstens 99 %, bevorzugt von höchstens 95 % auf. Das elektrisch steuerbare Reflexionselement reflektiert vorzugsweise p-pola- risiertes und s-polarisiertes Licht zu gleichen Anteilen, es kann aber auch p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht unterschiedlich stark reflektieren. Das elektrisch steuerbare Reflexionselement weist vorzugsweise einen hohen und gleichmäßigen Reflexionsgrad (über verschiedene Einstrahlwinkel) gegenüber p-polarisierter und/oder s-polarisierter Strahlung auf, so dass eine intensitätsstarke und farbneutrale Bild-Darstellung gewährleistet ist. Vorzugsweise weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im reflektierenden Zustand einen Transmissionsgrad von sichtbarem Licht kleiner oder gleich 80 % auf, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 50 %, insbesondere kleiner oder gleich 30 %.
Der Reflexionsgrad wird gemessen mit einem Einfallswinkel von 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen (Flächennormale ist der Vektor senkrecht zur innenraumseitigen Oberfläche der Verbundscheibe), was in etwa der Bestrahlung durch übliche Projektoren/Strahlungsquellen im Fahrzeugbereich entspricht. Der Reflexionsgrad beschreibt den Anteil der insgesamt eingestrahlten sichtbaren Strahlung, der reflektiert wird. Er wird in % angegeben (bezogen auf 100% eingestrahlte Strahlung) oder als einheitenlose Zahl von 0 bis 1 (normiert auf die eingestrahlte Strahlung). Aufgetragen in Abhängigkeit von der Wellenlänge bildet er das Reflexionsspektrum. Die Ausführungen zum Reflexionsgrad (oder Prozentangaben zur Reflexion) gegenüber p-polarisierter, unpolarisierter oder s-polarisierter Strahlung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den Reflexionsgrad gemessen mit einem Einfallswinkel von 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen. Die Angaben zum Reflexionsgrad beziehungsweise zum Reflexionsspektrum beziehen sich auf eine Reflexionsmessung mit einer Lichtquelle (beispielsweise einem Projektor), die im sichtbaren Spektralbereich (380 nm bis 780 nm) gleichmäßig abstrahlt mit einer normierten Strahlungsintensität von 100%.
Bevorzugt weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im transparenten Zustand einen Transmissionsgrad von sichtbarem Licht von größer oder gleich 50 % auf, besonders bevorzugt von größer oder gleich 70 %, insbesondere größer oder gleich 90 %. Vorzugsweise weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im transparenten Zustand einen Reflexionsgrad von sichtbarem Licht kleiner oder gleich 30 % auf, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 20 %, insbesondere kleiner oder gleich 10 %.
Mit dem Begriff p-polarisiertes Licht ist Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich gemeint, das mehrheitlich aus Licht besteht, welches eine p-Polarisation aufweist. Das p-polarisierte Licht hat vorzugsweise einen Lichtanteil mit p-Polarisation von > 50 %, bevorzugt von > 70 % und besonders bevorzugt von > 90 % und insbesondere von etwa 100 %. Analog bezeichnet s- polarisiertes Licht Licht aus dem sichtbaren Spektralbereich, das mehrheitlich aus Licht besteht, welches eine s-Polarisation aufweist, mit einem Lichtanteil mit s-Polarisation vorzugsweise von > 50 %, bevorzugt von > 70 % und besonders bevorzugt von > 90 % und insbesondere von etwa 100 %.
Das elektrisch steuerbare Reflexionselement ist insbesondere dazu vorgesehen, ein von einem Projektor auf das elektrisch steuerbare Reflexionselement projiziertes Bild zu reflektieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im transparenten Zustand einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht von mindestens 50 % auf, besonders bevorzugt mindestens 70 %. Bevorzugt weist das elektrisch steuerbare Reflexionselement im transparenten Zustand einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht von höchstens 90 % auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbundscheibe zudem eine Heizschicht, welche sich zumindest über den Funktionsbereich erstreckt. Die Heizschicht ermöglicht es, durch Anlegen einer Spannung an diese die Windschutzscheibe zu heizen. Dadurch wird ermöglicht, das elektrisch schaltbare Funktionselement zu heizen. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da das Schaltverhalten typischer elektrisch steuerbarer Funktionselemente, beispielsweise Guest-Host-Funktionselemente, temperaturabhängig ist. Das elektrisch steuerbare Funktionselement kann so beheizt werden, um zügig eine optimale Betriebstemperatur zu erreichen, was insbesondere bei Kälte im Winter hilfreich ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Heizschicht zudem über den Projektionsbereich. Auf diese Weise kann auch das elektrisch steuerbare Reflexionselement beheizt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Heizschicht zumindest über einen ersten Heizbereich der Verbundscheibe und der Funktionsbereich ist ein Teilbereich des ersten Heizbereichs oder der Funktionsbereich ist mit dem ersten Heizbereich identisch. Die Heizschicht ist derart in dem ersten Heizbereich mit mindestens einem ersten Sammelleiter und einem zweiten Sammelleiter verbunden, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den ersten Sammelleiter und den zweiten Sammelleiter ein Heizstrom durch die Heizschicht im ersten Heizbereich fließt.
