WO2024104856A1 - Fahrzeugscheibe mit einem verbundaufbau - Google Patents

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WO2024104856A1
WO2024104856A1 PCT/EP2023/081115 EP2023081115W WO2024104856A1 WO 2024104856 A1 WO2024104856 A1 WO 2024104856A1 EP 2023081115 W EP2023081115 W EP 2023081115W WO 2024104856 A1 WO2024104856 A1 WO 2024104856A1
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Thomas WEIDERER
Robert Pasquarelli
Matthias Baumann
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals

Definitions

  • the invention relates to a vehicle window with the features of the preamble of patent claim 1.
  • Such a vehicle window is known in practice and can be used in particular in the area of a vehicle roof as a fixed roof element or as an adjustable cover element of a roof opening system.
  • the vehicle window is designed as a composite component that comprises an outer window body that faces the vehicle surroundings and an inner window body that faces the vehicle interior and forms an inner visible surface of the vehicle window.
  • a shading arrangement is often arranged between the inner window body and the outer window body, which comprises an electrically switchable liquid crystal arrangement, i.e. a so-called LC layer or PDLC layer.
  • the LC layer or PDLC layer is arranged between two films, on the inside of which a transparent electrode is arranged.
  • the LC layer or PDLC layer can be switched between a pass-through state and a blocking state via the electrodes.
  • the liquid crystal arrangement and/or the plastic films are milky.
  • colored glass is used for the inner and/or outer pane body, or colored or tinted (polymer) adhesive films are used.
  • colored or tinted adhesive films in particular cause higher costs compared to conventional transparent adhesive films, since the coloring and/or tinting
  • the known coupling of light from a light source into a light guide layer inevitably leads to light losses, which on the one hand negatively affect the light quality or light intensity of the light later coupled out of the light guide layer. On the other hand, these light losses may have to be compensated for by using stronger or brighter light sources and/or by an increased number of light sources, which does not result in additional costs.
  • the light rays emanating from the light source are not only coupled into the light guide layer via a light coupling surface and remain within the light guide layer until they are coupled out, in particular due to multiple total reflection.
  • the inner pane body designed as a light guide layer and penetrate, for example, into the polymer adhesive layer above it and/or into a shading arrangement arranged above the polymer adhesive layer, in particular at least one of the plastic films and/or the liquid crystal arrangement and/or even into the tinted outer pane.
  • the light that escapes from the light guide layer in this undesirable way is absorbed. This portion of the light is no longer available for the light extraction from the light guide layer, which is reflected in a lower luminance.
  • One object of the invention is to further develop a vehicle window in such a way that the above-mentioned disadvantages are at least partially minimized, and in particular to create a vehicle window which is characterized by a high degree of optical neutrality, which has a layer structure which requires few layers while maintaining high functionality, and which enables light coupling or light conduction with lower light losses than in the prior art.
  • a vehicle window in particular a window of a vehicle roof, comprising a composite structure with an outer window body, a first polymer adhesive layer, a shading arrangement, a second polymer adhesive layer and an inner window body, wherein the shading arrangement is in particular directly or indirectly (i.e. possibly with the interposition of at least one further layer) to the outer pane body and via the second polymer adhesive layer in particular directly or indirectly (i.e. possibly with the interposition of at least one further layer) to the inner pane body.
  • the shading arrangement comprises a liquid crystal arrangement which is arranged between two plastic films, wherein at least one of the plastic films and/or the liquid crystal arrangement comprises/comprises a black coloring and/or a tint and/or a coloring.
  • the vehicle pane comprises a light source which is designed to couple light in particular directly via an inner side of the inner pane body and/or via a coupling element into the inner pane body acting as a light guide layer, wherein a light extraction structure is provided on an outer side of the inner pane body opposite the inner side of the inner pane body and is designed to couple the light coupled into the light guide layer out of the inner pane body in the direction of a vehicle interior, in particular in a directed manner and/or in a predetermined manner, preferably defined by the light extraction structure.
  • the light source is preferably an LED light source and/or comprises a plurality of light-emitting diodes.
  • the liquid crystal arrangement can be a liquid crystal layer (LC layer) or a polymer-dispersed liquid crystal layer (PDLC layer).
  • LC layer liquid crystal layer
  • PDLC layer polymer-dispersed liquid crystal layer
  • black coloration is to be understood in its broadest sense and includes deep black, dark gray and other colorations.
  • the liquid crystal arrangement according to the invention means that additional tinted intermediate layers or a colored window inner body for adapting the vehicle window to the vehicle design can be dispensed with.
  • a large number of optionally colored intermediate films and/or colored polymer adhesive layers or the like can also be dispensed with, which in turn is more advantageous than in comparison with known vehicle windows results in less clouding and thus a better visual appearance. Nevertheless, the vehicle window meets high safety requirements, even when used as a cover element of a roof opening system or as a fixed roof element of a vehicle roof.
  • the inventors have recognized in the present case that it is particularly advantageous to equip a vehicle window in which at least one of the plastic films and/or the liquid crystal arrangement of the shading arrangement comprises a black coloring and/or a tint and/or a coloring with a light guide function (ambient light function).
  • a light guide function ambient light function
  • the combination of the vehicle window according to the invention with a light guide function results in the fact that, compared to the prior art, no tinted polymer adhesive layer or lamination film or laminating film is in contact with the inner pane body designed as a light guide layer, but rather an untinted polymer adhesive layer is used.
  • the first polymer adhesive layer and/or the second polymer adhesive layer is/are preferably transparent and/or at least partially transparent, in particular untinted.
  • the visible light transmittance of the composite structure is preferably low in both the transmitting state and the blocking state of the liquid crystal arrangement, which preferably leads to a low level of light entering the vehicle interior through the vehicle window.
  • the tinted and/or colored and/or blackened shading arrangement is preferably characterized by a strong absorption of electromagnetic radiation in a wavelength range between 350 nm and 2500 nm.
  • the transmittance is preferably below 30%.
  • the transmittance can also preferably be below 40%.
  • the black coloration of the liquid crystal arrangement can be defined in the Lab color space in particular by the color coordinates L, a and b, where L ⁇ 30, -15 ⁇ a ⁇ 15 and -15 ⁇ b ⁇ 15.
  • the black coloring of the at least one plastic film of the shading arrangement and/or the liquid crystal layer i.e. the polymer of the liquid crystal layer
  • the liquid crystal arrangement comprises a polymer-dispersed liquid crystal layer with a large number of liquid crystals arranged in a matrix, wherein the large number of liquid crystals and/or the matrix is/are colored and/or tinted and/or blackened.
  • the liquid crystal arrangement can also not comprise a carrier matrix, which is the case with an LC layer.
  • the transmittance for visible light is preferably in a range between 2% and 30%.
  • the turbidity of the shading arrangement in the transmitting state of the liquid crystal arrangement is preferably a maximum of 5%.
  • the plastic films expediently each have a transparent electrode on their inner sides so that the adjacent liquid crystal arrangement can be adjusted between the blocking state and the conducting state by changing the electric field.
  • the plastic films can in particular be designed as PET (polyethylene terephthalate) film, COP (cyclic olefin polymer) film or also as PC (polycarbonate) film, and can be coated with ITO (indium tin oxide) or PEDOT:PSS in order to form the electrodes for the liquid crystal arrangement.
  • the liquid crystal arrangement can be a PNLC (polymer network liquid crystal) layer, in which the on state is generated by applying a voltage and the off state is present without voltage.
  • PNLC polymer network liquid crystal
  • it can be a layer in which a voltage is applied in every switching state. In this case, it is a so-called inverse, bistable PDLC layer.
  • the PDLC layer can be segmented or provided with a pattern.
  • the liquid crystal arrangement can alternatively be an LC layer.
  • the composite structure of a preferred embodiment of the vehicle window according to the invention comprises at least one layer for reflecting infrared radiation on the side of the liquid crystal arrangement facing the outer body of the window. This makes it possible to avoid undesirable defects that could result from the absorption of heat by the liquid crystal arrangement.
