CN107848378B - 具有用于无接触的功能控制的电容式开关区的窗玻璃板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将内室与外环境隔开的具有多个电容式开关区(10)的窗玻璃板(100)，其中该窗玻璃板(100)包括具有内侧表面(IV)的玻璃板(1)和至少部分布置在该玻璃板(1)的内侧表面(IV)上的涂层(6)，并且电容式开关区(10)各自通过至少一条无涂层的分隔线(7)与涂层(6)电隔离，并可与传感器电子元件(14)电连接，以及具有用于无接触地检测被人在激活区中移动的物体和其移动方向的检测区(11)。

Description

具有用于无接触的功能控制的电容式开关区的窗玻璃板
本发明涉及具有涂层和电容式开关区的窗玻璃板、窗玻璃板装置、制备该窗玻璃板的方法以及该窗玻璃板的用途。
现今，机动车内室通常用全景顶盖构成顶盖。全景顶盖具有复合结构，该复合结构包括透明的车辆玻璃板。在夏季在直接且强烈的太阳辐射下，车辆严重变热。在冬季在低的外部温度下，车辆玻璃板起降温作用，并且车辆内室会令人不舒适地变冷。为了在夏天冷却和在冬天加热，车辆的空调设备必须产生高的加热效率，以避免内室由于车辆玻璃板的变热或冷却。
为避免内室的过度升温，车辆玻璃板配备有反射热辐射的涂层。例如由WO 2013/131667 A1己知这类所谓的低辐射涂层。这种低辐射涂层反射极大部分的太阳辐射，特别是红外范围内的，这在夏季导致车辆内室升温的减少。
此外还已知，经涂覆的窗玻璃板还可具有用于功能如加热功能控制的开关区。这类开关区可通过平面电极（Flächenelektrode）或通过两个耦合电极的装置形成，例如构成为电容式开关区。如果物体靠近该开关区，平面电极对地的电容或由两个耦合电极形成的电容器的电容发生改变。该电容变化通过电路装置或传感器电子元件测量，并在超过阈值时触发开关信号。例如由EP 0899882 A1己知用于电容式开关的电路装置。按现有技术，开关信号通过人手接触电容式开关区的接触面而触发。接触车辆玻璃板留下了指印和其它颗粒形式的污染，这会使开关区的功能受损。
本发明的目的在于提供改进的窗玻璃板，该窗玻璃板具有电容式开关区，在其操作时不污染窗玻璃板。
根据本发明，本发明的目的通过独立权利要求1的具有多个电容式开关区的窗玻璃板实现。优选实施方案示于从属权利要求。
用于将内室与外环境隔开的本发明的具有多个电容式开关区的窗玻璃板包括具有内侧表面的玻璃板和涂层，该涂层至少部分布置在该玻璃板的内侧表面上，其中电容式开关区各自通过至少一条无涂层的分隔线与该涂层电隔离，并可与传感器电子元件电连接，以及具有用于无接触地检测被人在激活区中移动的物体和其移动方向的检测区。
如果在与窗玻璃板无物理接触的情况下由检测区检测到人、其手或物体，则按本发明的含义就存在人，优选其手或具有近似介电常数特性的物体的无接触的检测。换言之，在不通过人、其手或物体接触窗玻璃板的情况下，电容式开关区产生电信号，即发生从开关区向传感器电子元件的电荷传送。
这类电容式开关区使得能够依据人、其手或物体的接近来进行功能控制。通过移动物体的无接触检测，实现在窗玻璃板上无物体污染，并且电容式开关区的功能不会受损。
该窗玻璃板可有多种多样的用途：在用作车辆玻璃板的窗玻璃板的情况下，其例如可以是顶玻璃、挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃或界定车辆内室的其它的玻璃。该玻璃板的外侧表面在此意指该玻璃板的朝外的，即背离车辆内室的表面。按此，内侧表面在此意指该玻璃板的朝向车辆内室的表面。
在用作建筑玻璃板或用作建造玻璃的窗玻璃板情况下，该窗玻璃板例如可以是立面玻璃、屋顶玻璃板或界定居住空间或建筑物内室的其它玻璃。该玻璃板的外侧表面在此意指该玻璃板的朝外的，即背离内室的表面。按此，内侧表面在此意指该玻璃板的朝向内室的表面。
该内侧表面具有所谓的低辐射涂层作为涂层。此时，该外侧表面是该玻璃板的与内侧表面对置的表面。
该所谓的低辐射涂层包含至少一层功能层和任选的各一层或多层粘附层、阻挡层和/或抗反射层。该低辐射涂层优选是由各至少一层粘附层、功能层、阻挡层、抗反射层和另一层阻挡层组成的层体系。特别适用的低辐射涂层包含由至少一种导电氧化物 (TCO)，优选氧化铟锡 (ITO)、掺氟的氧化锡 (SnO2∶F)、掺锑的氧化锡 (SnO2∶Sb)、掺铝的氧化锌(ZnO∶Al) 和/或掺镓的氧化锌 (ZnO∶Ga)组成的功能层。
特别有利的本发明低辐射涂层所具有的本发明窗玻璃板的内室侧发射率小于或等于60 %，优选小于或等于45 %，特别优选小于或等于30 %，尤其是小于或等于20 %。在此，内室侧发射率表示说明该玻璃板在安装位置中与理想热辐射器 (黑色物体) 相比将多少热辐射发射到例如建筑物或车辆的内室中。按本发明含义，发射率意指按EN 12898标准在283 K下的标准总发射度。
