带有PDLC遮光组件的车辆挡风板

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的车辆挡风板。

背景技术

这种车辆挡风板在实践中是已知的，并且尤其可以在车顶区域中用作车顶开口系统的固定车顶元件或可调节的顶盖元件。车辆挡风板构造为复合构件，该复合构件包括朝向车辆环境的挡风板外体和朝向车辆内室空间并形成车辆挡风板的内部视觉表面的挡风板内体。在挡风板内体和挡风板外体之间布置有遮光组件，该遮光组件包括电可切换的聚合物分散液晶层，即所谓PDLC层。PDLC层被布置在两个膜之间，在这两个膜的内侧分别布置有透明电极。通过电极，PDLC层可以在透过状态和阻断状态之间切换。在迄今的应用中，具有PDLC层和塑料膜的PDLC组件构造为乳白色。为了适应车辆的外观，例如为挡风板内体或挡风板外体使用彩色玻璃或使用彩色粘接膜。在复合结构中接收彩色膜等可能导致车辆挡风板浑浊。也可能包括彩色夹层的复合结构的层的大量层使得制造复杂并导致高制造成本。此外，在具有PDLC组件作为遮光组件的车辆挡风板中存在PDLC层的液晶在60℃以上的温度下改变其取向的问题。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种根据开头所述类型构造的车辆挡风板，其特点在于高的光学中性，并且具有多层结构，该多层结构在高功能的情况下有少量几个层就可以了。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的车辆挡风板来解决。

因此，根据本发明，提出了一种车辆挡风板，特别是车顶的挡风板，所述车辆挡风板包括复合结构，该复合结构具有挡风板外体和挡风板内体以及遮光组件，所述遮光组件包括聚合物分散液晶层(PDLC层)，所述液晶层可在透过状态和阻断状态之间切换并且所述液晶层布置在挡风板内体和挡风板外体之间。遮光组件还包括两个塑料膜，聚合物分散液晶层布置在这些塑料膜之间。遮光组件的膜中的至少一个和/或聚合物分散液晶层因此设置有黑色着色，使得所述复合结构在所述液晶层的透过状态下对可见光具有小于30％的透过率并且在所述液晶层的阻断状态下对可见光具有最大8％的透过率。

由于构造为黑色PDLC组件的遮光组件的黑色着色，可以实现车辆挡风板的有视觉吸引力的外观形象，这与多种车辆设计兼容。

术语“黑色着色”在这里被最广义地理解，包括深黑色的和暗灰色的着色状态。

由于黑色PDLC组件，可以省去另外的中间层或彩色的挡风板内体以使车辆挡风板适应车辆外观设计。还可以省去多个可能要着色的中间膜或类似物，这又导致与已知的车辆挡风板相比具有更低的浊度，从而导致更好的外观视觉形象。尽管如此，车辆挡风板仍满足高的安全要求，即使在用作车顶开口系统的顶盖元件或用作车顶的固定车顶元件时也是如此。

复合结构对可见光的透过率在PDLC层的透过状态和阻断状态下都是低的，这也导致通过车辆挡风板进入车辆内室的低的光输入量。

黑色PDLC组件的特点特别是在于对350nm至2500nm之间的波长范围内的电磁辐射的强吸收。因此，对于可见光，透过率小于30％。对于在700nm至2500nm之间的范围内的红外辐射，透过率也可以低于40％。

PDLC组件的黑色着色可以在Lab颜色空间中特别是通过颜色坐标L、a和b来定义，其中，L<30，-15

遮光组件的至少一个塑料膜的和/或液晶层(即液晶层的聚合物)的黑色着色可以通过使用合适的颜料和/或通过适当选择所使用的材料及其化学性质来调整。

由于PDLC组件的黑色着色，可能的是，在液晶层的阻断状态下，直接入射到PDLC组件上的可见光的透过率降低到低于2％、特别是甚至低于1％的值。在液晶层的透过状态下，对可见光的透过率优选在2％和30％之间的范围内。