  • the reflectivity of the layer for reflecting infrared radiation is preferably more than 60%.
  • a further layer for reflecting infrared radiation can be provided between the outer pane body and the shading arrangement.
  • This further layer can additionally be arranged on the shading arrangement and/or at least one of the plastic films and/or between the plastic films and the liquid crystal arrangement, for example on an additionally applied film, which can thus be an IR-coated PET film, or on the underside of the outer pane body or in another way between the outer pane body and the shading arrangement.
  • the additional layer enables the composite structure to achieve a total reflection of at least 60% for infrared radiation.
  • the layer for reflecting infrared radiation is arranged on the film of the shading arrangement facing the outer body of the window, in the form of a direct coating or an additional coated film which is provided with the layer and is enclosed by the shading arrangement.
  • the layer for reflecting infrared radiation thus forms a coating of this film.
  • the layer for reflecting infrared radiation is arranged on the inside of the outer body of the pane.
  • low-E low emissivity
  • the formation of the layer for reflecting infrared radiation as a multi-layer structure leads to a high reflectivity, particularly in the wavelength range between 650 nm and 2500 nm.
  • a high reflectivity can be achieved in particular by forming the layer for reflecting infrared radiation or the individual layers of the multilayer structure from at least one of the substances from the group comprising metals such as gold, silver and copper, and oxides such as tin oxide, titanium dioxide, zinc oxide, indium tin oxide, fluorinated tin oxide, zinc tin oxides and aluminum oxide.
  • metals such as gold, silver and copper
  • oxides such as tin oxide, titanium dioxide, zinc oxide, indium tin oxide, fluorinated tin oxide, zinc tin oxides and aluminum oxide.
  • both plastic layers of the shading arrangement are provided with a layer for reflecting infrared radiation.
  • the black-colored shading arrangement offers a positive visual appearance, especially in conjunction with black ceramic frits. Protection against infrared radiation is ensured by the corresponding reflective coating of the shading arrangement.
  • the reflective coating not only protects the vehicle interior from excessive heat input, but also the liquid crystal layer, so that its function is guaranteed even at high outside temperatures.
  • liquid crystal arrangement in such a way that it can be switched in segments and/or continuously adjusted between the on-state and the off-state.
  • the inner pane body and the outer pane body are each curved, specifically in the longitudinal direction of the window and/or in the transverse direction of the window.
  • the radius of curvature defining the curvature can vary in the relevant direction and, for example, have a value between 1,000 mm and 10,000 mm, in particular between 2,000 mm and 5,000 mm.
  • the shading arrangement can follow the curvatures.
  • connection of the shading arrangement to the outer pane body and to the inner pane body can be made by means of the first and/or second polymer adhesive film in a direct manner or with the interposition of further layers, which in turn can be connected via adhesive layers.
  • the polymer adhesive films are made, for example, from a thermoplastic polyurethane (TPU), ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB), an epoxy, silicone, polyethylene or from another transparent plastic film.
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • the refractive index of the polymer adhesive film used in each case is preferably in the range of the refractive index of the inner pane body or the outer pane body and has, for example, a value of around 1.5.
  • the vehicle window according to the invention is a so-called ambient light component, which forms a flat luminous body in the vehicle interior
  • at least one light source is provided according to the invention, with the inner body of the window forming a light guide layer into which light from the light source can be coupled, so that the inner body of the window lights up as a whole or in defined segments.
  • the functions of a switchable glass, a heat shield and an ambient light Lighting is integrated into the vehicle window according to the invention.
  • the shading arrangement according to the invention promotes the ambient light effect.
  • the at least one light source is particularly preferably arranged directly or indirectly on the inside of the inner body of the window, so that light is coupled in directly via the inside of the inner body of the window.
  • the coupling element is arranged on the inside of the inner body of the window, and the light source is arranged on a side surface of the coupling element, so that light emitted by the light source can be deflected by the coupling element and coupled into the light guide layer.
  • the coupling element is preferably a material body that is transparent to the light from the light source, which is designed like a strip and/or has a wedge-shaped or trapezoidal cross-section.
  • the coupling element is preferably designed as a prism that is glued to the inside.
  • the coupling element is a material body that is transparent to the light from the light source and is designed in the form of a strip and/or has a wedge-shaped or trapezoidal cross-section.
  • the coupling element is preferably arranged close to the edge on the inside of the pane body arrangement. Light can then be coupled into the light guide layer of the pane body arrangement via the extension of the coupling element designed in the form of a strip.
  • the coupling element can be designed as an optical prism, for example.
  • the coupling element is preferably made from a material that includes PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PA (polyamide), COC (cycloolefin copolymer) or COP (cycloolefin polymer).
  • a refractive index of the coupling element is in particular adapted to the refractive index of the adjacent light guide layer and preferably has a value between 1.40 and 1.65 and in particular between 1.48 and 1.59.
  • the coupling element is preferably manufactured using an extrusion process or an injection molding process.
  • the coupling element can be made of resin and/or transparent polyurethane and preferably arranged on the disk body arrangement.
  • the coupling element can be provided with a reflective coating that includes metals such as aluminum or silver and can be applied after a vapor deposition or sputtering process.
  • an additional deflection structure is arranged between the coupling element and the window body arrangement.
  • the additional deflection structure can change the angle of incidence of the light on the light guide layer by appropriate refraction in order to increase the internal reflection in the light guide layer.
  • the additional deflection structure can comprise a series of asymmetrical prisms which have dimensions in the millimeter range or in the micrometer range and are arranged as a three-dimensional array or in a line, as is the case with a Fresnel lens array, for example.
  • the additional deflection structure can be formed in one piece with the coupling element and can be formed directly during its manufacture, for example in an extrusion process or an injection molding process. It is also conceivable that the additional deflection structure represents a coating of the coupling element, for example in the form of a separate structured film.
  • the coupling element is bonded to the pane body, in particular to the inside, via an adhesive layer.
  • the adhesive layer which preferably has a refractive index between 1.40 and 1.65 and in particular between 1.48 and 1.56, can be made from any optically suitable adhesive.
  • LOCA liquid optically clear adhesive
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the selected materials preferably each have a refractive index that minimizes refraction of the light rays at the interfaces and optimizes the coupling efficiency under ideal angular conditions.
  • a reflective layer for reflecting visible light is arranged on the plastic film of the shading arrangement facing the inner body of the pane, the reflectivity of which is preferably at least 2% and/or which can form a layer for reflecting infrared radiation.
  • the ambient light effect is enhanced by internal reflection in the inner body of the pane.
  • the reflective layer for reflecting visible light can also be designed as a multilayer structure or as a single layer.
  • the single layer or the layers of the multilayer structure can each be formed from at least one of the substances from the group which includes, for example, silver, gold, copper, tin oxide, titanium dioxide, zinc oxide, indium tin oxide, fluorinated tin oxide, zinc tin oxides and aluminum oxide.
  • a proportion of, for example, at least 2% of the light emitted by the light source can be coupled out towards the vehicle interior.
  • the light-outcoupling structure is printed and/or applied to a carrier film, the carrier film being laminated to the outside of the inner pane body, or the light-outcoupling structure being printed and/or applied directly to the outside.
  • a carrier film being laminated to the outside of the inner pane body
  • the light-outcoupling structure being printed and/or applied directly to the outside.
  • Other configurations of a light-outcoupling structure are also conceivable, as explained below.
  • scattering centers are provided on the reflection layer for reflecting visible light and/or on the light coupling structure.
  • scattering centers can also be integrated into the light coupling structure and/or directly into an outside opposite the inside of the inner pane body or applied to at least one of the surfaces of the inner pane body. Scattering centers or scattering media are preferably arranged between the shading arrangement and the inner pane body.
  • the light scattering centers can be formed from any suitable material or medium, for example from particles of an opaque organic, inorganic, in particular ceramic material, from a transparent, semi-transparent or opaque print, from a pattern or a structure that is applied to the disc. etched, engraved or produced by laser ablation into the inner body.
