DE202021105089U1 - Glazing with segmented PDLC functional element and electrically controllable optical properties - Google Patents
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Abstract
Verglasungseinheit mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften mit mehreren unabhängigen Schaltbereichen (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7), umfassend
- eine Verbundscheibe (100), umfassend
- eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind und
- ein PDLC-Funktionselement (4) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, welches zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) angeordnet ist, und
- eine Steuereinheit (5), welche geeignet ist, die optischen Eigenschaften des PDLC-Funktionselements (4) zu steuern, wobei das elektrisch steuerbare PDLC-Funktionselement (4) in mindestens zwei getrennte Funktionselementsegmente aufgeteilt ist,
wobei jedes PDLC-Funktionselementsegment elektrisch mit der Steuereinheit (5) verbunden ist, so dass an jedem Funktionselementsegment unabhängig voneinander eine elektrische Spannung angelegt werden kann, um die optischen Eigenschaften der einzelnen Funktionselementsegmente zu steuern.
Glazing unit with electrically controllable optical properties with several independent switching areas (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7), comprising
- A composite pane (100), comprising
- An outer pane (1) and an inner pane (2) which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer (3) and
- A PDLC functional element (4) with electrically controllable optical properties, which is arranged between the outer pane (1) and the inner pane (2), and
- A control unit (5) which is suitable for controlling the optical properties of the PDLC functional element (4), the electrically controllable PDLC functional element (4) being divided into at least two separate functional element segments,
each PDLC functional element segment being electrically connected to the control unit (5) so that an electrical voltage can be applied to each functional element segment independently of one another in order to control the optical properties of the individual functional element segments.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verglasung mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften.The invention relates to glazing with electrically controllable optical properties.
Verglasungseinheiten mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind als solche bekannt. Sie umfassen Verbundscheiben, welche mit Funktionselementen ausgestattet, deren optische Eigenschaften durch eine angelegte elektrische Spannung verändert werden können. Das Anlegen der elektrischen Spannung erfolgt über eine Steuereinheit, welche an zwei Flächenelektroden des Funktionselements angeschlossen ist, zwischen denen sich die aktive Schicht des Funktionselements befindet. Ein Beispiel für solche Funktionselemente sind SPD-Funktionselemente (suspended particle device), die beispielsweise aus
Elektrisch steuerbare Funktionselemente werden häufig als Mehrschichtfolien bereitgestellt. Dabei ist das eigentliche Funktionselement zwischen zwei polymeren Trägerfolien angeordnet. Solche Mehrschichtfolien ermöglichen eine vereinfachte Herstellung einer elektrisch steuerbaren Verglasung. Typischerweise wird die Mehrschichtfolie zwischen zwei Glasscheiben mit herkömmlichen Methoden einlaminiert, wobei eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften erzeugt wird. Insbesondere können die Mehrschichtfolien kommerziell erworben werden, so dass der Hersteller der Verglasung das steuerbare Funktionselement an sich nicht eigens herstellen muss.Electrically controllable functional elements are often provided as multilayer films. The actual functional element is arranged between two polymeric carrier films. Such multilayer films allow a simplified production of electrically controllable glazing. The multilayer film is typically laminated between two panes of glass using conventional methods, a composite pane with electrically controllable optical properties being produced. In particular, the multilayer films can be purchased commercially, so that the manufacturer of the glazing does not have to produce the controllable functional element itself.
Es ist häufig erwünscht, dass die Flächenelektroden eines Funktionselements mit steuerbaren optischen Eigenschaften eine Strukturierung aufweisen. Eine solche Strukturierung ist insbesondere zumindest eine Unterbrechung der ersten Flächenelektrode durch einen linienförmigen elektrisch nicht leitfähigen Bereich. So können beispielsweise Funktionselemente mit Teilbereichen realisiert werden, welche unabhängig voneinander steuerbar sind. Des Weiteren lassen sich damit örtlich begrenzte Teilbereiche des Funktionselements realisieren, die für elektromagnetische Strahlung transparent sind (sogenannte Kommunikationsfenster).It is often desirable that the surface electrodes of a functional element with controllable optical properties have a structure. Such a structuring is in particular at least one interruption of the first surface electrode by a linear, electrically non-conductive area. For example, functional elements can be implemented with partial areas that can be controlled independently of one another. Furthermore, locally limited subregions of the functional element can be implemented that are transparent to electromagnetic radiation (so-called communication windows).