该低辐射涂层的面电阻可为10 欧姆/方至 200 欧姆/方，优选为10 欧姆/方至100 欧姆/方，特别优选15 欧姆/方至50 欧姆/方，尤其是20 欧姆/方至35 欧姆/方。
本发明的低辐射涂层在可见光谱范围内的吸收优选为约1 % 至约 15 %，特别优选为约1 % 至约7 %。该涂层的吸收可通过测量经涂覆的玻璃板的吸收并减去未经涂覆的玻璃板的吸收来确定。从配备有该低辐射涂层的那面观看，本发明的窗玻璃板在反射时优选具有 -15 至 +5的色值a* 和-15 至 +5的色值b* 。数据a* 和 b* 基于根据比色模型 (L*a*b*-色空间)的色坐标。
此外，该低辐射涂层在可见光谱范围内可具有低吸收和低反射，因此可具有高透射。由此该低辐射涂层也可用于不希望明显降低透射的玻璃板上，例如建筑物中的窗玻璃板，或用于按法规不允许明显降低透射的玻璃板上，例如机动车中的挡风玻璃或前面的侧玻璃。
该低辐射涂层的优点是耐腐蚀。因此，该低辐射涂层可施加在该玻璃板的在安装位置中朝向如车辆或建筑物的内室的表面上。在这一表面上，该低辐射涂层在夏季特别有效地降低玻璃板的热辐射发射到内室中，并在冬季特别有效地降低将热辐射到外环境中。
这类低辐射涂层特别适用于在顶玻璃的情况下为车主提供如此大的热舒适感，以使得可以弃用机械的遮阳卷帘。
该功能层对热辐射，特别是红外辐射具有反射性能，但在可见光谱范围内是基本透明的。根据本发明，该功能层包含至少一层透明的导电氧化物 (TCO)。该功能层的材料的折射率优选为1.7-2.5。该功能层优选至少包含氧化铟锡 (ITO)。由此就本发明涂层的发射率和可弯曲性而言达到特别好的结果。
氧化铟锡优选借助磁场辅助的阴极溅射利用由氧化铟锡制成的靶来淀积。该靶优选包含75重量%-95重量% 氧化铟和5重量%-25重量% 氧化锡以及由制备所致的杂质。该氧化铟锡的淀积优选在保护气体气氛如氩气下进行。也可在保护气体中加入小含量的氧气，例如以改进功能层的均匀性。
替代地，该靶优选可至少包含75重量%-95重量% 铟和5重量%-25重量% 锡。此时，该氧化铟锡的沉积优选在阴极溅射时加入氧气作为反应气体的情况下进行。
本发明玻璃板的发射率可通过功能层的厚度来影响。该功能层的厚度优选为40nm-200 nm，特别优选为90 nm-150 nm，更特别优选为100 nm-130 nm，例如为约120 nm。在此功能层厚度的范围内，达到特别有利的发射率值和功能层的特别有利的能力，即在无受损的情况下承受住机械变形如弯曲或施加预应力。
但该功能层也可包含其它的透明导电氧化物，例如掺氟的氧化锡 (SnO∶F)、掺锑的氧化锡 (SnO∶Sb)、铟-锌-混合氧化物 (IZO)、掺镓的或掺铝的氧化锌、掺铌的氧化钛、锡酸镉和/或锡酸锌。
该抗反射层降低在本发明窗玻璃板上的可见光谱范围内的反射。通过抗反射层，特别地实现穿过本发明窗玻璃板的在可见光谱范围内的高透射以及反射光和透射光的更中性的色感。此外，该抗反射层还改进功能层的耐腐蚀性。该抗反射层材料的折射率优选小于该功能层材料的折射率。该抗反射层材料的折射率优选小于或等于1.8。
例如由WO2013/131667 A1已知适合用作低辐射涂层的示例性层体系以及其制备方法。
在本发明的窗玻璃板中，多个电容式开关区通过至少一条无涂层的分隔线与低辐射涂层进行电隔离。这意指，通过分隔线隔开的区域是相互电绝缘的。通过分隔线隔开的区域有利地是相互电流（galvanisch）绝缘的。
按一个优选实施方案，检测区被设计用于产生电场。该电场在激活区内延伸。如果一个物体在该激活区内移动，则该物体引起电场的变化，该变化由电容式开关区所检测。这种变化取决于该物体的位置，因此也可检测该位置。
本发明窗玻璃板的电容式开关区可用于电控制该窗玻璃板或复合玻璃板内部或外部的功能，优选窗玻璃板的功能中间层的，特别是悬浮颗粒装置 (SPD) 层、聚合物分散液晶 (PDLC) 层或电致变色中间层的光学透明度的变化、加热功能、照明，特别是布置在窗玻璃上或中的照明部件，如LED的照明。
该透明度的变化可逐级进行。因此，甚至可以实现逐级的遮阳，并且可免去安装传统的机械遮阳卷帘。
特别有利的是，该检测区可探测物体和其移动方向。所以，不仅引起透明度变化，而且也检测出该变化的方向。例如，人沿窗玻璃板以第一方向的擦拭手势可引起逐级变暗，并且人以相反方向的擦拭手势引起变暗的减弱。
该检测区优选构成为至少两个条形子区，其长度明显大于其宽度。由此扩宽该激活区，并提高该电容式开关区的灵敏度。