  • the semi-transparent material can be printed directly onto glass and/or formed as a printed film between two layers of glass.
  • the outer pane body and the inner pane body of the vehicle pane according to the invention can be made of clear glass or another suitable glass or also of a plastic material such as polycarbonate.
  • the inner pane body can also be made of a hard, impact- and scratch-resistant coating which is formed on the side of the shading arrangement facing away from the outer pane body.
  • the invention also relates to a vehicle and/or vehicle roof comprising at least one vehicle window, wherein the vehicle window can be a cover element of a roof opening system and/or a fixed roof element.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a vehicle roof with a vehicle window according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic section through the vehicle window
  • Figure 3 shows a schematic section through the vehicle window.
  • FIG 1 shows a vehicle roof 10 of a motor vehicle 100, which is otherwise not shown in detail.
  • the vehicle roof 10 is a panoramic roof, which has an adjustable cover element 12 and a fixed roof element 14, which is fixed or immovable. is connected to the vehicle body.
  • the cover element 12 and the fixed roof element 14 are each designed as a glass element and thus as a vehicle window 11.
  • the cover element 12 and the fixed roof element 14 have the same composite structure, which is shown schematically in Figures 2 and 3.
  • the vehicle roof can have a second fixed roof element 14 instead of the roof element 12 or a single fixed roof element 14 instead of the fixed roof element 14 and the roof element 12.
  • the outer window body 16 and the inner window body 18 are each made of a soda-lime clear glass, but can also be made of other materials, for example a plastic.
  • the outer pane body 16 faces the vehicle surroundings, whereas the inner pane body 18 faces a vehicle interior 102 with an inner side 19 and forms an inner visible surface of the vehicle pane 10.
  • a shading arrangement 20 is provided, which is connected to the pane outer body 16 via a first polymer adhesive layer 22 or via an adhesive layer and to the pane inner body 18 via a second polymer adhesive layer 24 and/or via a further adhesive layer.
  • further layers, in particular functional layers can be provided and/or interlayered between the pane outer body 16 and the first polymer adhesive layer 22. It is understood that in other embodiments, further layers, in particular functional layers, can be provided and/or interlayered between the first polymer adhesive layer 22 and the shading arrangement 20. It is understood that between the shading arrangement 20 and the second polymer adhesive layer 24, further layers, in particular functional layers, can be provided and/or interlayered between the second polymer adhesive layer 24 and Further layers, in particular functional layers, can be provided and/or interlayered on the inner pane body 18.
  • Such functional layers can, for example, supplement and/or extend and/or improve a function of the vehicle pane.
  • the shading arrangement 20 comprises a liquid crystal arrangement (LC layer or PDLC layer) 26.
  • the liquid crystal arrangement 26 comprises a plurality of crystals which are present in a matrix arrangement within the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal arrangement 26 is delimited on both sides by a plastic film 28, 30 belonging to the shading arrangement 20.
  • the plastic films 28, 30 can be made of PET, for example.
  • a transparent electrode 32 or 34 is arranged on the inside of the plastic films 28 and 30. A voltage can be applied to the liquid crystal arrangement 26 by means of the electrodes 32 and 34, so that the liquid crystal arrangement 26 can be adjusted between a blocking state and a passing state by changing the orientation of the plurality of crystals.
  • the plastic films 28 and 30 and/or the liquid crystal arrangement 26 have a tinted and/or black coloring that is produced by means of a dye dispersed in the respective material.
  • the tinting and/or blackening and/or coloring of the crystals and/or the matrix of the polymer-dispersed liquid crystal layer 26 is known in the prior art as dye-dope technology.
  • the liquid crystal arrangement 26 can be switched such that it has a transmittance for visible light of less than 3% in the blocking state in which no voltage is applied to the electrodes 32 and 34.
  • the shading arrangement 20 is permeable to visible light due to the black coloring of the plastic films 28 and 30 and/or the liquid crystal arrangement 26 such that a proportion of approximately 10% passes through.
  • the vehicle window 11 comprises an ambient light function in
  • the light source 36 is according to Figure 2, arranged directly on the inner side 19 of the inner pane body 18, and in particular glued to it.
  • a coupling element 38 can be arranged on the inner side 19 for coupling light into the inner pane body 18 and in particular glued to the inner side 19, see Figure 3.
  • the coupling element 38 allows the light source 36 to be arranged laterally next to the inner pane body 18, as can be seen from Figure 3. This increases the design freedom when placing the light source 36.
  • the coupling element 38 is designed to redirect light emitted by the light source 36 and thus couple it into the inner pane body 18 via the inner side 19.
  • the inner pane body 18 forms a light guide layer 40 for the light coupled into it.
  • a light extraction structure 42 is provided on an outer side 41 of the inner pane body 18 opposite the inner side 19 of the inner pane body 18 and is designed to extract the light coupled into the light guide layer 40 from the inner pane body 18 in the direction of the vehicle interior 102 in a predefined manner, in particular predetermined by the light extraction structure 42.
  • the light extraction structure 42 is preferably printed and/or vapor-deposited and/or coated and/or laminated onto the outer side 41 of the inner pane body 18.
  • a light shielding element 44 can also be provided in sections, in particular between the outer window body 16 and the first polymer adhesive layer 22.
  • the light shielding element 44 can, for example, be printed on the outer window body 16 and/or on the first polymer adhesive layer 22 and/or applied as a laminating layer.

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Abstract

Es wird eine Fahrzeugscheibe (11), insbesondere Scheibe eines Fahrzeugdachs (10) vorgeschlagen, umfassend einen Verbundaufbau mit einem Scheibenaußenkörper (16), einer ersten Polymerklebeschicht (22), einer Beschattungsanordnung (20), einer zweiten Polymerklebeschicht (24) und einem Scheibeninnenkörper (18), wobei die Beschattungsanordnung (20) über die erste Polymerklebeschicht (22) mit dem Scheibenaußenkörper (16) und über die zweite Polymerklebeschicht (24) mit dem Scheibeninnenkörper (18) verbunden ist, und eine Flüssigkristallanordnung (26) umfasst, die zwischen zwei Kunststofffolien (28, 30) angeordnet ist, wobei zumindest eine der Kunststofffolien (28, 30) und/oder die Flüssigkristallanordnung (26) eine Schwarzfärbung und/oder eine Tönung umfasst/umfassen. Die Fahrzeugscheibe (11) umfasst eine Lichtquelle (42), die dazu ausgebildet ist, Licht insbesondere unmittelbar über die Innenseite (19) des Scheibeninnenkörpers (18) und/oder über ein Einkoppelelement (38) in den als Lichtleiterschicht (40) fungierenden Scheibeninnenkörper (18) einzukoppeln, wobei an der der Innenseite (19) des Scheibeninnenkörpers (18) gegenüberliegenden Außenseite (41) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Lichtauskopplungsstruktur (42) vorgesehen und dazu ausgebildet ist, das in die Lichtleiterschicht (40) eingekoppelte Licht aus dem Scheibeninnenkörper (18) in Richtung eines Fahrzeuginnenraumes (102) auszukoppeln.

Description

Fahrzeugscheibe mit einem Verbundaufbau
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Fahrzeugscheibe ist aus der Praxis bekannt und insbesondere im Bereich eines Fahrzeugdachs als Festdachelement oder auch als verstellbares Deckelelement eines Dachöffnungssystems einsetzbar. Die Fahrzeugscheibe ist als Verbundbauteil ausgebildet, das einen Scheibenaußenkörper, der der Fahrzeugumgebung zugewandt ist, und einen Scheibeninnenkörper umfasst, der dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist und eine innere Sichtfläche der Fahrzeugscheibe bildet. Zwischen dem Scheibeninnenkörper und dem Scheibenaußenkörper ist oftmals eine Beschattungsanordnung angeordnet, die eine elektrisch schaltbare Flüssigkristallanordnung, das heißt eine so genannte LC-Schicht oder PDLC-Schicht umfasst. Die LC-Schicht oder PDLC-Schicht ist zwischen zwei Folien angeordnet, an deren Innenseite jeweils eine transparente Elektrode angeordnet ist. Über die Elektroden ist die LC-Schicht oder die PDLC-Schicht zwischen einem Durchlasszustand und einem Sperrzustand schaltbar.
