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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtverbund mit veränderbaren optischen Eigenschaften. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Schichtverbundes, die Verwendung des Schichtverbundes in einem Bauteil eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit dem Schichtverbund und ein Bauteil für ein Fahrzeug, das den Schichtverbund umfasst.
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Durch Integration einer Flüssigkristallfolie in einen Glassandwichaufbau können optische Eigenschaften des Glassandwichaufbaus, bspw. durch Anlegen einer elektrischen Spannung, verändert werden. Dazu kann die Flüssigkristallfolie von einem ersten bspw. durchsichtigen Zustand in einen zweiten bspw. opaken bzw. bzgl. des ersten Zustands in einen weniger lichtdurchlässigen, insbesondere lichtundurchlässigen Zustand überführt werden. Ein derartiger Glassandwichaufbau eignet sich besonders vorteilhaft zum Bereitstellen eines elektrisch schaltbaren Blickschutzes.
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Ferner eignen sich Flüssigkristallfolien als Ausgabeeinheit zum Bereitstellen eines bspw. in eine Scheibe integrierten Bildschirms.
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Zur Integration einer Flüssigkristallfolie in einen Glassandwichaufbau wird die Flüssigkristallfolie zwischen eine Bodenschicht und eine Deckschicht einlaminiert. Beim Laminieren können durch Klebeschichten vermittelte mechanische Kräfte auftreten, die ungleichmäßig auf die Flüssigkristallfolie wirken. Dadurch kann es zu Zuständen kommen, in denen die Flüssigkristalle in der Flüssigkristallfolie ungleichmäßig bzw. verteilt ausgerichtet werden, sodass die Flüssigkristallfolie weder vollständig transparent bzw. lichtdurchlässig noch vollständig opak bzw. lichtundurchlässig und entsprechend „fleckig“ vorliegt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Integration einer Flüssigkristallfolie in ein Bauteil eines Fahrzeugs zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schichtverbund für ein Fahrzeugbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtverbundes für ein Fahrzeugbauteil zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine ungleichmäßige Verteilung von Flüssigkristallen in einer Flüssigkristallschicht einer Flüssigkristallfolie des Schichtverbundes vermeiden.
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Die voranstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Schichtverbund beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise Bezug genommen werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Schichtverbund mit veränderlichen optischen Eigenschaften gelöst, der eine Bodenschicht, eine gegenüber der Bodenschicht angeordnete Deckschicht, mindestens eine auf der Bodenschicht in Richtung der Deckschicht angeordnete erste Polyvinyl-Butyral (PVB) Folie, mindestens eine unter der Deckschicht in Richtung der Bodenschicht angeordnete zweite PVB-Folie, mindestens eine zwischen der mindestens einen ersten PVB-Folie und der mindestens einen zweiten PVB-Folie angeordnete Flüssigkristallfolie, und mindestens eine Ausgleichsschicht umfasst. Die mindestens eine Ausgleichsschicht ist dabei zwischen der mindestens einen Flüssigkristallfolie und mindestens einer der PVB-Folien angeordnet. Die Bodenschicht und/oder die Deckschicht weisen bzw. weist Glas auf. Die mindestens eine Ausgleichsschicht weist ein optisches Bindematerial und/oder PVB auf.
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Durch den erfindungsgemäßen Schichtverbund kann insbesondere eine gleichmäßige Verteilung von Flüssigkristallen in der Flüssigkristallfolie des Schichtverbundes sichergestellt werden. Dies bedeutet, dass die Flüssigkristallfolie und entsprechend der Schichtverbund in einem ersten Zustand vollständig durchsichtig bzw. transparent und einem zweiten Zustand vollständig blickdicht bzw. opak erscheint. Entsprechend wird durch den vorgestellten Schichtverbund eine „fleckige“ bzw. inhomogene Verteilung von Flüssigkristallen in der Flüssigkristallfolie vermieden.
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Der vorgestellte Schichtverbund eignet sich besonders vorteilhaft zum Einsatz in einem Bauteil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wie bspw. einem Glassandwichaufbau, einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe oder in einem Interieurelement, wie bspw. einer Verkleidung eines Armaturenbretts.
