Gegenstand der Erfindung ist eine mehrschichtige Verscheibung mit elektrisch schaltbaren optischen Eigenschaften.

Gemäß WIKIPEDIA (Stichwort Intelligentes Glas, Abruf 28.06.2019) definiert der Begriff intelligentes Glas (englisch Smart Glass ) tönbare Verglasungen, deren Lichtdurchlässigkeit sich durch das Anlegen einer elektrischen Spannung (Elektrochromie), veränderte Lichtverhältnisse (Photochromie) oder Erwärmung (Thermochromie) verändert. Unter dem Oberbegriff intelligentes Glas werden verschiedene Techniken und Anwendungsfelder zusammengefasst. Je nach Ausführung können diese Gläser beispielsweise als Sonnenschutz dienen (Glas bleibt transparent) oder die Funktion eines Sichtschutzes (Glas wird opak) übernehmen.

Filip Bruyneel, Introduction of color in reflective PDLC and PNLC Microdisplays, Dissertation Universität Gent, Akademiejahr 2001 - 2002, im Internet abrufbar unter https://www.cmst.be/publi/docfb.pdf beschreibt in der niederländisch/ deutschen Doktorarbeit Displays unter Verwendung von Polymerdispergierten Flüssigkristallen (Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC) und Polymernetzwerk Flüssigkristallen (Polymer Network Liquid Crystal, PNLC), die keine Polarisationsfilter benötigen.

DE 40 38 498 Al beschreibt eine Folie, die zwei einzelne gedehnte Kunststoffe (z. PVC) -Folien mit gegenüberliegenden Seiten elektrisch leitende Schichten umfasst, zwischen denen sich eine nematische Flüssigkeit befindet. Die Folie kann auf Knopfdruck zwischen einem transparenten und einem nicht transparenten Zustand wechseln.

DE 41 18 208 Al beschreibt eine richtungsabhängige Abblendautomatik, d.h. eine Vorrichtung zur selektiven Abschwächung oder Ausblendung von Licht, wobei das einfallende Licht entweder bereits polarisiert ist oder durch zusätzliche Hilfsmittel polarisiert wird. Das so polarisierte Licht strahlt durch ein oder mehrere elektrisch angesteuerte Flüssigkristallelemente hindurch. Über optische Sensoren werden eine oder mehrere charakteristische Eigenschaften des Lichts, zum Beispiel die Intensität, in Abhängigkeit von der Richtung des einfallenden Lichts detektiert und in elektrische Signale umgewandelt. Die so erhaltenen elektrischen Signale werden zur Ansteuerung der durchleuchteten Flüssigkeitselemente verwendet. Durch wahlweise Schwellwertvorgabe setzt die Ansteuerung und damit eine Lichtabschwächung nur dann ein, wenn aus bestimmten Richtungen einfallendes Licht spezielle Eigenschaften zu einem ausreichenden Anteil aufweist.

WO 2015/055274 Al betrifft eine Vorrichtung zum Regulieren des Eintritts von Licht in einen Raum, wobei die Vorrichtung eine speziell entworfene schaltbare Schicht aufweist, die ein verdrilltes nematisches Flüssigkristallmedium und eine dichroitische Verbindung enthält.

EP 0 629 547 Al beschreibt ein Gerät zur Aufteilung einer Kabine eines Verkehrsflugzeugs in einen Arbeitsbereich für Flugpersonal und einen Nutzlastbereich. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem nicht transparenten Wandteil und mindestens einem Fensterteil. Der Fensterteil besteht aus zwei transparenten Deckschichten, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Ein Flüssigkristallfilm ist zwischen den Deckschichten angeordnet und mit einer Steuervorrichtung verbunden, um eine Steuerspannung für mindestens einen transparenten Betriebsmodus und mindestens einen milchig opaken Betriebsmodus bereitzustellen WO 2014/086555A1 beschreibt betrifft eine Verglasung mit elektrisch schaltbaren optischen Eigenschaften, zumindest umfassend: eine Außenscheibe und ein schaltbares Funktionselement, das über zumindest eine Fläche mit der Außenscheibe verbunden ist eine thermoplastische Folie, wobei die thermoplastische Folie mindestens ein Lumineszenzmaterial enthält.

