DE202009018455U1

DE202009018455U1 - Scheibe mit elektrisch leitfähigen Strukturen

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Publication number: DE202009018455U1
Application number: DE202009018455U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG; Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2011-12-06
Anticipated expiration: 2019-08-15
Also published as: US20120086614A1; BR112012002988B1; KR101744467B1; JP2015173447A; US9196949B2; JP2013502122A; EP2465164A1; CN102473995A; EA201270276A1; EA026919B1; KR20120042970A; CN102473995B; PL2465164T3; KR20160128421A; DE102009026378A1; EP2465164B1; ES2773013T3; WO2011018361A1; BR112012002988A2; JP6007272B2

Abstract

Scheibe mit elektrisch leitfähigen Strukturen, umfassend – eine Scheibe (1) mit mindestens zwei galvanisch voneinander getrennten elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b), – mindestens a, 2b) eine galvanische Trennschicht (5) und – auf der galvanischen Trennschicht (5) einen elektrischen Leiter (4), wobei die galvanische Trennschicht (5) den elektrischen Leiter (4) von mindeste, 2b) galvanisch trennt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Scheibe mit insbesondere Antennen- und Heizfunktion.
Aus DE 39 10 031 A1 ist eine Scheibe aus Verbundglas bekannt, die mit einer Rundfunkantenne und Scheibenheizung versehen ist. Zur optimalen Ausnutzung der Fläche befindet sich auf einer ersten Oberfläche des Verbundglases ein Heizleiter. Auf der ersten und/oder einer weiteren Oberfläche des Verbundglases befinden sich Teile eines Antennenleiters. Durch die Nutzung mehrerer Oberflächen steht immer eine relativ große Fläche für die Antennen- und Heizfunktion zur Verfügung. Zur Verbesserung des Antennengewinns sind die Antennenleiter und der Heizleiter kapazitiv gekoppelt.
Dabei müssen sich die elektrisch leitfähigen Strukturen zur kapazitiven Kopplung jeweils direkt gegenüber den einzelnen Heizelementen auf den Glasoberflächen befinden. Dadurch ergeben sich insbesondere Einschränkungen in den Anordnungen der Antennen und Heizelementen auf der Glasoberfläche. Die kapazitive Kopplung ist über die Dicke der Glasscheibe von mehreren Millimetern mit hohen Signalverlusten verbunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Scheibe bereitzustellen, die eine effiziente und einfache kapazitive Kopplung von Antennen- und Heizleitern und gleichzeitig einen hohen Freiheitsgrad in der Anordnung von Antennen- und Heizleitern aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Schutzansprüche 1, 20 und 29 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Aufbau einer Scheibe mit elektrisch leitfähigen Strukturen gezeigt, der eine Scheibe mit mindestens zwei galvanisch voneinander getrennte elektrisch leitfähige Strukturen, das mindestens auf einer der elektrisch leitfähigen Strukturen eine galvanische Trennschicht und auf der galvanischen Trennschicht einen elektrischen Leiter umfasst, wobei die galvanische Trennschicht den elektrischen Leiter von mindestens einer der elektrisch leitfähigen Strukturen trennt.
Die Eigenschaft „galvanisch getrennt” bedeutet, dass zwei elektrisch leitfähige Strukturen keine elektrische leitfähige Verbindung aufweisen und für Gleichspannungen entkoppelt sind.
Eine Scheibe enthält insbesondere Scheiben aus klarem oder gefärbtem Natron-Kalk-Glas. Die Scheiben können thermisch oder chemisch gehärtet sein oder als Verbundglas ausgeführt sein, insbesondere um die einheitlichen Vorschriften für die Genehmigung der Sicherheitsverglasungswerkstoffe und ihren Einbau in Fahrzeugen nach ECE-R 43: 2004 zu erfüllen. Die Scheiben können auch Kunststoffe wie Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat enthalten. Zur Einstellung der Energietransmission können die Scheiben ganz oder teilweise Oberflächenbeschichtungen mit Strahlung absorbierenden, reflektierenden und/oder niedrig emittierenden Eigenschaften aufweisen. Ist die Scheibe als Verbundglasscheibe ausgeführt, sind bevorzugt zwei Natron-Kalk-Gläser mit einer Polyvinylbutyral enthaltenden Kunststoffschicht dauerhaft verbunden.