Bei bekannten Anwendungen ist/sind die Flüssigkristallanordnung und/oder die Kunststofffolien milchig ausgebildet. Zur Anpassung an das Erscheinungsbild des Fahrzeugs wird beispielsweise für den Scheibeninnenkörper und/oder den Scheibenaußenkörper gefärbtes Glas eingesetzt oder es werden gefärbte bzw. getönte (Polymer-) Klebefolien genutzt. Die Aufnahme von gefärbten Folien und dergleichen in den Verbundaufbau kann aufgrund einer erhöhten Haze zu einer Eintrübung der Fahrzeugscheibe führen. Ferner verursachen insbesondere gefärbte bzw. getönte Klebefolien gegenüber herkömmlichen transparenten Klebefolien erhöhte Kosten, da die Einfärbung und/oder Tö- nung kostenintensiv ist. Die Vielzahl der Schichten des Verbundaufbaus, der auch gefärbte Zwischenschichten umfassen kann, macht zudem die Fertigung komplex und führt zu hohen Fertigungskosten.
Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Licht einer Lichtquelle direkt, beispielsweise über eine Innenseite des Scheibeninnenkörpers, oder unter Verwendung eines Prismas oder eines sonstigen Einkopplungselements in die Lichtleiter schicht einzukoppeln. Die Verwendung eines Prismas oder eines Einkopplungselements ermöglicht eine freiere Auswahl bei der Platzierung der Lichtquelle, da diese dann nicht mehr unmittelbar im Randbereich der Lichtleiter schicht angeordnet sein muss. Diese Designfreiheit hat den Vorteil, dass dadurch die Lichtquelle, anders als bei der Anordnung unmittelbar im Kantenbereich der Lichtleiterschicht, nicht mehr in dem Nassbereich angeordnet ist, sondern auch in einem Trockenbereich, der vor Feuchtigkeit geschützt ist, vorgesehen sein kann. Hierdurch kann auf Dichtungen und/oder einen Nässeschutz verzichtet werden. Beispielsweise ist es durch den Einsatz eines Prismas, das beispielsweise auf einer Innenseite einer als Lichtleiterschicht dienenden Innenseite aufgebracht ist, möglich, eine Lichtquelle seitlich unterhalb des Kantenbereiches der Lichtleiterschicht, insbesondere versetzt zu dem Kantenbereich, anzuordnen.
Bei der bekannten Einkopplung von Licht einer Lichtquelle in eine Lichtleiterschicht kommt es unvermeidlich zu Lichtverlusten, durch die zum einen die Lichtqualität bzw. Lichtstärke des später aus der Lichtleiter schicht ausgekoppelten Lichtes negativ beeinflusst wird. Zum anderen müssen diese Lichtverluste ggf. durch einen Einsatz von stärkeren bzw. helleren Lichtquellen und/oder durch eine erhöhte Anzahl an Lichtquellen ausgeglichen werden, wodurch kein Kostenmehraufwand entsteht. Beispielsweise werden bei der bekannten Lichteinkopplung die Lichtstrahlen ausgehend von der Lichtquelle nicht nur über eine Lichteinkopplungsfläche der Lichtleiterschicht in diese eingekoppelt und verbleiben bis zur Auskopplung insbesondere aufgrund mehrfacher Totalreflexion innerhalb der Lichtleiterschicht. Vielmehr durchtritt zumindest ein Teil der eingekoppelten Lichtstrahlen den als Lichtleiterschicht ausgebildeten Scheibeninnenkörper und dringt beispielsweise in die darüber liegende Polymerklebeschicht und/oder in eine über der Polymerklebeschicht angeordnete Beschattungsanordnung, insbesondere mindestens eine der Kunststofffolien und/oder die Flüssigkristallanordnung und/oder sogar bis in den getönten Scheibenaußenkörper ein. Insbesondere im Falle von getönten bzw. eingefärbten bzw. eingeschwärzten Polymerklebeschichten wird das derart ungewünscht aus der Lichtleiter schicht austretende Licht absorbiert. Dieser Anteil des Lichtes steht nicht mehr für die Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht zur Verfügung, was sich in einer geringeren Leuchtdichte zeigt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Fahrzeugscheibe derart weiterzuentwickeln, dass die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise minimiert werden, und insbesondere eine ausgebildete Fahrzeugscheibe zu schaffen, die sich durch eine hohe optische Neutralität auszeichnet, die einen Schichtaufbau hat, der mit wenigen Schichten bei hoher Funktionalität auskommt, und die eine Lichteinkopplung bzw. Lichtleitung mit geringeren Lichtverlusten als im Stand der Technik ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu der Fahrzeugscheibe gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Fahrzeug und/oder Fahrzeugdach beziehen, ohne für dieses redundant genannt zu werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
Gemäß der Erfindung wird also eine Fahrzeugscheibe, insbesondere eine Scheibe eines Fahrzeugdachs, vorgeschlagen, umfassend einen Verbundaufbau mit einem Scheibenaußenkörper, einer ersten Polymerklebeschicht, einer Beschattungsanordnung, einer zweiten Polymerklebeschicht und einem Scheibeninnenkörper, wobei die Beschattungsanordnung über die erste Polymerklebeschicht insbesondere unmittelbar oder mittelbar (d.h. ggf. unter Zwischenlage mindestens einer weiteren Schicht) mit dem Scheibenaußenkörper und über die zweite Polymerklebeschicht insbesondere unmittelbar oder mittelbar (d.h. ggf. unter Zwischenlage mindestens einer weiteren Schicht) mit dem Scheibeninnenkörper verbunden ist. Die Beschattungsanordnung umfasst eine Flüssigkristallanordnung, die zwischen zwei Kunststofffolien angeordnet ist, wobei zumindest eine der Kunststofffolien und/oder die Flüssigkristallanordnung eine Schwarzfärbung und/oder eine Tönung und/oder eine Einfärbung umfasst/umfassen. Die Fahrzeugscheibe umfasst erfindungsgemäß eine Lichtquelle, die dazu ausgebildet ist, Licht insbesondere unmittelbar über eine Innenseite des Scheibeninnenkörpers und/oder über ein Einkoppelelement in den als Lichtleiterschicht fungierenden Scheibeninnenkörper einzukoppeln, wobei an einer der Innenseite des Scheibeninnenkörpers gegenüberliegenden Außenseite des Scheibeninnenkörpers eine Lichtauskopplungsstruktur vorgesehen und dazu ausgebildet ist, das in die Lichtleiter schicht eingekoppelte Licht aus dem Scheibeninnenkörper in Richtung eines Fahrzeuginnenraumes wieder insbesondere gerichtet und/oder in einer vorbestimmten, bevorzugt durch die Lichtauskopplungsstruktur definierten Weise auszukoppeln. Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine LED-Lichtquelle und/oder umfasst eine Vielzahl von Leuchtdioden.
Durch die Tönung und/oder Schwarzfärbung und/oder Einfärbung der Flüssigkristallanordnung und/oder der Kunststofffolien kann ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild der Fahrzeugscheibe realisiert werden, das mit einer Vielzahl von Fahrzeugdesigns kompatibel ist. Bei der Flüssigkristallanordnung kann es sich um eine Flüssigkristallschicht (LC-Schicht) oder um einen polymerdispergierte Flüssigkristallschicht (PDLC- Schicht) handeln.
Der Begriff "Schwarzfärbung" ist vorliegend in seinem weitesten Sinne zu verstehen und umfasst tiefschwarze, dunkel graue und auch weitere Färbungszustände.
