EP2481154A1 - Verglasung mit integrierter schaltvorrichtung, ein verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

Verglasung mit integrierter schaltvorrichtung, ein verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

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EP2481154A1
EP2481154A1 EP10747187A EP10747187A EP2481154A1 EP 2481154 A1 EP2481154 A1 EP 2481154A1 EP 10747187 A EP10747187 A EP 10747187A EP 10747187 A EP10747187 A EP 10747187A EP 2481154 A1 EP2481154 A1 EP 2481154A1
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EP
European Patent Office
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glazing
switching device
integrated switching
electrically conductive
conductive coating
Prior art date
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Ceased
Application number
EP10747187A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Degen
Stefan Droste
Gunther Vortmeier
Remi Noirot
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Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches

Definitions

  • Glazing with integrated switching device a method for its production and its use
  • the present invention relates to a glazing with integrated switching device, a process for their preparation and their use.
  • US 6,452,514 B1 discloses a device and method with capacitive sensors or arrays of capacitive sensors for triggering a switching operation.
  • a touch switch with integrated light emitter control which contains a carrier strip with light emitting diode, drive circuit and contact surfaces.
  • the present invention has for its object to provide an improved glazing, which includes a simple and inexpensive integrated switching device.
  • a further object of the present invention is to provide an improved method for producing a glazing with integrated switching device.
  • Another object of the invention is to find a new use of the glazing.
  • the glazing with integrated switching device comprises, on a disc an electrically conductive coating, at least one electrode formed by isolation regions in the electrically conductive coating, at least one button formed by at least one electrode, wherein the sum of the buttons at most 1/10 of the surface of the glazing is.
  • the advantage of the glazing according to the invention is that the electrically conductive coating with a first function can additionally be designed as a button.
  • Examples of a first function of an electrically conductive coating are the reflection of thermal radiation or the heatability of glazings.
  • the sum of the buttons is at most 1/20 and more preferably at most 1/50 of the surface of the glazings.
  • the glazings according to the invention can have areas of 100 cm 2 to 18 m 2 .
  • the glazings surfaces Preferably, the glazings surfaces of 400 cm 2 to 4 m 2 , as are customary for glazing of motor vehicles and of architectural and architectural glazings.
  • the insulation regions have a width of 5 ⁇ m to 5 mm and preferably of 10 ⁇ m to 2 mm.
  • the isolation areas may be formed by removing the coating or by circulating electrical isolation lines around the isolation region.
  • the isolation region may be electrically conductive and must be electrically isolated from the potential of the electrodes and a ground potential.
  • the isolation regions provide good capacitive properties for detecting a body through the disk on the button.
  • the electrically conductive coating preferably has a layer thickness of 10 nm to 1 ⁇ m, and particularly preferably a layer thickness of 30 nm to 300 nm. These thicknesses provide good capacitive properties for detecting a body through the disk on the button.
  • the electrically conductive coating contains conductor tracks having a width of 5 ⁇ m to 5 mm and preferably of 10 ⁇ m to 2 mm.
  • the conductor tracks of the electrodes have a width of 5 ⁇ m to 5 mm and preferably of 10 ⁇ m to 2 mm.
  • the electrodes provide good capacitive properties for detecting a body through the disk on the button.
  • the electrodes have spiral-like, comb-like or meander-like shapes.
  • the electrodes are connected to wiring and contact areas with a flat conductor in order to easily and for the user barely visible to lead the contacts out of the active glazing out.
  • an adhesive layer is additionally applied to the electrically conductive coating and a cover plate is applied to the adhesive layer, and the glazing is connected to form a laminated safety glass.
  • the glazing with integrated switching device can according to the invention, however, also be a single-pane safety glass.
  • the adhesive layer contains organic and / or inorganic luminescent pigments.
  • the glazing can be used as a projection surface for so-called head-up displays, for example, to dynamically mark the buttons for the operator.
  • the electrically conductive coatings contain conductive, preferably transparent and conductive materials and particularly preferably silver, zinc oxide, indium tin oxide, gallium, tin oxide, gold, copper, tungsten and / or mixtures thereof.
  • Silver may be applied as a conductive constituent of a screen-printing paste but preferably as at least one transparent silver layer with layer thicknesses of 5 nm to 30 nm in the electrically conductive coating.
  • the invention is particularly advantageous if the glazing contains a thermal radiation-reflecting conductive coating with a g-value ⁇ 75%.
  • G value means according to ISO 9050: 2003-08 total solar energy through the laminate according to the invention of a glazing.
  • the g-value of a glazing is calculated from the directly transmitted sunlight and the secondary infrared radiation radiated from the laminate into the interior.
  • buttons are capacitive buttons.
  • the buttons can also have inductive, thermal or all other sensor functions that are non-contact.
  • a signal circuit is connected to a supply and evaluation electronics, wherein the contact areas of the electrodes are connected via the signal circuit to the supply and evaluation electronics.
  • the supply electronics feeds at least one electrical alternating signal in the range of preferably 0.1 MHz to 10 MHz.
  • the transmitter preferably measures changes in the impedance between the electrodes and prepares the further evaluation of the switching process or completes the process by controlling an actuator, circuit breaker or a display device.
