CN115643802A - 具有多个独立切换区域的具有可电控光学性质的装配玻璃单元 - Google Patents

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CN115643802A CN202280002381.XA CN202280002381A CN115643802A CN 115643802 A CN115643802 A CN 115643802A CN 202280002381 A CN202280002381 A CN 202280002381A CN 115643802 A CN115643802 A CN 115643802A
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Abstract

本发明涉及具有多个独立的切换区域(S1、S2、S3、S4)的具有可电控光学性质的装配玻璃单元,其包括具有可电控功能元件(4)和适合控制功能元件(4)的光学性质的控制单元(10)的复合玻璃板。功能元件(4)具有在第一平面电极(8)和第二平面电极(9)之间的具有可电控光学性质的有源层(5)。第一平面电极(8)被至少一条绝缘线(8')分成至少两个分隔的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4),其中在第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与第二平面电极(9)之间可以彼此独立地施加交流电压,以控制有源层(5)的位于其间的片段的光学性质。根据本发明,控制单元(10)适合在一方面第一平面电极(8)的至少两个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加各一个交流电压,其中所述交流电压是相移的。

Description

具有多个独立切换区域的具有可电控光学性质的装配玻璃 单元
本发明涉及具有可电控光学性质的装配玻璃单元、其用途及其控制方法。
具有可电控光学性质的装配玻璃单元本身是已知的。它们包括配备有功能元件的复合玻璃板,其光学性质可以通过施加电压来改变。通过控制单元施加电压,该控制单元连接至功能元件的两个平面电极,功能元件的有源层位于这两个平面电极之间。这种功能元件的一个实例是SPD功能元件(悬浮粒子装置),其例如由EP 0876608 B1和WO 2011033313A1已知。通过所施加的电压可以控制穿过SPD功能元件的可见光的透射率。另一个实例是PDLC(聚合物分散液晶)功能元件,其例如由DE 102008026339 A1已知。在此,有源层包含嵌入聚合物基质中的液晶。如果不施加电压,则液晶无序对齐,这导致通过有源层的光强烈散射。如果向平面电极施加电压,则液晶以一个共同的方向对齐,并且通过该有源层的光的透射率增加。PDLC功能元件通过减少整体透射率比通过增加散射起作用更少,由此可以防止随意的透视或确保眩光保护。此外,电致变色功能元件是已知的,例如由US 20120026573A1、WO 2010147494 A1和EP 1862849 A1和WO 2012007334 A1,其中通过电化学过程发生透射改变,这由施加的电压诱导。
可以使用这种装配玻璃单元例如作为交通工具玻璃板,那么其光透射性能可以被电控制。例如,它们可以用作天窗玻璃,以减少太阳辐射或减少干扰性反射。这种天窗玻璃板例如由DE 10043141 A1和EP 3456913 A1已知。同样提出了挡风玻璃,其中通过可切换的功能元件实现可电控遮阳板,以代替机动车辆中的可机械折叠的常规遮阳板。具有可电控遮阳板的挡风玻璃例如由DE 102013001334 A1、DE 102005049081 B3、DE 102005007427A1和DE 102007027296 A1已知。
同样已知的是,这样的装配玻璃单元或可切换功能元件具有多个其光学性质可以彼此独立地切换的切换区域。因此,该功能元件的一个区域可以选择性地变暗或具有高光散射,而其他区域保持透明。例如,由WO 2014072137 A1已知具有独立切换区域的装配玻璃单元及其制造方法。此外可参考WO 2017157626 A1以及WO 2020083562 A1。
独立切换区域通常通过使平面电极之一被绝缘线分成彼此分隔的区域(段)来形成,它们各自彼此独立地与控制单元连接,并因此可以被独立控制,而另一个平面电极没有绝缘线。绝缘线通常通过激光加工引入平面电极中。不能基于最佳导电性来选择平面电极,因为它们必须是透明的,以确保通过复合玻璃板的透视。通常,ITO层用作平面电极,其具有相对低的电导率或相对高的电阻。当只有一些切换区域施加有电压时,由此产生问题。该电压导致电流流过各自切换区域中的有源层,由于未分段的平面电极的电阻这又同样导致其电位偏移。这种效应也称为“接地漂移”。由此,实际上不应切换的那些切换区域中现在也产生了一定的电压,然后它们同样在一定程度上改变了它们的光学性质,而这是不希望的。该效应也称为切换区域之间的串扰(Cross Talk)。因此,“串扰”尤其干扰性地出现,因为未激活并因此应无电压的切换区域通常会切换至未分段的平面电极的连接电位(参考电位,“地”),以一方面确保在其断电的情况下各个段的快速放电和另一方面避免所谓的“耐脏性”(由于灰尘或湿气而导致的不希望的电连接)的影响。由此形成一个通过所有切换区域的闭合电路。
“激活(即加载有有意电压)的切换区域的数量越多,接地漂移”越明显。因此,在有大量激活的切换区域的情况下,尤其干扰性地出现“串扰”效应。
原则上,可以通过也使第二平面电极对应于切换区域被绝缘线分段来避免“串扰”。然而,如果要在一个加工步骤中分段两个平面电极,则为此需要强激光辐射,这降低了复合玻璃板的美学外观,例如由于烧伤效应。或者,如果将两个平面电极为此单独分段,则难以使两个平面电极的绝缘线精确重合。此外,即使在其完全重合布置时,两个平面电极中的“双重”绝缘线在视觉上也总是比仅一个平面电极中的绝缘线更显眼。
DE 102017213291 B3公开了一种用于具有可电控光学性质的装配玻璃单元的控制单元,其具有多个可以以相移方式运行的电位分隔的电路部分。DE 102010056203 A1同样公开了一种用于具有可电控光学性质的装配玻璃单元的控制单元。在这些出版物中没有论及上述“接地漂移”问题以及由此产生的不同切换区域之间的串扰,也没有提出解决方案。
因此,存在对具有多个独立切换区域的具有可电控光学性质的改进的装配玻璃单元的需求,其中避免或至少显著降低激活的和未激活的切换区域之间的“串扰”效应。本发明的目的在于,提供这种改进的装配玻璃单元及其控制方法。
根据本发明,该目的通过具有多个独立切换区域的具有可电控光学性质的装配玻璃单元得以实现,该装配玻璃单元包括复合玻璃板和控制单元。该复合玻璃板包括通过热塑性中间层彼此连接的外玻璃板和内玻璃板,以及布置在外玻璃板与内玻璃板之间的可电控功能元件。所述功能元件具有在第一平面电极与第二平面电极之间的具有可电控光学性质的有源层。该控制单元适合控制功能元件的光学性质。第一平面电极被至少一条绝缘线分成至少两个分隔的电极段。第一平面电极的每个电极段和第二平面电极与控制单元电连接,从而可以在第一平面电极的每个电极段与第二平面电极之间彼此独立地施加交流电压,以控制有源层的位于其间的片段的光学性质。
