CN111727116B - 具有电光功能元件的复合板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合板装置，其具有基于液晶的功能元件，其中通过两个不同的交变电压来控制该功能元件的光学特性和至少一个平面电极的电阻加热。按照第一方面，该功能元件在两个对置的侧面上与交变电压触点接通。这些交变电压在最大幅值方面有区别，但是具有相同的频率。按照第二方面，该功能元件通过交变电压来控制。至少一个平面电极通过频率更高的另一交变电压来加热。通过高通滤波器，防止了对该功能元件的光学特性的控制的干扰。

Description

具有电光功能元件的复合板装置
技术领域
本发明涉及复合板装置，所述复合板装置分别具有复合板，所述复合板具有基于液晶的电光功能元件。
背景技术
具有电可控光学特性的电光功能元件早已广为人知并且在工业批量生产中、例如在TV设备、笔记本电脑、移动电话/智能电话和平板电脑中使用。
具有电光功能元件的复合板本身也公知。这些功能元件的光学特性可以通过所施加的电压来改变。这种功能元件的示例是SPD功能元件(悬浮粒子装置(SuspendedParticle Device))，所述SPD功能元件例如从EP 0876608 B1和WO 2011033313 A1中公知。通过所施加的电压，可以控制可见光经过SPD功能元件的透射。
另一示例是基于液晶的功能元件、尤其是PDLC功能元件(聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal))，所述PDLC功能元件例如从DE 102008026339 A1中公知。在此，活性层包含液晶，所述液晶被嵌入到聚合物基质中。如果不向平面电极施加电压，则液晶无序地取向，这导致穿过活性层的光的强烈的散射，使得功能元件变得不透明。在向平面电极施加电压的情况下，液晶沿共同的方向取向并且经过功能元件的光的散热被减少到最低限度，使得该功能元件变得透明。
提出了如下挡风玻璃，其中通过电光功能元件来实现电可控遮阳板，以便替代机动车中的传统的可机械折叠的遮阳板。具有电可控遮阳板的挡风玻璃例如从DE102013001334A1、DE 102005049081 B3、DE 102005007427A1和DE 102007027296A1中公知。
SPD或PDLC功能元件能在商业上作为多层膜来获得，其中活性层和对于施加电压所需的平面电极布置在两个载体膜(通常由PET构成)之间。在制造复合板时，功能元件以所希望的尺寸和形状从多层膜中剪出并且被嵌入到中间层的膜中，借助于所述膜来将两张玻璃板彼此层压成复合板。
如对于本领域技术人员来说本身公知的那样，电光功能元件的切换特性、尤其是反应速度取决于活性层的温度。因此，实际上，根据相应的周围环境条件，可能出现功能元件的切换特性的不符合期望的变化。
为了消除该问题，DE 102010048987 A示出了一种具有可通过直流电压来切换的基于电致变色材料的功能元件的板，其中两个平面电极都能通过直流电压来加热(电阻加热)。从DE 4121385 A1可以得知类似的功能元件。US 5124833同样示出了一种具有电致变色材料的功能元件，该电致变色材料通过直流电压来切换，其中平面电极可以通过施加交变电压来加热。
发明内容
与此相应地，本发明的任务在于：提供一种经改善的复合板装置，该复合板装置具有复合板，该复合板具有基于液晶的功能元件，该功能元件的切换特性由于对至少一个平面电极的加热而与外部环境的温度无关。
该任务通过根据本发明的复合板装置来解决。有利的设计方案从不同的实施方式中得到。
按照本发明，示出了两种不同的复合板装置，这两种不同的复合板装置分别具有复合板。两个复合板装置解决了上文提到的任务并且基于相同的发明设计，通过加载两个不同的交变电压不仅实现了对活性层的光学特性的控制而且实现了至少一个平面电极的电阻加热。
该复合板包括外板和内板，所述外板和内板通过中间层来彼此连接。该复合板被设置用于：在例如机动车或建筑物的窗洞中，使内部空间相对于外部环境分开。就本发明而言，用内板来表示朝向内部空间的板。用外板来表示朝向外部环境的板。热塑性中间层用于连接两个板，如在复合板的情况下常见的那样。
优选地，外板和内板由玻璃制成。但是，原则上，它们也可以由塑料组成。外板和内板的厚度可以在宽范围内变化而且因此与在具体情况下的需求适配。优选地，外板和内部具有0.4mm至3.5mm的厚度，特别优选地1mm至2.5mm的厚度。当复合板是挡风玻璃时，只要复合板在中央观察区具有足够的透光率，优选地在按照ECE-R43的主透明区A内为至少70％，这些板就可以是透明的、着色的或上色的。
外板、内板和/或中间层可具有其它适当的、本身公知的涂层，例如抗反射涂层，防粘涂层，抗划痕涂层、光催化涂层或防晒涂层或低E(辐射率)涂层。
该复合板包含具有电可控光学特性的电光功能元件，该电光功能元件被嵌入到中间层中。有利地，功能元件布置在中间层的至少两个热塑性材料层之间，其中该中间层通过第一层与外板连接而通过第二层与内板连接。
功能元件包括至少一个基于液晶的活性层，该活性层优选地布置在第一载体膜与第二载体膜之间。活性层具有可变的光学特性，所述光学特性可以通过被施加给该活性层的交变电压来控制。就本发明而言，电可控光学特性被理解为可无级地控制的这种特性，但是同样也可以被理解为如下这种特性，所述特性可以在两个或更多个离散状态之间切换。这些光学特性尤其涉及透光率和/或光的散射特性。