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Insbesondere besteht die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht vollständig aus PVB oder optischem Bindematerial. Insbesondere kann der vorgestellte Schichtverbund als Glassandwichaufbau ausgestaltet sein.
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Der vorgestellte Schichtaufbau kann flächig bzw. flach ausgestaltet sein oder eine „3D-Form“, d.h. eine Form mit verschiedenen Bereichen, die in Relation zueinander in verschiedenen Längen, Breiten und/oder Tiefen angeordnet sind, umfassen. Insbesondere kann eine 3D-Form eine um eine oder mehrere nicht-parallele Achsen gekrümmte Form sein, die bspw. aus einem ursprünglich plattenförmigen Zustand in eine 3D-Form überführt wurde.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht werden durch jeweilige Elemente des vorgestellten Schichtverbundes, wie bspw. eine PVB-Folie, auf die Flüssigkristallfolie ausgeübte mechanische Kräfte zumindest abgeschwächt bzw. minimiert. Dies bedeutet, dass die Ausgleichsschicht in dem Schichtverbund auftretende mechanische Spannungen bzw. Kräfte zumindest teilweise bzw. bereichsweise aufnimmt und die Flüssigkristallfolie entsprechend gegenüber den mechanischen Spannungen bzw. Kräften schützt. Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Ausgleichsschicht weicher ist als die Flüssigkristallfolie und/oder weicher ist als die PVB-Folie. Insbesondere kann die Ausgleichsschicht als flüssige Zwischenschicht ausgestaltet sein, die zumindest während eines Laminierungs- bzw. Herstellungsprozesses des Schichtverbundes flüssig ist.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht kann elastisch ausgestaltet sein. Dies bedeutet, dass die Ausgleichsschicht dazu ausgestaltet sein kann, unter Krafteinwirkung ihre Form zu verändern und bei Wegfall der entsprechend einwirkenden Kraft in ihre Ursprungsform zurückzukehren. Insbesondere kann die Ausgleichsschicht linear-elastisch ausgestaltet sein. Durch eine elastische Ausgleichsschicht können jeweilige auftretende mechanische Spannungen bzw. Kräfte, die bspw. während eines Laminierungsprozesses eines Schichtverbundes an verschiedenen Orten im Schichtverbund und in verschiedenen Intensitäten auftreten, dynamisch ausgeglichen bzw. aufgenommen werden.
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Ferner kann die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht ein Harz, insbesondere ein gegenüber PVB weniger elastisches oder stärker elastisches Harz, umfassen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht kann insbesondere eine Shore-Härte im Bereich 55 bis 90 Shore, bspw. eine Shore-Härte von 65 +/-7 Shore aufweisen.
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Unter einem Schichtverbund kann im Kontext der vorgestellten Erfindung ein mehrlagiger Schichtaufbau, d.h. ein Aufbau der eine Vielzahl einzelner Lagen bzw. Schichten umfasst, verstanden werden. Dabei können jeweilige Schichten von weiteren Schichten unabhängig vorliegen oder mit weiteren Schichten durch einen Materialübergang, bspw. vermittelt durch einen Klebstoff, insbesondere PVB als Klebstoff, verbunden sein.
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Der vorgestellte Schichtverbund kann als Scheibe, insbesondere als Front-, Seiten- oder Heckscheibe eines Fahrzeugs ausgestaltet sein.
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Unter einer Bodenschicht kann im Kontext der vorgestellten Erfindung eine äußere Schicht, d.h. eine mit einer Umgebung in Verbindung stehende und den Schichtaufbau vorzugsweise in horizontaler Ausrichtung abschließende Schicht, verstanden werden. Eine Bodenschicht weist erfindungsgemäß Glas auf. Dies bedeutet, dass eine Bodenschicht zumindest teilweise, insbesondere vollständig aus Glas, wie bspw. maschinengezogenem Glas, besteht.