根据本发明,控制单元适合在一方面第一平面电极的至少两个电极段与另一方面第二平面电极之间施加各一个交流电压,其中所述交流电压是相移的(彼此具有相移)。控制单元的适用性尤其表现在于存储了调节根据本发明的交流电压的控制的软件,并且它具有存储该软件并按预期执行该软件所需的硬件组件。软件控制在技术上易于实现,因此是优选的。然而,或者,交流电压的控制也可以纯粹通过合适的硬件组件来进行。那么,该适用性表现在相应设计的硬件组件中。控制单元尤其设计用于在一方面第一平面电极的至少两个电极段与另一方面第二平面电极之间施加各一个交流电压,其中所述交流电压是相移的。相应地,配置控制单元并且使装配玻璃单元以这种方式运行。
该目的还通过用于控制具有多个独立切换区域的可电控光学性质的根据本发明的装配玻璃单元的方法得以实现。根据本发明的方法的特征在于,在一方面第一平面电极的至少两个电极段和另一方面第二平面电极之间施加各一个交流电压,其中所述交流电压彼此相移。
在下文中一起介绍所述装配玻璃单元和方法,其中说明和优选实施方案同样涉及装配玻璃单元和方法。如果与方法相关联地描述优选特征,则由此得出,也优选相应地设计并且适合玻璃单元。反之,如果与装配玻璃单元相关联地描述优选特征,则由此得出,也优选相应地进行该方法。
本发明基于以下认识,即,由于第二平面电极的参考电位的由于电流流入激活的切换区域中而造成的电位偏移引起“串扰”的干扰效应,即激活的切换区域的切换状态仿佛辐射到其他实际上无电压的切换区域的现象。本发明的核心现在是,用相移的交流电压来运行激活的切换区域,从而通过反向电流完全或至少部分地补偿该电位偏移。如此可以防止或至少减少实际上未激活的切换区域的不希望的切换。此外,根据本发明的解决方案相对容易实现,因为交流电压的相位可以单独由控制单元来确定,并且不必对复合玻璃板进行结构更改。这些是本发明的大的优点。
根据本发明的复合玻璃板包括至少一个外玻璃板和一个内玻璃板,它们通过热塑性中间层彼此连接。所述复合玻璃板提供用于在窗户开口(特别是交通工具的窗户开口,但也可以是建筑物或房间的窗户开口)中将内部空间相对于外部环境分隔开。在本发明意义上,内玻璃板是指面向内部空间的玻璃板。外玻璃板是指面向外部环境的玻璃板。外玻璃板和内玻璃板各自具有外侧和内部空间侧表面以及在它们之间延伸的环绕的侧棱边表面。在本发明意义上,外侧表面是指提供用于在安装位置处面向外部环境的那个主面。在本发明意义上,内部空间侧表面是指提供用于在安装位置处面向内部空间的那个主面。外玻璃板的内部空间侧表面和内玻璃板的外侧表面彼此面对并且通过热塑性中间层彼此连接。
本发明的复合玻璃板包含具有可电控光学性质的功能元件,其布置在外玻璃板和内玻璃板之间,即嵌入在中间层中。功能元件优选地布置在中间层的至少两层热塑性材料之间,其中通过第一层连接到外玻璃板并且通过第二层连接到内玻璃板。然而,替代地,功能元件也可以直接布置在外玻璃板或内玻璃板的面向中间层的表面上。功能元件的侧棱边优选地被中间层完全包围,从而功能元件没有延伸至复合玻璃板的侧棱边并因此与周围的大气不接触。
所述功能元件包括至少一个有源层和两个平面电极,平面电极布置在有源层的两侧,因此有源层布置在平面电极之间。平面电极和有源层通常基本上平行于外玻璃板和内玻璃板的表面布置。有源层具有可变的光学性质,其可以通过经由平面电极施加到有源层上的电压来控制。在本发明意义上,可电控光学性质尤其被理解为是指可以无级控制的那些性质。在本发明意义上,在此,功能元件的切换状态表示光学性质相对于无电压状态改变的程度。0%的切换状态对应于无电压状态,100%的切换状态对应于光学性质的最大改变。通过适当选择电压,可以在其间无级实现所有切换状态。例如,20%的切换状态对应于光学性质改变了最大改变的20%。所述光学性质尤其涉及光透射和/或散射性能。
然而,原则上也可以想到,可电控光学性质只能在两个离散状态之间切换。那么仅存在两种切换状态,即0%和100%。同样可以想到,可电控光学性质可以在多于两个的离散状态之间切换。
平面电极优选是透明的,这在本发明意义上意味着它们具有至少50%、优选至少70%、特别优选至少80%的可见光谱范围内的光透射率。平面电极优选包含至少一种金属、金属合金或透明导电氧化物(transparent conducting oxide, TCO)。平面电极例如可以基于银、金、铜、镍、铬、钨、氧化铟锡(ITO)、掺杂镓或掺杂铝的氧化锌和/或掺杂氟或掺杂锑的氧化锡形成,优选基于银或ITO。平面电极优选具有10nm至2μm,特别优选20nm至1μm,非常特别优选30nm至500nm的厚度。
根据本发明,第一平面电极具有通过绝缘线彼此分隔的至少两个段(电极段)。绝缘线被理解为线状区域,在该区域中不存在平面电极的材料,从而相邻的段在物质上彼此分隔并且因此彼此电绝缘。这意味着在电极段之间没有直接的电连接,然而其中电极段可以通过与其接触的有源层间接地在一定程度上彼此导电连接。第一平面电极可以被多条绝缘线分成多段。每个电极段形成该装配玻璃装置的一个切换区域。本领域技术人员可以根据具体情况的需要自由选择电极段的数量。在一个优选实施方案中,绝缘线基本上彼此平行延伸并且从平面电极的一个侧棱边延伸至相对的侧棱边。然而,也可以想到任意的其他几何形状。
在一个有利的实施方案中,第一平面电极具有至少三个电极段,它们通过各一条绝缘线彼此分隔。因此,总共存在至少两条绝缘线,并且装配玻璃单元具有至少三个独立的切换区域。尽管具有仅两个切换区域的装配玻璃单元也可以根据本发明的原理用相移的交流电压运行而没有任何问题。然而,由于如此就不存在可以具有0%的切换状态并且“串扰”效应能够在其上起干扰作用的其他切换区域,因此本发明在这种情况下没有发挥其全部潜力。出于同样的原因,根据本发明的方法在不是所有的切换区域都被激活,而是在至少两个切换区域中具有大于0%的切换状态并且至少一个切换区域具有0%的标称切换状态的情况下是特别有利的。
然而,本发明也可用于仅具有两个独立切换区域的装配玻璃单元。如果存在两个或更多个切换区域,其中所有切换区域都被激活,即具有大于0%的切换状态,同样也可以使用该方法。特别是,可以根据情况改进切换状态的精度。除了特别干扰性的“串扰”,即实际上未激活的切换区域的不希望的切换之外,第二平面电极的电位偏移还有另一个负面作用:由于电压量值,即第一平面电极的切换电位与第二平面电极的参考电位之间的差,由于电位偏移而偏离用户设定的值,因此有时未精确设定所期望的切换状态-实际的切换状态偏离了所设定的切换状态。当切换状态小于100%时,这可能特别干扰性地出现,因此,切换区域仿佛是“模糊的”,因为在这种情况下,需要非常精确地设定电压值。因此,例如,可以使用本发明,以通过由于相移而互相补偿由其余切换区域引起的对第二平面电极的电位偏移的贡献,改进切换区域的大于0%且小于100%的切换状态的精度。
绝缘线例如具有5μm至500μm、尤其是20μm至200μm的宽度。优选借助于激光辐射将它们引入平面电极中。段的宽度,即相邻绝缘线的间距,可以由本领域技术人员根据具体情况的要求适当地选择。