WO 2014/072138A1 betrifft eine Verglasung mit schaltbaren optischen Eigenschaften, die mindestens umfasst: ein transparentes Substrat mit einer Außenfläche und einer Innenfläche, eine Reflexionsschicht auf der Außenfläche und / oder auf der Innenfläche und ein gegenüber der Reflexionsschicht innenseitig angeordnetes schaltbares Funktionselement, wobei die Reflexionsschicht ein Material mit einem Brechungsindex H _R von 1,6 bis 2,5, und wobei das Produkt des Brechungsindex H _R und der Dicke d der Reflexionsschicht 250 nm bis 960 nm beträgt.

US 2014/0268289 Al beschreibt ein elektrochromes Fenster mit variabler Transmission, umfassend: ein erstes und ein zweites im wesentlichen transparentes Substrat, denen elektrisch leitende Materialien zugeordnet sind; ein elektrochromes Medium, das in einer zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat angeordneten Kammer enthalten ist, die mindestens ein Lösungsmittel, mindestens ein anodisches elektroaktives Material, mindestens ein kathodisches elektroaktives Material und mindestens eines der anodischen und kathodischen elektroaktiven Materialien enthält; und wobei das elektrochrome Fenster einen E _Y von weniger als ungefähr 20 und bevorzugter weniger als ungefähr 5 aufweist, während es sich bei normalen Tageslichtbedingungen in einem Zustand geringer Durchlässigkeit befindet.

DE 10 2012 006 231 Al betrifft eine Schichtenanordnung, die in Abhängigkeit von ihrer Temperatur die Transmission von Licht verändert, wobei die Schichtenanordnung eine erste Polarisationsschicht, eine in Abhängigkeit von der Temperatur die Polarisationseigenschaften des Lichtes beeinflussende Schaltschicht und eine zweite Polarisationsschicht sowie eine zusätzliche NIR-transmissionshindernde Schicht aufweist.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine mehrschichtige Verscheibung bereitzustellen, die einen elektrisch schaltbaren, d.h. dimmbaren Sonnen- und Sichtschutz aufweist. Weitere wesentliche Merkmale der Verscheibung sollen sein:

1. Failsafe (ausfallsicher im stromlosen Zustand)

2. homogen und farbneutral

3. Flexibilität in der Anordnung, z.B. Muster und Design, Zellenteilungen, wie beispielsweise definierte örtlich begrenzte Flüssigkristallanzeigen, beispielsweise Blinds bzw. Segmente und/oder Schriftzüge

4. Stromversorgung liegt vorzugsweise im Niederspannungsbereich

5. kombinierte Privacy- und Sonnenschutzfunktion

6.

Der Begriff der Verscheibung bezieht sich nachfolgend insbesondere auf Verscheibungen von Flugzeugen, wird aber auch synonym für Verscheibungen von Immobilien im Innen- und Außenbereich, allgemein im Bereich der Fahrzeugtechnik, d.h. für Scheiben von Schiffen, Zügen und Kraftfahrzeugen, insbesondere PKW, LKW und Busse eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Verscheibungen können gleichermaßen auch als Sonnenblende in den Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Ein Problem des Standes der Technik besteht beispielsweise bei Flugzeugverscheibungen im Austausch und/oder der Umrüstung von bekannten elektrochromen oder elektrotropen Verscheibungen, beispielsweise wenn eine Scheibe ausfällt oder beschädigt ist. Hier hat das Bodenpersonal der Maschine höchstens 10 Minuten Zeit um eine Scheibe auszutauschen. Die bekannten Systeme des Standes der Technik sind aufwändig in Hinblick auf Zeit und Kosten. Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch eine mehrschichtige Verscheibung mit elektrisch schaltbaren optischen Eigenschaften, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verscheibung im spannungslosen Zustand maximale Transluzenz (Transparenz) und minimale Opazität für Licht im sichtbaren Bereich (380 nm bis 780 nm, insbesondere 400 nm bis 750 nm)und im Zustand angelegter Spannung demgegenüber geringere Transluzenz (Transparenz) und/oder höhere Opazität aufweist.

