DE4019703A1 - Heizbare scheibe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine heizbare Scheibe mit einer
Folge von Schichten zur Erzielung eines hohen Transmis
sionsvermögens im sichtbaren Spektralbereich und einem
hohen Reflexionsvermögen im infraroten Spektralbereich,
wobei die Scheibe infolge des niedrigen Flächenwider
standes der eine Metallschicht zwischen zwei Oxid
schichten aufweisenden Schichtenfolge durch Anlegen
einer elektrischen Stromquelle beheizbar ist.
In der Offenlegungsschrift DE 38 25 671 A1 ist eine
Scheibe mit einem hohen Transmissionsverhalten im
sichtbaren Spektralbereich und hohem Reflexionsverhal
ten für Wärmestrahlung der eingangs genannten Art
beschrieben, deren Folge von Schichten einen niedrigen
elektrischen Widerstand aufweist, so daß die Scheibe
durch Anlegen einer elektrischen Stromquelle beheizbar
ist. Dabei ist es aus dieser Druckschrift auch bekannt,
derartige Scheiben mit einer weiteren unbeschichteten
Scheibe zu Verbundscheiben in Sandwich-Bauweise zu
verarbeiten, die sich insbesondere für den Einsatz in
Kraftfahrzeugen als heizbare Front- oder Heckscheibe
mit zusätzlicher Schutzfunktion gegen intensive Sonnen
einstrahlung eignen. Bei derartigen Verbundglasscheiben
befindet sich zwischen den zwei dünnen Scheiben aus
Mineralglas eine zähelastische Zwischenlage aus einem
Kunststoff, zum Beispiel Polyvinylbutyrat.
Heizbare Front- und Heckscheiben mit eingelegten Heiz
drähten, die horizontal oder vertikal verlaufen, sind
ebenfalls bekannt (DE 32 26 393 A1). Gegenüber einer
heizbaren Scheibe der eingangs genannten Art haben
diese jedoch den Nachteil, daß die Heizdrähte sichtbar
sind und optisch stören. Außerdem ergeben sich zwischen
den einzelnen Heizdrähten unerwünschte Tempe
raturschwankungen. Ein weiterer Nachteil solcher Heiz
scheiben besteht darin, daß sie keinen Sonnenschutz
bieten. Wenn jedoch lediglich im Bereich der Scheiben
wischer eine örtlich begrenzte Heizung erwünscht ist,
sind heizbare Scheiben mit Heizdrähten wirksamer als
die eingangs erwähnte großflächig homogen beheizte
heizbare Scheibe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine heizbare
Scheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, die die
an sich gegenläufigen Forderungen nach hoher Transpa
renz im sichtbaren Spektralbereich, hohem Sonnenschutz
im infraroten Spektralbereich und hoher Heizleistung
miteinander vereint.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Scheibe über mehrere im eingebauten Zustand in
horizontaler Richtung gleichbleibende Eigenschaften
aufweisende Bereiche verfügt, wobei in vertikaler
Richtung zwischen diesen Bereichen Gradienten im Flä
chenwiderstand vorgesehen sind.
Die heizbare Scheibe verfügt über einen Sonnenblenden
bereich, einen Transparenzbereich und einen Scheibenwi
scherbereich, die jeweils bezüglich ihrer optischen und
elektrischen Eigenschaften optimiert sind. Auf diese
Weise werden die Forderungen nach einem maximalen
Sonnenschutz auf der gesamten Scheibe, einer Transmis
sion von mehr als 75 Prozent auf einem definierten
Bereich der Scheibe sowie eine wirksame Beheizbarkeit,
insbesondere im Bereich der ruhenden Scheibenwischer
erfüllt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Scheibe am oberen
Rand mit einer oberen Kontaktbahn und am unteren Rand
mit einer unteren Kontaktbahn versehen, wobei der
Flächenwiderstand in dem der unteren Kontaktbahn be
nachbarten Scheibenwischerbereich den höchsten und in
dem der oberen Kontaktbahn benachbarten Sonnenblenden
bereich den kleinsten Flächenwiderstand aufweist, und
wobei der Flächenwiderstand im auf die Transmission
optimierten Transparenzbereich einen mittleren Wert
hat.
Wenn die Scheibe im wesentlichen in Ländern mit viel
Sonnenschein eingesetzt werden soll, ist es vorteil
haft, wenn die Scheibe am rechten und linken Rand mit
seitlichen Kontaktstreifen versehen ist und der Flä
chenwiderstand der Beschichtung im Scheibenwischerbe
reich kleiner als in den übrigen Bereichen ist.