第二平面电极和有源层优选地各自形成未被绝缘线分成段的连贯的完整的层。然而,原则上也可以想到,第二平面电极的分段程度小于第一平面电极,即具有更少的绝缘线和电极段,从而给第二平面电极的至少一个电极段分配第一平面电极的多个电极段。在这种情况下,也出现“串扰”的问题,这可以通过根据本发明的方法来减少。在这种情况下,根据本发明的技术教导涉及第二平面电极的每个段,其中分配给它的第一平面电极的电极段,独立于其他段。
第一平面电极的电极段彼此独立地与控制单元电连接,从而可以将(在交流电压的情况下随时间改变的)第一电位施加到每个电极段(独立于其他电极段),这在本发明意义上被称为切换电位。第二平面电极同样与控制单元电连接,从而可以将第二电位整体施加到第二平面电极上,其在本发明意义上被称为参考电位(“接地”)。如果第一和第二电位相同,则在各自的切换区域内,在电极之间没有电压(切换状态0%)。如果第一和第二电位不同,则在各个切换区域中,在电极之间存在电压,由此产生有限切换状态。
控制单元提供用于并适合于控制功能元件的光学性质。控制单元一方面与功能元件的平面电极导电连接,另一方面与电压源导电连接。电压源提供初级电压。控制单元包含所需的电气和/或电子部件,以便根据切换状态向平面电极施加所需的电压。切换状态在此可由用户预先确定(例如,通过运行切换器、按钮或旋转调节器或滑动调节器),通过传感器确定和/或经由交通工具的中央控制仪器的数字接口进行传输(如果复合玻璃板是交通工具玻璃板,通常是LIN总线或CAN总线)。例如,如果复合玻璃板是交通工具玻璃板,则切换器、按钮或旋转调节器或滑动调节器可以集成到交通工具的仪表板中。然而,触摸式切换面也可以直接集成到复合玻璃板中,例如电容式或电阻式切换面。或者,功能元件也可以通过无接触方法来控制,例如通过识别手势,或者取决于由摄像头和合适的评估电子设备确定的瞳孔或眼睑的状态。控制单元可以包括例如电子处理器、变压器、晶体管和其他部件。
根据本发明,施加到平面电极的电压是交流电压。在一个优选实施方案中,电压源是直流电压源。因此初级电压是直流电压。例如,当复合玻璃板是交通工具玻璃板并且控制单元连接到车载电压时,这种情况发生在交通工具中。控制单元在此优选地连接到车身电气,从那里它又获得电压并且任选地获得关于切换状态的信息。然后,控制单元配备有多个逆变器,以将直流电压转换为交流电压。逆变器的数量至少对应于第一平面电极的电极段的数量,从而为每个电极段分配一个自己的逆变器。在此,逆变器和电极段的分配是一对一的:每个电极段连接到恰好一个逆变器,并且每个逆变器连接到恰好一个电极段。“连接”是指两个部件彼此导电连接,从而可以将电位传输到电极或电极段上。
如果初级电压足够高以控制功能元件,则可以直接将其转换为交流电压。然而,由于交通工具的车载电压(例如12至14V)通常不足以完全切换功能元件,因此控制单元此外优选配备有直流变压器,其适合提高所提供的电源电压(初级电压),也就是说将其转换为更高的次级电压(例如65V)。控制单元连接到直流电压源并由其提供初级电压。通过直流变压器将初级电压转换为更高的次级电压。次级电压通过逆变器转换为交流电压(例如有效48V),其适用于此。然后将交流电压一方面施加到第一平面电极的电极段上,另一方面施加到第二平面电极上。
在一个有利的实施方案中,次级电压为65V至70V,而交流电压为48V至50V(各自有效)。这些值应理解为达到100%切换状态的最大值。为了实现小于100%的切换状态,则自然需要更低的电压。
根据本发明,给切换区域施加以独立的交流电压,其中不同切换区域的交流电压可以彼此具有相移。在一个有利的实施方案中,这通过给第二平面电极施加的参考电位随时间是恒定的来实现。给第一平面电极的每个电极段施加以随时间改变的切换电位。对于每个切换区域,交流电压作为切换电位与参考电位之间的时变差而得出。因此,不同切换区域的交流电压的量值和相位可以通过选择各自切换电位的量值和相位而彼此独立地设定。
切换电位随时间的改变例如可以是正弦形、矩形或三角形的,由此其产生正弦电压、矩形波电压或三角波电压。所使用的交流电压特别优选是正弦电压,即切换电位正弦状调制。正弦电压在电流消耗和电磁兼容性方面特别有利。
独立于各个切换区域的交流电压可以通过多种方式实现。在第一优选实施方案中,逆变器的数量对应于第一平面电极的电极段的数量。一方面,每个逆变器与第一平面电极的恰好一个电极段连接(与其导电连接)。另一方面,每个逆变器与第二平面电极连接。换言之,第一平面电极的每个电极段与各一个自身的不与其他电极段连接的逆变器连接,并且第二平面电极与所有逆变器连接。由逆变器施加到第二平面电极的参考电位优选对于所有逆变器都相同并且随时间恒定。由逆变器施加到第一平面电极的各个电极段的切换电位随时间改变并且可以具有彼此独立的量值和彼此独立的相位。这样,可以用根据本发明的相移实现切换区域的根据本发明的独立交流电压。
在第二优选实施方案中,逆变器的数量比第一平面电极的电极段的数量多1。如果电极段的数量为m,其中m为自然数,则逆变器的数量为(m+1)。第一平面电极的每个电极段都与自身的不与其他电极段连接的逆变器连接(与其导电连接)。第二平面电极同样与自身的不与第一平面电极的电极段连接的逆变器连接。换言之,每个逆变器被分配给选自第二平面电极和所有第一平面电极的电极段的恰好一个电极段或恰好一个电极并与其连接。由逆变器施加到第二平面电极的参考电位优选地随时间恒定。由其他逆变器施加到第一平面电极的不同电极段的切换电位随时间改变并且可以具有彼此独立的量值和彼此独立的相位。这样,可以用根据本发明的相移实现切换区域的根据本发明的独立交流电压。
在本发明的意义上,控制单元的逆变器的所述数量与实际使用的连接到平面电极的逆变器相关。即,这意味着接通的逆变器的有效数量。自然可以想到,控制单元具有另外的逆变器,但是这些逆变器不与平面电极连接并因此不参与切换发生。因此,例如可以提供具有大量逆变器的控制单元作为标准部件,在这种情况下,然后根据其切换区域的数量,仅占用具体应用情况中装配玻璃单元所需的逆变器数量。这样就不需要分别为具体应用情况设计控制单元。
功能元件优选地由控制单元以这样的方式运行,即第一平面电极的电极段在将具有0%的切换状态的那些切换区域中经受对应于第二平面电极的标称电位的电位。然后由于所描述的第二平面电极的电位偏移(“接地漂移”)而出现不希望的“串扰”。在这种类型的线路中,所有切换区域形成一个闭合电路,涉及第一平面电极的所有电极段和第二平面电极。由于各个切换区域的快速放电,这在快速切换性能方面是有利的。此外,避免了所谓的“耐脏性”(由于灰尘或湿气导致的不希望的电连接)的干扰性影响。
根据本发明,意在通过反向电流来避免或减少参考电位的电位偏移(“接地漂移”),其中反向电流由有源切换区域(即切换状态希望大于0%的切换区域)的交流电压的相移实现。这个原理可以以不同的方式来实现。
在第一优选实施方式中,有源切换区域分为两组,它们各自以同相交流电压运行,其中这两组的交流电压彼此具有180°的相移。如果有源切换区域的数量是偶数,则选择两组大小相同,使得反向电流理想地彼此补偿并避免“接地漂移”。这至少适用于两组的(合计的)切换状态相同并且因此交流电压的(合计的)量值相同的情况。如果一组由于较高的切换状态而具有较高的电压,则剩余未得到补偿的有效残余电流,就其而言导致“接地漂移”。然而,与所有切换区域都用同相交流电运行时相比,该“接地漂移”明显较不显著。如果有源切换区域的数量是奇数,则以这样一种方式选择组,即一个组比另一组具有恰好多一个切换区域。假设所有切换区域的切换状态和电压量值相同,则较大组的所有切换区域的电流通过较小组的切换区域的反向电流得到补偿,除了恰好一个以外。那么,较大组的这一切换区域的未补偿电流虽然导致有效的剩余“接地漂移”,但是,与所有切换区域均用同相交流电运行时相比,其明显较不显著-因此,“接地漂移”显著减少。