将检测区划分成多个子区使得能够根据物体的位置检测出物体。
在这种布置中，各两个邻接的子区构成两个相互电容式耦合的电极。由该电极形成的电容器的电容在物体 (优选人手) 接近时发生变化。该电容变化通过传感器电子元件测量，并在超过阈值时触发开关信号。该灵敏区由电极电容式耦合的区域的形状和大小确定。在此，这两个邻接的子区之一可联接（gekoppelt）到地电位上。
该子区可以以对应于分隔线的宽度且无涂层的间距来布置。该子区的纵轴可平行于该内侧表面的边。在此，子区的长度可对应于该内侧表面的边。特别地，该子区的长度可对应于该内侧表面的宽度。该子区的各宽度可以是恒定的。替代地，该子区的宽度可以变化。通过这些子区的平行布置，几乎整个内侧表面可用作检测区。在此，联接到地电位上的子区的宽度可比其邻接的子区的宽度明显更小。因此，例如一个子区可比其邻接的联接到地电位上的子区宽约10倍。
通过该子区的布置，该激活区可在与内侧表面平行且在内室方向上的面上延伸。在此，该激活区的宽度可优选为小于或等于10 cm。借助于所设计的激活区，可无接触地检测物体例如人手，并产生信号。
本发明的电容式开关区可具有检测区、引线区和连接区，其中该引线区将检测区与连接区电连接，并且该连接区可与传感器电子元件电连接。
在本发明的一个有利方案中，该引线区的长度对宽度之比小于或等于1∶700，优选1∶3至1∶100。如果该引线区无恒定宽度，例如当该引线区呈梯形或呈液滴形构成时，则该宽度在本发明中意指该引线区的平均宽度。
该引线区长度为1 cm至70 cm，优选1 cm至12 cm，尤其是3 cm至8 cm。该引线区宽度优选为0.5 mm至10 mm，特别优选0.5 mm至2 mm。该引线区的形状优选为矩形、条形或线形。该引线区可呈直线，但也可呈弯曲、曲折（abgewinkelt）、L-形、U-形或任意曲线形构成。在此，该引线区可容易地适配玻璃板的各种既有情况，如无低辐射涂层的区域，并且例如可行经这一区域。
该检测区原则上具有各种任意形状。特别适合的检测区呈液滴形构成。替代地，也可呈有角的形状，例如三角形、正方形、矩形、梯形或其它各类（geartet）四角形或更高阶的多角形。圆角是特别有利的。其适用于检测区和引线区之间和/或引线区和连接区之间的过渡区中。特别有利的是，该角的曲率半径为至少3 mm、优选至少8 mm。
在本发明玻璃板的一个有利的方案中，该分隔线的宽度t1为30 µm至200 µm，优选为70 µm至140 µm。这种细的分隔线可实现可靠且足够高的电绝缘，并且同时不干扰或仅稍微干扰透过该复合玻璃板的透视性。
在一个有利的方案中，该开关区在此形成平面电极。通过外部的电容性传感器电子元件测量该平面电极的电容。如果合适的物体 (优选人手) 接近其，则该平面电极的电容对地发生变化。通过该传感器电子元件测量该电容变化，并在超过阈值时触发开关信号。该开关区由该平面电极的形状及大小来确定。
布置在该电容式开关区以外的该低辐射涂层的区域 (下面称为周围区) 可通过其它的连接区与传感器电子元件连接或已连接。该周围区可包括该电容式开关区以外的整个低辐射涂层。替代地，该周围区可通过一条或多条分隔线与该整个低辐射涂层隔开，并与该电容式开关区和环绕的低辐射涂层电隔离。包围电容式开关区并将周围区与布置在周围的其余低辐射涂层隔开的分隔线的间距优选为0.1 mm至200 mm，特别优选0.5 mm至100mm，该间距尤其为1 mm-11 mm。因此，该间距对应于周围区的宽度。该周围区可包围所有的电容式开关区，分别包围单个电容式开关区或一组电容式开关区。
本发明的电容式开关区和任选的周围区是集成在本发明的窗玻璃板中的。即无需开关等作为必须安装在该窗玻璃板上的单独部件。该窗玻璃板也优选不具有布置在其表面上的透视区中的其它部件。就该窗玻璃板的薄型建造方式以及对透过该窗玻璃板的透视性的仅微小的干扰而言，这是特别有利的。
本发明的另一方面包括具有电容式开关区和涂层的复合玻璃板，该复合玻璃板至少包括：
- 内玻璃板，其由具有电容式开关的本发明玻璃板和涂层组成，
- 具有内侧表面的外玻璃板，和
- 至少一层中间层，该中间层将该外玻璃板的内侧表面与该内玻璃板的外侧表面面对面（flächig）接合。
因此，该复合玻璃板的内侧表面对应于该内玻璃板 (即本发明的玻璃板) 的内侧表面，该复合玻璃板的外侧表面对应于该外玻璃板的外侧表面。
