CN105723802A - 具有开关区域的可电加热的片材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有开关区域（10）的可电加热的片材（100），至少包括：-具有表面（Ⅲ）的透明的衬底（1），-至少一个透明的导电层（2），所述导电层（2）至少被布置在表面(Ⅲ)的一部分上，-至少一个分离线（4.1），所述分离线将层（2）以电的方式划分成加热区域（3）和开关区域（10），-至少两个为了连接到电压源（6）上所设置的汇流导体（5.1、5.2），所述汇流导体（5.1、5.2）与加热区域（3）这样地连接，使得在汇流导体（5.1、5.2）之间形成用于加热电流的电流路径（7），其中开关区域（10）具有至少一个接触区域（11）、引线区域（12）和连接区域（13），并且连接区域（13）可与传感器电子设备连接。

Description

具有开关区域的可电加热的片材
技术领域
本发明涉及具有开关区域的可电加热的片材（Scheibe）、片材装置、用于制造片材的方法以及所述片材的应用。
背景技术
车辆片材、尤其挡风玻璃的视野必须被保持没有冰和水汽。在具有内燃机的机动车辆情况下例如可以将借助于发动机热量加热的气流转向片材。
可替代地，片材可以具有电加热功能。因此复合片材是已知的，所述复合片材在单片材之一的内侧表面上具有由透明的、导电的涂层所组成的电加热层。通过外部的电压源，电流可以被传导通过导电的涂层，所述电流加热涂层和因此加热片材。WO2012/052315 A1公开例如基于金属的这样的可加热的导电的涂层。
电加热层的电接触典型地通过如由US 2007/0020465 A1已知的汇流导体进行。汇流导体例如由压印的和煅烧的银膏构成。汇流导体典型地沿着片材上面的边和下面的边伸展。汇流导体汇集流过电加热层的电流并且将所述电流传导到与电压源连接的外部引线。通常，施加在电加热层处的电压通过外部开关控制，所述外部开关在车辆情况下例如集成在仪表板中。这样的片材也可以具有与多个电压源连接的多个汇流导体，使得一定的区域可以附加地被加热，如由DE 10 2012 018 001 A1已知的那样。
已知的是：开关面可以通过线电极或者面电极或者通过两个耦合的电极的装置构造，例如作为电容性开关面。示例在US 2007/0194216 A1中可找到。如果对象靠近开关面，那么面电极对地的电容改变或者由两个耦合的电极构成的电容器的电容改变。通过电路装置或者传感器电子设备来测量电容变化并且在超过阈值时触发开关信号。用于电容性开关的电路装置例如由DE 20 2006 006 192 U1、EP 0 899 882 A1、US 6,452,514 B1和EP 1 515 211 A1已知。
发明内容
本发明的任务在于：提供改善的可电加热的片材，所述片材具有开关区域，所述开关区域可以简单地并且成本低地被集成到片材中，所述开关区域不妨碍通过片材的透视（Durchsicht）并且在片材中具有近似均匀的加热功率分布。
本发明的任务按照本发明通过按照独立权利要求1的具有开关区域的可电加热的片材解决。优选的实施由从属权利要求得知。
按照本发明的具有开关区域的可电加热的片材至少包含以下特征：
- 具有表面的透明的衬底；
- 至少一个透明的导电层，所述导电层至少布置在表面的一部分上；
- 至少一个分离线，所述分离线以电的方式将层划分为加热区域和开关区域；
- 至少两个为了连接到电压源上所设置的汇流导体，所述汇流导体与加热区域这样地连接，使得在汇流导体之间形成用于加热电流的电流路径，
其中，开关区域具有至少一个接触区域、引线区域和连接区域并且所述连接区域可与传感器电子设备电连接。
引线区域将接触区域与连接区域电连接。
层通过至少一个分离线以电的方式划分为加热区域和开关区域。开关区域具有三个区域：接触区域、引线区域和连接区域。因此清楚的是：不仅接触区域、引线区域而且连接区域是该层的区域。因此不言而喻：接触区域、引线区域和连接区域也是由该层的材料组成的。所述区域是这样连通的并且由此导电地彼此相连接，使得引线区域将接触区域与连接区域电连接。
在按照本发明的片材的一种有利的构型中，引线区域的纵向基本上布置在加热电流的电流路径的方向上。这里基本上意味着：在电流路径和引线区域的纵向之间的角度α为0°至45°、优选地0°至20°并且特别优选地0°至10°。这是特别有利的，因为引线区域仅轻微地干扰通过加热区域的电流流动。如果电流路径和引线区域不是直线的，那么电流路径的方向和引线区域的纵向分别表示平均的方向。
在本发明的另一有利的构型中，引线区域的长度lZ与宽度bZ的比例小于或者等于1:700并且优选地为1:1至1:100。如果引线区域不具有恒定的宽度bZ、例如当所述引线区域是梯形地或者水滴形地被构造时，那么在本发明的范围内将宽度bZ理解为引线区域的平均宽度。
引线区域的长度lZ优选地为1 cm至70 cm并且特别优选地3 cm至8 cm。引线区域的宽度bZ优选地为0.5 mm至10 mm并且特别优选地0.5 mm至2 mm。引线区域的形状优选地是矩形的、条带形的或者线形的。
在按照本发明的片材的一种有利的构型中，连接区域被布置在片材的外边缘处和/或与汇流导体之一相邻地布置。在此，与外边缘或者与最近的汇流导体的间隔优选地为小于10 cm、特别优选地小于0.5 cm。这允许在视觉上不显眼的黑色印刷下或者利用盖板、例如照相机壳体掩盖连接区域例如与薄膜导体的电接触部。
