CN202818260U - 具有集成的开关设备的玻璃 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种具有集成的开关设备的玻璃（I），包括在玻璃片（5）上的导电涂层（1），通过导电涂层（1）中的绝缘区域（6）形成的至少一个电极（2a）（3a），以及通过至少一个电极（2a）（3a）形成的至少一个按钮（16），其中按钮（16）的总和最大是所述玻璃（I）面积的1/10。本实用新型还涉及一种制造该玻璃的方法以及该玻璃的应用。

Description

具有集成的开关设备的玻璃
技术领域
本发明涉及一种具有集成的开关设备的玻璃（Verglasung）、制造该玻璃的方法以及该玻璃的应用。  
已知两个电极的布置产生穿过介电材料的电场。如果对象靠近所述介电材料，则电荷分布和所产生的电场受到影响。通过合适的分析电子装置可以检测到电场的改变并且触发开关过程和/或显示过程。 
例如，US 6,452,514 B1公开了具有用于触发开关过程的电容式传感器或电容式传感器阵列的设备和方法。 
由EP 1 515 211 A1已知用于电容式地控制汽车的部件的设备和方法。 
由DE  1 129 270已知一种用于显示在开关位置的操作组件后面的电气电热板的接通状态的显示设备，以提供关于该接通状态的相对于干扰影响稳定和廉价的显示设备。 
由DD 148 424已知一种具有集成的发光控制装置的接触开关，该接触开关包含具有发光二极管、控制电路和接触面的载体条。 
但是在此需要将开关设备和/或显示设备费事地装配或施加到介电材料上以及将该开关设备和/或显示设备与介电材料匹配。 
发明内容
本发明所基于的任务是提供一种改进的玻璃，该玻璃包含简单和廉价地集成的开关设备。 
此外，本发明所基于的任务是提供一种改进的、用于制造具有集成的开关设备的玻璃的方法。 
本发明的另一任务在于找到该玻璃的新应用。 
这些任务通过在独立权利要求1,18和22中讲述的特征来解决。本发明的优选构型通过从属权利要求的特征给出。 
本发明的具有集成开关设备的玻璃包括：在玻璃片上的导电涂层，通过在导电涂层中的绝缘区域形成的至少一个电极，通过至少一个电极形成的至少一个按钮，其中按钮的总和最大是所述玻璃面积的1/10。 
本发明的玻璃的优点在于，具有第一功能的所述导电涂层附加地构成为按钮。导电涂层的第一功能的示例是热辐射的反射或者玻璃的可加热性。 
在本发明的有利构型中，按钮的总和最大是玻璃面积的1/20，并且特别优选的最大是玻璃面积的1/50。 
本发明的玻璃可以具有100cm2至18m2的面积。优选的，玻璃具有400cm2至4m2的面积，这对于汽车的玻璃和土木和建筑玻璃来说是常见的。 
根据本发明特别有利的是，绝缘区域具有5μm到5mm以及优选10μm到2mm的宽度。绝缘区域可以通过去掉涂层或者通过包围绝缘区域的电气分隔线来形成。绝缘区域可以是导电的，但是必须与电极的电势以及地电势电气分隔。利用所述绝缘区域，实现了用于检测在按钮上穿过玻璃片的身体的良好电容特性。 
根据本发明，导电涂层优选具有10nm到1μm的层厚度，特别优选的是30nm到300nm的层厚度。利用这些厚度，实现了用于检测在按钮上穿过玻璃片的身体的良好电容特性。 
在本发明的另一个优选构型中，导电涂层包含具有5μm到5mm并且优选10μm到2mm的宽度的导体线路。 
根据本发明特别有利的是，电极的导体线路具有5μm到5mm以及优选10μm到2mm的宽度。利用这些电极，实现了用于检测在按钮上穿过玻璃片的身体的良好电容特性。 
在本发明的另一优选构型中，电极具有螺旋状的、梳状的或曲折状的形状。 
同样，根据本发明有利的是，具有布线和接触区域的电极与扁平导体连接，以通过简单的方式并且对于使用者几乎看不见地从有源玻璃中引出接触。 
优选的，在导电涂层上附加地施加附着层并且在所述附着层上施加盖玻片，以及所述玻璃被连接为复合安全玻璃。 
但是根据本发明，具有集成开关设备的玻璃也可以是单片安全玻璃。 
在本发明的另一优选构型中，附着层包含有机的和/或无机的发光颜料。所述玻璃可以用作所谓的平视显示器的投影面，以例如为操作者动态地标记出按钮。 
在本发明的另一优选构型中，导电涂层包含导电的、优选透明和导电的材料，并且特别优选地包含银、氧化锌、氧化铟锡、镓、氧化锡、金、铜、钨和/或它们的混合物。银可以作为丝网印刷膏的导电成分，但是优选地作为具有5nm到30nm的层厚度的至少一个透明银层施加在导电涂层中。 