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Ferner kann bzw. können die Bodenschicht und/oder die Deckschicht einen Kunststoff, wie bspw. PMMA aufweisen.
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Unter einer Deckschicht kann im Kontext der vorgestellten Erfindung eine äußere Schicht, d.h. eine mit einer Umgebung in Verbindung stehende und den Schichtaufbau vorzugsweise in horizontaler Ausrichtung abschließende Schicht, verstanden werden. Eine Deckschicht weist erfindungsgemäß Glas auf. Dies bedeutet, dass eine Deckschicht zumindest teilweise Glas, wie bspw. maschinengezogenes Glas, aufweist, insbesondere vollständig aus Glasbesteht.
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Unter einer Flüssigkristallfolie kann im Kontext der vorgestellten Erfindung eine von insbesondere zwei Folienschichten umgebene Flüssigkristallschicht verstanden werden. Dabei können die Folienschichten bspw. aus Polyethylen (PET) bestehen.
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Unter einer Ausgleichsschicht kann im Kontext der vorgestellten Erfindung eine Materialansammlung verstanden werden, die dazu geeignet ist, innerhalb eines Schichtaufbaus, insbesondere während eines Laminierungsprozesses auftretende mechanische Spannungen bzw. Kräfte zumindest teilweise aufzunehmen und, dadurch bedingt, eine Einwirkung der mechanischen Spannungen bzw. Kräfte auf eine Flüssigkristallfolie bzw. eine Flüssigkristallschicht des Schichtverbundes zu minimieren.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ausgleichsschicht optisches Bindematerial aufweist, insbesondere vollständig aus optischem Bindematerial besteht, wobei das Bindematerial der Ausgleichsschicht Acryl umfasst.
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Unter dem Begriff „optisches Bindematerial“ ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein zum Verbinden jeweiliger Schichten eines zumindest zeitweise durchsichtigen Schichtverbundes geeignetes Material, wie bspw. Acryl bzw. optisch härtendes Acrylat zu verstehen. Ein optisches Bindematerial wird dazu verwendet, Luftspalten in einem mehrlagigen Schichtverbund aufzufüllen. Entsprechend kommt einer Ausgleichsschicht aus optischem Bindematerial in Ausgestaltung der vorgestellten Erfindung eine Doppelfunktion zu. Zum einen nimmt die Ausgleichsschicht in einem jeweiligen Schichtverbund auftretende Kräfte bzw. mechanische Spannungen auf, zum anderen füllt die Ausgleichsschicht Luftspalte zwischen jeweiligen Schichten eines Schichtverbundes auf. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass ein optisches Bindematerial als optischer Kit in den erfindungsgemäßen Schichtverbund eingelegt bzw. eingesetzt und der Schichtverbund anschließend laminiert wird.
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Alternativ oder zusätzlich zu der voranstehend beschriebenen Doppelfunktion kann der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausgleichsschicht eine Bindungsfunktion zukommen. Dies bedeutet, dass die Ausgleichsschicht eine Haft- bzw. Klebewirkung bereitstellt, mittels derer die erfindungsgemäß vorgesehene Flüssigkristallfolie mit bspw. einer Deckschicht oder einer Bodenschicht verbunden wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Bindematerial flüssig ist.
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Durch eine Ausgleichsschicht aus flüssigem optischem Bindematerial bzw. sogenannter „Optic-Bonding-Flüssigkeit“ kann eine besonders hohe und gleichmäßige Adhäsionskraft zwischen jeweiligen durch die Ausgleichsschicht verbundenen Schichten eines jeweiligen Schichtverbunds erreicht werden. Selbstverständlich kann die Ausgleichsschicht auch in jedem nicht-flüssigen bzw. teilweise flüssigen Aggregatszustand vorgesehen sein. Insbesondere kann die Ausgleichsschicht als Gel ausgestaltet sein oder in einem flüssigen Zustand aufgetragen werden und im Verlauf eines Herstellungsprozesses aushärten. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Ausgleichsschicht als sogenannte „Optic-Bonding-Folie“ auszugestalten, die in einem festen Aggregatszustand in den erfindungsgemäßen Schichtverbund eingebracht wird.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass das PVB der Ausgleichsschicht mit der die Ausgleichschicht kontaktierenden PVB Folie eine Einheit bildet.