  • the signal circuit includes a high-pass filter. About the high-pass filter AC signals of the transmitter can be separated from the DC circuit.
  • buttons For switching a plurality of operations, it is particularly advantageous according to the invention to form at least two buttons to a switching field.
  • intermediate regions are arranged between the button and the electrically conductive layer and or between the electrodes and have an electrical potential difference to the electrically conductive coating and / or the electrodes. This is particularly advantageous if the electrically conductive coating is at ground potential in order to minimize the switching sensitivity outside the button. Intermediate areas that are not at ground potential increase the sensitivity of the button.
  • the object of the invention is further achieved by a method for producing a glazing according to the invention, wherein an electrically conductive coating is applied to a pane, are formed in the electrically conductive coating by insulating regions electrodes, wiring of the electrodes and contact areas and at least the contact areas on the electric conductive coating with at least one flat conductor via signal circuits to the supply and evaluation electronics are connected.
  • the coatings can be applied by physical or chemical deposition from the gas phase but also by printing processes.
  • the coatings are applied by the method of sputtering.
  • contact regions are connected to the flat conductor by a conductive adhesive or solder, preferably by ultrasonic soldering.
  • the isolation regions are introduced into the electrically conductive coating by laser ablation or mechanical abrasion.
  • the electrically conductive coating is particularly preferably removed linearly.
  • FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a glazing (I) according to the invention.
  • Fig. 2 shows a cross section through an embodiment of an inventive
  • Glazing (I) according to the section A-A 'of Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through an embodiment of a glazing according to the invention (I) according to the section B'-B of Fig. 1
  • Fig. 4 shows a cross section with schematic interconnection of an active glazing (I) according to the invention according to the section A-A of
  • FIG. 5 shows a cross section of an active glazing (I) according to the invention according to section A-A 'of FIG. 1, FIG.
  • Fig. 6 is a plan view of an embodiment of an inventive
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a further embodiment of a glazing according to the invention (I) with a schematic interconnection of the invention.
  • FIG. 9 shows a flowchart of a method according to the invention for indicating a state of an active glazing (I) and a plan view of exemplary embodiments of the status display,
  • FIG. 10 is a plan view of an inventive embodiment of a display panel of an active glazing (I) and 1 1 is a flow chart of a method according to the invention for producing a glazing (I) according to the invention.
  • FIGS 1 to 3 show a plan view of a cross section and a longitudinal section through an embodiment of a glazing (I) according to the invention.
  • an electrically conductive transparent heat reflective coating (1) having a transparent conductive silver layer was applied.
  • the glazing (I) had a g-value of 70%.
  • the total layer thickness of the coating (1) was 200 nm.
  • the area of the glazing (I) with the electrically conductive coating (1) was 5000 cm 2 .
  • spiral insulation regions (6) were present with a width of 0.1 mm.
  • the isolation regions (6) electrically separated two nested helical electrodes (2a) (3a).
  • the conductor tracks of the electrodes (2a) (3a) had a width of 1 mm.
  • cable guides (2b) (3b) and contact regions (2c) (3c) were electrically separated from the electrically conductive layer structure (1).
  • the contact regions (2c) (3c) were connected to flat conductors (10).
  • the electrodes (2a) (3a), line guides (2b) (3b) and contact areas (2c) (3c) were transparent and not or hardly visible to the viewer.
  • the electrodes (2a) (3a) were excited with an alternating voltage of 2 MHz and an alternating electric field was generated.
  • an impedance between the electrodes was measured.
  • a body for example a human finger
  • the electric field changed and, as a consequence, the impedance between the electrodes (2a) (3a).
  • the change in impedance was measured.
  • the alternating electric field penetrated the glass pane (5).
  • a button (16) having an area of 9 cm 2 was produced in the region of the electrodes (2a) (3a) by the alternating field.
  • the electrically conductive coating (1) outside the electrode region (2a) (3a) was grounded via a further contact region (3c).
  • intermediate regions (7) between the electrically conductive coating (1) and the electrodes (2a) (2b) were electrically insulated from the electrically conductive coating (1) via further insulation regions (6).
  • the disk (5) with the electrically conductive coating (1), the insulation regions (6) and parts of the flat conductor (10) were connected via an adhesive layer (9) with polyvinyl butyral and luminescent particles with a cover plate (8).
  • the cover disc (8) was outboard in the vehicle.
  • the button (16) was aligned to the passenger compartment.
  • the button (16) could be operated from the interior of the vehicle.
  • the button (16) was dynamically marked via luminescence in the polyvinyl butyral via a dynamic projection (head-up display, not shown) in the vehicle.
  • a transparent button (16) could be formed in a simple manner from regions of a heat-reflecting and heatable layer (1) of a windshield that can be used to control functions of the vehicle.
  • FIG. 4 shows an alternative cross-section with schematic interconnection of an active glazing (I) according to the invention according to section AA of FIG. 1.
  • the glazing (I) contained an electrochromic layer structure (15) between the electrode structures (2a) (3a) and an additional further electrically conductive layer (14).
  • an electrochromic layer structure (15) between the electrode structures (2a) (3a) and an additional further electrically conductive layer (14).
  • the signal circuit contained a switch (19) which was connected to the supply and evaluation electronics (13).
