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Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften.
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Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind als solche bekannt. Sie sind mit Funktionselementen ausgestattet, deren optische Eigenschaften durch eine angelegte elektrische Spannung verändert werden können. Häufig werden hierfür PDLC-Funktionselemente (polymer dispersed liquid crystal) verwendet. PDLC-Funktionselemente sind beispielsweise aus
DE 102008026339 A1 bekannt. Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die aktive Schicht wird transparent. Das PDLC-Funktionselement wirkt weniger durch eine Herabsetzung der Gesamttransmission als durch eine Erhöhung der Streuung, wodurch die freie Durchsicht verhindert oder ein Blendschutz gewährleistet werden kann.
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Es sind zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für solche Verbundscheiben bekannt, wobei insbesondere die Möglichkeit beeinflusst wird, durch die Verbundscheibe hindurchzusehen. So können beispielsweise im Bau- und Architekturbereich Fensterscheiben der Außenfassade oder Raumabtrennungen im Innern durch solche Verbundscheiben realisiert werden, welche man von einem transparenten Zustand, der die Durchsicht erlaubt, in einen nicht-transparenten Zustand schalten kann, um das Innere des Gebäudes oder Raums vor unerwünschten Einblicken zu schützen (Privacy-Funktion).
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Auch für den Fahrzeugbereich sind Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren Funktionselementen vorgeschlagenen worden. Diese sind insbesondere als Dachscheiben interessant, um Sonneneinstrahlung zu verringern oder störende Reflexionen abzumindern. Solche Dachscheiben sind beispielsweise aus
DE 10043141 A1 und
EP 3456913 A1 bekannt. Ebenfalls wurden Windschutzscheiben vorgeschlagen, bei denen durch ein solches Funktionselement eine elektrisch steuerbare Sonnenblende realisiert ist, um die herkömmliche mechanisch klappbare Sonnenblende in Kraftfahrzeugen zu ersetzen. Windschutzscheiben mit elektrisch steuerbaren Sonnenblenden sind beispielsweise bekannt aus
DE 102013001334 A1 ,
DE 102005049081 B3 ,
DE 102005007427 A1 und
DE 102007027296 A1 .
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Es hat sich gezeigt, dass PDLC-Funktionselemente häufig zu einem „Gelbstich“ des transmittierten Lichts führen, dieses also mit einer gelben Färbung versieht. Dies ist für den Endkunden störend und ist daher insbesondere für Automobilhersteller schwer zu akzeptieren. Der Gelbstich ist besonders ausgeprägt, wenn das PDLC-Funktionselement „ausgeschaltet“ ist, das heißt nicht mit einer Spannung beaufschlagt ist (streuender, nichttransparenter Zustand).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbundscheibe mit einem PDLC-Funktionselement bereitzustellen, welche Licht möglich farbneutral transmittiert und insbesondere den besagten Gelbstrich vermeidet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst mindestens eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung beispielsweise eines Fahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Raums, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe enthält ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, das in die Zwischenschicht eingelagert ist. Das Funktionselement ist erfindungsgemäß ein PDLC-Funktionselement. Die thermoplastische Zwischenschicht enthält erfindungsgemäß mindestens eine blau gefärbte Lage an thermoplastischem Material. Die mindestens eine blau gefärbte Lage an thermoplastischem Material ist insbesondere zwischen dem Funktionselement und der Außenscheibe oder zwischen dem Funktionselement und der Innenscheibe angeordnet.
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Die Erfinder haben erkannt, dass PDLC-Funktionselemente häufig das Problem aufweisen, das durch sie transmittiertes Licht eine gelbliche Färbung aufweist. Sie haben außerdem erkannt, dass dieser Farbstich dadurch vermieden oder zumindest reduziert werden kann, wenn die Zwischenschicht (zumindest teilweise) blau eingefärbt ist. Blau ist die Komplementärfarbe zu Gelb. Die Lösung ist sehr flexibel, weil Anzahl und Dicke der blau gefärbten Lagen frei gestaltbar sind und so eine einfache Anpassung im konkreten Anwendungsfall möglich ist, je nachdem wie ausgeprägt der durch das PDLC-Funktionselement hervorgerufene Gelbstich ist. Das sind großer Vorteile der vorliegenden Erfindung.
