EP4665574A1 - Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen eigenschaften - Google Patents

Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen eigenschaften

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EP4665574A1
EP4665574A1 EP24701556.3A EP24701556A EP4665574A1 EP 4665574 A1 EP4665574 A1 EP 4665574A1 EP 24701556 A EP24701556 A EP 24701556A EP 4665574 A1 EP4665574 A1 EP 4665574A1
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EP
European Patent Office
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surface electrode
functional element
composite pane
layer
region
Prior art date
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Pending
Application number
EP24701556.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian SCHURSE
Bernhard Reul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Sekurit France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Sekurit France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Sekurit France SAS filed Critical Saint Gobain Sekurit France SAS
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Definitions

  • the invention relates to a composite pane with electrically controllable optical properties and its use.
  • Composite panes with electrically controllable optical properties are known as such. They are equipped with functional elements which comprise an active layer or layer sequence between two surface electrodes, whereby the optical properties of the active layer or layer sequence can be changed by an electrical voltage applied to the surface electrodes.
  • functional elements include SPD functional elements (suspended particle device), which are known for example from EP 0876608 B1 and WO 2011033313 A1. The transmission of visible light through SPD functional elements can be controlled by the applied voltage.
  • PDLC functional elements polymer dispersed liquid crystal
  • the active layer contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix.
  • Electrochromic functional elements are also known, for example from US 20120026573 A1, WO 2010147494 A1 and EP 1862849 A1 and WO 2012007334 A1, in which a change in transmission occurs through electrochemical processes that are induced by the applied electrical voltage.
  • Such composite panes can be used, for example, as vehicle windows, the light transmission behavior of which can then be controlled electrically. They can be used, for example, as roof panes to reduce solar radiation or to reduce annoying reflections.
  • roof panes are known, for example, from DE 10043141 A1 and EP 3456913 A1.
  • Windshields have also been proposed in which an electrically controllable sun visor is implemented by means of a switchable functional element in order to replace the conventional mechanically folding sun visor in Motor vehicles.
  • Windscreens with electrically controlled sun visors are known, for example, from DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 and DE 102007027296 A1.
  • such composite panes can be used not only in the vehicle sector, but also, for example, in building glazing or interior window panes.
  • the electrically controllable functional elements are typically provided as a multilayer film and embedded in the intermediate layer of the composite pane.
  • the multilayer film is made up of two carrier films, typically based on PET, with the surface electrodes deposited on them, typically based on ITO, and the active layer or layer sequence in between.
  • a contact area is typically created for each surface electrode by removing the opposite carrier film with the other surface electrode and the active layer or layer sequence, so that the said surface electrode is exposed in the contact area and can be electrically contacted via a current busbar, typically a strip of copper foil. Electrical conductors are connected to the current busbars, which lead beyond the side edge of the composite pane in order to connect the functional element to the external voltage source.
  • the contact areas of the two surface electrodes are typically formed on opposite sides of the functional element, which is advantageous for the optical behavior of the functional element because it ensures more uniform and sometimes faster switching behavior.
  • this fact brings with it disadvantages in terms of production. Since the process steps for electrical contacting are carried out on opposite sides of the functional element, the manufacturing effort is increased. In particular, comparatively long electrical conductors are required, which are applied, for example, as metal wires with a plotter to thermoplastic films of the intermediate layer of the composite pane, which is time-consuming.
  • a composite pane with an electrically controllable functional element is known, the contacting areas of which are arranged on opposite sides of the functional element.
  • the current collecting rails have an L-shape, so that the current collecting rail of the first surface electrode in a connection area starting from a first contacting area to the opposite side of the functional element. This allows the electrical conductors to be connected to the two current collecting bars on the same side of the functional element.
  • the second carrier film, the second surface electrode and the active layer or layer sequence must be removed in the connection area in order to arrange the current collecting bar on the first surface electrode, and the second surface electrode then directly adjoins the connection area in which the first surface electrode is exposed, there is a risk that the second surface electrode will come into contact with the first surface electrode, the current collecting bar of the first surface electrode or their electrical contacts and cause a short circuit.
  • the present invention is based on the object of providing an improved composite pane with electrically controllable optical properties, which is in particular easier to produce and in which short circuits are avoided.
  • the invention is based on the approach of extending one of the busbars and leading it in a connection area to the opposite side of the functional element, where the other busbar is also positioned.
  • the electrical connection of both busbars can then be made on the same side of the functional element, which reduces the manufacturing effort. Fewer long electrical conductors are then required, so that their design can be carried out more quickly, for example with a plotter.
  • the composite pane according to the invention with electrically controllable optical properties comprises an outer pane and an inner pane which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer.
  • the composite pane also comprises an electrically controllable functional element which is embedded in the intermediate layer.
  • the functional element has, in the order given, a first carrier film, a first surface electrode, an active layer or layer sequence with electrically controllable optical properties, a second surface electrode and a second carrier film.
  • the carrier films, the surface electrodes and the active layer/layer sequence are typically arranged substantially parallel to the surfaces of the outer pane and the inner pane.
  • the functional element has a first contacting area, which is provided for the electrical connection of the first surface electrode.
  • the first contacting area the second carrier film, the second surface electrode and the active layer or layer sequence are removed.
  • the first carrier film and the first surface electrode remain, so that the first surface electrode is exposed and can be electrically contacted.
  • the first surface electrode is electrically connected to a current collecting bar.
  • the current collecting bar is arranged on the first surface electrode in the first contacting area.
  • the functional element also has a second contacting area, which is provided for the electrical connection of the second surface electrode.
  • the first carrier film, the first surface electrode and the active layer or layer sequence are removed.
  • the second carrier film and the second surface electrode remain, so that the second surface electrode is exposed and can be electrically contacted.
  • the second surface electrode is electrically connected to at least one current collecting rail.
  • the at least one current collecting rail is arranged in the second contacting area on the second surface electrode.
  • the first contacting area and the second contacting area are arranged on opposite sides of the functional element.
  • the current busbar of the first surface electrode i.e. the current busbar which is arranged on the first surface electrode in the first contacting area, is connected to it and is electrically connected to it
  • the connection area is formed exactly like the first contacting area in that the second carrier film, the second surface electrode and the active layer or layer sequence are removed.
  • the contact areas preferably have a width of 3 mm to 20 mm, particularly preferably 5 mm to 10 mm.
  • the connection area preferably also has a Width from 3 mm to 20 mm, particularly preferably from 5 mm to 10 mm.
  • the width is the dimension perpendicular to the intended direction of extension of the busbars.
  • the current busbar of the first surface electrode and the at least one current busbar of the second surface electrode are connected to a voltage source via electrical conductors.
  • the electrical conductors are preferably connected on the same side of the functional element to the current busbar of the first surface electrode and the at least one current busbar of the second surface electrode.
  • the contacting regions are preferably formed directly adjacent to the side edge of the functional element.
  • the first contacting region and the second contacting region directly adjoin opposite sections of the side edge of the functional element.
  • connection region is also designed to be directly adjacent to the side edge of the functional element. It is directly adjacent to a section of the side edge that extends between the sections of the side edge with the first and second contacting regions.
  • the connection region adjoins one end of the first contacting region and runs from there to the opposite side of the functional element.
  • connection area is not designed to be directly adjacent to the side edge of the functional element. It runs in a central area of the functional element, bordering on both sides on active areas of the functional element.
  • the connection region adjoins a section of the first contacting region located between the ends and runs from there to the opposite side of the functional element.
  • the connection region divides the second surface electrode and the second contacting region into two sections, each section being assigned to an active region of the functional element.
  • the functional element is not limited to a specific shape.
  • the functional element has an at least approximately square, in particular at least approximately rectangular shape (based on the top view in the direction of viewing through the composite pane).
  • the functional element has four corners and four sides, with adjacent sides each being connected to one another via a corner.
  • approximately is meant that the shape can deviate from the ideal geometric square or rectangle in that the sides do not have to be straight, but can, for example, be convex or concavely curved or wavy independently of one another.
  • the contact areas are arranged on two opposite sides, in particular directly adjacent to the side edge or the said sides.
  • the two other sides run between the sides with the contact areas, in particular essentially perpendicular to them.
  • the connection area preferably runs essentially parallel to these other sides, whereby it can border one of the two or run in an area between these other sides.
  • the second contacting area and the connecting area can overlap.
  • a section of the functional element is cut off, namely the area of overlap in which the carrier foils with the surface electrodes located on them are removed, since the active layer or layer sequence alone is not stable.
  • the second contacting area and the connecting area abut one another directly, viewed from above on the functional element or the composite pane. This is the case when the cutting line for removing the first carrier foil in the second contacting area and the cutting line for removing the second carrier foil in the connecting area are arranged in a overlapping section in alignment, viewed from above.
  • the second contacting area and the connection area do not overlap.
  • the second contacting area and the The connection areas do not abut one another in the sense described above. Instead, when viewed from above onto the functional element or the composite pane, there is at least one intermediate area between the second contacting area and the connection area.
  • the cutting line for removing the first carrier film in the second contacting area is therefore guided to the side edge of the functional element before it reaches the connection area.
  • the first carrier film, the first surface electrode and the active layer or layer sequence are not removed, but extend in particular to the side edge of the functional element on the side on which the electrical connection is made.
  • the second carrier film and the second surface electrode also extend in the intermediate area to the side edge of the functional element on the side on which the electrical connection is made.
  • a part of the second surface electrode which, viewed in plan view, borders the connection region is electrically insulated from the rest of the second surface electrode by at least one insulation line.
  • the at least one insulation line preferably runs from the side of the functional element with the second contact region to the opposite first contact region.
  • the at least one insulation line divides the second surface electrode into at least one active region, in which it actually acts as a surface electrode and applies a voltage to the active layer/layer sequence, and at least one region which is electrically insulated from it and which, viewed in plan view, borders the connection region.
  • the electrical insulation of the part of the second surface electrode bordering the connection region reduces the risk of short circuits in particular.
  • this part of the second surface electrode borders directly on the connection region in which the first surface electrode is exposed and in which the busbar runs, so that there is a risk that this part of the second surface electrode will come into contact with the first surface electrode, the busbar of the first surface electrode or their electrical contacts and cause a short circuit.
  • the at least one insulation line for insulating the region of the second surface electrode adjacent to the connection region has, for example, a width (line width) of 5 pm to 500 pm, in particular 20 pm to 200 pm. It is preferably introduced into the second surface electrode by means of laser radiation. If the connection area borders on the side edge of the functional element, a single insulation line is sufficient, which divides the second surface electrode into an active area and an area that is electrically insulated from it and borders the connection area. If the connection area does not border on the side edge of the functional element, two insulation lines are used, which divide the second surface electrode into two active areas and two areas that are electrically insulated from it and border the connection area on one side.
  • the second surface electrode (or each of its active regions if the second surface electrode is divided into two sections by a connecting region not adjacent to the side edge of the functional element and/or an area of the second surface electrode adjacent to the connecting region is insulated from at least one active region by at least one insulation line in at least one intermediate region) is designed as a continuous, uninterrupted layer. It is not divided by insulation lines into several segments that are electrically insulated from one another.
  • the functional element (or its active region) can then be brought into a uniform optical state by the applied electrical voltage; there are no independently controllable switching regions.
  • the second surface electrode is preferably electrically conductively connected to a single busbar in the second contact region.
  • each section is preferably electrically conductively connected to a single busbar.
  • the second surface electrode and the first surface electrode are electrically connected to the voltage source so that an electrical voltage can be applied between the second surface electrode on the one hand and the first surface electrode on the other hand in order to control the optical properties of the active layer/layer sequence located therebetween.
  • the second surface electrode (or at least one, preferably each of its active regions, if the second surface electrode is divided into two sections by a connecting region not adjacent to the side edge of the functional element and/or by at least one insulation line in at least one intermediate region, a adjacent region of the second surface electrode is insulated from at least one active region) is divided into at least two separate electrode segments by at least one insulation line. Each electrode segment is electrically connected to a (separate or separate) current busbar.
  • Each electrode segment of the second surface electrode and the first surface electrode (or its active region) are electrically connected to the voltage source, so that an electrical voltage can be applied independently of one another between each electrode segment of the second surface electrode on the one hand and the first surface electrode (or its active region) on the other hand in order to control the optical properties of the section of the active layer/layer sequence located therebetween. In this way, several independent switching regions can be realized, the optical properties of which can be electrically controlled independently of one another.
  • the second surface electrode has at least two segments (electrode segments) which are separated from one another by an insulation line.
  • the second surface electrode can be divided into several segments by several insulation lines.
  • Each electrode segment forms a switching area of the composite disk.
  • the number of electrode segments can be freely selected by the expert according to the requirements in the individual case.
  • the insulation lines run essentially parallel to one another and extend from one side edge of the surface electrode to the opposite side edge.
  • any other geometric shapes are also conceivable.
  • the insulation lines between the segments of the second surface electrode have, for example, a width of 5 pm to 500 pm, in particular 20 pm to 200 pm. They are preferably introduced into the second surface electrode by means of laser radiation.
  • the width of the segments i.e. the distance between adjacent insulation lines, can be selected by the expert in accordance with the requirements in the individual case.
  • the electrode segments of the second surface electrode are electrically connected to the voltage source independently of one another, so that a second electrical potential (which is constant over time in the case of a direct voltage, and variable over time in the case of an alternating voltage) can be applied to each electrode segment (independently of the other electrode segments), which can also be referred to as a switching potential.
  • the first surface electrode (or its active area) is also electrically connected to the voltage source so that a first electrical potential can be applied to the first surface electrode (or its active area), which can also be referred to as the reference potential (“ground”). If the first and second potentials are identical, there is no voltage between the electrodes in the respective switching area (switching state 0%). If the first and second potentials are different, there is a voltage between the electrodes in the respective switching area, which creates a finite switching state (switching state up to 100%, which corresponds to the maximum change in the optical properties of the active layer/layer sequence).
  • the first surface electrode is preferably designed as a continuous, uninterrupted layer.
  • the first surface electrode therefore has no insulation lines that would divide it into independent segments.
  • a uniform electrical potential is preferably applied to the first surface electrode.
  • An insulation line is generally understood to be a line-like or line-shaped area in which the material of the surface electrode is not present, so that the adjacent sections (segments) are materially separated from one another and are therefore electrically insulated from one another. This means that there is no direct electrical connection between the sections (segments), although the sections (segments) can be indirectly electrically connected to one another to a certain extent via the active layer in contact with them.
  • the busbars serve to distribute the electrical contact of the respective surface electrode with the voltage source over a comparatively large contact area and to introduce or discharge the electrical current over as large a width as possible. They are also referred to as “busbars”.
  • the busbars preferably have a width of 2 mm to 20 mm, particularly preferably 4 mm to 9 mm.
  • the width of the busbars is preferably smaller than the width of the contact areas and the connection area, for example by about 1 mm.
  • the busbars are preferably made of an electrically conductive film (in particular as a strip or section of the electrically conductive film).
  • the film is particularly preferably a metal foil, in particular copper foil.
  • the copper foil can be tinned.
  • the metal foil has, for example, a thickness of 0.02 mm to 0.2 mm, preferably 0.05 mm to 0.1 mm.