在上述第一优选实施方式中,在一方面第一平面电极的n个电极段与另一方面第二平面电极之间分别施加交流电压,以产生大于0%的有限切换状态。在这种情况下,n是大于零的整数,对应于有源切换区域的数量。n个电极段是这些有源切换区域的电极段。如果n是偶数,则在一方面第一平面电极的n/2个电极段和另一方面第二平面电极之间施加具有第一相位的交流电压。同样地,在一方面第一平面电极的其余n/2个电极段与另一方面第二平面电极之间施加具有第二相位的交流电压。如果n是奇数,则在一方面第一平面电极(n+1)/2个电极段与另一方面第二平面电极之间施加具有第一相位的交流电压。同样地,在一方面第一平面电极的其余((n-1)/2电极段与另一方面第二平面电极之间施加具有第二相的交流电压。在这两种情况下,第一相位和第二相位具有180°的相移。
所述的180°的相移是最佳的,并导致反向电流的完全补偿。然而,在与该最佳值略有偏差的情况下,也可以获得显著的改进。在此,相移优选为150°至210°,特别优选160°至200°,非常特别优选170°至190°并且理想地为180°。
严格来说,上述实施方式仅适合所有切换区域具有相同大小的情况,因为特定切换状态所需的电压还取决于切换区域的大小和几何形状。在典型的应用情况下,情况至少大致如此。相反,如果切换区域的面积非常不同,则可以不同地分组,以便根据本发明的原理实现对“接地漂移”的贡献的尽可能好的补偿,其中例如将多个较小的切换区域组合起来,以补偿一个较大的切换区域。
对于每个切换情况,所述切换区域组可以由控制单元在软件控制下以组的大小满足上述规则的方式形成。在改变切换情况时,例如由用户输入引起,控制单元确定要激活的切换区域的数量并将它们分组,以补偿电流流动,从而避免或减少第二平面电极的电位偏移。然而,由于相邻的切换区域通常在典型的应用情况下被激活,因此该切换区域可以替代地从一开始就被固定划分到所述组中和分配给电极段的固定相位。这尤其适合电极段从功能元件的一个侧棱边延伸至相对的侧棱边并且基本上彼此平行布置的情况。例如,如果功能元件形成挡风玻璃的电控遮阳板,则用户通常会将功能元件的与功能元件面向挡风玻璃的侧棱边毗邻的连续区域变暗或提供以高光散射,其高度取决于太阳的位置。然后将功能元件分为与面向上棱边的侧棱边相邻的第一连续区域,其由相邻的激活的切换区域形成,以及与背离上棱边的侧棱边相邻的第二连续区域,其由相邻的非激活切换区域形成。例如,类似的情况发生在具有切换区域的天窗玻璃的情况下,该切换区域在天窗玻璃的侧棱边之间延伸并且与前棱边或后棱边具有不同的间距。根据太阳的位置,在此通常也有一个第一连续区域,其面向天窗玻璃的前棱边并由相邻的激活(或非激活)切换区域形成,和第二连续区域,其面向天窗玻璃的后棱边,由彼此相邻的非激活(或激活)切换区域形成。因此,可以将固定相位的交流电压分配给第一平面电极的每个电极段,其中相邻电极段(或切换区域)的交流电压在每种情况下相移180°。在一方面第一平面电极的直接相邻的电极段与另一方面第二平面电极之间的交流电压因此在每种情况下具有180°的相移。相邻电极段相移的一个优点也是相位分布更均匀,这是由于第二平面电极的“接地漂移”不是均匀的,而是在空间上分布不同。
在激活的切换区域具有非常不同的切换状态的情况下,可以想到在所述第一优选实施方式的一个扩展方案中,不根据上述规则而是取决于切换状态形成所述切换区域(或电极段)的组并灵活地形成为此所需的电压量值,以使每组的合计电压量值尽可能相似。因此,在此,分配不根据切换区域的数量进行,从而所述组包括相同或尽可能相似数量的切换区域。取而代之的是,分配这些组,使得两个组的合计电压量值之间出现尽可能小的差异。例如,多个具有低切换状态的切换区域被组合成一个组,以补偿具有高切换状态的一个切换区域。在此,也可以考虑切换区域的不同大小。该分配可以是软件控制进行的,并且在各个切换区域的非常不同的切换状态(和/或非常不同的大小)的情况下,也可以通过相似强度的反向电流来确保“接地漂移”的最佳补偿。
在第二优选实施方案中,所有有源切换区域各自以自身的(即与其他切换区域不同的)相位的交流电压运行。因此,在每个任意挑选的切换区域对之间存在相移。在此,相移的选择取决于有源切换区域的数量-其为360°除以切换区域的数量或其整数倍。那就避免了“接地漂移”,因为电流得到了理想的补偿。这至少适合不同切换区域的切换状态相同并且因此交流电压的量值相同的情况。否则,电流只能得到部分补偿,但“接地漂移”仍然至少显著降低。当交流电压为正弦电压时,补偿则特别理想。
在所述第二优选实施方案中,在一方面第一平面电极的n个电极段与另一方面第二平面电极之间施加各一个具有其自身(即,与其他电极段不同)相位的交流电压,以便产生大于0%的有限切换状态。n又是整数,对应于有源切换区域的数量。交流电压彼此具有
Figure 676573DEST_PATH_IMAGE001
或其整数倍的相移。因此,没有相位出现多次,即对于多于一个电极段。对于每个电极段,存在恰好一个相移为
Figure 435975DEST_PATH_IMAGE001
的电极段和(如果n大于2)恰好一个相移为
Figure 711099DEST_PATH_IMAGE002
的电极段和(如果n大于3)恰好一个相移为
Figure 682466DEST_PATH_IMAGE003
的电极段等等。一般而言,由
Figure 17632DEST_PATH_IMAGE004
计算第i个电极段的交流电压相对于第一个有源电极段的交流电压的相移
Figure 277712DEST_PATH_IMAGE005
,其中n是有源段的总数。
由于接地漂移的空间不均匀性,当相邻段的相位尽可能不同地形成时是有利的。因此选择相移,使得各自相邻段的相移最大形成。然后在另一个优选实施方案中由
Figure 356527DEST_PATH_IMAGE006
计算第i电极段的交流电压相对于第一个有源电极段的交流电压的相移
Figure 870816DEST_PATH_IMAGE007
,其中n是有源段的总数并且i是它们的空间顺序编号。“mod”表示模运算。然而,原则上,相邻激活的切换区域的相移也可以各自为
Figure 642463DEST_PATH_IMAGE001
,而不直接相邻的切换区域具有对应于
Figure 593101DEST_PATH_IMAGE001
的倍数的相移。
所述
Figure 6765DEST_PATH_IMAGE001
的相移是最佳的并且导致反向电流的完全补偿。但在与该最佳值略有偏差时,也可以获得显著的改进。在此,相移优选地为
Figure 687145DEST_PATH_IMAGE008
Figure 410119DEST_PATH_IMAGE009
,特别优选
Figure 723420DEST_PATH_IMAGE010