Die Anordnung kann dabei so vorgesehen sein, daß die
seitlichen Kontaktstreifen nicht bis zum Sonnenblenden
bereich reichen. Insbesondere können die seitlichen
Kontaktstreifen sich nur entlang dem Scheibenwischerbe
reich erstrecken. Der Flächenwiderstand bei einer
derartigen Anordnung ist im Transparenzbereich größer
und im Sonnenblendenbereich kleiner als im Scheibenwi
scherbereich.
Bei einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorge
sehen, daß die seitlichen Kontaktstreifen sich nur
entlang dem Scheibenwischerbereich und dem Transparenz
bereich erstrecken, wobei zwischen diesen Bereichen
eine horizontal bis in die Kontaktstreifen hineinrei
chende hochohmige schmale Trennzone vorgesehen ist.
Die heizbare Scheibe kann dadurch hergestellt werden,
daß die Folge von Schichten auf einer als Substrat
dienenden Glasscheibe durch Kathodenzerstäubung aufge
bracht wird. Alternativ ist es möglich, daß die Folge
von Schichten auf einer als Substrat dienenden Kunst
stoffolie durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird,
die zwischen zwei Glasscheiben einlaminiert wird. Bei
einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung besteht
die beschichtete Kunststoffolie aus Polyester und ist
auf beiden Seiten von einer Polyvinylbutyratfolie und
einer Glasscheibe abgedeckt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine heizbare Scheibe mit oberen und unteren
Kontaktbahnen gemäß der Erfindung in einer
Ansicht,
Fig. 2 eine beheizbare Scheibe mit seitlichen Kon
taktstreifen in einer der Fig. 1 entspre
chenden Darstellungsweise,
Fig. 3 eine gegenüber der heizbaren Scheibe gemäß
Fig. 2 abgewandelte heizbare Scheibe mit
seitlichen Kontaktstreifen lediglich im
Scheibenwischerbereich,
Fig. 4 eine heizbare Scheibe in einer den vorher
gehenden Figuren entsprechenden Darstel
lungsweise mit seitlichen Kontaktstreifen,
die durch eine Trennzone zwischen dem Schei
benwischerbereich und dem Transparenzbereich
zum Anschluß an zwei unterschiedliche Strom
quellen segmentiert sind.
Fig. 5 eine heizbare Scheibe mit seitlichen Kon
taktstreifen, die sich ohne Unterbrechung
seitlich entlang dem Scheibenwischerbereich
und dem Transparenzbereich erstrecken,
Fig. 6 eine schematische perspektivische Darstel
lung zur Veranschaulichung der Schichtenfol
ge auf einem Substrat,
Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Veran
schaulichung einer Abdeckblende für die
Materialquelle einer Vorrichtung zur Katho
denzerstäubung, die zur gleichzeitigen Er
zeugung aller Bereiche eine inhomogene Be
schichtung in vertikaler Richtung einer
heizbaren Scheibe gestattet, und
Fig. 8 eine heizbare Scheibe mit segmentierten
oberen und unteren Kontaktbahnen in einer
Ansicht.
In Fig. 1 erkennt man eine heizbare Scheibe, die insge
samt mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist und aufgrund
ihrer Ausgestaltung insbesondere für kältere Zonen im
nördlicheren Teil Europas ausgelegt ist. Die Scheibe 1
erstreckt sich zwischen einem oberen Rand 2 und einem
unteren Rand 3 sowie zwischen einem linken Rand 4 und
einem rechten Rand 5. Sie kann in der in der Zeichnung
dargestellten Weise gebogen sein. Selbstverständlich
kann sie aber auch eine andere und insbesondere eine
ebene Form haben.
Entsprechend den Vorschriften verfügt die Scheibe im
Sichtfeld des Fahrers über einen Transparenzbereich 6
mit einer Transmission von mehr als 75 Prozent im
sichtbaren Spektralbereich. Die Scheibe 1 hat vorzugs
weise einen Aufbau aus mehreren Schichten, wobei eine
Polyesterfolie, die eine transparente, elektrisch
leitfähige Beschichtung mit einer Schichtenfolge von
einem Oxid, Metall und einem Oxid aufweist, zwischen
zwei Glasscheiben unter Zwischenlegen von Polyvinylbu
tyrat-Kunststoffolien einlaminiert ist. Die auf der
Polyesterfolie vorgesehene transparente, elektrisch
leitfähige Schichtenfolge kann jedoch auch unmittelbar
auf dem Glas der Scheibe 1 aufgebracht sein.