  • polymer carrier films can also be used. which are provided with an electrically conductive coating, for example a silver coating.
  • the busbars can be formed independently of one another in one piece (i.e. from a single strip or section of the electrically conductive film) or in multiple pieces (i.e. from several assembled strips or sections of the electrically conductive film).
  • the busbar of the second surface electrode is formed in one piece (in particular as a strip of the electrically conductive film) and the busbar of the first surface electrode is formed in one piece or in multiple pieces.
  • the two sections of the busbar on the contacting area and the connecting area are preferably each formed in one piece and connected to one another, for example placed on top of one another, soldered or electrically conductively glued.
  • the busbar of the first surface electrode typically has an L-like shape (if the connecting section adjoins a side edge of the functional element) or a T-like shape (if the connecting section does not adjoin a side edge of the functional element).
  • a T- or L-shaped section of the electrically conductive foil can be used or a strip of the electrically conductive foil can be folded into the T- or L-like shape.
  • the busbars are electrically connected to the associated surface electrode.
  • the busbars can, for example, simply be placed on the surface electrode, soldered to the surface electrode or connected to the surface electrode via an electrically conductive adhesive.
  • an electrical contact layer is arranged between the surface electrode and the busbar in order to improve the electrical contact.
  • the contact layer can, for example, be designed as a silver-containing paste with a thickness of 0.01 mm to 0.2 mm, preferably 0.02 mm to 0.1 mm, in particular 0.02 mm to 0.05 mm.
  • An electrical conductor is connected to the busbar of the first surface electrode and to the busbar of the second surface electrode or the busbars of the various segments of the second surface electrode, which extends beyond the side edge of the composite disc in order to to be connected to the external voltage source.
  • the conductor can be formed in one piece or in multiple pieces. This conductor can be, for example, a metal wire, a metal foil and/or an electrical cable that extends from the respective surface electrode beyond the side edge of the composite disc.
  • the said conductors comprise a ribbon conductor which extends beyond the side edge of the composite pane and to which the busbars of the surface electrodes are connected via electrical conductors.
  • the composite pane then has the ribbon conductor.
  • the ribbon conductor is arranged laterally at a certain distance from the functional element, in particular on the side with the second contact area, on which the electrical connection is made, and extends beyond the side edge of the composite pane.
  • the busbar of the first surface electrode and the at least one busbar of the second surface electrode are connected to the ribbon conductor via electrical conductors.
  • the ribbon conductor advantageously facilitates the electrical connection of the functional element. In particular, the effort of laying a plurality of separate lines for each individual busbar is eliminated.
  • the ribbon cable has a plurality of electrically conductive tracks, in particular each formed from a strip of metal foil (for example copper foil). Preferably, all electrically conductive tracks are connected to a component by a polymer sheath or carrier layer.
  • the first surface electrode is assigned a conductive track to which it is connected via electrical conductors.
  • the second surface electrode is assigned a conductive track to which it is connected via electrical conductors, or a plurality of conductive tracks are assigned, each segment of the second surface electrode being connected to a (separate) track via electrical conductors, so that each electrode segment is connected to exactly one track and each track is connected to exactly one electrode segment.
  • the ribbon cable can of course also have tracks that are not connected to any electrode or electrode segment and are not used for electrical connection (“blind tracks”).
  • an electrical contact element is connected to each of the busbars.
  • the busbars are each provided with an electrical contact element, whereby the Contact element is, for example, placed on the current busbar, soldered to it, or glued with a conductive adhesive.
  • the electrical contact element is preferably made of an electrically conductive foil, in particular copper foil.
  • the copper foil can be tinned.
  • the metal foil has, for example, a thickness of 0.02 mm to 0.2 mm, preferably 0.05 mm to 0.1 mm.
  • the contact element can be designed, for example, as a carrier foil with an electrically conductive coating, for example a silver coating.
  • the contact element preferably has at least one section that extends from the current busbar beyond the side edge of the functional element, in particular essentially perpendicular to the direction of the current busbar. This section is preferably connected to the ribbon conductor.
  • the contact element can, for example, have a strip-like or T-like shape.
  • the contact element can be connected directly to the ribbon cable. Alternatively, the contact element can be connected indirectly to the ribbon cable via an electrical line.
  • the electrical lines are preferably metal wires, electrical cables or printed lines.
  • the contact element can also be used in cases where the electrical cables themselves extend beyond the side edge of the composite pane, i.e. where there is no common ribbon cable.
  • the electrically controllable functional element is a multilayer film or functional film with the actual active layer or layer sequence and the surface electrodes between two carrier films.
  • Such multilayer films can be purchased, cut to the desired size and shape and then laminated into the composite pane, whereby they are preferably connected to the outer pane and the inner pane via a thermoplastic connecting layer.
  • the first and second carrier films are formed, for example, on the basis of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, fluorinated ethylene propylene, polyvinyl fluoride or ethylene tetrafluoroethylene, preferably on the basis of PET.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the thickness of the carrier films is preferably from 10 pm to 200 pm.
  • the side edge of the functional element can be sealed, for example by fusing the carrier films or by a (preferably polymeric) tape or a polymeric film. In this way, the active layer can be protected, in particular against components of the intermediate layer (particularly plasticizers) diffusing into the active layer, which can lead to degradation of the functional element.
  • the first and second surface electrodes are preferably transparent, which in the sense 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 (TCO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • the surface electrodes can be based, for example, 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 surface electrodes preferably have a thickness of 10 nm to 2 pm, particularly preferably 20 nm to 1 pm, most preferably 30 nm to 500 nm.
  • the active layer or layer sequence has the variable optical properties that can be controlled by an electrical voltage applied to the active layer via the surface electrodes.
  • electrically controllable optical properties are understood to mean in particular those properties that can be controlled continuously. In principle, however, it is also conceivable that the electrically controllable optical properties can only be switched between two discrete states (or between more than two discrete states).
  • the said optical properties relate in particular to the light transmission and/or the scattering behavior.
  • a single active layer or an active layer sequence i.e. a plurality of different layers which together provide the variable optical properties.
  • Various types of functional elements can be used, with the functional element in preferred embodiments being a functional element based on liquid crystal technology (in particular a PDLC functional element), an SPD functional element or an electrochromic functional element.
  • Functional elements based on liquid crystal technology contain an active layer with liquid crystals. The liquid crystals can be aligned by applying a voltage to the surface electrodes, which is the basis for the electrical control of the optical properties.
  • the following functional elements based on liquid crystal technology are common:
  • PDLC functional elements polymer dispersed liquid crystal.
  • the active layer contains drops of liquid crystals in a polymer matrix. If the liquid crystals are aligned in an electric field, the state is transparent and does not scatter light; if the liquid crystals are not aligned without an electric field, the state is translucent and strongly scatters light.
  • PNLC functional elements polymer networked liquid crystal
  • the active layer contains liquid crystals embedded in a polymer network. Without an applied voltage, the liquid crystals are aligned and the state is transparent and does not scatter light. If an electrical voltage is applied, configuration changes take place, which lead to strong scattering on the liquid crystals, so that the state is translucent and strongly scatters light.
  • the active layer contains dichroic dye molecules (guest) dissolved in liquid crystals (host). In the electric field, the liquid crystals are aligned, which influences the orientation of the dye molecules, which leads to a change in the degree of transmission (tint) and a change in color.
  • guest dichroic dye molecules
  • host liquid crystals
  • SPD functional elements (suspended particle device) have an active layer that contains suspended particles.
  • the absorption of light by the active layer can be changed by applying a voltage to the surface electrodes, which leads to a change in the orientation of the suspended particles.
  • Electrochromic functional elements contain an active layer sequence between the surface electrodes (electrochromic layer sequence), which comprises an ion storage layer, an electrolyte layer and an electrochromic layer arranged one above the other in the order given.
  • the electrochromic layer is the actual carrier of the electrically controllable optical properties. It is an electrochemically active layer whose light transmission depends on the degree of ion storage.
  • the ions for example H + -, Li + , Na + - or K + -ions
  • the electrolyte layer spatially separates the electrochromic layer. from the ion storage layer and serves to migrate ions.
  • ions migrate from the ion storage layer through the electrolyte layer into the electrochromic layer, whereupon the optical properties (color, light transmission) of the electrochromic layer are changed depending on the extent of the ions that have migrated.
  • a direct voltage of the opposite polarity is applied to the surface electrodes, the ions migrate back from the electrochromic layer through the electrolyte layer into the ion storage layer and the optical properties of the electrochromic layer change in the opposite way. If no voltage is applied to the surface electrodes, the current state remains stable.
  • Suitable electrochromic layers contain electrochromic materials, for example inorganic oxides (such as tungsten oxide or vanadium oxide), complex compounds (such as Prussian blue) or conductive polymers (such as 3,4-polyethylenedioxythiophene (PEDOT) or polyaniline).
  • the electrolyte layer is typically formed as a film of organic or inorganic, electrically insulating material with high ion conductivity, for example based on lithium phosphorus oxynitride.
  • the ion storage layer is either permanently transparent (pure ion storage) or has an electrochromic behavior that is opposite to that of the electrochromic layer.
  • An example of a pure ion storage is layers containing a mixed oxide of titanium and cerium; examples of anodic electrochromic ion storage layers are layers containing iridium oxide or nickel oxide.
  • a control unit suitable for operating the functional element is preferably used as the voltage source for the functional element.
  • the control unit is suitable for applying a voltage between the first surface electrode on the one hand and the second surface electrode or the electrode segments of the second surface electrode on the other hand (in each case).
  • the voltage provided by the control unit can be a direct voltage (for example in the case of electrochromic functional elements) or an alternating voltage (for example in the case of SPD functional elements or in the case of PDLC functional elements or other functional elements based on liquid crystal technology).
  • the primary voltage source provides a direct voltage (as is usual in the on-board network of a vehicle, for example) while the functional element is operated with an alternating voltage
  • the control unit can comprise inverters.
  • the control unit can comprise rectifiers.
  • the control unit is designed and suitable for controlling the optical properties of the functional element.
  • the control unit is electrically connected on the one hand to the surface electrodes of the functional element and on the other hand to a primary voltage source.
  • the control unit contains the necessary electrical and/or electronic components to apply the required voltage to the surface electrodes depending on a switching state.
  • the switching state can be specified by the user (for example by operating a switch, a button or a rotary or slide control), determined by sensors and/or transmitted via a digital interface from the central control unit of the vehicle (if the composite pane is a vehicle pane, usually LIN bus or CAN bus).
  • the switches, buttons, rotary or slide controls can, for example, be integrated into the vehicle's instruments if the composite pane is a vehicle pane.
  • touch buttons can also be integrated directly into the composite pane, for example capacitive or resistive buttons.
  • the functional element can also be controlled by contactless methods, for example by recognizing gestures, or depending on the state of the pupil or eyelid determined by a camera and suitable evaluation electronics.
  • the control unit can, for example, comprise electronic processors, voltage converters, transistors and other components.
  • the control unit can be attached to the interior side surface of the inner pane facing away from the intermediate layer or, for example, be integrated in the electrical system of the vehicle or be attached to the vehicle body if the laminated pane is a vehicle pane.
  • the composite pane is typically intended to separate an interior from the outside environment in a window opening (for example a window opening of a vehicle, a building or a room).
  • the inner pane refers to the pane facing the interior.
  • the outer pane refers to the pane facing the outside environment.
  • the outer pane and the inner pane each have an outside surface and an inside surface and a circumferential side edge surface running between them.
  • the outside surface refers to the main surface which is intended to face the outside environment in the installed position.
  • the inside surface refers to the main surface which is intended to to face the interior in the installed position.
  • the interior-side surface of the outer pane and the exterior-side surface of the inner pane face each other and are connected to one another by the thermoplastic intermediate layer.
  • the outer pane and the inner pane are preferably made or formed from glass, particularly preferably from soda-lime glass, as is usual 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 or tinted or colored.
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely and can therefore be adapted to the requirements of 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.
  • the outer pane and the inner pane can be flat or cylindrical or spherically curved. Spherically curved composite panes are particularly common in vehicle glazing, while flat composite panes are common in building glazing.
  • 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.
  • 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.
  • the composite pane can be provided with an opaque cover print, in particular at least in a peripheral edge area, as is common in the vehicle sector, in particular for windshields, rear windows and roof windows.
  • the cover print is typically made of an enamel containing glass frits and a pigment, in particular black pigment.
  • the printing ink is typically applied using a screen printing process and baked in.
  • Such a cover print is applied to at least one of the pane surfaces, preferably the interior surface of the outer pane and/or the inner pane.
  • the cover print preferably surrounds a central see-through area in a frame-like manner.
  • the cover print forms an opaque masking area of the composite pane.
  • the contact areas and the Connection areas of the functional element are preferably arranged in this masking area.
  • thermoplastic intermediate layer serves to connect the two panes, as is usual with composite panes. Typically, thermoplastic films are used and the intermediate layer is formed from these.
  • the functional element is arranged between two thermoplastic layers.
  • the intermediate layer is formed from at least a first thermoplastic layer and a second thermoplastic layer, between which the functional element is arranged.
  • the 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 all the way around 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 a homogeneous intermediate layer is present instead.
  • the functional element is surrounded all the way around by a third thermoplastic layer.
  • the third thermoplastic layer is designed like a frame with a recess into which the functional element is inserted.
  • the third thermoplastic layer can be formed by a thermoplastic film into which the recess has been cut out.
  • the third thermoplastic layer can also be composed of several film sections around the functional element.
  • the intermediate layer is then formed from a total of at least three thermoplastic layers arranged flat on top of one another, with the middle layer having a recess in which the functional element is arranged.
  • the third thermoplastic layer is arranged between the first and second thermoplastic layers, with the side edges of all thermoplastic layers preferably being in alignment.
  • the third thermoplastic layer preferably has approximately the same thickness as the functional element. This compensates for the local difference in thickness introduced by the locally limited functional element, so that glass breakage during lamination can be avoided and an improved optical appearance is created.
  • the functional element can also be arranged directly on the surface of the outer pane or the inner pane facing the intermediate layer.
  • the side edge of the functional element is preferably completely surrounded by the intermediate layer, so that the functional element does not extend to the side edge of the composite pane and thus has no contact with the surrounding atmosphere.
  • the use of a frame-like thermoplastic layer around the functional element is possible.
  • the thermoplastic layers of the intermediate layer are preferably made of the same material, but in principle they can also be made of different materials.
  • the layers or films of the intermediate layer are preferably based on polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), or polyurethane (PU).
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • the layer or film mainly contains the said material (a proportion of more than 50% by weight) and can optionally contain other 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, films with standard thicknesses of 0.38 mm or 0.76 mm can be used.
  • the composite pane can be manufactured by stacking the individual layers in the intended order to form a layer stack and then laminating the outer pane and the inner pane together via the intermediate layer.
  • Known methods can be used for this, for example autoclave methods, vacuum bag methods, vacuum ring methods, calender methods, vacuum laminators or combinations thereof.
  • the outer pane and inner pane are usually joined together using heat, vacuum and/or pressure.