在按照本发明的开关区域的一种有利的构型中，接触区域具有1 cm2至200 cm2、特别优选地1 cm2至9 cm2的面积。接触区域的长度lB优选地为1 cm至14 cm并且特别优选地1 cm至3 cm。接触区域的最大的宽度bB优选地为1 cm至14 cm并且特别优选地1 cm至3 cm。接触区域原则上可以具有每种任意的形状。能够使加热电流的电流流动围绕接触面良好地绕行的形状是特别适合的。特别适合的接触区域以圆形、椭圆形或者水滴形方式被构造。可替代地，有角的形状是可能的，例如三角形、正方形、矩形、梯形或者其他种类的四边形或者更高阶的多边形。一般而言，当可能的角被倒圆时是特别有利的。这适用于尤其在接触区域与引线区域和/或引线区域与连接区域之间的过渡区域中的、开关区域的所有区域。当角具有至少3 mm、优选地至少8 mm的曲率半径时，是特别有利的。
在按照本发明的开关区域的另一有利的构型中，引线区域的宽度bZ与接触区域的最大宽度bB的比例为至少1:2并且尤其至少1：10。由此可以获得特别良好的开关结果。
在按照本发明的片材的一种有利的构型中，分离线的宽度d为30 μm至200 μm并且优选地70 μm到140 μm。这样薄的分离线允许安全的并且足够高的电绝缘，并且同时不干扰或者仅些微地干扰通过片材的透视。
按照本发明的片材的另一有利的构型包含复合片材，其中具有导电层的衬底表面通过热塑性中间层与覆盖片材平面地连接。这具有优点：开关区域和加热区域密闭地被包围在复合片材的内部中，并且由此被保护免受直接的触碰和腐蚀。
开关区域优选地是电容性开关区域。在有利的构型中，开关区域在此构成面电极。面电极的电容通过外部电容性传感器电子设备被测量。当接地的物体出现在面电极的附近或者例如触碰在面电极上方的绝缘层时，面电极的电容对地发生改变。绝缘层尤其包括衬底自身或者中间层或者覆盖片材。通过传感器电子设备测量电容变化，并且在超过阈值时触发开关信号。开关区域通过面电极的形状和大小确定。
在按照本发明的片材的可替代的构型中，导电层具有至少一个另外的分离线，所述另外的分离线将导电层以电的方式划分为开关区域的周围区域。当周围区域至少部分地并且优选地完全地围住开关区域时，是特别有利的。这样的周围区域是有利的，因为由此加热区域和特别是在加热区域中的电压变化对开关区域的影响得以减小。
在按照本发明的片材的另一有利的构型中，周围区域具有与开关区域类似的或者相同的形状。尤其是圆形的、椭圆的或者水滴形的形状或者倒圆角的形状以及条带形是特别有利的，因为由此加热电流特别有利地围绕周围区域被传导并且不出现或者仅出现的少量局部加热、所谓的热点。
按照本发明的周围区域优选地拥有与限制开关区域的分离线的小于或者等于20 mm的间隔、特别优选地5 mm至15 mm。由此开关区域可以特别良好地从加热区域屏蔽。
当周围区域具有可以与传感器电子设备连接的另一连接区域时，是特别有利的。
在这样的布置中，开关区域和周围区域构成两个电容性地彼此耦合的电极，由电极构成的电容器的电容在靠近物体、例如人类身体部分时发生改变。电容变化由传感器电子设备测量，并且在超过阈值时触发开关信号。敏感的区域通过区域的形状和大小被确定，在所述区域中电极电容性地耦合。
可替代地，开关区域也可以具有电感的、热的或者所有其他的无触碰的传感器功能。“无触碰的”在此意味着：不需要直接触碰导电结构来触发开关过程。不言而喻，如果导电结构对用户是可达的，那么开关功能即使在直接触碰导电结构的情况下也是有效的。原则上也可以构造具有与触碰有关的传感器功能的开关区域。
开关区域并且必要时周围区域被集成到按照本发明的片材中。也即开关作为必须被安装在片材处的单独的构件是不必要的。按照本发明的可以构造为单片材或者为复合片材的片材，优选地也不具有在透视区域中布置在所述片材的表面上的其他构件。这在片材的薄的结构方式以及对通过片材的透视的仅微小的干扰方面是特别有利的。
本发明的一个有利的方面包括具有按照本发明的片材和传感器电子设备的片材装置，所述传感器电子设备通过连接区域与开关面并且必要时通过另一连接区域与周围面电连接。传感器电子设备优选地是电容性传感器电子设备。
在按照本发明的开关装置的一种有利的构型中，传感器电子设备的灵敏度这样选择，使得传感器电子设备在用人类手指在衬底上触碰接触区域时输出开关信号而当在覆盖片材上触碰接触区域时不输出开关信号或者其他的开关信号。不言而喻，也可以利用多个手指或者其他人类身体部分来触碰接触区域。在本发明的范围内将“触碰”理解为导致测量信号、例如电容的可测量的变化的与开关区域的每种相互作用。这尤其是对开关区域的直接触碰或者越过绝缘体、例如越过衬底的厚度或者中间层的厚度或者中间片材和覆盖片材的厚度触碰。
输出的开关信号可以是任意的并且匹配于相应使用的需求。所以开关信号可以表示正电压、例如12 V，无开关信号可以表示例如0 V并且另一开关信号可以表示例如+6 。开关信号也可以对应于在CAN总线情况下常见的电压CAN_High和CAN_Low，并且可以使所述电压变化位于其之间的电压值（um …wechseln）。开关信号也可以是脉动的和/或数字编码的。
传感器电子设备的灵敏度在简单的实验范围内可以根据接触区域的大小和根据衬底、中间层和覆盖片材的厚度被求取。尤其通过具有2至4的介电常数数字并且优选地0.5mm最小厚度的中间层得出在通过衬底触碰接触面相比于通过覆盖片材触碰之间的电容变化中的明显区别。在此，如果覆盖片材具有相同的或者比衬底更大的厚度，那么是特别有利的。
这样的按照本发明的片材装置的特别的优点在于：开关信号仅在从一侧触碰片材时才可以被触发。当在车辆片材中使用片材装置和在车辆内部空间的方向上以衬底侧安装片材时，可以例如安全地避免通过人员从外部触发开关过程或者通过雨或者刮雨器的运动非故意地触发开关过程。这对于专业人员是出乎意料的和令人惊讶的。
结合刚刚提及的片材装置或者对此可替代地，传感器电子设备的灵敏度可以被这样地选择，使得所述传感器电子设备在利用人类手指在衬底和/或覆盖片材上触碰接触区域时输出开关信号，并且当在衬底和/或覆盖片材上触碰引线区域时不输出开关信号或者输出其他的开关信号。