Durch die erfindungsgemäße Flüssigkristallanordnung kann auf weitere getönte Zwischenschichten oder einen gefärbten Scheibeninnenkörper zur Anpassung der Fahrzeugscheibe an das Fahrzeugdesign verzichtet werden. Auf eine Vielzahl von gegebenenfalls gefärbten Zwischenfolien und/oder gefärbten Polymerklebeschichten oder dergleichen kann ebenfalls verzichtet werden, was wiederum im Vergleich zu bekannten Fahrzeug- scheiben zu einer geringeren Eintrübung und damit zu einem besseren optischen Erscheinungsbild führt. Trotzdem erfüllt die Fahrzeugscheibe hohe Sicherheitsanforderungen, und zwar auch bei Anwendung als Deckelelement eines Dachöffnungssystems oder als Festdachelement eines Fahrzeugdachs.
Die Erfinder haben vorliegend erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, eine Fahrzeugscheibe, bei der zumindest eine der Kunststofffolien und/oder die Flüssigkristallanordnung der Beschattungsanordnung eine Schwarzfärbung und/oder eine Tönung und/oder eine Einfärbung umfasst/umfassen, mit einer Lichtleiterfunktion (Ambient-Light Funktion) auszustatten. Die Kombination der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe mit einer Lichtleiterfunktion führt nämlich im Vergleich zum Stand der Technik dazu, dass keine getönte Polymerklebeschicht bzw. Laminationsfolie bzw. Laminierfolie mehr in Kontakt zu dem als Lichtleiter schicht ausgebildeten Scheibeninnenkörper liegt, sondern eine ungetönte Polymerklebeschicht verwendet wird. Mit anderen Worten ist/sind die erste Polymerklebeschicht und/oder die zweite Polymerklebeschicht bevorzugt transparent und/oder zumindest teiltransparent, insbesondere ungetönt ausgebildet. Hierdurch findet im Vergleich zum Stand der Technik eine wesentlich geringere Lichtabsorption durch die Polymerklebeschicht statt. Somit erhöht sich die Lichtmenge, die für die Lichtauskopplung zur Verfügung steht. Alternativ oder ergänzend hierzu ist es aufgrund der geringeren Lichtverluste möglich, eine Menge an Streupartikeln in einer Farbe der Lichtauskopplungsstruktur bzw. des Lichtextraktionselements zu reduzieren. Hierdurch ist die Lichtauskopplungsstruktur beispielswiese bei Tageslicht innerhalb der Fahrzeugscheibe weniger sichtbar, was zu einer verbesserten optischen Wahrnehmung für den Kunden führt. Durch das Entfallen der Tönung und/oder der Schwarzfärbung und/oder der Einfärbung in der ersten und/oder zweiten Polymerklebeschicht sinkt zudem der Haze des gesamten Verbundaufbaus, so dass die Fahrzeugscheibe als Ganzes für einen Kunden transparenter wirkt. Zudem wird hierdurch auch der Kontrast der Fahrzeugscheibe erhöht. Des Weiteren können durch den Einsatz von günstigeren, ungetönten Polymerklebeschichten Kosten eingespart werden.
Die Durchlässigkeit des Verbundaufbaus für sichtbares Licht ist vorzugsweise sowohl im Durchlasszustand als auch im Sperrzustand der Flüssigkristallanordnung gering, was vorzugsweise zu einem geringen Lichteintrag durch die Fahrzeugscheibe in den Fahrzeuginnenraum führt.
Die getönte und/oder gefärbte und/oder geschwärzte Beschattungsanordnung zeichnet sich vorzugsweise durch eine starke Absorption von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 350 nm und 2500 nm aus. Für sichtbares Licht liegt die Durchlässigkeit vorzugsweise unter 30%. Auch für Infrarotstrahlung im Bereich zwischen 700 nm und 2500 nm kann die Durchlässigkeit vorzugsweise unter 40% liegen.
Die Schwarzfärbung der Flüssigkristallanordnung kann im Lab-Farbraum insbesondere durch die Farbkoordinaten L, a und b definiert sein, wobei L < 30, -15 < a < 15 und -15 < b < 15 ist.
Die Schwarzfärbung der mindestens einen Kunststofffolie der Beschattungsanordnung und/oder der Flüssigkristallschicht, das heißt des Polymers der Flüssigkristallschicht, kann durch den Einsatz geeigneter Farbstoffe und/oder durch eine geeignete Auswahl der eingesetzten Werkstoffe und deren Chemismus eingestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Flüssigkristallanordnung eine polymerdispergierte Flüssigkristallschicht mit einer Vielzahl von Flüssigkristallen, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Flüssigkristallen und/oder die Matrix eingefärbt und/oder getönt und/oder geschwärzt ist/sind. Alternativ kann die Flüssigkristallanordnung auch keine Trägermatrix umfassen, was bei einer LC-Schicht der Fall ist.
Durch die Schwarzfärbung und/oder Tönung der Beschattungsanordnung ist es möglich, die Durchlässigkeit für sichtbares Licht, das direkt auf die Flüssigkristallanordnung einfällt, im Sperrzustand der Flüssigkristallschicht vorzugsweise auf Werte unter 2% und insbesondere sogar unter 1% zu senken. Im Durchlasszustand der Flüssigkristallschicht liegt die Durchlässigkeit für sichtbares Licht vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2% und 30%.
Die Trübung der Beschattungsanordnung liegt im Durchlasszustand der Flüssigkristallanordnung vorzugsweise bei maximal 5%. Die Kunststofffolien haben zweckmäßigerweise an ihren Innenseiten jeweils eine transparente Elektrode, so dass die angrenzende Flüssigkristallanordnung durch Änderung des elektrischen Feldes zwischen dem Sperrzustand und dem Durchlasszustand verstellt werden kann. Die Kunststofffolien können insbesondere als PET (Polyethylentereph- talat)-Folie, COP (zyklisches Olefin-Polymer)-Folie oder auch als PC-(Polycarbonat)- Folie ausgebildet sein, und mit ITO (Indiumzinnoxid) oder PEDOT:PSS beschichtet sein, um die Elektroden für die Flüssigkristallanordnung auszubilden.
Die Flüssigkristallanordnung kann eine PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)- Schicht sein, bei der durch Anlegen einer Spannung der Durchlasszustand erzeugt wird und ohne Spannung der Sperrzustand vorliegt. Alternativ kann sie eine Schicht sein, bei der in jedem Schaltzustand eine Spannung anliegt. Dann handelt es sich um eine so genannte inverse, bistabile PDLC-Schicht. Unabhängig von der gewählten PDLC-Schicht- Variante kann die PDLC-Schicht segmentiert oder mit einem Muster versehen sein. Die Flüssigkristallanordnung kann alternativ eine LC-Schicht sein.
Um die Funktionsfähigkeit der Beschattungsanordnung auch bei hohen Außentemperaturen zu gewährleisten, umfasst der Verbundaufbau einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung an der dem Scheibenaußenkörper zugewandten Seite der Flüssigkristallanordnung mindestens eine Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung. Damit können ungewünschte Defekte vermieden werden, die durch Absorption von Wärme durch die Flüssigkristallanordnung resultieren könnten.
Das Reflektionsvermögen der Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung beträgt vorzugsweise mehr als 60%. Insbesondere bei einem Reflektionsvermögen der Schicht von weniger als 60% für Infrarotstrahlung, beispielsweise von 2% bis < 60%, kann eine weitere Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung zwischen dem Scheibenaußenkörper und der Beschattungsanordnung vorgesehen sein. Diese weitere Schicht kann zusätzlich an der Beschattungsanordnung und/oder mindestens einer der Kunststofffolien und/oder zwischen den Kunststofffolien und der Flüssigkristallanordnung angeordnet sein, beispielsweise an einer zusätzlich aufgebrachten Folie, die damit eine IR-beschichtete PET-Folie sein kann, oder auch an der Unterseite des Scheibenaußenkörpers oder auch in sonstiger Weise zwischen dem Scheibenaußenkörper und der Beschattungsanordnung. Durch die zusätzliche Schicht kann eine Gesamtreflektion des Verbundaufbaus für Infrarotstrahlung von mindestens 60% erreicht werden.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist die Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung an der dem Scheibenaußenkörper zugewandten Folie der Beschattungsanordnung angeordnet, und zwar in Form einer direkten Beschichtung oder einer zusätzlichen beschichteten Folie, die mit der Schicht versehen ist und von der Beschattungsanordnung umfasst ist. Die Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung bildet also eine Beschichtung dieser Folie.