Die Strukturierungen werden typischerweise durch Laserbearbeitung in die erste Flächenelektrode eingebracht. Die Flächenelektroden können nicht hinsichtlich einer optimalen elektrischen Leitfähigkeit ausgewählt werden, da sie transparent sein müssen, um die Durchsicht durch die Verbundscheibe zu gewährleisten. Typischerweise werden elektrisch leitfähige Oxide, beispielsweise Zinn-Indium-Oxid-Schichten (ITO-Schichten), als Flächenelektroden verwendet, welche eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit beziehungsweise einen vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Hieraus ergibt sich ein Problem, welches bei erhöhten Temperaturen von ca. 50 °C und höher auftreten kann. Die elektrische Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Oxide steigt mit höheren Temperaturen an, was bedeutet, dass eine niedrigere elektrische Spannung benötigt wird, um von einem opaken Zustand zu einem transparenten Zustand zu wechseln. Daraus folgend tritt ein „parasitärer Effekt“ auf. Sobald einzelne Segmente des Funktionselementes eingeschaltet werden, kommt es zu einer Elektronenmigration über die nicht-segmentierte, zweite Flächenelektrode, dadurch wird ein elektrisches Feld in der Nähe der ersten, segmentierten Flächenelektrode erzeugt. Die erste, segmentierte Flächenelektrode ist mit ihren einzelnen Segmenten im ausgeschalteten Zustand mit der Erde verbunden. Je mehr einzelne Segmente der ersten Flächenelektrode eingeschaltet werden, desto stärker wird das elektrische Feld in der Nähe der ausgeschalteten Segmente. Bei Raumtemperatur spielt dieses unerwünschte elektrische Feld keine Rolle, da es die Opazität nicht nachweisbar (mit bloßem Auge erkennbar) verändert. Aber bei erhöhten Temperaturen größer oder gleich 50 °C erzeugt diese kleine Spannung bereits eine sichtbare Trübungsänderung. Die ausgeschalteten Segmente verlieren also ihre Trübung, auch wenn sie nicht geschaltet werden. The structures are typically introduced into the first surface electrode by laser processing. The surface electrodes cannot be selected with regard to optimum electrical conductivity, since they have to be transparent in order to ensure that they can be seen through the composite pane. Typically, electrically conductive oxides, for example tin indium oxide layers (ITO layers), are used as surface electrodes, which have a comparatively low conductivity or a comparatively high electrical resistance. This results in a problem which can occur at elevated temperatures of approx. 50 ° C and higher. The electrical conductivity of the electrically conductive oxides increases with higher temperatures, which means that a lower electrical voltage is required to change from an opaque state to a transparent state. As a result, a “parasitic effect” occurs. As soon as individual segments of the functional element are switched on, electron migration occurs via the non-segmented, second surface electrode, thereby generating an electric field in the vicinity of the first, segmented surface electrode. The first, segmented flat electrode is connected to earth with its individual segments when it is switched off. The more individual segments of the first surface electrode are switched on, the stronger the electric field becomes in the vicinity of the switched off segments. At room temperature, this undesirable electric field does not play a role, since it changes the opacity in an undetectable way (visible to the naked eye). But at elevated temperatures greater than or equal to 50 ° C, this small voltage already creates a visible change in turbidity. The deactivated segments lose their cloudiness even if they are not switched.
Grundsätzlich wäre es möglich, den „parasitären Effekt“ dadurch zu vermeiden, dass auch die zweite Flächenelektrode durch Isolierungslinien entsprechend der Schaltbereiche segmentiert wird. Hierdurch kommt es nicht zu einer Elektronenmigration auf der zweiten, nicht-segmentierten Flächenelektrode und in der Folge auch nicht zur Erzeugung eines elektrischen Feldes bei den ausgeschalteten Segmenten des Funktionselementes. In diesem Fall werden jedoch die normalerweise unsichtbaren Segmentierungslinien mit einer weißlichen Naht visuell wahrnehmbar. Diese Naht ist gut erkennbar und führt zu einem weniger ästhetischen Erscheinungsbild der Verglasung als es ohne eine solche weißliche Naht der Fall wäre.In principle, it would be possible to avoid the “parasitic effect” by also segmenting the second surface electrode by isolating lines in accordance with the switching areas. As a result, there is no electron migration on the second, non-segmented one Surface electrode and consequently not to generate an electric field in the switched-off segments of the functional element. In this case, however, the normally invisible segmentation lines with a whitish seam become visually noticeable. This seam is easily recognizable and leads to a less aesthetic appearance of the glazing than would be the case without such a whitish seam.
Es besteht daher Bedarf an verbesserten Verglasungseinheiten mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften mit mehreren unabhängigen Schaltbereichen, bei denen der „parasitäre Effekt“ zwischen angeschalteten und ausgeschalteten Schaltbereichen vermieden oder zumindest signifikant verringert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche verbesserte Verglasungseinheit und ein Verfahren zu Ihrer Steuerung bereitzustellen.There is therefore a need for improved glazing units with electrically controllable optical properties with several independent switching areas in which the “parasitic effect” between switched-on and switched-off switching areas is avoided or at least significantly reduced. The present invention is based on the object of providing such an improved glazing unit and a method for controlling it.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Verglasungseinheit gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object of the present invention is achieved according to the invention by a glazing unit according to
Die erfindungsgemäße Verglasungseinheit mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften und mehreren unabhängigen Schaltbereichen umfasst eine Verbundscheibe und eine Steuereinheit. Die Verbundscheibe umfasst wiederum eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und ein zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnetes PDLC-Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die Steuereinheit ist geeignet die optischen Eigenschaften des PDLC-Funktionselements zu steuern.The glazing unit according to the invention with electrically controllable optical properties and several independent switching areas comprises a composite pane and a control unit. The composite pane in turn comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer, and a PDLC functional element with electrically controllable optical properties arranged between the outer pane and the inner pane. The control unit is suitable for controlling the optical properties of the PDLC functional element.
