CN112088091A - 玻璃单元和具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃单元(1)，其具有两个玻璃质玻璃板或聚碳酸酯玻璃板(1a、1b)和至少一个胶粘到它们之间的聚合物薄膜或薄膜层压体(3)和布置在所述玻璃板之间的电子功能单元(4、S)，其中在所述玻璃板之间且以与电子功能单元电连接的形式装入电池组(11)，以对其至少部分和至少暂时地提供电力，所述电池组的厚度最多等于该聚合物薄膜或薄膜层压体的厚度，其中电子功能单元(4、C)将玻璃单元(1)的至少一个区域(S)从透明至不透明状态和相反地切换，且其中电池组(11)通过外部可操作或对电子功能单元(4、C)和其控制单元(12)之间连接的中断具有响应的开关(14)而与电子功能单元(4、C)连接，以使得在开关(14)的接通状态下，所述电子功能单元将玻璃单元(1)的受电子功能单元(4、C)影响的区域变透明。

Description

玻璃单元和具有其的车辆
说明书
本发明涉及玻璃单元，其具有两个玻璃质玻璃板或聚合物玻璃板和至少一个胶粘到它们之间的聚合物薄膜或薄膜层压体和布置在所述玻璃板之间的电子功能单元。
长期以来，具有可电控光学性能的电光功能元件以种类繁多的形式为人所知并且用于工业大批量生产，例如电视机、笔记本电脑、移动电话/智能手机和平板电脑中。
具有可电控功能元件的玻璃单元也是本身已知的。功能元件的光学性能可以通过施加的电压来改变。这样的功能元件的实例是SPD功能元件（悬浮颗粒装置），其例如由EP0876608 B1和WO 2011033313 A1已知。通过施加的电压，可以控制透过SPD功能元件的可见光的透射。另一实例是PDLC功能元件（聚合物分散液晶），其例如由DE 102008026339 A1已知。所述活性层在此含有液晶，其嵌入到聚合物基质中。如果不施加电压，则所述液晶无序排列，这导致透过该活性层的光的强烈散射。如果在平面电极上施加电压，则所述液晶以共同方向排列并且透过活性层的光透射提高。
已经提出了如下挡风玻璃板，其中通过这样的功能元件实现了可电控的遮阳板，以代替机动车中的传统机械可翻转遮阳板。具有可电控遮阳板的挡风玻璃板例如由DE102013001334 A1、DE 102005049081 B3、DE 102005007427 A1、DE202018005876 U1和DE102007027296 A1已知。
SPD和PDLC功能元件可作为多层薄膜商购，其中活性层和施加电压所需的平面电极布置在两个通常由PET制成的载体薄膜之间。在制造所述玻璃单元时，将功能元件以所需的尺寸和形状从该多层薄膜中切出，并插入用于将两个玻璃质玻璃板层压在一起以形成玻璃单元的中间层的薄膜之间。
应理解的是，对于为了提高舒适度而包含电光功能元件并用于车辆中的玻璃单元提出与传统车辆玻璃板相同的安全要求。特别是在其中玻璃单元和/或与车辆中的控制单元的连接中断的事故的情况下，应当不对乘员造成危害，并且玻璃单元的特性不应妨碍所需的救援工作。在更一般的意义上，目的是在所提到的与控制单元的连接中断的情况下维持玻璃中电光功能单元的一定功能。
例如在WO 2011086554 A1中描述了玻璃单元，其包括两个玻璃质玻璃板和位于其之间的具有集成天线和/或电路的聚合物层。由WO 2004016897 A2中已知经照明的玻璃单元，其通过电池来供电。US 20160085131 A1公开了具有可切换光学性能和供电的玻璃单元。