在PDLC层的透过状态下，该黑色PDLC组件的浊度最大在5％。

塑料膜符合目的地在其内侧分别具有透明电极，使得邻接的聚合物分散液晶层可以通过改变电场来在阻断状态和透过状态之间调节。塑料膜可以特别是构造为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜、COP(环烯烃聚合物)膜或者也可以构造为PC(聚碳酸酯)膜，并且用ITO(氧化铟锡)或PEDOT:PSS覆层，以形成用于PDLC层的电极。

PDLC层可以是PNLC(聚合物网络液晶)层，在该层中，通过施加电压产生透过状态并且在没有电压的情况下存在阻断状态。替代地，它可以是在每个切换状态下都施加电压的层。那么它是所谓的逆反的双稳态PDLC层。与所选择的PDLC层变型无关，PDLC层都可以被分段或设置有图案。

为了即使在高外部温度下也确保遮光组件的功能，根据本发明的车辆挡风板的优选实施方式的复合结构在聚合物分散液晶层的朝向挡风板外体的一侧上包括至少一个用于反射红外辐射的层。由此能够避免可能由于PDLC层吸收热量而导致的不希望的缺陷。

用于反射红外辐射的层的反射率优选大于60％。特别是在该层对于红外辐射的反射率小于60％，例如从2％到60％时，可以在挡风板外体和黑色PDLC组件之间设置用于反射红外辐射的另外的层。该另外的层可以附加地布置在PDLC组件上，例如布置在附加施加的膜上，该膜因此可以是IR覆层的PET膜，或者也可以布置在挡风板外体的下侧上，或者以其他方式布置在挡风板外体和黑色PDLC组件之间。通过该附加层可以实现复合结构对红外辐射的至少60％的总反射率。

在根据本发明的车辆挡风板的一个特定实施方式中，用于反射红外辐射的层被布置在遮光组件的朝向挡风板外体的膜上，具体说以直接覆层的形式或以附加的被覆层的膜的形式，该膜设置有所述层并且被粘接到PDLC组件上。该层因此形成该膜的覆层。

还可以想到，用于反射红外辐射的层被布置在挡风板外体的内侧上。

为了保持对红外辐射的反射效果特别高并且保持对可见光的透过率高，在根据本发明的车辆挡风板的特定实施方式中，用于反射红外辐射的层具有多层结构，该多层结构是所谓的Low-E覆层(Low-E＝低发射率)。用于反射红外辐射的层构造为多层结构导致高反射率，特别是在650nm到2500nm之间的波长范围内。

特别是通过以下方式可以实现高反射率：用于反射红外辐射的层或所述多层结构的各个层由包括金属如金、银和铜以及氧化物如氧化锡、二氧化钛、氧化锌、氧化铟锡、氟化氧化锡、氧化锌锡和氧化铝的组中的至少一种材料形成。

在根据本发明的车辆挡风板的一个特定实施方式中，遮光组件的两个塑料层都设置有用于反射红外辐射的层。

设置有黑色着色的遮光组件尤其与黑色陶瓷条相关地提供积极的视觉外观形象。通过遮光组件的相应的反射覆层确保了对红外辐射的防护。反射覆层不仅可以保护车辆内室免受过高的热量输入，而且可以保护液晶层，使得即使在外部高温的情况下也能保证液晶层的功能。

此外，聚合物分散液晶层可以这样构造：使得其可以在透过状态和阻断状态之间能够被分段地切换和/或连续地调节。

在根据本发明的车辆挡风板的一个特定实施方式中，挡风板内体和挡风板外体分别拱曲地构造，具体说在挡风板纵向方向上和/或在挡风板横向方向上拱曲。限定该拱曲的曲率半径可以在所涉及的方向上变化，并且例如具有在1000mm和10000mm之间、特别是在2000mm和5000mm之间的值。遮光组件可以遵循该拱曲。