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Die thermoplastische Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben, wie es bei Verbundscheiben üblich ist. Die Zwischenschicht ist aus mindestens einer Lage thermoplastischen Materials ausgebildet, bevorzugt aus mindestens zwei Lagen thermoplastischen Materials. In letztgenanntem Fall enthält die Zwischenschicht (zumindest) eine erste Lage thermoplastischen Materials, die zwischen dem PDLC-Funktionselement und der Außenscheibe angeordnet ist, und eine zweite Lage thermoplastischen Materials, die zwischen dem PDLC-Funktionselement und der Innenscheibe angeordnet ist. Das Funktionselement ist zwischen den beiden Lagen thermoplastischen Materials angeordnet und über die erste Lage mit der Außenscheibe und über die zweite Lage mit der Innenscheibe verbunden. Bevorzugt ist die Seitenkante des Funktionselements vollständig von der Zwischenschicht umgeben, so dass sich das Funktionselement nicht bis zur Seitenkante der Verbundscheibe erstreckt und somit keinen Kontakt zur umgebenden Atmosphäre hat. Dazu ragen die thermoplastischen Schichten bevorzugt umlaufend über das Funktionselement hinaus.
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Die einzelnen Lagen thermoplastischen Materials können auch als Schichten bezeichnet werden. Typischerweise wird jede Lage thermoplastischen Materials aus einer thermoplastischen Polymerfolie ausgebildet. (Eine thermoplastische Schicht kann auch aus Abschnitten unterschiedlicher thermoplastischer Folien gebildet werden, deren Seitenkanten aneinandergesetzt sind.) Die Polymerfolien (beziehungsweise die daraus gebildeten Lagen thermoplastischen Materials der Zwischenschicht) sind bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), oder Polyurethan (PU) ausgebildet. Das bedeutet, dass die Lage beziehungsweise Folie mehrheitlich das besagte Material enthält (Anteil von größer als 50 Gew.-%) und daneben optional weitere Bestandteile enthalten kann, beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, UV- oder IR-Absorber. Die Dicke jeder thermoplastischen Lage beziehungsweise Folie beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm. Beispielsweise können Folien mit den Standarddicken von 0,38 mm oder 0,76 mm verwendet werden. Die Lagen der Zwischenschicht sind bevorzugt aus demselben Material ausgebildet, können prinzipiell aber auch aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein.
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Es kann mehr als eine Lage thermoplastischen Materials zwischen Außenscheibe und Funktionselement vorgesehen sein. Ebenso kann mehr als eine Lage thermoplastischen Materials zwischen Innenscheibe und Funktionselement vorgesehen sein.
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Insgesamt ist mindestens eine Lage thermoplastischen Materials blau gefärbt, also eine oder mehrere Lagen. Es können auch alle Lagen thermoplastischen Materials der Zwischenschicht blau eingefärbt sein, insbesondere alle Lagen, die zwischen Funktionselement und den Scheiben (Außenscheibe, Innenscheibe) angeordnet sind.
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Enthält die Zwischenschicht (zumindest) eine erste Lage thermoplastischen Materials, die zwischen dem PDLC-Funktionselement und der Außenscheibe angeordnet ist, und eine zweite Lage thermoplastischen Materials, die zwischen dem PDLC-Funktionselement und der Innenscheibe angeordnet ist, so ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine der beiden besagten Lagen thermoplastischen Materials blau gefärbt ist und die andere Lage ist klar oder grau getönt. Es können weitere thermoplastische Lagen zwischen Funktionselement und Außenscheibe vorhanden sein, diese sind bevorzugt klar, grau getönt oder ebenfalls blau gefärbt. Es können weitere thermoplastische Lagen zwischen Funktionselement und Innenscheibe vorhanden sein, diese sind bevorzugt klar oder grau getönt.