该功能元件还包括两个平面电极(平面控制电极)，用于向活性层施加交变电压，这两个平面电极优选地布置在载体膜与活性层之间。通常在活性层的每一侧上都布置用于控制活性层的光学特性的平面电极。这些平面电极与活性层导电连接。这些平面电极可以直接平放在活性层上，其中同样可以在这些平面电极与该活性层之间设置导电的中间层。
在该功能元件中，这些平面电极中的至少一个平面电极、尤其是两个平面电极都用于将活性层的温度调整到预先确定的或能预先确定的温度上。因此，这些平面电极不仅如在这种复合板中始终如此的那样用于对功能元件的光学特性的电控制，而且附加地用于调整活性层的关于切换特性方面有利的温度。
用于加热活性层的至少一个平面电极关于材料成分和/或层厚度方面构造为使得在连接到电压源上的情况下通过平面电阻来实现将活性层调温到预先确定的或能预先确定的温度上。如果给用于主动加热活性层的至少一个平面电极加载相对应的电压，则该平面电极可以通过欧姆加热(电阻加热)来加热。通过加热至少一个平面电极、尤其是两个平面电极，可以以所希望的方式来对活性层进行加热。
基于液晶的功能元件的光学特性可以通过施加交变电压(AC)来控制。直流电压(DC)并不适合于此。优选地，基于液晶的功能元件是PDLC功能元件。PDLC功能元件的活性层包含液晶，所述液晶被嵌入到聚合物基质中。这种PDLC功能元件及其工作原理对于本领域技术人员来说本身已知，使得在此处可以省去详细的描述。
平面电极和活性层都是扁平组织并且通常基本上平行于外板和内板的表面地来布置。
该功能元件的平面电极与两个外部电压源电连接，这两个外部电压源用于以本身公知的方式和方法来提供彼此不同的交变电压。为了该目的，这些平面电极分别具有电连接端，其中每个平面电极都具有至少一个电连接端。
平面电极优选地设计为透明的导电层。平面电极优选地包含至少一种金属、金属合金或者透明的导电氧化物(Transparent Conducting Oxide，TCO)。平面电极例如可以包含银、金、铜、镍、铬、钨、氧化铟锡(ITO)、掺杂镓或者掺杂铝的氧化锌和/或掺杂氟或掺杂锑的氧化锌。平面电极优选地具有10nm至2μm的厚度，特别优选地具有20nm至1μm的厚度，十分特别优选地具有30nm至500nm的厚度。
功能元件尤其作为具有两个外侧载体膜的多层膜而存在。在这种多层膜的情况下，平面电极和活性层通常布置在这两个载体膜之间。这里，外侧载体膜是指：载体膜形成多层膜的两个表面。由此，功能元件可以作为预制的层压膜来提供，该层压膜可以有利地进一步被处理。通过两个载体膜有利地保护功能元件以防损坏、尤其是腐蚀。
每个电压源都拥有两个电压输出端，用于提供交变电压。平面电极的电连接端通过电线与电压源的电压输出端导电连接。
按照本发明的第一方面，示出了一种复合板装置，该复合板装置具有带电光功能元件的复合板，如其上文所描述的那样。
该功能元件具有第一平面电极和第二平面电极。第一平面电极配备有第一连接端和第二连接端，该第一连接端和该第二连接端优选地在第一平面电极的平面内彼此对置地来布置。相对应地，第二平面电极配备有第一连接端和第二连接端，该第一连接端和该第二连接端优选地在第二平面电极的平面内彼此对置地来布置。
有利地，在第一平面电极的第一与第二连接端之间的距离等于在第二平面电极的第一与第二连接端之间的距离。
该复合板装置还包括第一开关电路，该第一开关电路具有带第一和第二电压输出端的第一电压源，用于提供第一交变电压。
该复合板装置还包括第二开关电路，该第二开关电路具有带第一和第二电压输出端的第二电压源，用于提供第二交变电压。
在这种情况下重要的是：第二交变电压的最大电压(最大幅值)大于第一交变电压的最大电压，而且这两个交变电压具有相同的频率。交变电压的最大电压值(绝对值)能被理解为该交变电压的最大值。优选地，这两个交变电压同相，也就是说相位相同。因此，电源同相运行。
第一电压源的第一电压输出端仅仅与第一平面电极的第一连接端导电连接，而第一电压源的第二电压输出端仅仅与第二平面电极的第一连接端导电连接。此外，第二电压源的第一电压输出端仅仅与第一平面电极的第二连接端导电连接，而第二电压源的第二电压输出端仅仅与第二平面电极的第二连接端导电连接。
一方面，用两个不同的交变电压来给这两个平面电极接线能够实现通过在平面电极的相应的平面内降落的交变电压对两个平面电极的电阻加热。另一方面，该功能元件的光学特性可以通过本地交变电压来控制，该本地交变电压垂直于功能元件地或垂直于活性层地具有相同的频率并且优选地具有相同的幅值。因此，这两个电压源共同不仅用于切换或控制该功能元件的光学特性而且用于加热这些平面电极。这些平面电极的连接端被用于控制活性层的光学特性并且被用于这些平面电极的电阻加热。有利地，并不需要设置单独的连接端来控制该功能元件的光学特性并且加热这些平面电极。
按照本发明的第二方面，示出了一种复合板装置，该复合板装置具有带电光功能元件的复合板，如其上文所描述的那样。
该复合板装置包括第一开关电路，该第一开关电路具有带第一和第二电压输出端的第一电压源，用于提供第一交变电压。
该复合板装置还包括第二开关电路，该第二开关电路具有带第一和第二电压输出端的第二电压源，用于提供第二交变电压。
在这种情况下重要的是：第二电压源的频率大于第一电压源的频率。这两个交变电压的最大值可以相同或者彼此不同。
第一电压源的第一电压输出端仅仅与第一平面电极的第一连接端导电连接，而第一电压源的第二电压输出端仅仅与第二平面电极的第一连接端导电连接。第一电压源只用于切换或控制该功能元件的光学特性。因此，第一电压源不用于加热平面电极。
至少一个平面电极、尤其是两个平面电极都通过第二电压源来加热。第二电压源只用于加热至少一个平面电极。第二电压源不用于切换或控制该功能元件的光学特性。