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Eine Ausgleichsschicht, die zumindest teilweise aus PVB besteht, kann selbst als Klebematerial wirken und entsprechend besonders vorteilhaft zum Verbinden jeweiliger Schichten eines Schichtverbundes beitragen. Dabei kann sich die Ausgleichsschicht mit einer bereits in dem Schichtverbund vorgesehenen PVB-Schicht verbinden und entsprechend einen einstückigen Materialaufbau aus PVB bereitstellen. Dabei kann die Ausgleichsschicht weicher als die bereits vorgesehene PVB-Schicht des Schichtverbundes ausgestaltet sein, um durch die bereits vorgesehene PVB-Schicht vermittelte Kräfte bzw. mechanische Spannungen aufzunehmen und deren Übertragung auf eine Flüssigkristallfolie des Schichtverbundes zu minimieren.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Ausgleichsschicht in ihrer Höhenausdehnung der Höhenausdehnung einer der PVB-Folien oder im Wesentlichen einer der PVB-Folien entspricht.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht kann einer PVB-Folie eines jeweiligen Schichtverbundes in ihrer Höhenausdehnung entsprechen, d.h. die Ausgleichsschicht kann so hoch ausgestaltet sein, wie die PVB-Folie. Alternativ kann die Ausgleichsschicht in ihrer Höhenausdehnung im Wesentlichen einer PVB-Folie des Schichtverbundes entsprechen und bspw. ca. 1%, bevorzugt ca. 2%, weiter bevorzugt ca. 5%, insbesondere bevorzugt ca. 10% der Höhenausdehnung der PVB-Folie variieren, d.h. höher oder niedriger als die PVB-Folie ausgestaltet sein.
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Ferner kann es vorgesehen sein, dass zwischen der mindestens einen ersten PVB-Folie und der mindestens einen zweiten PVB-Folie mindestens eine Abschirmfolie angeordnet ist, die die mindestens eine Flüssigkristallfolie und die mindestens eine Ausgleichsschicht gegen eine Umgebung abschirmt.
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Eine Abschirmfolie, die zwischen der ersten und der zweiten PVB-Folie angeordnet ist und insbesondere einen inneren Aufbau des vorgestellten Schichtverbundes bestehend aus der Flüssigkristallfolie und der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausgleichsschicht umgibt, kann bspw. eine Höhe der Ausgleichsschicht vorgeben, indem diese bzgl. der Flüssigkristallfolie einen Überstand bildet und entsprechend einen Hohlraum zwischen der Flüssigkristallfolie und einer auf der Abschirmfolie angeordneten PVB-Folie bildet. In diesen Hohlraum kann die Ausgleichsschicht, insbesondere in flüssigem Zustand, eingesetzt werden. Dabei kann die Abschirmfolie mehrteilig ausgestaltet sein und bspw. an jeweiligen Rändern der Flüssigkristallfolie angeordnet sein.
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Die Abschirmfolie kann als PVB-Folie ausgestaltet sein. Ferner kann die Abschirmfolie weicher ausgestaltet sein als eine jeweilige erste PVB-Folie und/oder eine jeweilige zweite PVB-Folie, sodass zusätzlich zu der Ausgleichsschicht auch die Abschirmfolie dazu beiträgt, eine Auswirkung von in dem Schichtverbund auftretenden mechanischen Spannungen auf die Flüssigkristallfolie zu minimieren, indem die Abschirmfolie entsprechende durch die mechanischen Spannungen bedingte Kräfte aufnimmt bzw. kompensiert.
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Ferner kann es vorgesehen sein, dass die mindestens eine Flüssigkristallfolie als Bildschirm ausgestaltet ist.