Die Scheibe kann die im Fahrzeugbau übliche Größe für Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Dachscheiben oder Heckscheiben von Kraftfahrzeugen aufweisen, bevorzugt von 100 cm² bis zu 4 m². Übliche Dicken der Scheiben liegen im Bereich von 1 mm bis 6 mm.
Die elektrisch leitfähigen Strukturen weisen unterschiedliche Formen auf. Scheiben mit Heiz- und/oder Antennenfunktionen weisen bei gleichzeitiger makroskopischer Transparenz bevorzugt linienförmige Strukturen auf.
Elektrisch leitfähige Strukturen mit Heizfunktion als Heizleiter sind bevorzugt aus einer Anzahl von parallel laufenden Linien ausgestaltet, die über Stromsammelschienen mindestens an den gegenüberliegenden Rändern der Scheibe parallel geschaltet sind. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Stromsammelschienen wird Joulsche Wärme auf der Scheibenfläche erzeugt. Die erhöhte Temperatur der Scheibe verhindert oder entfernt Feuchtigkeit und Vereisung auf der Scheibenoberfläche. Die elektrisch leitfähige Struktur erstreckt sich bevorzugt linienförmig annährend über die ganze Scheibenfläche. Elektrisch leitfähige Strukturen mit Heizfunktion können unterschiedliche Formen, Anordnungen und Zwischenverbindungen aufweisen und beispielsweise rund, spiralförmig oder mäanderförmig ausgestaltet sein. Die elektrisch leitfähigen Strukturen dehnen sich insbesondere über die innen liegenden Oberflächen von Fahrzeugverglasungen.
Elektrisch leitfähige Strukturen mit Antennenfunktion sind als Antennenleiter bevorzugt linienförmig ausgestaltet. Die Länge der Antennenleiter wird durch die zu erzielende Antennencharakteristik bestimmt. Antennenleiter können als Linien mit offenem oder geschlossenem Ende ausgeführt sein, oder unterschiedliche Formen, Anordnungen und Zwischenverbindungen aufweisen und beispielsweise rund, spiralförmig oder mäanderförmig ausgestaltet sein.
Die Antennencharakteristik wird durch die empfangenen oder zu sendenden Frequenzen bestimmt. Es handelt sich bei der empfangenen und/oder ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung bevorzugt um LF-, MF-, HF-, VHF-, UHF- und/oder SHF-Signale im Frequenzbereich von 30 kHz bis 10 GHz, besonders bevorzugt um Radiosignale, insbesondere UKW (30 MHz bis 300 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 1 m bis 10 m), Kurzwelle (3 kHz bis 30 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 10 m bis 100 m) oder Mittelwelle (300 kHz bis 3000 kHz, entsprechend einer Wellenlänge von 100 m bis 1000 m), sowie Signale der Mauterfassung, des Mobilfunks, Digitalradios, Fernsehsignale oder Navigationssignale. Die Länge der elektrisch leitfähigen Strukturen mit Antennenfunktion beträgt bevorzugt ein Vielfaches oder einen Bruchteil der Wellenlänge der zu übertragenden Frequenzen, insbesondere die Hälfte oder ein Viertel der Wellenlänge. Zur besseren Ausnutzung der Scheibenoberfläche können die elektrisch leitfähigen Strukturen gekrümmt, mäanderförmig oder spiralförmig ausgestaltet sein.
Typische Linienbreiten der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Strukturen betragen 0,1 mm bis 5 mm, typische Breiten von Stromsammelschienen oder Kontaktbereichen betragen 3 mm bis 30 mm. Typische Abstände der elektrisch leitfähigen Strukturen im Bereich der kapazitiven Kopplung betragen zwischen 1 mm bis 20 mm. Die elektrisch leitfähigen Strukturen können für sich genommen opak sein, in der makroskopischen Betrachtung erscheint die Scheibe jedoch transparent.