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Enthält die Zwischenschicht (zumindest) eine erste Lage thermoplastischen Materials, die zwischen dem PDLC-Funktionselement und der Außenscheibe angeordnet ist, und eine zweite Lage thermoplastischen Materials, die zwischen dem PDLC-Funktionselement und der Innenscheibe angeordnet ist, so sind in einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beide besagte Lagen thermoplastischen Materials blau gefärbt. Es können weitere thermoplastische Lagen zwischen Funktionselement und Außenscheibe vorhanden sein, diese sind bevorzugt klar, grau getönt oder ebenfalls blau gefärbt. Es können weitere thermoplastische Lagen zwischen Funktionselement und Innenscheibe vorhanden sein, diese sind bevorzugt klar, grau getönt oder ebenfalls blau gefärbt.
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Die Anzahl der blau gefärbten Lage und ihre Dicke richtet sich danach, wieviel blaues thermoplastischen Material nötig ist, um den Gelbstich des PDLC-Funktionselements zu kompensieren oder zumindest signifikant zu reduzieren. Ebenso kann der Effekt durch den Grad der Färbung der thermoplastischen Lage(n) signifikant beeinflusst werden.
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Das Funktionselement umfasst mindestens eine aktive Schicht und zwei Flächenelektroden, die beidseitig der aktiven Schicht angeordnet sind. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine über die Flächenelektroden an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die besagten optischen Eigenschaften betreffen bei PDLC-Funktionselementen insbesondere das Streuverhalten. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conducting oxide, TCO). Die Flächenelektroden können beispielsweise auf Basis von Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Chrom, Wolfram, Indium-Zinnoxid (ITO), Gallium-dotiertem oder Aluminium-dotiertem Zinkoxid und/oder Fluordotiertem oder Antimon-dotiertem Zinnoxid ausgebildet sein, bevorzugt auf Basis von Silber oder ITO. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm bis 2 µm auf, besonders bevorzugt von 20 nm bis 1 µm, ganz besonders bevorzugt von 30 nm bis 500 nm. Das Funktionselement umfasst bevorzugt außerdem zwei Trägerfolien, wobei die aktive Schicht und die Flächenelektroden bevorzugt zwischen den Trägerfolien angeordnet sind. Die Trägerfolien sind bevorzugt aus thermoplastischem Material ausgebildet, beispielsweise auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen, Polyvinylchlorid, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid oder Ethylen-Tetrafluorethylen, besonders bevorzugt auf Basis von PET. Die Dicke der Trägerfolien beträgt bevorzugt von 10 µm bis 200 µm. Die Flächenelektroden sind bevorzugt als transparente, elektrisch leitfähige Schichten ausgestaltet. Die Flächenelektroden, die Trägerfolien und die aktive Schicht sind typischerweise im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet.
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Das Funktionselement ist erfindungsgemäß ein PDLC-Funktionselement (polymer dispersed liquid crystal). Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird an die Flächenelektroden keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht. Der Ausdruck PDLC-Funktionselement ist im Sinne der Erfindung breit auszulegen und umfasst alle Funktionselement, deren Veränderlichkeit der optischen Eigenschaften auf Flüssigkristallen in einer Polymermatrix basiert, beispielsweise auch PNLC-Funktionselemente (polymer networked liquid crystal).
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Das Funktionselement ist auf an sich bekannte Weise elektrisch angeschlossen, insbesondere über elektrische Kabel (bevorzugt sogenannte Flach- oder Folienleiter) mit einer Steuereinheit verbunden.
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Die Seitenkante des Funktionselements kann versiegelt werden, beispielsweise durch Verschmelzen der Trägerschichten oder durch ein (bevorzugt polymeres) Band. So kann die aktive Schicht geschützt werden, insbesondere dafür, dass Bestandteile der Zwischenschicht (insbesondere Weichmacher) in die aktive Schicht hineindiffundieren, was zu einer Degradation des Funktionselements führen kann.