Das PDLC-Funktionselement ist in mindestens zwei getrennte aufgeteilt, wobei jedes PDLC-Funktionselementsegment elektrisch mit der Steuereinheit verbunden ist, sodass an jedem Funktionselementsegment unabhängig voneinander eine elektrische Spannung angelegt werden kann, um die optischen Eigenschaften der einzelnen Funktionselementsegmente zu steuern.The PDLC functional element is divided into at least two separate ones, each PDLC functional element segment being electrically connected to the control unit, so that an electrical voltage can be applied to each functional element segment independently of one another in order to control the optical properties of the individual functional element segments.
Bei gattungsgemäßen Verglasungseinheiten ist häufig nur ein Bereich, in der Regel eine Flächenelektrode, des PDLC-Funktionselementes segmentiert. Durch die nur bereichsweise Segmentierung des PDLC-Funktionselementes bei einer mit der Steuereinheit verbundenen Flächenelektrode tritt häufig das Problem des „parasitären Effektes“ auf. Das PDLC-Funktionselement ist zwar in verschiedene Segmente aufgeteilt, welche unabhängig voneinander elektrisch angesteuert werden können, bei höheren Temperaturen ab 50 °C kommt es jedoch zu der Ausbildung eines elektrischen Feldes ausgehend von bereichsweise segmentierten PDLC-Funktionselementsegmenten, an die eine elektrische Spannung angelegt ist, und übergreifend auf spannungsfreie PDLC-Funktionselementsegmente. Dadurch ändert auch das eigentlich spannungsfrei geschaltete PDLC-Funktionselementsegment seine optischen Eigenschaften.In glazing units of the generic type, only one area, usually a flat electrode, of the PDLC functional element is often segmented. The problem of the "parasitic effect" often occurs due to the segmentation of the PDLC functional element only in certain areas in the case of a surface electrode connected to the control unit. The PDLC functional element is divided into different segments, which can be electrically controlled independently of one another, but at higher temperatures of 50 ° C or more, an electrical field is created based on partially segmented PDLC functional element segments to which an electrical voltage is applied , and across the board on stress-free PDLC functional element segments. As a result, the PDLC functional element segment, which is actually de-energized, also changes its optical properties.
Durch das vollständige Segmentieren des PDLC-Funktionselementes mittels beispielsweise von Laserstrahlen in mindestens zwei PDLC-Funktionselementsegmente kann einem „parasitären Effekt“ entgegengewirkt werden und dieser reduziert bis vollständig verhindert werden. Diese vollständige Segmentierung, also Trennung, des PDLC-Funktionselementes in mindestens zwei Funktionselementsegmente stellt eine Verbesserung gegenüber der gattungsgemäßen Verglasungseinheit dar.By completely segmenting the PDLC functional element by means of laser beams, for example, into at least two PDLC functional element segments, a “parasitic effect” can be counteracted and this can be reduced or even completely prevented. This complete segmentation, i.e. separation, of the PDLC functional element into at least two functional element segments represents an improvement over the generic glazing unit.
Vorzugsweise umfasst jedes der mindestens zwei PDLC-Funktionselementsegmente der erfindungsgemäßen Verglasungseinheit in der angegebenen Reihenfolge flächig übereinander angeordnet
- - eine erste Flächenelektrode,
- - eine aktive Schicht und
- - eine zweite Flächenelektrode.
- - a first surface electrode,
- - an active layer and
- - a second surface electrode.
Die erste Flächenelektrode, die zweite Flächenelektrode und die aktive Schicht können zum Beispiel mittels Laserstrahlen in mindestens zwei PDLC-Funktionselementsegmente aufgeteilt werden.The first surface electrode, the second surface electrode and the active layer can be divided into at least two PDLC functional element segments by means of laser beams, for example.