Die elektrisch leitfähigen Strukturen können Metalldrähte sein, bevorzugt ein Kupfer-, Wolfram-, Gold-, Silber- oder Aluminiumdraht. Der Draht kann mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung ausgerüstet sein. Die elektrisch leitfähige Struktur kann aber auch als aufgedruckte leitfähige Schicht ausgeführt sein. Die elektrische Leitfähigkeit wird bevorzugt über Metallpartikel, enthalten in der Schicht, besonders bevorzugt über Silberpartikel, realisiert. Die Metallpartikel können sich in einer organischen und/oder anorganischen Matrix, wie Pasten oder Tinten befinden, bevorzugt als gebrannte Siebdruckpaste mit Glasfritten.
Zur Verbesserung der Antennencharakteristik und insbesondere zur Erhöhung der Länge der Antennenleiter werden die Heizleiter ganz oder teilsweise über mindestens ein kapazitives Koppelelement mit dem Antennenleiter verbunden. Der Heizleiter wird damit für Wechselspannungssignale ein Teil des Antennenleiters. Für Gleichspannungen zum Heizen der Scheibe bleibt der Heizleiter jedoch galvanisch von dem Antennenleiter getrennt. Im Bereich des Koppelelementes liegen bevorzugt Antennenleiter und Heizleiter räumlich dicht zusammen, bevorzugt parallel und besonders bevorzugt mit einem Abstand von 0,5 mm bis 10 mm. Der Antennenleiter und der Heizleiter können im Bereich der kapazitiven Kopplung auch in beliebiger Form wie beispielsweise kammartig oder mäanderartig ineinandergreifen.
Die kapazitive Kopplung wird erfindungsgemäß durch elektrische Leiter realisiert, die die elektrisch leitfähigen Strukturen räumlich überbrücken, ohne jedoch einen galvanischen Kontakt herzustellen. Die galvanische Trennung wird über eine galvanische Trennschicht zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturen und dem elektrischen Leiter im Koppelelement realisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Scheibe und den elektrisch leitfähigen Strukturen eine zusätzliche Zwischenschicht, bevorzugt zu Dekorzwecken rahmenförmig auf der Scheibe aufgebracht. Die Zwischenschicht enthält als Schwarzdruck bevorzugt Glasfritten und schwarze Pigmente.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die kapazitive Kopplung von mindestens einem Koppelelement realisiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die kapazitive Kopplung von mindestens zwei Koppelelementen realisiert, die räumlich getrennt auf der Scheibe angeordnet sind.
Die kapazitiven Koppelelemente der erfindungsgemäßen Scheibe bedecken Teilbereiche von elektrisch leitfähigen Strukturen und dehnen sich über mindestens zwei Teilbereiche von elektrisch leitfähigen Strukturen aus. Die Koppelelemente können teilweise über die elektrisch leitfähigen Strukturen hinaus ausgedehnt sein und direkt mit der Scheibe verklebt sein. Dies erlaubt eine feste mechanische Verbindung und verringert die Haftungsanforderungen an die elektrisch leitfähigen Strukturen.
Die Koppelelemente können in einer Ausgestaltung der Erfindung aber auch bündig dem äußeren Umriss der elektrisch leitfähigen Strukturen angepasst sein. Vorteilhaft ist dabei der verringerte Flächen- und Materialbedarf sowie eine verbesserte Optik.
Die Koppelelemente werden bevorzugt als Folien- und/oder aufgedruckte Schichtsysteme auf die elektrisch leitfähigen Strukturen aufgetragen. Die Folien können insbesondere selbstklebend sein. Die Folien- und gedruckten Schichtsysteme können einen beliebigen Umriss haben, insbesondere aber streifenförmig und/oder bündig dem Umriss der elektrisch leitfähigen Strukturen angepasst sein.
Die Impedanz des Koppelelements wird wesentlich von der Kapazität zwischen dem elektrischem Leiter des Koppelelements und den elektrisch leitfähigen Strukturen bestimmt. Die Kapazität ist hier eine Funktion der Dielektrizitätskonstante der galvanischen Trennschicht, der Fläche der Überdeckungen vom elektrischen Leiter und den elektrisch leitfähigen Strukturen sowie den Abständen zwischen dem elektrischen Leiter und den elektrisch leitfähigen Strukturen. Eine möglichst hohe Kapazität und damit eine möglichst geringe Impedanz ergeben sich bei einem möglichst geringem Abstand, einer großen überdeckten Fläche und einer hohen Dielektrizitätskonstante. Die Kapazität kann so gewählt werden, so dass durch das Koppelelement störende Frequenzen oder Frequenzen, die für die Anwendung nicht benötigt werden, nicht übertragen werden und ein Hochpass- oder Tiefpass erhalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibe enthält die galvanische Trennschicht Polyacrylat, Cyanacrylat, Methylmethacrylat, Silan und Siloxan-vernetzende Polymere, Epoxidharz, Polyurethan, Polychloropren, Polyamid, Acetat, Silikonkleber, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimide, Polyethylen Terephtalat sowie deren Copolymere und/oder Gemische davon.