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Durch eine als Bildschirm bzw. Anzeigeeinheit eines Bildschirms ausgestaltete Flüssigkristallfolie kann auf dem vorgestellten Schichtverbund Bildinhalte, wie bspw. Bilder oder Filme dargestellt werden. Dazu kann der vorgestellte Schichtverbund über eine Schnittstelle, wie bspw. ein Kabel oder eine Drahtlosschnittstelle mit einer Recheneinheit in kommunikativer Verbindung stehen und von der Recheneinheit bereitgestellte Steuerungssignale empfangen, mittels derer die Flüssigkristalle der erfindungsgemäß vorgesehenen Flüssigkristallfolie ausgerichtet werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die erste PVB-Folie und/oder die zweite PVB-Folie als mehrschichtiger Aufbau ausgestaltet sind.
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Mittels einer PVB-Folie, die als mehrschichtiger Aufbau ausgestaltet ist und bspw. zwei gegenüber einer monolithischen Folie dünnere Schichten umfasst, kann während eines Laminierungsprozesses im Gegensatz zu einem Laminierungsprozess mit einer monolithischen Ausgestaltung der PVB-Folie eine Bewegung jeweiliger Schichten der PVB-Folie zueinander erreicht werden. Eine solche Bewegung trägt zur Entspannung der erfindungsgemäß vorgesehenen Flüssigkristallschicht bzw. jeweiliger optisch aktiver Schichten bei und führt im Vergleich zu einem Schichtverbund mit monolithischen PVB-Folien zu einer Reduktion von in dem Schichtverbund auftretenden Scherkräften und, dadurch bedingt, zu einer homogenen Verteilung von Flüssigkristallen in der Flüssigkristallschicht.
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Es kann vorgesehen sein, dass bei Verwendung einer mehrschichtigen Folie als PVB-Folie zumindest eine Schicht der mehrschichtigen Folie die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht umfasst.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundes, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- a) Bereitstellen einer Bodenschicht,
- b) Anordnen mindestens einer ersten Polyvinyl-Butyral (PVB) Folie auf der Bodenschicht,
- c) Anordnen mindestens einer Flüssigkristallfolie auf der mindestens einen in schritt b) bereitgestellten ersten PVB-Folie,
- d) Anordnen mindestens einer Ausgleichsschicht auf der mindestens einen Flüssigkristallfolie,
- e) Anordnen mindestens einer zweiten PVB-Folie auf der mindestens einen Ausgleichsschicht,
- f) Anordnen einer Deckschicht auf der mindestens einen in Schritt e) bereitgestellten zweien PVB-Folie,
- g) Laminieren des Schichtverbundes,
wobei die Bodenschicht und/oder die Deckschicht Glas aufweist bzw. aufweisen.
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Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Schichtverbund gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
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Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zur Herstellung des vorgestellten Schichtverbundes.
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Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine erfindungsgemäß vorgesehene Ausgleichsschicht in einem Koextrusionsprozess bzgl. der mindestens einen ersten PVB-Folie und/oder der mindestens einen zweiten PVB-Folie angeordnet wird.
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Durch Einbringen der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausgleichsschicht in den erfindungsgemäßen Schichtverbund mittels eines Koextrusionsprozesses, insbesondere eines einstufigen oder eines mehrstufigen Koextrusionsprozesses in der Mitte zwischen der ersten und der zweiten PVB-Folie kann die Ausgleichsschicht, bspw. als gegenüber den PVB-Folien weichere Kunststoffmischung für verbesserte Absorptionseigenschaften der Schichten des Schichtverbundes untereinander sorgen.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung die Verwendung des vorgestellten Schichtverbundes gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einem Bauteil eines Fahrzeugs, wie bspw. einer Windschutzscheibe, einer Seitenscheibe, einem Schiebedach, einer Heckscheibe oder einem Interieurelement, wie bspw. einer Verkleidung einer Tür oder einem Bedienelement.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, mit einer Ausführungsform des vorgestellten Schichtverbundes gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Bauteil für ein Fahrzeug, wobei das Bauteil eine Ausgestaltung des vorgestellten Schichtverbundes gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst.