该目的通过具有权利要求1的特征的玻璃单元来实现。本发明构思的适宜扩展方案是从属权利要求的主题。
本发明包括为包含电光功能元件的玻璃单元配备集成电力供应的构思，该集成电力供应至少部分地和至少暂时地向电子功能单元供电，以达到对一定功能的有限维持所需的程度。此外，本发明包括此外在玻璃单元的玻璃板之间装入电池组的构思，该电池组的厚度最多等于聚合物薄膜或薄膜层压体的厚度。所述聚合物薄膜或薄膜层压体用作将玻璃单元的两个玻璃板接合的中间层，即所述两个玻璃板通过聚合物薄膜或薄膜层压体接合在一起。
这在保持用于制造这种玻璃单元的被证明有利的构造和既定技术并因此不明显提高成本和不限制使用价值和光学品质的情况下能够集成“应急供电”，其总体上明显提高玻璃单元的使用价值，特别是可以决定性地有利于满足安全要求。
本发明的玻璃单元包括至少一个外玻璃板和内玻璃板，它们通过热塑性中间层接合在一起。该玻璃单元被设置用于在例如车辆、建筑或房间的窗户开口中将内部空间与外部环境隔开。内玻璃板在本发明的意义上中表示朝向内部空间的玻璃板。外玻璃板表示朝向外部环境的玻璃板。热塑性中间层用于将两个玻璃板接合，这如在玻璃单元中常见那样。
外玻璃板和内玻璃板优选由玻璃制成。但是原则上它们也可以由塑料构成。所述塑料玻璃板优选是聚碳酸酯玻璃板。或者，优选是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）玻璃板。外玻璃板和内玻璃板的厚度可以宽泛地变化并且因此匹配各个情况中的要求。外玻璃板和内玻璃板优选具有0.5 mm至5 mm，特别优选1 mm至3 mm的厚度。该玻璃板可以是清澈的，或也可以是着色或染色的，只要挡风玻璃板在中央视区中具有足够的透光率，根据ECE-R43在主透视区域A中优选至少70％的透光率。
外玻璃板、内玻璃板和/或中间层可以具有其它合适的且本身已知的涂层，例如抗反射涂层、防粘涂层、防刮涂层、光催化涂层或防晒涂层或低辐射涂层。
本发明的玻璃单元包含具有可电控光学性能的电光功能元件，其嵌入到中间层中。该功能元件通常布置在中间层的至少两个热塑性材料层之间，其中该功能元件通过第一层与外玻璃板接合且通过第二层与内玻璃板接合。
所述功能元件包括至少一个活性层，其布置在第一载体薄膜和第二载体薄膜之间。该活性层具有可变的光学性能，其可以通过施加到该活性层上的电压来控制。可电控光学性能在本发明的意义上被理解为是指可无级控制的性能，但似乎也是指可以在两个或更多个分立状态之间切换的性能。所述光学性能特别是涉及透光率和/或散射行为。该功能元件还包括用于将电压施加到活性层上的平面电极，该平面电极优选布置在载体薄膜和活性层之间。
在一个优选的实施方案中，所述功能元件是PDLC功能元件。PDLC功能元件的活性层含有液晶，其嵌入到聚合物基质中。在另一个优选的实施方案中，所述功能元件是SPD功能元件。在此，该活性层包含悬浮颗粒，其中光被活性层的吸收可通过将电压施加到平面电极上来改变。但是原则上也可以使用其它种类的可调节功能元件，例如电致变色功能元件。所提及的可控功能元件及其作用方式是本领域技术人员本身已知的，因此在此处可以不需要详细描述。
所述平面电极和活性层通常与外玻璃板和内玻璃板的表面基本上平行地布置。该平面电极与外部电压源以本身已知的方式电连接。通过合适的连接电缆，例如薄膜导体来实现电接触以及与能量源的连接。该连接电缆直接或间接地与平面电极连接。该连接电缆优选通过所谓的汇流排（母线），例如导电材料带或导电印刷物而与所述平面电极连接。该功能元件的厚度为例如0.4 mm至1 mm。