传感器电子设备的灵敏度在简单的实验范围内可以根据接触区域的大小并且根据引线区域的宽度和长度之间的纵横比以及几何形状被求取。在此，如果引线区域的宽度尽可能小地被选择，那么是特别有利的。
按照本发明的片材装置的该实施方式的特别的优点在于，开关信号仅在触碰接触区域或者其邻近的周围时才可以被触发，并且从而开关过程的精确的控制是可能的，并且例如避免不是故意的开关。
在按照本发明的片材装置的一种有利的改进方案中，连接区域与扁形导体（Flachleiter）连接，并且扁形导体从片材引出。于是可以特别简单地在使用位置处将集成的片材装置与电压源和信号线路连接，其例如在车辆中通过CAN总线分析传感器电路的开关信号。
汇流导体优选地沿着导电层的侧边布置。汇流导体的长度典型地基本上等于导电层的侧边的长度，但是也可以是稍大或者稍小。多于两个的汇流导体也可以布置在导电层上、优选地在边缘区域中沿着导电层的两个相对的侧边布置。例如为了在一个层中构造两个或多个独立的加热区域，或者当汇流导体通过一个或多个无涂层的区、例如通信窗被中断或者偏移时，多于两个的汇流导体也可以布置在导电层上。按照本发明的教导于是适用于至少一个独立的加热区域并且优选地适用于独立的加热区域中的每一个。
在一种有利的构型中，按照本发明的汇流导体被构造为压印的和煅烧的导电的结构。压印的汇流导体优选地包含至少一种金属、金属合金、金属化合物和/或碳、特别优选地贵金属并且尤其银。印刷膏优选地包含金属的粒子、即金属粒子和/或碳并且尤其贵金属粒子、例如银粒子。导电性优选地通过导电的粒子实现。粒子可以位于有机的和/或无机的基质、诸如膏或者墨水中，优选地作为具有玻璃粉的印刷膏。
第一和第二汇流导体的宽度优选地为2mm至30mm、特别优选地4mm至20mm并且尤其10mm至20mm。较薄的汇流导体导致太高的电阻并且因此导致在运行中汇流导体的太高的温升。此外，较薄的汇流导体实在难以通过印制技术、例如丝网印刷来制造。较厚的汇流导体需要不期望地高的材料使用。此外，所述较厚的汇流导体导致片材的透视区域的过大的和不美观的限制。汇流导体的长度取决于加热区域的扩展。在典型地以条带的形式被构造的汇流导体情况下，其尺寸中的较长尺寸被称作长度以及其尺寸中的不太长的尺寸被称作宽度。第三或者附加的汇流导体也可以较薄地被设计，优选地0.6mm至5mm。
压印的汇流导体的层厚度优选地为5μm至40μm、特别优选地8μm至20μm，并且完全特别优选地8μm至12μm。具有所述厚度的压印的汇流导体可以在技术上简单地被实现并且具有有利的载流能力。
汇流导体的比电阻ρa优选地为0.8μOhm·cm至7.0μOhm·cm并且特别优选地1.0μOhm·cm至2.5μOhm·cm。具有该范围内的比电阻的汇流导体可以在技术上简单地被实现，并且具有有利的载流能力。
但是可替代地，汇流导体也可以被构造为导电薄膜的条带。汇流导体于是例如至少包含铝、铜、镀锡的铜、金、银、锌、钨和/或锡或者其合金。条带优选地拥有10μm至500μm、特别优选地30μm至300μm的厚度。由具有所述厚度的导电薄膜组成的汇流导体可以在技术上简单地被实现，并且具有有利的载流能力。条带可以例如通过焊接物料、通过导电的粘接剂或者通过直接的平放与导电的结构导电地连接。
按照本发明的片材包括其上布置有可加热的导电层的衬底。按照层的类型有利的是，利用保护层、例如漆、聚合物薄膜和/或覆盖片材来保护所述层。
在按照本发明的片材的一种有利的构型中，其上布置有透明的导电层的衬底的表面通过热塑性中间层与覆盖片材以平面的方式连接。
基本上所有电绝缘衬底适合作为衬底和必要时覆盖片材，所述电绝缘衬底衬底在制造和使用按照本发明的片材的条件下是热和化学稳定的以及尺寸稳定的。
衬底和/或覆盖片材优选地包含玻璃、特别优选地平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃或者透明塑料、优选地硬质透明塑料、尤其聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物。衬底和/或覆盖片材优选地是透明的、尤其对于片材作为车辆的挡风玻璃或者后窗玻璃的使用或者其他的使用是透明的，在所述其他的使用中高的光透射是期望的。于是具有在可见光谱范围中大于70%的透射的片材被理解为在本发明的意义上的透明的。但是对于不处于驾驶员的交通相关的视野中的片材，例如对于顶部片材，透射也可以小得多，例如大于5%。
衬底和/或覆盖片材的厚度可以宽广地变化并且因此出色地被匹配于个别情况的需求。优选地，对于车辆玻璃使用1.0mm至25mm、优选地1.4mm至2.5mm的标准厚度，并且对于家具、设备和建筑物、尤其对于电加热体优选地使用4mm至25mm的标准厚度。片材的大小可以宽光地变化，并且取决于本发明使用的大小。衬底并且必要时覆盖片材例如在车辆制造中和架构范围中具有200cm2直至20m2的常见面积。
片材可以具有任意的三维形状。优选地，三维形状不拥有阴影区，使得所述片材可以例如通过阴极溅射被涂层。优选地，衬底是平坦的或者轻微地或者强烈地在空间的一个方向或者多个方向上弯曲。平坦衬底尤其被使用。片材可以是无色的或者有色的。
多个衬底和/或覆盖片材通过至少一个中间层彼此连接。中间层优选地包含至少一种热塑性塑料、优选地聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。但是热塑性中间层也可以例如包含聚氨酯（PU）、聚丙烯（PP）、聚丙烯酸酯、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚醋酸酯树脂、浇铸树脂、丙烯酸脂、氟化乙烯丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯四氟乙烯或者其共聚物或者混合物。热塑性中间层可以通过一个或者也可以通过多个相叠地布置的热塑性薄膜构造，其中热塑性薄膜的厚度优选地为0.25mm至1mm，典型地0.38mm或者0.76mm。