在复合玻璃板情况下，该内玻璃板和该外玻璃板通过至少一层中间层相互接合。该中间层优选是透明的。该中间层优选包含至少一种塑料，优选为聚乙烯醇缩丁醛 (PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯 (EVA) 和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。但该中间层也可包含例如聚氨酯 (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、聚缩醛树脂（Polyacetatharz）、浇注树脂、丙烯酸酯、氟化的乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯、或其共聚物或混合物。该中间层可通过一层薄膜或也可通过多层相互叠置的薄膜形成，其中薄膜的厚度优选为0.025 mm至1 mm，通常为0.38 mm或0.76mm。该中间层可优选是热塑性的，并经层压后，该内玻璃板、外玻璃板和可能的其它中间层相互粘合。该中间层的相对介电常数优选为2-4，特别优选2.1-2.9。
本发明的一个有利的方面包括具有本发明的窗玻璃板或本发明的复合玻璃板和传感器电子元件的玻璃板装置，该传感器电子元件经连接区与电容式开关区电连接，并任选经另一连接区与周围区电连接。该传感器电子元件是电容性传感器电子元件。
在本发明的玻璃板装置（Schaltanordnung）的一个有利方案中，该传感器电子元件的灵敏度如此选择，以使在检测到被人在激活区移动的物体时，该传感器电子元件产生开关信号。
当然，该检测区也可探测多个手指或其它的人体部分。按本发明的含义，检测意指导致测量信号 (即这里是电容)的可测变化的与开关区的相互作用。
发出的开关信号可以是任意的，并适配于各应用的需求。例如，该开关信号可意指正电压如12 V，无开关信号可意指如0 V，另一开关信号可意指 +6 V。该开关信号也可对应于在CAN-母线情况下常见的电压CAN_高和CAN_低，并且围绕位于其间的电压值变化。该开关信号也可以是脉冲式的和/或数字编码的。
这种本发明的玻璃板装置的特别优点在于，该开关信号无需接触该窗玻璃板或该复合玻璃板。
在简单的实验范围中，可依据该检测区的大小和依据引线区的几何以及宽度和长度之间的比率确定该传感器电子元件的灵敏度。在此特别有利的是，该引线区的宽度选得尽可能小。特别地，该连接的传感器电子元件的补偿电容量的变化也导致该开关区的强敏化。
在本发明的玻璃板装置的一个有利扩展方案中，该连接区与扁平导体、金属丝、特别是用圆导体或绞合线状（litzenförmig）导体连接，并从玻璃板表面引出。然后，该集成的玻璃板装置可在应用地点特别简单地与电压源和评估该传感器电路的开关信号的信号线连接，例如在车辆中通过CAN -母线。
基本上，在本发明的窗玻璃板或复合玻璃板的制备和应用条件下热稳定和化学稳定以及尺寸稳定的所有电绝缘基板均适合用作玻璃板或内玻璃板和外玻璃板。
该玻璃板或内玻璃板和外玻璃板优选包含玻璃，特别优选平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃，或清澈塑料，优选刚性清澈塑料，特别是聚乙烯、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。该玻璃板或内玻璃板和外玻璃板优选是透明的，特别是对该玻璃板用作车辆的挡风玻璃或后玻璃或对希望高透光性的其它用途而言。按本发明的含义，透明的意指在可见光谱范围内的透射率大于70 % 的玻璃板。但是，对不在驾驶员的与交通相关的视域中的玻璃板，如顶玻璃，透射率也可低得多，如大于5 %。
该玻璃板或内玻璃板和外玻璃板的厚度可宽范围地变化，并因此出色地适配于各别情况下的需求，特别是为实现非对称的开关。对车辆玻璃，使用的标准厚度优选为1.0 mm至25 mm，优选1.4 mm至2.5 mm，对家具、器具和建筑物，优选为4 mm至25 mm。该窗玻璃板和复合玻璃板的大小可宽范围地变化，并视本发明用途的大小而定。例如在车辆制造和建筑领域中的窗玻璃板和复合玻璃板的常见面积为200 cm2至20 m2。
该窗玻璃板和复合玻璃板可具有任意的三维形状。该三维形状优选无阴影区，以使其例如可通过阴极溅射进行涂覆。该玻璃板优选是平坦的或在空间的一个方向或多个方向上轻微或强烈弯曲。特别地使用平坦的玻璃板。该玻璃板可以是无色的或着色的。
该玻璃板或内玻璃板和外玻璃板的相对介电常数εr,1/4优选为2-8，特别优选为6-8。
在本发明的窗玻璃板或本发明的复合玻璃板的一个有利的方案中，所述连接区布置在该玻璃板的外边缘处。在此，离该外边缘的间距优选小于10 cm，特别优选小于0.5 cm。这使得可以将该连接区例如与箔导体的电触电遮盖在视觉上不明显的黑色印刷物下或被掩盖物遮盖。