Durch die Segmentierung nicht nur der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode, sondern ebenfalls der aktiven Schicht des PDLC-Funktionselementes kann ein weiterer großer Vorteil der Erfindung erreicht werden. Gattungsgemäße PDLC-Funktionselemente, welche durch die Segmentierung der ersten Flächenelektrode und die deckungsgleiche Segmentierung der zweiten Flächenelektrode in mehrere Funktionselementsegmente aufgeteilt werden, weisen häufig das Problem des sogenannten „Linienverbreiterungseffektes“ auf. Dabei werden die normalerweise unsichtbaren Segmentierungslinien deutlich sichtbar und weisen einen weißlichen Saum auf. Es kommt also im Bereich der Segmentierung der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften im Vergleich zu den optischen Eigenschaften der mehreren PDLC-Funktionselementsegmente. Dieser Effekt tritt ebenfalls vor allem bei höheren Temperaturen ab 50 °C auf und wenn an mindestens ein PDLC-Funktionselementsegment eine Spannung angelegt ist, während die übrigen andere PDLC-Funktionselementsegment spannungsfrei sind. Nach einigen Minuten unter solchen Bedingungen erscheint die Änderung der optischen Eigenschaften entlang der Segmentierungslinien, beispielsweise eine weiße Naht. Dieser „Linienverbreiterungseffekt“ wird in der vorliegenden Erfindung größtenteils oder ganz verhindert, indem neben der Segmentierung der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode ebenfalls die aktive Schicht beispielsweise mittels Laserstrahlen segmentiert wird. Eine mögliche Erklärung ist, dass die aufgeteilten aktiven Schichten den Abstand zwischen den mindestens zwei Funktionselementsegmenten nicht mehr überbrücken können und zwischen zwei Funktionselementsegmenten eine spezielle elektrische Feldbedingung erzeugt wird, die den Effekt größtenteils reduziert oder vollständig verhindert. Die Segmentierung der aktiven Schicht zusammen mit der ersten und der zweiten Flächenelektrode trennt also die mindestens zwei Funktionselementsegmente vollständig voneinander und verhindert weitestgehend bis vollständig einen Überlappungseffekt („Linienverbreiterungseffekt“) zu.By segmenting not only the first surface electrode and the second surface electrode, but also the active layer of the PDLC functional element, another great advantage of the invention can be achieved. Generic PDLC functional elements, which are divided into several functional element segments by the segmentation of the first surface electrode and the congruent segmentation of the second surface electrode, often have the problem of the so-called “line broadening effect”. The normally invisible segmentation lines become clearly visible and have a whitish border. In the area of the segmentation of the first surface electrode and the second surface electrode, there is a change in the optical properties compared to the optical properties of the multiple PDLC functional element segments. This effect also occurs above all at higher temperatures from 50 ° C. and when a voltage is applied to at least one PDLC functional element segment while the remaining other PDLC functional element segments are voltage-free. After a few minutes under such conditions, the change in optical properties along the segmentation lines, for example a white seam. This “line broadening effect” is largely or entirely prevented in the present invention in that, in addition to segmenting the first surface electrode and the second surface electrode, the active layer is also segmented, for example by means of laser beams. One possible explanation is that the divided active layers can no longer bridge the distance between the at least two functional element segments and a special electric field condition is generated between two functional element segments, which largely reduces or completely prevents the effect. The segmentation of the active layer together with the first and the second surface electrode thus completely separates the at least two functional element segments from one another and largely or completely prevents an overlapping effect (“line broadening effect”).
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die aktive Schicht Flüssigkristalle, die in einer Polymermatrix eingelagert. Diese Flüssigkristalle verändern ihre Ausrichtung in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung, welche an die aktive Schicht angelegt ist. Ist 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. Ist 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.In a preferred embodiment, the active layer contains liquid crystals embedded in a polymer matrix. These liquid crystals change their alignment as a function of the electrical voltage that is applied to the active layer. If no voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals are aligned in a disordered manner, which leads to a strong scattering of the light passing through the active layer. If a voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals align in a common direction and the transmission of light through the active layer is increased.