Denkbar ist es auch, dass die Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung an der Innenseite des Scheibenaußenkörpers angeordnet ist.
Um die Reflektionswirkung für Infrarotstrahlung besonders hoch zu halten und das Durchlassvermögen für sichtbares Licht hoch zu halten, hat die Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung bei einer speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung einen Mehrschichtaufbau, der eine so genannte Low-E-Beschichtung (Low-E = niedrige Emissivität) darstellt. Die Ausbildung der Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung als Mehrschichtaufbau führt zu einem hohen Reflektionsvermögen insbesondere in dem Wellenlängenbereich zwischen 650 nm und 2500 nm.
Ein hohes Reflektionsvermögen kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung bzw. die einzelnen Schichten des Mehrschichtaufbaus aus mindestens einem der Stoffe der Gruppe gebildet ist, die Metalle, wie Gold, Silber und Kupfer, und Oxide, wie Zinnoxid, Titandioxid, Zinkoxid, Indium- Zinn-Oxid, fluoriertes Zinnoxid, Zink-Zinn-Oxide und Aluminiumoxid, umfasst.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung sind beide Kunststoffschichten der Beschattungsanordnung mit einer Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung versehen.
Die mit einer Schwarzfärbung versehene Beschattungsanordnung bietet insbesondere im Zusammenhang mit schwarzen Keramikfritten ein positives optisches Erscheinungsbild. Der Schutz gegen Infrarotstrahlung wird durch die entsprechende reflektierende Beschichtung der Beschattungsanordnung gewährleistet. Die Reflektionsbeschichtung schützt nicht nur den Fahrzeuginnenraum vor überhohem Wärmeeintrag, sondern auch die Flüssigkristallschicht, so dass deren Funktion auch bei hohen Außentemperaturen gewährleistet bleibt.
Des Weiteren ist es möglich, die Flüssigkristallanordnung so auszubilden, dass sie segmentiert geschaltet und/oder kontinuierlich zwischen dem Durchlasszustand und dem Sperrzustand verstellt werden kann.
Der Scheibeninnenkörper und der Scheibenaußenkörper sind bei einer speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung jeweils gewölbt ausgebildet, und zwar in Scheibenlängsrichtung und/oder in Scheibenquerrichtung. Der die Wölbung definierende Krümmungsradius kann in der betreffenden Richtung variieren und beispielsweise einen Wert zwischen 1.000 mm und 10.000 mm, insbesondere zwischen 2.000 mm und 5.000 mm haben. Die Beschattungsanordnung kann den Wölbungen folgen.
Die Anbindung der Beschattungsanordnung an den Scheibenaußenkörper und an den Scheibeninnenkörper kann jeweils mittels der ersten und/oder zweiten Polymerklebefolie in direkter Weise oder unter Zwischenlage weiterer Schichten erfolgen, die wiederum über Klebeschichten verbunden sein können. Die Polymerklebefolien sind beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), einem Epoxid, Silikon, Polyethylen oder aus einer sonstigen transparenten Kunststofffolie gebildet. Der Brechungsindex der jeweils eingesetzten Polymerklebefolie liegt vorzugsweise im Bereich desjenigen Brechungsindex des Scheibeninnenkörpers bzw. des Scheibenaußenkörpers und hat beispielsweise einen Wert von etwa 1,5.
Um die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung auch als so genanntes Ambient-Light-Bau- teil nutzen zu können, das im Fahrzeuginnenraum einen flächigen Leuchtkörper bildet, ist erfindungsgemäß mindestens eine Lichtquelle vorgesehen, wobei der Scheibeninnenkörper eine Lichtleiter schicht bildet, in die Licht der Lichtquelle einkoppelbar ist, so dass der Scheibeninnenkörper als Ganzes oder in definierten Segmenten leuchtet. Die Funktionen eines schaltbaren Glases, eines Wärmeschutzes und einer Ambient-Light- Beleuchtung sind erfindungsgemäß in der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung integriert. Die erfindungsgemäße Beschattungsanordnung begünstigt den Ambient-Light- Effekt. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet, so dass Licht direkt über die Innenseite des Scheibeninnenkörpers eingekoppelt wird. Alternativ oder ergänzend ist das Einkoppelelement an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet, und die Lichtquelle ist an einer Seitenfläche des Einkoppelelements angeordnet, so dass von der Lichtquelle abgegebenes Licht durch das Einkoppelelement umlenkbar und in die Lichtleiter schicht einkoppelbar ist. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise ein für das Licht der Lichtquelle transparenter Materialkörper, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise als Prisma ausgebildet, dass an die Innenseite geklebt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement ein für das Licht der Lichtquelle transparenter Materialkörper, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise randnah an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung angeordnet. Über die Erstreckung des leistenartig ausgebildeten Einkoppelelements kann dann Licht in die Lichtleiter schicht der Scheibenkörperanordnung eingekoppelt werden. Das Einkoppelelement kann beispielsweise als optisches Prisma ausgebildet sein. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, der PMMA (Polymethylme- thacrylat), PC (Polycarbonat), PA (Polyamid), COC (Cycloolefin-Copolymer) oder COP (Cycloolefin-Polymer) umfasst. Ein Brechungsindex des Einkoppelelements ist insbesondere an den Brechungsindex der angrenzenden Lichtleiterschicht angepasst und hat vorzugsweise einen Wert zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,59. Eine Herstellung des Einkoppelelements erfolgt vorzugsweise nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren. Alternativ oder ergänzend kann das Einkoppelelement aus Harz und/oder aus transparentem Polyurethan ausgebildet und vorzugsweise an der Scheibenkörperanordnung angeordnet sein. Um eine innere Reflexion zu verbessern, kann das Einkoppelelement mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein, die Metalle wie Aluminium oder Silber umfassen und nach einem Aufdampf- oder Sputterprozess aufgebracht sein kann. Um das Einkoppelverhalten des Lichts in die Lichtleiterschicht weiter zu verbessern, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung zwischen dem Einkoppelelement und der Scheibenkörperanordnung eine Zusatzumlenkstruktur angeordnet. Durch die Zusatzumlenkstruktur kann der Einfallswinkel des Lichts auf die Lichtleiter schicht durch entsprechende Brechung verändert werden, um die innere Reflexion in der Lichtleiterschicht zu erhöhen. Die Zusatzumlenkstruktur kann eine Reihe von asymmetrischen Prismen umfassen, die Abmessungen im Millimeterbereich oder im Mikrometerbereich haben und als dreidimensionales Array oder linienartig angeordnet sind, wie es beispielsweise bei einem Fresnel-Linsen- Array der Fall ist. Die Zusatzumlenkstruktur kann in einstückiger Weise mit dem Einkoppelelement ausgebildet sein und direkt bei der Fertigung desselben, beispielsweise bei einem Extrusionsprozess oder einem Spritzgießprozess, ausgebildet werden. Denkbar ist es auch, dass die Zusatzumlenkstruktur eine Beschichtung des Einkoppelelements darstellt, beispielsweise in Form eines separaten strukturierten Films.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement über eine Klebeschicht mit dem Scheibenkörper, insbesondere mit der Innenseite verklebt. Die Klebeschicht, die vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,56 hat, kann aus einem beliebigen optisch geeigneten Kleber gebildet sein. Beispielsweise ist die Klebeschicht aus einem drucksensitiven Kleber, einem optisch klaren Flüssigkleber (LOCA = liquid optically clear adhesive), EVA (Ethylen-Vi- nylacetat), PVB (Polyvinylbutyral), TPU (thermoplastischem Polyurethan), einem Epoxy-Kleber oder einem Acrylat-Kleber gebildet. Die gewählten Werkstoffe haben vorzugsweise jeweils einen Brechungsindex, die eine Brechung der Lichtstrahlen an den Grenzflächen minimieren und die Einkoppeleffizienz bei den idealen Winkelbedingungen optimieren.