  • the transmittance of the active glazing (I) on an area of about 4990 cm 2 could be adjusted.
  • the power circuit (12) also contained at least one switch (19), which was also connected to the supply and evaluation electronics (13).
  • the independent Switching possibility of display area (16) and the remaining area of the active glazing (I) was first the fast-reacting display surface (16) are switched and then the remaining surface of the active glazing (I).
  • the electrodes (2a) (3a) were further used to form the alternating electric field of a button (16), so that a combined switching and display surface (16) was present.
  • the electrodes (2a) (3a) were excited with an AC voltage of 2 MHz to provide an AC electric field for the button (16).
  • the contact areas (2c) (3c) were connected to the supply and evaluation electronics (13) via a signal circuit (11). A high pass in the signal circuit (1 1) separated the alternating voltages and the DC voltages.
  • a switch (19) for the display area was closed and the active layer structure (15) first changed its state in the display area (16). Due to the small area of 9 cm 2 , the layer structure (15) in the display area (16) changed the transmittance within 10 ms to 10 s. The operator was informed about the detection within a short time. The change in the switching state of the active glazing with an area of 4990 cm 2 was then carried out within a period of 20 s to 3600 s.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the active glazing according to the invention according to the exemplary embodiment of FIG. 4.
  • the difference from the glazing according to FIG. 4 lies in the fact that insulation regions (6) were additionally introduced into the active layer structure (15).
  • the sensitivity of the switching region (16) and / or the reaction time of the display region (16) could be further increased.
  • FIG. 6 shows embodiments of the inventive heat-insulating glazing (I) with a button (16) or a configuration as an active electrochromic glazing with switching and display surface (16).
  • the electrically conductive layer structure (1) was edge-coated in the edge area (4) of the pane (5) in a frame shape and was at ground potential.
  • the active glazing (I) was connected via switchable power circuits (12) and switchable signal circuits (1 1) to the supply and evaluation electronics (13).
  • FIG. 7 and 8 show a continuation of the embodiment according to FIG. 6, an inventive heat protection glazing with a field of buttons (16.1) (16.2) or in an alternative embodiment an active electrochromic glazing with a field of switching and / or display surfaces (16.1) (16.2).
  • the electrodes (2a) (3a), the wirings (2b) (3b) of the electrodes (2a) (3a) were arranged so as to avoid overlapping outside the display area (16). In particular, a control of the active layer structure (15) in the region of the line feeds (2b) (3b) was thereby avoided.
  • FIG. 9 shows in detail an embodiment of a method according to the invention for activating or deactivating an electrochromic glazing (I) and the state change from opaque to transparent within the display area (16) and on the remaining active glazing (I) with the electrically conductive coating (1).
  • Fig. 10 shows a field of display surfaces (16.1) (16.2) (16.3) (16.4) for indicating intermediate states in the transmittance of an electrochromic glazing (I) for the information of an operator.
  • the active glazing (I) could be switched from completely transparent to opaque via three intermediate states, and the selected state could be displayed.
  • the switching state of the active glazing (I) and the display area (16.1) were displayed in segments 16.1) (16.2) (16.3) (16.4) activated in segments. The operator was thus immediately and clearly informed about the selected switching state of the electrochromic glazing (I) before the electrochromic glazing assumed the selected state.
  • FIG. 1 1 shows in a flow chart the detailed method steps for producing a glazing according to the invention with switching device. It was not foreseeable for the person skilled in the art that existing electrically conductive layer structures (1) or electrode layers (1) (14) could easily be developed into a button and / or display surface (16) for switching states of an active glazing (I), without to impair the existing function of the glazing / active glazing (I).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung umfassend, auf einer Scheibe (5) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (1), - mindestens eine Elektrode (2a)(3a) gebildet durch Isolationsbereiche (6) in der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1) und - mindestens eine Schaltfläche (16) gebildet durch mindestens eine Elektrode (2a)(3a), wobei die Summe der Schaltflächen (16) maximal 1/10 der Fläche der Verglasung (I) beträgt. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung.

Description

Verglasung mit integrierter Schaltvorrichtung, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verglasung mit integrierter Schaltvorrichtung, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
Es ist bekannt, dass eine Anordnung von zwei Elektroden ein elektrisches Feld durch dielektrisches Material hindurch erzeugt. Nähert sich ein Objekt dem dielektrischen Material wird die Ladungsverteilung und das resultierende elektrische Feld beeinflusst. Durch eine geeignete Auswerteelektronik kann die Änderung des elektrischen Feldes detektiert werden und ein Schaltvorgang und / oder Anzeigevorgang ausgelöst werden.
Beispielsweise offenbart die US 6,452,514 B1 eine Vorrichtung und Methode mit kapazitiven Sensoren oder Feldern von kapazitiven Sensoren zur Auslösung eines Schaltvorgangs.
Aus der EP 1 515 21 1 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kapazitiven Steuerung von Komponenten eines Kraftfahrzeugs bekannt.
Aus der DE 1 129 270 ist eine Anzeigeeinrichtung für den Einschaltzustand von elektrischen Kochplatten hinter dem Betätigungsglied einer Schaltstelle bekannt, um eine gegen Stoßeinwirkung stabile und kostengünstige Anzeigevorrichtung über den Einschaltzustand bereitzustellen.