第二电压源的第一电压输出端在中间接有高通滤波器的情况下与第一平面电极的跟第一电压源连接的第一连接端或者另一第一连接端导电连接。此外，第二电压源的第二电压输出端在中间接有高通滤波器的情况下与第一平面电极的第二连接端导电连接。经此，可以对第一平面电极进行电加热。
因此，第一平面电极具有一个或两个第一连接端以及一个第二连接端。如果第一平面电极具有两个第一连接端，则其中一个第一连接端用于只与第一电压源电连接而另一第一连接端只用于与第二电压源连接。特别有利地，第一平面电极只具有唯一的第一连接端和(唯一的)第二连接端。在这种情况下，第一连接端不仅用于与第一电压源连接而且用于与第二电压源连接，使得第一连接端有利地被用于直接与两个电压源电连接。
补充于此或替选于此，第二电压源的第一电压输出端在中间接有高通滤波器的情况下与第二平面电极的跟第一电压源连接的第一连接端或另一第一连接端导电连接，而第二电压源的第二电压输出端在中间接有高通滤波器的情况下与第二平面电极的第二连接端导电连接。经此，可以对第二平面电极进行电加热。
因此，第二平面电极具有一个或两个第一连接端以及一个第二连接端。如果第二平面电极具有两个第一连接端，则其中一个第一连接端用于只与第一电压源电连接而另一第一连接端只用于与第二电压源连接。特别有利地，第二平面电极只具有唯一的第一连接端和(唯一的)第二连接端。在这种情况下，第一连接端不仅用于与第一电压源连接而且用于与第二电压源连接，使得第一连接端有利地被用于两个电压源。
在对两个平面电极进行加热时，每个平面电极都具有至少两个连接端，因此该功能元件具有至少四个连接端、尤其是正好四个连接端。在只对唯一一个平面电极进行加热时，该平面电极具有至少两个连接端、尤其是正好两个连接端，其中当另一平面电极只具有唯一一个连接端时就足够。因此，该功能元件在这些平面电极上拥有至少三个连接端、尤其是正好三个连接端。
通常是电容器的高通滤波器构造为使得所述高通滤波器对于第二电压源的较高频交变电压来说能通过而将第一电压源的较低频交变电压阻断。这避免了通过第二电压源的较高频交变电压对功能元件的光学特性的控制的干扰，该较高频交变电压仅仅用于第一和/或第二平面电极的电阻加热。
用两个不同的交变电压来给这两个平面电极接线一方面能够实现通过较低频的第一交变电压对功能元件的光学特性的控制，以及另一方面能够实现通过较高频的第二交变电压对至少一个平面电极的电阻加热。这些高通滤波器防止了通过较高频的第二交变电压对功能元件的光学特性的控制的干扰。有利地，这些平面电极的连接端不仅被用于控制活性层的光学特性而且被用于这些平面电极的电阻加热。
下文的实施方案涉及按照本发明的第一和第二方面的复合板装置。
有利的是：至少一个平面电极、尤其是两个平面电极被加热为使得活性层被加热到高于+5℃、优选地高于10℃的范围内的温度。活性层应该被调整到的温度范围优选地在5℃至25℃之间的范围内、特别优选地在10℃至20℃之间的范围内。通过在至少一个平面电极的欧姆电阻加热方面对电压进行调节，可以调整活性层的温度。可以通过温度传感器来测量活性层的温度。
按照本发明的一个设计方案规定：为了将这些平面电极连接到电压源上，设置细长的连接端、尤其是汇流排(汇流条)，优选地在每个平面电极的对置的边缘上设置细长的连接端、尤其是汇流排(汇流条)。这些平面电极优选地分别具有矩形。视设计方案而定，一个平面电极可以拥有一个或两个汇流排。
优选地，该电光功能元件具有细长的造型，而且在功能元件的长边上布置细长的电连接端。但是，原则上，在功能元件的例如矩形造型的情况下，为了实现遮阳板或类似的装置，在短的侧边缘上的连接端也是可能的。
按照一个设计方案，该复合板在电光功能元件中或附近在中间层之内具有温度传感器。尽管比如在道路车辆中使用复合板装置时通常外部和内部热敏元件总归存在于车辆上/车辆中，这种实施方案能够更精确地检测活性层的温度而且因此也能够更可靠地调整该层的所希望的温度或所希望的温度范围。但是，在对调整精度的要求较低的情况下，也可以使用(在该复合板之外的)现有的热敏元件的信号。
优选地，该复合板是机动车、尤其是载客车的挡风玻璃，该挡风玻璃具有电可控遮阳板，该电可控遮阳板通过功能元件来实现。这种功能元件的侧边缘和上边缘通常通过在板的边缘区域内的常见的遮盖印刷物来遮盖，而下边缘布置在该板的透明区域内并且因而未被遮蔽且可见。优选地，该功能元件的该下边缘按照本发明来密封。这里，光学上不引人注意的密封特别有利。
电可控遮阳板可以使传统的、可机械枢转的遮阳板变得多余。由此，在车辆的乘客车厢中获得空间，降低了车辆的重量并且在急刹车时或者在有事故时避免了与遮阳板相撞的危险。此外，可以感觉到遮阳板的电控制比机械翻下更舒适。
同样优选地，该复合板是机动车的顶窗玻璃(车顶玻璃)、侧窗玻璃或后窗玻璃。
挡风玻璃具有上边缘和下边缘以及两个在上边缘与下边缘之间延伸的侧边缘。用上边缘来表示被设置用于在安装位置指向上的那个边缘。用下边缘来表示被设置用于在安装位置指向下的那个边缘。上边缘也被称作顶缘而下边缘被称作发动机缘。功能元件的边缘与挡风玻璃的安装位置相对应地来称呼。因此，功能元件的下边缘是该功能元件的侧边缘中的背离挡风玻璃的上边缘并且朝向中央视域的那个侧边缘。功能元件的上边缘朝向挡风玻璃的上边缘。侧边缘在上边缘与下边缘之间延伸。
挡风玻璃具有中央视域，对该中央视域的光学质量提出了高要求。该中央视域必须具有高的透光率(通常大于70％)。上述中央视域尤其是被本领域技术人员称作视域A和B的那个视域。视域A和B及其技术要求在联合国欧洲经济委员会(UN/ECE)第43号条例(ECE-R43，“批准安全玻璃材料及其在车辆中的安装的统一条件”)中规定。在该条例中，视域A和B都在附录18中定义。