Um die Lichteinkopplung und die Lichtauskopplung aus dem Scheibeninnenkörper zu optimieren, ist bei einer speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung an der dem Scheibeninnenkörper zugewandten Kunststofffolie der Beschattungsanordnung eine Reflektionsschicht zur Reflektion sichtbaren Lichts angeordnet, deren Reflektionsvermögen vorzugsweise mindestens 2% beträgt und/oder die eine Schicht zur Reflektion von Infrarotstrahlung bilden kann. Zusätzlich wird der Ambient- Light-Effekt durch innere Reflektion in dem Scheibeninnenkörper verstärkt. Die Reflektionsschicht zur Reflektiert sichtbaren Lichts kann ebenfalls als Mehrschichtaufbau oder als Einzelschicht ausgebildet sein. Die Einzelschicht oder die Schichten des Mehrschichtaufbaus können jeweils aus mindestens einem der Stoffe der Gruppe gebildet sein, die beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Zinnoxid, Titandioxid, Zinkoxid, In- dium-Zinn-Oxid, fluoriertes Zinnoxid, Zink-Zinn-Oxide und Aluminiumoxid umfasst.
Durch die getönte und/oder gefärbte und/oder geschwärzte Flüssigkristallanordnung und/oder der beiden Kunststofffolien, die mit den Reflektionsschichten versehen sind, kann bei einer speziellen Ausführungsform ein Anteil von beispielsweise mindestens 2% des von der Lichtquelle eingetragenen Lichts in Richtung Fahrzeuginnenraum ausgekoppelt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtauskopplungsstruktur auf einer Trägerfolie aufgedruckt und/oder aufgebracht, wobei die Trägerfolie auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers laminiert ist/sind, oder dass die Lichtauskopplungsstruktur unmittelbar auf die Außenseite aufgedruckt und/oder aufgebracht ist. Auch andere Ausgestaltungen einer Lichtauskopplungsstruktur sind denkbar, wie dies nachstehend erläutert ist.
Um die Auskopplung des Lichts aus der Lichtleiter schicht in Richtung Fahrzeuginnenraum zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn an der Reflektionsschicht zur Reflektion sichtbaren Lichts und/oder an der Lichtauskopplungsstruktur Streuzentren vorgesehen sind. Alternativ oder zusätzlich können Streuzentren auch in die Lichtauskopplungsstruktur und/oder direkt in eine der Innenseite des Scheibeninnenkörpers gegenüberliegende Außenseite integriert sein oder an zumindest einer der Flächen des Scheibeninnenkörpers aufgebracht sein. Vorzugsweise sind Streuzentren bzw. Streumedien zwischen der Beschattungsanordnung und dem Scheibeninnenkörper angeordnet.
Die Lichtstreuzentren können aus jedem geeigneten Material bzw. Medium gebildet sein, beispielsweise aus Teilchen aus einem opaken organischen, anorganischen, insbesondere auch keramischen Material, aus einer transparenten, semitransparenten oder auch opaken Bedruckung, aus einem Muster oder einer Struktur, die an dem Scheibe- ninnenkörper eingeätzt, eingraviert oder durch Laserablation hergestellt ist. Das semitransparente Material kann direkt auf Glas gedruckt sein und/oder als gedruckter Film zwischen zwei Glasschichten ausgebildet sein.
Der Scheibenaußenkörper und der Scheibeninnenkörper der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung können aus Klarglas oder einem sonstigen geeigneten Glas oder auch aus einem Kunststoffwerkstoff, wie Polycarbonat, gefertigt sein. Der Scheibeninnenkörper kann bei einer speziellen Ausführungsform auch aus einer harten, schlag- und kratzfesten Beschichtung gebildet sein, die an der dem Scheibenaußenkörper abgewandten Seite der Beschattungsanordnung ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft zudem ein Fahrzeug und/oder Fahrzeugdach, umfassend mindestens eine Fahrzeugscheibe, wobei die Fahrzeugscheibe ein Deckel el em ent eines Dachöffnungssystems und/oder ein Festdachelement sein kann.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne jeweils separat genannt zu werden.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit einer Fahrzeugscheibe nach der Erfindung;
Figur 2 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe; und
Figur 3 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe.
In Figur 1 ist ein Fahrzeugdach 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs 100 gezeigt. Das Fahrzeugdach 10 ist ein Panoramadach, das ein verstellbares Deckelelement 12 und ein Festdachelement 14 aufweist, welches fest bzw. unbeweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Das Deckelelement 12 und das Festdachelement 14 sind jeweils als Glaselement und mithin als Fahrzeugscheibe 11 ausgebildet. Das Deckelelement 12 und das Festdachelement 14 haben den gleichen Verbundaufbau, der in den Figuren 2 und 3 schematisch dargestellt ist. Alternativ kann das Fahrzeugdach anstelle des Dachelements 12 ein zweites Festdachelement 14 oder anstelle des Festdachelements 14 und des Dachelements 12 ein einziges Festdachelement 14 aufweisen.
Die jeweils als die Fahrzeugscheibe 11 ausgebildeten Dachelemente 12 und 14 stellen jeweils ein Verbundbauteil dar, das einen Scheibenaußenkörper 16 und einen Scheibeninnenkörper 18 umfasst. Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18 sind jeweils aus einem Kalk-Natron-Klarglas gefertigt, können jedoch auch aus anderen Materialen, beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein.
Der Scheibenaußenkörper 16 ist der Fahrzeugumgebung zugewandt, wohingegen der Scheibeninnenkörper 18 mit einer Innenseite 19 einem Fahrzeuginnenraum 102 zugewandt ist und eine innere Sichtfläche der Fahrzeugscheibe 10 bildet.
Zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und dem Scheibeninnenkörper 18 ist eine Beschattungsanordnung 20 vorgesehen, welche über eine erste Polymerklebeschicht 22 bzw. über eine Klebeschicht an den Scheibenaußenkörper 16 und eine zweite Polymerklebeschicht 24 und/oder über eine weitere Klebeschicht an den Scheibeninnenkörper 18 angebunden ist.
Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und der ersten Polymerklebeschicht 22 weitere Schichten, insbesondere Funktionsschichten vorgesehen und/oder zwischengeschichtet sein können. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen zwischen der ersten Polymerklebeschicht 22 und der Beschattungsanordnung 20 weiteren Schichten, insbesondere Funktionsschichten vorgesehen und/oder zwischengeschichtet sein können. Es versteht sich, dass zwischen der Beschattungsanordnung 20 und der zweiten Polymerklebeschicht 24 weiteren Schichten, insbesondere Funktionsschichten vorgesehen und/oder zwischengeschichtet sein können. Es versteht sich, dass zwischen der zweiten Polymerklebeschicht 24 und dem Scheibeninnenkörper 18 weiteren Schichten, insbesondere Funktionsschichten vorgesehen und/oder zwischengeschichtet sein können. Derartige Funktionsschichten können beispielsweise eine Funktion des Fahrzeugscheibe ergänzen und/oder erweitern und/oder verbessern.
Die Beschattungsanordnung 20 umfasst eine Flüssigkristallanordnung (LC-Schicht oder PDLC-Schicht) 26. Die Flüssigkristallanordnung 26 umfasst eine Vielzahl von Kristallen, die in einer Matrixanordnung innerhalb der Flüssigkristallschicht vorliegen. Die Flüssigkristallanordnung 26 ist beidseits jeweils von einer zu der Beschattungsanordnung 20 gehörenden Kunststofffolie 28, 30 begrenzt. Die Kunststofffolien 28, 30 können beispielsweise aus PET hergestellt sein. An der Innenseite der Kunststofffolien 28 und 30 ist jeweils eine transparente Elektrode 32 bzw. 34 angeordnet. Mittels der Elektroden 32 und 34 kann an die Flüssigkristallanordnung 26 eine Spannung angelegt werden, so dass die Flüssigkristallanordnung 26 durch Ausrichtungsänderung der Vielzahl von Kristallen zwischen einem Sperrzustand und einem Durchlasszustand verstellt werden kann.