在由衬底、中间层和覆盖片材组成的按照本发明的复合片材的情况下，透明的导电层可以直接地被施加到衬底上，或者被施加到载体薄膜或者中间层自身上。衬底和覆盖片材分别具有内侧表面和外侧表面。衬底和覆盖片材的内侧表面彼此朝向地并且通过热塑性中间层彼此连接。衬底和覆盖片材的外侧表面彼此并且与热塑性中间层背离。透明的导电层优选地被施加在衬底的内侧表面上。当然，另一导电层化部也可以被施加在覆盖片材的内侧表面上。片材的外侧表面也可以具有涂层。术语“衬底”和“覆盖片材”被选择用于在按照本发明的复合片材情况下区别两个片材。没有关于几何布置的陈述与所述术语关联。如果按照本发明的片材例如被设置用于在例如车辆或者建筑物的开口中将内部空间相对于外部环境分离，则衬底可以朝向内部空间或者外部环境。
导电层优选地包含透明的、导电的涂层。透明的意味着这里对于电磁辐射、优选地300nm至1300nm波长的电磁辐射并且尤其对于可见光是可穿透的。
按照本发明的导电层例如由 DE 20 2008 017 611 U1、EP 0 847 965 B1或者WO 2012/052315 A1 已知。所述层典型地包含一个或多个、例如两个、三个或者四个导电的功能层。功能层优选地包括至少一种金属、例如银、金、铜、镍和或铬或者金属合金。功能层特别优选地包含至少90重量%的金属、尤其至少99.9重量%的金属。功能层可以由金属或者金属合金组成。功能层特别优选地包含银或者含银的合金。这样的功能层在可见光谱范围中在同时高的透射的情况下具有特别有利的导电性。功能层的厚度优选地为5nm至50nm，特别优选地8nm至25nm。在功能层的厚度的该范围中，实现在可见光谱范围中有利地高的透射和特别有利的导电性。
典型地，分别在可加热的涂层的两个相邻的功能层之间布置至少一个介电层。优选地，另一介电层被布置在第一功能层之下和/或最后的功能层之上。介电层包含至少一个由介电材料组成的单层，其例如包含氮化物、例如氮化硅或者氧化物、例如氧化铝。但是介电层也可以包括多个单层，例如介电材料的单层、平滑层、适配层、阻滞剂层（Blockerschichten）和/或抗反射层。介电层的厚度例如为10nm至200nm。
所述层结构通常通过一序列沉积过程来获得，所述沉积过程通过真空方法、例如磁场增强的阴极溅射被执行。
其他的适合的导电层优选地包含铟锡氧化物（ITO）、掺杂氟的氧化锡（SnO2：F）或者掺杂铝的氧化锌（ZnO：Al）。
导电层原则上可以是可以被电接触的每个涂层。如果按照本发明的片材应当能够实现透视（如例如在窗区域中的片材中情况那样），那么导电层优选地是透明的。在一种有利的构型中，导电层是具有小于或等于2μm、特别优选地小于或等于1μm的总厚度的多个单层的层结构或者层。
有利的按照本发明的导电层具有0.4欧姆/平方至10欧姆/平方的表面电阻。在一种特别优选的构型中，按照本发明的导电层具有0.5欧姆/平方至1欧姆/平方的表面电阻。具有这样的表面电阻的涂层特别适合用于在12V至48伏特的典型的车载电压的情况下或者在具有直至500V的典型的车载电压的电动车的情况下对车辆片材加热。
导电层可以在衬底的整个表面上延伸。但是可替代地，导电层也可以仅在衬底的表面的一部分上延伸。导电层优选地在衬底的内侧表面的至少50%、特别优选地至少70%并且完全特别优选地至少90%上延伸。导电层可以具有一个或多个未涂层的区。所述区对于电磁辐射可以是可穿透的，并且例如作为数据传输窗或者通信窗是已知的。
在作为复合片材的按照本发明的片材的一种有利的构型中，衬底的内侧表面具有带有2mm至50mm、优选地5mm至20mm宽度的环绕的边缘区域，所述边缘区域不配备有导电层。导电层于是不具有与大气的接触，并且在片材的内部中通过热塑性中间层有利地被保护免受损坏和腐蚀。
电引线优选地被构造为薄膜导体或者挠性的薄膜导体（扁形导体、扁平带导体）。这不仅适用于加热区域的汇流导体的引线，而且适用于开关区域的引线，所述引线与所述一个或多个连接区域连接。薄膜导体被理解为电导体，所述电导体的宽度明显地大于其厚度。这样的薄膜导体例如是包括条带或者带，所述条带或带包含或者由铜、镀锡的铜、铝、银、金或者其合金组成。薄膜导体例如具有2mm至16mm的宽度和0.03mm至0.1mm的厚度。薄膜导体可以具有例如基于聚酰亚胺的绝缘的、优选聚合物的覆盖物。适合用于接触片材中的导电涂层的薄膜导体具有仅仅例如0.3mm的总厚度。这样薄的薄膜导体可以没有困难地在各个片材之间被嵌入在热塑性中间层中。多个彼此电绝缘的导电层可以位于薄膜导体带中。
可替代地，薄的金属导线也可以被用作电引线。金属导线尤其包含铜、钨、金、银或者铝或者上述金属中的至少两种的合金。所述合金也可以包含钼、铼、锇、铱、钯或者铂。
在本发明的一种有利的构型中，将电引线利用接触带与汇流导体连接，例如借助于焊接物料或者导电的粘合剂。接触带于是与汇流导体连接。接触带有利地提高汇流导体的载流能力。此外，可以通过接触带，减少在汇流导体和引线之间的接触位置的不期望的加热。此外，因为不必将引线与已经施加的汇流导体连接、例如被焊接，所以接触带简化通过电引线对汇流导体的电接触。
接触带优选地包含至少一种金属、特别优选地铜、镀锡的铜、银、金、铝、锌、钨和/或锡。这鉴于接触带的导电性是特别有利的。接触带也可以包含合金，所述合金优选地包含一种或多种所提及的元素和必要时其他的元素，例如黄铜或者青铜。接触带可以简单地被放置到汇流导体上，并且在层压的片材之内持久地稳定地被固定在规定的位置。