该电引线优选设计为箔导体或柔性箔导体 (扁平导体、扁平带导体)。箔导体意指其宽度明显大于其厚度的电导体。这种箔导体例如是包含或由铜、镀锌的铜、铝、银、金或其合金组成的条材或带材。该箔导体的宽度例如为2 mm至16 mm，厚度为0.03 mm至0.1 mm。该箔导体可具有绝缘的，优选例如基于聚酰亚胺的聚合物的包皮。适用于接触玻璃板中的导电涂层的箔导体的总厚度仅例如为0.3 mm。如此薄的箔导体可简单地和美观地布置，例如粘合在内侧表面上。在一个箔导体带中可存在多层相互电绝缘的导电层。
在连接区和电引线之间的导电连接优选通过导电胶粘剂实现，其实现连接区和引线之间的可靠和经久的导电连接。替代地，该导电连接也可通过夹固或弹簧触点来实现。替代地，还可将引线印刷到该连接区上，例如借助于经烧制的含金属的，尤其是含银的导电印刷膏或焊接，尤其是超声焊接。
在本发明的窗玻璃板或复合玻璃板的一个有利的方案中，所述检测区通过主动且可变暗的光源直接可标识或标识，优选通过发光二极管 (LED)、有机发光二极管 (OLED)或其它主动发光体，如发光材料，优选荧光或磷光材料。
该光源优选包括LED或OLED。特别的优点在于小的尺寸和小的功率消耗。由光源发射的波长范围可在可光见范围内自由选用，例如按实用的观点和/或美观的观点。
该发光物可布置在该玻璃板或内玻璃板和外玻璃板的任意部位，特别是在座位上方和在该窗玻璃板或复合玻璃板的侧边缘处或在内玻璃板和外玻璃板之中的小空隙中。优选地，该光源布置在检测区中心。
本发明的另一方面包括用于制备具有电容式开关区的窗玻璃板的方法，该方法至少包括：
(a) 将涂层施加到玻璃板的内侧表面上，
(b) 引入至少一条分隔线，该分隔线将涂层电划分成多个电容式开关区和/或至少一个周围区，优选通过激光结构化或通过机械或化学剥蚀。
在用于制备具有电容式开关区的复合玻璃板的本发明方法的一个替代实施方案中，也可调换方法步骤a) 和b)。
施加涂层可通过己知的方法进行，优选通过磁场辅助的阴极溅射。就玻璃板的简单、快速、低成本和均匀的涂覆而言，这是特别有利的。但该导电层也可例如通过蒸镀、化学气相沉积 (CVD)、等离子体辅助气相沉积 (PECVD) 或通过湿化学法施加。
涂层中的各条分隔线的去涂层优选通过激光光束进行。
层压，即内玻璃板、中间层和外玻璃板的接合优选在热、真空和/或压力的作用下进行。可使用本身已知的制备复合玻璃板的方法。
本发明的另一方面包括具有电容式开关区的本发明的窗玻璃板或复合玻璃板在建筑物，尤其是在通道区、窗户区、屋顶区或立面区，用作家具和器具中的构件，在水陆空交通移动工具中，尤其在火车、轮船和机动车中例如用作挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃和/或顶玻璃的用途。
本发明的另一方面包括具有电容式开关区的本发明的窗玻璃板或复合玻璃板用于电控制该复合玻璃板内或外的功能，优选加热功能、照明，尤其是布置在复合玻璃板中的照明部件如LED，功能中间层，特别是悬浮颗粒装置 (SPD) -层或电致变色中间层的光学透明度变化的用途。
下面按附图和实施例详述本发明。该附图是示意图，并不按比例。该附图绝不限制本发明。
图1A示出具有本发明的窗玻璃板的本发明的玻璃板装置的方案的俯视图；
图1B示出沿图1A的截面线A-A'的横截面图；
图2示出具有多个电容式开关区的本发明的玻璃板装置的替代方案的俯视图；
图3示出具有本发明的复合玻璃板和具有多个电容式开关区的本发明的玻璃板装置的另一替代方案的俯视图；
图4示出具有本发明的复合玻璃板和具有用于控制光源的多个电容式开关区的本发明的玻璃板装置的另一替代方案的俯视图；
图5示出用于制备窗玻璃板的本发明方法的一个实施方案的详细流程图。
图1A以机动车的顶玻璃为例示出具有本发明的窗玻璃板100的本发明的玻璃板装置200的示例性方案的俯视图。
该窗玻璃板100在其几乎整个表面上具有涂层6。该涂层6是所谓的低辐射涂层6，其通过无涂层的分隔线7划分成不同的相互电绝缘的区。在这个实例中，电绝缘意指这些区是相互电流断开的，即在这些区之间无直流电 (DC) 可流动。
该分隔线7的宽度例如仅为100 µm，并且例如通过激光结构化引入到该低辐射涂层6中。具有这种小宽度的分隔线7在视觉上几乎不可察觉，并仅少许干扰穿过该窗玻璃板100的透视性，这是特别美观的，并且特别是对于用在车辆的视野区中对行驶安全性特别重要。
在该窗玻璃板100的下部，该低辐射涂层6例如具有两个电容式开关区10。该两个电容式开关区10与共同的周围区15是电划分的。每一个开关区10包括近似呈正方形构成的检测区11，并过渡到条形的引线区12。该检测区11的宽度和长度例如各为40 mm。
该电容式开关区10产生在激活区内延伸的电场。该激活区布置在与内侧表面平行的面上方，并在内室的方向上延伸。在此，该激活区在内室方向上的宽度可优选为小于或等于10 cm。借助于所设计的激活区，可无接触地检测物体例如人手，并产生信号。如果物体在激活区中移动，则该物体引起电场的变化，该变化由电容式开关区检测出。
