DE3816069A1 - Einsatz fuer fenster oder tueren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatz oder Vorsatz für Fenster oder Türen im Hausbau, Fahrzeug- und Flugzeugbau o. dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Hausbau werden Fenster oder Türen mit Glas- oder Kunststoffeinsätzen versehen, um die Lichtdurchlässigkeit zu gewährleisten. Ein Fenster oder eine glasbestückte Eingangstür soll dabei das Tageslicht in das Hausinnere hereinlassen und den Innenraum aufhellen.

Sofern die Sonneneinstrahlung übermäßig groß ist, weisen Fenster verschiedene Mittel zur Zurückhaltung der Sonnenstrahlen auf. Im einfachsten Fall sind dies am Fenster außen oder innen angebrachte Jalousien oder Rolladen. Die Fensteroberfläche kann auch eine ggf. mittels Metallbedampfung aufgebrachte Reflektionsschicht zur Reflektierung der Sonnen- oder Lichtstrahlen aufweisen. Für Kraftfahrzeuge oder Flugzeuge sind spezielle Wärmedämmgläser oder Folien zur Zurückhaltung der Wärmestrahlung entwickelt worden.

Neben der Aufgabe der Regulierung der Lichteinstrahlung und damit der Regulierung der Aufheizung des Rauminneren haben Rolladen, Jalousien oder auch Vorhänge die weitere Aufgabe, die ungehinderte Durchsicht oder Einsehbarkeit des Innenraums zu vermeiden. Insbesondere nachts bei Innenraumbeleuchtung werden meist die verschiedensten Vorkehrungen zur Schließung der Fenster und damit zur Vermeidung der Einsehbarkeit in das Rauminnere getroffen.

Innerhalb eines Gebäudes sind ebenfalls lichtdurchlässige Türen oder Fenster anzutreffen, die dazu dienen, Tageslicht in innenliegende Flure oder Gänge einzulassen. Auch hier ist es nicht immer erwünscht, daß solche glasbestückten Türen oder Fenster stets für Blicke durchsichtig sind, weshalb z. B. trübes Milchglas o. dgl. verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einsatz oder Vorsatz für Fenster oder Türen für die verschiedensten Verwendungsarten zu schaffen, dessen Durchsichtigkeit bzw. Lichtdurchlässigkeit ohne die Verwendung herkömmlicher Bauteile wie Vorhänge, Jalousien o. dgl. beeinflußt bzw. geregelt werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Einsatz oder Vorsatz für Fenster oder Türen der einleitend bezeichnenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Technologie von Flüssigkristallelementen ist von Flüssigkristallanzeigen hinreichend bekannt. Hierzu wird beispielsweise auf die Literaturstelle Z: Elo 1980, Heft 6, S. 61 ff. verwiesen. Auf S. 62 dieser Literaturstelle ist u. a. ausgeführt, daß transmissive Anzeigen als Lichtschalter wirken, d. h. zur Abschottung einer Lichtquelle verwendet werden können. Dies geschieht dadurch, daß eine sog. Flüssigkristall-Drehzelle mit von Oberfläche zu Oberfläche um 90° verschraubten und ausgerichteten Molekülen beidseitig mit einem Polarisationsfilter versehen sind. Diese verschraubte Struktur führt zu einer Drehung von linear polarisiertem Licht um 90°. Das durch einen ersten Polarisationsfilter polarisierte Licht wird demnach in der Drehzelle um 90° gedreht und kann einen entsprechend richtig angeordneten zweiten Polarisationsfilter, der um 90° gegenüber dem ersten Polarisationsfilter gedreht angeordnet ist, passieren. Eine nicht angesteuerte, d. h. nicht unter Spannung stehende Flüssigkristall-Drehzelle zwischen zwei gekreuzten Polarisatonsfiltern läßt demnach das Licht hindurch und wird deshalb als transmissiv bezeichnet. Legt man an eine solche Flüssigkristall-Drehzelle eine Spannung an, so wird die Anordnung lichtundurchlässig, da sich die Moleküle in der Drehzelle linear ausrichten und das einfallende polarisierte Licht nicht mehr um 90° gedreht wird. Folglich kann das Licht durch den um 90° gedrehten Austritts-Polarisationsfilter nicht mehr hindurch treten.