Die galvanische Trennschicht kann aus mehreren Schichten aufgebaut sein. Vorteile von mehreren Schichten sind erhöhte Freiheitsgrade bei der Optimierung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Trennschicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibe mit einem aufgedruckten Koppelelement enthält die galvanische Trennschicht einen Schwarzdruck mit einer hohen elektrischen Durchschlagfestigkeit. Die Trennschichten enthalten organische und anorganische Bestandteile, insbesondere Glasfritten und Farbpigmente. Im elektrischen Leiter des aufgedruckten Koppelelements ist bevorzugt eine leitfähige Paste, ein leitfähiger Kleber und besonders bevorzugt ein leitfähiger Primer enthalten. Der spezifische elektrische Widerstand der gedruckten elektrischen Leiter beträgt weniger als 1 kOhm·cm, bevorzugt weniger als 100 Ohm·cm und besonders bevorzugt weniger als 10 Ohm·cm.
Die Schichtdicke der galvanischen Trennschicht beträgt bevorzugt 1 μm bis 200 μm und besonders bevorzugt 5 μm bis 80 μm. Die Dielektrizitätskonstante der galvanischen Trennschicht liegt bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 10 und besonders bevorzugt von 2 bis 6. Die Durchschlagsfestigkeit zur Vermeidung von Kurzschlüssen in der galvanischen Trennschicht ist bevorzugt größer als 1 kV/mm und besonders bevorzugt größer als 10 kV/mm.
Der elektrische Leiter des Koppelelements enthält bevorzugt leitfähigen Kohlenstoff, konjugierte Polymere, leitfähigen Primer, Wolfram, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium und/oder Gemische davon.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Koppelelement eine zusätzliche Schutzschicht auf dem elektrischen Leiter auf, enthaltend Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimide, Polyethylen Terephtalate, Ethylenvinylacetat, Polyvinylbutyral sowie deren Copolymere und/oder Gemische davon, auf. Der elektrische Leiter wird durch die Schutzschicht von der Umwelt geschützt. Die chemische und mechanische Stabilität der erfindungsgemäßen Scheibe mit Antennenfunktion und insbesondere das Koppelelement werden durch die Schutzschicht erhöht.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Scheibe im Bereich der kapazitiven Kopplung,
2 eine alternative Ausgestaltung im Querschnitt im Bereich der kapazitiven Kopplung,
3 eine weitere alternative Ausgestaltung im Querschnitt im Bereich der kapazitiven Kopplung,
4 eine weitere alternative Ausgestaltung im Querschnitt im Bereich der kapazitiven Kopplung,
5 eine weitere alternative Ausgestaltung im Querschnitt im Bereich der kapazitiven Kopplung,
6 eine weitere alternative Ausgestaltung im Querschnitt im Bereich der kapazitiven Kopplung,
7 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Scheibe,
8 eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe,
9 eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Querschnitt im Bereich der kapazitiven Kopplung von zwei elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) auf einer Scheibe (1). Die galvanische Trennschicht (5) trennt den elektrischen Leiter (4) von den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b). Der elektrische Leiter (4) bestand aus einer 100 μm dicken, elektrisch leitfähigen Primerschicht und war mit einer Breite von 30 mm und einer Länge von 100 mm derart auf die galvanische Trennschicht (5) aufgebracht worden, dass er die Stromsammelschienen der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a) und (2b) über die gesamte Breite abdeckte. Als galvanische Trennschicht (5) wurde ein 100 μm dicker Emaildruck mit Glasfritten und schwarzen Pigmenten verwendet, der die elektrischen Leiter (2a) und (2b) und den elektrischen Leiter (4) dauerhaft verband, ohne einen direkten elektrischen Kontakt herzustellen. Die galvanische Trennschicht (5) wies eine Durchschlagfestigkeit von mindestens 10 kV/mm auf. Der Abstand (D) zwischen dem elektrischen Leiter (4) und der elektrisch leitfähigen Struktur (2a, 2b) betrug etwa 70 μm. Die Dielektrizitätskonstante der galvanischen Trennschicht (5) betrug etwa 6. In dieser Ausgestaltung konnte eine weiter verbesserte kapazitive Kopplung zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) erzielt werden. Auf gleicher zur Verfügung stehender Fläche konnten die Empfangsleistungen der elektrischen Strukturen (2a), (2b) als Antenne bei gleichzeitig optimierten Heizeigenschaften verbessert werden.