该平面电极优选被设计为透明的导电层。该平面电极优选地含有至少一种金属、金属合金或透明导电氧化物（透明导电氧化物，TCO）。该平面电极可以例如含有银、金、铜、镍、铬、钨、氧化铟锡（ITO）、掺镓或掺铝的氧化锌和/或掺氟或掺锑的氧化锡。该平面电极优选地具有10 nm至2 µm，特别优选20 nm至1 µm，非常特别优选30 nm至500 nm的厚度。
该功能元件特别地作为具有两个外部载体薄膜的多层薄膜存在。在这样的多层薄膜中，平面电极和活性层通常布置在两个载体薄膜之间。外部载体薄膜在此是指该载体薄膜形成多层薄膜的两个表面。该功能元件可以由此作为层压薄膜被提供，其可以有利地被加工。该功能元件被载体薄膜有利地保护免受损坏，特别是腐蚀。在一个实施方案中，薄电池组同样嵌入到层压体中，以使得在制造该玻璃单元时仅必须提供和加工来自功能单元和“应急供电”的单个预制组件。
在从今天的观点来看优选的实施方案中，嵌入的电池组是锂固体电池组（LCB），特别是这种类型的柔性薄膜状电池组（FLCB）。但是原则上，其它的电池组类型也可以考虑用于实施本发明，只要它们可以以不大于玻璃单元的中间层厚度的厚度来提供。
在其它实施方案中，电子功能单元是将玻璃单元的至少一个区域从透明至不透明状态和相反地切换的电子功能单元。在此，电池组被如下配置并通过外部可操作或对电子功能单元和其控制单元之间连接的中断具有响应的开关而与该功能单元连接，以使得在开关的接通状态下，所述功能单元将玻璃单元的受该功能单元影响的区域变透明。
在所提到的实施方案中，开关特别可以是所谓的簧片开关，其可以通过位于其附近的磁体以无接触的形式在外部被操作。所提到的实施方案的这种变体特别对于公路车辆，特别是载人轿车的挡风玻璃板而言是有意义的，以使救援人员能够将在发生事故时变得不可透视的挡风玻璃板变得再次可透视并观察车辆内部。
原则上，为了在电子功能单元和电池组之间建立连接，所提到的开关也可以是另一种类型的，例如被设计为电子开关元件，一旦控制单元与功能元件的连接中断时，该电子开关元件就获得来自该功能元件的控制单元的输入信号。
应理解的是，本发明的实施方案也可以在没有各种开关的情况下，即在电池组和电子功能元件之间具有永久连接的情况下可行，以通过电池组永久地确保该电子功能元件的至少一定功能。
在本发明的实施方案中，所述聚合物薄膜或薄膜层压体以及电子功能单元和电池组的厚度小于1.2 mm，特别是为0.5 mm至1.0 mm。
此外从现在的观点来看优选的是，所述电子功能单元被设计为具有遮阳板功能的PDLC单元。然而，此外，本发明也可以使用基于其它类型的电子功能元件（例如以上面提到的SPD功能元件的形式），或与嵌入到所述玻璃单元中的光电或其它传感器结合。
如已经指出，本发明在车辆，特别是载人轿车的前玻璃板或后玻璃板或顶玻璃或侧玻璃板的情况下是特别有利的。特别优选地，在此将电子功能单元作为与电池组一起完全预制的功能模块而装入聚合物薄膜或薄膜层压体的切口中。在此，完全可以将电池组安置在与电子功能元件本身不同的位置处，以例如避免由不可透视的电池组所致的视野影响。特别地，电池组可以在前玻璃板或后玻璃板或顶玻璃中安置在其边缘上或附近。
在一个特别有利的实施方案中，玻璃单元是机动车，特别是载人轿车的挡风玻璃板，其具有由功能元件实现的可电控遮阳板。