Der wesentliche Kern der Erfindung beschreibt somit ein „ Failsafe Smartglass Window" (insbesondere Solarzellen - batteriebetrieben) und somit eine Austauschlösung gegenüber dem Stand der Technik ohne Änderungen bzw. Wartungen, die an das in einem Flugzeug vorhandenes CAN (Controller Aera Network) angeschlossen werden kann. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung gegenüber dem oben definierten Stand der Technik liegen in dessen Flexibilität.

• Farbneutralität

• Homogenität

• Geringer Rand, beispielsweise weniger als 3 mm

• Geringes Gewicht

• Kleine Schaltgeschwindigkeit, beispielsweise <1 sec

• Direkter Anschluss an CAN ohne Zuschaltgerät. Ist kein Anschluss an CAN vorhanden, kann ein Solarbetrieb möglich sein

• Glas-Stärke beispielsweise 3 bis 8 mm

• Keine Blasenbildung

• Langlebigkeit.

Die Verscheibung kann beispielsweise direkt an die Partition ohne Schaltgerät an die CAN (direkter Kontakt zum Passagier) angeschlossen werden. Die aktive Verscheibung kann daher direkt an den Innenraum Rahmen der Scheibe implementiert werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Verscheibung in einer Version 1 von außen nach innen:

(a) eine Schutzscheibe,

(b) eine erste Flüssigkristallzelle

(c) eine erste Zwischenschicht, die insbesondere eine Klebeschicht umfasst,

(d) gegebenenfalls ein PN Flüssigkristall- und/oder ein PD Flüssigkristall- Element,

(e) eine zweite Zwischenschicht, die auch in Form einer Scheibe ausgebildet sein kann; für den Fall, dass das PN Flüssigkristall- und/oder ein PD Flüssigkristall-Element (d) nicht vorhanden ist, kann die Zwischenschicht (e) gegebenenfalls auch entfallen,

(f) eine zweite Flüssigkristallzelle und

(g) eine Innenscheibe.

H ierbei ist zu beachten, dass die Schutzscheibe nicht die äußerste, der Atmosphäre benachbarte Scheibe ist, die den Temperaturen und Witterungseinflüssen, beispielsweise während des Fluges ausgesetzt ist. Wenn die Schicht (d) nicht vorhanden ist, ist nur eine Zwischenschicht erforderlich.

In einer Version 2 sind gegenüber der Version 1 hier die Schichten (d) und (f) vertauscht, so dass der Sketcher-Eindruck, d.h. die milchig-weiße Trübung im Vordergrund steht.

Bevorzugte Materialien sind für alle Varianten und Versionen in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt, die auch Materialien für andere Versionen beschreibt:

Übersicht Version 2: Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in der Flexibilität der Lichttransmission. Zudem wird die Kombination Privacy und Sonnenschutz in Einem ergänzt, vor Allem als Failsafe Lösung. Auch eine optische Flexibilität durch variable Mehrschicht-Kombination ist möglich; siehe beispielsweise den Übergang von der Version 1 auf die Version 2, die gegebenenfalls auch beispielsweise insgesamt 8 Schichten haben könnte.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verscheibung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzscheibe (Außenscheibe), die Zwischenscheibe(n) und/oder die Innenscheibe jeweils Mineralglas, insbesondere gehärtetes Glas oder Kunststoffglas, insbesondere Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat umfassen können bzw. daraus bestehen. Die vorgenannten Gläser weisen eine überdurchschnittliche Härte und Kratzfestigkeit auf.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Verscheibung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das erste und/oder zweite Flüssigkristall-Element eine handelsübliche Flüssigkristallmischung zwischen zwei mit transparenten leitfähigen Oxiden beschichteten Scheiben (Folien) umfasst. Entsprechende Elemente sind beispielsweise von der Fa. Merck im Handel erhältlich.