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Ausgestaltungen der vorgestellten Erfindung ergeben sich aus den nachfolgen beschriebenen Zeichnungen. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Schnittdarstellung, einen Schichtverbund mit veränderlichen optischen Eigenschaften gemäß dem Stand der Technik,
- 2 in einer Schnittdarstellung, eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schichtverbundes,
- 3 in einer perspektivischen Darstellung, den Schichtverbund aus 2 in einem Fahrzeug,
- 4 in einer perspektivischen Darstellung, den Schichtverbund aus 2 in einem Interieurelement eines Fahrzeugs, und
- 5 einen Ablauf einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 2 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch ein Schichtverbund 100 dargestellt. Der Schichtverbund 100 umfasst eine Bodenschicht 101, eine gegenüber der Bodenschicht 101 angeordnete Deckschicht 103, eine auf der Bodenschicht 101 angeordnete erste Polyvinyl-Butyral (PVB) Folie 105, eine unter der Deckschicht 103 angeordnete zweite PVB-Folie 107 und eine zwischen der ersten PVB-Folie 105 und der zweiten PVB-Folie 107 angeordnete Flüssigkristallfolie 109 mit einer Flüssigkristallschicht 111, die zwischen einer ersten Polyethylenschicht 113 und einer zweiten Polyethylenschicht 115 eingebettet ist.
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Bei einem Laminierungsprozess zum Laminieren des Schichtverbunds 100 treten zwischen der ersten PVB-Folie 105 und der Flüssigkristallfolie 109 sowie zwischen der zweiten PVB-Folie 107 und der Flüssigkristallfolie 109 mechanische Spannungen auf.
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Die mechanischen Spannungen zwischen den PVB-Folien 105 bzw. 107 und der Flüssigkristallfolie 109 bewirken eine inhomogene Verteilung von Flüssigkristallen in der Flüssigkristallfolie 109 sowohl in einem durchsichtigen bzw. transparenten als auch in einem blickdichten bzw. opaken Zustand, sodass ein „fleckiger“ optischer Eindruck entsteht, der weder vollständig transparent noch vollständig opak ist.
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In 2 ist ein Schichtverbund 200 dargestellt. Der Schichtverbund 200 umfasst eine Bodenschicht 201, eine gegenüber der Bodenschicht 201 angeordnete Deckschicht 203, eine auf der Bodenschicht 201 in Richtung der Deckschicht 203 angeordnete erste Polyvinyl-Butyral (PVB) Folie 205, eine unter der Deckschicht 203 in Richtung der Bodenschicht 201 angeordnete zweite PVB-Folie 207, eine Flüssigkristallfolie 209 mit einer Flüssigkristallschicht 211, die zwischen einer ersten Polyethylenschicht 213 und einer zweiten Polyethylenschicht 215 eingebettet ist, und eine Ausgleichsschicht 217.
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Die erste PVB-Folie 205 und die zweite PVB-Folie 207 können bspw. als Akustik-PVB-Folie ausgestaltet sein, die sich bspw. durch einen mehrschichtigen bzw. mehrlagigen Aufbau auszeichnen.
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Die Bodenschicht 201 und die Deckschicht 203 bestehen hier zumindest teilweise aus Glas, insbesondere Quarzglas. Die Bodenschicht 201 und die Deckschicht 203 geben dem Schichtverbund 200 eine feste Struktur. Entsprechend ist der Schichtverbund 200 ein Glassandwichaufbau, wie bspw. ein Verbundsicherheitsglas (VSG).
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Durch die Integration der Flüssigkristallfolie 209 in den Schichtverbund 200 lässt sich die Lichtdurchlässigkeit des Schichtverbundes 200 auf Knopfdruck, d.h. bei Anlegen einer elektrischen Spannung, bspw. von einem transparenten Zustand zu einem opaken Zustand ändern.
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Alternativ kann die Flüssigkristallfolie als Anzeigeeinheit wirken, sodass der Schichtverbund 200 als Bildschirm ausgestaltet ist.
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Die Ausgleichsschicht 217 besteht vorzugsweise aus PVB oder aus einem optischen Bindematerial, insbesondere besteht die Ausgleichsschicht 217 aus Acryl.