在此，功能元件布置在中央视域(视域B)上方。这意味着：功能元件布置在挡风玻璃的中央视域与上边缘之间的区域内。功能元件不必遮盖整个区域，但是完全定位在该区域之内并且不伸入到中央视域中。换言之，功能元件比中央视域具有距挡风玻璃的上边缘更小的距离。因此，中央视域的透射未被功能元件妨碍，该功能元件定位在与常规的机械遮阳板在翻下的状态下类似的位置。
对遮阳板的电控制例如借助于按钮、旋钮或滑块来实现，所述按钮、旋钮或滑块集成在车辆的仪表盘中。但是，用于调节遮阳板的按键、例如电容式按键也可以集成到挡风玻璃中。替选地，遮阳板也可以通过无接触式方法、例如通过识别姿势或者根据通过摄像机和适当的分析电子装置所确定的瞳孔或眼皮的状态以及太阳高度来控制。原则上，电光功能元件也可以类似地在其电光特性方面被控制并且以按照本发明的方式来调温，该电光功能元件不是充当遮阳板，而是例如充当平视显示器(Head-Up-Display)的一部分。
在一个优选的设计方案中，功能元件的下边缘和热塑性层的着色区的下边缘都与挡风玻璃的上边缘的形状适配，这造成外观上更具视觉吸引力。因为挡风玻璃的上边缘通常弯曲、尤其是凹地弯曲，所以功能元件和着色区的下边缘也优选地弯曲地来设计。
特别优选地，该功能元件的下边缘构造得基本上平行于挡风玻璃的上边缘。但是，也可能的是：由两个分别直的二分之一部来构造遮阳板，这两个分别直的二分之一部彼此成角度地来布置而且以V形近似上边缘的形状。
在本发明的一个有利的扩展方案中，该电光功能元件可以通过绝缘线来划分成区段。这些绝缘线尤其可以被引入到这些平面电极中，使得平面电极的区段彼此电绝缘。各个区段彼此无关地与电压源连接，使得这些区段可以单独地被操控。这样，遮阳板的不同的区域可以无关地被切换。特别优选地，这些绝缘线和这些区段在安装位置水平地布置。借此，可以由用户来调节遮阳板的高度。这里，术语“水平”应宽泛地来解释并且表示在挡风玻璃的侧边缘之间延伸的传播方向。这些绝缘线不必一定是直的，而是可以轻微地弯曲，优选地与挡风玻璃的上边缘的可能的弯曲适配，尤其是基本上平行于挡风玻璃的上边缘。当然，也可设想的是垂直的绝缘线。这些绝缘线例如具有5μm至500μm、尤其是20μm至200μm的宽度。区段的宽度、即相邻的绝缘线的距离可以由本领域技术人员按照在具体情况下的要求来适当地选择。已经被层压的多层膜可以在事后仍借助于激光烧蚀来分割。
在被分段的遮阳板的情况下，如上文所描述的那样，只能针对该电光功能元件的实际上被操控的部分来实现对活性层的分段的调温。但是，原则上也可能的是：除了被分段的平面电极之外，还(在被分段的平面电极的上方或下方)设置未分段的附加的平面电极，作为特殊加热电极。利用这种加热电极，该功能元件的活性层的整个面可以被调温，与其中的哪些区域(区段)实际上被电操控无关。
在通过挡风玻璃来观察时，功能元件的上边缘和侧边缘优选地被不透明的遮盖印刷物所遮盖。挡风玻璃通常具有由不透明的珐琅质构成的环绕的外围遮盖印刷物，该外围遮盖印刷物尤其是用于保护和在光学上遮盖被用于安装挡风玻璃的胶水以防UV辐射。优选地，该外围遮盖印刷物被用于：也遮盖功能元件的上边缘和侧边缘，以及所需的电连接端。于是，遮阳板有利地集成到挡风玻璃的外观中并且仅仅下边缘可能被观察者看出。优选地，不仅外板而且内板都具有遮盖印刷物，使得从两侧的观察受阻。
在另一优选的设计方案中，按照本发明的复合板是机动车的车顶玻璃，该车顶玻璃的透明度可以通过该功能元件来控制。优选地，该功能元件布置在车顶玻璃的大部分内，尤其是除了宽度例如为5cm至20cm的环绕的边缘区域之外整面地布置。在该设计方案中，该功能元件也可以结构化，以便例如可以彼此分开地调整在前部和后部区域和/或在左侧和右侧区域的透明度。
本发明也涉及一种机动车，该机动车具有按照本发明的复合板装置。
该复合板装置的两个开关电路可以与控制设备电连接，该控制设备用于控制功能元件的光学特性和加热至少一个平面电极。该复合板装置的两个开关电路尤其可以与车载电气设备连接，用于通过车载控制设备来控制功能元件的光学特性和加热至少一个平面电极。
本发明的在上文描述的设计方案可以任意地彼此组合。
附图说明
现在，本发明依据附图和实施例进一步予以阐述。这些附图是不严格按照比例并且绝不限制本发明的示意图。其中：
图1示出了作为具有电可控遮阳板的挡风玻璃的按照本发明的复合板的设计方案的俯视图；
图2示出了图1中的挡风玻璃按照剖面线x-x'的的横截面；
图3示出了图2中的区域Z的放大图；
图4示出了按照图1的复合板装置的一个设计方案的功能元件的接线的示意图；
图5示出了按照图1的复合板装置的另一设计方案的功能元件的接线的示意图；
图6示出了图4的复合板装置的设计方案的等效电路图；
图7示出了图5的复合板装置的替选设计方案的等效电路图。
具体实施方式
首先，参阅图1至3，其中阐明了按照本发明的复合板装置的这里例如构造为机动车的挡风玻璃的复合板。该复合板整体上用附图标记100来表示，该复合板装置用附图标记101来表示。在图1至3中，除了复合板100之外，未进一步示出复合板装置101的其它组成部分。这些组成部分从接下来的附图中得知。
因此，复合板100包括外板1和内板2，所述外板和内板通过热塑性中间层3来彼此连接。外板1例如具有2.1mm的厚度而且由染绿色的碱石灰玻璃组成。内板2例如具有1.6mm的厚度而且由无色的碱石灰玻璃组成。复合板100拥有在安装位置朝向车顶的上边缘D和朝向发动机舱的下边缘M。
复合板100配备有电可控遮阳板S(参见图1)，该电可控遮阳板处在中央观察区B(如在ECE-R43中定义的那样)上方的区域内。遮阳板S通过电光功能元件4来形成，该电光功能元件这里例如是可在商业上获得的PDLC多层膜。功能元件4被嵌入到中间层3中。遮阳板S的高度例如为21cm。
