Transparente Materialien mit integrierter Mikrooptik

Standard-elektrochromes bzw. smartes Glas verändert die Transmission bei angelegter Spannung.

Das neue transparente multifunktionale smarte Glas fungiert gleichzeitig als Anzeige- und Bildgebungssystem.

Multifunktionales smartes Glas enthält integrierte Mikrostrukturoptiken, die für das bloße Auge unsichtbar sind.

Dieses revolutionäre Material könnte große Auswirkungen auf die Erkennung von Gesten, Smart Homes, wearable Technologien und vieles mehr haben.

Elektrochromes Glas, oder smartes Glas, variiert seine Transmission als Reaktion auf eine angelegte Spannung und gewinnt an Bedeutung in energieeffizienten Haushalten, hochwertigen Automobilfenstern und anderen Anwendungen, bei denen eine präzise Steuerung des transmittierten Lichts vorteilhaft ist. Ein neuartiges multifunktionales smartes Glas mit unsichtbar integrierter Mikrooptik fungiert aber auch als Display und Bildgebungssystem. Dadurch eröffnet es die Möglichkeiten für eine Vielzahl neuer Technologien.

Die erste Generation von smartem Glas: Elektrochromes Glas

Elektrochromes Glas ist die am häufigsten mit "smartem Glas" assoziierte Technologie. Viele Arten von elektrochromem Glas enthalten eine Flüssigkristallschicht, die es dem Material ermöglicht, von einem transparenten in einen undurchsichtigen Zustand zu wechseln. Wenn am elektrochromen Glas keine Spannung anliegt, sind die Flüssigkristalle zufällig ausgerichtet, streuen das einfallende Licht und verhindern die Transmission. Wenn jedoch eine Spannung angelegt wird, richten sich die Flüssigkristalle so aus, dass das Licht durch das Glas hindurch gelassen werden kann. Das US-Energieministerium gibt an, dass etwa 30% des Stromverbrauchs in US-Gebäuden für den Ausgleich von Energieverlusten durch Fenster aufgewendet werden. Demzufolge hätte die weit verbreitete Verwendung von elektrochromem Glas zur Lichtsteuerung das Potenzial, den Energieverbrauch deutlich zu senken.¹ Elektrochromes Glas wird auch in anderen Anwendungen verwendet, z. B. bei elektronisch dimmbaren Fenstern für neuere Flugzeuge.

Elektrochromes Glas ist elektrisch dimmbar, sodass die Transmission durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an eine interne Flüssigkristallschicht gezielt variiert werden kann.

Abbildung 1: Elektrochromes Glas ist elektrisch dimmbar, sodass die Transmission durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an eine interne Flüssigkristallschicht gezielt variiert werden kann.

Mehr als nur smart: Multifunktionales smartes Glas

Während elektrochromes Glas für die Transmissionskontrolle nützlich ist, bietet das von ZEISS entwickelte neue multifunktionale smarte Glas eine Vielzahl weiterer Funktionen, wie Eye- oder Gesten-Tracking, ohne sichtbare optische Systeme. Multifunktionsglas enthält eine Reihe von integrierten mikrostrukturierten Optiken, die völlig unsichtbar sind. Dr. Alexandre Gatto von ZEISS Microstructured Optics erklärte: „Man kann beliebig große Glasflächen mit vielseitigen Funktionen versehen. Das smarte multifunktionale Glas kann zukünftig gleichzeitig beleuchten, erkennen, filtern und projizieren. Eine absolute Innovation, die beispielsweise auch im Bereich Augmented Reality oder in der Automobilindustrie von großem Interesse sein wird.“

Abbildung 2: Transparentes multifunktionales smartes Glas fungiert zugleich als Fenster, Bildgebungssystem und Display.

Multifunktionales smartes Glas befindet sich aktuell bei ZEISS in der Entwicklung, wobei jedoch auf der Messe SPIE Photonics West 2019 bereits eine Produktdemonstration am Beispiel der Gestenerkennung präsentiert wurde. Diese Technologie bietet eine enorme Bandbreite potenzieller Anwendungen, angefangen bei intuitiven Gestenerkennungssystemen, über Smart Homes mit Glasoberflächen mit variabler Transmission, die auch als Displays fungieren, als Head-up-Displays bei Windschutzscheiben in Autos bis hin zu Wearebale Technologien für Augmented Reality. Eine ähnliche Technologie findet bereits Anwendung für semitransparente Displays in intelligenten Kühlschränken und anderen Arten von fortschrittlichen Displays.

Häufig gestellte Fragen

Verkauft Edmund Optics® multifunktionales smartes Glas oder elektrochromes Glas?

Multifunktionales smartes Glas befindet sich noch in der Entwicklungsphase der Firma ZEISS.

Verkauft Edmund Optics^® eine Technologie, die Flüssigkristalle analog zur Funktion im elektrochromen Glas anwendet?

Obwohl sie einem anderen Zweck verfolgen als das elektrochrome Glas, verkauft Edmund Optics^® polarisationsabhängige flache Linsen mit einem polymerisierten Flüssigkristallfilm. Abhängig von der Polarisation des einfallenden Lichts haben polarisationsabhängige flache Linsen entweder eine positive oder negative Brennweite. Weitere Informationen zu dieser Technologie finden Sie hier.

Referenzen

1.Bourzac, Katherine. “Smart Glass Made In One Step.” Chemical and Engineering News, 19 July 2012, cen.acs.org/articles/90/web/2012/07/Smart-Glass-Made-One-Step.html.

Multifunktionales smartes Glas

Juni 2019 | Weitere Themen aus dem Bereich Trends in der Optik