在本发明的一种有利的构型中，按照本发明的片材具有光照射装置和光偏转装置。光照射装置和光偏转装置在此被布置在衬底中或者衬底处和/或布置在覆盖片材处。开关区域可以布置在与光偏转装置相同的衬底表面处。在此，具有开关区域的导电层从衬底的方向看可以布置在光偏转装置之上或者之下，或者布置在与光偏转装置相同的层面中。可替代地，导电层和光偏转装置可以布置在衬底的相对的表面处。
按照本发明，光照射装置包括至少一个光源、优选地LED或者OLED。特别的优点在于小的尺寸和少的功率消耗。从光源发射的波长范围可以在可见光的范围中例如按照实用观点和/或审美观点自由地被选择。光照射装置可以包括尤其用于将光转向的光学元件、优选地反射器和/或光波导、例如玻璃纤维或者聚合物光学纤维。光照射装置可以布置在衬底或者覆盖片材的任意的位置处，尤其布置在衬底或者覆盖片材的侧边缘处或者布置在衬底或者覆盖片材中的小的凹槽中间。
光偏转装置优选地包括粒子、点栅格、标签、积聚、沟槽、切口、刻线栅格、压印和/或丝网印刷，并且适合用于将在衬底中或者在覆盖片材中传送的光从所述衬底或覆盖片材耦合输出。
光偏转装置可以布置在衬底或者覆盖片材的层面上的每个任意的位置处。如果光偏转装置布置在开关区域的区域中或者邻近的周围中并且因此能够实现否则几乎不可见的开关区域的快速的找出，则是特别有利的。这尤其在晚上或者黑暗的情况下是特别有利的。
可替代地，可以通过布置在透明的衬底、中间层或者覆盖片材上光导体将光移近开关区域并且标记所述开关区域。
可替代地或者以组合的方式，光照射装置可以与光偏转装置一起可视化片材上的信息、例如再现开关区域的开关状态或者表明：片材的电加热是接通的还是关断的。
在按照本发明的片材的一种可替代的有利的构型中，接触区域通过有源光源、优选地通过发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、电灯泡或者其他的有源发光体、例如发光材料、优选地发荧光的或者发磷光的材料直接地可标记或被标记。
在按照本发明的片材的另一可替代的有利的构型中，开关区域通过有颜色的、优选地白色或者黑色的压印、例如丝网印刷在透明的衬底、中间层或者覆盖片材上被标记。这拥有特别的优点：开关区域与电压源无关地并且持久地被标记。压印也可以包含发光材料、优选地发荧光的或者发磷光的材料和/或是余晖的。
本发明此外包括用于制造具有开关区域的电可加热的片材的方法，至少包括：
（a）将透明的导电层施加到透明的衬底的表面（Ⅲ）上，
（b）引入至少一个分离线，所述分离线以电的方式将层划分为至少一个加热区域和一个开关区域，
（c）施加至少两个为了连接到电压源所设置的汇流导体，所述汇流导体与所述层这样地连接，使得在汇流导体之间形成用于加热电流的电流路径。
不言而喻，方法步骤b）和c）也可以以相反的顺序进行，使得首先汇流导体被布置在导电层上，并且随后分离线被引入到导电层中。
在方法步骤（a）中，导电层的施加可以通过自身已知的方法、优选地通过磁场增强的阴极溅射进行。这鉴于衬底的简单的、快速的、成本低的和均匀的涂层是特别有利的。但是导电层也可以例如通过汽化渗镀、化学气相沉积（chemical vapour deposition， CVD）、等离子体增强气相沉积（PECVD）或者通过湿化学方法被施加。
所述衬底可以在方法步骤（a）经承受温度处理。在此，具有导电层的衬底被加热到至少200℃、优选地至少300℃的温度。温度处理可以用于提高透射和/或降低导电层的表面电阻。
衬底可以在方法步骤（a）后、典型地在500℃至700℃的温度下被弯曲。因为对平的片材涂层在技术上是较简单的，所以如果衬底应当被弯曲，那么所述行动是有利的。但是可替代地，衬底也可以在方法步骤（a）之前被弯曲，例如当导电层不适合用于经受住弯曲过程而无损坏。
在方法步骤（b）中汇流导体的施加优选地通过以丝网印刷方法或者以喷墨方法压印和煅烧导电膏进行。可替代地，汇流导体可以作为导电薄膜的条带被施加、优选地平放、焊接或者粘接到导电层上。
在丝网印刷方法的情况下，通过遮蔽织物进行横向成形，具有金属粒子的印刷膏通过所述织物被按印。通过遮蔽的适当的成形，可以例如特别简单地预先给出和改变汇流导体的宽度b。
在导电层中各个分离线的去涂层（Entschichtung）优选地通过激光束进行。用于结构化薄的金属薄层的方法例如由 EP 2 200 097 A1或者EP 2 139 049 A1已知。去涂层的宽度优选地为10μm至1000μm，特别优选地30μm至200μm，并且尤其70μm至140μm。在该范围中，通过激光束发生特别干净的和无残留的去涂层。借助于激光束的去涂层是特别有利的，因为被去涂层的线在视觉上是非常不显眼的并且仅轻微地影响外观和透视。具有宽于激光切削的宽度的线的去涂层通过利用激光束多次磨损线进行。过程持续时间和过程成本因此随着线宽度增加而升高。可替代地，去涂层可以通过机械剥蚀以及通过化学或者物理蚀刻进行。
按照本发明的方法的一种有利的改进方案包括至少以下其他的步骤：
（d）在衬底的经涂层的表面上布置热塑性中间层并且在热塑性中间层上布置覆盖片材，和
（e）通过热塑性中间层将衬底与覆盖片材连接。
在方法步骤（d）中，衬底被这样地布置，使得其配备有导电层的这个表面朝向热塑性中间层。表面由此变成衬底的内侧表面。
热塑性中间层可以通过单个热塑性薄膜或者也可以通过两个或多个热塑性薄膜构造，所述热塑性薄膜按面地（flächenmäßig）相叠地被布置。
在方法步骤（e）中，衬底和覆盖片材的连接优选地在热、真空和/或压力的作用下进行。可以使用用于制造片材的自身已知的方法。
例如所谓的压蒸法在大约10巴至15巴的提高的压力和130℃至145℃的温度下被执行大约2小时。自身已知的真空袋或者真空环方法例如在大约200豪巴和80℃至110℃下工作。第一片材、热塑性中间层和第二片材也可以在至少一个辊对之间的砑光机中被压制成片材。这种类型的设备已知用于制造片材，并且通常具有压制机之前的至少一个加热通道。压制过程期间的温度例如为40℃至150℃。砑光机方法和压蒸法的组合在实践中特别已证明是可行的。可替代地，真空层压机可以被使用。所述真空层压机由一个或多个可加热的和可抽真空的室组成，其中第一片材和第二片材在例如大约60分钟之内在0.01豪巴至800豪巴的降低的压力和80℃至170℃的温度下被层压。