所述挡风玻璃板具有上边缘和下边缘以及两个在上边缘和下边缘之间延伸的侧边缘。上边缘是指被设置用于在安装位置中指向上方的那一边缘。下边缘是指被设置用于在安装位置中指向下方的那一边缘。上边缘经常也称为顶边缘，下边缘经常也称为发动机边缘。根据挡风玻璃板的安装位置来表示功能元件的边缘。因此，所述功能元件的下边缘是其背离挡风玻璃板的上边缘且指向中央视野的那个侧边缘。该功能元件的上边缘朝向挡风玻璃板的上边缘。侧面的边缘在上边缘和下边缘之间延伸。
所述挡风玻璃板具有中央视野，对其光学品质提出高要求。中央视野必须具有高的透光率（通常大于70%）。所述中央视野特别是被本领域技术人员称为B视野、B视区或B区的视野。B视野及其技术要求规定在欧盟经济委员会（UN/ECE）第43号规定（ECE-R43，“安全玻璃材料及其在车辆中的安装的批准统一要求”）中。在此，B视野定义在附录18中。
该功能元件在此布置在中央视野（B视野）上方。这意味着，所述功能元件布置在挡风玻璃板的中央视野和上边缘之间的区域中。该功能元件不必覆盖整个区域，但是完全定位在该区域内并且不伸入到中央视野中。换句话说，相比于中央视区，该功能区域具有与挡风玻璃板上边缘的更小距离。因此，中央视野的透射不受定位在与翻下状态下的传统机械遮阳板类似的位置处的功能元件的影响。
在一个优选的实施方案中，功能元件和热塑性层的着色区域的下边缘与挡风玻璃板的上边缘的形状匹配，这实现在视觉上更具吸引力的外观现象。因为挡风玻璃板的上边缘通常是弯曲的，特别是凹形弯曲的，该功能元件和着色区域的下边缘也被设计为优选弯曲。特别优选地，该功能元件的下边缘被设计为基本上平行于挡风玻璃板的上边缘。但是也可以由两个分别笔直的一半形成遮阳板，这两个一半彼此以一定角度布置并且与上边缘的形状接近于v形。
当透过挡风玻璃板透视时，该功能元件的上边缘和侧边缘优选地被不透明的覆盖印刷物遮盖。挡风玻璃板通常具有由不透明搪瓷制成的环形外周覆盖印刷物，其特别地用于保护用于安装挡风玻璃板的胶粘剂免受UV辐射且在视觉上将其遮盖。该外周覆盖印刷物优选地用于还遮盖该功能元件的上边缘和侧边缘以及所需的电接头。该遮阳板此时有利地集成到挡风玻璃板的外观形象中，并且仅仅下边缘可能被观察者看到。优选地，外玻璃以及内玻璃均具有覆盖印刷物，以使得防止从两面透视。
在根据上述方面设计的载人轿车挡风玻璃板中根据本发明设置地嵌入作为“应急供电”的电池组必须遵守适用的标准和设计规则。然后可以将电池组有利地安装在挡风玻璃板的上边缘附近且特别是在基本上不可透视的经涂覆的边缘区域或安置有用于安装车内反射镜的紧固元件的中间区域中。其此时例如位于具有遮阳板功能的PDLC功能元件的紧邻附近，以使得对此可以实现非常短的导线连接。在设置外部可操作的开关的情况下，该开关也被安置在挡风玻璃板的相应的上边缘区域中，特别是中间的上边缘区域中，并且可以在那里被救援人员容易地定位和操作。
本发明借助附图和实施例更详细阐述。该附图是示意图并且不按真实比例。该附图绝不限制本发明。其中：
图1显示了本发明的复合玻璃板的第一实施方案的俯视图，该复合玻璃板作为具有可电控遮阳板的挡风玻璃板，
图2显示了穿过图1的挡风玻璃板的截面，
图3显示了图2的区域Z的放大图，
图4显示了本发明的另一实施方案的原理图。
图1、图2和图3各自显示了具有可电控遮阳板S的挡风玻璃板1，即本发明的具有可电控光学性能的复合玻璃板的一个优选实施方案的细节。挡风玻璃板1包括外玻璃板1a和内玻璃板1b，它们通过中间层3接合在一起。外玻璃板1a具有2.1 mm的厚度并且由染成绿色的钠钙玻璃构成。内玻璃板1b具有1.6 mm的厚度并且由清澈的钠钙玻璃构成。该挡风玻璃板1具有在安装位置中朝向顶部的上边缘D和在安装位置中朝向发动机室的下边缘M。