Figure 144037DEST_PATH_IMAGE011
,非常特别优选
Figure 882186DEST_PATH_IMAGE012
Figure 632186DEST_PATH_IMAGE013
并且理想地为
Figure 354155DEST_PATH_IMAGE014
在大量激活的切换区域的情况下,在所述第二优选实施方案的一个扩展方案中,可以将激活的切换区域分成多于两组,其中所有组优选地具有相同数量的切换区域或至少尽可能相似的数量,使得不同组的切换区域数相差最多1。每组用同相位的交流电压运行,不同组的交流电压具有360°除以组数或其整数倍的相移。如此也可以实现“接地偏移”的良好补偿。由于已经提及的“接地漂移”的空间不均匀性,在此特别有利的是选择组,使得其成员在空间上具有尽可能大的间距。
在两个优选实施方案中,当所有切换区域具有相同大小时,实现了最佳效果,因为特定切换状态所需的电压还取决于切换区域的大小和几何形状。在典型的应用情况下,情况至少大致如此。因此特别有利的是,所有切换区域具有至少大致相同的面积,其中各个切换区域的面积与所有切换区域的面积的平均值相差最多20%,优选最多10%。
同样地,如果所有切换区域都以相同幅度的交流电压运行,则在两个优选实施方案中也实现了最佳效果,因此这同样是有利的情况。
可以使用各种功能元件,只要它们用交流电压运行。在一个优选实施方案中,功能元件是PDLC(聚合物分散液晶)功能元件。PDLC功能元件的有源层包含嵌入聚合物基质中的液晶。如果不向平面电极施加电压,则液晶以无序的方式对齐,这导致通过有源层的光强烈散射。如果向平面电极施加电压,则液晶沿一个共同的方向对齐,并且通过有源层的光透射增加。然而,也可以使用其光学性质的可变性基于液晶的其他功能元件,例如PNLC(聚合物网络液晶)功能元件。
在另一优选的实施方案中,功能元件是SPD功能元件(悬浮粒子装置)。在此,有源层含有悬浮粒子,其中借助于向平面电极施加电压可以改变有源层对光的吸收。
所提及的可控功能元件和它们的运行模式本身是本领域技术人员已知的,因此在此可以省略详细的描述。
在一个有利的实施方案中,除了有源层和平面电极之外,功能元件还包括两个载体膜,其中有源层和平面电极优选地布置在载体膜之间。载体膜优选由热塑性材料形成,例如基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯或乙烯-四氟乙烯,特别优选基于PET。载体膜的厚度优选为10μm至200μm。这样的功能元件可以有利地作为多层膜来提供,特别是购买获得,切割成期望的大小和形状,然后层压到复合玻璃板中,优选通过各一个热塑性连接层与外玻璃板和内玻璃板。可以通过激光辐射分段第一平面电极,甚至在它嵌入在这样的多层膜中时。通过激光加工可以产生细的、视觉上不显眼的绝缘线,而不会损坏通常位于其上方的载体膜。
功能元件的侧棱边可以被密封,例如通过熔合载体层或通过(优选聚合物)带。如此,可以保护有源层,特别是防止中间层的组分(特别是增塑剂)扩散到有源层中,这会导致功能元件的降解。
为使平面电极或电极段电接触,将它们优选地与从中间层延伸超出复合玻璃板的侧棱边的所谓的扁平导体或箔导体连接。扁平导体具有带状金属层作为导电芯,除接触面外,该带状金属层通常被聚合物绝缘护套包围。任选地,可以将所谓的汇流条(bus bars(母线)),例如导电箔条(例如铜箔)或导电印刷物,布置在平面电极上,其中扁平导体或箔导体与这些汇流条连接。扁平导体或箔导体直接或通过另外的导体与控制单元连接。
在一个有利的实施方案中,控制单元固定在内玻璃板的背离中间层的内部空间侧表面上。例如,控制单元可以直接粘贴到内玻璃板的表面上。在一个有利的实施方案中,将控制单元插入到固定元件中,该固定元件又固定到内玻璃板的内部空间侧表面上,优选地通过粘合剂层固定。这种固定元件在交通工具领域中也称为“支架”,通常由塑料制成。通过将控制单元直接安装在复合玻璃板上同样可以使电连接容易一些。特别是在控制单元和功能元件之间不需要长电缆。
然而,替代地,控制单元也可以不固定在复合玻璃板上,而是例如集成在交通工具的电气系统中,或者如果复合玻璃板是交通工具玻璃板,则固定在交通工具车身上。控制单元优选地以不可见的方式布置在交通工具的内部空间中,例如在仪表板中或在墙壁覆盖物之后。
复合玻璃板可以配备有不透明的覆盖印刷物,特别是在环绕的边缘区域中,如在交通工具领域中特别是对于挡风玻璃、后窗玻璃和天窗玻璃而言常见的那样。覆盖印刷物通常由含有玻璃料和颜料、特别是黑色颜料的搪瓷形成。印刷油墨通常以丝网印刷工艺来施加并烘烤。这种覆盖印刷物施加到至少一个玻璃板表面上,优选外玻璃板和/或内玻璃板的内部空间侧表面上。覆盖印刷物优选地以框架状包围中央透视区域并且特别用于保护通过其将复合玻璃板与车身连接的粘合剂免受UV辐射。如果控制单元安装在内玻璃板的内部空间侧表面上,则优选在覆盖印刷物的不透明区域中。
热塑性中间层用于连接两个玻璃板,如对复合玻璃板常见的那样。通常,使用热塑性膜并由它们形成中间层。在一个优选实施方案中,中间层至少由第一热塑性层和第二热塑性层形成,功能元件布置在它们之间。然后,功能元件通过第一热塑性层的一个区域与外玻璃板连接并且通过第二热塑性层的一个区域与内玻璃板连接。热塑性层优选地环绕突出超过功能元件。在热塑性层彼此直接接触并且没有被功能元件彼此分隔的地方,它们可以在层压过程中熔合,使得原始层可能不再可识别,而是存在均匀的中间层。
热塑性层可以例如由单个热塑性膜形成。热塑性层也可以由不同热塑性膜的片段形成,其侧棱边放置在一起。
在一个优选实施方案中,功能元件,更准确地说是功能元件的侧棱边,被第三热塑性层环绕包围。第三热塑性层以框架状形成,具有凹槽,功能元件装入该凹槽中。第三热塑性层可以由热塑性膜形成,在该膜中已经通过切割它而引入了凹槽。或者,第三热塑性层也可以由围绕功能元件的多个膜片段组成。中间层然后由总共至少三个彼此平面布置的热塑性层形成,其中中间的层具有凹槽,功能元件布置在该凹槽中。在制造时,第三热塑性层布置在第一和第二热塑性层之间,其中所有热塑性层的侧棱边优选重合。第三热塑性层优选具有与功能元件大致相同的厚度。由此补偿了由位置相邻的功能元件引入的局部厚度差异,从而可以避免层压时的玻璃破损并改善视觉外观。
中间层的层优选地由相同的材料形成,但原则上也可以由不同的材料形成。中间层的层或膜优选基于聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或聚氨酯(PU)。这意味着该层或膜主要包含所述材料(大于50重量%的比例)并且还可以任选地包含其他组分,例如增塑剂、稳定剂、UV吸收剂或IR吸收剂。每个热塑性层的厚度优选为0.2mm至2mm,特别优选0.3mm至1mm。例如,可以使用标准厚度为0.38mm或 0.76mm的膜。
外玻璃板和内玻璃板优选由玻璃制成,特别优选由钠钙玻璃制成,如其对于窗玻璃来说常见的那样。然而,这些玻璃板也可以由其他类型的玻璃制成,例如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃,或者由刚性透明塑料制成,例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。玻璃板可以是无色透明的、着色的或有色的。根据应用情况,着色或有色程度可能存在限制:因此有时必须确保规定的光透射率,例如,根据联合国欧洲经济委员会(UN/ECE)第43号条例(ECE-R43,“Einheitliche Bedingungen