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Der erfindungsgemäße Verbundscheibe kann mit einem opaken Abdeckdruck ausgestattet sein, insbesondere in einem umlaufenden Randbereich. Ein solcher Abdeckdruck ist im Fahrzeugbereich üblich. Er ist typischerweise aus einer Emaille gebildet, enthaltend Glasfritten und ein Pigment, insbesondere Schwarzpigment. Die Druckfarbe wird typischerweise im Siebdruckverfahren aufgebracht und eingebrannt. Ein solcher Abdeckdruck ist auf mindestens einer der Scheibenoberflächen aufgebracht, bevorzugt der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktionselement, genauer die Seitenkanten des Funktionselements umlaufend von einer dritten Lage thermoplastischen Materials umgeben. Die dritte thermoplastische Lage ist rahmenartig ausgebildet mit einer Aussparung, in welche das Funktionselement eingelegt wird. Die dritte thermoplastische Lage kann durch eine thermoplastische Folie gebildet werden, in welche die Aussparung durch Ausschneiden eingebracht worden ist. Alternativ kann die dritte thermoplastische Lage auch aus mehreren Folienabschnitten um das Funktionselement zusammengesetzt werden. Die Zwischenschicht ist dann aus insgesamt mindestens drei flächig aufeinander angeordneten thermoplastischen Lagen gebildet, wobei die mittlere Lage eine Aussparung ausweist, in der das Funktionselement angeordnet ist. Bei der Herstellung wird die dritte thermoplastische Lage zwischen der ersten und der zweiten thermoplastischen Lage angeordnet, wobei die Seitenkanten aller thermoplastischen Lagen bevorzugt in Deckung befindlich sind. Die dritte thermoplastische Lage weist bevorzugt etwa die gleiche Dicke auf wie das Funktionselement. Dadurch wird der lokale Dickenunterschied, der durch das örtlich begrenzte Funktionselement eingebracht wird, kompensiert, so dass Glasbruch beim Laminieren vermieden werden kann und ein verbessertes optisches Erscheinungsbild entsteht.
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Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt sind, besonders bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas, oder aus starren klaren Kunststoffen, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die Scheiben können klar sein oder auch getönt oder gefärbt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Außenscheibe klar und die Innenscheibe getönt, insbesondere grau getönt.
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Verbundscheiben, welche insgesamt getönt sind, sind bevorzugt, weil dann die blaue Färbung der mindestens einen Lage thermoplastischen Materials nicht als ungewöhnlich oder gar störend auffällt. Die Tönung der Verbundscheibe wird insbesondere durch eine (bevorzugt graue) Tönung der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe und/oder mindestens einer der Lagen thermoplastischen Materials erreicht. Die Lichttransmission der Verbundscheibe beträgt insgesamt (im Zustand mit transparentem PDLC-Funktionselement) bevorzugt weniger als 50%, besonders bevorzugt weniger als 20%.
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Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen).
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Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist eine IR-reflektierende Sonnenschutzbeschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe oder auf einer Trägerfolie innerhalb der Zwischenschicht zwischen Außenscheibe und Funktionselement vorhanden. Solche Beschichtungen reflektieren Anteile der Sonnenstrahlung im nahen IR-Bereich (insbesondere von 800 nm bis 1500 nm) und diesen insbesondere dazu, die Aufheizung des Innenraums zu vermeiden und das Funktionselement vor IR-Strahlung zu schützen. Sie umfassen typischerweise mindestens eine metallische Schicht, bevorzugt auf Basis von Silber.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Low-E-Beschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet. Solche Beschichtungen reflektieren IR-Strahlung im fernen IR-Bereich (beispielsweise von 3000 nm bis 5000 nm) und diesen dazu, die thermische Strahlung der erwärmten Verbundscheibe in den Innenraum hinein zu unterbinden. Sie enthalten typischerweise mindestens eine funktionelle, IR-reflektierende Schicht, beispielsweise auf Basis von Indium-Zinn-Oxid (ITO), anderen transparenten leitfähigen Oxiden (TCOs) oder anderen an sich für diesen Zweck bekannten Materialien wie Niobnitrid.