  • the layer stack preferably comprises in the order given: the outer pane - a first thermoplastic film which forms a first thermoplastic layer of the intermediate layer,
  • thermoplastic film which forms a second thermoplastic layer of the intermediate layer
  • the functional element When stacking the layers, the functional element is provided with the required electrical connections, with electrical conductors extending beyond the side edge of the layer stack, to which the external voltage source can later be provided.
  • the functional element is provided with the busbars, which are connected to the surface electrodes, optionally via an electrical contact layer.
  • the electrical conductors are provided on the thermoplastic films and suitably positioned so that when the layer stack is created, the electrical conductors come into contact with the busbars without any further measures.
  • the electrical conductors preferably comprise a ribbon conductor, which is arranged to the side of the functional element, an electrical contact element for direct connection to the busbars and electrical lines (in particular wires or cables) between each contact element and a conductor track of the ribbon conductor.
  • the electrical conductors are each attached to the thermoplastic film, opposite which the surface electrode, which is to be contacted with the conductors, is exposed.
  • the first surface electrode is exposed in the first contact area opposite the second thermoplastic film: in the first contact area, only the first carrier film and the first surface electrode are present, with the first surface electrode facing the second thermoplastic layer.
  • the invention also includes the use of a composite pane according to the invention in buildings or in means of transport for traffic on land, in the air or on water, for example as a window pane of a vehicle, as a window pane of a building or a room (building interior) or as a component of furniture, electrical devices or furnishings.
  • the composite pane is preferably the window pane of a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the glazing unit can be used, for example, as a windshield, roof window, rear window or side window, preferably as a windshield or roof window.
  • the composite pane is a windshield of a vehicle.
  • the functional element is preferably used as an electrically controllable sun visor, which is arranged in an upper area of the windshield, while the majority of the windshield is not provided with the functional element.
  • the composite pane is a roof pane of a vehicle.
  • the functional element is preferably arranged in the entire see-through area of the composite pane.
  • this see-through area comprises the entire composite pane minus a peripheral edge area that is provided with an opaque cover print on at least one of the surfaces of the panes.
  • the functional element extends over the entire see-through area, with its side edges arranged in the area of the opaque cover print and thus not visible to the observer.
  • the independently switchable switching areas allow the user to specify which areas of the roof pane should be transparent and which should be darkened or provided with a high level of light scattering, for example depending on the position of the sun, in order to avoid excessive heating of the vehicle interior. It is also possible for each vehicle occupant, for example the driver, the front passenger, the left and right rear occupants, to be assigned a switching area located above them.
  • the invention is explained in more detail using a drawing and exemplary embodiments.
  • the drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way. It shows:
  • Fig. 1 shows a cross section of an embodiment of the composite pane according to the invention
  • Fig. 2 shows a cross section through the functional element of the composite pane from Figure 1
  • Fig. 3 shows a plan view of the functional element from Figure 2
  • Fig. 4 is a plan view of the functional element of a further embodiment of the composite pane according to the invention.
  • Fig. 5 is a plan view of the functional element of a further embodiment of the composite pane according to the invention.
  • Fig. 6 is a plan view of the functional element of a conventional composite pane.
  • Figure 1 shows a cross-section of the design of the composite pane according to the invention with electrically controllable optical properties.
  • the composite pane is provided, for example, as a roof pane of a passenger car, the light transmission of which can be electrically controlled.
  • the composite pane comprises an outer pane 1 and an inner pane 2, which are connected to one another via an intermediate layer 3.
  • the outer pane 1 and the inner pane 2 consist of soda-lime glass, which can optionally be tinted.
  • the outer pane 1 has a thickness of 2.1 mm, for example, and the inner pane 2 has a thickness of 1.6 mm.
  • the intermediate layer 3 comprises a total of three thermoplastic layers 3a, 3b, 3c, each of which is formed by a thermoplastic PVB film with a thickness of 0.38 mm.
  • the first thermoplastic layer 3a is connected to the outer pane 1, the second thermoplastic layer 3b to the inner pane 2.
  • the third thermoplastic layer 3c in between has a cutout into which a functional element 10 with electrically controllable optical properties is inserted in a substantially precise manner, i.e. approximately flush on all sides.
  • the third thermoplastic layer 3c thus forms a kind of passespartout or frame for the approximately 0.4 mm thick functional element 10, which is thus encapsulated all around in thermoplastic material and thus protected.
  • the composite pane has a peripheral edge area which is provided with an opaque cover print 4.
  • This cover print 4 is typically made of black enamel. It is printed as a printing ink with a black pigment and glass frits using the screen printing process and burned into the pane surface. The cover print 4 is applied, for example, to the interior surface of the outer pane 1 and also to the interior surface of the inner pane 2. The side edges of the functional element 10 are covered by this cover print 4.
  • FIG. 2 shows a cross-section through the functional element 10 from Figure 1 alone.
  • the functional element 10 is, for example, a PDLC multilayer film that can be switched from a clear, transparent state to a cloudy, non-transparent (diffuse) state.
  • the functional element 10 consists of an active layer 11 between a first surface electrode 14 and a second surface electrode 15.
  • the first surface electrode 14 is applied to a first carrier film 12, the second surface electrode 15 to a second carrier film 13.
  • the active layer 11 contains a polymer matrix with liquid crystals dispersed therein, which align themselves depending on the electrical voltage applied to the surface electrodes 14, 15, whereby the optical properties can be controlled.
  • the carrier films 12, 13 are made of PET and have a thickness of, for example, 0.125 mm.
  • the carrier foils 12, 13 are each provided with a coating of ITO facing the active layer 11 with a thickness of about 100 nm, which forms the surface electrodes 14, 15.
  • the functional element 10 has a first contacting region in which the first surface electrode 14 is exposed in order to connect it to the voltage source.
  • the second carrier film 13, the second surface electrode 15 and the active layer 11 are removed.
  • a current collecting bar 21 is arranged on the first surface electrode 14 via an electrical contact layer 23.
  • the functional element 10 has a second contacting region in which the second surface electrode 15 is exposed in order to connect it to the voltage source.
  • the first carrier film 12, the first surface electrode 14 and the active layer 11 are removed.
  • a current collecting bar 22 is arranged on the second surface electrode 15 via an electrical contact layer 23.
  • Figure 3 shows a top view of the functional element 10 from Figure 2.
  • the second carrier film 13 is facing the viewer.
  • the functional element has a rectangular shape with four straight side sections and four corners.
  • the first contacting area extends along the left side section and directly borders on the side edge of the functional element 10. There, the second carrier film 13 with the second surface electrode 15 and the active layer 11 are removed so that the exposed first surface electrode 14 can be seen on the first carrier layer 12 (shown in dotted lines).
  • the second contacting area extends along the right side section and borders directly on the side edge of the functional element 10.
  • the first carrier film 12 with the first surface electrode 14 and the active layer 11 are removed there.
  • the second surface electrode 15 cannot be seen here because it is covered by the second carrier film 13 on top.
  • the left boundary of the second contacting area (cutting line) is indicated by a thin dashed line.
  • the current busbar 22 is arranged on the second surface electrode 15. It is shown with a dashed outline and in gray because it is behind the second carrier film 13 and can therefore only be seen when viewed through it.
  • the current busbar 21 is arranged on the first surface electrode 14.
  • connection region Adjacent to the lower side edge, a connection region runs from the first contacting region to the opposite right-hand side section of the functional element 10. In the connection region, as in the first contacting region, the second carrier film 13, the second surface electrode 15 and the active layer 11 are removed, so that the first surface electrode 14 is exposed.
  • a section of the busbar 21 of the first surface electrode 14 is arranged in the first contacting area.
  • the outline of the second contacting region shown in dashed lines corresponds to the cutting line for removing the first carrier film 12. In the plan view shown, it is below the second contacting region to the side edge of the functional element in the right-hand side section before it reaches the connection region. As a result, an intermediate region is arranged between the second contacting region and the connection region in which the first carrier film 12, the first surface electrode 14 and the active layer 11 are not removed.
  • the composite pane is equipped with a ribbon conductor 27, which is arranged to the side of the functional element 10, spaced from the right-hand side section.
  • the ribbon conductor 27 extends beyond the side edge of the composite pane.
  • a T-shaped electrical contact element 25 is arranged on the current busbar 22 of the second surface electrode 15, which is directly connected to the ribbon conductor 27.
  • the majority of the contact element 25 is again shown with a dashed outline and in gray because it is located behind the second carrier film 13 and the current busbar 22.
  • a strip-like electrical contact element 24 is arranged on the current busbar 21 of the first surface electrode 14 in the connection area, which is directly connected to the ribbon conductor 27.
  • Each contact element 24, 25 is connected to one of two conductor tracks of the ribbon conductor 27, which is not shown for the sake of simplicity.
  • the busbars have a width of 5 mm, for example. They are made of a copper foil with a thickness of 50 pm, for example.
  • the electrical contact layers 23 consist of a silver paste with a thickness of 50 pm, for example.
  • the electrical contact elements 24, 25 are also made of a copper foil with a thickness of 50 pm, for example.
  • a part of the second surface electrode 15 is electrically insulated from the rest of the second surface electrode 15 by an insulation line 16.
  • the insulation line 16 divides the second surface electrode 15 into an active region, which serves as the actual surface electrode, and an area insulated from it, which borders the connection area. This reduces the risk of a short circuit, since the part of the second surface electrode 15 bordering the connection area can easily come into contact with the first surface electrode 14 or its busbar 21.
  • the insulation line 16 is introduced into the second surface electrode 15 by laser radiation and has a line width of, for example, 100 pm.
  • FIG 4 shows a top view of the functional element 10 in a further embodiment of the composite pane according to the invention.
  • the functional element 10 is basically constructed in the same way as in the embodiment of Figures 2 and 3.
  • the functional element 10 has three independent switching areas in which the switching state can be set independently of one another.
  • the switching areas allow the driver of the vehicle (for example depending on the position of the sun) to choose to provide only one area of the composite pane with the diffuse state instead of the entire composite pane, while the other areas remain transparent.
  • the second surface electrode 15 is divided into three electrode segments 15.1, 15.2, 15.3 by two insulation lines 15'.
  • the insulation lines 15' are introduced into the surface electrode 15 by laser radiation and have a line width of, for example, 100 pm.
  • Each electrode segment 15.1, 15.2, 15.3 is connected to the voltage source independently of the others.
  • a control unit is suitable for independently applying an electrical voltage between each electrode segment 15.1, 15.2, 15.3 of the second surface electrode 15 on the one hand and the first surface electrode 14 on the other hand, so that the section of the active layer 11 located between them is subjected to the required voltage in order to achieve a desired switching state.
  • Each electrode segment 15.1, 15.2, 15.3 is provided in the second contact area with a current busbar 22.1, 22.2, 22.3, which in turn is provided with an electrical contact element 25.1, 25.2, 25.3.
  • the contact elements 24, 25.1, 25.2, 25.3 are not connected directly to the ribbon conductor 27, but rather via an electrical line 26 connected to it.
  • the ribbon conductor 27 has at least four conductor tracks, with each current busbar 21, 22.1, 22.2, 22.3 being connected to a separate conductor track.
  • the electrical lines 26 are designed, for example, as tungsten wires with a diameter of 150 pm.
  • part of the second surface electrode 15 is electrically insulated from the rest of the second surface electrode 15 by an insulation line 16.
  • the insulation line 16 divides the second surface electrode 15 into an active region, which acts as the actual surface electrode and is divided into three independent segments 15.1, 15.2, 15.3, and an area insulated from this, which borders the connection region. This reduces the risk of a short circuit, since the part of the second surface electrode 15 bordering the connection region can easily come into contact with the first surface electrode 14 or its busbar 21.
  • the insulation line 16 is introduced into the second surface electrode 15 by laser radiation and has a line width of, for example, 100 pm. Since the functional element 10 is subjected to a laser process to produce the insulation lines 15' anyway, producing the insulation line 16 only involves a small amount of additional effort.
  • Figure 5 shows a top view of the functional element 10 in a further embodiment of the composite pane according to the invention.
  • the functional element 10 is basically constructed in the same way as in the embodiment of Figures 2 and 3.
  • the connection area is not arranged adjacent to the lower side section, but in a central area of the functional element 10.
  • the functional element is divided by the connection area into two switching areas in which the optical properties can be electrically controlled. In the switching areas, the carrier foils 12, 13, the surface electrodes 14, 15 and the active layer 11 are completely present.
  • the second surface electrode 15 is divided by the connection area into two electrode segments 15.1, 15.2.
  • the second The contact area is divided into two sections. Each electrode segment 15.1, 15.2 is provided with a current busbar 22.1, 22.2 in the second contact area, which in turn is connected to the ribbon conductor 27 via an electrical contact element 25.1, 25.2 and an electrical line 26 connected to it.
  • the ribbon conductor 27 has at least three conductor tracks, with each current busbar 21, 22.1, 22.2 being connected to a separate conductor track.
  • an intermediate region is again arranged in which the first carrier film 12, the first surface electrode 14 and the active layer 11 are not removed.
  • an insulation line 16 is again arranged, which divides the respective section of the second surface electrode 15 into an active section and a section insulated from it and adjacent to the connection region, which serves to prevent short circuits in the connection region.
  • Figure 6 shows a top view of the functional element 10 in a conventional design of a generic composite pane.
  • the functional element 10 is divided into three independent switching areas.
  • the electrical connection is made via electrical lines 26, which extend from the respective busbar over the side edge of the composite pane.
  • the busbar 21 of the first surface electrode 14 is connected on the left side of the functional element 10, and the busbars 22.1, 22.2, 22.3 are connected on the right side of the functional element 10.
  • the lines 26 should leave the composite pane at approximately the same point, since they are typically combined with a common plug connector in order to connect them to the voltage source, the line 26 of the busbar 21 is routed around the functional element 10. Longer lines 26 are therefore required than in the design according to the invention, and laying them takes more time.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, mit einem elektrisch steuerbaren Funktionselement (10), welches in der angegebenen Reihenfolge eine erste Trägerfolie (12), eine erste Flächenelektrode (14), eine aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine zweite Flächenelektrode (15) und eine zweite Trägerfolie (13) aufweist. In einem ersten Kontaktierungsbereich sind die zweite Trägerfolie (13), die zweite Flächenelektrode (15) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge entfernt und die erste Flächenelektrode (14) ist mit einer Stromsammelschiene (21) elektrisch leitend verbunden. In einem zweiten Kontaktierungsbereich sind die erste Trägerfolie (12), die erste Flächenelektrode (14) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge entfernt und die zweite Flächenelektrode (15) ist mit mindestens einer Stromsammelschiene (21; 22.1, 22.2, 22.3) elektrisch leitend verbunden. Erfindungsgemäß sind der erste Kontaktierungsbereich und der zweite Kontaktierungsbereich an einander gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements (10) angeordnet und die Stromsammelschiene (21) der ersten Flächenelektrode (14) verläuft in einem Verbindungsbereich ausgehend vom ersten Kontaktbereich zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements (10), wobei im Verbindungsbereich die zweite Trägerfolie (13), die zweite Flächenelektrode (15) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge entfernt sind. Zwischen dem zweiten Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich ist ein Zwischenbereich vorhanden, in dem die erste Trägerfolie (12), die erste Flächenelektrode (14) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge nicht entfernt sind, und in dem ein Teil der zweiten Flächenelektrode (15), der an den Verbindungsbereich angrenzt, durch eine Isolierungslinie (16) von der übrigen zweiten Flächenelektrode (15) elektrisch isoliert ist.