Aus der DD 148 424 ist ein Berührungsschalter mit integrierter Lichtemitteransteuerung bekannt, der einen Trägerstreifen mit Lichtemitterdiode, Ansteuerschaltung und Kontaktflächen enthält.
Dabei ist es allerdings notwendig, dass die Schaltvorrichtungen und / oder Anzeigevorrichtungen aufwändig an die dielektrischen Materialien angebracht oder aufgebracht und angepasst werden müssen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verglasung bereitzustellen, die eine einfache und kostengünstig integrierte Schaltvorrichtung enthält.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Verglasung mit integrierter Schaltvorrichtung bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin eine neue Verwendung der Verglasung zu finden.
Die Aufgaben werden durch die in den unabhängigen Patentansprüchen 1 , 18 und 22 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gegeben.
Die erfindungsgemäße Verglasung mit integrierter Schaltvorrichtung umfasst, auf einer Scheibe eine elektrisch leitfähige Beschichtung, mindestens eine Elektrode gebildet durch Isolationsbereiche in der elektrisch leitfähigen Beschichtung, mindestens eine Schaltfläche gebildet durch mindestens eine Elektrode, wobei die Summe der Schaltflächen maximal 1/10 der Fläche der Verglasung beträgt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verglasung besteht darin, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung mit einer ersten Funktion zusätzlich als Schaltfläche ausgebildet werden kann. Beispiele für eine erste Funktion einer elektrisch leitfähigen Beschichtung sind die Reflektion von Wärmestrahlung oder die Beheizbarkeit von Verglasungen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Summe der Schaltflächen maximal 1/20 und besonders bevorzugt maximal 1/50 der Fläche der Verglasungen.
Die erfindungsgemäßen Verglasungen können Flächen von 100 cm2 bis 18 m2 aufweisen. Bevorzugt weisen die Verglasungen Flächen von 400 cm2 bis 4 m2 auf, wie sie für Verglasungen von Kraftfahrzeugen und von Bau- und Architekturverglasungen üblich sind.
Gemäß der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Isolationsbereiche eine Breite von 5 μηη bis 5 mm und bevorzugt von 10 μηη bis 2 mm aufweisen. Die Isolationsbereiche können durch Entfernung der Beschichtung oder durch, den Isolationsbereich umlaufende, elektrische Trennlinien gebildet werden. Der Isolationsbereich kann elektrisch leitfähig sein und muss von dem Potential der Elektroden und einem Massepotential elektrisch getrennt sein. Mit den Isolationsbereichen werden gute kapazitive Eigenschaften zur Detektion eines Körpers durch die Scheibe hindurch auf der Schaltfläche erzielt.
Die elektrisch leitfähige Beschichtung weist erfindungsgemäß bevorzugt eine Schichtdicke von 10 nm bis 1 μηη und besonders bevorzugt eine Schichtdicke von 30 nm bis 300 nm auf. Mit diesen Dicken werden gute kapazitive Eigenschaften zur Detektion eines Körpers durch die Scheibe hindurch auf der Schaltfläche erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die elektrisch leitfähige Beschichtung Leiterbahnen mit einer eine Breite von 5 μηη bis 5 mm und bevorzugt von 10 μηη bis 2 mm.
Gemäß der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leiterbahnen der Elektroden eine Breite von 5 μηη bis 5 mm und bevorzugt von 10 μηη bis 2 mm aufweisen. Mit den Elektroden werden gute kapazitive Eigenschaften zur Detektion eines Körpers durch die Scheibe hindurch auf der Schaltfläche erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Elektroden spiralartige, kammartige oder mäanderartige Formen auf.
Ebenso ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft wenn die Elektroden mit Leitungsführungen und Kontaktbereichen mit einem Flachleiter verbunden sind, um auf einfache Weise und für den Benutzer kaum sichtbar die Kontakte aus der aktiven Verglasung heraus zu führen.
Bevorzugt ist auf die elektrisch leitfähige Beschichtung zusätzlich eine Haftschicht und auf der Haftschicht eine Deckscheibe aufgebracht und die Verglasung ist zu einem Verbundsicherheitsglas verbunden.
Die Verglasung mit integrierter Schaltvorrichtung kann erfindungsgemäß aber auch ein Einscheibensicherheitsglas sein. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Haftschicht organische und / oder anorganische lumineszierende Pigmente. Die Verglasung kann als Projektionsfläche für sogenannte Head-up Displays verwendet werden, um beispielsweise die Schaltflächen für den Bediener dynamisch zu markieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthalten die elektrisch leitfähige Beschichtungen leitfähige, bevorzugt transparente und leitfähige Materialien und besonders bevorzugt Silber, Zinkoxid, Indiumzinnoxid, Gallium, Zinnoxid, Gold, Kupfer, Wolfram und / oder Gemische davon. Silber kann als leitfähiger Bestandteil einer Siebdruckpaste aber bevorzugt als mindestens eine transparente Silberschicht mit Schichtdicken von 5 nm bis 30 nm in der elektrisch leitfähigen Beschichtung aufgebracht sein.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft wenn die Verglasung eine Wärmestrahlung reflektierende leitfähige Beschichtung mit einem g-Wert < 75% enthält. «g-Wert» bedeutet nach ISO 9050:2003-08 Gesamttransmissionsgrad an Sonnenenergie durch das erfindungsgemäße Laminat einer Verglasung. Der g-Wert einer Verglasung berechnet sich aus dem direkt transmittierten Sonnenlicht und dem sekundär vom Laminat in den Innenraum abgestrahltem Infrarotlicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltflächen kapazitive Schaltflächen. Die Schaltflächen können aber auch induktive, thermische oder sämtliche andere Sensorfunktionen aufweisen, die berührungslos sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Signalstromkreis mit einer Versorgungs- und Auswerteelektronik verbunden, wobei die Kontaktbereiche der Elektroden über den Signalstromkreis mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik verbunden sind.