Im Transparenzbereich 6 ist die aus der Schichtenfolge
Oxid-Metall-Oxid zusammengesetzte transparente, elek
trisch leitfähige Schicht homogen ausgebildet und hat
bei einem Flächenwiderstand von 6 bis 7 Ohm pro Qua
drat, beispielsweise eine Sonnenenergietransmission von
52 Prozent und eine Lichttransmission von 76 Prozent.
Die hohe Transparenz wird dadurch erreicht, daß durch
eine geeignete Wahl der Dicke und der Brechzahl des
verwendeten Oxids die hochreflektierende Metallschicht
im sichtbaren Spektralbereich entspiegelt wird. Wenn
das Aufbringen der Oxid- und Metallschichten durch
Kathodenzerstäubung oder Sputtern erfolgt, kann die
Brechzahl und die Stöchiometrie der Oxide durch Verän
dern des Sauerstoffanteils und der Reaktivgaszufuhr in
der jeweils gewünschten Weise beeinflußt werden.
Um eine maximale Transmission zu erreichen, wird vor
zugsweise bei der Abscheidung der Oxide zusammen mit
einer Schichtdickenanpassung auch eine Stöchiometriean
passung vorgenommen.
Während im Transparenzbereich 6 eine Optimierung bezüg
lich der Transparenz im Sichtbaren vorgenommen wird,
erfolgt im zwischen dem Transparenzbereich 6 und dem
unteren Rand 3 liegenden Scheibenwischerbereich 7 eine
Optimierung der Heizleistung der heizbaren Scheibe 1.
Die Forderungen nach hoher Transparenz, hohem Sonnen
schutz und hoher Heizleistung sind gegenläufig. Aus
diesem Grunde ist die Scheibe 1 in Bereiche unterteilt,
die jeweils bezüglich ihrer Funktion optimiert sind.
Der Scheibenwischerbereich 7 hat einen Schichtenaufbau,
der dem Aufbau im Transparenzbereich 6 entspricht,
jedoch ist die Beschichtung hinsichtlich der Dicke der
einzelnen Schichten der transparenten, elektrisch
leitfähigen Schicht sowie der Stöchiometrie der Oxide
unter dem Gesichtspunkt der Heizleistung optimiert,
wobei sich eine hohe Reflexion sowie ein Flächenwider
stand von mehr als 7 Ohm pro Quadrat, zum Beispiel 10
bis 12 Ohm pro Quadrat, ergibt. Die höchste Heiz
leistung ist im Scheibenwischerbereich 7 erforderlich,
da dort am meisten Heizenergie benötigt wird, um in der
Ruhestellung eingefrorene Scheibenwischer abzutauen
oder von Schnee und Eis zu befreien.
Der Scheibenwischerbereich 7 reicht etwa bis zu der in
Fig. 1 gestrichelt dargestellten Grenzlinie 8. Im
Bereich der Grenzlinie 8 erfolgt ein Übergang im Flä
chenwiderstand der Beschichtung in vertikaler Richtung,
wobei trotz dem Gradienten im Flächenwiderstand die
optischen Eigenschaften sich nur verhältnismäßig lang
sam ändern, um eine sichtbare Trennlinie zu vermeiden.
Am oberen Rand ist der Transparenzbereich 6 durch eine
Grenzlinie 9 begrenzt, die für den Fahrer ebenfalls
nicht sichtbar ist, da die optischen Eigenschaften
zwischen dem Transparenzbereich 6 und dem Sonnenblen
denbereich 10 sich ebenfalls nicht sichtbar sprunghaft
ändern.
Im Sonnenblendenbereich 10 ist der Schichtenaufbau
bezüglich des erwünschten Sonnenschutzes optimiert. Um
einen hohen Sonnenschutz zu erzielen, ist der Schicht
tenaufbau so gewählt, daß eine Sonnenenergietransmissi
on von etwa 20 bis 25 Prozent bei einer Lichttransmis
sion von 45 bis 50 Prozent und einem Flächenwiderstand
von 2 Ohm pro Quadratmeter vorhanden ist.
Aus der obigen Erörterung ergibt sich, daß der Flächen
widerstand im Scheibenwischerbereich 7 am höchsten und
im Sonnenblendenbereich 10 am kleinsten ist, während er
im Transparenzbereich 6 einen mittleren Wert hat.