Figure 30993DEST_PATH_IMAGE015
die Genehmigung der Sicherheitsverglasungswerkstoffe und ihres Einbaus in Fahrzeuge”),在主透视区域A中至少70%的光透射率。
外玻璃板、内玻璃板和/或中间层可以具有本身已知的合适涂层,例如抗反射涂层、不粘涂层、抗划伤涂层、光催化涂层、UV-吸收或反射涂层或IR-吸收或反射涂层,如防晒涂层或低E涂层。
外玻璃板和内玻璃板的厚度可以宽泛地改变,因此可以适应具体情况的要求。外玻璃板和内玻璃板的厚度优选为0.5mm至5mm,特别优选1mm至3mm。
本发明还包括根据本发明的装配玻璃单元、特别是根据本发明的装配玻璃单元的复合玻璃板在建筑物中或在陆上、空中或水上交通的运输工具中,优选作为交通工具,尤其是机动车辆的窗玻璃的用途。例如,所述装配玻璃单元可以用作挡风玻璃、天窗玻璃、后窗玻璃或侧窗玻璃。
在一个特别优选的实施方案中,装配玻璃单元或复合玻璃板是交通工具的挡风玻璃。在此,功能元件优选用作电控遮阳板,其布置在挡风玻璃的上部区域中,而挡风玻璃的大部分不具有功能元件。切换区域优选地基本上平行于挡风玻璃的上棱边布置,并且距挡风玻璃的间距增加。通过所述可独立切换的切换区域,用户可以根据太阳的位置确定与上棱边毗邻的区域的范围,该区域将会变暗或具有高光散射,以避免由太阳造成的眩目效应。
在另一优选的实施方案中,装配玻璃单元或复合玻璃板是交通工具的天窗玻璃。在这种情况下,功能元件优选地布置在复合玻璃板的整个透视区域中。在一个典型的实施方案中,该透视区域包括整个复合玻璃板减去在玻璃板的至少一个表面上布置有不透明覆盖印刷物的环绕的边缘区域。功能元件跨整个透视区域延伸,其中,其侧棱边布置在不透明覆盖印刷物的区域中,因此观察者不可见。切换区域优选地基本上平行于天窗玻璃的前棱边布置,并且距前棱边的间距增加。通过该独立可切换的切换区域,用户可以规定天窗玻璃的哪些区域应该是透明的,哪些应该变暗或具有高光散射,例如根据太阳的位置,以避免交通工具内部空间的过度加热。还可以为每个交通工具乘员,即例如驾驶员、前排乘员、左和右后排乘员分配各一个位于其上方的切换区域。
参考附图和示例性实施例更详细地解释本发明。附图是示意性图示并且不是按比例的。附图不以任何方式限制本发明。其中:
图1示出了根据本发明的装配玻璃单元的一个实施方案的俯视图,
图2示出了穿过图1的装配玻璃单元的横截面,
图3示出了图2中区域Z的放大图,
图4示出了在等效电路图中的图1的装配玻璃单元的功能元件,
图5示出了控制单元的替代实施方案的等效电路图,
图6示出了用于在两个切换区域中产生独立的交流电压的示例性电位图,
图7示出了在根据本发明的实施方案中的三个切换区域中的示例性独立交流电压的图,和
图8示出了在根据本发明的另一实施方案中的三个切换区域中的示例性独立交流电压的图。
图1、图2、图3和图4显示了根据本发明的具有可电控光学性质的装配玻璃单元的各一个细节,包括复合玻璃板和控制单元10。复合玻璃板例如被提供为乘用车的天窗玻璃,其光透射率可以局部地被电控制。复合玻璃板包括通过中间层3彼此连接的外玻璃板1和内玻璃板2。外玻璃板1和内玻璃板2由钠钙玻璃构成,其任选可以是着色的。例如,外玻璃板1的厚度为2.1mm,内玻璃板2的厚度为1.6mm。
中间层3总共包括三个热塑性层3a、3b、3c,它们各自由厚度为0.38mm的PVB制成的热塑性膜形成。第一热塑性层3a与外玻璃板1连接,第二热塑性层3b与内玻璃板2连接。位于其间的第三热塑性层3c具有一个片段,在该片段中基本上配合精确地装入具有可电控光学性质的功能元件4,即在所有侧都大致齐平。第三热塑性层3c因此仿佛形成了一个用于大约0.4mm厚的功能元件4的画框或框架,其因此四周被包封在热塑性材料中并由此受到保护。功能元件4例如是PDLC多层膜,其可以从无色的透明状态切换到混浊的不透明(漫射)状态。功能元件4是多层膜,由在两个平面电极8、9和两个载体膜6、7之间的有源层5组成。有源层5包含聚合物基质,其中分散有液晶,液晶依赖于施加在平面电极8、9上的电压而对齐,由此可以控制光学性质。载体膜6、7由PET构成并且具有例如0.125mm的厚度。载体箔6、7具有面向有源层5的厚度约为100nm的ITO涂层,其形成平面电极8、9。平面电极8、9经由未示出的汇流条(例如由铜箔条形成)与电缆14连接,该汇流条建立与控制单元10的电连接。
该控制单元10例如安装在内玻璃板2的背离中间层3的内部空间侧表面上。为此,例如将未示出的固定元件粘合到内玻璃板2上,控制单元10插入其中。然而,控制单元10不一定必须直接安装在复合玻璃板。或者,它可以例如安装在仪表板或交通工具车身上,或集成到交通工具的车身电气中。
复合玻璃板具有环绕的边缘区域,该边缘区域具有不透明覆盖印刷物13。该覆盖印刷物13通常由黑色搪瓷制成。它在丝网印刷方法中作为具有黑色颜料和玻璃料的印刷油墨印刷并烧入玻璃板表面中。覆盖印刷物13例如施加在外玻璃板1的内部空间侧表面上并且还施加在内玻璃板2的内部空间侧表面上。功能元件4的侧棱边被该覆盖印刷物13遮盖。控制单元10布置在该不透明边缘区域中,即粘合到内玻璃板2的覆盖印刷物13上。在那里,控制单元10不干扰穿过复合玻璃板的透视并且在光学上不显眼。此外,它距复合玻璃板的侧棱边的间距很小,从而有利地仅需要短电缆14用于功能元件14的电连接。
另一方面,控制单元10连接到交通工具的车身电气,为了简单起见,这在图1和2中未示出。控制单元10适于根据驾驶员例如通过按下按钮预先确定的切换信号向功能元件4的平面电极8、9施加电压,该电压是功能元件4的所希望的光学状态(切换状态)所需要的。
复合玻璃板具有例如四个独立的切换区域S1、S2、S3、S4,其中功能元件4的切换状态可以通过控制单元10彼此独立地调节。切换区域S1、S2、S3、S4相继布置在从天窗玻璃的前棱边到后棱边的方向上,其中术语前棱边和后棱边与交通工具的行驶方向有关。通过切换区域S1、S2、S3、S4,交通工具的驾驶员可以(例如根据太阳的位置)进行选择,仅给复合玻璃板的一个区域提供漫射状态而不是整个复合玻璃板,而其它区域保持透明。
为了形成切换区域S1、S2、S3、S4,第一平面电极8被三条绝缘线8'中断,这些绝缘线8'基本上彼此平行布置并且从功能元件4的一个侧棱边延伸至相对的侧棱边。绝缘线8'通常通过激光加工引入到第一平面电极8中并且将其分成四个物质上彼此分隔的电极段8.1、8.2、8.3和8.4。每个电极段8.1、8.2、8.3和8.4彼此独立地与控制单元10连接。控制单元适合在一方面第一平面电极8的每个电极段8.1、8.2、8.3和8.4与另一方面第二平面电极9之间彼此独立地施加电压,从而给位于其间的有源层5的片段加载以所需的电压,以实现所希望的切换状态。