Description

Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften und deren Verwendung.
Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind als solche bekannt. Sie sind mit Funktionselementen ausgestattet, welche eine aktive Schicht oder Schichtenfolge zwischen zwei Flächenelektroden umfassen, wobei durch eine an die Flächenelektroden angelegte elektrische Spannung die optischen Eigenschaften der aktiven Schicht oder Schichtenfolge verändert werden können. Ein Beispiel für solche Funktionselemente sind SPD-Funktionselemente (suspended particle device), die beispielsweise aus EP 0876608 B1 und WO 2011033313 A1 bekannt sind. Durch die angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch SPD- Funktionselemente steuern. Ein weiteres Beispiel sind PDLC-Funktionselemente (polymer dispersed liquid crystal), die beispielsweise aus DE 102008026339 A1 bekannt sind. Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht. Das PDLC-Funktionselement wirkt weniger durch eine Herabsetzung der Gesamttransmission als durch eine Erhöhung der Streuung, wodurch die freie Durchsicht verhindert oder ein Blendschutz gewährleistet werden kann. Außerdem sind elektrochrome Funktionselemente bekannt, beispielsweise aus US 20120026573 A1, WO 2010147494 A1 und EP 1862849 A1 und WO 2012007334 A1, bei denen eine Transmissionsänderung durch elektrochemische Prozesse erfolgt, welche durch die angelegte elektrische Spannung induziert wird.
Solche Verbundscheiben können beispielsweise als Fahrzeugscheiben verwendet werden, deren Lichttransmissionsverhalten dann elektrisch gesteuert werden kann. Sie können beispielsweise als Dachscheiben verwendet werden, um Sonneneinstrahlung zu verringern oder störende Reflexionen abzumindern. Solche Dachscheiben sind beispielsweise aus DE 10043141 A1 und EP 3456913 A1 bekannt. Ebenfalls wurden Windschutzscheiben vorgeschlagen, bei denen durch ein schaltbares Funktionselement eine elektrisch steuerbare Sonnenblende realisiert ist, um die herkömmliche mechanisch klappbare Sonnenblende in Kraftfahrzeugen zu ersetzen. Windschutzscheiben mit elektrisch steuerbaren Sonnenblenden sind beispielsweise bekannt aus DE 102013001334 A1 , DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 und DE 102007027296 A1. Aber nicht nur im Fahrzeugbereich, sondern beispielsweise auch bei Gebäudeverglasungen oder Fensterscheiben von Innenräumen können solche Verbundscheiben eingesetzt werden.
Die elektrisch steuerbaren Funktionselemente werden typischerweise als Mehrschichtfolie bereitgestellt und in die Zwischenschicht der Verbundscheibe eingelagert. Die Mehrschichtfolie ist aufgebaut aus zwei Trägerfolie, typischerweise auf Basis von PET, mit den darauf abgeschiedenen Flächenelektroden, typischerweise auf Basis von ITO, und der dazwischen befindlichen aktiven Schicht oder Schichtenfolge. Zur elektrischen Kontaktierung wird typischerweise für jede Flächenelektrode ein Kontaktierungsbereich erzeugt, indem die gegenüberliegende Trägerfolie mit der anderen Flächenelektrode und die aktive Schicht oder Schichtenfolge entfernt wird, so dass die besagte Flächenelektrode im Kontaktierungsbereich exponiert ist und über eine Stromsammelschiene, typischerweise einen Streifen einer Kupferfolie, elektrisch kontaktiert werden kann. An die Stromsammelschienen werden elektrische Leiter angeschlossen, welche über die Seitenkante der Verbundscheibe hinausführen, um das Funktionselement an die externe Spannungsquelle anzuschließen.
Die Kontaktierungsbereiche der beiden Flächenelektroden sind typischerweise auf gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements ausgebildet, was für das optische Verhalten des Funktionselements vorteilhaft ist, weil insbesondere ein gleichmäßigeres und mitunter auch schnelleres Schaltverhalten gewährleistet wird. Diese Tatsache bringt allerdings Nachteile hinsichtlich der Herstellung mit sich. Da die Prozessschritte zur elektrischen Kontaktierung auf gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements ausgeführt werden, wird der Herstellungsaufwand erhöht. Insbesondere sind vergleichsweise lange elektrische Leiter erforderlich, welche beispielsweise als Metalldrähte mit einem Plotter auf thermoplastische Folien der Zwischenschicht der Verbundscheibe aufgebracht werden, was zeitaufwändig ist.
Aus DE202018102520U1 ist eine Verbundscheibe mit einem elektrisch steuerbaren Funktionselement bekannt, dessen Kontaktierungsbereiche an gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements angeordnet sind. Die Stromsammelschienen weisen eine L-Form auf, so dass die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode in einem Verbindungsbereich ausgehend von einem ersten Kontaktierungsbereich zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements verläuft. Dadurch können die elektrischen Leiter an derselben Seite des Funktionselements an die beiden Stromsammelschienen angeschlossen werden. Da im Verbindungsbereich die zweite Trägerfolie, die zweite Flächenelektrode und die aktive Schicht oder Schichtenfolge entfernt sein müssen, um die Stromsammelschiene auf der ersten Flächenelektrode anzuordnen, und die zweite Flächenelektrode dann direkt an den Verbindungsbereich angrenzt, in dem die erste Flächenelektrode exponiert ist, besteht die Gefahr, dass die zweite Flächenelektrode mit der ersten Flächenelektrode, der Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode oder ihren elektrischen Kontakten in Kontakt kommt und einen Kurzschluss verursacht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften bereitzustellen, welche insbesondere einfacher herstellbar ist und bei welcher Kurzschlüsse vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der Unteransprüchen hervor.
Der Erfindung liegt der Ansatz zugrunde, eine der Stromsammelschienen zu verlängern und in einem Verbindungsbereich zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements zu führen, wo auch die andere Stromsammelschiene positioniert ist. Der elektrische Anschluss beider Stromsammelschienen kann dann an der gleichen Seite des Funktionselements erfolgen, wodurch der Herstellungsaufwand verringert wird. Es sind dann auch weniger lange elektrische Leiter erforderlich, so dass deren Auslegung, beispielsweise mit einem Plotter, schneller durchgeführt werden kann. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe umfasst außerdem ein elektrisch steuerbares Funktionselement, das in die Zwischenschicht eingelagert ist. Das Funktionselement weist in der angegebenen Reihenfolge eine erste Trägerfolie, eine erste Flächenelektrode, eine aktive Schicht oder Schichtenfolge mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine zweite Flächenelektrode und eine zweite Trägerfolie auf. Die T rägerfolien, die Flächenelektroden und die aktive Schicht/Schichtenfolge sind typischerweise im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet.
Das Funktionselement weist einen ersten Kontaktierungsbereich auf, welcher zum elektrischen Anschluss der ersten Flächenelektrode vorgesehen ist. Im ersten Kontaktierungsbereich sind die zweite Trägerfolie, die zweite Flächenelektrode und die aktive Schicht oder Schichtenfolge entfernt. Im ersten Kontaktierungsbereich verbleiben die erste Trägerfolie und die erste Flächenelektrode, so dass die erste Flächenelektrode exponiert ist und elektrisch kontaktiert werden kann. Im ersten Kontaktierungsbereich ist die erste Flächenelektrode mit einer Stromsammelschiene elektrisch leitend verbunden. Dazu ist die Stromsammelschiene im ersten Kontaktierungsbereich auf der ersten Flächenelektrode angeordnet.
Das Funktionselement weist außerdem einen zweiten Kontaktierungsbereich auf, welcher zum elektrischen Anschluss der zweiten Flächenelektrode vorgesehen ist. Im zweiten Kontaktierungsbereich sind die erste Trägerfolie, die erste Flächenelektrode und die aktive Schicht oder Schichtenfolge entfernt. Im zweiten Kontaktierungsbereich verbleiben die zweiten Trägerfolie und die zweiten Flächenelektrode, so dass die zweiten Flächenelektrode exponiert ist und elektrisch kontaktiert werden kann. Im zweiten Kontaktierungsbereich ist die zweiten Flächenelektrode mit mindestens einer Stromsammelschiene elektrisch leitend verbunden. Dazu ist die mindestens eine Stromsammelschiene im zweiten Kontaktierungsbereich auf der zweiten Flächenelektrode angeordnet.
Erfindungsgemäß sind der erste Kontaktierungsbereich und der zweite Kontaktierungsbereich an einander gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements angeordnet. Die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode (also diejenige Stromsammelschiene, welche im ersten Kontaktierungsbereich auf der ersten Flächenelektrode angeordnet, an diese angeschlossen und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist) verläuft in einem Verbindungsbereich ausgehend vom ersten Kontaktbereich zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements. Der Verbindungsbereich ist genau wie der erste Kontaktierungsbereich dadurch ausgebildet, dass die zweite Trägerfolie, die zweite Flächenelektrode und die aktive Schicht oder Schichtenfolge entfernt sind.
Die Kontaktierungsbereiche weisen bevorzugt eine Breite von 3 mm bis 20 mm auf, besonders bevorzugt von 5 mm bis 10 mm auf. Der Verbindungsbereich weist bevorzugt ebenfalls eine Breite von 3 mm bis 20 mm auf, besonders bevorzugt von 5 mm bis 10 mm. Als Breite wird die Dimension senkrecht zur vorgesehenen Erstreckungsrichtung der Stromsammelschienen bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Funktionselement ist aufgeteilt in
- mindestens einen aktiven Bereich, in dem beide Trägerfolien, beide Flächenelektroden und die aktive Schicht oder Schichtenfolge vorhanden sind und in dem die optischen Eigenschaften elektrisch gesteuert werden können,
- den ersten und den zweiten Kontaktierungsbereich und
- den Verbindungsbereich.
Die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode und die mindestens eine Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode (also diejenige Stromsammelschiene oder Stromsammelschienen, welche im zweiten Kontaktierungsbereich auf der zweiten Flächenelektrode angeordnet, an diese angeschlossen und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist beziehungsweise sind) sind über elektrische Leiter mit einer Spannungsquelle verbunden. Die elektrischen Leiter sind bevorzugt en derselben Seite des Funktionselements an die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode und die mindestens eine Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode angeschlossen.
Die Kontaktierungsbereiche sind bevorzugt direkt angrenzend an die Seitenkante des Funktionselements ausgebildet. Der erste Kontaktierungsbereich und der zweite Kontaktierungsbereich grenzen dabei direkt an einander gegenüberliegende Abschnitte der Seitenkante des Funktionselements an.
Der Verbindungsbereich ist in einer Ausgestaltung ebenfalls direkt angrenzend an die Seitenkante des Funktionselements ausgebildet. Er grenzt dabei direkt an einen Abschnitt der Seitenkante an, welcher sich zwischen den Abschnitten der Seitenkante mit dem ersten und dem zweiten Kontaktierungsbereich erstreckt. Der Verbindungsbereich schließt sich an ein Ende des ersten Kontaktierungsbereichs an und verläuft von da aus zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements.
Der Verbindungsbereich ist in einer weiteren Ausgestaltung nicht direkt angrenzend an die Seitenkante des Funktionselements ausgebildet. Er verläuft in einem zentralen Bereich des Funktionselements, wobei er beidseitig an aktive Bereiche des Funktionselements angrenzt. Der Verbindungsbereich schließt sich an einen zwischen den Enden befindlichen Abschnitt des ersten Kontaktierungsbereichs an und verläuft von da aus zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements. Der Verbindungsbereich teilt die zweite Flächenelektrode und den zweiten Kontaktierungsbereich in zwei Abschnitte auf, wobei jeder Abschnitt jeweils einem aktiven Bereich des Funktionselements zugeordnet ist.
Das Funktionselement ist nicht auf eine bestimmte Form beschränkt. Typischerweise weist das Funktionselement eine zumindest näherungsweise viereckige, insbesondere zumindest näherungsweise rechteckige Form auf (bezogen auf die Draufsicht in Durchsichtsrichtung durch die Verbundscheibe). Dabei weist das Funktionselement vier Ecken und vier Seiten auf, wobei benachbarte Seiten über jeweils eine Ecke miteinander verbunden sind. Mit „näherungsweise“ ist dabei gemeint, dass die Form vom idealen geometrischen Viereck beziehungsweise Rechteck dadurch abweichen kann, dass die Seiten nicht gerade ausgebildet sein müssen, sondern beispielsweise unabhängig voneinander konvex oder konkav gekrümmt oder gewellt ausgebildet sein können. Die Kontaktierungsbereiche sind an zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet, insbesondere direkt angrenzend an die Seitenkante beziehungsweise die besagten Seiten. Die beiden weiteren Seiten verlaufen zwischen den Seiten mit den Kontaktierungsbereichen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu ihnen. Der Verbindungsbereich verläuft bevorzugt im Wesentlichen parallel zu diesen weiteren Seiten, wobei er an eine der beiden angrenzen kann oder in einem Bereich zwischen diesen weiteren Seiten verlaufen kann.
Der zweite Kontaktierungsbereich und der Verbindungsbereich können überlappen. Dann wird gleichsam ein Abschnitt des Funktionselements abgeschnitten, nämlich der Bereich der Überlappung, in dem bei Trägerfolien mit den auf ihnen befindlichen Flächenelektroden entfernt sind, da die aktive Schicht oder Schichtenfolge alleine nicht stabil ist. Alternativ ist es auch denkbar, dass der zweite Kontaktierungsbereich und der Verbindungsbereich direkt aneinanderstoßen, betrachtet in Draufsicht auf das Funktionselement beziehungsweise die Verbundscheibe. Dies ist dann der Fall, wenn die Schnittlinie zur Entfernung der ersten Trägerfolie im zweiten Kontaktierungsbereich und die Schnittlinie zur Entfernung der zweiten Trägerfolie im Verbindungsbereich in einem Überlappungsabschnitt in Deckung angeordnet sind, betrachtet in Draufsicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappen der zweite Kontaktierungsbereich und der Verbindungsbereich allerdings nicht. Der zweite Kontaktierungsbereich und der Verbindungsbereich stoßen auch nicht im vorstehend genannten Sinne aneinander an. Stattdessen ist, betrachtet in Draufsicht auf das Funktionselement beziehungsweise die Verbundscheibe, mindestens ein Zwischenbereich vorhanden zwischen dem zweiten Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich. Die Schnittlinie zur Entfernung der ersten Trägerfolie im zweiten Kontaktierungsbereich wird also an die Seitenkante des Funktionselements geführt, bevor sie den Verbindungsbereich erreicht, In diesem Zwischenbereich sind die erste Trägerfolie, die erste Flächenelektrode und die aktive Schicht oder Schichtenfolge nicht entfernt, sondern erstrecken sich insbesondere bis zur Seitenkante des Funktionselements an der Seite, an welcher der elektrische Anschluss erfolgt. Auch die zweite Trägerfolie und die zweite Flächenelektrode erstrecken sich im Zwischenbereich bis zur Seitenkante des Funktionselements an der Seite, an welcher der elektrische Anschluss erfolgt.
