DE102004020135A1

DE102004020135A1 - Heizbare Scheibe mit Lichtschutzwirkung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102004020135A1
Application number: DE200410020135
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenter Beyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-24
Filing date: 2004-04-24
Publication date: 2005-11-17

Abstract

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine heizbare Scheibe insbesondere für Fahrzeuge zu schaffen, die unabhängig von ihrer Formgebung an allen Flächenpunkten eine gleichmäßige Heizleistung garantiert und eine beliebige Farbtönung besitzt, wobei die Durchlässigkeit für die sichtbare Strahlung im Herstellungsverfahren einstellbar ist. DOLLAR A Die heizbare Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen ist durch eine Scheibe 1, die eine Schicht 2 aus einem Halbleiterwerkstoff und/oder aus einem Metalloxid als Heizschicht 2 und darüber eine organische oder anorganische Schutzschicht 3 besitzt, gekennzeichnet. DOLLAR A Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Glasscheibenproduktion.

Description

Heizbare Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen insbesondere an Autoglasscheiben.

In der DE 40 19 703 A1 wird eine heizbare Scheibe für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die über eine transparente, elektrische Beschichtung für verschiedene Scheibenbereiche besitzt. Die einzelnen Scheibenbereiche besitzen unterschiedliche Flächenwiderstände und unterschiedliche optische Eigenschaften. Das Auftragen der Schichten erfolgt durch die Sputtertechnologie.

Ein Plattenelement mit einer Schichtheizung, bestehend aus einer vorgespannten Glasscheibe ist in der De 102 08 552 A1 beschrieben. Die Glasscheibe ist vollflächig mit einer metallischen Schicht versehen, wobei diese Schicht auch optisch transparent sein kann. Das Plattenelement besteht aus einem inneren Flächenbereich und einen umgebenden äußeren Flächenbereich, die durch eine umlaufende Trennlinie entstehen. Die Elektroden sind sichtbar im inneren Bereich angeordnet.