Ganz besonders vorteilhaft erstreckt die Heizschicht sich außerdem über einen zweiten Heizbereich der Verbundscheibe. Es versteht sich, dass der zweite Heizbereich überlappungsfrei mit dem ersten Heizbereich ist. Daher ist der zweite Heizbereich auch mit dem Funktionsbereich überlappungsfrei. Die Heizschicht ist derart in dem zweiten Heizbereich der Verbundscheibe mit einem dritten Sammelleiter und einem vierten Sammelleiter verbunden, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den dritten Sammelleiter und den vierten Sammelleiter ein Heizstrom durch die Heizschicht fließt. In dieser Ausführungsform ist es möglich, den ersten Heizbereich und den zweiten Heizbereich separat zu beheizen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der zweite Heizbereich über den Großteil der Verbundscheibe. Das bedeutet: der erste Heizbereich und der zweite Heizbereich sind dazu vorgesehen, mittels elektrischer Energie erwärmt zu werden. Im Fall einer Windschutzscheibe umfasst der zweiten Heizbereich bevorzugt zumindest einen Teil des oberen Teils der Wind- schutzscheibe. Diese Ausführungsform ermöglicht es, den ersten Heizbereich und den zweiten Heizbereich getrennt zu heizen. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Fall einer trapezförmigen Verbundscheibe, eine Form, die beispielsweise bei Windschutzscheiben häufig verwendet wird. In diesem Fall weist die Oberkante der Windschutzscheibe eine geringere Länge auf als die Unterkante der Windschutzscheibe. Bei parallel zu den Seitenkanten der Windschutzscheibe angeordneten Sammelleitern unterscheidet sich daher der Abstand des ersten Sammelleiters vom zweiten Sammelleiter und der Abstand des dritten Sammelleiters vom vierten Sammelleiter. Dadurch verändert sich der Flächenwiderstand, was Auswirkungen auf das Heizverhalten hat.
Entsprechend der Länge der Sammelleiter und des Abstands der Sammelleiter zueinander ist somit für den ersten Heizbereich und den zweiten Heizbereich die angelegte Spannung entsprechend einzustellen, um die gewünschte Leistung pro Fläche zum Heizen zu erhalten. Bei Kälte im Winter kann beispielsweise für den ersten Heizbereich, eine höhere Leistung pro Fläche zum Heizen gewählt werden als im zweiten Heizbereich. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement und das elektrisch steuerbare Reflexionselement zügig eine geeignete Betriebstemperatur erreichen, gleichzeitig können die Energiekosten durch die niedrigere Heizleistung pro Fläche im zweiten Heizbereich gering gehalten werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Elektroautos, um eine schnelle Entladung des Akkus zu vermeiden.