2 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Querschnitt im Bereich des kapazitiven Koppelelementes (3) von zwei elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) wobei die Ausgestaltung der 1 um eine zusätzliche Zwischenschicht (7) zu Dekorzwecken erweitert wurde. Die Zwischenschicht (7) war im Randbereich rahmenförmig auf der Scheibe (1) aufgebracht und enthielt einen 100 μm Emaildruck mit Glasfritten und schwarzen Pigmenten.
3 zeigt einen alternativen erfindungsgemäßen Querschnitt im Bereich des kapazitiven Koppelelementes (3) von zwei elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b). Das Koppelelement (3) enthielt einen etwa 45 μm dicken Kupferstreifen als elektrischen Leiter (4). Die Breite des Kupferstreifens betrug 25 mm. Der elektrische Leiter (4) schloss mit den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) in der Breite bündig ab. Als galvanische Trennschicht (5) zwischen dem elektrischen Leiter (4) und den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) wurde eine etwa 60 μm dicke Kleberschicht auf Silikonbasis mit einer Dielektrizitätskonstanten von 3 aufgebracht. Der Abstand (D) zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a) und (2b) und dem elektrischen Leiter (4) betrug etwa 60 μm. Die Durchschlagsfestigkeit betrug mindestens 10 kV/mm. Als Schutzschicht (6) für den elektrischen Leiter (4) vor Umwelteinflüssen und insbesondere Feuchtigkeit wurde auf den elektrischen Leiter (4) zusätzlich eine etwa 100 μm dicke Polyethylen-Naphthalat-Schicht aufgebracht. Die Breite der galvanischen Trennschicht (5) und der Schutzschicht (6) betrugen 40 mm. Die Schutzschicht (6) ummantelte mit der galvanischen Trennschicht (5) den elektrischen Leiter (4) vollständig.
In 4 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Aufbau im kapazitiven Koppelelemente (3) von zwei elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) auf einer Scheibe (1) gezeigt. Zur Verringerung der Anforderungen an die Zusammensetzung der Klebeschicht wurde die galvanische Trennschicht (5) aus zwei Schichten aufgebaut. Die an die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) angrenzende untere Trennschicht (5-1) enthielt einen Silikonkleber mit einer Schichtdicke von 30 μm und einer Dielektrizitätskonstanten von 3. Die obere, an den elektrischen Leiter (4) angrenzende galvanische Trennschicht (5-2) enthielt einen Polyacrylatkleber mit einer Dielektrizitätskonstanten von 4 und einer Schichtdicke von 30 μm. Durch den Zweischichtenaufbau (5-1, 5-2) konnte die Kapazität zwischen Koppelelement (3) und den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) bei gleichbleibendem Abstand (D) und vergleichbarer Klebewirkung gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 3 erhöht werden.
In 5 ist ein alternativer Aufbau im Bereich der kapazitiven Kopplung von zwei elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) auf einer Scheibe (1) gezeigt. Auf die elektrisch leitfähige Struktur (2b) war keine galvanische Trennschicht (5) aufgebracht. Der elektrische Leiter (4) war mit der elektrisch leitfähigen Struktur (2b) galvanisch verbunden. Von der weiteren elektrisch leitfähigen Struktur (2a) war der elektrische Leiter (4) galvanisch getrennt, sodass auch insgesamt die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) weiterhin galvanisch voneinander getrennt waren. In dieser Ausgestaltung konnte eine verbesserte kapazitive Kopplung zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) erhalten werden. Auf derselben Fläche konnten die Empfangsleistungen der elektrischen Struktur (2a, 2b) als Antenne bei gleichzeitig optimierten Heizeigenschaften gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbessert werden.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung im Querschnitt. Die Länge und Breite des Koppelelements (3) war genau dem äußeren Umriss der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) im Bereich des Koppelelementes (3) angepasst. Im Ausführungsbeispiel wies das Koppelelement (3) eine Breite von 25 mm auf und konnte bündig mit dem äußeren Umriss der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) abschließen. Mit dieser Ausgestaltung konnte ein verringerter Materialbedarf und Platzbedarf für die kapazitive Kopplung erzielt werden.