Die Flächenelektroden sind bevorzugt transparent, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie eine Lichttransmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 50% aufweisen, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80%. 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.The surface electrodes are preferably transparent, which in the context of the invention means that they have a light transmission in the visible spectral range of at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 80%. The surface electrodes preferably contain at least one metal, a metal alloy or a transparent conductive oxide (transparent conducting oxide, TCO). The surface electrodes can for example be based on silver, gold, copper, nickel, chromium, tungsten, indium tin oxide (ITO), gallium-doped or aluminum-doped zinc oxide and / or fluorine-doped or antimony-doped tin oxide, preferably based on Silver or ITO. The flat electrodes preferably have a thickness of 10 nm to 2 μm, particularly preferably from 20 nm to 1 μm, very particularly preferably from 30 nm to 500 nm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Funktionselement außer der aktiven Schicht und den Flächenelektroden eine erste und eine zweite Trägerfolie, wobei das PDLC-Funktionselement bevorzugt zwischen der ersten Trägerfolie und der zweiten Trägerfolie angeordnet ist. Die erste und die zweite Trägerfolie 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 ersten und der zweiten Trägerfolie beträgt bevorzugt von 10 µm bis 700 µm, insbesondere von 100 µm bis 500 µm. Solche PDLC-Funktionselemente können vorteilhaft als Mehrschichtfolien bereitgestellt werden, insbesondere käuflich erworben werden, in der gewünschten Größe und Form zurechtgeschnitten werden und dann in die Verbundscheibe einlaminiert werden, bevorzugt über jeweils eine thermoplastische Verbindungsschicht mit der Außenscheibe und der Innenscheibe. Es ist vorteilhaft, das PDLC-Funktionselement beispielsweise durch Laserstrahlung zu segmentieren, bevor es zwischen zwei Trägerfolien eingelagert wird.In an advantageous embodiment, the functional element comprises, in addition to the active layer and the surface electrodes, a first and a second carrier film, the PDLC functional element preferably being arranged between the first carrier film and the second carrier film. The first and second carrier films are preferably made of thermoplastic material, for example based on polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, fluorinated ethylene-propylenes, polyvinyl fluoride or ethylene-tetrafluoroethylene, particularly preferably based on PET. The thickness of the first and the second carrier film is preferably from 10 μm to 700 μm, in particular from 100 μm to 500 μm. Such PDLC functional elements can advantageously be provided as multilayer films, in particular can be purchased, cut to the desired size and shape and then laminated into the composite pane, preferably via a thermoplastic connecting layer each with the outer pane and the inner pane. It is advantageous to segment the PDLC functional element, for example by means of laser radiation, before it is stored between two carrier foils.
Die Seitenkanten des PDLC-Funktionselements können versiegelt werden, beispielsweise durch Verschmelzen der Trägerschichten oder durch ein (bevorzugt polymeres) Band. So kann die aktive Schicht geschützt werden, insbesondere davor, dass Bestandteile der Zwischenschicht (insbesondere Weichmacher) in die aktive Schicht hineindiffundieren, was zu einer Degradation des Funktionselements führen kann.The side edges of the PDLC functional element can be sealed, for example by fusing the carrier layers or by a (preferably polymeric) tape. In this way, the active layer can be protected, in particular from constituents of the intermediate layer (in particular plasticizers) diffusing into the active layer, which can lead to degradation of the functional element.
Zur elektrischen Kontaktierung der Flächenelektroden beziehungsweise PDLC-Funktionselementsegmente sind diese bevorzugt mit sogenannten Flach- oder Folienleitern verbunden, welche sich aus der thermoplastischen Zwischenschicht über eine Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstrecken. Flachleiter weisen als leitfähigen Kern eine bandartige metallische Schicht auf, welche typischerweise mit Ausnahme der Kontaktflächen von einer polymeren Isolationsummantelung umgeben ist. Optional können sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen einer elektrisch leitfähigen Folie (beispielsweise Kupferfolie) oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, auf den Flächenelektroden angeordnet sein, wobei die Flach- oder Folienleiter mit diesen Sammelleitern verbunden sind. Die Flach- oder Folienleiter sind direkt oder über weitere Leiter an die Steuereinheit angeschlossen.For electrical contacting of the flat electrodes or PDLC functional element segments, these are preferably connected with so-called flat or foil conductors, which extend from the thermoplastic intermediate layer over a side edge of the composite pane. Flat conductors have a strip-like metallic layer as the conductive core, which, with the exception of the contact surfaces, is typically surrounded by a polymeric insulation sheath. Optionally, so-called bus bars, for example strips of an electrically conductive foil (for example copper foil) or electrically conductive imprints, can be arranged on the flat electrodes, the flat or foil conductors being connected to these busbars. The flat or foil conductors are connected to the control unit directly or via additional conductors.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den mindestens zwei getrennten PDLC-Funktionselementsegmenten kleiner oder gleich 500 µm, bevorzugt von 10 µm bis 150 µm, besonders bevorzugt von 20 µm bis 100 µm groß ist. Dieser Abstand hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.The distance between the at least two separate PDLC functional element segments is preferably less than or equal to 500 μm, preferably from 10 μm to 150 μm, particularly preferably from 20 μm to 100 μm. This distance has proven to be particularly advantageous.
Die Außenscheibe weist eine Außenfläche und eine Innenfläche auf, wobei die Außenfläche der Außenscheibe von der thermoplastischen Zwischenschicht abgewandt ist und die Innenfläche der Außenscheibe der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandt ist. Die Innenscheibe weist eine Innenfläche und eine Außenfläche auf, wobei die Innenfläche der Innenscheibe von der thermoplastischen Zwischenschicht abgewandt ist und die Außenfläche der Innenscheibe der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandt ist. Die Innenscheibe ist dafür vorgesehen, einem Innenraum, beispielsweise einen Fahrzeuginnenraum, zugewandt zu sein, wohingegen die Außenscheibe dafür vorgesehen ist, einer äußeren Umgebung zugewandt zu sein.The outer pane has an outer surface and an inner surface, the outer surface of the outer pane facing away from the thermoplastic intermediate layer and the inner surface facing away from the Outer pane facing the thermoplastic intermediate layer. The inner pane has an inner surface and an outer surface, the inner surface of the inner pane facing away from the thermoplastic intermediate layer and the outer surface of the inner pane facing the thermoplastic intermediate layer. The inner pane is intended to face an interior space, for example a vehicle interior, whereas the outer pane is intended to face an external environment.