Bevorzugt enthält die Heizschicht ein Metall, besonders bevorzugt Silber, Gold, Kupfer, Nickel und/oder Chrom oder eine Metalllegierung, ganz besonders bevorzugt Silber. Die Heizschicht weist vorzugsweise einen Flächenwiderstand von 0,1 Ohm/sq. bis 6 Ohm/sq., bevorzugt von 1 Ohm/sq. bis 5 Ohm/sq. und besonders bevorzugt von 2 Ohm/sq. bis 4 Ohm/sq.. Schichten mit derartigen Flächenwiderständen sind besonders energiesparend und eignen sich besonders zur Beheizung von Fahrzeugscheiben bei typischen Bordspannungen von 12 V bis 48 V oder bei Elektrofahrzeugen mit typischen Bordspannungen von bis zu 500 V.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Heizschicht infrarotreflektierende Eigenschaften auf. Auf diese Weise ermöglicht sie es, die Vorteile der Heizschicht mit den Vorteilen einer infrarotreflektierenden Beschichtung zu kombinieren. Alternativ ist es auch möglich, die Heizschicht und die infrarotreflektierende Schicht als zwei getrennte Schichten zu verwenden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung, umfassend eine erfindungsgemäße Verbundscheibe und einen Projektor, der auf den Projektionsbereich gerichtet ist, so dass die Strahlung des Projektors zur Erzeugung eines Anzeigebildes am elektrisch steuerbaren Reflexionselement reflektiert wird. Der Projektor bestrahlt also das elektrisch steuerbare Reflexionselement mit sichtbarem Licht, insbesondere im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm. Der Projektor ist vorzugsweise der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe zugewandt. Es versteht sich, dass, wenn der Projektor ein Bild an das elektrisch steuerbare Reflexionselement projiziert, das elektrisch steuerbare Reflexionselement vorzugsweise in einen reflektierenden Zustand geschaltet ist. Der Projektor ist bevorzugt auf den gesamten Projektionsbereich gerichtet, kann aber auch nur auf einen Teil des Projektionsbereichs gerichtet sein. Es ist auch möglich, dass es mehrere Projektoren gibt, die auf unterschiedliche Teilbereiche des Projektionsbereichs gerichtet sind.
Ist die Projektionsanordnung ein Bestandteil eines Fahrzeugs, ist der Projektor vorzugsweise im Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet. Das vom Projektor auf das elektrisch steuerbare Reflexionselement projizierte Bild wird hierbei in den Fahrzeuginnenraum, beispielsweise in das Blickfeld eines Insassen, reflektiert. Aufgrund der Anordnung des elektrisch steuerbaren Reflexionselements vor dem elektrisch steuerbaren Funktionselement kann das projizierte Bild im Überlappungsbereich des Projektionsbereichs mit dem Funktionsbereich visuell mit einem hohen Kontrast wahrgenommen werden, sofern das elektrisch steuerbare Funktionselement in den opaken Zustand geschaltet ist und das elektrisch steuerbare Reflexionselement in den transparenten Zustand geschaltet ist. Hierdurch können Projektoren mit einem niedrigeren Energiebedarf eingesetzt werden. Im Vergleich zu Projektoren für klassische Head-Up-Displays kann der Energiebedarf des Projektors um bis zu 20 % reduziert werden.
Prinzipiell kann der Projektor jede denkbare bildgebende Einheit sein, die geeignet ist, ein Bild auszustrahlen. Der Projektor ist vorzugsweise ein Display, bevorzugt ein Liqiud-crystal- (LCD-) Display, Thin-Film-Transistor- (TFT-) Display, Light-Emitting-Diode- (LED-) Display, Organic-Light-Emitting-Diode- (OLED-) Display, Electroluminescent- (EL-) Display oder microLED-Display. Ein als Display ausgebildeter Projektor ist vorteilhaft, da Displays eine geringe Einbauhöhe aufweisen und so einfach und platzsparend in das Armaturenbrett eines Fahrzeugs zu integrieren sind. Zudem zeichnen sich Displays durch einen niedrigen Energieverbrauch aus. Die Strahlung des Projektors trifft vorzugsweise mit einem Einfallswinkel von 55° bis 80° auf die Verbundscheibe im Projektionsbereich, bevorzugt von 62° bis 77°.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann beispielsweise in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Land, in der Luft oder zu Wasser, bevorzugt in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe verwendet werden. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann aber auch als funktionales und/oder dekoratives Einzelstück und als Einbauteil in Möbeln, Geräten und Gebäuden, beispielsweise als Fensterscheibe in einem Gebäude.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können alle Ausführungsformen, die für einzelne Merkmale genannt sind, auch frei miteinander kombiniert werden, sofern diese nicht widersprüchlich sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus Fig. 3,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe und