In der Zeichnung erkennt man am oberen Rand 2 eine
obere Kontaktbahn 11 und am unteren Rand 3 eine untere
Kontaktbahn 12. Die Kontaktbahnen 11, 12 dienen zum An
schluß von in der Zeichnung nicht dargestellten elek
trischen Leitungen, über die elektrischer Strom zum
Beheizen der Scheibe 1 eingespeist wird. Der elektri
sche Widerstand der Kontaktbahnen 11, 12 ist dabei
gegenüber dem Widerstand der Metallbeschichtung der
heizbaren Scheibe 1 vernachlässigbar. Da der elektri
sche Strom seriell den Sonnenblendenbereich 10, den
Transparenzbereich 6 und den Scheibenwischerbereich 7
durchfließt, ergibt sich im Scheibenwischerbereich mit
dem höchsten Flächenwiderstand auch der höchste Span
nungsabfall und damit die höchste Heizleistung. Im
Sonnenblendenbereich 10 mit dem kleinsten Flächenwider
stand wird am wenigstens geheizt und im Transmissions
bereich 6 erfolgt bei der derartig vorgesehenen selek
tiven Heizung ein mittleres Heizen, das zum Verdampfen
von Feuchtigkeit sowie zum Abtauen einer dünnen Eis
schicht ausreicht.
Wie man aus der obigen Beschreibung erkennt, steigt der
Flächenwiderstand der Metallbeschichtung der beheizba
ren Scheibe 1 ausgehend vom oberen Rand 2 bis zum
unteren Rand 3 an, wobei somit ein positiver Gradient
im Flächenwiderstand vorliegt. Der Verlauf der Wider
standsfunktion ist bei dem beschriebenen Beispiel
treppenförmig mit drei Niveaus, wobei zwischen den
Niveaus ein verhältnismäßig steiler Übergang vorliegt.
Statt einer Treppenfunktion im Flächenwiderstand kann
jedoch die Beschichtung auch so vorgesehen sein, daß
der Widerstandsverlauf linear vom oberen Rand 2 bis zum
unteren Rand 3 ansteigt oder einen zwischen diesen
Extremen liegenden Verlauf hat.
Die oben beschriebene heizbare Scheibe 1 gestattet eine
örtlich unterschiedliche (selektive) Heizung einer
Scheibe, die als Automobilwindschutzscheibe oder als
Heckscheibe ausgebildet sein kann. Durch die Heizung
erfolgt ein Abtauen einer Eisschicht, ein Verdampfen
eines Feuchtigkeitsfilms und/oder eine Verhinderung der
Bildung von beidem. Die größte Heizleistung ist dabei
im unteren Scheibenbereich, d. h. im Bereich der Ruhe
stellung der Scheibenwischer oder im Scheibenwischerbe
reich 7 vorhanden.
Die Scheibe 1 verfügt über eine ganzflächige Beschich
tung, die transparent und elektrisch leitfähig ist,
wobei sie einen definierten Gradienten im Flächenwider
stand in vertikaler Richtung über die Scheibenfläche
aufweist. Die Beschichtung kann dabei entweder direkt
auf einer Glasscheibe oder auch auf einer Folie vorge
sehen sein, die zwischen Glasscheiben einlaminiert
wird.
Werden die Kontaktbahnen 11, 12 in der in Fig. 1 darge
stellten Weise oben und unten angeordnet, muß der
höhere Widerstand im unteren Teil der Scheibe 1, d. h.
im Scheibenwischerbereich 7 vorgesehen sein.
Werden die Kontaktbahnen seitlich angebracht, wie dies
in Fig. 2 dargestellt ist, muß der geringere Widerstand
im unteren Bereich, d. h. im Scheibenwischerbereich 27
vorgesehen sein.
Fig. 2 zeigt eine heizbare Scheibe 21 mit einer linken
Kontaktbahn 13 und einer rechten Kontaktbahn 14. Wie
bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verfügt die
mit dem Bezugszeichen 21 versehene Scheibe über eine
transparente, elektrisch leitende und bereichsweise
inhomogene Beschichtung, wobei wie bei dem Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 1 unterschiedliche Bereiche vorge
sehen sind. Zwischen dem unteren Rand 23 und einer
Grenzlinie 28 erstreckt sich ein Scheibenwischerbereich
27, der jedoch gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 einen niedrigen Flächenwiderstand hat. Zwischen
der Grenzlinie 28 und einer weiter oben liegenden
Grenzlinie 29 befindet sich der Transmissionsbereich 26
mit einem mittleren Flächenwiderstand. In Richtung auf
den oberen Rand 22 schließt sich an die obere Grenzli
nie 29 der Sonnenblendenbereich 30 mit einem ebenfalls
mittleren Flächenwiderstand an. Bezüglich der optischen
Eigenschaften hat der Transparenzbereich 26 zwischen
den Grenzlinien 28 und 29, die nicht sichtbar sind,
eine hohe Transmission für sichtbares Licht. Der Son
nenblendenbereich 30 ist bezüglich seiner optischen
Eigenschaften als Sonnenschutz optimiert. Der Scheiben
wischerbereich 27 ist bezüglich seiner Heizleistung
optimal ausgestaltet.