Weiterhin wird in der DE 1 421 872 eine Fahrzeugscheibe vorgestellt, die ein hohes Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung, eine hohe Durchlässigkeit für sichtbare Strahlung und einen niedrigen elektrischen Widerstand aufgrund einer dünnen Metallschicht zwischen zwei Schichten aus Metallverbindungen besitzt. Die Metallschicht besteht aus Gold und wird darunter und darüber mit einer Schicht aus Zinksulfid, Zinkselenid oder Bleifluorid abgedeckt. Als äußere Deck- und Schutzschicht ist eine Siliziumdioxidschicht aufgebracht.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine heizbare Scheibe insbesondere für Fahrzeuge zu schaffen, die unabhängig von ihrer Formgebung an allen Flächenpunkten eine gleichmäßige Heizleistung garantiert und eine beliebige Farbtönung besitzt, wobei die Durchlässigkeit für die sichtbare Strahlung im Herstellungsverfahren einstellbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 aufgeführt. Vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den Ansprüchen 11 bis 14 aufgeführt. Nach Anspruch 2 ist die Heizschicht auf einer Folie aufgetragen. Die Heizschicht liegt auf der Scheibe auf. Die Folie dient hier gleichzeitig als Schutzschicht. Bei dieser Ausführungsform kann die Folie in einer separaten Sputteranlage hergestellt werden. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 dient die zusätzlich aufgebrachte Farb- oder Lichtschutzschicht der Reflexion von außen eindringender Wärmestrahlung und der Minderung einer Blendwirkung von externen Lichtquellen. Nach Anspruch 4 kann die Heizschicht auf einer Folie aufgebracht sein, die mit der Scheibe verbunden ist. Im Gegensatz zu Anspruch 2 liegt hier die Heizschicht nicht auf der Scheibe, sondern gerade auf der anderen Seite der Folie. Nach dem Auftragen der Folie auf die Scheibe werden die anderen Schichten aufgesputtert. Somit kann die Länge der Sputteranlage und damit der Vakuumbereich verkürzt werden. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 variiert die Dicke der aufgesputterten Halbleiter- und/oder Metalloxidschicht. Obwohl eine dickere aufgesputterte Schicht mehr Energie und eine stärkere Abnutzung des Targets bedingt, wird mit der Dicke dieser Schicht die Farbgebung der Scheibe beeinflusst. Die Weiterbildungen nach Anspruch 6 bis 8 dienen zum Schutz der aufgesputterten Heizschicht. Dies können organische Kunststoffe oder auch anorganische Stoffe sein. Diese werden auch je nach Möglichkeit aufgesputtert. Nach Anspruch 8 besteht die Schutzschicht aus einem besonders witterungs- und alterungsbeständigem Lack. Nach Anspruch 9 hat sich als Werkstoff für die Heizschicht besonders vorteilhaft Indium-Stanad oder Kadmium-Stanad erwiesen. Nach Anspruch 11 wird auf die Scheibe eine Folie aufgetragen, deren Heizschicht bereits aufgesputtert wurde. Die Heizschicht der Folie liegt dabei direkt auf der Scheibe auf. Bei dem Verfahrensanspruch 12 verkürzt sich die Sputteranlage mit den bereits unter Anspruch 2 genannten Vorteilen. Bei der Weiterbildung der Verfahren nach Anspruch 13 wird eine SiO₂-Schicht als Schutzschicht ebenfalls im Sputterverfahren aufgetragen. Somit ergibt sich eine homogene, gleichmäßige und widerstandsfähige Schutzschicht. Bei der Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 14 wird auf die Heizschicht in einem Folgearbeitsgang, aber noch vor dem Aufbringen der Schutzschicht bzw. der Folie mit der Heizschicht, eine Farbdesign- oder Lichtschutzschicht aufgesputtert. Hierzu wird eine Sputteranlage mit mehreren Kammern für die einzelnen Arbeitsschritte benutzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 den Prinzipaufbau der Scheibe im Schnitt mit allen möglichen Schichten,
2 den Prinzipaufbau der Scheibe im Schnitt mit einer Heiz- und einer Schutzschicht und
3 den Prinzipaufbau der Scheibe im Schnitt mit einer auf einer Folie aufgesputterten Heizschicht, wobei die Heizschicht auf der Scheibe aufliegt und die Folie als Schutzschicht dient.
Die erfindungsgemäße Scheibe 1, z. B. eine stark gebogene Heckscheibe 1 eines PKWs, besitzt im Extremfall die Schichten Scheibe 1, als Träger aller Folgeschichten, Folie 6, Heizschicht 2, Farbdesign- oder Lichtschutzschicht 4, phototrope Schicht 5 und Schutzschicht 3. Einzelne Schichten, wie Folie 6, Farbdesign- oder Lichtschutzschicht 4 oder phototrope Schicht 5 können entfallen und sind nicht zwingend notwendig, um die Problemstellung der Erfindung zu erfüllen bzw. können in ihrer Reihenfolge getauscht sein. Die Heizschicht 2 besteht aus einem Halbleiterwerkstoff und/oder Metalloxid, vorzugsweise Indium-Stanad oder Kadmium-Stanad.
Die Schichtdicke beeinflusst die Farbgebung der Scheibe 1 und schwankt zwischen 45 nm und 500 nm. Die Schutzschicht 3 kann ein besonders witterungs- und alterungsbeständiger Lack, ein organischer Kunststoff, wie z. B. Propylen (PP), Polytetraflouräthylen (PTFE), Polyäthylen (PE) oder ein tiefziehfähiges PVC oder eine aufgesputterte SiO₂-Schicht sein. Die Farbdesign- und Lichtschutzschicht 4 besteht aus unterschiedlichen Streifen, die unterschiedliche Absorptionswerte für das Sonnenlicht besitzen und somit eine direkte Blendwirkung verhindern oder minimieren. Gleichzeitig kann hiermit auch noch ein Farbeffekt erreicht werden. Demgegenüber besteht die phototrope Schicht 5, wie bereits bei Brillen für die menschliche Optik bekannt, aus einer sich eindunkelnden Schicht bei starker Lichteinstrahlung. Diese phototrope Schicht 5 ist gleichmäßig über die gesamte Scheibe 1 verteilt.
Das Herstellungsverfahren ist durch das Sputterverfahren gekennzeichnet. Auf die beliebig geformte Scheibe 1 wird auf eine Seite eine Halbleiterwerkstoffschicht und/oder Metalloxidschicht als Heizschicht 2 gleichmäßig und homogen aufgesputtert. Die Dicke dieser Heizschicht 2 beträgt dabei zwischen 45 nm und 500 nm. Anschließend wird eine organische oder eine anorganische Schutzschicht 3 aufgetragen. Dies kann ebenfalls durch die Sputtertechnologie erfolgen. Bei der Auswahl einer organischen Schutzschicht 3 kann dies ein Lack oder ein Kunststoff sein, wie z. B. PP, PTFE, PE oder PVC.
Bei einem anderen Verfahren wird eine Folie 6 mit einer aufgesputterten Heizschicht 2 auf die Scheibe 1 aufgetragen. Dabei kann die Heizschicht 2 auf der zur Scheibe 1 abgewandten Seite liegen oder die Heizschicht 2 liegt direkt auf der Scheibe 1 auf. In diesem Fall dient die Folie 6 gleich als Schutzschicht 3. Im ersten Fall ist noch eine zusätzliche Schutzschicht 3 notwendig.