Die Steuereinheit ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung an der Innenfläche der Innenscheibe befestigt. Die Steuereinheit kann beispielsweise direkt an die Innenfläche der Innenscheibe angeklebt sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit in ein Befestigungselement eingesetzt, welches wiederum an der Innenfläche der Innenscheibe befestigt ist, bevorzugt über eine Schicht eines Klebstoffs. Solche Befestigungselemente sind im Fahrzeugbereich auch als „Brackets“ bekannt und typischerweise aus Kunststoff gefertigt. Durch die Anbringung der Steuereinheit direkt an der Verbundscheibe wird der elektrische Anschluss derselben erleichtert. Insbesondere sind keine langen Kabel zwischen Steuereinheit und Funktionselement erforderlich.In an advantageous embodiment, the control unit is attached to the inner surface of the inner pane. The control unit can for example be glued directly to the inner surface of the inner pane. In an advantageous embodiment, the control unit is inserted into a fastening element, which in turn is fastened to the inner surface of the inner pane, preferably via a layer of an adhesive. Such fastening elements are also known as “brackets” in the vehicle sector and are typically made of plastic. Attaching the control unit directly to the laminated pane makes it easier to connect it electrically. In particular, no long cables are required between the control unit and the functional element.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Steuereinheit nicht an der Verbundscheibe befestigt ist, sondern beispielsweise im elektrischen System des Fahrzeugs integriert ist oder an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, falls die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist. Die Steuereinheit ist bevorzugt im Innenraum des Fahrzeugs derart angeordnet, dass sie nicht sichtbar ist, beispielsweise im Armaturenbrett oder hinter einer Wandverkleidung.Alternatively, however, it is also possible that the control unit is not attached to the composite pane, but is integrated, for example, in the electrical system of the vehicle or is attached to the vehicle body if the composite pane is a vehicle pane. The control unit is preferably arranged in the interior of the vehicle in such a way that it is not visible, for example in the dashboard or behind a wall covering.
Der Verbundscheibe kann mit einem opaken Abdeckdruck ausgestattet sein, insbesondere in einem umlaufenden Randbereich, wie es im Fahrzeugbereich insbesondere für Windschutzscheiben, Heckscheiben und Dachscheiben üblich ist. Der Abdeckdruck 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 Innenfläche der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe. Der Abdeckdruck umgibt bevorzugt einen zentralen Durchsichtsbereich rahmenartig und dient insbesondere dem Schutz des Klebstoffs, durch den die Verbundscheibe mit der Fahrzeugskarossierie verbunden ist, vor UV-Strahlung. Ist die Steuereinheit an der Innenfläche der Innenscheibe angebracht, dann bevorzugt im opaken Bereich des Abdeckdrucks.The composite pane can be equipped with an opaque cover print, in particular in a circumferential edge area, as is customary in the vehicle sector, in particular for windshields, rear windows and roof windows. The cover print is typically formed from an enamel containing glass frits and a pigment, in particular black pigment. The printing ink is typically applied by screen printing and baked. Such a cover print is applied to at least one of the pane surfaces, preferably the inner surface of the outer pane and / or the inner pane. The cover print preferably surrounds a central see-through area like a frame and serves in particular to protect the adhesive, by which the composite pane is connected to the vehicle body, from UV radiation. If the control unit is attached to the inner surface of the inner pane, then preferably in the opaque area of the cover print.
Die thermoplastische Zwischenschicht dient der Verbindung der Innenscheibe und der Außenscheibe, wie es bei Verbundscheiben üblich ist. Typischerweise werden thermoplastische Folien verwendet und die thermoplastische Zwischenschicht aus diesen ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die thermoplastische Zwischenschicht zumindest aus einer ersten thermoplastischen Schicht und einer zweiten thermoplastischen Schicht gebildet, zwischen denen das PDLC-Funktionselement angeordnet ist. Das PDLC-Funktionselement ist dann über einen Bereich der ersten thermoplastischen Schicht mit der Außenscheibe und über einen Bereich der zweiten thermoplastischen Schicht mit der Innenscheibe verbunden. Bevorzugt ragen die thermoplastischen Schichten umlaufend über das Funktionselement hinaus. Dort wo die thermoplastischen Schichten direkten Kontakt miteinander haben und nicht durch das Funktionselement voneinander getrennt sind, können sie beim Laminieren derart verschmelzen, dass die ursprünglichen Schichten unter Umständen nicht mehr erkennbar sind und stattdessen eine homogene Zwischenschicht vorliegt.The thermoplastic intermediate layer is used to connect the inner pane and the outer pane, as is customary with composite panes. Typically, thermoplastic films are used and the thermoplastic intermediate layer is formed from these. In a preferred embodiment, the thermoplastic intermediate layer is formed from at least a first thermoplastic layer and a second thermoplastic layer, between which the PDLC functional element is arranged. The PDLC functional element is then connected to the outer pane via an area of the first thermoplastic layer and to the inner pane via an area of the second thermoplastic layer. The thermoplastic layers preferably protrude circumferentially beyond the functional element. Where the thermoplastic layers are in direct contact with one another and are not separated from one another by the functional element, they can fuse during lamination in such a way that the original layers may no longer be recognizable and instead a homogeneous intermediate layer is present.