Die Versorgungselektronik speist mindestens ein elektrisches Wechselsignal im Bereich von bevorzugt 0,1 MHz bis 10 MHz ein. Die Auswerteelektronik misst bevorzugt Änderungen der Impedanz zwischen den Elektroden und bereitet die weitere Auswertung des Schaltvorganges vor oder schließt den Vorgang durch Steuerung eines Aktors, Leistungsschalter oder eine Anzeigevorrichtung ab. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der Signalstromkreis einen Hochpassfilter. Über den Hochpassfilter können Wechselstromsignale der Auswerteelektronik vom Gleichstromkreis getrennt werden.
Zur Schaltung von mehreren Vorgängen ist es gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft mindestens zwei Schaltflächen zu einem Schaltfeld auszubilden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Zwischenbereiche zwischen der Schaltfläche und der elektrisch leitfähigen Schicht und oder zwischen den Elektroden angeordnet und weisen einen elektrischen Potentialunterschied zur elektrisch leitfähigen Beschichtung und / oder den Elektroden auf. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die elektrisch leitfähige Beschichtung auf Massepotential liegt um die Schaltsensitivität außerhalb der Schaltfläche zu minimieren. Über Zwischenbereiche, die nicht auf Massepotential liegen, wird die Sensitivität der Schaltfläche erhöht.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verglasung gelöst, wobei auf eine Scheibe eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufgebracht wird, in die elektrisch leitfähige Beschichtung durch Isolationsbereiche Elektroden, Leitungsführungen der Elektroden und Kontaktbereiche gebildet werden und mindestens die Kontaktbereiche auf der elektrisch leitfähigen Beschichtung mit mindestens einem Flachleiter über Signalstromkreise mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik verbunden werden.
Die Beschichtungen können über physikalische oder chemische Abscheidung aus der Gasphase aber auch durch Druckverfahren aufgebracht werden. Bevorzugt werden die Beschichtungen mit dem Verfahren des Kathodenzerstäubens aufgebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Kontaktbereiche durch einen leitfähigen Kleber oder Lot, bevorzugt durch Ultraschalllötung mit dem Flachleiter verbunden.
In Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Scheibe mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung, Teilen des Flachleiters und den Isolationsbereichen eine Haftschicht und eine Deckscheibe aufgebracht und die Verglasung zu einem Verbundsicherheitsglas verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Isolationsbereiche durch Laserablation oder mechanische Abrasion in die elektrisch leitfähige Beschichtung eingebracht. Besonders bevorzugt wird dabei die elektrisch leitfähige Beschichtung linienformig entfernt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 1 1 schematisiert dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verglasung (I),
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verglasung (I) gemäß dem Schnitt A-A' der Fig. 1 ,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verglasung (I) gemäß dem Schnitt B'-B der Fig. 1 , Fig. 4 einen Querschnitt mit schematisierter Verschaltung einer erfindungsgemäßen aktiven Verglasung (I) gemäß dem Schnitt A-A der
Fig. 1 ,
Fig. 5 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen aktiven Verglasung (I) gemäß dem Schnitt A-A' der Fig. 1 ,
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verglasung (I) mit schematisierter Verschaltung,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verglasung (I) mit schematisierter Verschaltung, Fig. 8 ein Schema einer Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verglasung (I) mit schematisierter Verschaltung der
Verglasung,
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anzeige eines Zustande einer aktiven Verglasung (I) und eine Draufsicht auf Ausführungsbeispiele der Zustandsanzeige,
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Anzeigefeldes einer aktiven Verglasung (I) und Fig. 1 1 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verglasung (I).
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Figuren nach Aufbau und gegebenenfalls auch nach Wirkweise der dargestellten Erfindung.