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung mit der Verbundscheibe aus Fig. 5.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus Fig. 1 entlang einer ersten Schnittlinie X-X‘. Die Verbundscheibe 100 ist beispielsweise eine Windschutzscheibe in einem Personenkraftwagen. Die Verbundscheibe 100 umfasst eine Außenscheibe 1 mit einer der äußeren Umgebung zugewandten außenseitigen Oberfläche I und einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten innenraumseitigen Oberfläche II und eine Innenscheibe 2 mit einer der äußeren Umgebung zugewandten außenseitigen Oberfläche III und einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten innenraumseitigen Oberfläche IV auf, welche über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe 100 ist in dieser Ausführungsform trapezförmig ausgebildet und weist eine dem Fahrzeugdach zugewandte Oberkante O auf und eine gegenüberliegende, dem Motorraum zugewandte Unterkante U, welche auch als Motorkante bezeichnet werden kann, außerdem eine erste Seitenkante S, die einer zweiten Seitenkante S‘ gegenüberliegt, wobei die erste Seitenkante S und die zweite Seitenkante S‘ die Oberkante O und die Unterkante U miteinander verbinden. Die Innenscheibe 2 ist näher zum Fahrzeuginnenraum angeordnet als die Außenscheibe 1 und die Außenscheibe 1 ist näher zur äußeren Umgebung angeordnet als die Innenscheibe 2. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 sind beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas ausgebildet und weisen eine Dicke von 2,1 mm auf. Die thermoplastische Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus Polyvinylbuty- ral (PVB) ausgebildet und weist eine Dicke von 0,76 mm auf. Die thermoplastische Zwischenschicht 3 umfasst bevorzugt mehrere thermoplastische Schichten, wobei das Reflexionselement 5 und das Funktionselement 4 vor der Laminierung zwischen zwei thermoplastischen Schichten angeordnet werden (hier nicht gezeigt). Mindestens eine dritte rahmenförmige thermoplastische Schicht umgibt die umlaufenden Kantenfläche des Reflexionselements 5 und des Funktionselements 4. Nach der Lamination verschmelzen die thermoplastischen Einzel- Schichten zur thermoplastischen Zwischenschicht 3 (siehe Fig. 2).
Die Verbundscheibe 100 umfasst zudem ein elektrisch steuerbares Funktionselement 4, welches mindestens in einen opaken Zustand und einen transparenten Zustand geschaltet werden kann und ein elektrisch steuerbares Reflexionselement 5, welches mindestens in einen transparenten Zustand und einen reflektierenden Zustand geschaltet werden kann. Das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 sind beispielsweise jeweils in zehn verschiedene Zustände schaltbar, wobei die weiteren Zustände zwischen den beiden Extremalzuständen äquidistante Abstände zueinander aufweisen, wobei die beiden Extremalzustände im Fall des elektrisch steuerbaren Funktionselements 4 der Zustand mit maximalem Transmissionsgrad und der Zustand mit minimalem Transmissionsgrad sind und im Fall des elektrisch steuerbaren Reflexionselements der Zustand mit maximalem Reflexionsgrad und der Zustand mit minimalem Reflexionsgrad sind.
Das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 erstreckt sich über einen Funktionsbereich F der Verbundscheibe 100 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 erstreckt sich über einen Projektionsbereich P der Verbundscheibe 100. Der Funktionsbereich F und der Projektionsbereich P erstrecken sich streifenförmig entlang eines Randes der Verbundscheibe 100 und sind Teil eines Randbereiches der Verbundscheibe 100, welcher benachbart zur Unterkante U der Verbundscheibe 100 ist. Das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 ist beispielsweise ein Guesthost-Funktionselement, welches durch Anlegen einer geeigneten Betriebsspannung in die verschiedenen Zustände optischer Transparenz geschaltet werden kann. Das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 ist beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, also eine elektrisch steuerbare Funktionsfolie auf Basis von Flüssigkristallen, welche durch Anlegen einer geeigneten Betriebsspannung in die verschiedenen Zustände schaltbar ist.