本发明进一步包括按照本发明的具有开关区域的可电加热的片材在建筑物中、尤其在入口区域、窗区域、屋顶区域或者房屋正面区域中作为单构件在家具和设备中、在用于陆上、空中或者水中的交通的推进工具中、尤其在列车、船和机动车辆中例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧面玻璃和/或顶部片材的应用。
本发明进一步包括按照本发明的电可加热的片材的开关区域用于控制并且尤其用于接通和关断在加热区域中片材的加热功能的应用。
附图说明
本发明以下根据附图和实施例被进一步阐述。附图是示意图并且不是按比例的。附图不以任何方式限制本发明。
图1A示出具有按照本发明的片材的按照本发明的片材装置的构型的俯视图，
图1B示出来自图1A的片段Z的放大的图示，
图1C示出沿着来自图1A的交截线A-A'的横截面图示，
图1D示出来自图1A的片段Z的另一图示，
图2A在来自图1的片段Z的放大的图示中示出按照本发明的片材的可替代的构型，
图2B示出沿着来自图2A的交截线B-B'的横截面图示，
图3在来自图1A的片段Z的放大的图示中示出按照本发明的片材的另一可替代的构型，
图4A示出按照本发明的片材的可替代的构型的俯视图，
图4B示出来自图4A的片段Z的放大的图示，
图4C示出来自图4A的沿着交截线C-C'的横截面图示，
图5示出按照本发明的方法的一种实施方式的详细的流程图。
具体实施方式
图1A示出具有按照本发明的片材100的按照本发明的片材装置101的示例性构型的俯视图。所述片材100包括衬底1，并且例如由钠钙玻璃组成。导电层2被施加在衬底1的表面Ⅲ之一上。导电层2是层系统，所述层系统例如包含三个导电的银层，所述导电的银层通过介电层彼此隔开。如果电流流过导电层2，那么所述导电层2由于它的电阻和焦耳放热被加热。导电层2因此可以被使用用于对片材100主动加热。片材100的尺寸例如为0.9m×1.5m。
导电层2通过分离线4.1被划分成加热区域3和电路区域10。也即，不仅加热区域3而且电路区域10均由导电层2组成，但是彼此通过分离线4.1被电绝缘。分离线4.1仅拥有例如100μm的宽度，并且例如通过激光结构化被引入到导电层2中。具有这样的小的宽度的分离线4.1是视觉上几乎不可感觉的，并且仅轻微地干扰通过片材100的透视，这特别对于在车辆中的使用而言对于行车安全是特别重要的。
为了电接触加热区域3，分别在加热区域3的下面的边缘区域中布置第一汇流导体5.1，并且在上面的边缘区域中布置另外的第二汇流导体5.2。汇流导体5.1、5.2例如包含银粒子并且以丝网印刷方法被施加，并且随后被煅烧。汇流导体5.1、5.2的长度几乎对应于导电层2的扩展。两个汇流导体5.1、5.2几乎平行地伸展。
图1B示出来自图1A的片段Z的放大的图示。开关区域包括接触区域11，所述接触区域几乎水滴形地被构造并且转入引线区域12中。这里水滴形意味着接触区域11基本上是圆形的，并且在一侧漏斗形地朝引线区域12逐渐变细。接触区域11的宽度bB例如为40mm。引线区域12的宽度bZ例如为1mm。bZ：bB的比例因此大约为1:40。引线区域12与连接区域13连接。连接区域13拥有具有倒圆角和例如12mm的边长bA的正方形形状。引线区域的长度lZ为大约48mm。
连接区域13通过电线路连接20与薄膜导体17导电地连接。薄膜导体17例如由50μm厚的铜薄膜组成，并且例如在连接区域13之外利用聚酰亚胺层绝缘。由此薄膜导体17可以在没有电短路的情况下越过汇流导体5.2在片材100的上边缘上方被引出。不言而喻，连接区域的电连接向外也可以通过经绝缘的导线或者通过其中汇流导体5.2被中断的区域被引向外。
薄膜导体17这里例如在片材100之外与电容性传感器电子设备连接，所述传感器电子设备测量开关区域10相对于“地”的电容变化，并且根据阈值通过连接点19将开关信号例如转交给车辆的CAN总线。在车辆中任意的功能、例如还有电压源6和因此通过加热区域3对片材100的电加热可以通过开关信号来开关。
在图1C中，横截面图示沿着来自图1A的交截线A-A'。片材100这里例如包括衬底1和覆盖片材9，所述衬底1和覆盖片材9通过热塑性中间层8彼此连接。片材100例如是车辆片材并且尤其是载客汽车的挡风玻璃。衬底1例如被设置用于在安装位置中朝向内部空间。也即，衬底1的侧Ⅳ从内部空间是可达的，而覆盖片材的侧Ⅰ指向外。衬底1和覆盖片材9例如由钠钙玻璃组成。衬底1的厚度例如为1.6mm并且覆盖片材9的厚度为2.1mm。不言而喻，衬底1和覆盖片材9可以具有任意的厚度，并且例如也可以相同厚地被构造。热塑性中间层8由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）组成，并且具有0.76mm的厚度。导电层2被施加在衬底1的内侧表面Ⅲ上。
导电层2例如在扣除具有8mm宽度的环绕的框形的未涂层的区域的衬底1整个表面Ⅲ上延伸。未涂层的区域用于在带电压的导电层2和车辆车身之间的电绝缘。未涂层的区域通过与中间层8粘接密闭地被密封，以便保护导电层2免受损坏和腐蚀。
为了电接触导电层2的加热区域3，分别在导电层2上在下面的边缘区域中布置第一汇流导体5.1，并且在上面的边缘区域中布置另外的第二汇流导体5.2。汇流导体5.1、5.2例如包含银离子并且以丝网印刷方法被施加并且随后被煅烧。汇流导体5.1、5.2的长度几乎对应于加热区域3的扩展。