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Die erste PVB-Folie 205 verbindet die Flüssigkristallfolie 209 mit der Bodenschicht 201. Dazu vermittelt die erste PVB-Folie 205 eine Adhäsionskraft, die sowohl auf die Flüssigkristallfolie 209 als auch auf die Bodenschicht 201 wirkt.
Bei einem Laminierungsprozess zum Laminieren des Schichtverbunds 200 treten zwischen der ersten PVB-Folie 205 und der Flüssigkristallfolie 209 mechanische Spannungen auf.
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Die Ausgleichsschicht 217 ist dazu geeignet, die mechanischen Spannungen zwischen der ersten PVB-Folie 205 und der Flüssigkristallfolie 209 aufzunehmen bzw. zu kompensieren, sodass eine durch die mechanischen Spannungen auf die Flüssigkristallfolie 209 wirkende mechanische Belastung durch die Ausgleichsschicht 217 minimiert wird. Dazu kann die Ausgleichsschicht 217 bspw. weicher als die PVB-Folien 205 und 207 ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Ausgleichsschicht 217 elastisch ausgestaltet sein.
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Im Unterschied zu dem Schichtverbund 100, wie er in 1 dargestellt ist, kann die Flüssigkristallfolie 209 beim Auftreten von mechanischen Spannungen bzw. Kräften zumindest bereichsweise die Ausgleichsschicht 217 verdrängen, da diese bspw. weicher ist als die zweite PVB-Folie 107. Entsprechend kann die Flüssigkristallfolie 209 den Spannungen bzw. den Kräften „ausweichen“, ohne dass es zu lokalen Verteilungsproblemen der Flüssigkristalle kommt, wie es für den in 1 gezeigten Schichtverbund typisch ist.
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Ferner hält die Ausgleichsschicht 217 die Flüssigkristallfolie 209 gegenüber starken Verformungen an ihrer Position, sodass diese einer Verformung der Flüssigkristallfolie entgegenwirkt. Die Ausgleichsschicht 217 stützt die Flüssigkristallfolie 209 daher bei Einwirkung starker Kräfte, wie sie bspw. bei einer Verformung des Schichtverbundes auftreten und ermöglicht eine Ausweichbewegung der Flüssigkristallschicht gegenüber schwachen Kräften, wie sie bspw. durch mechanische Spannungen bedingt sind.
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Optional kann der Schichtverbund 200 eine Abschirmfolie 219 umfassen, die die Flüssigkristallfolie 209 und die Ausgleichsschicht 217 gegenüber einer Umgebung abschirmt.
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Die Abschirmfolie 219 kann bspw. als PVB-Folie ausgestaltet sein.
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Insbesondere kann die Abschirmfolie 219 weicher ausgestaltet sein als die PVB-Folien 205 und 207, sodass zusätzlich zu der Ausgleichsschicht 217 auch die Abschirmfolie 219 dazu beiträgt, eine Auswirkung von in dem Schichtverbund 200 auftretenden mechanischen Spannungen bzw. Kräften auf die Flüssigkristallfolie 209 zu minimieren, indem die Abschirmfolie 219 entsprechende durch die mechanischen Spannungen bedingte Kräfte aufnimmt bzw. kompensiert.
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Die Abschirmfolie 219 und/oder die Ausgleichsschicht 217 nehmen durch mechanische Spannungen in dem Schichtverbund 200 auftretende Kräfte insbesondere bereichsweise auf, sodass eine homogene Kraftverteilung auf der Flüssigkristallfolie 209 erreicht wird. Entsprechend verteilen sich jeweilige Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht 211 vollständig homogen innerhalb der Flüssigkristallfolie 209, wodurch diese in Abhängigkeit einer anliegenden elektrischen Spannung vollständig transparent oder vollständig opak vorliegt. Entsprechend werden aufgrund der Ausgleichsschicht 217 durch die mechanischen Spannungen in dem Schichtaufbau 200 vermittelte „Flecken“ vermieden.