Der Projektionsbereich P ist ein Teilbereich des Funktionsbereichs F. Das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 sind zwischen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 angeordnet und in dieser Ausführungsform flächig miteinander über eine transparente Klebeschicht 6.1 verbunden. Durch die transparente Klebeschicht 6.1 werden das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 zueinander in fester Position gehalten. Auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 ist eine infrarotreflektierende Beschichtung 7 aufgebracht. Die Beschichtung 7 ist vollflächig aufgebracht mit Ausnahme eines rahmenförmigen Randbereichs, der die Beschichtung 7 von der Kante der Außenscheibe 1 beabstandet. Dieser beschichtungsfreie Randbereich reduziert das Risiko von Korrosion, da der Randbereich der Verbundscheibe 100 anfällig für das Eindringen von Feuchtigkeit ist. Auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 ist außerdem ein Schwarzdruck 13 eingebracht. Der Schwarzdruck 13 dient, wie bei Windschutzscheiben üblich, der Verdeckung der üblicherweise vorhandenen Kleberaupe. Er schützt diese auch vor UV-Strahlung. Die infrarotreflektierende Beschichtung 7 ist beispielsweise aus Silber ausgebildet. Die Aufbringung der infrarotreflektierende Beschichtung 7 auf der Außenscheibe 1 ist lediglich optional. Durch die infrarotreflektierende Beschichtung 7 kann jedoch wirksam infrarote Strahlung aus der äußeren Umgebung reflektiert werden, welche ansonsten zu Beschädigung des elektrisch steuerbaren Funktionselements 4 und des elektrisch steuerbaren Reflexionselements 5 führen kann. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die infrarotreflektierende Beschichtung 7 über die gesamte Verbundscheibe 100 mit Ausnahme des rahmenförmigen Randbereichs. Alternativ ist es auch möglich, dass sich die infrarotreflektierende Beschichtung 7 sich nur über einen Teil der Verbundscheibe 100 erstreckt, beispielsweise nur über den Funktionsbereich F. Die infrarotreflektierende Beschichtung 7 kann alternativ auch beispielsweise unmittelbar auf einer der Außenscheibe 1 zugewandten Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements 4 aufgebracht sein.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus Fig. 3 entlang einer Schnittlinie Y-Y‘. Die Ausführungsform aus Fig. 3 und Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform aus Fig. 1 und Fig. 2 dadurch, dass eine Heizschicht 10 auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 aufgebracht ist, welche auch als Infrarotstrahlungreflektierende Beschichtung fungiert. Die Heizschicht 10 ist beispielsweise auf Basis von Silber ausgebildet. Die Heizschicht 10 ist in dieser Ausführungsform an der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, dass die Heizschicht 10 und eine infrarotreflektierende Beschichtung als zwei separate Beschichtungen vorhanden sind. So ist es beispielsweise möglich, dass die Heizschicht 10 an der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 angeordnet ist und dass die infrarotreflektierende Beschichtung 7 an der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnet ist. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Heizschicht 10 lediglich im Funktionsbereich F angeordnet, um gezielt das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 zu beheizen. Außerdem sind ein erster Sammelleiter 11.1 und ein zweiter Sammelleiter 11.2 mit der Heizschicht 10 verbunden und bilden einen ersten Heizbereich A der Verbundscheibe 100 aus. Der erste Sammelleiter 11.1 ist in dieser Ausführungsform parallel und nahe zur ersten Seitenkante S angeordnet, der zweite Sammelleiter 11 .2 parallel und nahe zur zweiten Seitenkante S‘ angeordnet. So sind der erste Sammelleiter 11.1 und der zweite Sammelleiter 11.2 in einem Randbereich der Verbundscheibe 100 angeordnet, wo sie eine Durchsicht durch die Verbundscheibe möglichst wenig stören. Das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 ist hier über eine außenseitige Klebeschicht 6.2 mit der Außenscheibe 1 verbunden und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 ist hier über eine innenraumseitige Klebeschicht 6.3 mit der Innenscheibe 2 verbunden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 so an einer festen Position parallel zur Außenscheibe 1 fixiert ist und dass das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 so an einer festen Position parallel zur Innenscheibe 2 fixiert ist.
Durch Anlegen einer Spannung an den ersten Sammelleiter 11.1 und den zweiten Sammelleiter 11.2 kann die Verbundscheibe 100 im ersten Heizbereich A beheizt werden. Der Funktionsbereich F und der Projektionsbereich P sind in dieser Ausführungsform Teilbereiche des ersten Heizbereichs A. Da das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 temperatursensitiv sind, können diese auf diese Weise gezielt beheizt werden, um ein optimale Betriebstemperatur herzustellen. Der erste Sammelleiter 11.1 und der zweite Sammelleiter 11.2 sind in der Ausführungsform aus Fig. 3 und Fig. 4 parallel zu den Seitenkanten der Verbundscheibe 100 angeordnet. Der hier vorhandene Schwarzdruck 13 verdeckt hier zusätzlich zur Kleberaupe auch die Sammelleiter 11.1 , 11.2, wodurch die optische Qualität der Verbundscheibe 100 verbessert wird (In Figur 5 und 3 nicht gezeigt, um Sammelleiter 11.1 , 11.2, 12.1 , 12.2 erkennbar zu zeigen).