Dabei ist in einer bevorzugten Variante im Zwischenbereich ein Teil der zweiten Flächenelektrode, der in Draufsicht betrachtet an den Verbindungsbereich angrenzt, durch mindestens eine Isolierungslinie von der übrigen zweiten Flächenelektrode elektrisch isoliert ist. Die mindestens eine Isolierungslinie verläuft bevorzugt von der Seite des Funktionselements mit dem zweiten Kontaktierungsbereich bis zum gegenüberliegenden ersten Kontaktierungsbereich. Die mindestens eine Isolierungslinie teilt die zweite Flächenelektrode auf in mindestens einem aktiven Bereich, in der sie tatsächlich als Flächenelektrode wirkt und die aktive Schicht/Schichtenfolge mit einer Spannung beaufschlagt, und mindestens einen davon elektrisch isolierten Bereich, welcher in Draufsicht betrachtet an den Verbindungsbereich angrenzt. Durch die elektrische Isolierung des an den Verbindungsbereich angrenzenden Teil der zweiten Flächenelektrode wird insbesondere die Gefahr von Kurzschlüssen reduziert. Dies ist vorteilhaft, weil dieser Teil der zweiten Flächenelektrode direkt an den Verbindungsbereich angrenzt, in dem die erste Flächenelektrode exponiert ist und in dem die Stromsammelschiene verläuft, so dass die Gefahr besteht, dass dieser Teil der zweiten Flächenelektrode mit der ersten Flächenelektrode, der Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode oder ihren elektrischen Kontakten in Kontakt kommt und einen Kurzschluss verursacht.
Die mindestens eine Isolierungslinie zur Isolierung des an den Verbindungsbereich angrenzenden Bereichs der zweiten Flächenelektrode weist beispielsweise eine Breite (Linienbreite) von 5 pm bis 500 pm, insbesondere 20 pm bis 200 pm auf. Sie wird bevorzugt mittels Laserstrahlung in die zweite Flächenelektrode eingebracht. Grenzt der Verbindungsbereich an die Seitenkante des Funktionselements an, so ist eine einzige Isolierungslinie ausreichend, welche die zweite Flächenelektrode aufteilt in einen aktiven Bereich und einen davon elektrisch isolierten, an den Verbindungsbereich angrenzenden Bereich. Grenzt der Verbindungsbereich nicht an die Seitenkante des Funktionselements an, so werden zwei Isolierungslinien eingesetzt, welche die zweite Flächenelektrode aufteilen in zwei aktive Bereiche und zwei davon elektrisch isolierte, an den Verbindungsbereich jeweils an einer Seite angrenzende Bereiche.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Flächenelektrode (beziehungsweise jeder ihrer aktiven Bereiche, falls die zweite Flächenelektrode durch einen nicht an die Seitenkante des Funktionselements angrenzenden Verbindungsbereich in zwei Abschnitte aufgeteilt ist und/oder durch mindestens eine Isolierungslinie in mindestens einem Zwischenbereich ein an den Verbindungsbereich angrenzender Bereich der zweiten Flächenelektrode von mindestens einem aktiven Bereich isoliert ist) als zusammenhängende, nicht unterbrochene Schicht ausgebildet. Sie ist nicht durch Isolierungslinien in mehrere voneinander elektrisch isolierte Segmente aufgeteilt. Das Funktionselement (beziehungsweise sein aktiver Bereich) kann dann durch die angelegte elektrische Spannung in einen einheitlichen optischen Zustand gebracht werden, es liegen keine unabhängig voneinander steuerbare Schaltbereiche vor. Die zweite Flächenelektrode ist im zweiten Kontaktierungsbereich bevorzugt mit einer einzelnen Stromsammelschiene elektrisch leitend verbunden. Ist die zweite Flächenelektrode durch einen nicht an die Seitenkante des Funktionselements angrenzenden Verbindungsbereich in zwei Abschnitte aufgeteilt, so ist jeder Abschnitt bevorzugt mit jeweils einer einzelnen Stromsammelschiene elektrisch leitend verbunden. Die zweiten Flächenelektrode und die erste Flächenelektrode sind elektrisch mit der Spannungsquelle verbunden, so dass zwischen der zweiten Flächenelektrode einerseits und der ersten Flächenelektrode andererseits eine elektrische Spannung angelegt werden kann, um die optischen Eigenschaften der dazwischen befindlichen aktiven Schicht/Schichtenfolge zu steuern.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Flächenelektrode (beziehungsweise mindestens einer, bevorzugt jeder ihrer aktiven Bereiche, falls die zweite Flächenelektrode durch einen nicht an die Seitenkante des Funktionselements angrenzenden Verbindungsbereich in zwei Abschnitte aufgeteilt ist und/oder durch mindestens eine Isolierungslinie in mindestens einem Zwischenbereich ein an den Verbindungsbereich angrenzender Bereich der zweiten Flächenelektrode von mindestens einem aktiven Bereich isoliert ist) durch mindestens eine Isolierungslinie in mindestens zwei getrennte Elektrodensegmente aufgeteilt. Jedes Elektrodensegment ist mit jeweils einer (eigenen beziehungsweise separaten) Stromsammelschiene elektrisch leitend verbunden. Jedes Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode und die erste Flächenelektrode (beziehungsweise deren aktiver Bereich) sind elektrisch mit der Spannungsquelle verbunden, so dass zwischen jedem Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode einerseits und der ersten Flächenelektrode (beziehungsweise deren aktivem Bereich) andererseits unabhängig voneinander eine elektrische Spannung angelegt werden kann, um die optischen Eigenschaften des dazwischen befindlichen Abschnitts der aktiven Schicht/Schichtenfolge zu steuern. So können mehrere unabhängige Schaltbereiche realisiert werden, deren optische Eigenschaften unabhängig voneinander elektrisch gesteuert werden können.
Die zweite Flächenelektrode weist in dieser Ausgestaltung also mindestens zwei Segmente (Elektrodensegmente) auf, welche durch eine Isolierungslinie voneinander getrennt sind. Die zweite Flächenelektrode kann durch mehrere Isolierungslinien in mehrere Segmente aufgeteilt sein. Jedes Elektrodensegment bildet einen Schaltbereich der Verbundscheibe aus. Die Anzahl der Elektrodensegmente kann vom Fachmann den Erfordernissen im Einzelfall entsprechend frei gewählt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung verlaufen die Isolierungslinien im Wesentlichen parallel zueinander und erstrecken sich von einer Seitenkante der Flächenelektrode zur gegenüberliegenden Seitenkante. Es sind aber auch beliebige andere geometrische Formen denkbar.
Die Isolierungslinien zwischen den Segmenten der zweiten Flächenelektrode weisen beispielsweise eine Breite von 5 pm bis 500 pm, insbesondere 20 pm bis 200 pm auf. Sie werden bevorzugt mittels Laserstrahlung in die zweite Flächenelektrode eingebracht. Die Breite der Segmente, also der Abstand benachbarten Isolierungslinien kann vom Fachmann gemäß den Anforderungen im Einzelfall geeignet gewählt werden.
Die Elektrodensegmente der zweiten Flächenelektrode sind unabhängig voneinander elektrisch mit der Spannungsquelle verbunden, so dass an jedes Elektrodensegment (unabhängig von den anderen Elektrodensegmenten) ein zweites (im Falle einer Gleichspannung zeitlich konstantes, im Falle einer Wechselspannung zeitlich veränderliches) elektrisches Potential angelegt werden kann, das auch als Schaltpotential bezeichnet werden kann. Die erste Flächenelektrode (beziehungsweise deren aktiver Bereich) ist ebenfalls elektrisch mit der Spannungsquelle verbunden, so dass an die erste Flächenelektrode (beziehungsweise deren aktiven Bereich) insgesamt ein erstes elektrisches Potential angelegt werden kann, das auch als Bezugspotential („Ground“) bezeichnet werden kann. Sind des erste und das zweite Potential identisch, so liegt im jeweiligen Schaltbereich keine Spannung zwischen den Elektroden an (Schaltzustand 0%). Sind des erste und das zweite Potential unterschiedlich, so liegt im jeweiligen Schaltbereich eine Spannung zwischen den Elektroden an, wodurch ein endlicher Schaltzustand (Schaltzustand bis zu 100%, was der maximalen Änderung der optischen Eigenschaften der aktiven Schicht/Schichtenfolge entspricht) erzeugt wird.
Die erste Flächenelektrode ist bevorzugt als zusammenhängende, nicht unterbrochene Schicht ausgebildet. Die erste Flächenelektrode weist also keine Isolierungslinien auf, durch welche sie in unabhängige Segmente unterteilt würde. An die erste Flächenelektrode wird bevorzugt ein einheitliches elektrisches Potential angelegt.
Unter einer Isolierungslinie wird allgemein ein linienartiger beziehungsweise linienförmiger Bereich verstanden, in dem das Material der Flächenelektrode nicht vorhanden ist, so dass die angrenzenden Abschnitte (Segmente) stofflich voneinander getrennt sind und daher elektrisch voneinander isoliert sind. Damit ist gemeint, dass keine direkte elektrische Verbindung zwischen den Abschnitten (Segmenten) besteht, wobei die Abschnitte (Segmente) allerdings über die mit ihnen in Kontakt befindliche aktive Schicht indirekt in gewissem Maße elektrisch leitend miteinander verbunden sein können.
Die Stromsammelschienen dienen dazu, den elektrischen Kontakt der jeweiligen Flächenelektrode mit der Spannungsquelle auf einen vergleichsweise großen Kontaktbereich zu verteilen und den elektrischen Strom über eine möglichst große Breite einzuleiten beziehungsweise abzuführen. Sie werden auch als „Busbars“ bezeichnet. Die Stromsammelschienen weisen bevorzugt eine Breite von 2 mm bis 20 mm auf, besonders bevorzugt von 4 mm bis 9 mm. Die Breite der Stromsammelschienen ist bevorzugt geringer ist die Breite der Kontaktierungsbereiche und des Verbindungsbereichs, beispielsweise um etwa 1 mm. Die Stromsammelschienen sind bevorzugt aus einer elektrisch leitfähigen Folie ausgebildet (insbesondere als Streifen oder Abschnitt der elektrisch leitfähigen Folie). Die Folie ist besonders bevorzugt eine Metallfolie, insbesondere Kupferfolie. Die Kupferfolie kann verzinnt sein. Die Metallfolie weist beispielsweise eine Dicke von 0,02 mm bis 0,2 mm auf, bevorzugt von 0,05 mm bis 0,1 mm. Es können aber auch polymere Trägerfolien verwenden werden, welche mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind, beispielsweise einer Silberbeschichtung.
Die Stromsammelschienen können unabhängig voneinander einstückig (das heißt aus einem einzelnen Streifen beziehungsweise Abschnitt der elektrisch leitfähigen Folie) oder mehrstückig (das heißt aus mehreren zusammengesetzten Streifen beziehungsweise Abschnitten der elektrisch leitfähigen Folie) ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode einstückig ausgebildet (insbesondere als Streifen der elektrisch leitfähigen Folie) und die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode einstückig oder mehrstückig. Bei der mehrstückigen Ausbildung sind bevorzugt die beiden Abschnitte der Stromsammelschiene auf dem Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich jeweils einstückig ausgebildet und miteinander verbunden, beispielsweise aufeinandergelegt, verlötet oder elektrisch leitend verklebt. Die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode weist typischerweise eine L- artige Form auf (wenn der Verbindungsabschnitt an eine Seitenkante des Funktionselements angrenzt) oder eine T-artige Form auf (wenn der Verbindungsabschnitt nicht an eine Seitenkante des Funktionselements angrenzt). Bei der einstückigen Ausbildung kann entweder ein T- beziehungsweise L-förmiger Abschnitt der elektrisch leitfähigen Folie verwendet werden oder ein Streifen der elektrisch leitfähigen Folie in die T- beziehungsweise L-artige Form gefaltet werden.
Die Stromsammelschienen sind elektrisch leitend mit der zugeordneten Flächenelektrode verbunden. Die Stromsammelschienen können beispielsweise einfach auf die Flächenelektrode aufgelegt sein, mit der Flächenelektrode verlötet sein oder über einen elektrisch leitfähigen Klebstoff mit der Flächenelektrode verbunden sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine elektrische Kontaktschicht zwischen der Flächenelektrode und der Stromsammelschiene angeordnet, um den elektrischen Kontakt zu verbessern. Die Kontaktschicht kann beispielsweise als silberhaltige Paste ausgebildet sein mit einer Dicke von 0,01 mm bis 0,2 mm, bevorzugt von 0,02 mm bis 0,1 mm, insbesondere von 0,02 mm bis 0,05 mm.
An die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode und an die Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode beziehungsweise die Stromsammelschienen der verschiedenen Segmente der zweiten Flächenelektrode ist jeweils ein elektrischer Leiter angeschlossen, welche sich über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstreckt, um mit der externen Spannungsquelle verbunden zu werden. Der Leiter kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Dieser Leiter kann beispielsweise ein Metalldraht, eine Metallfolie und/oder ein elektrisches Kabel sein, der/die/das sich ausgehend von der jeweiligen Flächenelektrode über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstreckt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die besagten Leiter einen Flachbandleiter, der sich über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstreckt und an den die Stromsammelschienen der Flächenelektroden über elektrische Leiter angeschlossen sind. Die Verbundscheibe weist dann den Flachbandleiter auf. Der Flachbandleiter ist seitlich in einem gewissen Abstand zum Funktionselement angeordnet, insbesondere an der Seite mit dem zweiten Kontaktierungsbereich, an welcher der elektrische Anschluss erfolgt, und erstreckt sich über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus. Die Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode und die mindestens eine Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode sind über elektrische Leiter mit dem Flachbandleiter verbunden. Durch den Flachbandleiter wird der elektrische Anschluss des Funktionselements vorteilhaft erleichtert. Insbesondere entfällt der Aufwand des Verlegens einer Mehrzahl separater Leitungen für jede einzelne Stromsammelschiene.