Wenn eine Spannung zwischen der linken Kontaktbahn 13
und der rechten Kontaktbahn 14 angelegt wird, liegen
der Sonnenblendenbereich 30, der Transparenzbereich 26
und der Scheibenwischerbereich 27 elektrisch parallel,
wobei wegen des niedrigeren Flächenwiderstandes im
Scheibenwischerbereich 27 dort der höchste Strom fließt
und damit dort die höchste Wärmeleistung und Heizlei
stung vorliegt.
Der Gradient bezüglich der Flächenwiderstände ist bei
den oben erwähnten Ausführungsbeispielen sowie bei den
nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils
so eingestellt, daß keine mechanischen Spannungen
infolge großer Temperaturunterschiede auftreten. Trans
parente, elektrisch leitfähige Schichten mit hoher
Transparenz von mehr als 80 Prozent und einem geringen
Flächenwiderstand von weniger als 10 Ohm pro Quadratmeter
haben typischerweise den bereits oben erwähnten
Aufbau mit einer Schichtenfolge aus Oxid, Metall und
Oxid.
In Fig. 6 ist ein derartiger Aufbau schematisch darge
stellt. Als Substrat kann unmittelbar das Glas oder ein
Polyesterfilm 31 verwendet werden, der eine Dicke von
zum Beispiel 50 Mikrometern hat. Mit Hilfe einer Anlage
zur Kathodenzerstäubung, zum thermischen Verdampfen,
zur chemischen Dampfabscheidung, insbesondere eine
plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung, oder zur
Plasmapolymerisation wird auf den Polyesterfilm eine
Oxidschicht 32 von 20 bis 50 Nanometern aufgebracht.
Dabei kann es sich insbesondere um SnO₂, In₂O₃, Bi₂O₃,
oder TiO₂ handeln. Als nächste Schicht im Schichtenauf
bau ist eine dünne Metallschicht 33 mit einer Dicke von
10 bis 30 Nanometern vorgesehen. Als Metall kann Sil
ber, Gold oder Kupfer verwendet werden. Auf die Metall
schicht 33 folgt eine Oxidschicht 34 mit einer Dicke
von 20 bis 50 Nanometern. Durch die Wahl der Dicke und
der Brechzahl der Oxide gelingt es, die hochreflektierende
Metallschicht 33 im Sichtbaren zu entspiegeln, um
eine hohe Transmission zu erreichen. Die Brechzahl läßt
sich dabei durch den Sauerstoffanteil des Oxids bei den
oben erwähnten Verfahren, insbesondere einem reaktiven
Sputtern oder der Kathodenzerstäubung, verändern.
Um den gewünschten Gradient im Flächenwiderstand der
Metallschicht 33 zu erreichen, wird bei einer Kathoden
zerstäubung zwischen der in Fig. 7 schematisch in einer
Draufsicht dargestellten Materialquelle 35 oder Target
und dem zu beschichteten Substrat, d. h. dem Polyester
film 31 oder der Glasscheibe eine Abschirmung ange
bracht, die aus den beiden in Fig. 7 dargestellten
Blechen 36, 37 mit einem Zwischenraum 38 besteht, der
entlang seiner Länge unterschiedlich viel Schichtmate
rial der Materialquelle 35 durchläßt und somit entlang
der Breite des Zwischenraums 38 zu unterschiedlichen
Schichtdicken bei der Beschichtung des Polyesterfilms
31 bzw. des Glases führt.
Um entlang dem Widerstandsgradienten die maximale
Transmission zu erreichen, ist es notwendig, bei der
Abscheidung der Oxide zusätzlich zur Schichtdickenan
passung auch die Stöchiometrie der Oxide anzupassen,
was durch eine definierte unterschiedliche Reaktivgas
zufuhr über die Beschichtungsbreite erreichbar ist.