该引线区12的宽度例如为1 mm。该引线区12与连接区13相连接。该连接区13具有矩形，特别是正方形的形状，并且边长例如为12 mm。该引线区12的长度约为48 mm。该周围区15又通过分隔线7与其余的低辐射涂层6隔开。该周围区15在此呈矩形，并包括两个电容式开关区10。
该连接区13通过导电接头与箔导体17导电连接。在此，可靠的导电连接优选通过导电胶粘剂实现。该箔导体17例如由50 µm厚的铜箔组成，并且例如在连接区13外部用聚酰亚胺层绝缘。由此，该箔导体17可在无电短路的情况下越过周围区15经该窗玻璃板100的下边缘引出。当然，该连接区向外的导电接头也可通过绝缘线或通过其中该周围区的低辐射涂层被中断的区域向外引导。
该箔导体17在此例如在该窗玻璃板100外部与电容性传感器电子元件14相连接。该传感器电子元件14适用于精确测量该开关区10相对于该周围区15的电容变化，并且依据阈值将开关信号例如传送到车辆的CAN-母线上。通过该开关信号可以开关车辆中的任意功能。例如开启或关闭该窗玻璃板100中或上的照明。
如果该窗玻璃板100例如用于机动车中的顶玻璃板，则该引线区12的长度可如此选择，以使该车辆的驾驶员、副座乘员或车辆后排乘客均方便地够到该开关区10的检测区11。
在该所示的实施例中，该传感器电子元件14的结构和调整如此协调，以使当手在该激活区内，即在该玻璃板1的图2中的内侧表面IV附近在该电容式开关区10的检测区11上方移动时，触发开关信号。
在图1B中示出沿图1A的截面线A-A'的横截面图。这里该窗玻璃板100例如包括单块玻璃板1。该窗玻璃板100例如是车辆玻璃板，特别是轿车的顶玻璃。该窗玻璃板100的尺寸例如为0.9 m x 1.5 m。该窗玻璃板100包含玻璃板1，其例如被设计用于在安装位置中将车辆内室与外环境隔开。即该玻璃板1的内侧表面IV是从内室可够到的，相反，该玻璃板1的外侧表面III相对于车辆内室指向外部。该玻璃板1例如由钠钙玻璃组成，并以浮法制备。该玻璃板1的厚度d1例如为2.1 mm。原则上，该玻璃板1也可具有其它厚度。因此，例如作为建造玻璃的该玻璃板1的厚度可为4 mm。
该玻璃板1的内侧表面IV涂有低辐射涂层6。表1中示出具有由例如ITO制成的功能层的本发明的低辐射涂层6的三个实例。该实例1-3的每一个低辐射涂层6均由下列层叠组成：玻璃板1 / 粘附层 / 功能层 / 阻挡层 / 抗反射层。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
图1B中所示的低辐射涂层6例如由表1中的实例1的层体系组成。在另一实例中，低辐射涂层6例如由表1中的实例2的层体系组成，并在另一实例中，例如由表1中的实例3的层体系组成。
该具有实例1-3的示例性层体系的窗玻璃板1的内室侧的标准总发射率为小于或等于30 %，其面电阻为20 欧姆/方至30 欧姆/方。从配备有本发明的低辐射涂层6的那面观察，本发明的窗玻璃板例如在反射时的色值a* 为-3至+4，色值b* 为-7至+4。该数据a* 和b* 基于比色模型 (L*a*b*-色空间)的色坐标。
这类本发明的窗玻璃板1可以是清澈的，并且在可见光范围的透明度例如可大于或等于80 %。为了避免由太阳辐射引起的可见光范围内的眩目，该玻璃板1也可以是强烈着色的，并且在可见光范围的透明度仅为小于或等于20 %。当然，该低辐射层也可由具有低发射率的其它层体系组成。
图2示出具有多个电容式开关区10的本发明的玻璃板装置200的替代方案的俯视图。该所示的实施例在结构上基本对应于图1A的本发明的窗玻璃板100，因此下面仅对各不同处加以说明。
该窗玻璃板100的电容式开关区10控制该玻璃板装置200的功能中间层的，尤其是悬浮颗粒装置 (SPD) -层、聚合物分散液晶 (PDLC) -层或电致变色中间层的光学透明度。
在此实施例中，该检测区11划分成多个呈微长的子区5。该子区5在该窗玻璃板100的几乎整个内侧表面上构成为条形。该子区5的宽度为2 cm至0.3 cm。替代地，各子区5均可具有在该窗玻璃板100的半宽上延伸的长度，以使该窗玻璃板100具有两个单独的检测区11。该单独的检测区11各具有可分别配置给每个子区5的传感器电路14。
每个子区5均通过导电接头与箔导体17导电连接。在此，一个子区5可通过箔导体17耦合到地电位上，而其直接邻接的子区5通过箔导体17连接到电位上。该箔导体17在该玻璃板100外部与电容性传感器电子元件14相连接。将检测区分成多个子区5使得可以根据物体的位置检测物体。