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann auf an sich bekannte Weise hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführung wird die Außenscheibe, eine erste thermoplastische Lage (Folie), das Funktionselement, eine zweite thermoplastische Lage (Folie) und die Innenscheibe in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet und dann zur Verbundscheibe laminiert. Bei der Lamination wird aus der ersten thermoplastischen Lage und der zweiten thermoplastischen Lage die Zwischenschicht mit eingelagertem Funktionselement gebildet. Das Funktionselement bevorzugt so positioniert, dass es sich nicht bis zu einer der Seitenkanten des Schichtstapels erstreckt. Das Funktionselement wird so vorteilhaft in die Zwischenschicht eingelagert, ohne Kontakt zur umgebenden Atmosphäre zu haben. In einer besonders bevorzugten Ausführung wird zwischen der ersten und der zweiten thermoplastischen Lage eine rahmenartige dritte thermoplastische Lage angeordnet mit einem rahmenartig umgebenen Ausschnitt, in welche das Funktionselement eingesetzt wird. Der Ausschnitt bevorzugt in Form und Größe auf das Funktionselement abgestimmt ist, so dass dieses möglichst passgenau in den Ausschnitt eingesetzt werden kann. Die dritte thermoplastische Lage gleicht die Dicke des Funktionselements in den Bereichen um das Funktionselement aus, so dass eine mechanisch und optisch verbesserte Verbundscheibe entsteht. Wie bereits beschrieben sind die einzelnen Schichten durch thermoplastische Folien ausgebildet. Die Folien werden bevorzugt entsprechend der Kontur der Verbundscheibe zurechtgeschnitten. Die Scheiben und die thermoplastischen Folien werden im Wesentlichen kongruent übereinander angeordnet. Die thermoplastischen Schichten können auch aus mehreren Folienabschnitten zusammengesetzt werden.
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Es ist möglich, weitere thermoplastische Schichten zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe anzuordnen, die dann ebenfalls Teil der Zwischenschicht werden.
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Das Funktionselement wird bevorzugt als Mehrschichtfolie mit zwei äußeren Trägerfolien bereitgestellt. Bei einer solchen Mehrschichtfolie sind die Flächenelektroden und die aktive Schicht typischerweise zwischen den beiden Trägerfolien angeordnet. Mit äußerer Trägerfolie ist hier gemeint, dass die Trägerfolien die beiden Oberflächen der Mehrschichtfolie ausbilden. Das Funktionselement kann dadurch als laminierte Folie bereitgestellt werden, die vorteilhaft verarbeitet werden kann. Das Funktionselement ist durch die Trägerfolien vorteilhaft vor Beschädigung, insbesondere Korrosion geschützt. Die Mehrschichtfolie enthält in der angegebenen Reihenfolge zumindest eine Trägerfolie, eine Flächenelektrode, eine aktive Schicht, eine weitere Flächenelektrode und eine weitere Trägerfolie. Typischerweise weisen die Trägerfolien jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf, die der aktiven Schicht zugewandt ist und als Flächenelektrode fungiert. Bevorzugte Ausgestaltungen der Trägerfolien, der Flächenelektroden und der aktiven Schicht wurden bereits vorstehend beschrieben.
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Mehrschichtfolien mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind kommerziell erhältlich. Das Funktionselement kann aus einer solchen Mehrschichtfolie in der gewünschten Größe und Form ausgeschnitten werden, beispielsweise mechanisch oder durch Laserstrahlung.
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Zur elektrischen Kontaktierung werden elektrische Kabel, insbesondere Flachleiter, mit den Flächenelektroden verbunden und über die Seitenkante aus dem Schichtstapel herausgeführt. Der Anschluss der Kabel an das Funktionselement erfolgt natürlich vor dem Laminieren der Verbundscheibe.
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Eventuell vorhandene Drucke, beispielsweise opake Abdeckdrucke oder aufgedruckte Sammelleiter zur elektrischen Kontaktierung des Funktionselements werden bevorzugt im Siebdruckverfahren aufgebracht.
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Das Laminieren erfolgt bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Es können an sich bekannte Verfahren zur Lamination verwendet werden, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon.