Eine thermoplastische Schicht kann beispielsweise durch eine einzige thermoplastische Folie ausgebildet werden. Eine thermoplastische Schicht kann auch aus Abschnitten unterschiedlicher thermoplastischer Folien gebildet werden, deren Seitenkanten aneinandergesetzt sind.A thermoplastic layer can be formed, for example, by a single thermoplastic film. A thermoplastic layer can also be formed from sections of different thermoplastic films, the side edges of which are placed against one another.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das PDLC-Funktionselement, genauer die Seitenkanten des PDLC-Funktionselements umlaufend von einer dritten thermoplastischen Schicht umgeben. Die dritte thermoplastische Schicht ist rahmenartig ausgebildet mit einer Aussparung, in welche das PDLC-Funktionselement eingelegt wird. Die dritte thermoplastische Schicht kann durch eine thermoplastische Folie gebildet werden, in welche die Aussparung durch Ausschneiden eingebracht worden ist. Alternativ kann die dritte thermoplastische Schicht auch aus mehreren Folienabschnitten um das PDLC-Funktionselement zusammengesetzt werden. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dann aus insgesamt mindestens drei flächig aufeinander angeordneten thermoplastischen Schichten gebildet, wobei die mittlere Schicht eine Aussparung ausweist, in der das PDLC-Funktionselement angeordnet ist. Bei der Herstellung wird die dritte thermoplastische Schicht zwischen der ersten und der zweiten thermoplastischen Schicht angeordnet, wobei die Seitenkanten aller thermoplastischen Schichten bevorzugt in Deckung befindlich sind. Die dritte thermoplastische Schicht weist bevorzugt etwa die gleiche Dicke auf wie das PDLC-Funktionselement. Dadurch wird der lokale Dickenunterschied, der durch das örtlich begrenzte PDLC-Funktionselement eingebracht wird, kompensiert, so dass Glasbruch beim Laminieren vermieden werden kann und ein verbessertes optisches Erscheinungsbild entsteht.In a preferred embodiment, the PDLC functional element, more precisely the side edges of the PDLC functional element, is surrounded circumferentially by a third thermoplastic layer. The third thermoplastic layer is designed like a frame with a recess into which the PDLC functional element is inserted. The third thermoplastic layer can be formed by a thermoplastic film into which the recess has been made by cutting out. Alternatively, the third thermoplastic layer can also be composed of several film sections around the PDLC functional element. The thermoplastic intermediate layer is then formed from a total of at least three thermoplastic layers arranged flat on top of one another, the middle layer having a recess in which the PDLC functional element is arranged. During production, the third thermoplastic layer is arranged between the first and the second thermoplastic layer, the side edges of all thermoplastic layers preferably being in congruence. The third thermoplastic layer preferably has approximately the same thickness as the PDLC functional element. This compensates for the local difference in thickness that is introduced by the locally limited PDLC functional element, so that glass breakage during lamination is avoided can be and an improved visual appearance is created.
Die Schichten der thermoplastischen Zwischenschicht sind bevorzugt aus demselben Material ausgebildet, können prinzipiell aber auch aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Die Schichten beziehungsweise Folien der thermoplastischen Zwischenschicht sind bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), oder Polyurethan (PU). Das bedeutet, dass die Schicht 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 Schicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Beispielsweise können Folien mit den Standarddicken von 0,38 mm oder 0,76 mm verwendet werden.The layers of the thermoplastic intermediate layer are preferably formed from the same material, but can in principle also be formed from different materials. The layers or films of the thermoplastic intermediate layer are preferably based on polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), or polyurethane (PU). This means that the majority of the layer or film contains the said material (proportion greater than 50% by weight) and can optionally also contain further components, for example plasticizers, stabilizers, UV or IR absorbers. The thickness of each thermoplastic layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm. For example, foils with the standard thicknesses of 0.38 mm or 0.76 mm can be used.