中间层3总共包括三个热塑性层3a、3b、3c，这三个热塑性层分别通过由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成的厚度为0.38mm的热塑性膜来构造。第一热塑性层3a与外板1连接，第二热塑性层3b与内板2连接。位于其间的第三热塑性层3c具有如下片段，被裁剪的功能元件4基本上配合精确地、也就是说与所有侧边几乎齐平地被嵌入到该片段中。因此，第三热塑性层3c似乎形成一种用于大约0.4mm厚的功能元件4的底板(机座)，因此，该功能元件全方位被封装到热塑性材料中并且由此受保护。
第一热塑性层3a具有着色区3a'，该着色区布置在功能元件4与外板1之间。由此，复合板100的透光率在遮阳板S(也就是说功能元件4)的区域内附加地降低而且功能元件4的乳白色外观在扩散状态下减轻。由此，复合板100的美观度明显更具吸引力。第一热塑性层3a在着色区3a'内的平均透光率例如为30％，借此实现了良好的结果。着色区3a'可以均匀地着色。然而，常常在光学上更具吸引力的是：色调朝着功能元件4的下边缘的方向变得越来越浅，使得着色区3a'和未着色区平滑地过渡到彼此。在所示出的情况下，着色区3a'和功能元件4的下边缘齐平地布置。但是，情况并不一定如此。同样可能的是：着色区3a'伸出超过功能元件4或者反过来功能元件4伸出超过着色区3a'。
电可控功能元件4是PDLC多层膜，该PDLC多层膜由在两个平面电极8、9和两个载体膜6、7之间的活性层5组成(参见图3)。活性层5包含聚合物基质，该聚合物基质具有分散在其中的液晶，所述液晶根据被施加给平面电极8、9的电压来取向，由此可以调节光学特性。载体膜6、7由PET组成并且具有例如大约0.2mm的厚度。载体膜6、7配备有朝向活性层5的由ITO构成的厚度约为100nm的涂层，平面电极8、9形成该涂层。平面电极8、9能通过在图1至3中未示出的汇流导体(汇流排)和未示出的连接线缆与车载电气设备连接，所述汇流导体(汇流排)例如通过含银丝网印刷制成。通过给这两个平面电极8、9加载切换电压(交变电压)，可以改变功能元件4的光散射，也就是说可以有针对性地改变遮阳板S针对光源的变暗(并且借此遮光作用)。
如常见的那样，复合板100具有环绕的外围遮盖印刷物10，该外围遮盖印刷物通过不透明的珐琅质构造在外板1和内板2的内部空间侧的表面(在安装位置朝向车辆的内部空间)上。功能元件4距复合板100的上边缘D和侧边缘的距离小于遮盖印刷物10的宽度，使得功能元件4的侧边缘除了朝向中央视域B的侧边缘之外都被遮盖印刷物10遮盖。合理地，未示出的电连接端也安装在遮盖印刷物10的区域内并且因此被隐藏。
现在，参阅图4和5，其中依据示意图来阐明功能元件4的两种替选的接线。在图4和5中，从图1的复合板装置101的复合板100中，分别只是示意性地阐明了功能元件4。图5示出了在“掀开”状态下的功能元件4，其中观察者看见平面电极8、9的相应的平面(例如内表面)。活性层5未示出。
这两个平面电极8、9分别具有矩形。第一平面电极8拥有两个在第一平面电极8的平面内彼此对置的汇流排11、11'，所述汇流排这里例如布置在第一平面电极8的彼此对置的长边上。相对应地，第二平面电极9拥有两个在第二平面电极9的平面内彼此对置的汇流排12、12'，所述汇流排这里例如布置在第二平面电极9的彼此对置的长边上。汇流排11、11'、12、12'可以布置在分别所属的平面电极8、9的外表面和/或内表面上。汇流排11、11'、12、12'用于给功能元件4加载电压，如在下文进一步阐述的那样。在图4和5的设计方案中，功能元件4分别相同地来构造，只有其接线不同。
在按照本发明的复合板装置101中，平面电极8、9不仅用于控制功能元件4的光学特性，而且这些平面电极8、9中的至少一个平面电极用于将活性层5加热到预先确定的或能预先确定的温度，其方式是通过电阻加热来将至少一个平面电极8、9加热。为了该目的，复合板装置101具有第一电压源13和第二电压源14，其中第二电压源14不同于第一电压源13。第一电压源13和第二电压源14分别提供交变电压(AC)。
功能元件4被设计为使得该功能元件的光学特性(例如光经由活性层5的透射)通过交变电压来控制，但是不通过直流电压来控制。该功能元件是PDLC功能元件4，该PDLC功能元件具有基于液晶的活性层5。功能元件4仿佛是受电压控制的光阀，其中该光阀的光学特性可以根据所施加的交变电压来改变。
首先应观察图4。其中示出了图1的复合板100的功能元件4，该功能元件由活性层5、两个平面电极8、9和两个载体膜6、7组成。功能元件4在垂直于平面电极8、9的横截面内示出。未进一步示出平面电极8、9的汇流排11、11'、12、12'。
通过两个开关电路15、16来实现对功能元件4的接线，这两个开关电路都是电路17的部分。这两个开关电路15、16与车载电气设备连接或能与车载电气设备连接，尤其是用来与用于控制遮阳板S的车载控制设备(控制器)连接。
第一开关电路15包括第一电压源13以及两根电线L1-1和L1-2。电线L1-1使第一电压源13的电压连接端18'与下方的平面电极9的汇流排12导电连接，另一电线L1-2使第一电压源13的另一电压连接端18与上方的平面电极8的汇流排11导电连接。这两个汇流排11、12垂直于活性层5的平面地彼此对置。
第二开关电路16包括第二电压源14以及两根电线L2-1和L2-2。电线L2-1使第二电压源14的电压连接端19'与下方的平面电极9的汇流排12'导电连接，另一电线L2-2使第二电压源14的另一电压连接端19与上方的平面电极8的汇流排11'导电连接。这两个汇流排11'、12'垂直于活性层5的平面地彼此对置。