Figuren 1 bis 3 zeigen eine Draufsicht auf einen Querschnitt und einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verglasung (I). Auf eine Windschutzscheibe (5) eines Fahrzeugs war eine elektrisch leitfähige transparente wärmereflektierende Beschichtung (1 ) mit einer transparenten leitfähigen Silberschicht aufgebracht worden. Die Verglasung (I) hatte einen g-Wert von 70 %. Die Gesamtschichtdicke der Beschichtung (1 ) betrug 200 nm. Die Fläche der Verglasung (I) mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) betrug 5000 cm2. In der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) waren spiralförmige Isolationsbereiche (6) mit einer Breite von 0,1 mm vorhanden. Die Isolationsbereiche (6) trennten zwei ineinander liegende spiralförmige Elektroden (2a)(3a) elektrisch voneinander. Die Leiterbahnen der Elektroden (2a)(3a) hatten eine Breite von 1 mm. Durch weitere Isolationsbereiche (6) wurden Leitungsführungen (2b)(3b) und Kontaktbereiche (2c)(3c) von der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (1 ) elektrisch getrennt. Im Randbereich (4) der Glasscheibe (1 ) waren die Kontaktbereiche (2c)(3c) mit Flachleitern (10) verbunden. Die Elektroden (2a)(3a), Leitungsführungen (2b)(3b) und Kontaktbereiche (2c)(3c) waren transparent und für den Betrachter nicht oder kaum sichtbar. Die Elektroden (2a)(3a) wurden mit einer Wechselspannung von 2 MHz angeregt und ein elektrisches Wechselfeld wurde erzeugt. In Abhängigkeit von der Breite der Isolationsbereiche (6), der Form der Elektroden (2a)(3a), der Schichtdicke der Elektroden (2a)(3a), der Glasscheibe (5) und der verwendeten Materialien wurde eine Impedanz zwischen den Elektroden gemessen. Näherte sich ein Körper, beispielsweise ein menschlicher Finger, den Elektroden (2a)(3a) und / oder der Glasscheibe (5), änderte sich das elektrische Feld und in der Folge die Impedanz zwischen den Elektroden (2a)(3a). Die Änderung der Impedanz wurde messtechnisch erfasst. Das elektrische Wechselfeld durchdrang die Glasscheibe (5). Auf der der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur abgewandten Seite der Glasscheibe (5) wurde im Bereich der Elektroden (2a)(3a) durch das Wechselfeld eine Schaltfläche (16) mit einer Fläche von 9 cm2 erzeugt. Zur Vermeidung von ungewollten Detektionen von Körpern außerhalb der Schaltfläche (16) war die elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ) außerhalb des Elektrodenbereichs (2a)(3a) über einen weiteren Kontaktbereich (3c) auf Massepotential gelegt. Zur Erhöhung der Sensitivität der Anordnung wurden über weitere Isolationsbereiche (6) Zwischenbereiche (7) zwischen der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) und den Elektroden (2a)(2b) von der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) elektrisch isoliert. Die Scheibe (5) mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ), den Isolationsbereichen (6) und Teilen des Flachleiters (10) waren über eine Haftschicht (9) mit Polyvinylbutyral und lumineszierenden Partikeln mit einer Deckscheibe (8) verbunden. Die Deckscheibe (8) war im Fahrzeug außenliegend. Die Schaltfläche (16) war zum Fahrgastraum hin ausgerichtet. Die Schaltfläche (16) konnte vom Innenraum des Fahrzeugs aus bedient werden. Die Schaltfläche (16) wurde über Lumineszenz im Polyvinylbutyral über eine dynamische Projektion (Head-up Display, nicht dargestellt) im Fahrzeug dynamisch markiert.
Es war für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass auf einfache Weise eine transparente Schaltfläche (16) aus Bereichen einer wärmereflektierenden und beheizbaren Schicht (1 ) einer Windschutzscheibe gebildet werden konnte, die zur Ansteuerung von Funktionen des Fahrzeugs genutzt werden kann.
Figur 4 zeigt einen alternativen Querschnitt mit schematisierter Verschaltung einer erfindungsgemäßen aktiven Verglasung (I) gemäß dem Schnitt A-A der Fig. 1 . Die Verglasung (I) enthielt zwischen den Elektrodenstrukturen (2a)(3a) und einer zusätzlichen weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14) eine elektrochrome Schichtstruktur (15). Bei Anlegen einer elektrischen Gleichspannung über einen Signalstromkreis zwischen den Elektrodenstrukturen (2a)(3a) und der weiteren elektrisch leitfähigen Schicht (14) konnte der Lichttransmissionsgrad der elektrochromen Schichtstruktur (15) im Anzeigebereich (16) auf einer Fläche von 9 cm2 eingestellt werden. Zur Ansteuerung des Anzeigebereichs (16) enthielt der Signalstromkreis einen Schalter (19) der mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden war. Durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung über einen Leistungsstromkreis zwischen der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (1 ) und der weiteren elektrisch leitfähige Beschichtung (14) konnte auch der Transmissionsgrad der aktiven Verglasung (I) auf einer Fläche von etwa 4990 cm2 eingestellt werden. Der Leistungsstromkreis (12) enthielt ebenfalls mindestens einen Schalter (19), der ebenfalls mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden war. Durch die unabhängige Schaltmöglichkeit von Anzeigebereich (16) und dem übrigen Bereich der aktiven Verglasung (I) konnte zuerst die schnell reagierende Anzeigefläche (16) geschaltet werden und danach die übrige Fläche der aktiven Verglasung (I). Die Elektroden (2a)(3a) wurden weiter zur Ausbildung des elektrischen Wechselfeldes einer Schaltfläche (16) genutzt, sodass eine kombinierte Schalt- und Anzeigefläche (16) vorhanden war. Zusätzlich wurden die Elektroden (2a)(3a) mit einer Wechselspannung von 2 MHz angeregt, um ein elektrisches Wechselfeld für die Schaltfläche (16) bereitzustellen. Zur Messung der Impedanz zwischen den Elektrodenstrukturen (2a)(2b) wurden die Kontaktbereiche (2c)(3c) über einen Signalstromkreis (1 1 ) mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden. Ein Hochpass im Signalstromkreis (1 1 ) trennte die Wechselspannungen und die Gleichspannungen.