Erfindungsgemäß haben/hat die Kunststofffolien 28 und 30 und/oder die Flüssigkristallanordnung 26 eine getönte und/oder schwarze Einfärbung, die mittels eines in das jeweilige Material dispergierten Farbstoffs erzeugt ist. Die Tönung und/oder Schwärzung und/oder Einfärbung der Kristalle und/oder der Matrix der polymerdispergierten Flüssigkristallschicht 26 ist im Stand der Technik als dye-dope Technologie bekannt.
Die Flüssigkristallanordnung 26 kann so geschaltet werden, dass sie in dem Sperrzustand, in dem keine Spannung an den Elektroden 32 und 34 anliegt, eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von weniger als 3% hat. In dem Durchlasszustand, in dem eine Spannung an den Elektroden 32 und 34 anliegt, ist die Beschattungsanordnung 20 durch die schwarze Einfärbung der Kunststofffolien 28 und 30 und/oder der Flüssigkristallanordnung 26 derart für sichtbares Licht durchlässig, dass ein Anteil von etwa 10% durchtritt.
Die Fahrzeugscheibe 11 umfasst zur Bereitstellung einer Ambient-Light-Funktion in
Form eines Flächenleuchtmittels mindestens eine Lichtquelle 36. Die Lichtquelle 36 ist gemäß Figur 2 unmittelbar an der Innenseite 19 des Scheibeninnenkörpers 18 angeordnet, und insbesondere mit diesem verklebt. Alternativ kann zur Lichteinkopplung in den Scheibeninnenkörper 18 an der Innenseite 19 ein Einkoppelelement 38 angeordnet und insbesondere mit der Innenseite 19 verklebt sein, siehe Figur 3. Durch das Einkoppelelement 38 kann die Lichtquelle 36 seitlich neben dem Scheibeninnenkörper 18 angeordnet sein, wie dies aus Figur 3 hervorgeht. Hierdurch erhöht sich die Designfreiheit bei der Platzierung der Lichtquelle 36. Das Einkoppelelement 38 ist dazu ausgebildet, Licht, das von der Lichtquelle 36 ausgesendet wird, umzurichten, und derart über die Innenseite 19 in den Scheibeninnenkörper 18 einzukoppeln. Der Scheibeninnenkörper 18 bildet eine Lichtleiterschicht 40 für das in ihn eingekoppelte Licht.
An einer der Innenseite 19 des Scheibeninnenkörpers 18 gegenüberliegenden Außenseite 41 des Scheibeninnenkörpers 18 ist eine Lichtauskopplungsstruktur 42 vorgesehen und dazu ausgebildet, das in die Lichtleiter schicht 40 eingekoppelte Licht aus dem Scheibeninnenkörper 18 in Richtung des Fahrzeuginnenraumes 102 wieder in einer vordefinierten, insbesondere durch die Struktur Lichtauskopplungsstruktur 42 vorgegebenen Weise auszukoppeln. Die Lichtauskopplungsstruktur 42 ist vorzugsweise auf die Außenseite 41 des Scheibeninnenkörpers 18 aufgedruckt und/oder aufgedampft und/oder beschichtet und/oder laminiert.
In einem Randbereich der Fahrzeugscheibe 11, der zur Lichteinkopplung genutzt wird, und an dem die Lichtquelle 36 angeordnet ist, kann ferner abschnittsweise, insbesondere zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und der ersten Polymerklebeschicht 22 ein Lichtabschirmelement 44 vorgesehen sein. Das Lichtabschirmelement 44 kann beispielsweise auf den Scheibenaußenkörper 16 und/oder auf die ersten Polymerklebeschicht 22 aufgedruckt und/oder als eine Laminierschicht aufgebracht sein. Bezugszeichenliste
Fahrzeugdach
Fahrzeugscheibe Deckelelement
Festdachelement
S cheib enaußenkörper Scheibeninnenkörper Innenseite
Beschattungsanordnung Polymerklebeschicht Polymerklebeschicht
Flüssigkristallanordnung
Kunststofffolie
Kunststofffolie
Elektrode
Elektrode
Lichtquelle Einkoppelelement Li chtl eiter schi cht
Außenseite
Lichtauskopplungsstruktur Lichtabschirmelement
Fahrzeug
F ahrzeuginnenraum

Claims

Patentansprüche Fahrzeugscheibe (11), insbesondere Scheibe eines Fahrzeugdachs (10), umfassend einen Verbundaufbau mit einem Scheibenaußenkörper (16), einer ersten Polymerklebeschicht (22), einer Beschattungsanordnung (20), einer zweiten Polymerklebeschicht (24) und einem Scheibeninnenkörper (18), wobei die Beschattungsanordnung (20) über die erste Polymerklebeschicht (22) mit dem Scheibenaußenkörper (16) und über die zweite Polymerklebeschicht (24) mit dem Scheibeninnenkörper (18) verbunden ist, und eine Flüssigkristallanordnung (26) umfasst, die zwischen zwei Kunststofffolien (28, 30) angeordnet ist, wobei zumindest eine der Kunststofffolien (28, 30) und/oder die Flüssigkristallanordnung (26) eine Schwarzfärbung und/oder eine Tönung umfasst/umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugscheibe (11) eine Lichtquelle (42) umfasst, die dazu ausgebildet ist, Licht insbesondere unmittelbar über eine Innenseite (19) des Scheibeninnenkörpers (18) und/oder über ein Einkoppelelement (38) in den als Lichtleiter schicht (40) füngierenden Scheibeninnenkörper (18) einzukoppeln, wobei an einer der Innenseite (19) des Scheibeninnenkörpers (18) gegenüberliegenden Außenseite (41) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Lichtauskopplungsstruktur (42) vorgesehen und dazu ausgebildet ist, das in die Lichtleiterschicht (40) eingekoppelte Licht aus dem Scheibeninnenkörper (18) in Richtung eines Fahrzeuginnenraumes (102) auszukoppeln. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polymerklebeschicht (22) und/oder die zweite Polymerklebeschicht (24) transparent und/oder zumindest teiltransparent, insbesondere ungetönt ist/sind. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskopplungsstruktur (42) auf einer Trägerfolie aufgedruckt und/oder aufgebracht ist, wobei die Trägerfolie auf die Außenseite (41) des Scheibeninnenkörpers (18) laminiert ist, oder dass die Lichtauskopplungsstruktur (42) unmittelbar auf die Außenseite (41) aufgedruckt und/oder aufgebracht ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallanordnung (26) eine polymerdispergierte Flüssigkristallschicht mit einer Vielzahl von Flüssigkristallen umfasst, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Flüssigkristallen und/oder die Matrix eingefärbt und/oder getönt und/oder geschwärzt ist/sind. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polymerklebeschicht (22) und/oder die zweite Polymerklebeschicht (24) eine Schmelzklebeschicht, insbesondere eine Polyvinylbutyral-Schicht und/oder eine Ethylenvinylacetat-Schicht und/oder eine thermoplastische Polyurethan- S chi cht umfas st/umfas sen . Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (42) unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite (19) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (38) an der Innenseite (19) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist, und die Lichtquelle (36) an einer Seitenfläche des Einkoppelelements (38) angeordnet ist, so dass von der Lichtquelle (42) abgegebenes Licht durch das Einkoppelelement (38) umlenkbar und in die Lichtleiterschicht (40) einkoppelbar ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (38) ein für das Licht der Lichtquelle (36) transparenter Materialkörper ist, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolien (28, 30) der Beschattungsanordnung (20) PET -Folien sind. Fahrzeug (100) und/oder Fahrzeugdach (10), umfassend eine Fahrzeugscheibe (11) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeugscheibe (11) ein Deckelelement (12) eines Dachöffnungssy stems oder ein Festdachelement (14) ist.
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