1: Scheibe
2: Heizschicht
3: Schutzschicht
4: Farbdesign- und Lichtschutzschicht
5: Phototrope Schicht
6: Folie

Claims

Heizbare Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1) eine Schicht (2) aus einem Halbleiterwerkstoff und/oder aus einem Metalloxid als Heizschicht (2) und darüber eine organische oder anorganische Schutzschicht (3) besitzt.
Heizbare Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen, dadurch gekennzeichnet, die Scheibe (1) auf einer Seite mit einer auf einer Folie (6) aufgesputterten Schicht (2) aus einem Halbleiterwerkstoff und/oder Metalloxid als Heizschicht (2) versehen ist, wobei die Heizschicht (2) auf der Scheibe (1) aufliegt.
Heizbare Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Heizschicht (2) und der Schutzschicht (3) noch eine Farbdesign- oder Lichtschutzschicht (4) und/oder phototrope Schicht (5) angeordnet ist.
Heizbare Scheibe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (2) auf einer Folie (6) aufgesputtert ist und die komplette Scheibe somit folgende Schichtfolge besitzt: Scheibe (1), Folie (6), Heizschicht (2), phototrope Schicht (5), Farbdesign- oder Lichtschutzschicht (4) und Schutzschicht (3).
Heizbare Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiter- und/oder Metalloxidschicht als Heizschicht (2) eine Dicke zwischen 45 nm bis 500 nm besitzt.
Heizbare Scheibe nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schutzschicht (3) aus einer anorganischen Schicht, wie z. B. Nichtmetalloxide, Nitrate, Karbide und Sulfate besteht.
Heizbare Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schutzschicht (3) aus einem organischen Kunststoff, wie z. B. Propylen (PP), Polytetraflouräthylen (PTFE), Polyäthylen (PE) oder tiefziehfähiges PVC besteht.
Heizbare Scheibe nach Anspruch 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schutzschicht (3) aus einem witterungs- und alterungsbeständigem Lack besteht.
Heizbare Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (2) aus Indium-Stanad oder Kadmium-Stanad besteht.
Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebig geformte Scheibe (1) mittels Sputtertechnologie mit einer Halbleiterwerkstoffschicht und/oder Metalloxidschicht als Heizschicht (2) versehen wird, wobei die Heizschicht (2) mit einer Dicke zwischen 45 nm und 500 nm variiert und gleichmäßig und homogen auf einer Seite der Scheibe (1) aufgetragen wird und anschließend eine organische oder anorganische Schutzschicht (3) über die Heizschicht (2) aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine beliebig geformte Scheibe (1) auf einer Seite eine Folie (6) mit einer aufgesputterten Heizschicht (2) aus einem Halbleiterwerkstoff und/oder aus einem Metalloxid aufgebracht wird, wobei die Heizschicht (2) auf der Scheibe (1) aufliegt.
Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Scheibe mit einer Folge von Schichten zur Erzielung guter Heiz- und Lichtschutzwirkungen, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine beliebig geformte Scheibe (1) auf einer Seite eine Folie (6) mit einer aufgesputterten Heizschicht (2) aus einem Halbleiterwerkstoff und/oder aus einem Metalloxid aufgebracht wird, wobei die aufgesputterte Heizschicht (2) nicht auf der Scheibe (1) aufliegt, und anschließend eine organische oder anorganische Schutzschicht (3) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzschicht (3) eine SiO₂-Schicht aufgesputtert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen der Heizschicht (2) auf die Heizschicht (2) eine Farbdesign- oder Lichtschutzschicht (4) aufgesputtert wird.