Der Flachbandleiter weist mehrere elektrisch leitfähige Bahnen auf, insbesondere ausgebildet aus jeweils einem Streifen einer Metallfolie (beispielsweise Kupferfolie). Bevorzugt sind alle elektrisch leitfähigen Bahnen durch eine polymere Ummantelung oder Trägerschicht zu einem Bauteil verbunden. Der ersten Flächenelektrode ist eine leitfähige Bahn zugeordnet, mit der sie über elektrische Leiter verbunden ist. Der zweiten Flächenelektrode ist eine leitfähige Bahn zugeordnet, mit der sie über elektrische Leiter verbunden ist, oder sind mehrere leitfähige Bahnen zugeordnet, wobei jedes Segment der zweiten Flächenelektrode jeweils mit einer (separaten) Bahn über elektrische Leiter verbunden ist, so dass jedes Elektrodensegment mit genau einer Bahn und jede Bahn mit genau einem Elektrodensegment verbunden ist. Der Flachbandleiter kann natürlich auch Bahnen aufweisen, die mit keiner Elektrode beziehungsweise keinem Elektrodensegment verbunden sind und nicht zum elektrischen Anschluss verwendet werden („Blindbahnen“).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils ein elektrisches Kontaktelement mit den Stromsammelschienen verbunden. Die Stromsammelschienen sind, anders ausgedrückt, mit jeweils einem elektrischen Kontaktelement versehen, wobei das Kontaktelement beispielsweise auf die Stromsammelscheine aufgelegt ist, mit dieser verlötet oder mit einem leitfähigen Klebstoff verklebt ist. Das elektrische Kontaktelement ist bevorzugt aus einer elektrisch leitfähigen Folie, insbesondere Kupferfolie, ausgebildet. Die Kupferfolie kann verzinnt sein. Die Metallfolie weist beispielsweise eine Dicke von 0,02 mm bis 0,2 mm auf, bevorzugt von 0,05 mm bis 0,1 mm. Alternativ kann das Kontaktelement beispielsweise als Trägerfolie mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, beispielsweise Silberbeschichtung, ausgebildet sein. Das Kontaktelement weist bevorzugt zumindest einen Abschnitt auf, der sich ausgehend von der Stromsammelschiene über die Seitenkante des Funktionselements hinaus erstreckt, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Verlaufsrichtung der Stromsammelschiene. Dieser Abschnitt ist bevorzugt an den Flachbandleiter angeschlossen. Das Kontaktelement kann beispielweise eine streifenartige oder T-artige Form aufweisen.
Das Kontaktelement kann direkt an den Flachbandleiter angeschlossen sein. Alternativ kann das Kontaktelement indirekt über eine elektrische Leitung an den Flachbandleiter angeschlossen sein. Die elektrischen Leitungen sind bevorzugt Metalldrähte, elektrische Kabel oder gedruckte Leitungen.
Das Kontaktelement kann auch in dem Fall verwendet werden, dass die elektrischen Leitungen selbst über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus geführt sind, also kein gemeinsamer Flachbandleiter vorhanden ist.
Das elektrisch steuerbare Funktionselement ist eine Mehrschichtfolie beziehungsweise Funktionsfolie mit der eigentlich aktiven Schicht oder Schichtenfolge und den Flächenelektroden zwischen zwei Trägerfolien. Solche Mehrschichtfolien können käuflich erworben werden, in der gewünschten Größe und Form zurechtgeschnitten werden und dann in die Verbundscheibe einlaminiert werden, wobei sie bevorzugt über jeweils eine thermoplastische Verbindungsschicht mit der Außenscheibe und der Innenscheibe verbunden werden.
Die erste und die zweite Trägerfolie sind beispielsweise auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen, Polyvinylchlorid, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid oder Ethylen-Tetrafluorethylen ausgebildet, bevorzugt auf Basis von PET. Die Dicke der Trägerfolien beträgt bevorzugt von 10 pm bis 200 pm. Die Seitenkante des Funktionselements kann versiegelt werden, beispielsweise durch Verschmelzen der Trägerfolien oder durch ein (bevorzugt polymeres) Band oder eine polymere Folie. 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.
Die erste und die zweite Flächenelektrode 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 (indium tin oxide, ITO), Gallium-dotiertem oder Aluminiumdotiertem Zinkoxid und/oder Fluor-dotiertem oder Antimon-dotiertem Zinnoxid ausgebildet sein, bevorzugt auf Basis von Silber oder ITO. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm bis 2 pm auf, besonders bevorzugt von 20 nm bis 1 pm, ganz besonders bevorzugt von 30 nm bis 500 nm.
Die aktive Schicht oder Schichtenfolge weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine über die Flächenelektroden an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung insbesondere solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften nur zwischen zwei diskreten Zuständen (oder auch zwischen mehr als zwei diskreten Zuständen) geschaltet werden können. Die besagten optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten.
Je nach Art des Funktionselements kann eine einzelne aktive Schicht vorliegen oder eine aktive Schichtenfolge (also eine Mehrzahl verschiedener Schichten, welche gemeinsam die veränderlichen optischen Eigenschaften bereitstellen). Es können verschiedenartige Funktionselemente verwendet werden, wobei das Funktionselement in bevorzugten Ausgestaltungen ein Funktionselement basierend auf Flüssigkristalltechnologie (insbesondere ein PDLC-Funktionselement), ein SPD-Funktionselement oder ein elektrochromes Funktionselement ist. Funktionselemente basierend auf Flüssigkristalltechnologie enthalten eine aktive Schicht mit Flüssigkristallen. Die Flüssigkristalle können durch Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden ausgerichtet werden, worauf die elektrische Steuerung der optischen Eigenschaften beruht. Insbesondere sind die folgenden Funktionselemente basierend auf Flüssigkristalltechnologie gebräuchlich:
PDLC-Funktionselemente (polymer dispersed liquid crystal)'. Dabei enthält die aktive Schicht Tropfen von Flüssigkristallen in einer Polymer-Matrix. Werden die Flüssigkristalle im elektrischen Feld ausgerichtet, so ist der Zustand transparent und nicht lichtstreuend, sind die Flüssigkristalle ohne elektrisches Feld nicht ausgerichtet, so ist der Zustand transluzent und stark lichtstreuend.
PNLC-Funktionselemente (polymer networked liquid crystal)’. Dabei enthält die aktive Schicht Flüssigkristalle eingelagert in eine Polymernetzwerk. Ohne angelegte Spannung sind die Flüssigkristalle ausgerichtet und der Zustand transparent und nicht lichtstreuend. Wird eine elektrische Spannung angelegt, so finden Konfigurationsänderungen statt, welche zu einer starken Streuung an den Flüssigkristallen führen, so dass der Zustand transluzent und stark lichtstreuend ist.
Guest-Host-Funktionselemente: Dabei enthält die aktive Schicht dichroische Farbstoffmoleküle (Gast) gelöst in Flüssigkristallen (Host). Im elektrischen Feld werden die Flüssigkristalle ausgerichtet, wodurch die Orientierung der Farbstoffmoleküle beeinflusst wird, was zu einer veränderten Transmissionsgrad (Tönungsgrad) und einer veränderten Farbe führt.
SPD-Funktionselemente (suspended particle device) weisen eine aktive Schicht auf, welche suspendierte Partikel enthält. Die Absorption von Licht durch die aktive Schicht ist mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar, welche zu einer Orientierungsänderung der suspendierten Partikel führt.
Elektochrome Funktionselemente enthalten eine aktive Schichtenfolge zwischen den Flächenelektroden (elektrochrome Schichtenfolge), welche in der angegebenen Reihenfolge flächig übereinander angeordnet umfasst: eine lonenspeicherschicht, eine Elektrolytschicht und eine elektrochrome Schicht. Die elektrochrome Schicht ist eigentlicher Träger der elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Sie ist eine elektrochemisch aktive Schicht, deren Lichttransmission vom Einlagerungsgrad von Ionen abhängig ist. Die Ionen (beispielsweise H+-, Li+, Na+- oder K+-Ionen) werden in der lonenspeicherschicht gespeichert und durch diese bereitgestellt. Die Elektrolytschicht trennt die elektrochrome Schicht räumlich von der lonenspeicherschicht und dient der Wanderung von Ionen. Wird eine Gleichspannung geeigneter Polarität an die Flächenelektroden angelegt, so wandern Ionen aus der lonenspeicherschicht durch die Elektrolytschicht in die elektrochrome Schicht, woraufhin die optischen Eigenschaften (Farbe, Lichttransmission) der elektrochromen Schicht in Abhängigkeit vom Ausmaß der eingewanderten Ionen geändert werden. Wird Gleichspannung der entgegengesetzten Polarität an die Flächenelektroden angelegt, so wandern die Ionen zurück aus der elektrochromen Schicht durch die Elektrolyschicht in die lonenspeicherschicht und die optischen Eigenschaften der elektrochromen Schicht ändern sich in der entgegengesetzten Art. Wird keine Spannung an die Flächenelektroden angelegt, so bleibt der momentane Zustand stabil. Geeignete elektrochrome Schichten enthalten elektrochrome Materialien, beispielsweise anorganische Oxide (wie Wolframoxid oder Vanadiumoxid), Komplexverbindungen (wie Berliner Blau) oder leitfähige Polymere (wie 3,4- Polyethylendioxythiophen (PEDOT) oder Polyanilin). Die Elektrolytschicht ist typischerweise als Film organischen oder anorganischen, elektrisch isolierenden Materials mit hoher lonenleitfähigkeit ausgebildet, beispielsweise auf Basis von Lithiumphosphoroxynitrid. Die lonenspeicherschicht ist entweder dauerhaft transparent (reiner lonenspeicher) oder weist ein der elektrochromen Schicht gegensätzliches elektrochromes Verhalten auf. Ein Beispiel für einen reinen lonenspeicher sind Schichten enthaltend ein Mischoxid aus Titan und Cer, Beispiele für anodische elektrochrome lonenspeicherschichten sind Schichten enthaltend Iridiumoxid oder Nickeloxid.
Als Spannungsquelle für das Funktionselement dient bevorzugt eine Steuereinheit, welche zum Betrieb des Funktionselements geeignet ist. Die Steuereinheit ist geeignet, zwischen einerseits der ersten Flächenelektrode und andererseits der zweiten Flächenelektrode oder den Elektrodensegmenten der zweiten Flächenelektrode (jeweils) eine Spannung anzulegen. Je nach Art des Funktionselements kann die von der Steuereinheit bereitgestellte Spannung eine Gleichspannung (beispielsweise bei elektrochromen Funktionselementen) oder Wechselspannung (beispielsweise bei SPD-Funktionselementen oder bei PDLC- Funktionselementen oder anderen Funktionselementen basierend auf Flüssigkristalltechnologie) sein. Stellt die Primärspannungsquelle eine Gleichspannung bereit (wie es beispielsweise beim Bordnetz eines Fahrzeugs üblich ist), während das Funktionselement mit einer Wechselspannung betrieben wird, so kann die Steuereinheit Wechselrichter umfassen. Stellt die Primärspannungsquelle eine Wechselspannung bereit, während das Funktionselement mit einer Gleichspannung betrieben wird, so kann die Steuereinheit Gleichrichter umfassen. Die Steuereinheit ist dafür vorgesehen und geeignet, die optischen Eigenschaften des Funktionselements zu steuern. Die Steuereinheit ist elektrisch leitend einerseits mit den Flächenelektroden des Funktionselements verbunden und andererseits mit einer Primärspannungsquelle. Die Steuereinheit beinhaltet die erforderlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile, um in Abhängigkeit von einem Schaltzustand die erforderliche Spannung an die Flächenelektroden anzulegen. Der Schaltzustand kann dabei vom Benutzer vorgegeben werden (beispielsweise durch Bedienung eines Schalters, einer Taste oder eines Dreh- oder Schiebereglers), durch Sensoren ermittelt werden und/oder über eine digitale Schnittstelle vom zentralen Steuergerät des Fahrzeugs (falls die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist, üblicherweise LIN-Bus oder CAN-Bus) übermittelt werden. Die Schalter, Tasten, Dreh- oder Schieberegler können beispielsweise in den Armaturen des Fahrzeugs integriert sein, falls die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist. Es können aber auch Berührungsschaltflächen direkt in die Verbundscheibe integriert sein, beispielsweise kapazitive oder resistive Schaltflächen. Alternativ kann das Funktionselement auch durch kontaktfreie Verfahren, beispielsweise durch das Erkennen von Gesten, oder in Abhängigkeit des durch eine Kamera und geeignete Auswerteelektronik festgestellten Zustands von Pupille oder Augenlid gesteuert werden. Die Steuereinheit kann beispielsweise elektronische Prozessoren, Spannungswandler, Transistoren und andere Bauteile umfassen.
Die Steuereinheit kann an der innenraumseitigen, von der Zwischenschicht abgewandten Oberfläche der Innenscheibe befestigt sein oder beispielsweise im elektrischen System des Fahrzeugs integriert ist oder an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, falls die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist.
Die Verbundscheibe ist typischerweise dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung (beispielsweise einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Raums) einen Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt beziehungsweise ausgebildet, 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.
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. Die Außenscheibe und die Innenscheibe können plan sein oder auch zylindrisch oder sphärisch gebogen. Insbesondere bei Fahrzeugverglasungen sind sphärisch gebogene Verbundscheiben üblich, bei Gebäudeverglasungen plane Verbundscheiben.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen, UV- absorbierende oder reflektierende Beschichtungen oder IR-absorbierende oder - reflektierende Beschichtungen wie Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen.
Der Verbundscheibe kann mit einem opaken Abdeckdruck ausgestattet sein, insbesondere zumindest 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 innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe. Der Abdeckdruck umgibt bevorzugt einen zentralen Durchsichtsbereich rahmenartig. Durch den Abdeckdruck wird ein opaker Maskierungsbereich der Verbundscheibe ausgebildet. Die Kontaktierungsbereiche und der Verbindungsbereich des Funktionselements sind bevorzugt in diesem Maskierungsbereich angeordnet.
Die thermoplastische Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben, wie es bei Verbundscheiben üblich ist. Typischerweise werden thermoplastische Folien verwendet und die Zwischenschicht aus diesen ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement zwischen zwei thermoplastischen Schichten angeordnet. Die Zwischenschicht ist dabei zumindest aus einer ersten thermoplastischen Schicht und einer zweiten thermoplastischen Schicht gebildet, zwischen denen das Funktionselement angeordnet ist. Das 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.
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.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement, genauer die Seitenkanten des Funktionselements umlaufend von einer dritten thermoplastischen Schicht umgeben. Die dritte thermoplastische Schicht ist rahmenartig ausgebildet mit einer Aussparung, in welche das 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 Funktionselement zusammengesetzt werden. Die Zwischenschicht ist dann aus insgesamt mindestens drei flächig aufeinander angeordneten thermoplastischen Schichten gebildet, wobei die mittlere Schicht eine Aussparung ausweist, in der das 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 Funktionselement. Dadurch wird der lokale Dickenunterschied, der durch das örtlich begrenzte Funktionselement eingebracht wird, kompensiert, so dass Glasbruch beim Laminieren vermieden werden kann und ein verbessertes optisches Erscheinungsbild entsteht.
Alternativ kann das Funktionselement aber auch direkt auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Außenscheibe oder der Innenscheibe angeordnet sein. Bevorzugt ist die Seitenkante des Funktionselements vollständig von der Zwischenschicht umgeben, so dass sich das Funktionselement nicht bis zur Seitenkante der Verbundscheibe erstreckt und somit keinen Kontakt zur umgebenden Atmosphäre hat. Auch hier ist der Einsatz einer rahmenartigen thermoplastischen Schicht um das Funktionselement möglich.
Die thermoplastischen Schichten der Zwischenschicht sind bevorzugt aus demselben Material ausgebildet, können prinzipiell aber auch aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Die Schichten beziehungsweise Folien der Zwischenschicht sind bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), oder Polyurethan (PU) ausgebildet. 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.