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Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann verwendet werden in Gebäuden oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser. Die Verbundscheibe wird dabei bevorzugt als Fensterscheibe verwendet, beispielsweise als Fensterscheibe von Gebäuden, von Räumen im Inneren von Gebäuden oder von Fahrzeugen. Die Verbundscheibe wird besonders bevorzugt verwendet als Dachscheibe, Rückwandscheibe oder (insbesondere hintere) Seitenscheibe eines Fahrzeugs, beispielsweise Kraftfahrzeugs. Solche Scheiben sind typischerweise relativ stark getönt, so dass die Anwesenheit der blau gefärbten Lage(n) der Zwischenschicht nicht weiter störend auffällt. Das Funktionselement ist dabei bevorzugt im gesamten Durchsichtbereich der Verbundscheibe angeordnet sein. In einer typischen Ausgestaltung umfasst dieser Durchsichtbereich die gesamte Verbundscheibe abzüglich eines umlaufenden Randbereichs, der mit einem opaken Abdeckdruck auf mindestens einer der Oberfläche der Scheiben oder polymeren Schichten versehen ist. Statt einem Abdeckdruck kann auch ein umlaufender Randbereich der Zwischenschicht beziehungsweise mindestens einer ihrer Schichten opak getönt oder eingefärbt sein. Das Funktionselement erstreckt sich über den gesamten Durchsichtbereich, wobei seine Seitenkanten im Bereich des opaken Abdeckdrucks angeordnet und dadurch für den Betrachter unauffällig oder nicht sichtbar sind.
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Ebenso bevorzugt ist der Einsatz als Windschutzscheibe, wobei das PDLC-Funktionselement eine elektrisch steuerbare Sonnenblende im oberen Bereich ausbildet. Auch dieser Bereich außerhalb des zentralen Sichtfeldes kann getönt ausgebildet werden. Die blau gefärbte Lage der Zwischenschicht beschränkt sich dabei bevorzugt auf den Bereich mit dem Funktionselement und ist im zentralen Durchsichtsbereich nicht vorhanden.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
- 2 einen Querschnitt durch die Windschutzscheibe aus 1,
- 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs Z aus 2.
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1, 2 und 3 zeigen je ein Detail einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die Verbundscheibe ist beispielhaft als Dachscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen, deren Lichttransmission elektrisch gesteuert werden kann. Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe 1 und eine Innenscheibe 2 die über eine Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe und die Innenscheibe 21 weisen beispielsweise eine Dicke von jeweils 2,1 mm auf.
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Die Zwischenschicht 3 umfasst insgesamt drei Lagen 3a, 3b, 3c thermoplastischen Materials, die jeweils durch eine thermoplastische Folie aus PVB ausgebildet sind. Die erste thermoplastische Lage 3a ist mit der Außenscheibe 1 verbunden, die zweite thermoplastische Lage 3b mit der Innenscheibe 2. Die dazwischenliegende dritte thermoplastische Lage 3c weist einen Ausschnitt auf, in welchen ein Funktionselement 4 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften im Wesentlichen passgenau, das heißt an allen Seiten etwa bündig, eingelegt ist. Die dritte thermoplastische Lage 3c bildet also gleichsam eine Art Passepartout oder Rahmen für das etwa 0,4 mm dicke Funktionselement 4, welches somit rundum in thermoplastisches Material eingekapselt und dadurch geschützt ist. Das Funktionselement 4 ist ein PDLC-Funktionselement, das von einem klaren, transparenten Zustand in einen trüben, nicht-transparenten (diffusen) Zustand geschaltet werden kann. Das Funktionselement 4 ist eine Mehrschichtfolie, bestehend aus einer aktiven Schicht 5 zwischen zwei Flächenelektroden 8, 9 und zwei Trägerfolien 6, 7. Die aktive Schicht 5 enthält eine Polymermatrix mit darin dispergierten Flüssigkristallen, die sich in Abhängigkeit der an die Flächenelektroden angelegten elektrischen Spannung ausrichten, wodurch die optischen Eigenschaften geregelt werden können. Die Trägerfolien 6, 7 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von beispielsweise 0,125 mm auf. Die Trägerfolien 6, 7 sind jeweils mit einer zur aktiven Schicht 5 weisenden Beschichtung aus ITO mit einer Dicke von etwa 100 nm versehen, welche die Flächenelektroden 8, 9 ausbilden. Die Flächenelektroden 8, 9 sind über nicht dargestellte Sammelleiter (beispielweise ausgebildet durch einen silberhaltigen Siebdruck) mit elektrischen Kabeln verbunden, welche die elektrische Verbindung zu einer ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit herstellen. Die Steuereinheit 11 ist geeignet, in Abhängigkeit von einem Schaltsignal, welches der Fahrer beispielsweise mit einem Knopfdruck vorgibt, die Spannung an die Flächenelektroden 8, 9 des Funktionselements 4 anzulegen, welche für den gewünschten optischen Zustand des Funktionselements 4 erforderlich ist.