因此，第一电压源13在功能元件4的其中一个长边上导电连接到两个汇流排11、12上，而第二电压源14在功能元件4的另一长边上导电连接到两个汇流排11'、12'上。
两个电压源13、14都提供交变电压。第一电压源13的电压最大值低于第二电压源14。这两个电压源13、14的交变电压的频率相同。这些交变电压还同相。例如，第一电压源13提供电压的最大值为50V而频率为50Hz的交变电压(AC)，第二电压源14提供电压的最大值为100V而频率为50Hz的交变电压(CA)。
给上方的平面电极8在其中一侧加载为50V的交变电压而在另一侧加载为100V的交变电压导致在第一平面电极8的平面内从其中一个汇流排11'到另一汇流排11的电压降。经此，引起了对上方的平面电极8的电阻加热。相对应地，给下方的平面电极9在其中一侧加载为50V的交变电压而在另一侧加载为100V的交变电压导致在第二平面电极9的平面内从其中一个汇流排12'到另一汇流排12的电压降。经此，引起了对下方的平面电极9的电阻加热。因此，两个平面电极8、9都被电加热，由此功能元件4的活性层5被加热。
此外，通过加载两个不同的交变电压可以以所希望的方式调整活性层5的光学特性。垂直于活性层5的平面没有出现电压降，也就是说经过活性层5垂直看去，这两个平面电极8、9在局部分别具有同一电压，该电压在活性层5的平面内沿着从其中一个汇流排11到另一汇流排11'的方向(或沿着从其中一个汇流排12到另一汇流排12'的方向)增大。因此，活性层5的光学特性可以通过局部恒定的电压、也就是说在活性层5上没有电压降地来控制。因此，在图4的电路17中，第一电压源13和第二电压源14共同不仅用于控制功能元件4的光学特性而且用于加热活性层5。
优选地，这两个电压源13、14的交变电压的两个最大值实际上应该被选择为使得随后描述的条件共同被满足。这样，(最大)电压值之差应被选择为使得没有电短路(击穿)、尤其是由于活性层5而引起的电短路(击穿)。还适用：附在活性层5上的电压越高，由于散射光而造成的混浊度(雾度)就越低，只要没有达到对于该效果来说相关的阈电压的话，从该阈电压开始，浑浊度重新增加。因此，这些电压值会被选择为使得混浊度变得尽可能小。这些电压值还应该被选择为使得在平面电极8、9的平面内出现足够高的电压降，用于电阻加热。对于商业上可支配的PDLC功能元件4来说，说明应该运行这些PDLC功能元件所处的标称电压。为了满足上述条件，这两个交变电压的最大电压在相同PDLC功能元件4的情况下优选地在PDLC功能元件4的所规定的标称电压的80％至150％的范围内。
现在，参考图5，其中依据示意图来阐明图1的复合板100的其它相同的功能元件4的替选的接线。如已经解释的那样，功能元件4在“掀开”状态下示出，其中这两个平面电极8、9并排布置。活性层5未示出。例如，平面电极8、9的相应的内表面朝向观察者。
如在图4的设计方案中那样，通过两个开关电路15、16来使功能元件4接线，这两个开关电路在此都是共同的电路17的部分。这两个开关电路15、16与车载电气设备连接或能与车载电气设备连接，尤其是用来与用于控制遮阳板S的控制设备(控制器)连接。
第一开关电路15包括第一电压源13以及两根电线L1-1和L1-2。电线L1-1与下方的平面电极9的汇流排12导电连接，另一电线L1-2与上方的平面电极8的汇流排11导电连接。这两个汇流排11、12垂直于活性层5的平面地彼此对置。因此，第一电压源13在功能元件4的其中一个长边上导电连接到这两个汇流排11、12上。
第二开关电路16包括第二电压源14以及四根电线L2-1、L2-2、L2-3和L2-4，这四根电线分别由多个线路部分组成。
电线L2-1使第二电压源14的电压连接端19'与下方的平面电极9的汇流排12'导电连接。从第二电压源14出发，电线L2-1由线路部分L2-1'和线路部分L2-1"串联组成。在线路部分L2-1'内存在电容器(电容)C1。
电线L2-2使第二电压源14的同一电压连接端19'与上方的平面电极8的汇流排11'导电连接。从第二电压源14出发，电线L2-2由线路部分L2-1'和线路部分L2-2'串联组成。在线路部分L2-1'内存在电容器(电容)C1。在线路部分L2-2'内与电容器C1串联地存在另一电容器(电容)C2。
电线L2-3使第二电压源14的另一电压连接端19与下方的平面电极9的汇流排12导电连接。从第二电压源14出发，电线L2-3由线路部分L2-3'、线路部分L2-3"以及电线L1-1串联组成。在线路部分L2-3'内存在电容器(电容)C3。
电线L2-4使第二电压源14的同一电压连接端19与上方的平面电极8的汇流排11导电连接。从第二电压源14出发，电线L2-4由线路部分L2-3'、线路部分L2-4'以及电线L1-2串联组成。在线路部分L2-4'内，与电容器C4串联地存在另一电容器(电容)C4。
因此，第二电压源14的两个电压连接端分别导电连接到上方的平面电极8的两个汇流排11、11'上以及导电连接到下方的平面电极9的两个汇流排12、12'上。
在图5的电路17中，第一电压源13只用于控制功能元件4的透光率。第二电压源14只用于加热活性层5。两个电压源13、14分别提供交变电压，其中第一电压源13的交变电压的频率低于第二电压源14的交变电压的频率。此外，第一电压源13的交变电压的最大值低于第二电压源14的那个最大值。由于该接线，第一电压源13的交变电压只(垂直于活性层5的平面地)降落在活性层5上，由此能控制活性层5的透光度。例如，该电压值对应于在商业上可支配的PDLC功能元件4的标称电压。第二电压源14的交变电压分别只降落在平面电极8、9的平面内，使得这些平面电极能通过电阻加热来被加热。