遮光组件在挡风板外体上和挡风板内体上的附接可以分别借助聚合物粘接膜以直接方式进行。不需要中间膜或者说中间层。聚合物粘接膜例如由热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、环氧树脂、硅酮、聚乙烯或由其他透明塑料膜形成。分别使用的聚合物粘接膜的折射率优选在挡风板内体或挡风板外体的折射率的范围内，并且具有例如大约1.5的值。

为了能够将根据本发明的车辆挡风板也用作所谓的环境光构件，该环境光构件在车辆内室中形成面式的照明体，在根据本发明车辆挡风板的优选实施方式中设置至少一个光源，其中，车辆挡风板内体形成散射板，光源的光能够耦入到该散射板中，使得挡风板内体作为整体或在限定的分段中照明。可切换玻璃、隔热保护和环境光照明这些功能则被集成到根据本发明的车辆挡风板中。黑色的PDLC组件有利于环境光效果。

为了优化挡风板内体的光耦入和光耦出，在根据本发明的车辆挡风板的特定实施方式中，在遮光组件的朝向挡风板内体的塑料膜上布置有用于反射可见光的反射层，其反射率优选为至少2％和/或其可以形成用于反射红外辐射的层。附加地通过在挡风板内体中的内部反射来增强环境光效果。

用于反射可见光的反射层也可以构造为多层结构或构造为单层。该单层或多层结构的多个层可以分别由例如包括银、金、铜、氧化锡、二氧化钛、氧化锌、氧化铟锡、氟化氧化锡、氧化锌锡和氧化铝的组中的至少一种材料形成

通过具有聚合物分散液晶层和设置有反射层的两个塑料膜的黑色PDLC组件，在特定实施方式中，由光源输入的光的例如至少2％的部分可以向车辆内室方向耦出。

为了改善光从散射层向车辆内室方向的耦出，有利的是，在用于反射可见光的反射层上布置散射中心。替换地或附加地，散射中心也可以集成到挡风板内体中，或者安置在挡风板内体的至少一个表面上。优选在黑色PDLC组件和挡风板内体之间布置散射中心或散射介质。

光散射中心可以由任何合适的材料或介质形成，例如由不透明的有机材料、无机材料、特别是陶瓷材料的颗粒、由透明的、半透明的或不透明的印刷物、由蚀刻、雕刻或通过激光烧蚀在挡风板内体上制成的图案或结构形成。半透明的材料可以直接印刷在玻璃上和/或构造为两层玻璃之间的印刷薄膜。

根据本发明的车辆挡风板的挡风板外体和挡风板内体可以由透明玻璃或其他合适的玻璃制成，或者也可以由塑料材料制成，例如聚碳酸酯。在特定实施方式中，挡风板内体也可以由硬的、抗冲击的和耐刮擦的覆层形成，该覆层构造在PDLC组件的背离挡风板外体的一侧上。

本发明主题的进一步的优点和有利构型可以从说明书、附图和权利要求中得出。

附图说明

根据本发明的车辆挡风板的实施例在附图中被示意性地简化示出，并且将在以下说明书中更详细地解释。附图显示：

图1是带有根据本发明的车辆挡风板的车顶的示意俯视图；

图2是穿过车辆挡风板的示意剖面；

图3是车辆挡风板的遮光组件在阻断状态a)和透过状态b)中；

图4是车辆挡风板的带有照明装置的剖面，以及

图5是车辆挡风板的另一实施方式的剖面。

具体实施方式

图1显示了在其他方面未详细示出的机动车的车顶10。车顶10是全景车顶，其具有可调节的顶盖元件12和固定地或者说不可动地与车辆车身连接的固定车顶元件14。顶盖元件12和固定车顶元件14分别构造为玻璃元件并且因此构造为车辆挡风板。它们具有如图2所示的相同的层结构。替代地，车顶可以具有第二固定车顶元件取代顶盖元件，或者具有唯一的固定车顶元件取代所述固定车顶元件和顶盖元件。