Neben der oben erwähnten Möglichkeit zur Herstellung
eines Widerstandsgradienten quer zur Laufrichtung des
Substrates mit Hilfe einer definierten Abdeckung der
Materialquelle 35 ist es auch möglich, quer zur Lauf
richtung des Substrates einen konstanten Widerstand
vorzusehen und den Gradienten des Flächenwiderstandes
in Laufrichtung des Substrates, insbesondere des Poly
esterfilms 31 auszubilden. Dies kann man dadurch erreichen,
daß die Beschichtungsrate in einer Kathodenzer
stäubungs- oder Sputteranlage rechnergesteuert durch
Beeinflussen der Sputterleistung gezielt verändert
wird. Bei einer Serienproduktion ergibt sich dann
synchron mit der Bahngeschwindigkeit des Substrates ein
Gradientenzyklus, wobei jeweils die im Zusammenhang mit
den Fig. 1 und 2 erwähnten Bereiche sequentiell inner
halb eines jeden Zyklus erzeugt werden. Bei einer
derartigen Lösung hat man den Vorteil eines geringeren
Materialverbrauchs, da kein Material von den Abdeck
blenden 36, 37 der Abschirmung aufgefangen wird.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine heizbare
Scheibe 41 mit drei jeweils optimierten Bereichen. Im
mittleren Bereich der heizbaren Scheibe 41 befindet
sich wieder ein Transparenzbereich 46 mit einer Licht
transmission von mehr als 75 Prozent im sichtbaren
Spektralbereich. Der Flächenwiderstand im Transparenz
bereich 46 ist höher als im darunterliegenden Scheiben
wischerbereich 47, der mit kurzen seitlichen Kontakt
streifen 43 und 44 versehen ist und einen mittleren
Flächenwiderstand aufweist.
Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung
ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
im Sonnenblendenbereich 50 wiederum für besonders hohen
Sonnenschutz angepaßt. Der Flächenwiderstand im Sonnen
blendenbereich 50 ist kleiner als im Scheibenwischerbereich
47. Der Flächenwiderstand im Transparenzbereich
46 ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei
spiel höher als im Scheibenwischerbereich 47.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer
heizbaren Scheibe 41 vereinigt die Vorteile eines
besonders hohen Sonnenschutzes mit einer die Batterie
schonenden selektiven Heizung im Bereich der Scheiben
wischerblätter. Da die seitlichen Kontaktstreifen 43,
44 nur in der Nähe des unteren Randes 3 vorhanden sind,
ergibt sich eine begrenzte Heizleistung.
Wenn die Herstellung der transparenten, leitfähigen
Schicht mit einem Gradienten durch Verändern der Be
schichtungsrate erfolgt, liegt die Laufrichtung des
Substrates und insbesondere der Substratfolie oder der
Polyesterfolie 31 parallel zu den Kontaktstreifen 43,
44. Wenn der oben beschriebene Gradientenfilm durch
Abdecken mit Hilfe einer Abschirmung 36, 37 hergestellt
wird, liegt die Laufrichtung des Substrates in Fig. 3
quer zu den Kontaktstreifen 43, 44.
Die Anpassung der Schichten der Gradientenschicht ist
so vorgenommen, daß im Bereich der Grenzlinien 8, 9
keine Sprünge in der Transparenz auftreten, die zu
Irritationen des Auges führen können.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
heizbaren Scheibe mit einer transparenten, elektrisch
leitfähigen Schicht, die statt eines homogenen Flächen
widerstandes einen in Vertikalrichtung der Scheibe sich
verändernden Flächenwiderstand hat und daher auch als
Gradientenschicht oder Gradientenfilm bezeichnet werden
kann.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
einer heizbaren Scheibe 51 ist ein Sonnenblendenbereich
60 vorgesehen, in dem die transparente, elektrisch
leitfähige Schicht die höchste Metallschichtdicke und
höchste Oxidschichtdicke aufweist. Wie man in Fig. 4
erkennt, verfügt der Sonnenblendenbereich 60 über
keinen elektrischen Anschluß.
Zwischen dem Sonnenblendenbereich 60 und dem darunter
liegenden Transparenzbereich 56 sowie dem Transparenz
bereich 56 und dem Scheibenwischerbereich 57 befindet
sich jeweils eine für das Auge nicht erkennbare schmale
Trennzone 59 mit einem sehr hohen Widerstand zur galva
nischen Trennung. In vertikaler Richtung nach unten
folgt der Transparenzbereich 56 mit einer sehr kleinen
Metallschichtdicke und Oxidschichtdicke. Die Heiz
leistung im Transparenzbereich 56 ist klein, jedoch
reicht sie aus, die Scheibe 51 in diesem Bereich be
schlagfrei zu halten.
Der Transparenzbereich 56 verfügt über eigene Transparenzbereichs
kontaktbahnen 53 und 54, die in der darge
stellten Weise an den Seiten des Transparenzbereichs 56
angebracht sind und von einem ersten Stromkreis ge
speist werden.
Ein zweiter Stromkreis ist an die in Fig. 4 erkennbaren
kürzeren Kontaktstreifen 63, 64 angeschlossen, die
einem zweiten Heizkreis zugeordnet sind, durch den der
Scheibenwischerbereich 57 der Scheibe 51 geheizt wird.