电容器C1-C4的电容值被设计为使得这些电容器分别充当用于第二电压源14的较高频的交变电压的高通滤波器，但是将第一电压源13的较低频的交变电压阻断。因此，可以有利地避免：通过第二电压源14的用于加热平面电极8、9的交变电压来妨碍对活性层5的光学特性的控制。经此，能够实现对平面电极8、9的电阻加热以及活性层5的透光度的选择性控制。
在图6和7中，分别示出了图4和5的复合板装置的等效电路图。
首先应观察图6，该图6涉及图4的设计方案。对于功能元件4来说，这两个平面电极8、9分别表示为电阻R1、R2(这里例如分别为50欧姆)。在中间具有活性层5的两个平面电极8、9的装置通过两个电容C5、C6(这里例如分别为7μF)来实现。第一电压源13处在第一开关电路15中，该第一电压源利用两个电压连接端18、18'来与这两个平面电极8、9在功能元件4的其中一侧上电触点接通。第二电压源14处在第二开关电路16中，该第二电压源利用两个电压连接端19、19'来与这两个平面电极8、9在功能元件4的另一侧上电触点接通。
在图7中示出了图5的设计方案的等效电路图。功能元件4像在图6中那样来构造。第一电压源13处在第一开关电路15中，该第一电压源利用两个电压连接端18、18'来与这两个平面电极8、9在功能元件4的其中一侧上电触点接通。第二电压源14处在第二开关电路16中，该第二电压源利用两个电压连接端19、19'分别与这两个平面电极8、9电触点接通。在该设计方案中，两个平面电极8、9都被加热。可设想的是：只加热这两个平面电极8、9中的一个平面电极，为了该目的，可以将电线L2-2和L2-4省去(只加热平面电极9)，或者替选地可以将电线L2-1和L2-3省去(只加热平面电极8)。
图4和5的按照本发明的板装置101的两个设计方案能够通过至少一个平面电极8、9的电阻加热来实现对功能元件4的活性层5的有针对性的加热，使得该活性层的光学特性能良好地被控制。
优选地，在复合板100之内并且与电光功能元件4相邻地设置结构类型本身公知的热敏元件。该热敏元件的信号再现了功能元件4的活性层5的实际温度，该信号优选地用作控制对至少一个平面电极8、9进行加热的输入参量。
如从上文的实施方案中得到的那样，本发明提供了一种可简单实现的板装置，其中功能元件的活性层能通过两个交变电压来控制和加热。
附图标记列表
1 外板
2 内板
3 热塑性中间层
3a 第一热塑性层
3a'着色区
3b第二热塑性层
3c第三热塑性层3
4 功能元件
5 活性层
6 第一载体膜
7 第二载体膜
8 第一平面电极
9 第二平面电极
10 遮盖印刷物
11第一平面电极的第一汇流排
11'第一平面电极的第二汇流排
12第二平面电极的第一汇流排
12'第二平面电极的第二汇流排
13 第一电压源
14 第二电压源
15 第一开关电路
16 第二开关电路
17电路
18第一电压源的第一电压输出端
18'第一电压源的第二电压输出端
19第二电压源的第一电压输出端
19'第二电压源的第二电压输出端
100 复合板
101 复合板装置
B 观察区
D 板上边缘
M 板下边缘
S 遮阳板
X-X'剖面线。

Claims (25)

1.一种复合板装置(101)，其包括：
-复合板(100)，所述复合板具有外板(1)和内板(2)，所述外板和内板通过热塑性中间层(3)来彼此连接，其中功能元件(4)被嵌入到所述中间层(3)中，所述功能元件包括基于液晶的活性层(5)，所述活性层的光学特性能通过第一平面电极(8)和第二平面电极(9)来控制，其中所述第一平面电极(8)具有第一和第二连接端(11、11')，而且其中所述第二平面电极(9)具有第一和第二连接端(12、12')，
-第一开关电路(15)，所述第一开关电路具有带第一和第二电压输出端(18、18')的第一电压源(13)，用于提供第一交变电压；
-第二开关电路(16)，所述第二开关电路具有带第一和第二电压输出端(19、19')的第二电压源(14)，用于提供第二交变电压，其中所述第二交变电压的最大电压大于所述第一交变电压的最大电压而且这两个交变电压具有相同的频率，
其中所述第一电压源(13)的第一电压输出端(18)只与所述第一平面电极(8)的第一连接端(11)导电连接，而所述第一电压源(13)的第二电压输出端(18')只与所述第二平面电极(9)的第一连接端(12)导电连接，而且
其中所述第二电压源(14)的第一电压输出端(19)只与所述第一平面电极(8)的第二连接端(11')导电连接，而所述第二电压源(14)的第二电压输出端(19')只与所述第二平面电极(9)的第二连接端(12')导电连接。
2.根据权利要求1所述的复合板装置(101)，其中所述第一交变电压与所述第二交变电压同相。
3.根据权利要求1所述的复合板装置(101)，其中所述第一平面电极(8)的第一和第二连接端(11、11')在所述第一平面电极(8)的平面内彼此对置地布置；和/或所述第二平面电极(9)的第一和第二连接端(12、12')在所述第二平面电极(9)的平面内彼此对置地布置。
4.根据权利要求3所述的复合板装置(101)，其中在所述第一平面电极(8)的第一与第二连接端(11、11')之间的距离等于在所述第二平面电极(9)的第一与第二连接端(12、12')之间的距离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述平面电极(8、9)的连接端(11、11'、12、12')分别以细长的连接端的形式构造在所述功能元件(4)的对置的边缘上。