Die Verbundscheibe kann hergestellt werden, indem die einzelnen Schichten in der vorgesehenen Reihenfolge zu einem Schichtstapel gestapelt werden und anschließend die Außenscheibe und die Innenscheibe über die Zwischenschicht miteinander laminiert werden. Hierzu können an sich bekannte Verfahren zum Einsatz kommen, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Der Schichtstapel umfasst bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge: die Außenscheibe - eine erste thermoplastische Folie, welche eine erste thermoplastische Schicht der Zwischenschicht ausbildet,
- das Funktionselement, bevorzugt eingefasst in eine rahmenartige dritte thermoplastische Folie mit einer Aussparung,
- eine zweite thermoplastische Folie, welche eine zweite thermoplastische Schicht der Zwischenschicht ausbildet,
- die Innenscheibe.
Beim Stapeln der Schichten wird das Funktionselement mit den erforderlichen elektrischen Anschlüssen versehen, wobei sich elektrische Leiter über die Seitenkante des Schichtstapels hinaus erstrecken, an welche später die externe Spannungsquelle bereitgestellt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführung wird das Funktionselement mit den Stromsammelschienen bereitgestellt, welche mit den Flächenelektroden verbunden sind, optional über eine elektrische Kontaktschicht. Die elektrischen Leiter werden auf den thermoplastischen Folien bereitgestellt und geeignet positioniert, so dass beim Erzeugen des Schichtstapels die elektrischen Leiter ohne weitere Maßnahmen mit den Stromsammelschienen in Kontakt kommen. Die elektrischen Leiter umfassen bevorzugt einen Flachbandleiter, der seitlich des Funktionselements angeordnet wird, jeweils ein elektrisches Kontaktelement zur direkten Verbindung mit den Stromsammelschienen und elektrische Leitungen (insbesondere Drähte oder Kabel) zwischen jedem Kontaktelement und eine Leiterbahn des Flachbandleiters. Die elektrischen Leiter werden jeweils an der thermoplastischen Folie angebracht, gegenüber der die Flächenelektrode, welche mit den Leitern kontaktiert werden soll, exponiert ist. Ist beispielweise die erste Trägerfolie mit der ersten Flächenelektrode der ersten thermoplastischen Folie zugewandt, so ist die erste Flächenelektrode im ersten Kontaktbereich gegenüber der zweiten thermoplastischen Folie exponiert: im ersten Kontaktbereich liegt nur die erste Trägerfolie und die erste Flächenelektrode vor, wobei die erste Flächenelektrode der zweiten thermoplastischen Schicht zugewandt ist.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe in Gebäuden oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, beispielsweise als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, als Fensterscheibe eines Gebäudes oder eines Raums (Gebäude-Innenraum) oder als Bestandteil von Möbeln, elektrischen Geräten oder Einrichtungsgegenständen. Die Verbundscheibe ist bevorzugt die Fensterscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Verglasungseinheit kann beispielweise verwendet werden als Windschutzscheibe, Dachscheibe, Rückwandscheibe oder Seitenscheibe, bevorzugt als Windschutzscheibe oder Dachscheibe.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. Das Funktionselement wird dabei bevorzugt als elektrisch steuerbare Sonnenblende eingesetzt, welche in einem oberen Bereich der Windschutzscheibe angeordnet ist, während der Großteil der Windschutzscheibe nicht mit dem Funktionselement versehen ist. Es können mehrere Schaltbereiche vorhanden sind, welche bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Oberkante der Windschutzscheibe mit wachsendem Abstand zu dieser angeordnet sind. Durch die unabhängig schaltbaren Schaltbereiche kann der Benutzer in Abhängigkeit vom Sonnenstand das Ausmaß des an die Oberkante grenzenden Bereichs bestimmen, der abgedunkelt oder mit einer hohen Lichtstreuung versehen werden soll, um eine Blendwirkung durch die Sonne zu vermeiden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbundscheibe eine Dachscheibe eines Fahrzeugs. Das Funktionselement ist dabei bevorzugt im gesamten Durchsichtbereich der Verbundscheibe angeordnet. In einer typischen Ausgestaltung umfasst dieser Durchsichtbereich die gesamte Verbundscheibe abzüglich eines umlaufenden Randbereichs, der mit einem opaken Abdeckdruck auf mindestens einer der Oberfläche der Scheiben versehen ist. Das Funktionselement erstreckt sich über den gesamten Durchsichtbereich, wobei seine Seitenkanten im Bereich des opaken Abdeckdrucks angeordnet und dadurch für den Betrachter nicht sichtbar sind. Es können mehrere Schaltbereiche vorhanden sind, welche bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Vorderkante der Dachscheibe mit wachsendem Abstand zu dieser angeordnet sind. Durch die unabhängig schaltbaren Schaltbereiche kann der Benutzer festlegen, welche Bereich der Dachscheibe transparent sein sollen und welche abgedunkelt oder mit einer hohen Lichtstreuung versehen werden sollen, beispielsweise in Abhängigkeit vom Sonnenstand, um eine übermäßige Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu vermeiden. Es ist auch möglich, dass jedem Fahrzeuginsassen, also beispielsweise dem Fahrer, dem Beifahrer, dem linken und dem rechten hinteren Insassen, jeweils ein über ihm befindlicher Schaltbereich zugeordnet ist. 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:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Funktionselement der Verbundscheibe aus Figur 1 , Fig. 3 eine Draufsicht auf das Funktionselement aus Figur 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Funktionselement einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Funktionselement einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe und
Fig. 6 eine Draufsicht auf das Funktionselement einer herkömmlichen gattungsgemäßen Verbundscheibe.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die Verbundscheibe ist beispielhaft als Dachscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen, deren Lichttransmission elektrisch gesteuert werden kann. Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe 1 und eine Innenscheibe 2, die über eine Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen aus Kalk-Natron-Glas, welches optional getönt sein kann. Die Außenscheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 2 eine Dicke von 1 ,6 mm.
Die Zwischenschicht 3 umfasst insgesamt drei thermoplastischen Schichten 3a, 3b, 3c, die jeweils durch eine thermoplastische PVB -Folie mit einer Dicke von 0,38 mm ausgebildet sind. Die erste thermoplastische Schicht 3a ist mit der Außenscheibe 1 verbunden, die zweite thermoplastische Schicht 3b mit der Innenscheibe 2. Die dazwischenliegende dritte thermoplastische Schicht 3c weist einen Ausschnitt auf, in welchen ein Funktionselement 10 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften im Wesentlichen passgenau, das heißt an allen Seiten etwa bündig, eingelegt ist. Die dritte thermoplastische Schicht 3c bildet also gleichsam eine Art Passepartout oder Rahmen für das etwa 0,4 mm dicke Funktionselement 10, welches somit rundum in thermoplastisches Material eingekapselt und dadurch geschützt ist. Die Verbundscheibe weist einen umlaufenden Randbereich auf, welche mit einem opaken Abdeckdruck 4 versehen ist. Diese Abdeckdruck 4 ist typischerweise aus einer schwarzen Emaille ausgebildet. Sie wird als Druckfarbe mit einem Schwarzpigment und Glasfritten im Siebdruckverfahren aufgedruckt und in die Scheibenoberfläche eingebrannt. Der Abdeckdruck 4 ist beispielhaft auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe 1 und auch auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe 2 aufgebracht. Die Seitenkanten des Funktionselements 10 sind durch diesen Abdeckdruck 4 verdeckt.
Figur 2 zeigt der besseren Übersichtlichkeit halber einen Querschnitt alleine durch das Funktionselement 10 aus Figur 1. Das Funktionselement 10 ist beispielsweise eine PDLC- Mehrschichtfolie, die von einem klaren, transparenten Zustand in einen trüben, nichttransparenten (diffusen) Zustand geschaltet werden kann. Das Funktionselement 10 besteht aus einer aktiven Schicht 11 zwischen einer ersten Flächenelektrode 14 und einer zweiten Flächenelektrode 15. Die erste Flächenelektrode 14 ist auf einer ersten Trägerfolie 12 aufgebracht, die zweite Flächenelektrode 15 auf einer zweiten Trägerfolien 13. Die aktive Schicht 11 enthält eine Polymermatrix mit darin dispergierten Flüssigkristallen, die sich in Abhängigkeit der an die Flächenelektroden 14, 15 angelegten elektrischen Spannung ausrichten, wodurch die optischen Eigenschaften gesteuert werden können. Die Trägerfolien 12, 13 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von beispielsweise 0,125 mm auf. Die Trägerfolien 12, 13 sind jeweils mit einer zur aktiven Schicht 11 hingewandten Beschichtung aus ITO mit einer Dicke von etwa 100 nm versehen, welche die Flächenelektroden 14, 15 ausbilden.
Das Funktionselement 10 weist einen ersten Kontaktierungsbereich auf, in welchen die erste Flächenelektrode 14 exponiert ist, um sie an die Spannungsquelle anzuschließen. Im ersten Kontaktierungsbereich sind die zweite Trägerfolie 13, die zweite Flächenelektrode 15 und die aktive Schicht 11 entfernt. Im ersten Kontaktierungsbereich ist eine Stromsammelschiene 21 über eine elektrische Kontaktschicht 23 auf der ersten Flächenelektrode 14 angeordnet.
Das Funktionselement 10 weist einen zweiten Kontaktierungsbereich auf, in welchen die zweite Flächenelektrode 15 exponiert ist, um sie an die Spannungsquelle anzuschließen. Im zweiten Kontaktierungsbereich sind die erste Trägerfolie 12, die erste Flächenelektrode 14 und die aktive Schicht 11 entfernt. Im zweiten Kontaktierungsbereich ist eine Stromsammelschiene 22 über eine elektrische Kontaktschicht 23 auf der zweiten Flächenelektrode 15 angeordnet. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das Funktionselement 10 aus Figur 2. Dabei ist die zweite Trägerfolie 13 dem Betrachter zugewandt. Das Funktionseiementweist eine rechteckige Form auf mit vier geraden Seitenabschnitten und vier Ecken.
Der erste Kontaktierungsbereich erstreckt sich entlang des linken Seitenabschnitts und grenzt direkt an die Seitenkante des Funktionselements 10 an. Dort sind die zweite Trägerfolie 13 mit der zweiten Flächenelektrode 15 und die aktive Schicht 11 entfernt, so dass die exponierte erste Flächenelektrode 14 auf der ersten Trägerschicht 12 erkennbar ist (gepunktet dargestellt).
Der zweite Kontaktierungsbereich erstreckt sich entlang des rechten Seitenabschnitts und grenzt direkt an die Seitenkante des Funktionselements 10 an. Dort sind die erste Trägerfolie 12 mit der ersten Flächenelektrode 14 und die aktive Schicht 11 entfernt. Die zweite Flächenelektrode 15 ist hier nicht erkennbar, weil sie von der oben liegenden zweiten Trägerfolie 13 verdeckt ist. Die linke Begrenzung des zweiten Kontaktierungsbereich (Schnittlinie) ist durch eine dünne gestrichelte Linie angedeutet.
Im zweiten Kontaktierungsbereich ist die Stromsammelschiene 22 auf der zweiten Flächenelektrode 15 angeordnet. Sie ist mit einer gestrichelten Umrisslinie und in grau dargestellt, weil sie hinter der zweiten Trägerfolie 13 liegt und daher nur in Durchsicht durch diese erkennbar ist. Im ersten Kontaktierungsbereich ist die Stromsammelschiene 21 auf der ersten Flächenelektrode 14 angeordnet.
Angrenzend an die untere Seitenkante verläuft ein Verbindungsbereich vom ersten Kontaktierungsbereich zum gegenüberliegenden rechten Seitenabschnitt des Funktionselements 10. Im Verbindungsbereich sind ebenso wie im ersten Kontaktierungsbereich die zweite Trägerfolie 13, die zweite Flächenelektrode 15 und die aktive Schicht 11 entfernt, so dass die erste Flächenelektrode 14 exponiert ist.
Ein Abschnitt der Stromsammelschiene 21 der ersten Flächenelektrode 14 ist im ersten Kontaktierungsbereich angeordnet. Ein weiterer Abschnitt im Verbindungsbereich ausgehend vom ersten Kontaktierungsbereich zur gegenüberliegenden zum gegenüberliegenden rechten Seitenabschnitt des Funktionselements 10. Dies hat den Vorteil, dass beide Stromsammelschienen 21 , 22 an derselben Seite des Funktionselements 10 elektrisch angeschlossen werden können, nämlich am rechten Seitenabschnitt.
Die gestrichelt dargestellte Umrisslinie des zweiten Kontaktierungsbereichs entspricht der Schnittlinie zur Entfernung der ersten Trägerfolie 12. Sie ist in der dargestellten Draufsicht unterhalb des zweiten Kontaktierungsbereichs zur Seitenkante des Funktionselements im rechten Seitenabschnitt, bevor sie den Verbindungsbereich erreicht. Dadurch ist ein Zwischenbereich zwischen dem zweiten Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich angeordnet, in dem die erste Trägerfolie 12, die erste Flächenelektrode 14 und die aktive Schicht 11 nicht entfernt sind.
Zum elektrischen Anschluss an die externe Spannungsquelle ist die Verbundscheibe mit einem Flachbandleiter 27 ausgestattet, welcher seitlich des Funktionselements 10 angeordnet ist, und zwar beanstandet zum rechten Seitenabschnitt. Der Flachbandleiter 27 erstreckt sich über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus. Auf der Stromsammelschiene 22 der zweiten Flächenelektrode 15 ist ein T-förmiges elektrisches Kontaktelement 25 angeordnet, welches direkt an den Flachbandleiter 27 angeschlossen ist. Der Großteil des Kontaktelements 25 ist wiederum mit einer gestrichelten Umrisslinie und in grau dargestellt, weil er sich hinter der zweiten Trägerfolie 13 und der Stromsammelschiene 22 befindet. Auf der Stromsammelschiene 21 der ersten Flächenelektrode 14 ist im Verbindungsbereich ein streifenartiges elektrisches Kontaktelement 24 angeordnet, welches direkt an den Flachbandleiter 27 angeschlossen ist. Jedes Kontaktelement 24, 25 ist mit jeweils einer von zwei Leiterbahnen des Flachbandleiters 27 verbunden, was der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.
Die Stromsammelschienen weisen beispielsweise eine Breite von 5 mm auf. Sie sind aus einer Kupferfolie ausgebildet mit einer Dicke von beispielsweise 50 pm. Die elektrischen Kontaktschichten 23 bestehen beispielsweise aus einer Silberpaste mit einer Dicke von 50 pm mm. Die elektrischen Kontaktelemente 24, 25 sind beispielsweise ebenfalls aus einer Kupferfolie ausgebildet mit einer Dicke von beispielsweise 50 pm.
