Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Die Erfindung betrifft außerdem eine Scheibe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.

Es sind zahlreiche Mittel und Vorrichtungen beschrieben, mittels derer ein Fahrzeuginsasse in einem Kraftfahrzeug gegen Blendung einer Lichtquelle wie beispielsweise Sonnenlicht, Straßenbeleuchtungen, Scheinwerferlicht, etc. geschützt werden kann. Eine technische Familie innerhalb dieser Mittel und Vorrichtungen ermöglicht dabei beispielsweise das partielle Abdunkeln von Kraftfahrzeugscheiben mithilfe von elektrisch steuerbaren Elementen. Diese Elemente können bestimmte Bereiche der Scheiben variabel eintönen oder undurchsichtig machen. Als Beispiel seien elektrochrome Verglasungen genannt, bei denen in Scheiben integrierte elektrochrome Schichten bei der Aufnahme oder der Abgabe von Ladungsträgern in Folge einer angelegten Spannung ihre Durchlässigkeit für Sonnenlicht ändern. Als weiteres Beispiel seien thermochrome Schichten genannt, welche ihre Farbe wechseln, wenn die Schichttemperatur einen bestimmten Wert übersteigt.

Auf einem anderen Funktionsprinzip beruhen PDLC-Verglasungen, bei denen Polymer- Dispersed-Liquid-Chrystal (PDLC) - Schichten eingetrübt werden, indem Lichtstreuung an Teilchen, deren Brechungsindex sich von ihrer Umgebung unterscheidet, stattfindet. Ohne angelegte Spannung sind die Flüssigkristalle willkürlich orientiert und Licht wird gestreut, während beim Anlegen einer elektrischen Spannung die Flüssigkristalle einheitliche ausgerichtet sind und somit die Schicht klar ist.

Eine sehr gute Möglichkeit zum reversiblen Verdunkeln von Scheibenbereichen bieten auch Suspended-Particle-Device (SPD)-Verglasungen. Das Funktionsprinzip von Suspended-Particle-Device (SPD) ist dem der PDLC-Systeme sehr, ähnlich. Als wesentlicher Unterschied absorbieren hier die ausgerichteten Teilchen in einer Richtung stark Licht. Eine Scheibe kann somit im ausgeschalteten Zustand, wenn keine elektrische Spannung angelegt ist, stark abgedunkelt werden.

Nachteilig ist, dass viele der derart schaltbaren Verglasungen sehr temperaturempfindlich sind. Deshalb wird beispielsweise bei Verwendung einer schaltbaren Verglasung auf SPD-Basis versucht, die Temperatur im Bauteil zu reduzieren, indem reflektive Beschichtungen auf die Scheiben aufgetragen werden. Dies ist aber aufwändig und die Temperatur kann oftmals nur ungenügend abgesenkt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe der eingangs genannten Art sowie eine Scheibe bereitzustellen, deren Funktionsfähigkeit auf verbesserte Weise gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird außerdem durch eine Scheibe nach Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.

Um eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe mit wenigstens einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs zu schaffen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Belüftungseinheit zum Belüften, insbesondere zum Abkühlen des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten Element umfasst. Hierdurch ist ein Abkühlen des Scheibenbereichs mit dem integrierten Element in sehr guter Weise ermöglicht. Somit ist die Funktionsfähigkeit des integrierten Elements stark verbessert.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung wenigstens eine Solarzelle umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung bereitstellbar ist. Hierdurch wird Energie gespart. Der Benutzer kann den Scheibenbereich mittels einer Belüftungseinheit abkühlen, ohne ständig Energie für die Belüftungseinheit beispielsweise in Form von Batterien kostspielig bereitstellen zu müssen. In weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine Solarzelle an der Scheibe angeordnet. Hierdurch ist die Quelle zum Gewinnen von Energie zum Betreiben der Belüftungseinheit in unmittelbarer Nähe des zu belüftenden Bereichs angeordnet. Da insbesondere dann belüftet werden muss, also Energie gebraucht wird, wenn beispielsweise durch starke Sonneneinstrahlung eine große Blendungsgefahr eines Fahrzeuginsassen besteht, kann die dann auf die Scheibe treffende Strahlungsenergie mittels der an der Scheibe angeordneten Solarzellen gleich sehr gut in Energie zum Betreiben der Belüftungseinheit zum Abkühlen des Scheibenbereichs verwendet werden.

Es ist vorteilhaft, dass wenigstens eine Solarzelle als Dünnschichtzelle ausgebildet ist. Mittels der Dünnschichtzelle kann auf einfache Weise Energie für die Belüftungseinheit gewonnen werden. Die Dünnschichtzelle ist dabei außerdem einfach und platzsparend anbringbar.

In weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine Solarzelle als im Wesentlichen transparente Dünnschichtzelle ausgebildet und zumindest bereichsweise in die Scheibe integriert. Durch die Integration der Dünnschichtzelle in die Scheibe wird die Bauteiltemperatur weiter gesenkt. Außerdem wird durch Verwenden der Dünnschichttechnologie zusätzlich die Lichttransmission des Gesamtsystems positiv beeinflusst.

Zusätzlich oder alternativ ist wenigstens eine Solarzelle an einem Schwarzbereich der Scheibe angeordnet. Wenn die Solarzelle nicht transparent gestaltet ist, kann sie hier einfach und platzsparend angeordnet sein, ohne die Sichteigenschaften der Scheibe nachteilig zu verändern.

Es ist von Vorteil, wenn die Belüftungseinheit als Standbelüftung ausgebildet ist. Mittels der Standbelüftung kann in sehr guter Weise die Temperatur des Scheibenbereichs mit dem integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs reguliert, insbesondere abgekühlt werden.

In weiterer Ausgestaltung ist das Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit als Suspended Particle Device - Schicht ausgebildet. Hierdurch wird die Temperaturempfindlichkeit der Verglasung auf SPD-Basis in sehr guter Weise ausgeglichen. Die Suspended Particle Device - Schicht ist mittels der Belüftungseinheit einfach und effizient abkühlbar. Die Aufgabe wird außerdem durch eine Scheibe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gelöst, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer Scheibe mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 Eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe, mit einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung eine Belüftungseinheit zum Belüften, insbesondere zum Abkühlen des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung bereitstellbar ist;

Fig. 2 einen schematischen und vergrößerten Querschnitt entlang der Linie H-M ¹ in Fig. 1 einer Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe, mit einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung eine Belüftungseinheit zum Belüften, insbesondere zum Abkühlen des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung bereitstellbar ist;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe, mit einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung eine Belüftungseinheit zum Belüften, insbesondere zum Abkühlen des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst, welche im Wesentlichen an einem gesamten Schwarzdruckbereich der Scheibe angeordnet ist;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines

Scheibenbereichs einer Scheibe, mit wenigstens einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung eine Belüftungseinheit zum Belüften, insbesondere zum Abkühlen des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten Element umfasst, wobei die Vorrichtung eine Solarzelle umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung bereitstellbar ist, wobei die Solarzelle als im Wesentlichen transparente Dünnschichtzelle ausgebildet und in die Scheibe integriert ist;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine Scheibe mit einer Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs der Scheibe, mit wenigstens einem in dem Scheibenbereich integrierten Element mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs, wobei die Vorrichtung eine Belüftungseinheit zum Belüften, insbesondere zum Abkühlen des reversibel abdunkelbaren Scheibenbereichs mit dem integrierten Element umfasst, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Solarzelle umfasst, mittels welcher gegebenenfalls elektrische Energie für die Belüftungseinrichtung bereitstellbar ist, wobei eine Solarzelle als im Wesentlichen transparente Dünnschichtzelle ausgebildet und in die Scheibe integriert ist, wobei eine weitere Solarzelle im Wesentlichen an einem gesamten Schwarzdruckbereich der Scheibe angeordnet ist;

Fig. 6 in a), b), c) und d) jeweilige schematische Ausschnitte einer von oben dargestellten Explosionsdarstellung eines Kraftfahrzeugs, wobei verschiedene Ausführungsbeispiele für die Anordnung einer Solarzelle für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdunkeln wenigstens eines Scheibenbereichs einer Scheibe in einem Kraftfahrzeug gezeigt sind. In Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Scheibe 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Scheibe 10 weist einen Durchsichtbereich 12 und einen Schwarzdruckbereich 14 auf. Die Scheibe 10 weist außerdem eine Vorrichtung 16 zum Verdunkeln eines Scheibenbereichs 18 der Scheibe 10 zum Schützen eines Fahrzeuginsassen vor Blendung bzw. Helligkeit auf. Hierfür ist in den Scheibenbereich 18 ein Element 20 mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit zum reversiblen Verdunkeln des Scheibenbereichs 18 integriert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Element 18 als eine Suspended Particle Device (SPD) - Schicht in an sich bekannter Weise in den Durchsichtbereich 12 der Scheibe 10 eingebettet. Wird eine elektrische Spannung an der SPD-Schicht angelegt, so ist die Scheibe im Wesentlichen durchsichtig, während sie bei nicht angelegter Spannung stark abdunkelt. Eine SPD-Schicht als Element 20 mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit soll jedoch nur ein Beispiel sein, prinzipiell können hier auch andere Systeme wie PDLC-Verglasungen oder ähnliches verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 16 ist immer dann vorteilhaft, wenn die schaltbare Verglasung temperaturempfindlich reagiert.

Die Vorrichtung 16 umfasst des Weiteren eine Belüftungseinheit 22. Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Standbelüftung 24 ausgebildet. Allerdings kann es sich auch um einen einfachen Lüfter, ein Gebläse oder dergleichen handeln. Mittels der Standbelüftung 24 ist der Scheibenbereich 18 mit dem Element 20 belüftbar, insbesondere abkühlbar.

Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 16 des Weiteren sechzehn Solarzellen 26, welche an einer Innenoberfläche 28 des Schwarzdruckbereichs 14 der Scheibe 10 angeordnet sind. Die Solarzellen 26 sind dabei im Wesentlichen gleichmäßig über die Innenoberfläche 28 des Schwarzdruckbereichs 14 der Scheibe 10 verteilt. Auch ist es möglich, eine andere, beliebig wählbare Anzahl von Solarzellen 26 zu verwenden. Mittels der Solarzellen 26 kann in an sich bekannter Weise Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt werden. Die so gewonnene elektrische Energie wird dann der Standlüftung 24 bzw. der Belüftungseinheit 22 bereitgestellt. Hierzu sind Verbindungskabel 30 vorgesehen, welche die Standlüftung 24 mit jeweiligen Solarzellen 26 elektrisch verbinden. Allerdings kann jede mögliche Verbindung zum elektrischen Verbinden der Solarzellen 26 mit der Standbelüftung 24 eingesetzt werden. Auch ist es möglich, die Standbelüftung 24 an einem beliebigen Ort anzuordnen, so lange weiterhin eine Belüftung, insbesondere eine Abkühlung des Scheibenbereichs 18 mit dem integrierten Element 20 ermöglicht ist. Auch die Solarzellen 26 können natürlich an einem beliebigen Ort angeordnet sein.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Scheibe 10 entlang der in Fig. 1 gezeichneten Linie M-Il' dargestellt. Die Scheibe 10 weist ein Außenglas 32 und ein Innenglas 34 auf. Die Solarzellen 26 sind an der Innenoberfläche 28 des Innenglases 34 angeordnet. Dabei ist gut die schichtförmige Anordnung des Elements 20, vorliegend also der Suspended Particle Device-Schicht, zwischen dem Innenglas 34 und dem Außenglas 32 erkennbar.

In einer alternativen Ausführungsform in Fig. 3 erstreckt sich eine Solarzelle 26 im Wesentlichen über die gesamte Innenoberfläche 28 des Schwarzdruckbereichs 14 der Scheibe 10. Die Solarzelle 26 speist dabei gegebenenfalls wiederum die Standbelüftung 24 mit aus Strahlungsenergie umgewandelter elektrischer Energie.

Alternativ und/oder zusätzlich kann die Solarzelle 26 wie in Fig. 4 als Dünnschichtzelle 36 ausgebildet sein. Die Dünnschichtzelle 36 ist vorliegend im Wesentlichen transparent ausgebildet und in die Scheibe 10 integriert. Dabei erstreckt sich die Dünnschichtzelle 36 über den gesamten Scheibenbereich 18 der Scheibe 10.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 16 ist in Fig. 5 dargestellt. In der schematischen Querschnittsansicht durch die Scheibe 10 erkennt man das Außenglas 32 und das Innenglas 34 sowie das dazwischen eingebettete Element 20, vorliegend also die SPD-Schicht. Zwischen dem Außenglas 32 und dem Element 20 ist die Dünnschichtzelle 36 in die Scheibe 10 integriert. Neben der Möglichkeit, durch die Dünnschichtzelle 36 aus Strahlungsenergie elektrische Energie für das Betreiben der Standbelüftung 24 zu gewinnen, senkt die so angeordnete Dünnschichtzelle 36 gleichzeitig die Temperatur der Scheibe 10 und dient damit bereits einer Kühlung des Scheibenbereich 18 mit dem Element 20. Beispielsweise kann die Dünnschichtzelle 36 durch Laminieren angebracht sein. Die Scheibe 10 weist noch eine weitere Solarzelle 26 auf, welche an einer Innenoberfläche 28 des Innenglases 34 angeordnet ist.

Weitere Anordnungsmöglichkeiten von Solarzellen 26 in einem Kraftfahrzeug sind in Fig. 6a, b, c und d schematisch dargestellt. Die jeweiligen Anordnungen sollen jedoch nur beispielhaft sein, prinzipiell können die Solarzellen 26 beliebig an jeweiligen Scheiben 10 oder auch an anderen Orten angeordnet sein. Fig. 6a zeigt eine Windschutzscheibe ausgebildete Scheibe 10, bei der die Solarzelle 26 in einem oberen Schwarzdruckbereich 14 der Scheibe 10 angeordnet ist. Fig. 6b zeigt beispielhaft ein Dachglas, welches ebenfalls eine Solarzelle 26, welche sich über den gesamten Schwarzdruckbereich 14 erstreckt, aufweist. Fig. 6c zeigt die Anordnung von sechs Solarzellen 26 in symmetrischer Form am Dach des Kraftfahrzeugs, Fig. 6d eine Heckscheibe 10 eines Kraftfahrzeugs, bei welchem vier Solarzellen 26 an einem Randbereich angeordnet sind.