6.根据权利要求5所述的复合板装置(101)，其中所述细长的连接端以汇流排的形式实现。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述平面电极(8、9)分别构造为矩形。
8.根据权利要求5所述的复合板装置(101)，其中所述细长的连接端(11、11'、12、12')布置在所述功能元件(4)的长边上。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述平面电极(8、9)能被加热为使得所述功能元件(4)的活性层(5)具有在高于+5℃的范围内的温度。
10.根据上述权利要求1至4中任一项所述的复合板装置(101)，所述复合板装置在所述功能元件(4)中或附近在所述中间层(3)之内具有温度传感器。
11.根据上述权利要求1至4中任一项所述的复合板装置(101)，
其中所述复合板构造为机动车的挡风玻璃、车顶玻璃、侧窗玻璃或后窗玻璃。
12.根据上述权利要求1至4中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述功能元件(4)是PDLC功能元件。
13.一种复合板装置(101)，其包括：
-复合板(100)，所述复合板具有外板(1)和内板(2)，所述外板和内板通过热塑性中间层(3)来彼此连接，其中功能元件(4)被嵌入到所述中间层(3)中，所述功能元件包括基于液晶的活性层(5)，所述活性层的光学特性能通过第一平面电极(8)和第二平面电极(9)来控制，
-第一开关电路(15)，所述第一开关电路具有带第一和第二电压输出端(18、18')的第一电压源(13)，用于提供第一交变电压；
-第二开关电路(16)，所述第二开关电路具有带第一和第二电压输出端(19、19')的第二电压源(14)，用于提供第二交变电压，其中所述第二电压源(14)的频率大于所述第一电压源(13)的频率，
其中所述第一电压源(13)的第一电压输出端(18)只与所述第一平面电极(8)的第一连接端(11)导电连接，而所述第一电压源(13)的第二电压输出端(18')只与所述第二平面电极(9)的第一连接端(12)导电连接，
其中所述第二电压源(14)的第一电压输出端(19)在中间接有高通滤波器的情况下与所述第一平面电极(8)的跟所述第一电压源(13)连接的第一连接端(11)或另一第一连接端导电连接，而所述第二电压源(14)的第二电压输出端(19')在中间接有高通滤波器的情况下与所述第一平面电极(8)的第二连接端(11')导电连接，和/或
其中所述第二电压源(14)的第一电压输出端(19)在中间接有高通滤波器的情况下与所述第二平面电极(9)的跟所述第一电压源(13)连接的第一连接端(12)或另一第一连接端导电连接，而所述第二电压源(14)的第二电压输出端(19')在中间接有高通滤波器的情况下与所述第二平面电极(9)的第二连接端(12')导电连接，
而且其中所述高通滤波器分别构造为使得所述高通滤波器对于所述第二电压源的较高频交变电压来说能通过而将所述第一电压源的较低频交变电压阻断。
14.根据权利要求13所述的复合板装置(101)，其中所述第一平面电极(8)具有正好一个第一连接端(11)和正好一个第二连接端(11')；和/或所述第二平面电极(9)具有正好一个第一连接端(12)和正好一个第二连接端(12')。
15.根据权利要求14所述的复合板装置(101)，其中所述第一平面电极(8)的第一和第二连接端(11、11')在所述第一平面电极(8)的平面内彼此对置地布置；和/或所述第二平面电极(9)的第一和第二连接端(12、12')在所述第二平面电极(9)的平面内彼此对置地布置。
16.根据权利要求15所述的复合板装置(101)，其中在所述第一平面电极(8)的第一与第二连接端(11、11')之间的距离等于在所述第二平面电极(9)的第一与第二连接端(12、12')之间的距离。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述平面电极(8、9)的连接端(11、11'、12、12')分别以细长的连接端的形式构造在所述功能元件(4)的对置的边缘上。
18.根据权利要求17所述的复合板装置(101)，其中所述细长的连接端以汇流排的形式实现。
19.根据权利要求13至16中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述平面电极(8、9)分别构造为矩形。
20.根据权利要求17所述的复合板装置(101)，其中所述细长的连接端(11、11'、12、12')布置在所述功能元件(4)的长边上。
21.根据权利要求13至16中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述平面电极(8、9)能被加热为使得所述功能元件(4)的活性层(5)具有在高于+5℃的范围内的温度。
22.根据上述权利要求13至16中任一项所述的复合板装置(101)，所述复合板装置在所述功能元件(4)中或附近在所述中间层(3)之内具有温度传感器。
23.根据上述权利要求13至16中任一项所述的复合板装置(101)，
其中所述复合板构造为机动车的挡风玻璃、车顶玻璃、侧窗玻璃或后窗玻璃。
24.根据上述权利要求13至16中任一项所述的复合板装置(101)，其中所述功能元件(4)是PDLC功能元件。
25.一种机动车，其具有根据权利要求1至24中任一项所述的复合板装置(101)。
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