Der Scheibenwischerbereich 57 erzeugt eine hohe Heiz
leistung und hat einen kleinen Flächenwiderstand. Die
Metallschichtdicke liegt zwischen der hohen Metall
schichtdicke im Sonnenblendenbereich und der kleinen
Metallschichtdicke im Transparenzbereich 56.
Ein weiteres Beispiel für eine heizbare Scheibe 61 mit
einem Gradientenfilm ist in Fig. 5 veranschaulicht. Die
dort dargestellte Heizscheibe 61 ist besonders für
Gegenden mit einem Klima, wie es in Südeuropa vorkommt,
zweckmäßig.
Die Heizscheibe 61 verfügt über einen Sonnenblendenbe
reich 70 mit einem hohen Sonnenschutz. Zwischen dem
Sonnenblendenbereich 70 und dem Transparenzbereich 66
mit hoher Transparenz kann eine Trennzone 69 vorgesehen
sein, um den Sonnenblendenbereich 70 elektrisch vom
Rest der Scheibe 61 zu trennen. Nach unten schließt
sich an den Transparenzbereich 66, der auch einen
möglichst hohen Sonnenschutz bieten soll, ein Scheibenwischerbereich
67 mit einer hohen Heizleistung und
einer hohen Reflexion an.
Wie man in Fig. 5 erkennt, erstrecken sich eine linke
Kontaktbahn 71 und eine rechte Kontaktbahn 72 entlang
den Seiten der Scheibe 61, wobei jedoch keine Kontak
tierung des Sonnenblendenbereichs 70 erfolgt.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele bringen
eine Lösung für die gegenläufigen Forderungen nach
hoher Transparenz, hohem Sonnenschutz und hoher Lei
stung. Dazu wird die Scheibe 1, 21, 41, 51 oder 61 in
unterschiedlichen Segementen oder Bereichen in der oben
beschriebenen Weise auf entweder hohe Transparenz oder
hohen Sonnenschutz oder hohe Heizleistung optimiert, so
daß diese gegenläufigen Forderungen in den einzelnen
Segmenten wesentlich besser optimiert werden können.
Das vom Gesetzgeber vorgeschriebene Segment mit hoher
Transparenz von mehr als 75 Prozent kann für sich
homogen beschichtet werden, was zu den im Zusammenhang
mit Fig. 1 erwähnten Werten führt. Die anderen Bereiche
der Scheiben 1, 21, 41, 51 und 61 können optimal an den
geforderten hohen Sonnenschutz und die Heizleistung
angepaßt werden.
Das Herstellen der erfindungsgemäßen Scheiben kann so
erfolgen, daß bei einem Beschichten in einer Anlage der
Gradient quer zur Vorschubrichtung des Substrates 31
hergestellt wird, indem die Materialquelle 35 mit
geeignet geformten Abdeckblechen 36, 37 versehen wird.
Alternativ ist es möglich, bei einem Beschichten in
einer Anlage den Gradienten in Vorschubrichtung des
Substrates 21 herzustellen, indem die Beschichtungsrate
innerhalb kontinuierlich aufeinanderfolgender Zyklen
definiert verändert wird.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 1 darge
stellten heizbaren Scheibe mit oberen und unteren
Kontaktbahnen. Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungs
beispiel unterscheidet sich von dem im Zusammenhang mit
Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß
statt einer durchgehenden oberen Kontaktbahn 11 eine in
zwei oder mehr Segmente 111, 211 unterteilte obere
Kontaktbahn 110 vorgesehen ist. Die voneinander iso
lierten Segmente 111 und 211 können sich beispielsweise
jeweils über die linke und rechte Scheibenhälfte er
strecken. Es ist auch möglich, unterschiedlich lange
Segmente 111, 211 zu verwenden, um dadurch unterschied
liche Bereiche der Scheibe mit Heizstrom versorgen zu
können.
Statt einer durchgehenden unteren Kontaktbahn 12 ver
fügt die in Fig. 8 dargestellte Scheibe 1 über eine
untere Kontaktbahn 120, die in voneinander isolierte
Segmente 112 und 212 aufgeteilt ist. Die Segmentierung
der unteren Kontaktbahn 120 in zwei oder mehr Segmente
112, 212 entspricht dabei der Segmentierung der oberen
Kontaktbahn 110.
Die in Fig. 8 dargestellte Scheibe 1 ist ansonsten wie
die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Scheibe 1
aufgebaut, weshalb in Fig. 8 für die bereits erörterten
Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet worden
sind, wie in Fig. 1. Die Segmentierung der oberen
Kontaktbahn 110 und der unteren Kontaktbahn 120 ge
statten es beispielsweise, auf der Fahrerseite einen
höheren Heizstrom vorzusehen als auf der Beifahrer
seite. Auf diese Weise kann die Heizleistung gezielt
auf einen Teil der Scheibe 1 konzentriert werden.