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform aus Fig. 3 und Fig. 4 dadurch, dass ein dritter Sammelleiter 12.1 und ein vierter Sammelleiter 12.2 mit der Heizschicht 10 verbunden sind, wobei der dritte Sammelleiter 12.1 und der vierte Sammelleiter 12.2 einen zweiten Heizbereich B ausbilden. Der zweite Heizbereich B deckt sich in dieser Ausführungsform mit dem größten Teil des Durchsichtbereichs der Windschutzscheibe. Der dritte Sammelleiter 12.1 und der vierte Sammelleiter 12.2 sind in den seitlichen Randbereichen der Verbundscheibe 100 angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, den ersten Heizbereich A und den zweiten Heizbereich B separat zu beheizen. Auf diese Weise kann beispielsweise der erste Heizbereich A beim Starten des Fahrzeugs stärker beheizt werden als der zweite Heizbereich B, um für das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 schnell eine geeignete Betriebstemperatur herzustellen und gleichzeitig den Energieverbrauch gering zu halten.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung. Die Projektionsanordnung umfasst die Verbundscheibe 100 aus der Ausführungsform aus Fig. 5. Dargestellt ist ein Querschnitt durch die Verbundscheibe 100 entlang einer Schnittlinie Z-Z‘ entlang. Im Unterschied zur Ausführungsform aus Fig. 3 und Fig. 4 sind das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 und das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 miteinander über eine Klebeschicht 6.1 verbunden und innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht 3 eingebettet, anstatt über die außenseitige Klebeschicht 6.2 und die innenraumseitige Klebeschicht 6.3 mit der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 verbunden zu sein. Die Strahlung des Projektors 8 wird zur Erzeugung eines Anzeigebildes am elektrisch steuerbaren Reflexionselement 5 reflektiert. Der Projektor s ist beispielsweise ein Leuchtdioden-Display (LED-Display). Das Anzeigebild wird vom Beobachter 9 betrachtet. Zum Betrieb der Projektionsanordnung ist das elektrisch steuerbare Reflexionselement 5 beispielsweise in einen reflektierenden Zustand geschaltet. Das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 ist zum Betrieb der Projektionsanordnung bevorzugt in einen opaken Zustand geschaltet, um einen Kontrast zum Anzeigebild zu bilden. In diesem Zustand ermöglicht die Projektionsanordnung es, im Projektionsbereich P Informationen darzustellen, beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit, die Uhrzeit, die Motordrehzahl, die Anzeige des Navigationssystems, Informationen zu Geschwindigkeitsbeschränkungen (Verkehrsschild-Erkennung), das Bild einer rückwärts gerichteten Kamera und diverse Statusanzeigen zum Zustand des Fahrzeugs. Alternativ kann das elektrisch steuerbare Funktionselement 4 zum Betrieb der Projektionsanordnung auch in einen transparenten Zustand geschaltet werden, um während des Betriebs der Projektionsanordnung eine Durchsicht durch die Verbundscheibe 100 zu ermöglichen. Bezugszeichenliste
(100) Verbundscheibe
(1) Außenscheibe
(2) Innenscheibe
(3) thermoplastische Zwischenschicht
(4) elektrisch steuerbares Funktionselement
(5) elektrisch steuerbares Reflexionselement
(6.1) Klebeschicht
(6.2) außenseitige Klebeschicht
(6.3) innenraumseitige Klebeschicht
(7) infrarotreflektierende Beschichtung
(8) Projektor
(9) Beobachter
(10) Heizschicht
(11.1) erster Sammelleiter
(11.2) zweiter Sammelleiter
(12.1) dritter Sammelleiter
(12.2) vierter Sammelleiter
(13) Schwarzdruck
(A) erster Heizbereich
(B) zweiter Heizbereich
(F) Funktionsbereich
(P) Projektionsbereich
(U) Unterkante der Verbundscheibe 100
(O) Oberkante der Verbundscheibe 100
(S) erste Seitenkante der Verbundscheibe 100
(S‘) zweite Seitenkante der Verbundscheibe 100
(I) außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 1
(11) innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 1
(III) außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 2
(IV) innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 2 (X-X‘) erste Schnittlinie (Y-Y‘) zweite Schnittlinie
(Z-Z‘) dritte Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1. Verbundscheibe (100) für eine Projektionsanordnung, umfassend eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), welche über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, ein elektrisch steuerbares Funktionselement (4), welches mindestens in einen opaken Zustand und einen transparenten Zustand geschaltet werden kann und ein elektrisch steuerbares Reflexionselement (5), welches mindestens in einen transparenten Zustand und einen reflektierenden Zustand geschaltet werden kann, wobei das elektrisch steuerbare Funktionselement (4) sich über einen Funktionsbereich (F) der Verbundscheibe (100) erstreckt und das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) sich über einen Projektionsbereich (P) der Verbundscheibe (100) erstreckt, wobei der Projektionsbereich (P) sich zumindest teilweise mit dem Funktionsbereich (F) deckt und das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) in Durchsicht durch die Verbundscheibe (100), von der Innenscheibe (2) zur Außenscheibe (1) blickend, vor dem elektrisch steuerbaren Funktionselement (4) angeordnet ist.
2. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 1 , wobei der Projektionsbereich (P) ein Teilbereich des Funktionsbereichs (F) ist oder identisch mit dem Funktionsbereich (F) ist.
3. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das elektrisch steuerbare Funktionselement (4) und das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) über eine Klebeschicht (6.1) flächig miteinander verbunden sind.
4. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elektrisch steuerbare Funktionselement (4) ein Guesthost-Funktionselement, elektrochromes Funktionselement oder ein abdunkelbares PDLC-Funktionselement ist.
5. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) eine spiegelbare Flüssigkristallanzeige oder ein elektrochemisch schaltbarer Spiegel ist.
6. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das elektrisch steuerbare Funktionselement (4) und das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) angeordnet sind.
7. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine infrarotreflektierende Beschichtung (7), welche sich mindestens über den Funktionsbereich (F) erstreckt und in Durchsicht durch die Verbundscheibe (100), von der Innenscheibe (2) zur Außenscheibe (1) blickend, hinter dem elektrisch steuerbaren Funktionselement (4) angeordnet ist.
8. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 7, wobei die infrarotreflektierende Beschichtung (7) auf einer der thermoplastischen Zwischenschicht (3) zugewandten innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe (1) aufgebracht ist.
9. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 7, wobei die infrarotreflektierende Beschichtung (7) auf einer der Außenscheibe (1) zugewandten Oberfläche des elektrisch steuerbaren Funktionselements (4) aufgebracht ist.
10. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das elektrisch steuerbare Funktionselement (4) im opaken Zustand einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht von maximal 30 % aufweist, bevorzugt maximal 20 %, besonders bevorzugt maximal 10 %.
11. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das elektrisch steuerbare Reflexionselement (5) im reflektierenden Zustand einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von mindestens 20 % aufweist, bevorzugt mindestens 40 %, besonders bevorzugt mindestens 50 %.
12. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , umfassend eine Heizschicht (10), welche sich zumindest über den Funktionsbereich (F) erstreckt.
13. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 12, wobei die Heizschicht (10) sich zumindest über einen ersten Heizbereich (A) der Verbundscheibe (100) erstreckt und der Funktionsbereich (F) ein Teilbereich des ersten Heizbereichs (A) ist oder der Funktionsbereich (F) mit dem ersten Heizbereich (A) identisch ist und wobei die Heizschicht (10) derart mit mindestens einem ersten Sammelleiter (11.1) und einem zweiten Sammelleiter (11.2) verbunden ist, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den ersten Sammelleiter (11.1) und den zweiten Sammelleiter (11.2) ein Heizstrom durch die Heizschicht (10) im ersten Heizbereich (A) fließt.
14. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 13, wobei die Heizschicht (10) sich außerdem über einen zweiten Heizbereich (B) der Verbundscheibe (100) erstreckt, wobei die Heizschicht (10) derart mit einem dritten Sammelleiter (12.1) und einem vierten Sammelleiter (12.2) verbunden ist, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den dritten Sammelleiter (12.1) und den vierten Sammelleiter (12.2) ein Heizstrom durch die Heizschicht (10) im zweiten Heizbereich (B) fließt.
15. Projektionsanordnung, umfassend eine Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und - einen Projektor (8), der auf den Projektionsbereich (P) gerichtet ist, so dass die Strahlung des Projektors (8) zur Erzeugung eines Anzeigebildes am elektrisch steuerbaren Reflexionselement (5) reflektiert wird:
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