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Die Verbundscheibe weist einen umlaufenden Randbereich auf, welche mit einem opaken Abdeckdruck 10 versehen ist. Dieser Abdeckdruck 10 ist typischerweise aus einer schwarzen Emaille ausgebildet. Sie wird als Druckfarbe mit einem Schwarzpigment und Glasfritten im Siebdruckverfahren aufgedruckt und in die Scheibenoberfläche eingebrannt. Der Abdeckdruck 10 ist beispielhaft auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe 1 und auch auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe 2 aufgebracht. Die Seitenkanten des Funktionselements 4 sind durch diesen Abdeckdruck 10 verdeckt.
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Erfindungsgemäß ist die erste thermoplastischen Lage 3a und/oder die zweite thermoplastische Lage blau gefärbt. Dadurch wird ein Gelbstich des durch die Verbundscheibe tretenden Lichts, welcher vom Funktionselement 4 hervorgerufen wird, zumindest teilweise kompensiert. Das transmittierte Licht ist daher farbneutraler, was einen angenehmeren optischen Eindruck hinterlässt.
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Beispiele
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Es wurden optische Simulationen durchgeführt mit Verbundscheiben des Typs gemäß der 1-3. Die Außenscheibe 1 war dabei jeweils als 2,1 mm dickes, klares Kalk-Natron-Glas (Saint-Gobain Planiclear) ausgebildet. Die Außenscheibe 1 war dabei jeweils als 2,1 mm dickes, klares Kalk-Natron-Glas (Saint-Gobain Planiclear) ausgebildet. Die Innenscheibe 2 war jeweils als 2,1 mm dickes, grau getöntes Kalk-Natron-Glas (Saint-Gobain VG10) ausgebildet. Die Außenscheibe 1 war jeweils auf ihrer innenraumseitigen, der Zwischenschicht 3 zugewandten Oberfläche mit der gleichen Sonnenschutzbeschichtung versehen, welche drei funktionelle Silberschichten umfasste. Die Innenscheibe 2 war jeweils auf ihrer innenraumseitigen, von der Zwischenschicht 3 abgewandten Oberfläche mit der gleichen Low-E-Beschichtung versehen, welche eine funktionelle Schicht aus ITO umfasste. Das Funktionselement 4 war jeweils die gleiche PDLC-Mehrschichtfolie.
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Die Beispiele unterschieden sich im Aufbau der Zwischenschicht
3. Beim Vergleichsbeispiel wurden nur klare und grau getönte PVB-Folien eingesetzt. Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1-4 wurden (auch) blau gefärbte PVB-Folien eingesetzt. Die Ausgestaltung der Lagen
3a,
3b thermoplastischen Materials ist in Tabelle 1 zusammengefasst. Blau gefärbte PVB-Folien wiesen dabei eine Lichttransmission von 78% auf, bezogen auf eine Schichtdicke von 0,76 mm. Grau getönte PVB-Folien wiesen eine Lichttransmission von 27% auf, bezogen auf eine Schichtdicke von 0,76 mm.