Claims (14)
1. Heizbare Scheibe mit einer Folge von Schichten
zur Erzielung eines hohen Transmissionsvermögens
im sichtbaren Spektralbereich und einem hohen
Reflexionsvermögen im infraroten Spektralbereich,
wobei die Scheibe infolge des niedrigen Flächen
widerstandes der eine Metallschicht zwischen zwei
Oxidschichten aufweisenden Schichtenfolge durch
Anlegen einer elektrischen Stromquelle beheizbar
ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (1, 21, 41, 51, 61) über
mehrere im eingebauten Zustand in horizontaler
Richtung gleichbleibende Eigenschaften aufweisen
de Bereiche (6, 7, 10; 26, 27, 30; 46, 47, 50;
56, 57, 60; 66, 67, 70) verfügt, wobei in verti
kaler Richtung zwischen diesen Bereichen (6, 7,
10; 26, 27, 30; 46, 47, 50; 56, 57, 60; 66, 67,
70) Gradienten im Flächenwiderstand vorgesehen
sind.
2. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe einen Sonnenblendenbereich (10,
30, 50, 60, 70), einen Transparenzbereich (6, 26,
46, 56, 66) und einen Scheibenwischerbereich (7,
27, 47, 57, 67) aufweist, die jeweils bezüglich
ihrer optischen und elektrischen Eigenschaften
optimiert sind.
3. Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Scheibe (1) am oberen Rand (2)
mit einer oberen Kontaktbahn (11) und am unteren
Rand (3) mit einer unteren Kontaktbahn (12) ver
sehen ist, wobei der Flächenwiderstand im der
unteren Kontaktbahn (12) benachbarten Scheibenwischerbereich
(7) den höchsten und im der oberen
Kontaktbahn (11) benachbarten Sonnenblendenbe
reich (10) den kleinsten Flächenwiderstand auf
weist, wobei der Flächenwiderstand im auf die
Transmission optimierten Transparenzbereich (6)
in einem mittleren Bereich liegt.
4. Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Scheibe (21) am rechten und
linken Rand mit seitlichen Kontaktstreifen (13,
14, 43, 44, 53, 63) versehen ist und der Flächen
widerstand der Beschichtung im Scheibenwischerbereich
(27, 47, 57) kleiner als in den übrigen
Bereichen (26, 30; 46, 50; 56, 60) ist.
5. Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die seitlichen Kontaktstreifen (43, 44) sich
nur entlang dem Scheibenwischerbereich (47) er
strecken.
6. Scheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flächenwiderstand im Transparenzbereich
(46) größer und im Sonnenblendenbereich (50)
kleiner als im Scheibenwischerbereich (47) ist.
7. Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die seitlichen Kontaktstreifen (53, 54, 63
64) sich nur entlang dem Scheibenwischerbereich
(57) und dem Transparenzbereich (56) erstrecken.
8. Scheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Scheibenwischerbereich (57) und
dem Transparenzbereich (56) eine bis in die
Kontaktstreifen (53, 63; 54, 64) hineinreichende
hochohmige schmale Trennzone (59) vorgesehen ist.
9. Scheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von Schichten
auf einer als Substrat dienenden Glasscheibe
durch Kathodenzerstäubung aufgebracht ist.
10. Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Folge von Schichten auf
einer als Substrat dienenden Kunststoffolie (31)
durch Kathodenzerstäubung aufgebracht ist, die
zwischen zwei Scheiben einlaminiert ist.
11. Scheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die beschichtete Kunststoffolie aus Polyester
(31) besteht und auf beiden Seiten von einer
Polyvinylbutyralfolie und einer Glasscheibe abge
deckt ist.
12. Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß bei einem Beschichten
in einer Anlage der Gradient quer zur Vorschub
richtung des Substrates (31) hergestellt wird,
indem die Materialquelle (35) mit geeignet ge
formten Abdeckblechen (36, 37) versehen wird.
13. Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß bei einem Beschichten
in einer Anlage der Gradient in Vorschubrichtung
des Substrates (31) hergestellt wird, indem die
Beschichtungsrate innerhalb kontinuierlich auf
einanderfolgender Zyklen definiert verändert
wird.
14. Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß am oberen Rand eine obere
Kontaktbahn (110) mit Kontaktbahnsegmenten (111,
212) und am unteren Rand eine untere Kontaktbahn
(120) mit Segmenten (112, 212) vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family
ID=6398087
Family Applications (1)
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