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In 3 ist der Schichtverbund 200 gemäß 2 in einem Fahrzeug 300 verortet dargestellt. Der Schichtverbund 200 bildet hier ein Schiebedach 301 des Fahrzeugs 300. Das Schiebedach 301 kann aufgrund der Flüssigkristallfolie 209 des Schichtverbundes 200 bei anlegen einer elektrischen Spannung von einem durchsichtigen Zustand in einen opaken Zustand wechseln. Entsprechend kann sich ein Nutzer des Fahrzeugs 300 durch Anlegen der elektrischen Spannung bzw. durch Schalten eines entsprechenden Spannungsversorgers in einen spannungsliefernden Zustand, vor bspw. starker Sonneneinstrahlung durch das Schiebedach 301 schützen.
In 4 ist der Schichtverbund 200 gemäß 2 in einem Interieurelement in Form einer Abdeckung 400 einer Tür 401 eines Fahrzeugs 403 dargestellt. Hier ist die Flüssigkristallschicht 209 als Anzeigeeinheit ausgestaltet, sodass auf der Abdeckung 400 Bildinformationen wiedergegeben werden können. Dazu steht die Abdeckung 400 über eine Kommunikationsschnittstelle 405, die bspw. als Kabel oder als Drahtlosschnittstelle ausgestaltet sei kann, in kommunikativer Verbindung mit einer Recheneinheit 407, die Steuerungsbefehle an die Abdeckung 400 übermittelt, in Abhängigkeit derer Flüssigkristalle der Flüssigkristallschicht 211 ausgerichtet werden.
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In 5 ist ein Ablaufdiagramm 500 eines möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem Bereitstellungsschritt 501 wird eine Bodenschicht bereitgestellt. In einem ersten Polyvinyl-Butyral-anordnungsschritt 503 wird eine erste Polyvinyl-Butyral (PVB) Folie auf der Bodenschicht angeordnet. In einem Flüssigkristallfolienanordnungsschritt 505 wird eine Flüssigkristallfolie auf der ersten PVB-Folie angeordnet. In einem Ausgleichsschichtanordnungsschritt 507 wird eine Ausgleichsschicht auf der Flüssigkristallfolie angeordnet. In einem zweiten Polyvinyl-Butyral-anordnungsschritt 509 wird eine zweite Polyvinyl-Butyral (PVB) Folie auf der Ausgleichsschicht angeordnet. In einem Deckschichtanordnungsschritt 511 wird eine Deckschicht auf der zweiten PVB-Folie angeordnet. Die Schritte 501 bis 511 können zeitgleich, nacheinander oder in jeder anderen Reihenfolge durchgeführt werden. In einem Laminierungsschritt 513 wird der entsprechend erzeugte Schichtverbund laminiert.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schichtverbund
- 101
- Bodenschicht
- 103
- Deckschicht
- 105
- erste PVB-Folie
- 107
- zweite PVB-Folie
- 109
- Flüssigkristallfolie
- 200
- Schichtverbund
- 201
- Bodenschicht
- 203
- Deckschicht
- 205
- erste PVB-Folie
- 207
- zweite PVB-Folie
- 209
- Flüssigkristallfolie
- 211
- Flüssigkristallschicht
- 213
- erste Polyethylenschicht
- 215
- zweite Polyethylenschicht
- 217
- Ausgleichsschicht
- 219
- Abschirmschicht
- 300
- Fahrzeug
- 301
- Schiebedach
- 400
- Abdeckung
- 401
- Tür
- 403
- Fahrzeug
- 405
- Kommunikationsschnittstelle
- 407
- Recheneinheit
- 500
- Ablaufdiagramm
- 501
- Bereitstellungsschritt
- 503
- erster Polyvinyl-Butyral-anordnungsschritt
- 505
- Flüssigkristallfolienanordnungsschritt
- 507
- Ausgleichsschichtanordnungsschritt
- 509
- zweiter Polyvinyl-Butyral-anordnungsschritt
- 511
- Deckschichtanordnungsschritt
- 513
- Laminierungsschritt