在此，该电场在该激活区内几乎在该玻璃板100的整个内侧表面IV上在内室方向上延伸。通过该子区5的条形构造，扩宽该激活区，并提高该电容式开关区的灵敏度。
如果物体，优选手在该激活区内移动，则该物体引起电场的变化，该变化由电容式开关区所检测。这种变化取决于该物体的位置，以使得也可检测该位置。通过子区5呈条形的有利构造，实现透明度的逐级变化，其中一级可对应于一个子区5。
该检测区11探测该物体和其移动方向。所以，不仅引起透明度的变化，还检测该变化的方向。例如，人沿窗玻璃板以第一方向的擦拭手势可引起逐级变暗，并且人以相反方向的擦拭手势引起变暗的减弱。
在本发明的窗玻璃板100的替代方案中，该电容式开关区10控制顶玻璃的打开或关闭。在此，该侧玻璃的打开或关闭位置通过手的擦拭手势的位置和方向决定。
在具有本发明的窗玻璃板100的本发明的玻璃板装置200的另一方案中，该玻璃板装置200可用作机动车的挡风玻璃，该挡风玻璃的上部区域可逐级变暗。
在具有本发明的窗玻璃板100的本发明的玻璃板装置200的另一替代方案中，该玻璃板装置200可用作机动车的侧玻璃。在这类构造中，该电容式开关区10控制侧玻璃的打开或关闭。在此，该侧玻璃的打开或关闭位置通过手的擦拭手势的位置和方向决定。该侧玻璃的关闭还可通过按扭控制来进行。
图3中示出的玻璃板装置201的实施例在结构上基本对应于图1A的具有窗玻璃板的本发明的复合玻璃板101。这里该复合玻璃板101包括例如内玻璃板1和外玻璃板，它们通过中间层相互接合。该内玻璃板1在其功能方面对应于图1A的玻璃板1。
在该复合玻璃板101的中下部，低辐射涂层6具有多个电容式开关区10，其几乎以平行布置在该复合玻璃板101的纵向侧上延伸。
通过无涂层的分隔线7将该低辐射涂层6划分成不同的相互电绝缘的区。电容式开关区10各自与周围区15电划分。每个开关区10包括检测区11，该检测区构成为近似液滴形，并过渡到条形的引线区12。该检测区11的宽度和长度例如各为40 mm。该引线区12的宽度例如为1 mm。该引线区12与连接区13相连接。该连接区13具有带有圆角的正方形，并且边长例如为12 mm。该引线区的长度为约48 mm。
在具有本发明的窗玻璃板101的本发明的玻璃板装置201的替代方案中，该玻璃板装置201可用作机动车的侧玻璃，并具有被设计用于打开和关闭该侧玻璃的电容式开关区10。在此，该侧玻璃的打开或关闭位置通过手的擦拭手势的位置和方向决定。
图4示出替代方案，其中将功能中间层层压到该复合玻璃板101中在内玻璃板1和外玻璃板之间。该功能中间层在此例如通过由PVB-薄膜制成的两层热塑性中间层与内玻璃板1和外玻璃板相接合。该功能中间层例如具有可电控的光学透明度，并优选包含悬浮颗粒装置 (SPD) -层或电致变色中间层。
该复合玻璃板101在内玻璃板1和外玻璃板4之间还包括两个发光二极管 (LED)21，例如多色LED，其层压到复合玻璃板101中。该发光二极管21的光标识该电容式开关区10的区域和/或用作照明部件，该照明部件可各自通过所属的电容式开关区10控制。
该复合玻璃板101用作车辆中的顶玻璃。在此，该检测区12的位置和长度可如此选择，以使该车辆的驾驶员或同乘者在其各自的座位上均方便地够到该开关区10的检测区11。当然，此外也可在该复合玻璃板101中布置多个电容式开关区10，例如对每个车辆乘客各一个。
该传感器电子元件14的结构和调整如此协调，以使在该电容式开关区10的检测区11中检测到驾驶员或同乘者的手时，触发开关信号。
替代地，该电容式开关区的位置也可偶然地分布在该内侧表面上方。借助于该驾驶员或同乘者的通过方向和位置所特征的手势移动，可控制该发光二极管21。其特别的优点在于，可分别地控制发光二极管（Leuchtionen），并且该驾驶员或同乘者可选择与其要求相匹配的发光二极管色值。
在本发明的复合玻璃板101的另一实施例中，该复合玻璃板101构成为挡风玻璃，其中该复合玻璃板101以指向该内玻璃板1的内侧表面IV的视图示出，即从车辆驾驶员的位置看。在此，该传感器电子元件14的结构和调整如此协调，以使该车辆驾驶员为了控制挡风玻璃的透明度而将其手移动到该电容式开关区10的检测区11中以触发开关信号。特别有利的是在不接触挡风玻璃的情况下可产生开关信号的电容式开关区10。该车辆驾驶员的集中力和视线方向不会由于其手必须接触挡风玻璃上的特定点而受到转移，而是通过在该检测区方向上伸出手并够到内侧表面IV附近的激活区来触发开关信号。无接触的控制的另一优点在于，车辆驾驶员不会由于指印污染挡风玻璃。
图5示出用于制备具有电容式开关区10的本发明的窗玻璃板100的本发明方法的一个实施例的流程图。本发明方法包括下列步骤：
I. 在玻璃板1的内侧表面 (IV) 上施加低辐射涂层6，并