Eine Verscheibung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dann besonders bevorzugt, wenn diese dadurch gekennzeichnet ist, dass auch das PN Flüssigkristall- und/oder das PD Flüssigkristall-Element sofern vorhanden im stromlosen Zustand farblos transparent sind. Der Vorteil liegt in der Ausfallsicherheit. Fällt der Strom aus, können Passagiere nach außen sehen, wenn beispielsweise eine Turbine brennt.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Verscheibung wie oben definiert, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das erste und zweite Flüssigkristallelement eine erste und eine zweite Polarisationsschicht bilden, die in Abhängigkeit von der angelegten Spannung die Transluzenz schalt. Der Vorteil liegt auch hier in der Ausfallsicherheit. Fällt der Strom aus, können Passagiere nach außen sehen, wenn beispielsweise eine Turbine brennt. Sonst würde das bei Anwesenheit eines PN Flüssigkristall-Elements keinen Vorteil bilden. Beide Systeme müssen ausfallsicher sein.

Mit hülfe der vorliegenden Erfindung gelingt die Bereitstellung von Verscheibungen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Hazewert (Trübung), bestimmt mit einem Hazemeter NDH 2000 bei Normlichtart D65 im spannungslosen Zustand im Bereich des sichtbaren Lichts weniger als 1%, insbesondere weniger als 0,5% beträgt. Damit ist die Verscheibung im stromlosen zustand praktisch klar durchsichtig. Im gleichen Spannungszustand kann die Transmission ebenfalls mit einem Hazemeter NDH 2000 bei Normlichtart D65 von wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 60% vermessen werden. Damit ist der erfindungsgemäße Schichtaufbau unter üblichen Bedingungen mit bloßem Auge praktisch nicht sichtbar. Der Haze und die Transmission werden wie im Stand der Technik üblich mit der Gesamtverscheibung unter Einsatz der Normlichtart D65 (siehe hierzu WIKIPEDIA, Stichwort "Normlichtart", Abrufdatum 28.06.2019) gemessen.

Bei angelegter Spannung kann erfindungsgemäß ein Hazewert mit dem Hazemeter NDH 2000 bei Normlichtart D65 von mehr als 70 %, insbesondere mehr als 80 % und/ oder eine Transmission im Spannungszustand mit dem Hazemeter NDH 2000 bei Normlichtart D65 von bis zu 20 %, insbesondere bis zu 10 % gemessen werden.

Gegebenenfalls kann die Verscheibung segmentierte Schaltbereiche der Zellen zur lokal begrenzten hell-dunkel und/oder transparent-opak Steuerung umfassen. Die Stromversorgung und Ansteuerung der Verscheibung oder einzelner Zellen erfolgt insbesondere durch externe Anschlüsse. Zum Beispiel steuert eine flache flexible Kontrolleinheit (PCB) mit dem CAN oder einer Batterie, die beispielsweise durch Solarzellen die Spannung speichert, die die einzelnen (Spannungs-) Schaltzustände) erlaubt. Damit ist eine autonome Funktion und Steuerung der Eigenschaften der Verscheibung und einzelner Zellen möglich.

Eine erfindungsgemäße Verscheibung kann weiterhin eine separate oder integrierte Bildschirm-/Displayeinrichtung aufweisen, da es erfindungsgemäß möglich ist, aktive oder passive Matrizen zu steuern, mit denen beispielsweise die Geschwindigkeit, Uhrzeit, Flughöhen, Zeichen (Gurt) dargestellt werden können. In gleicher Weise lassen sich auch (kleine) OLED Displays einbetten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Verscheibung eine in diese integrierte, flexible, gegebenenfalls eingebettete solarzellenbetriebene Batterie beispielsweise mit Touch-Funktion in der Bedieneinheit. Die Bedienung erfolgt dann durch eine Touchmembran. Diese Touchelemente werden über die PCB bzw. Steuerelemente als ON , OFF bzw. Schaltbefehle in die Funktion umgesetzt. Der User kann direkt an der Verscheibung, beispielsweise am Fenster über die Berührung der maskierten Touchbereiche die Verscheibung bedienen.