Diese Technik ist hinreichend bekannt und beschrieben und sie wird im wesentlichen für Anzeigeelemente oder sog. LC- Displays verwendet. Eine weitere Beschreibung dieser Technik ist beispielsweise in der Zeitschrift Z: "Funkschau 20/1982" wiedergegeben. Auf die einschlägige Literatur hierfür wird ausdrücklich Bezug genommen.

Von der Firma Rafi GmbH & Co., Ravensburg ist auf der Hannover Messe 1988 eine neue Technologie unter der Bezeichnung LCID-Flüssigkristallanzeige in Folientechnologie bekannt geworden. Bei dieser Technologie werden winzige Flüssigkristallkügelchen in einem Polymerfilm eingebettet, wodurch ohne Einwirkung eines elektrischen Feldes eine Ausrichtung der Moleküle an der Kugeloberfläche erfolgt. Diese Emulsion wird zwischen zwei mit durchsichtigen Metalloxidelektroden versehene Polyesterfolien gebracht. Im Ruhezustand wird ein in diese Zelle einfallendes Licht gestreut und absorbiert, so daß die Zelle lichtundurchlässig ist. Legt man eine Spannung an den Elektroden an, so orientieren sich auch hier die Moleküle in Richtung der Feldlinien und die Zelle wird transparent. Diese Technologie hat den Vorteil bzw. die Besonderheit, daß die Flüssigkristalle nicht in Glas sondern zwischen Kunststoffolien eingebettet sind, so daß auch flexible Folien herstellbar sind. Ähnlich wie bei normalen Flüssigkristallelementen wird auch hier eine Ausrichtung der Moleküle in einem elektrischen Feld bewirkt, wobei allerdings eine angelegte Spannung zur Lichtdurchlässigkeit führt. Bei normalen Flüssigkristallelementen ist dies genau umgekehrt.

In den bekannten Veröffentlichungen über Flüssigkristallelemente wird das bestehende und zukünftige Einsatzgebiet ausschließlich oder im wesentlichen in Anzeigeelementen gesehen.

Die Erfindung möchte sich diese bekannte Technologie für ein völlig neues Einsatzgebiet zunutze machen, nämlich der Verwendung einer derartigen Technologie für den Fenster- bzw. Türbau. Danach werden Fensterflächen mit Flüssigkristallelementen als Deckschicht oder als Vorsatzschicht versehen, die je nach Aufbau im Normalzustand, d. h. nicht unter Spannung stehend, lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig sind. Vorzugsweise wird man als Normalzustand den lichtdurchlässigen Zustand wählen, da dies die normale Funktion eines Fensters ist. Will man das Fenster verschließen, d. h. lichtundurchlässig machen, so braucht man lediglich eine Spannung an das Fenster anzulegen, so daß eine Umorientierung der Flüssigkristallelemente in an sich bekannter Weise erfolgt. Die Deckschicht auf dem Fenster- oder Türeinsatz wird normalerweise unmittelbar innen oder zwischen einer Doppelverglasung auf die Glas­ oder Kunststoffoberfläche aufgebracht. Sie kann jedoch auch insbesondere bei Verwendung der geschilderten LCID- Folien als Folienvorhang hinter dem Glas oder zwischen der Doppelverglasung verwendet werden.

Die Verwendung dieser bekannten Technologie für ein völlig neues Anwendungsgebiet bringt eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten mit sich. So können die Fenster durch ein einfaches Anschalten der Spannung ganz oder teilweise verdunkelt werden, sofern insbesondere mit Polarisationsfiltern zur Lichtabschottung gearbeitet wird. Auch die Verwendung von normalen Flüssigkristallzellen, wie einleitend beschrieben, ergibt bei Anlegung einer Spannung eine Umorientierung der Moleküle, die die Lichtdurchlässigkeit mehr oder weniger stark einschränken kann. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Folien wäre eine stufenlose Regelung des Lichtdurchtritts möglich.