In 7 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in Draufsicht gezeigt. Auf eine innere Oberfläche der Scheibe (1) wurde eine erste elektrisch leitfähige Struktur (2a) mit Heiz- und Antennenfunktion und eine zweite elektrisch leitfähige Struktur (2b) mit Antennenfunktion in den Formen eines Mäanders sowie ein kapazitives Koppelelement (3) aufgebracht. Die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) wurden von einem silberhaltigen Siebdruck mit Schichtdicken von etwa 30 μm gebildet. Die Linienbreite des Siebdrucks betrug 0,5 mm. Die erste elektrisch leitfähige Struktur (2a) enthielt parallel laufende Heizleiter mit einer Linienbreite von 0,5 mm, die in 10 mm breiten Stromsammelschienen elektrisch parallel geschaltet waren. In einem Randbereich der Struktur (2a) wurde die kapazitive Kopplung zur elektrisch leitfähigen Struktur (2b) des Antennenleiters hergestellt. An einem Ende des Antennenleiters (2b) wurde über einen Antennenschluss (A) das Signal zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. Die Breite des Antennenleiters (2b) betrug 0,5 mm und im Bereich des Koppelelementes (3) 10 mm. Das Koppelelement (3) hatte eine Länge von 100 mm und eine Breite von 30 mm und überdeckte die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) auf einer Länge von 100 mm. Die Stromsammelschienen der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) waren im Bereich des Koppelelementes (3) parallel laufend am Rand der Scheibe (1) aufgedruckt. Der Abstand der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a) und (2b) im Bereich des Koppelelementes (3) betrug 5 mm. In der Breite überragte das Koppelelement die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) beidseitig um jeweils 2,5 mm.
8 zeigt eine alternative erfindungsgemäße Ausgestaltung von elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) und Koppelelementen, die auf ein Einscheiben-Sicherheitsglas (1) aufgebracht wurden. Die erste elektrisch leitfähige Struktur (2a) enthielt einen mäanderförmigen Heizleiter mit einer Linienbreite von 0,5 mm und 10 mm breiten Kontaktbereichen an den Enden. Eine zweite elektrisch leitfähige Struktur (2b) enthielt zwei linienförmige Leiter mit einer Linienbreite von 0,5 mm, die über zwei Koppelemente (3) mit der elektrisch leitfähigen Struktur (2a) zu einem Antennenleiter kapazitiv gekoppelt waren. An einem Ende des Heizleiters (2a) wurde über einen Antennenanschluss (A) das Signal zur weiteren Verarbeitung in ein Empfangsgerät weitergeleitet. Die Linienbreiten der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) betrugen im Bereich des Koppelelements 0,5 mm. Der Abstand der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) betrug 5 mm.
9 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung von elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) und Koppelelementen, die auf Einscheiben-Sicherheitsglas (1) aufgebracht wurden. Die erste elektrisch leitfähige Struktur (2a) enthielt parallel laufende Heizleiter mit einer Linienbreite von 0,5 mm, die in 10 mm breiten Stromsammelschienen elektrisch parallel geschaltet waren. Eine zweite elektrisch leitfähige Struktur (2b) enthielt auch parallel geschaltete Heizleiter. Über die verlängerten Stromsammelschienen der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) wurden die Strukturen einseitig kapazitiv mit einem Koppelelement (3) gekoppelt. An einem Ende des Heizleiters (2b) wurde über einen Antennenschluss (A) das Signal zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. Die Linienbreiten der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) betrugen im Bereich des Koppelelements (3) 0,5 mm. Der Abstand der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) betrug 5 mm.