如图4的等效电路图中所示,控制单元10经由交通工具的车身电气连接到直流电压源15。在交通工具领域中,直流电压源15通常提供12V至14V的直流电压(交通工具的车载电压)。控制单元10配备有直流变压器11,其将车载电压(初级电压)转换成具有更高量值的直流电压,例如65V(次级电压)。次级电压必须足够高以实现功能元件4的100%切换状态。控制单元10还配备有四个逆变器12,它们将次级电压转换成交流电压。在此,每个逆变器12分配给第一平面电极8的恰好一个电极段8.1、8.2、8.3、8.4并且与其电连接。第二平面电极9与每个逆变器12连接。
图5示意性地示出了控制单元的替代实施方案的等效电路图。与图4不同,控制单元配备有五个逆变器12。四个逆变器12分别被分配给第一平面电极8的恰好一个电极段8.1、8.2、8.3、8.4并且与其电连接。第二平面电极9与第五逆变器12连接。为简单起见,与电极段8.1、8.2、8.3、8.4和与第二平面电极9的连接用箭头表示,功能元件4本身未示出。
用图4和5的两个控制单元10,可以为不同的切换区域S1、S2、S3、S4提供根据本发明所需的彼此独立的交流电压。在这种情况下,尤其是施加到第二平面电极9的参考电位随时间保持恒定。彼此独立地施加到第一平面电极8的电极段8.1、8.2、8.3、8.4的切换电位随时间改变。每个切换电位的量值和相位都可以独立调节,特别是在纯软件控制下,这可以容易地实现。每个切换区域S1、S2、S3、S4的交流电压作为随时间改变的切换电位和恒定的参考电位之间的时变差得出。
图6示例性地示出了在应激活两个切换区域S1、S2的情况下的电位,也就是说意在加载以交流电压,以产生大于0%的切换状态,例如100%。为此,第一平面电极8的所分配的电极段8.1、8.2被连接到它们的逆变器12加载以切换电位,该切换电位随时间以正弦函数调制。切换电位的量值(幅度)被选择为对于两个电极段8.1、8.2相同并且足够高以产生电极段8.1、8.2与第二平面电极9之间的有源层5的光学性质的最大改变(切换状态100%)。然而,它们彼此之间有180°的相移。施加到未分段的第二平面电极9的参考电位随时间恒定并且为0V。那么,在一方面每个电极段8.1、8.2与另一方面第二平面电极9之间存在正弦状交流电压(正弦电压),其作为各自的切换电位与参考电位之间的时变差产生。交流电压具有相同的幅度,但相移为180°。
如果没有具有负分量的“真实”交流电压可用,则也可以为参考电位选择一个大于0V的值,切换电位围绕该值振荡,由此实现具有“相对”正负贡献的有效交流电压。
其余两个切换区域S3、S4未激活,因此它们的切换状态应为0%,因此是无电压的。典型地,进行切换,使得两个相关电极段8.3、8.4被加载以对应于标称参考电位的切换电位-在这种情况下为随时间恒定的0V电位。这对于在切换区域S3、S4先前被激活的情况下的快速放电是有利的。此外,它使结构更加稳健地抵抗所谓的“耐脏性”,尤其是由灰尘或湿气引起的。所有切换区域S1、S2、S3、S4形成闭合电路,涉及第一平面电极8的所有电极段8.1、8.2、8.3、8.4以及第二平面电极9。
如果激活的切换区域S1、S2以常规方式用同相交流电压运行,则将形成各一个通过电极段8.1、8.2与第二平面电极9之间的有源层5的相关部分的经整流的电流流动。由于用作平面电极8、9的ITO层具有较高的电阻,因此该电流流动将导致第二平面电极9的电位偏移。现在这样做的结果是在实际上应该具有0%的无电压切换状态的切换区域S3、S4中将产生一定的电压,因此在所涉及的切换区域S3、S4中将产生大于0%的有限切换状态,这实际上是不希望的。在这种情况下,人们谈到切换区域S1、S2、S3、S4之间的通信(串扰,“CrossTalk”)。
该效应可以通过激活的切换区域S1、S2的交流电压的相移来避免。由于180°的相移,切换区域S1、S2中的电流始终是逆向的,即反向的。对第二平面电极9的电位偏移的贡献因此在任何时间点彼此补偿。总之,防止了电位偏移并且未激活的切换区域S3、S4始终保持无电压。
即使在较多偶数个激活的切换区域的情况下,如果将切换区域分为两组,其中同一组的切换区域以相同相位的交流电压运行且两组的交流电压具有180°的相移,也可以以这种方式理想地避免“串扰”。
图7示例性地示出了在意在激活奇数个切换区域,即三个切换区域S1、S2、S3的情况下的正弦电压,也就是说意在加载以交流电压,以产生大于0%的切换状态,例如100%。两个切换区域S1、S3以相同相位的交流电压运行。切换区域S2用相移180°的交流电压运行。
所产生的切换区域S1、S3的反向电流彼此补偿,因此对第二平面电极9的电位偏移没有贡献。切换区域S2中的电流没有得到补偿,并导致电位偏移。然而,与如果所有切换区域S1、S2、S3以相同相位运行并添加整流电流相比,电位偏移明显较不显著。在这种情况下,电位偏移和与此相关的“串扰”并未完全避免,但却至少显著减少。
图8示例性地示出了在另一个实施方案中意在激活奇数个切换区域,即三个切换区域S1、S2、S3的情况下的正弦电压。每个切换区域S1、S2、S3以与其他切换区域不同的自身相位的交流电压运行。切换区域S1、S2、S3的相移在此并不总是恒定的,而是分别根据激活的切换区域的数量来确定。所需的相移为360°除以激活的切换区域的数量,因此在本例中为120°。
所有切换区域都具有120°或其整数倍的相移:
- 切换区域S1、S2之间的相移为120°。
- 切换区域S2、S3之间的相移为120°。
- 切换区域S1、S3之间的相移为240°,在这种情况下对应于-120°的相移(即,在相反方向上的量值为120°相移)。
通过该实施方案,其中根据激活的切换区域的数量分别选择相移并且所有的切换区域彼此相移地运行,可以始终实现对第二平面电极9的电位偏移的理想补偿,即使在奇数个激活的切换区域的情况下。在任何情况下都防止串扰。
附图标记列表:
(S1, S2, S3, S4) 装配玻璃单元的独立的切换区域
(1) 外玻璃板
(2) 内玻璃板
(3) 热塑性中间层
(3a) 中间层3的第一层
(3b) 中间层3的第二层
(3c) 中间层3的第三层
(4) 具有可电控光学性质的功能元件
(5) 功能元件4的有源层
(6) 功能元件4的第一载体膜
(7) 功能元件4的第二载体膜
(8) 功能元件4的第一平面电极
(8.1、8.2、8.3、8.4) 第一平面电极8的电极段
(8') 两个电极段8.1、8.2、8.3、8.4之间的绝缘线
(9) 功能元件4的第二平面电极
(10) 控制单元
(11) 直流电压变压器
(12) 逆变器
(13) 覆盖印刷物
(14) 电缆
(15) 直流电压源
XX' 剖面线
Y 放大区域。

Claims (15)

1.具有多个独立的切换区域(S1、S2、S3、S4)的具有可电控光学性质的装配玻璃单元,其包括
- 复合玻璃板,包括
- 外玻璃板(1)和内玻璃板(2),它们通过热塑性中间层(3)彼此连接,
- 可电控功能元件(4),其布置在外玻璃板(1)和内玻璃板(2)之间并且具有在第一平面电极(8)与第二平面电极(9)之间的具有可电控光学性质的有源层(5),
- 控制单元(10),其适合控制功能元件(4)的光学性质,
其中第一平面电极(8)被至少一条绝缘线(8')分成至少两个分隔的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4),