本发明特别有利的是，所述玻璃包含反射热辐射的导电涂层，该导电涂层具有<75%的g值。“g值”根据ISO 9050:2003-08表示太阳能穿过本发明的玻璃薄片的总透射率。玻璃的g值是由直接透射的太阳光以及从薄片二次辐射到内部空间中的红外光来计算出的。 
在本发明的另一优选构型中，按钮是电容式按钮。但是按钮也可以具有电感式的、热的或者所有其它无接触的传感器功能。 
在本发明的另一构型中，信号电路与供应和分析电子装置连接，其中电极的接触区域通过该信号电路与供应和分析电子装置连接。 
供应电子装置馈入在优选0.1MHz到10MHz的范围内的至少一个交流电信号。分析电子装置优选测量电极之间的阻抗变化，并且准备开关过程的进一步分析，或者通过控制执行器、功率开关或显示设备来关闭该过程。 
在本发明的另一优选构型中，所述信号电路包含高通滤波器。通过该高通滤波器可以将分析电子装置的交流信号与直流电路分隔。 
为了对多个过程开关，根据本发明特别有利的是将至少两个按钮构成一个开关阵列。 
在本发明的另一优选构型中，中间区域布置在按钮和导电层之间和/或布置在电极之间，并且具有相对于导电涂层和/或电极的电气电势差。这在所述导电涂层处于地电势上时是特别有利的是，以便将按钮之外的开关灵敏度减至最小。通过未处于地电势上的中间区域，提高了按钮的灵敏度。 
此外，本发明的任务通过一种用于制造本发明的玻璃的方法解决，其中在玻璃片上施加导电涂层，在导电涂层中通过绝缘区域形成电极、电极的布线和接触区域，并且至少在导电涂层上的接触区域利用至少一个扁平导体通过信号电路与供应和分析电子装置连接。 
所述涂层可以通过从玻璃相的物理或化学离析施加，但是也可以通过印刷方法施加。优选的，所述涂层利用阴极溅射的方法施加。 
在本发明方法的优选实施方式中，接触区域通过导电的粘合剂或者焊剂、优选通过超声波焊接与扁平导体连接。 
在本发明方法的继续中，在具有导电涂层、扁平导体的部分和绝缘区域的玻璃片上施加附着层和盖玻片，并且所述玻璃被连接成复合安全玻璃。 
在优选实施方式中，绝缘区域通过激光剥离或者机械磨蚀引入到导电涂层中。在此特别优选的是将导电涂层线状地除去。 
附图说明
本发明的实施例在图1至11中示意性示出。 
图1示出本发明玻璃（I）的实施例的俯视图， 
图2示出穿过根据图1的截面A-A’的本发明玻璃（I）的实施例的横截面，
图3示出穿过根据图1的截面B’-B的本发明玻璃（I）的实施例的纵截面，
图4示出具有根据图1的截面A-A’的本发明有源玻璃（I）的示意电路的横截面，
图5示出根据图1的截面A-A’的本发明有源玻璃（I）的横截面，
图6示出具有示意性电路的本发明玻璃（I）的实施例的俯视图，
图7示出具有示意性电路的本发明玻璃（I）的另一个实施例的俯视图，
图8是具有示意性玻璃电路的本发明玻璃（I）的另一个实施例的俯视图的简图，
图9示出用于显示有源玻璃（I）的状态的本发明方法的流程图以及状态显示器的实施例的俯视图，
图10示出有源玻璃（I）的显示器阵列的本发明构型的俯视图，以及
图11示出用于制造本发明玻璃（I）的本发明方法的流程图。
具体实施方式
根据所述发明的构造以及必要时还根据所述发明的作用原理借助附图阐述本发明。 
图1至图3示出穿过本发明玻璃（I）的实施例的横截面和纵截面的俯视图。利用透明的导电银层在汽车的挡风玻璃（5）上施加了导电的、透明的、热反射涂层（1）。玻璃（I）具有70％的g值。涂层（１）的总层厚度是200nm。具有导电涂层（1）的玻璃（I）的面积是5000cm2。在导电涂层（1）中存在宽度为0.1mm的螺旋状绝缘区域（6）。绝缘区域（6）将两个交错的螺旋状电极（2a）（3a）相互电气分隔。电极（2a）（3a）的导体线路具有1mm的宽度。通过其它绝缘区域（6），布线（2b）（3b）和接触区域（2c）（3c）与导电层结构（1）电气分隔。在玻璃片（1）的边缘区域（4）中，接触区域（2c）（3c）与扁平导体（10）连接。电极（2a）（3a）、布线（2b）（3b）和接触区域（2c）（3c）是透明的并且对于观察者来说不可见或几乎不可见。用2MHz的交流电压激励电极（2a）（3a）并且产生交变电场。依据绝缘区域（6）的宽度、电极（2a）（3a）的形状、电极（2a）（3a）的层厚度、玻璃片（5）以及使用的材料来测量电极之间的阻抗。如果身体（例如人的手指）靠近电极（2a）（3a）和/或玻璃片（5），则电场改变并且因此电极（2a）（3a）之间的阻抗也改变。阻抗的改变通过测量技术检测。所述交变电场穿过玻璃片（5）。在玻璃片（5）的背离导电层结构的侧上，在电极（2a）（3a）的区域中通过交变场产生面积为9cm2的按钮（16）。