II. 引入至少一条分隔线7，该分隔线将涂层6电划分成至少一个电容式开关区10和至少一个周围区15，优选通过激光结构化或通过机械或化学剥蚀。
特别有利和令人意外的是如下的具有窗玻璃板100的玻璃板装置200或具有复合玻璃板101的玻璃板装置201，其中该传感器电子元件14的灵敏度如此协调，以使得由该窗玻璃板100或该复合玻璃板101的内侧表面IV可无接触地触发开关过程。
该结果是本领域技术人员未预料到的和令人意外的。
附图标记列表：
1 玻璃板，内玻璃板
5 子区
6 低辐射涂层
7 分隔线
10 电容式开关区
11 检测区
12 引线区
13 连接区
14 电容性传感器电子元件
15 周围区
17 箔导体
21 发光二极管 (LED)
100 窗玻璃板
101 复合玻璃板
200、201 玻璃板装置
d1 厚度
A-A' 截面线
III 玻璃板1或内玻璃板1的外侧表面
IV 玻璃板1或内玻璃板1的内侧表面。

Claims (13)

1.用于将内室与外环境隔开的具有多个电容式开关区 (10) 的窗玻璃板 (100)，该窗玻璃板包括：
- 具有内侧表面 (IV) 的玻璃板 (1)，和
- 至少部分布置在玻璃板 (1) 的内侧表面 (IV) 上的涂层 (6)，
其中，电容式开关区 (10) 各自通过至少一条无涂层的分隔线 (7) 与涂层 (6) 电隔离，并可与传感器电子元件 (14) 电连接，以及具有用于无接触地检测被人在激活区中移动的物体和其移动方向的检测区 (11)，其中
检测区 (11) 构成为至少两个线形条形子区 (5)，
这些子区以对应于分隔线 (7) 的宽度且无涂层的间距布置，
子区 (5) 的纵轴平行于该内侧表面的边，
子区 (5) 的长度对应于该内侧表面 (IV) 的边长，
子区 (5) 呈相互平行布置。
2.权利要求1的窗玻璃板 (100)，其特征在于，电容式开关区 (10) 被设计用于产生在激活区内部延伸的电场。
3.权利要求1的窗玻璃板 (100)，其特征在于，检测区 (11) 的面积基本对应于内侧表面 (IV)。
4.权利要求1或2的窗玻璃板 (100)，其特征在于，该激活区具有平行于内侧表面 (IV)的面且大小与其相同，并且在内室方向上的宽度为10 cm。
5.权利要求1的窗玻璃板 (100)，其特征在于，该电容式开关区具有引线区 (12)、连接区 (13) 和周围区 (15)，其中引线区 (12) 被设计作为检测区 (11) 和连接区 (13) 之间的电连接，并且连接区 (13) 可与传感器电子元件 (14) 电连接。
6.权利要求1或2的窗玻璃板 (100)，其特征在于，电容式开关区 (10) 被设计用于产生电信号和/或该检测区包括光源。
7.玻璃板装置 (101)，其包括：
- 权利要求1-6之一的窗玻璃板 (100) 和
- 与检测区 (11) 电连接的电容性传感器电子元件 (14)，
其中，该传感器电子元件 (14) 的灵敏度如此选择，以使其在检测到被人在激活区中移动的物体时发出开关信号。
8.复合玻璃板 (101)，其至少包括：
- 由权利要求1-6之一的玻璃板 (1) 组成的内玻璃板 (1)，
- 具有内侧表面 (II) 的外玻璃板 (2)，和
- 至少一层中间层 (2)，该中间层使外玻璃板 (2) 的内侧表面 (II) 与内玻璃板(1) 的外侧表面 (III) 面对面接合，并且电容式开关区 (10) 被设计用于该中间层或电致变色中间层的光学透明度的电控制。
9.用于制备权利要求1-6之一的窗玻璃板 (100) 的方法，该方法至少包括：
(a) 将涂层 (6) 施加到玻璃板 (1) 的内侧表面 (IV) 上，
(b) 引入至少一条分隔线 (7)，该分隔线将涂层 (6) 电划分成多个电容式开关区(10) 和/或至少一个周围区 (15)。
10.权利要求9的方法，其中引入至少一条分隔线 (7)通过激光结构化或通过机械或化学剥蚀进行。
11.权利要求1-6之一的窗玻璃板 (100) 或权利要求8的复合玻璃板 (101) 在水陆空交通移动工具中，和作为家具和建筑物中的构件的用途。
12.权利要求1-6之一的窗玻璃板 (100) 或权利要求8的复合玻璃板 (101) 在机动车中作为挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃和/或顶玻璃的用途。
13.权利要求11的用途，其中所述的构件是电加热体。
CN201780000938.5A 2016-07-20 2017-05-12 具有用于无接触的功能控制的电容式开关区的窗玻璃板 Active CN107848378B (zh)

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