Tabelle 1
| | Vergleichsbeispiel | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 |
| Außenscheibe 1 | 2,1 mm
Klarglas | 2,1 mm
Klarglas | 2,1 mm
Klarglas | 2,1 mm
Klarglas | 2,1 mm
Klarglas |
| Erste Lage 3a | 0,38 mm
PVB
klar | 0,76 mm
PVB
blau gefärbt | 1,48 mm
PVB
blau gefärbt | 0,76 mm
PVB
blau gefärbt | 1,48 mm
PVB
blau gefärbt |
| Funktionselement 4 | PDLC | PDLC | PDLC | PDLC | PDLC |
| Zweite Lage 3b | 0,76 mm
PVB
grau getönt | 0,76 mm
PVB
grau getönt | 0,76 mm
PVB
grau getönt | 0,76 mm
PVB
blau gefärbt | 0,76 mm
PVB
blau gefärbt |
| Innenscheibe 2 | 2,1 mm
PVB
getöntes Glas | 2,1 mm
getöntes
Glas | 2,1 mm
getöntes
Glas | 2,1 mm
getöntes
Glas | 2,1 mm
getöntes
Glas |
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Statt der 1,48 mm dicken Lagen an blauem PVB wie in den Beispielen 2 und 4 kann auch eine doppelte Lage an blauem PVB mit der Standarddicke von 0,76 mm eingesetzt werden, um einen ähnlichen Effekt zu erzielen (Gesamtdicke 1,52 mm).
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Es wurden die Farben des durch die Verbundscheibe transmittierten Lichtes simuliert (Strahlungsrichtung von Außenscheibe in Richtung Innenscheibe). Die Farben im L*a*b*-Farbraum sind in Tabelle 2 (PDLC mit Spannung beaufschlagt, transparent) und Tabelle 3 (PDLC spannungsfrei, nicht transparent) zusammengefasst.
Tabelle 2
| | L* | a* | b* |
| Vergleichsbeispiel | 28 | -2,6 | 6,1 |
| Beispiel 1 | 27 | -3,6 | 3,8 |
| Beispiel 2 | 25 | -4,4 | 1,9 |
| Beispiel 3 | 46 | -5,6 | 1,4 |
| Beispiel 4 | 44 | -6,6 | -1,3 |
Tabelle 3
| | L* | a* | b* |
| Vergleichsbeispiel | 25 | -2,1 | 7,4 |
| Beispiel 1 | 23 | -3,0 | 5,2 |
| Beispiel 2 | 21 | -3,8 | 3,4 |
| Beispiel 3 | 41 | -4,9 | 4,0 |
| Beispiel 4 | 38 | -6,0 | -1,4 |
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Der beschriebene Gelbstich des transmittierten Lichts äußert insbesondere in einem hohen positiven Wert von b*. Es ist ersichtlich, dass dieser beim Vergleichsbeispiel besonders ausgeprägt war, welches auf herkömmliche Weise mit einer klaren und einer grau getönten PVB-Folie ausgebildet war. In den Beispielen konnte eine Verringerung des Gelbstichs erreicht werden, welche umso ausgeprägter war, je höher der Anteil an blau gefärbtem PVB war.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Außenscheibe
- (2)
- Innenscheibe
- (3)
- thermoplastische Zwischenschicht
- (3a)
- erste Lage thermoplastischen Materials der Zwischenschicht 3
- (3b)
- zweite Lage thermoplastischen Materials der Zwischenschicht 3
- (3c)
- dritte Lage thermoplastischen Materials der Zwischenschicht 3
- (4)
- Funktionselement mit elektrisch regelbaren optischen Eigenschaften
- (5)
- aktive Schicht des Funktionselements 4
- (6)
- erste Trägerfolie des Funktionselements 4
- (7)
- zweite Trägerfolie des Funktionselements 4
- (8)
- Flächenelektrode des Funktionselements 4
- (9)
- Flächenelektrode des Funktionselements 4
- (10)
- Abdeckdruck
- X-X'
- Schnittlinie
- Z
- vergrößerter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008026339 A1 [0002]
- DE 10043141 A1 [0004]
- EP 3456913 A1 [0004]
- DE 102013001334 A1 [0004]
- DE 102005049081 B3 [0004]
- DE 102005007427 A1 [0004]
- DE 102007027296 A1 [0004]