为了避免不期望地在按钮（16）之外检测到身体，通过另一个接触区域（3c）将电极区域（2a）（3a）之外的导电涂层（1）设置在地电势上。为了提高该布置的灵敏度，通过其它绝缘区域（6）将介于导电涂层（1）和电极（2b）（3b）之间的中间区域（7）与导电涂层（1）电气隔离。具有导电涂层（1）、绝缘区域（6）和扁平导体（10）的部分的玻璃片（5）通过具有聚乙烯醇缩丁醛以及发光颗粒的附着层（9）与盖玻片（8）连接。盖玻片（8）在汽车中外露地设置。按钮（16）朝着乘客舱取向。按钮（16）可以从汽车的内部空间来操作。按钮（16）通过聚乙烯醇缩丁醛中的发光经过动态投影（平视显示器，未示出）而在汽车中被动态地标记出。 
对于专业人员来说不可预见的是，通过简单的方式可以由挡风玻璃的热反射的和可加热的层（1）的区域来形成透明的按钮（16），该按钮可用于控制汽车的功能。 
图4示出具有根据图1的截面A-A’的本发明有源玻璃（I）的示意性电路的替换横截面。玻璃（I）在电极结构（2a）（3a）和附加的另一个导电层（14）之间包含电致变色的（elektrochrom）层结构（15）。在通过介于电极结构（2a）（3a）和所述另一个导电层（14）之间的信号电路施加直流电压的情况下，可以在9cm2的面积上的显示区域中调节电致变色的层结构（15）的光透射率。为了控制显示区域（16），所述信号电路包含与供应和分析电子装置（13）连接的开关（19）。通过经由介于导电层结构（1）和所述另一个导电涂层（14）之间的功率电路施加直流电压，也可以在大约4990cm2的面积上调节有源玻璃（I）的透射率。功率电路（12）同样包含也与供应和分析电子装置（13）连接的至少一个开关（19）。通过与显示区域（16）和有源玻璃（I）的其余区域无关的开关可能性，首先可以接通快速反应的显示面（16），然后接通有源玻璃（I）的其余面。电极（2a）（3a）进一步被用于构成按钮（16）的交变电场，从而存在组合的按钮和显示面（16）。此外，用2MHz的交变电压激励电极（2a）（3a），以提供用于按钮（16）的交变电场。为了测量电极结构（2a）（2b）之间的阻抗，接触区域（2c）（3c）通过信号电路（11）与供应和分析电子装置（13）连接。信号电路（11）中的高通滤波将交流电压和直流电压分隔。 
在按钮（16）的交变电场中检测到身体时，例如闭合用于显示区域的开关（19），并且有源层结构（15）首先在显示区域（16）中改变其状态。通过9cm2的小面积，显示区域（16）中的层结构（15）在10ms至10s内改变透射率。由此，操作者在短时间内就被告知该检测。然后在20s至3600s的时间间隔内进行面积为4990cm2的有源玻璃的开关状态的改变。 
对于专业人员不可预见的是，可以通过简单方式将按钮/和快速反应的显示面（16）集成到现有的导电涂层（1）中，并且由此可以提供电致变色玻璃（I），该电致变色玻璃在短时间内向操作者显示电致变色玻璃（I）的开关状态。 
图5示出根据图4的实施例的本发明有源玻璃的另一构型。与根据图4的玻璃的差异在于，绝缘区域（6）附加地放置在有源层结构（15）中。通过本发明的该构型，可以进一步提高按钮（16）的灵敏度和/或显示区域（16）的反应时间。 
图6示出具有按钮（16）的本发明热保护玻璃（I）的构型或者作为具有按钮和/或显示面（16）的有源电致变色玻璃的构型。导电层结构（1）在玻璃片（5）的边缘区域（4）中框架形状地在边缘去除涂层，并且设置在地电势上。有源玻璃（I）通过可开关的功率电路（12）和可开关的信号电路（11）与供应和分析电子装置（13）连接。 
图7和图8在根据图6的实施例的继续中示出本发明的具有按钮（16.1）（16.2）阵列的热保护玻璃或者在替换的构型中示出具有按钮和/或显示面（16.1）（16.2）阵列的有源电致变色玻璃。电极（2a）（3a）、电极（2a）（3a）的布线（2b）（3b）被布置为使得避免在显示区域（16）之外的重叠。尤其是由此避免在布线（2b）（3b）的区域中控制有源层结构（15）。 
图9详细示出用于激活或去活电致变色玻璃（I）的本发明方法的实施例以及在显示面（16）内和在具有导电涂层（1）的其余有源玻璃（I）上从不透明到透明的状态转换。 