如果电压被施加到汇流导体5.1和5.2上，那么均匀的电流流过汇流导体5.1、5.2之间的加热区域3的导电层2。薄膜导体17大约在中心地被布置在每个汇流导体5.1、5.2上。例如借助于焊接物料、导电粘合剂或者通过在片材100之内简单地平放和按压，薄膜导体17通过接触面与汇流导体5.1、5.2导电地连接。薄膜导体17例如包含具有10mm宽度和0.3mm厚度的镀锡铜薄膜。汇流导体5.1、5.2通过薄膜导体17通过引线18与电压源6连接，所述电压源6提供优选地12V至15V并且例如大约14V的对于机动车辆常见的车载电压。可替代地，电压源6也可以具有较高的电压，例如35V至45V并且尤其42V。
汇流导体5.1、5.2在示出的示例中拥有例如大约10μm的恒定的厚度和例如2.3μOhm·cm的恒定的比电阻。
图1D示出来自图1A的片段Z的另一图示，其中中间的电流路径11在开关区域10的周围中被示出。引线区域12的纵向（这里通过平行的虚线21示出）具有相对于电流路径11的方向的例如0.5°的角度α。由此，加热电流的电流流动在施加电压到汇流导体5.1、5.2上的情况下仅些微地被引线区域12干扰。引线区域12因此可以任意长地被选择，而加热电流的走向不会值得注意地被干扰，并且在片材100上不出现局部的过热、所谓的热点。
如果片材100例如被用作在机动车辆中的防风片材，那么引线区域12的长度可以这样地被选择，使得车辆的驾驶员或者副驾驶员便利地伸手碰到开关区域10的接触区域11。
图2A在来自图1A的片段Z的放大的图示中示出按照本发明的片材100的可替代的构型。开关区域10包括接触区域11，所述接触区域11几乎正方形地被构造，其中角以倒圆的方式被构造，并且具有大约4mm的曲率半径r。接触区域11转入引线区域12中。接触区域11的宽度bB和长度lB例如为40mm。引线区域12的宽度bZ例如为1mm。引线区域12与连接区域13连接。连接区域13拥有具有倒圆角和例如12mm的边长bA的正方形形状。片材100的其他的结构例如对应于来自图1A的片材100的结构。
图2B示出沿着交截线B-B'按照图2A的实施例的横截面图示。
图3在来自图1A的片段Z的放大的图示中示出按照本发明的片材100的另一可替代的构型。片材100的构型示例对应于来自图1A的片材，其中仅接触区域的宽度bZ更宽地被构造，并且例如为30mm。
图4A以按照本发明的片材100的俯视图示出按照本发明的片材装置101的可替代的构型，其中导电层2具有开关区域10、加热区域3和周围区域15。此外该构型示例的片材100例如对应于来自图1A的片材100。
图4B示出来自图4A的片段Z的放大的图示。周围区域15通过分离线4.1和另一分离线4.2之间的区域构成，所述另一分离线将周围区域15与加热区域3电划分。
图4C此外示出沿着来自图4A的交截线C-C'的横截面图示。不仅开关区域10、周围区域15而且加热区域3均由导电层2的彼此电绝缘的区域组成。
分离线4.1、4.2拥有仅例如100μm的宽度，并且例如通过激光结构化被引入到导电层2中。具有这样的小的宽度的分离线4.1、4.2是视觉上几乎不可感觉的，并且仅轻微地干扰通过片材100的透视，这特别对于在车辆中的使用而言对于行车安全是特别重要的。
周围区域15的宽度c例如为60mm，并且完全地环绕开关区域10。因为这样的周围区域15增大在开关区域10和加热区域3之间的间隔，并且由此允许更精确地开关区域10的电容，所以所述周围区域15是特别有利的。同时，电容测量由此较少地被通过加热区域3的加热电流影响。
周围区域15可以如这里示出的那样具有连接点，所述连接点通过电线路连接20与薄膜导体17连接。这允许连接具有两个输入端的传感器电子设备，例如用于差动地测量在开关区域10和周围区域15之间的电容变化。这对于电容差别的精确测量是特别有利的。
图5示出用于制造具有开关区域10的可电加热的片材100的按照本发明的方法的一种实施例的流程图。
按照图1-4的按照本发明的片材100具有开关区域10，所述开关区域10例如可与电容性传感器电子设备14连接。同时，片材100具有可电加热的加热区域3，其中加热功能和加热功率分布通过开关区域10不或者仅些微地被影响。此外，由于分离线4.1、4.2的小的宽度，通过片材的能见度仅最小地受影响，并且例如满足对车辆装配玻璃的要求。
具有复合片材的片材装置101是特别有利的和令人惊讶的，其中传感器电子设备14的灵敏度这样地与开关区域10的尺寸和几何形状协调，使得开关过程的选择性的触发仅从片材100的一侧是可能的。
所述结果对于专业人员是出乎意料的和令人惊讶的。
附图标记列表：
1 衬底、透明的衬底
2 层、透明的导电层
3 加热区域
4.1、4.2 分离线
5.1、5.2 汇流导体
6 电压源
7 电流路径
8 中间层
9 覆盖片材、透明的覆盖片材
10 开关区域
11 接触区域
12 引线区域
13 连接区域
14 传感器电子设备、电容性传感器电子设备
15 周围区域
16 另一连接区域
17 薄膜导体
18 引线
19 连接点CAN总线
20 电线路连接
21 引线区域12方向
α 电流方向7和引线区域12的方向之间的角度
c 周围区域15的宽度
bA 连接区域13的宽度
bB 接触区域11的宽度
bZ 引线区域12的宽度
d1、d2 分离线4.1、4.2的宽度
r 曲率半径
lA 连接区域13的长度
lB 接触区域11的长度
lZ 引线区域12的长度
A-A' 交截线
B-B' 交截线
C-C' 交截线
Z 片段。

Claims (17)

1.具有开关区域（10）的可电加热的片材（110），至少包括：
-具有表面（Ⅲ）的透明的衬底（1），
-至少一个透明的导电层（2），所述导电层至少布置在表面（Ⅲ）的一部分上，
-至少一个分离线（4.1），所述分离线（4.1）将层（2）以电的方式划分成加热区域（3）和开关区域（10），