In den 1 bis 9 beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte kapazitive Kopplung zwischen den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a) und (2b) erzielt. Über kapazitive Koppelelemente (3) waren die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a) und (2b) hinsichtlich der Heizspannung (Gleichspannung) galvanisch getrennt und hinsichtlich der Antennensignale (hochfrequente Wechselspannung) kapazitiv gekoppelt. Auf einer Oberfläche der Scheibe wurden die Empfangsleistungen der Antenne bei gleichzeitig optimierten Heizeigenschaften deutlich gegenüber dem Stand der Technik verbessert.
Bezugszeichenliste

1: Scheibe
2a, 2b: Elektrisch leitfähige Struktur
3: Kapazitives Koppelelement
4: Elektrischer Leiter
5, 5-1, 5-2: Galvanische Trennschicht
6: Schutzschicht
7: Zwischenschicht
A: Anschlusspunkt für Empfangsgerät
D: Abstand zwischen dem elektrischen Leiter und der elektrisch leitfähigen Struktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3910031 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ECE-R 43: 2004 [0008]

Claims

Scheibe mit elektrisch leitfähigen Strukturen, umfassend – eine Scheibe (1) mit mindestens zwei galvanisch voneinander getrennten elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b), – mindestens auf einer der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) eine galvanische Trennschicht (5) und – auf der galvanischen Trennschicht (5) einen elektrischen Leiter (4), wobei die galvanische Trennschicht (5) den elektrischen Leiter (4) von mindestens einer der elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) galvanisch trennt.
Scheibe nach Anspruch 1, wobei der elektrische Leiter (4) durch die galvanische Trennschicht (5) von den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) galvanisch getrennt ist.
Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrische Leiter (4) und die galvanische Trennschicht (5) ein kapazitives Koppelelement (3) zwischen elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) ist.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf mindestens einer elektrisch leitfähigen Struktur (2a, 2b) mindestens ein kapazitives Koppelelement (3) aufgebracht ist.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens auf einer elektrisch leitfähigen Struktur (2a, 2b) mindestens zwei kapazitive Koppelelemente (3) aufgebracht sind.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen der Scheibe (1) und den elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) eine zusätzliche Zwischenschicht (7) aufgebracht ist.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die galvanische Trennschicht (5) Polyacrylat, Cyanacrylat, Methylmethacrylat, Silan und Siloxan-vernetzende Polymere, Epoxidharz, Polyurethan, Polychloropren, Polyamid, Acetat, Silikonkleber, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimide, Polyethylen Terephtalat sowie deren Copolymere, Glasfritten und/oder Gemische davon enthält.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die galvanische Trennschicht (5) eine Schichtdicke von 5 μm bis 80 μm aufweist.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Durchschlagsfestigkeit der galvanischen Trennschicht (5) mindestens 10 kV/mm beträgt.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die galvanische Trennschicht (5) eine Dielektrizitätskonstante von 2 bis 6 aufweist.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die galvanische Trennschicht (5) mindestens zwei Schichten (5-1, 5-2) enthält.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der elektrische Leiter (4) leitfähigen Kohlenstoff, elektrisch leitfähigen Primer, konjugierte Polymere, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Wolfram und/oder Gemische davon enthält.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der elektrische Leiter (4) eine Schichtdicke von 10 μm bis 200 μm aufweist.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) Linienbreiten von 0,1 mm bis 30 mm aufweisen.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) im Bereich des kapazitiven Koppelelementes als Kamm ausgebildet sind oder als Mäander ineinandergreifen.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) Wolfram, Gold, Aluminimum, Silber und/oder Kupfer sowie Gemische davon enthalten.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die elektrisch leitfähigen Strukturen (2a, 2b) eine Schichtdicke von 10 μm bis 100 μm aufweisen.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Umriss des elektrischen Leiters (4) und der galvanischen Trennschicht (4) sich teilweise bündig mit dem äußeren Umriss der leitfähigen Strukturen (2a, 2b) überdecken.
Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei auf dem elektrischen Leiter (4) eine zusätzliche Schutzschicht (6) aufgebracht ist, umfassend Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimide, Polyethylen Terephtalate, Ethylenvinylacetat, Polyvinylbutyral sowie deren Copolymere und/oder Gemische davon.