其中第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)和第二平面电极(9)与控制单元(10)电连接,使得在第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与第二平面电极(9)之间能够彼此独立地施加交流电压,以控制有源层(5)的位于其间的片段的光学性质,
其特征在于,控制单元(10)适合在一方面第一平面电极(8)的至少两个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加各一个交流电压,其中所述交流电压是相移的。
2.根据权利要求1所述的装配玻璃单元,其中,所述功能元件(4)是PDLC功能元件或SPD功能元件。
3.根据权利要求1或2所述的装配玻璃单元,其中,所述控制单元(10)
- 连接到具有初级电压的直流电压源(15),
- 任选地配备有直流变压器(11),其适合将初级电压转换成更高的次级电压,和
- 配备有多个逆变器(12),其适合将初级电压或次级电压转换为交流电压。
4.根据权利要求3所述的装配玻璃单元,其中,逆变器(12)的数量对应于第一平面电极(8)的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)的数量,并且其中每个逆变器(12)一方面连接到第一平面电极(8)的恰好一个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4),另一方面连接到第二平面电极(9)。
5.根据权利要求3所述的装配玻璃单元,其中逆变器(12)的数量比第一平面电极(8)的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)的数量多1,并且其中第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)和第二平面电极(9)连接到各一个自己的逆变器(12)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装配玻璃单元,其中,所述交流电压是正弦电压。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装配玻璃单元,其中,第一平面电极(8)被至少两条绝缘线(8')分成至少三个分隔的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装配玻璃单元,其中,平面电极(8、9)是基于氧化铟锡(ITO)或银形成的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装配玻璃单元,其中,所述至少一条绝缘线(8')具有5μm至500μm的宽度。
10.用于控制具有多个独立的切换区域(S1、S2、S3、S4)的具有可电控光学性质的装配玻璃单元的方法,
其中所述装配玻璃单元包括
- 复合玻璃板,其包括
- 外玻璃板(1)和内玻璃板(2),它们通过热塑性中间层(3)彼此连接,
- 可电控功能元件(4),其布置在外玻璃板(1)和内玻璃板(2)之间并且具有在第一平面电极(8)与第二平面电极(9)之间的具有可电控光学性质的有源层(5),
- 控制单元(10),其适合控制功能元件(4)的光学性质,
其中第一平面电极(8)被至少一条绝缘线(8')分成至少两个分隔的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4),
其中第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)和第二平面电极(9)与控制单元(10)电连接,使得在第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与第二平面电极(9)之间能够彼此独立地施加交流电压,以控制有源层(5)的位于其间的片段的光学性质,
其特征在于,在一方面第一平面电极(8)的至少两个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加各一个交流电压,其中所述交流电压是相移的。
11.根据权利要求10所述的方法,其中在一方面第一平面电极(8)的n个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)和另一方面第二平面电极(9)之间施加各一个交流电压,其中n是整数,并且其中
- 如果n是偶数,则在一方面第一平面电极(8)的n/2个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加具有第一相位的交流电压并且在一方面第一平面电极(8)的n/2个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加具有第二相位的交流电压,和
- 如果n是奇数,则在一方面第一平面电极(8)的(n+1)/2个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加具有第一相位的交流电压并且在一方面第一平面电极(8)的(n-1)/2个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加具有第二相位的交流电压,
并且其中第一相位和第二相位具有180°的相移。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,在一方面第一平面电极(8)的直接相邻的电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间的交流电压具有各一个180°的相移。
13.根据权利要求10所述的方法,其中,在一方面第一平面电极(8)的n个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)与另一方面第二平面电极(9)之间施加各一个具有自己的相位的交流电压,其中n是整数,并且其中所述交流电压彼此具有
Figure 717739DEST_PATH_IMAGE001
或其整数倍的相移。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法,其中,将随时间改变的切换电位施加到第一平面电极(8)的每个电极段(8.1、8.2、8.3、8.4)并且将随时间恒定的参考电位施加到第二平面电极(9),以产生交流电压。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的装配玻璃单元作为交通工具的窗玻璃,特别是作为挡风玻璃或天窗玻璃的用途。
CN202280002381.XA 2021-05-18 2022-04-29 具有多个独立切换区域的具有可电控光学性质的装配玻璃单元 Pending CN115643802A (zh)

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