所述挡风玻璃板在B中央视区（如ECE-R43中所定义）上方的区域中配备有可电控遮阳板S。该遮阳板S通过商购可得的PDLC多层薄膜作为功能元件4形成，其嵌入到中间层3中。该遮阳板的高度例如为21 cm。
中间层3包括总共三个热塑性层3a、3b、3c，它们各自通过由PVB制成的厚度为0.38mm的热塑性薄膜形成。第一热塑性层3a与外玻璃板1a接合，第二热塑性层3b与内玻璃板1b接合。位于中间的第三热塑性层3c具有切口，其中基本上精确匹配地，即在所有侧面上大致齐平地嵌入经切割的PDLC多层薄膜。第三热塑性层3c因此似乎形成一种用于例如0.4 mm厚的功能元件4的框件（Passepartout），该功能元件因此从周围包封到热塑性材料中并由此被保护。
第一热塑性层3a具有着色区域3a'，其布置在功能元件4和外玻璃板1a之间。所述挡风玻璃板的透光率由此在遮阳板4的区域中额外地降低，并且减轻PDLC功能元件4在漫射（diffusiv）状态下的乳状外观。所述挡风玻璃板的美观由此被设计为明显更吸引人。第一热塑性层3a在区域3a'中具有例如30%的平均透光率，因此实现良好结果。区域3a'可以是均匀着色的。但是，当着色朝着功能元件4的下边缘的方向变少以使得着色或未着色区域流畅地相互过渡时，通常是视觉上更吸引人的。在所示的情况下，着色区域3a'和PDLC功能元件4的下边缘齐平地布置。但是，不必一定是这种情况。同样可能的是，着色区域3a'凸出超过功能元件4，或相反地，功能元件4凸出超过着色区域3a'。
可控的功能元件4是由两个平面电极8、9和两个载体薄膜6、7之间的活性层5构成的多层薄膜。活性层5含有聚合物基质与其中分散的液晶，所述液晶根据施加到平面电极上的电压而排列，由此可以调节光学性能。载体薄膜6、7由PET构成并且具有例如约0.2 mm的厚度。载体薄膜6、7配备有朝向活性层5的由ITO制成的厚度为例如100 nm的涂层，其形成平面电极8、9。平面电极8、9通过未示出的汇流排（例如通过含银的丝网印刷物形成）和未示出的连接电缆而可与车载电气系统连接。
该挡风玻璃板如常见那样具有环形外周覆盖印刷物10，其通过不透明搪瓷形成在外玻璃板1a和内玻璃板1b的内部空间侧的表面（在安装位置中朝向车辆内部空间）上。功能元件4与挡风玻璃板的上边缘D和侧边缘的距离小于覆盖印刷物10的宽度，以使得功能元件4的侧边缘 - 除了指向B中央视区的侧边缘之外 - 被覆盖印刷物10遮盖。未示出的电接头也适宜地安装在覆盖印刷物10的区域中并因此被隐藏。
如仅在图1中可见，在挡风玻璃板1的顶边缘D附近，在俯视图中矩形且非常薄的LCB类型电池组11安置在遮阳板S的上边缘上且在外周覆盖印刷物10的上部区域中。电池组11以下面更详细描述的方式与遮阳板S电连接，并且代表具有特定功能的应急供电。与遮阳板S的电连接可以永久地或通过（图1中未示出的）开关实现。
图4概略地显示了具有装入的PDLC功能元件4的玻璃单元1，该PDLC功能元件通过外部的，例如布置在载人轿车的仪器支架或顶部区域中的控制单元12来控制。集成到玻璃单元中的PDLC元件的控制的类型和方式和控制电路的相关构造本身对于本领域技术人员而言是已知的，并且对于实施本发明而言不重要，因此在此不再进一步描述控制单元12。