Bei Detektion eines Körpers im elektrischen Wechselfeld des Schaltbereichs (16) wurde beispielsweise ein Schalter (19) für den Anzeigebereich geschlossen und die aktive Schichtstruktur (15) änderte zuerst im Anzeigebereich (16) ihren Zustand. Durch die geringe Fläche von 9 cm2 änderte die Schichtstruktur (15) im Anzeigebereich (16) innerhalb von 10 ms bis 10 s den Transmissionsgrad. Der Bediener wurde damit innerhalb kurzer Zeit über die Detektion informiert. Die Änderung des Schaltzustandes der aktiven Verglasung mit einer Fläche von 4990 cm2 erfolgte danach innerhalb einer Zeitspanne von 20 s bis 3600 s.
Es war für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass auf einfache Weise eine Schalt- / und schnell reagierende Anzeigefläche (16) in bestehende elektrisch leitfähige Beschichtungen (1 ) integriert werden konnte und damit eine elektrochrome Verglasung (I) bereitgestellt werden konnte, die einem Bediener innerhalb kurzer Zeit den Schaltzustand der elektrochromen Verglasung (I) anzeigte.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen aktiven Verglasung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4. Der Unterschied zu der Verglasung nach Fig. 4 liegt darin, dass Isolationsbereiche (6) zusätzlich in der aktiven Schichtstruktur (15) eingebracht waren. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung konnte die Empfindlichkeit des Schaltbereichs (16) und / oder die Reaktionszeit des Anzeigebereichs (16) weiter erhöht werden. Fig. 6 zeigt Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wärmeschutzverglasung (I) mit einer Schaltfläche (16) oder eine Ausgestaltung als aktive elektrochrome Verglasung mit Schalt- / und Anzeigefläche (16). Die elektrisch leitfähige Schichtstruktur (1 ) war im Randbereich (4) der Scheibe (5) rahmenförmig randentschichtet und lag auf Massepotential. Die aktive Verglasung (I) war über schaltbare Leistungsstromkreise (12) und schaltbare Signalstromkreise (1 1 ) mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen in Fortführung des Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 6 eine erfindungsgemäße Wärmeschutzverglasung mit einem Feld von Schaltflächen (16.1 )(16.2) oder in einer alternativen Ausgestaltung eine aktive elektrochrome Verglasung mit einem Feld von Schalt- und / oder Anzeigeflächen (16.1 )(16.2). Die Elektroden (2a)(3a), die Leitungsführungen (2b)(3b) der Elektroden (2a)(3a) waren so angeordnet, dass eine Überlappung außerhalb des Anzeigebereichs (16) vermieden wurde. Insbesondere wurde dadurch eine Ansteuerung der aktiven Schichtstruktur (15) im Bereich der Leitungszuführungen (2b)(3b) vermieden.
Fig. 9 zeigt detailliert ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aktivieren oder Deaktivieren einer elektrochromen Verglasung (I) sowie den Zustandswechsel von opak zu transparent innerhalb der Anzeigefläche (16) und auf der übrigen aktiven Verglasung (I) mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ).
Fig. 10 zeigt ein Feld von Anzeigeflächen (16.1 ) (16.2) (16.3) (16.4) zur Anzeige von Zwischenzuständen im Transmissionsgrad einer elektrochromen Verglasung (I) zur Information eines Bedieners. Im Ausführungsbeispiel konnte die aktive Verglasung (I) über drei Zwischenzustände von vollständig transparent bis zu opak geschaltet werden und der gewählte Zustand angezeigt werden. Durch mehrfaches Detektieren eines Körpers an mindestens einer Schaltfläche (16.1 ) 16.1 ) (16.2) (16.3) (16.4) wurden segmentweise der Schaltzustand der aktiven Verglasung (I) und die Anzeigefläche (16.1 ) 16.1 ) (16.2) (16.3) (16.4) in Segmenten aktiviert. Der Bediener wurde somit unmittelbar und eindeutig über den gewählten Schaltzustand der elektrochromen Verglasung (I) informiert, bevor die elektrochrome Verglasung den gewählten Zustand einnahm.
Fig. 1 1 zeigt in einem Flussdiagramm die detaillierten Verfahrensschritte zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verglasung mit Schaltvorrichtung. Es war für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass sich auf einfache Weise vorhandene elektrisch leitfähige Schichtstrukturen (1 ) oder Elektrodenschichten (1 )(14) zu einer Schaltfläche und / oder Anzeigefläche (16) für Schaltzustände einer aktiven Verglasungen (I) weiterentwickeln ließen, ohne die vorhandene Funktion der Verglasung / aktiven Verglasung (I) zu beeinträchtigen.