分别构造为车辆挡风板的车顶元件12和14分别是包括挡风板外体16和挡风板内体18的复合构件。挡风板外体16和挡风板内体18分别由石灰苏打透明玻璃制成。

挡风板外体16朝向车辆环境，而挡风板内体18朝向车辆内室并形成车辆挡风板10的内部视觉表面。

在挡风板外体16和挡风板内体18之间布置有遮光组件20，该遮光组件经由外部的聚合物粘接膜22或粘接剂附接到挡风板外体16上，并且经由内部的聚合物粘接膜24或粘接剂附接到挡风板内体18上。

遮光组件20是黑色的PDLC组件并且包括PDLC层26，该层在两侧分别被由PET制成的塑料膜28或30限界。在塑料膜28和30的内侧上分别布置有透明的电极32或34。借助电极32和34可以将电压施加到PDLC层26上，从而可以在阻断状态和透过状态之间调节PDLC层。

在背离PDLC层26的一侧上，塑料膜28和30分别具有覆层36或38，这些覆层是反射层。布置在朝向挡风板外体16的一侧上的覆层36是用于反射红外辐射的层，该层具有多层结构，该多层结构由多个层形成，这些层分别由银、金、铜、氧化锡、氧化钛、氧化锌、氧化铟锡、氟化氧化锡、氧化锌锡和/或氧化铝形成。

朝向挡风板内体18的覆层38也具有多层结构，其各个层可以由前述材料或这些材料的混合物组成。

塑料膜28和30以及PDLC层26分别具有黑色的着色，该着色借助分散到对应的材料中的颜料产生。

PDLC层可以这样切换，使得在没有电压施加到电极32和34上的阻断状态下，它对可见光的透过率小于3％(见图3a)。在有电压施加到电极32和34上的透过状态下，遮光组件20通过塑料膜28和30和/或PDLC层的黑色着色而对可见光具有这样的透过性：大约10％的部分通过(见图3b)。

如从图3a和3b可得知，特别是在朝向挡风板外体16的覆层36上，阳光的红外部分60％以上、例如约70％被反射，使得不仅保护PDLC层26、而且位于车辆挡风板下面的车辆内室都被保护而不过热，具体说在PDLC层26的透过状态和阻断状态下都被保护。

图4显示车辆挡风板40，它基本上与图2中的车辆挡风板相当，但与其不同的是，它附加设置有呈面式照明介质形式的环境光功能。为此，挡风板内体18形成对于光的散射板，该光由光源42发出并且耦入到挡风板内体18中。此外，在挡风板内体18和下面的具有覆层38的塑料膜30之间布置有散射中心44，这些散射中心支持光从车辆挡风板向车辆内室的方向耦出。覆层38是反射层，它也将可见光向车辆内室的方向反射。

遮光组件20在挡风板外体16上和挡风板内体18上的附接分别通过未详细示出的粘接层进行。

在其他方面，车辆挡风板40相当于图2中的车辆挡风板。

在另一个未示出的实施方式中，可以在挡风板内体和PDLC组件之间布置粘接膜，光源的光可以耦入到该粘接膜中。在其他方面，本实施方式相当于图4的实施方式。

图5显示了车辆挡风板50，它在很大程度上相当于图2的车辆挡风板，但与其不同的是，它包括PDLC组件20的硬覆层或抗刮覆层作为挡风板内体18'。挡风板外体16通过粘接剂结合到PDLC组件20上。在其他方面，该结构与图2的结构相当，因此可以参考与此相关的描述。

附图标记列表

10车顶

12顶盖元件

14固定车顶元件

16挡风板外体

18,18'挡风板内体

20遮光组件

22聚合物粘接膜

24聚合物粘接膜

26PDLC层

28塑料膜

30塑料膜

32电极

34电极

36覆层

38覆层

40车辆挡风板

42光源

50车辆挡风板