LCB类型的电池组11作为应急供电被分配给PDLC元件4，该电池组可以通过控制单元12经由充电控制单元13来充电。应指出，电池组11不必一定是LCB类型的，只要其几何构型（特别是最大厚度）使得能够装入到上面详细描述的类型的玻璃单元（复合玻璃板）中。原则上，在本发明的范围内也可以使用具有足够使用寿命的不可再充电的电池组。电池组11通过簧片开关14与PDLC元件4连接，该开关可以从玻璃单元1的外部来操作，以使得由于PDLC元件4和控制单元12之间连接的中断而变得不透明的区域再次转化为透明状态。
附图标记列表
1 挡风玻璃板
1a 外玻璃板
1b 内玻璃板
3 热塑性中间层
3a 中间层3的第一层
3a' 第一层3a的着色区域
3b 中间层3的第二层
3c 中间层3的第三层
4 具有可电调节光学性能的功能元件
5 功能元件4的活性层
6 功能元件4的第一载体薄膜
7 功能元件4的第二载体薄膜
8、9 功能元件4的平面电极
10 覆盖印刷物
11 电池组
12 电光功能元件的控制电路
13 充电控制
14 簧片开关
A 主透视区域
B 视野
C 电子功能单元
D 上边缘
S 遮阳板。

Claims (9)

1.玻璃单元(1)，其具有两个玻璃质玻璃板或聚碳酸酯玻璃板(1a、1b)和至少一个胶粘到它们之间的聚合物薄膜或薄膜层压体(3)和布置在所述玻璃板(1a、1b)之间的电子功能单元(4、C)，
其中在所述玻璃板(1a、1b)之间且以与电子功能单元(4、C)电连接的形式装入电池组(11)，以对其至少部分和至少暂时地提供电力，所述电池组的厚度最多等于聚合物薄膜或薄膜层压体(3)的厚度，其中电子功能单元(4、C)是将玻璃单元(1)的至少一个区域(S)从透明至不透明状态和相反地切换的电子功能单元，且其中电池组(11)被如下配置并通过外部可操作或对电子功能单元(4、C)和其控制单元(12)之间连接的中断具有响应的开关(14)而与电子功能单元(4、C)连接，以使得在开关(14)的接通状态下，所述电子功能单元将玻璃单元(1)的受电子功能单元(4、C)影响的区域变透明。
2.根据权利要求1所述的玻璃单元(1)，其中电池组(11)是锂固体电池组LCB。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃单元(1)，其中开关(14)是簧片开关。
4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃单元(1)，其中所述聚合物薄膜或薄膜层压体(3)以及电子功能单元(4、C)和电池组(11)的厚度小于1.2 mm，特别是为0.5 mm至1.0mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃单元(1)，其中电子功能单元(4、C)被设计为PDLC单元，其特别是具有遮阳板功能。
6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃单元(1)，其被制造为车辆，特别是载人轿车的前玻璃板(1)或后玻璃板或顶玻璃或侧玻璃板。
7.根据权利要求6所述的玻璃单元(1)，其中电子功能单元(4、C)作为与电池组(11)一起完全预制的功能模块而装入聚合物薄膜或薄膜层压体(3)的切口中。
8.根据权利要求6或7所述的玻璃单元(1)，其中电池组(11)在前玻璃板或后玻璃板或顶玻璃中安置在其边缘(D)上或附近。
9.具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的玻璃单元(1)的车辆，特别是载人轿车。
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