Bezugszeichenliste: i) Verglasung / Aktive Verglasung
1 ) elektrisch leitfähige Beschichtung
2a) erste Elektrode
2b) Leitungsführung erste Elektrode
2c) Kontaktbereich erste Elektrode
3a) zweite Elektrode
3b) Leitungsführung zweite Elektrode
3c) Kontaktbereich zweite Elektrode
4) Randbereich
5) Scheibe
6) Isolationsbereich
7) Zwischenbereiche
8) Deckscheibe
9) Haftschicht
10) Flachleiter
1 1 ) Signalstromkreis
12) Leistungsstromkreis
13) Versorgungs- und Auswerteelektronik
14) weitere elektrisch leitfähige Schicht
15) Aktive Schichtstruktur
16) Schaltfläche / Anzeigefläche
(16.1 )(16.2)(16.3)(16.4) Segmente Schaltfläche / Anzeigefläche (19) Schalter

Claims

Patentansprüche
1. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung umfassend, auf einer Scheibe (5) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ),
mindestens eine Elektrode (2a)(3a) gebildet durch Isolationsbereiche (6) in der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) und mindestens eine Schaltfläche (16) gebildet durch mindestens eine Elektrode (2a)(3a),
wobei die Summe der Schaltflächen (16) maximal 1/10 der Fläche der Verglasung (I) beträgt.
2. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die
Summe der Schaltflächen (16) bevorzugt maximal 1/20 und besonders bevorzugt 1/50 der Fläche der Verglasung (I) beträgt.
3. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Isolationsbereiche (6) eine Breite von 5 μηη bis 5 mm und bevorzugt von 10 μηη bis 2 mm aufweisen.
4. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (1 ) eine Schichtdicke von 10 nm bis 1 μηη aufweist, bevorzugt von 30 nm bis 300 nm.
5. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ) Leiterbahnen mit Breiten von 1 μηη bis 5 mm und bevorzugt von 10 μηη bis 2 mm aufweist.
6. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elektroden (2a)(3a) eine Breite von 5 μηη bis 5 mm und bevorzugt von 10 μηη bis 2 mm aufweisen.
7. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens eine der Elektroden (2a)(3a) eine spiralartige, kammartige oder mäanderartige Form aufweist.
8. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Versorgungs- und Auswerteelektronik (13), wobei die Elektroden (2a)(3a) mit Leitungsführungen (2b)(3b) und Kontaktbereichen (2c)(3c) über einen
Flachleiter (10) mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden sind.
9. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei auf die elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ) zusätzlich eine Haftschicht (9) und auf der Haftschicht (9) eine Deckscheibe (8) aufgebracht sind.
10. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die
Haftschicht (9) organische und / oder anorganische lumineszierende Pigmente enthält.
1 1. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
10, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ) Silber, Zinkoxid, Zinnoxid, Indiumzinnoxid, Gallium, Gold, Kupfer, Wolfram und / oder Gemische davon enthält.
12. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
1 1 , wobei die Verglasung einen g-Wert < 75% aufweist.
13. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
12, wobei die Schaltflächen (16) kapazitive Schaltflächen sind.
14. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit zusätzlich einem Signalstromkreis (1 1 ) und einer Versorgungs- und
Auswerteelektronik, wobei Kontaktbereiche (2c)(3c) über den Signalstromkreis (1 1 ) mit der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden sind.
15. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Signalstromkreis (1 1 ) einen Hochpassfilter enthält.
16. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
15, wobei mindestens zwei kapazitive Schaltflächen mindestens ein Schaltfeld bilden.
17. Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
16, wobei Zwischenbereiche (7) der Schaltflächen (16) einen elektrischen
Potentailunterschied zur elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) aufweisen.
18. Verfahren zur Herstellung einer Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 17, wobei a. auf eine Scheibe (5) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ) aufgebracht wird,
b. in die elektrisch leitfähige Beschichtung (1 ) Isolationsbereiche (6)
Elektroden (2a)(3a), Leitungsführungen der Elektroden (2b)(3b) und Kontaktbereiche (2c)(3c) ausbilden und
c. mindestens die Kontaktbereiche (2c)(3c) der Elektroden über mindestens einen Flachleiter (10) mit Signalstromkreisen (1 1 ) und der Versorgungs- und Auswerteelektronik (13) verbunden werden.
19. Verfahren zur Herstellung einer Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung (I) nach Anspruch 18, wobei die Kontaktbereiche (2c)(3c) mit leitfähigem Kleber oder Löten, bevorzugt Ultraschalllöten verbunden werden.
20. Verfahren zur Herstellung einer Verglasung (I) mit integrierter Schaltvorrichtung (I) nach Anspruch 18 oder 19, wobei auf die Scheibe (5) mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung (1 ) und den Isolationsbereichen (6), eine Haftschicht (9) und eine Deckscheibe (10) aufgebracht und verbunden werden.
21. Verfahren zur Herstellung einer Verglasung nach einem der Ansprüche 18 bis 19, wobei die Isolationsbereiche (6) durch Laserablation oder mechanische Abrasion in die elektrisch leitfähige Beschichtung (15) eingebracht werden.
22. Verwendung der Verglasung (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in der
Fahrzeug- , Bau- oder Innenarchitekturverglasung mit integrierter Schalt- und Anzeigevorrichtung.
23. Verwendung der Verglasung (I) nach Anspruch 22 in einer aktiven Verglasung mit integrierter Schalt- und Anzeigevorrichtung.
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