-至少两个为了连接到电压源（6）上所设置的汇流导体（5.1、5.2），所述汇流导体（5.1、5.2）与加热区域（3）这样地连接，使得在汇流导体（5.1、5.2）之间形成用于加热电流的电流路径（7），
其中
-开关区域（10）具有至少一个接触区域（11）、引线区域（12）和连接区域（13），使得接触区域（11）、引线区域（12）和连接区域（13）是层（2）的连通的区域，
-引线区域（12）将接触区域（11）与连接区域（13）电连接，和
-连接区域（13）可与传感器电子设备（14）电连接。
2.按照权利要求1所述的片材（100），其中所述引线区域（12）具有1cm至70cm并且优选地1cm至8cm的长度lZ，并且具有0.5mm至10mm并且优选地0.5mm至2mm的宽度bZ并且优选地是矩形的、条带形的或者线形的。
3.按照权利要求1或2所述的片材（100），其中电流路径（7）和引线区域（12）的纵向之间的角度α为0°至45°，优选地0°至20°，并且特别优选地0°至10°，和/或引线区域（12）的长度lZ与宽度bZ的比例为小于或等于1：700并且优选地为1:5至1:100。
4.按照权利要求1至3之一所述的片材（100），其中连接区域（13）被布置在片材（100）的边缘处，和/或与汇流导体（5.1、5.2）之一相邻地布置，并且相应的间隔优选地为小于或等于10cm。
5.按照权利要求1至4之一所述的片材（100），其中接触区域（11）的面积为1cm2至200cm2，特别优选地为1cm2至9cm2和/或具有圆形的、椭圆的或者水滴形的形状或者倒圆角。
6.按照权利要求1至5之一所述的片材（100），其中至少一个另外的分离线（4.2）将层（2）以电的方式划分为周围区域（15），所述周围区域（15）至少部分地并且优选地完全地包围开关区域（10）。
7.按照权利要求6所述的片材（100），其中所述周围区域（15）具有与开关区域（10）类似的或者相同的形状，并且尤其圆形地、椭圆地、水滴形地或者条带形地并且有倒圆角地被构造。
8.按照权利要求6或7所述的片材（100），其中所述周围区域（15）具有另一连接区域（16），所述另一连接区域（16）可与传感器电子设备（14）连接。
9.按照权利要求1或权利要求2所述的片材（100），其中分离线（4.1、4.2）的宽度d1 、2为30μm至200μm，并且优选地为70μm至140μm。
10.按照权利要求1至9之一所述的片材（100），其中衬底（1）的表面（Ⅲ）通过热塑性中间层（8）与覆盖片材（9）平面地连接，并且所述中间层（8）优选地具有2至4的介电常数数字。
11.按照权利要求1至10之一所述的片材（100），其中所述衬底（1）和/或所述覆盖片材（9）包含玻璃、优选地平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃或者聚合物、优选地聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和/或其混合物。
12.按照权利要求1至11所述的片材（100），其中所述层（2）具有0.4欧姆/平方至10欧姆/平方和优选地0.5欧姆/平方至1欧姆/平方的表面电阻，和/或包含银（Ag）、铟锡氧化物（ITO）、掺氟的氧化锡（SnO2:F）或者掺铝的氧化锌（ZnO:Al）。
13.片材装置（101），包括：
-按照权利要求10至12之一所述的可电加热的片材（100），和
-传感器电子设备（14）、优选地电容性传感器电子设备（14），所述传感器电子设备（14）与连接区域（13）电连接，
其中所述传感器电子设备（14）的灵敏度被这样地选择，使得在利用人类手指在衬底（1）上触碰接触区域（11）时，所述传感器电子设备（14）输出开关信号，并且当在在覆盖片材（9）上触碰接触区域（11）时不输出开关信号或者输出另外的开关信号。
14.片材装置（101）包括：
-按照权利要求10至12之一所述的可电加热的片材（100），和
-传感器电子设备（14）、优选地电容性传感器电子设备（14），所述传感器电子设备（14）与连接区域（13）电连接，
其中所述传感器电子设备（14）的灵敏度被这样地选择，使得在利用人类手指在衬底（1）和/或覆盖片材（9）上触碰接触区域（11）时，所述传感器电子设备(14)输出开关信号并且当在衬底（1）上和/或覆盖片材（9）上触碰引线区域（12）时不输出开关信号或者输出另外的开关信号。
15.按照权利要求13或14所述的片材装置（101），其中所述连接区域（13）与扁形导体（17）连接，并且所述扁形导体（17）从片材（100）引出。
16.用于制造按照权利要求1至12之一所述的可电加热的片材（100）的方法，至少包括：
（a）施加透明的导电层（2）到透明的衬底（1）的表面（Ⅲ）上，
（b）引入至少一个分离线（4.1、4.2），所述分离线（4.1、4.2）优选地通过激光结构化或者通过以机械方式或者化学方式剥蚀，将层（2）以电的方式划分成至少一个加热区域（3）和开关区域（10），和
施加至少两个为了电连接到电压源（6）上所设置的汇流导体（5.1、5.2），所述汇流导体（5.1、5.2）与层（2）被这样地连接，使得在汇流导体（5.1、5.2）之间形成用于加热电流的电流路径（7）。
17.按照权利要求1至12之一所述的片材（100）在用于在陆上、空中或者水中的交通的推进工具中、尤其在机动车辆中例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧面玻璃和/或顶部片材以及作为功能单件并且作为在家具、设备和建筑物中的单构件、尤其作为电加热体的应用。
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