Insbesondere die beschriebene Technologie mit Flüssigkristallkügelchen in einem Polymerfilm erlaubt ohne weiteres einen sehr flachen Aufbau insbesondere auch als Folie oder Vorhang.

Dadurch daß die Erfindung keine Anzeigeelemente vorsieht, kann der technische Aufbau sehr einfach gehalten werden, d. h. es wird nur ein Spannungsanschluß für die maximal herstellbare oder benötigte Größe des Fensterelements benötigt. Sofern bei großen Fenstern oder Türen mehrere nebeneinander zu schaltende Flüssigkristallelemente benötigt werden, so können diese spannungsmäßig zusammengeschaltet werden. Sie können jedoch auch einzeln geschaltet werden, um so ggf. auch gestalterische Effekte zu erzielen.

Die bekannte Technologie muß an den neuen Verwendungszweck angepaßt werden, d. h. die bisher üblichen kleinen Anzeigeflächen mit Flüssigkristallschichten müssen auf Fenstergröße vergrößert werden. Selbstverständlich kann ein Fenster aus mehreren Einzelsegmenten bestehen.

Durch die Erfindung ergibt sich eine völlig neue Verwendung einer bisher gut bekannten Technologie. Hierdurch kann beispielsweise per Knopfdruck das Rauminnere sofort verdunkelt werden, was beispielsweise für Schulungsräume oder zur Abtrennung von nebeneinander liegenden Räumen zweckmäßig ist. Dadurch daß derartige Flüssigkristallelemente einen sehr niedrigen Stromverbrauch von z. B. nur 10 µA/cm² bei einer Wechselspannung zwischen 30 und 65 V benötigen, ist diese Methode auch durchaus wirtschaftlich zu verwirklichen. Bei großen Stückzahlen kann auch der Herstellungspreis in einem vernünftigen Rahmen gestaltet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch Abwandlungen des erfindungsgemäßen Gedankens. Insbesondere ist jegliche Verwendung von Flüssigkristallflächen in Form von Schichten oder Folien unmittelbar auf dem Fenstereinsatz aus Glas oder Kunststoff oder auch Vorsätze als Folienvorhang mit flächendeckenden Schichten aus Flüssigkristallelementen unter Schutz gestellt.

Claims (4)

1. Einsatz oder Vorsatz für Fenster oder Türen insbesondere im Hausbau, Fahrzeug- und Flugzeugbau oder dgl. mit einem lichtdurchlässigen Glas, Kunststoff oder sonstigem lichtdurchlässigen Material, dessen Lichtdurchlässigkeit durch ein zusätzliches Material veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Variation der Lichtdurchlässigkeit das Fenster, die Tür oder dgl. mit einer flächendeckenden Schicht oder Folie aus Flüssigkristallelementen versehen ist, wobei mittels einer angelegten Spannung eine durchsichtige und/oder undurchsichtige Schicht gebildet wird.

2. Einsatz oder Vorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine flächendeckende Schicht aus transmissiven Flüssigkristallelementen verwendbar ist, die als Flüssigkristall-Drehzellen mit gekreuzten Polarisationsfiltern ausgebildet sind.

3. Einsatz oder Vorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Drehzellen mit nematischen linearen Flüssigkristallen Flüssigkeitskügelchen in einem Polymerfilm verwendbar sind, wobei diese Emulsion zwischen zwei mit durchsichtigen Metalloxidelektroden versehenen Polyesterfolien eingebracht sind.

4. Einsatz oder Vorsatz nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von Lichtdurchlässigkeit zu Lichtundurchlässigkeit stufenlos erfolgt, wobei vorzugsweise mehrere Schichten oder Folien hintereinander geschaltet sind.