图10示出用于显示电致变色玻璃（I）的透光率的中间状态以用于通知操作者的显示面（16.1）（16.2）（16.3）（16.4）阵列。在实施例中，有源玻璃（I）通过完全透明到不透明的3个中间状态来切换，并且显示所选择的状态。通过在至少一个按钮（16.1）（16.2）（16.3）（16.4）上多次检测到身体，分段地激活有源玻璃（I）的开关状态并且分段地激活显示面（16.1）（16.2）（16.3）（16.4）。由此在电致变色玻璃采取所选择的状态之前，通过电致变色玻璃（I）的所选择的开关状态直接和明确地通知操作者。 
图11在流程图中示出用于制造具有开关设备的本发明玻璃的详细方法步骤。 
对于专业人员不可预见的是，通过简单的方式可以将现有的导电层结构（1）或者电极层（1）（14）进一步开发为用于有源玻璃（I）的开关状态的按钮和/或显示面（16），而不会损害该玻璃/有源玻璃（I）的现有功能。 
附图标记列表 
（I）玻璃/有源玻璃
（1）导电涂层
（2a）第一电极
（2b）第一电极的布线
（2c）第一电极的接触区域
（3a）第二电极
（3b）第二电极的布线
（3c）第二电极的接触区域
（4）边缘区域
（5）玻璃片
（6）绝缘区域
（7）中间区域
（8）盖玻片
（9）附着层
（10）扁平导体
（11）信号电路
（12）功率电路
（13）供应和分析电子装置
（14）另一个导电层
（15）有源层结构
（16）按钮/显示面
（16.1）（16.2）（16.3）（16.4）按钮/显示面的分段
（19）开关。

Claims (12)

1.一种具有集成的开关设备的玻璃（I），其特征在于，所述玻璃（I）包括在玻璃片（5）上的导电涂层（1），
-通过导电涂层（1）中的绝缘区域（6）形成的至少一个电极（2a）（3a），以及
-通过至少一个电极（2a）（3a）形成的至少一个按钮（16），
其中按钮（16）的总和最大是所述玻璃（I）面积的1/10。
2.根据权利要求1的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中按钮（16）的总和优选最大是玻璃（I）面积的1/20，并且特别优选是玻璃（I）面积的1/50。
3.根据权利要求1或2的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中绝缘区域（6）具有5μm到5mm以及优选10μm到2mm的宽度。
4.根据权利要求1至3之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中导电涂层（1）具有10nm到1μm的层厚度，优选30nm到300nm的层厚度。
5.根据权利要求1至4之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中导电涂层（1）包含具有1μm到5mm并且优选10μm到2mm的宽度的导体线路。
6.根据权利要求1至5之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中电极（2a）（3a）具有5μm到5mm以及优选10μm到2mm的宽度。
7.根据权利要求1至6之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中至少所述电极（2a）（3a）之一具有螺旋状的、梳状的或曲折状的形状。
8.根据权利要求1至7之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中在导电涂层（1）上附加地施加附着层（9）并且在所述附着层（9）上施加盖玻片（8），以及优选的附着层（9）包含有机的和/或无机的发光颜料。
9.根据权利要求1至8之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中所述玻璃具有<75%的g值。
10.根据权利要求1至9之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中按钮（16）是电容式按钮，并且优选的至少两个电容式按钮构成至少一个开关阵列。
11.根据权利要求1至10之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），附加地具有信号电路（11）以及供应和分析电子装置（13），其中接触区域（2c）（3c）通过信号电路（11）与供应和分析电子装置（13）连接，并且优选的所述信号电路（11）包含高通滤波器。
12.根据权利要求1至11之一的具有集成的开关设备的玻璃（I），其中按钮（16）的中间区域（7）具有相对于导电涂层（1）的电气电势差。
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