Im Zwischenbereich zwischen dem zweiten Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich ist ein Teil der zweiten Flächenelektrode 15 durch eine Isolierungslinie 16 von der übrigen zweiten Flächenelektrode 15 elektrisch isoliert. Die Isolierungslinie 16 unterteilt die zweite Flächenelektrode 15 in einen aktiven Bereich, der als eigentliche Flächenelektrode wirkt, und einen davon isolierten Bereich, der an den Verbindungsbereich angrenzt. Dadurch wird die Gefahr eines Kurzschlusses verringert, da der an den Verbindungsbereich angrenzende Teil der zweiten Flächenelektrode 15 leicht mit der ersten Flächenelektrode 14 oder deren Sammelschiene 21 in Kontakt kommen kann. Die Isolierungslinie 16 ist durch Laserstrahlung in die zweite Flächenelektrode 15 eingebracht und weist eine Linienbreite von beispielsweise 100 pm auf.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das Funktionselement 10 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verbundscheibe. Das Funktionselement 10 ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie in der Ausgestaltung der Figuren 2 und 3. Im Unterschied dazu weist das Funktionselement 10 drei unabhängige Schaltbereiche auf, in denen der Schaltzustand unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Durch die Schaltbereiche kann der Fahrer des Fahrzeugs (beispielsweise in Abhängigkeit vom Sonnenstand) wählen, statt der gesamten Verbundscheibe nur einen Bereich derselben mit dem diffusen Zustand zu versehen, während die anderen Bereiche transparent bleiben.
Die zweite Flächenelektrode 15 ist dazu durch zwei Isolierungslinien 15' in drei Elektrodensegmente 15.1 , 15.2, 15.3 unterteilt. Die Isolierungslinien 15' sind durch Laserstrahlung in die Flächenelektrode 15 eingebracht und weisen eine Linienbreite von beispielsweise 100 pm auf. Jedes Elektrodensegment 15.1 , 15.2, 15.3 ist unabhängig von den anderen mit der Spannungsquelle verbunden. Eine Steuereinheit ist geeignet, unabhängig voneinander eine elektrische Spannung zwischen jedem Elektrodensegment 15.1 , 15.2, 15.3 der zweiten Flächenelektrode 15 einerseits und der ersten Flächenelektrode 14 andererseits anzulegen, so dass der dazwischen befindliche Abschnitt der aktiven Schicht 11 mit der erforderlichen Spannung beaufschlagt wird, um einen gewünschten Schaltzustand zu erreichen.
Jedes Elektrodensegment 15.1 , 15.2, 15.3 ist im zweiten Kontaktbereich mit jeweils einer Stromsammelschiene 22.1 , 22.2, 22.3 versehen, welche wiederum mit jeweils einem elektrischen Kontaktelement 25.1 , 25.2, 25.3 versehen ist. Im Unterschied zur Ausgestaltung der Figuren 2 und 3 sind die Kontaktelemente 24, 25.1 , 25.2, 25.3 nicht direkt an den Flachbandleiter 27 angeschlossen, sondern jeweils über eine daran angeschlossene elektrische Leitung 26. Der Flachbandleiter 27 weist zumindest vier Leiterbahnen auf, wobei jede Stromsammelschiene 21 , 22.1 , 22.2, 22.3 mit jeweils einer separaten Leiterbahn verbunden ist. Die elektrischen Leitungen 26 sind beispielsweise als Wolframdrähte mit einem Durchmesser von 150 pm ausgebildet.
Ein weiterer Unterschied zur Ausgestaltung der Figuren 2 und 3 besteht in der Form der gestrichelt dargestellten Umrisslinie des zweiten Kontaktierungsbereichs. Diese beschreibt unterhalb des zweiten Kontaktierungsbereichs keinen rechten Winkel, um zum rechten Seitenabschnitt geführt zu werden. Stattdessen beschreibt sie eine Kurve, was technisch einfacher zu realisieren ist.
Auch in dieser Ausgestaltung ist im Zwischenbereich zwischen dem zweiten Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich ein Teil der zweiten Flächenelektrode 15 durch eine Isolierungslinie 16 von der übrigen zweiten Flächenelektrode 15 elektrisch isoliert. Die Isolierungslinie 16 unterteilt die zweite Flächenelektrode 15 in einen aktiven Bereich, der als eigentliche Flächenelektrode wirkt und der in drei unabhängige Segmente 15,1 , 15,2, 15.3 aufgeteilt ist, und einen davon isolierten Bereich, der an den Verbindungsbereich angrenzt. Dadurch wird die Gefahr eines Kurzschlusses verringert, da der an den Verbindungsbereich angrenzende Teil der zweiten Flächenelektrode 15 leicht mit der ersten Flächenelektrode 14 oder deren Sammelschiene 21 in Kontakt kommen kann. Die Isolierungslinie 16 ist durch Laserstrahlung in die zweite Flächenelektrode 15 eingebracht und weist eine Linienbreite von beispielsweise 100 pm auf. Da das Funktionselement 10 zur Erzeugung der Isolierungslinien 15‘ ohnehin einem Laserprozess unterzogen wird, bedeutet das Erzeugen der Isolierungslinie 16 nur einen geringen Mehraufwand.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf das Funktionselement 10 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verbundscheibe. Das Funktionselement 10 ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie in der Ausgestaltung der Figuren 2 und 3. Im Unterschied dazu ist der Verbindungsbereich nicht angrenzend an den unteren Seitenabschnitt angeordnet, sondern in einem zentralen Bereich des Funktionselements 10.
Da im Verbindungsbereich die zweite Trägerfolie 13 mit der zweiten Flächenelektrode 15 und die aktive Schicht 11 entfernt sind, wird das Funktionselement durch den Verbindungsbereich in zwei Schaltbereich unterteilt, in denen die optischen Eigenschaften elektrisch steuerbar sind. In den Schaltbereichen sind die Trägerfolien 12, 13, die Flächenelektroden 14, 15 und die aktive Schicht 11 vollständig vorhanden. Die zweite Flächenelektrode 15 ist durch den Verbindungsbereich in zwei Elektrodensegmente 15.1 , 15.2 unterteilt. Auch der zweite Kontaktbereich wird in zwei Abschnitte unterteilt. Jedes Elektrodensegment 15.1 , 15.2 ist im zweiten Kontaktbereich mit jeweils einer Stromsammelschiene 22.1 , 22.2 versehen, welche wiederum über jeweils ein elektrisches Kontaktelement 25.1 , 25.2 und eine daran angeschlossene elektrische Leitung 26 an den Flachbandleiter 27 angeschlossen. Der Flachbandleiter 27 weist zumindest drei Leiterbahnen auf, wobei jede Stromsammelschiene 21 , 22.1 , 22.2 mit jeweils einer separaten Leiterbahn verbunden ist.
Zwischen jedem Abschnitt des zweiten Kontaktbereichs und dem Verbindungsbereich ist in der dargestellten Draufsicht wieder ein Zwischenbereich angeordnet, in dem die erste Trägerfolie 12, die erste Flächenelektrode 14 und die aktive Schicht 11 nicht entfernt sind. In jedem Zwischenbereich ist wiederum eine Isolierungslinie 16 angeordnet, welche den jeweiligen Abschnitt der zweiten Flächenelektrode 15 aufteilt in einen aktiven Abschnitt und einen davon isolierte, an den Verbindungsbereich angrenzenden Abschnitt, was der Vermeidung von Kurzschlüssen im Verbindungsbereich dient.
Figur 6 zeigt zum Vergleich eine Draufsicht auf das Funktionselement 10 in einer herkömmlichen Ausgestaltung einer gattungsgemäßen Verbundscheibe. Wie in Figur 4 ist das Funktionselement 10 in drei unabhängige Schaltbereiche unterteilt.
Der elektrische Anschluss erfolgt über elektrische Leitungen 26, welche sich ausgehend von der jeweiligen Stromsammelschiene über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstrecken. Der Anschluss der Stromsammelschiene 21 der ersten Flächenelektrode 14 erfolgt an der linken Seite des Funktionselements 10, der Anschluss der Stromsammelschienen 22.1 , 22.2, 22.3 an der rechten Seite des Funktionselements 10. Da die Leitungen 26 die Verbundscheibe aber etwa an der gleichen Stelle verlassen sollen, da sie typischerweise mit einem gemeinsamen Steckverbinder zusammengefasst werden, um sie mit der Spannungsquelle zu verbinden, ist die Leitung 26 der Stromsammelschiene 21 um das Funktionselement 10 herum geführt. Es sind daher längere Leitungen 26 nötig als bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, für deren Verlegung ein höherer Zeitaufwand nötig ist. Bezugszeichenliste:
(1) Außenscheibe
(2) Innenscheibe
(3) thermoplastische Zwischenschicht
(3a) erste Schicht der Zwischenschicht 3
(3b) zweite Schicht der Zwischenschicht 3
(3c) dritte Schicht der Zwischenschicht 3
(4) Abdeckdruck
(10) elektrisch steuerbares Funktionselement
(11) aktive Schicht des Funktionselements 4 Schichtenfolge mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften
(12) erste Trägerfolie des Funktionselements 4
(13) zweite Trägerfolie des Funktionselements 4
(14) erste Flächenelektrode des Funktionselements 4
(15) zweite Flächenelektrode des Funktionselements 4
(15.1 , 15.2, 15.3) Elektrodensegmente der zweiten Flächenelektrode 15
(15') Isolierungslinie zwischen zwei Elektrodensegmenten 15.1, 15.2, 15.3
(16) Isolierungslinie
(21) Stromsammelschiene der ersten Flächenelektrode 14
(22) Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode 15
(22.1 , 22.2, 22.3) erste, zweite, dritte Stromsammelschiene der zweiten
Flächenelektrode 15
(23) elektrische Kontaktschicht
(24) elektrisches Kontaktelement der Stromsammelschiene 21
(25) elektrisches Kontaktelement der Stromsammelschiene 22
(25.1 , 25.2, 25.3) elektrisches Kontaktelement der ersten, zweiten, dritten
Stromsammelschiene der zweiten Flächenelektrode 15
(26) elektrische Leitung
(27) Flachbandleiter
X - X' Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1. Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, umfassend eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, ein elektrisch steuerbares Funktionselement (10) eingelagert in der Zwischenschicht (3), welches in der angegebenen Reihenfolge eine erste Trägerfolie (12), eine erste Flächenelektrode (14) eine aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine zweite Flächenelektrode (15) und eine zweite T rägerfolie (13) aufweist, wobei in einem ersten Kontaktierungsbereich die zweite Trägerfolie (13), die zweite Flächenelektrode (15) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge entfernt sind und die erste Flächenelektrode (14) mit einer Stromsammelschiene (21) elektrisch leitend verbunden ist und in einem zweiten Kontaktierungsbereich die erste Trägerfolie (12), die erste Flächenelektrode (14) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge entfernt sind und die zweite Flächenelektrode (15) mit mindestens einer Stromsammelschiene (21 ; 22.1 , 22.2, 22.3) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der erste Kontaktierungsbereich und der zweite Kontaktierungsbereich an einander gegenüberliegenden Seiten des Funktionselements (10) angeordnet sind, wobei die Stromsammelschiene (21) der ersten Flächenelektrode (14) in einem Verbindungsbereich ausgehend vom ersten Kontaktierungsbereich zur gegenüberliegenden Seite des Funktionselements (10) verläuft, wobei im Verbindungsbereich die zweite Trägerfolie (13), die zweite Flächenelektrode (15) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge entfernt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Kontaktierungsbereich und dem Verbindungsbereich ein Zwischenbereich vorhanden ist, in dem die erste Trägerfolie (12), die erste Flächenelektrode (14) und die aktive Schicht (11) oder Schichtenfolge nicht entfernt sind, und wobei im Zwischenbereich ein Teil der zweiten Flächenelektrode (15), der an den Verbindungsbereich angrenzt, durch eine
Isolierungslinie (16) von der übrigen zweiten Flächenelektrode (15) elektrisch isoliert ist.
2. Verbundscheibe nach Anspruch 1 , wobei die Stromsammelschiene (21) der ersten Flächenelektrode (14) und die mindestens eine Stromsammelschiene (21 ; 22.1 , 22.2, 22.3) der zweiten Flächenelektrode (15) über elektrische Leiter (24, 25 ,26, 27) mit einer Spannungsquelle verbunden sind und wobei die elektrischen Leiter (24, 25 ,26, 27) an derselben Seite des Funktionselements (10) an die Stromsammelschiene (21) der ersten Flächenelektrode (14) und die mindestens eine Stromsammelschiene (21 ; 22.1 , 22.2, 22.3) der zweiten Flächenelektrode (15) angeschlossen sind.
3. Verbundscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Flächenelektrode (15) durch mindestens eine Isolierungslinie (15') in mindestens zwei getrennte Elektrodensegmente (15.1 , 15.2, 15.3) aufgeteilt ist und wobei jedes
Elektrodensegment (15.1 , 15.2, 15.3) mit jeweils einer Stromsammelschiene (22.1 , 22.2, 22.3) elektrisch leitend verbunden ist.
4. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Isolierungslinie (16) beziehungsweise jede Isolierungslinie (15', 16) eine Breite von 5 pm bis 500 pm aufweist.
5. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Funktionselement (10) eine zumindest näherungsweise viereckige, insbesondere zumindest näherungsweise rechteckige Form aufweist.
6. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Funktionselement (10) ein Funktionselement basierend auf Flüssigkristalltechnologie, insbesondere ein PDLC- Funktionselement, ein SPD-Funktionselement oder ein elektrochromes Funktionselement ist.
7. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stromsammelschienen (21 , 22, 22.1 , 22.2, 22.3) aus einer elektrisch leitfähigen Folie, insbesondere Kupferfolie ausgebildet sind.
8. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Flächenelektroden (14, 15) auf Basis von Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Silber ausgebildet sind.
9. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche einen Flachbandleiter (27) aufweist, welcher seitlich des Funktionselements (10) angeordnet ist und sich über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstreckt, wobei die Stromsammelschiene (21) der ersten Flächenelektrode (14) und die mindestens eine Stromsammelschiene (22; 22.1 , 22.2, 22.3) der zweiten Flächenelektrode (15) mit dem Flachbandleiter (27) elektrisch leitend verbunden sind.
10. Verbundscheibe nach Anspruch 9, wobei die Stromsammelschienen (21 , 22, 22.1 , 22.2, 22.3) jeweils mit einem elektrischen Kontaktelement (24, 25, 25.1 , 25.2, 25.3) versehen sind, welches aus einer elektrisch leitfähigen Folie, insbesondere Kupferfolie, ausgebildet ist und direkt oder über jeweils eine elektrische Leitung (26) mit dem Flachbandleiter (27) verbunden ist, wobei die elektrischen Leitungen (26) als Metalldrähte, elektrische Kabel oder gedruckte Leitungen ausgebildet sind.
11. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Trägerfolien (12, 13) auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET) ausgebildet sind und bevorzugt eine Dicke von 10 pm bis 200 pm aufweisen.
12. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das Funktionselement (10) zwischen zwei thermoplastischen Schichten (3a, 3b) angeordnet ist, welche bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylen-Vinylacetat (EVA) oder Polyurethan (PU) ausgebildet sind und bevorzugt eine Dicke von 0,2 mm bis 2 mm aufweisen.
13. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Außenscheibe (1) und die Innenscheibe (2) aus Kalk-Natron-Glas ausgebildet sind und bevorzugt eine Dicke von 0,5 mm bis 5 mm aufweisen.
14. Verwendung einer Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere als Windschutzscheibe oder Dachscheibe, als Fensterscheibe eines Gebäudes oder eines Innenraums oder als Bestandteil von Möbeln, elektrischen Geräten oder Einrichtungsgegenständen.
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