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. Je nach Anwendungsfall können dem Grad der Tönung oder Färbung Grenzen gesetzt sein: so muss mitunter eine vorgeschriebene Lichttransmission gewährleistet sein, beispielsweise eine Lichttransmission von mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß der Regelung Nr. 43 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) (ECE-R43, „Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Sicherheitsverglasungswerkstoffe und ihres Einbaus in Fahrzeuge“).The outer pane and the inner pane are preferably made from glass, particularly preferably from soda-lime glass, as is customary for window panes. The panes can also be made from other types of glass, for example quartz glass, borosilicate glass or aluminosilicate glass, or from rigid, clear plastics, for example polycarbonate or polymethyl methacrylate. The panes can be clear, tinted or colored. Depending on the application, there may be limits to the degree of tinting or coloring: sometimes a prescribed light transmission must be guaranteed, for example a light transmission of at least 70% in the main transparent area A in accordance with Regulation No. 43 of the United Nations Economic Commission for Europe (UN / ECE) (ECE-R43, "Uniform conditions for the approval of safety glazing materials and their installation in vehicles").
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen, UVabsorbierende oder reflektierende Beschichtungen oder IR-absorbierende oder - reflektierende Beschichtungen wie Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.The outer pane, the inner pane and / or the intermediate layer can have suitable coatings known per se, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings, UV-absorbing or reflective coatings or IR-absorbing or reflective coatings such as sun protection coatings or low-E coatings.
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.The thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely and thus be adapted to the requirements in the individual case. The outer pane and the inner pane preferably have thicknesses of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably 1 mm to 3 mm.
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:
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1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungseinheit, enthaltend ein PDLC-Funktionselement, -
2 einen Querschnitt entlang X-X' durch dieVerglasungseinheit nach 1 , -
3 eine Draufsicht auf das PDLC-Funktionselement vor der Herstellung der Verglasungseinheit nach1 , -
4 einen Querschnitt entlang Y-Y' durch das PDLC-Funktionselement aus 3 und -
5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungseinheit, enthaltend ein PDLC-Funktionselement,
-
1 a plan view of an embodiment of a glazing unit according to the invention, containing a PDLC functional element, -
2 a cross-section along XX 'through theglazing unit 1 , -
3 a plan view of the PDLC functional element before the manufacture of the glazing unit according to1 , -
4th a cross section along YY 'through the PDLCfunctional element 3 and -
5 a plan view of a further embodiment of a glazing unit according to the invention, containing a PDLC functional element,
Die thermoplastische Zwischenschicht
Das PDLC-Funktionselement
Die Verbundscheibe
Die Steuereinheit
Der Verbundscheibe
Das PDLC-Funktionselement
Durch die Segmentierung des kompletten PDLC-Funktionselementes
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AußenscheibeOuter pane
- 22
- InnenscheibeInner pane
- 33
- thermoplastische Zwischenschichtthermoplastic intermediate layer
- 3a3a
-
erste Schicht der thermoplastischen Zwischenschicht 3first layer of the thermoplastic
intermediate layer 3 - 3b3b
-
zweite Schicht der thermoplastischen Zwischenschicht 3second layer of thermoplastic
intermediate layer 3 - 3c3c
-
dritte Schicht der thermoplastischen Zwischenschicht 3third layer of the thermoplastic
intermediate layer 3 - 44th
- PDLC-FunktionselementPDLC functional element
- 55
- SteuereinheitControl unit
- 66th
- AbdeckdruckCover print
- 77th
- SegmentierungslinienSegmentation lines
- 88th
- erste Trägerfoliefirst carrier film
- 99
- zweite Trägerfoliesecond carrier film
- 1010
- erste Flächenelektrodefirst surface electrode
- 1111
- zweite Flächenelektrodesecond surface electrode
- 1212th
- aktive Schichtactive layer
- S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7
- Schaltbereiche Switching ranges
- 100100
- Verbundscheibe Composite pane
- X-X'X-X '
-
Schnittlinie durch die Verglasungseinheit in
1 und2 Section line through the glazing unit in1 and2 - Y-Y'Y-Y '
-
Schnittlinie durch das PDLC-Funktionselement in
3 und4 Section line through the PDLC functional element in3 and4th
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- WO 2011033313 A1 [0002]WO 2011033313 A1 [0002]
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- WO 2012007334 A1 [0002]WO 2012007334 A1 [0002]
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WO2023046477A1 (en) | 2023-03-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SAINT-GOBAIN SEKURIT DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SAINT-GOBAIN SEKURIT DEUTSCHLAND GMBH & CO. KG, 52134 HERZOGENRATH, DE |
|
R207 | Utility model specification | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SAINT-GOBAIN SEKURIT DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SAINT-GOBAIN SEKURIT DEUTSCHLAND GMBH & CO. KG, 52134 HERZOGENRATH, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: OBERMAIR, CHRISTIAN, DR. RER. NAT., DE |