KR102349802B1 - 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리 - Google Patents

전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리의 제조방법에 관한 것으로서,
a) 제2 열가소성 재료로 제조된 제1 캐리어 필름(6) 및 제2 캐리어 필름(7) 사이에 활성층(5)을 포함하는, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(4)가 마련되고, 제1 캐리어 필름(6) 및 제2 캐리어 필름(7)은 기능소자(4)의 측면 에지의 적어도 하나의 영역을 따라 같이 융합되고,
b) 외부 판유리(1), 제1 열가소성 층(3a), 기능소자(4), 제2 열가소성 층(3b) 및 내부 판유리(2)는 이 순서대로 하나가 다른 것의 위에 배치되고, 제1 열가소성 층(3a) 및 제2 열가소성 층(3b)은 제2 열가소성 재료와 상이한 제1 열가소성 재료로 제조되고,
c) 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 적층에 의해 결합되며, 매립된 기능소자(4)를 갖는 중간층(3)은 제1 열가소성 층(3a) 및 제2 열가소성 층(3b)으로 형성되며, 여기서
- 상기 제1 캐리어 필름(6) 및 상기 제2 캐리어 필름(7)의 융합은 레이저 방사선(12)에 의해 수행되며,
- 상기 기능소자(4) 상의 레이저 방사선(12)은 0.5 mm 내지 5 mm의 빔 프로파일의 직경으로 초점이 흐려지는(defocused) 것을 특징으로 한다.

Description

전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리
본 발명은 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리, 그 제조방법 및 그 사용에 관한 것이다.
전기적으로 제어 가능한 기능소자를 갖는 복합판유리는 그 자체로 공지되어 있다. 기능소자의 광학 특성은 인가된 전압에 의해 변경될 수 있다. 예를 들어, EP 0876608 B1 및 WO 2011033313 A1에 개시된 SPD(suspended particle device, 현탁입자장치) 기능소자는 이러한 기능소자(functional elements)의 일례이다. 가시광선의 투과율은 SPD 기능소자에 전압을 인가함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어 DE 102008026339 A1에 개시된 PDLC(polymer dispersed liquid crystal, 고분자 분산형 액정) 기능소자가 또 다른 예이다. 활성층은 중합체 매트릭스에 매립된 액정을 포함한다. 전압이 인가되지 않으면, 액정은 무질서하게 배향되어 활성층을 통과하는 빛의 강한 산란을 초래한다. 표면 전극에 전압이 인가되면, 액정은 공통 방향으로 정렬되고 활성층을 통한 광의 투과율이 증가한다. PDLC 기능소자는 산란을 증가시키는 것보다 총 투과율을 감소시킴으로써 덜 작동되어, 쓰루비젼이 없어지는 것(free through-vision)을 방지하거나 눈부심(glare)을 방지할 수 있게 된다.
자동차에서 종래 기계적으로 접을 수 있는 선 바이저를 대체하도록 이러한 기능소자에 의해 전기적으로 제어 가능한 선 바이저가 구현된 차앞유리가 제안되었다. 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 구비한 차앞유리는 예를 들어 DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 및 DE 102007027296 A1에 공지되어 있다.
SPD 및 PDLC 기능소자는 다층 필름으로서 상업적으로 취득할 수 있으며, 전압을 인가하는데 필요한 활성층 및 표면 전극은 통상 PET로 제조된 2개의 캐리어 필름 사이에 배치된다. 복합판유리를 제조하는 동안, 기능소자는 다층 필름에서 원하는 크기와 형상으로 잘라 내어지고 중간층의 필름들 사이에 삽입되는데, 중간층에 의해 2개의 유리판이 함께 적층되어 복합판유리를 형성하게 된다. 기능소자의 측면 에지는 개방되어 활성층이 측면 에지를 통해 복합판유리의 중간층의 재료와 접촉하게 된다. 가소제를 함유하는 폴리비닐 부티랄(PVB)은 종종 중간층으로 사용된다. 중간층의 가소제 또는 다른 화학성분들은 활성층으로 확산될 수 있는데, 이에 따라 활성층이 부식되거나 분해될 수 있다. 이것은 특히 에지 영역에서 활성층의 탈색(decolouration) 또는 변색(discolouration)으로 나타나는데, 이는 기능소자의 기능 및 광학적 외관에 악영향을 줄 수 있다.
WO2012154663A1 및 WO2014023475A1은 활성층에 대한 악영향을 방지하기 위해, 바람직하게는 폴리이미드로 제조된 중합체 테이프로 기능소자의 에지를 씰링하는 것을 제안한다. 그러나, 복합판유리를 통해 기능소자의 관련된 측면 에지를 볼 수 있다면, 이러한 해결책은 테이프가 눈에 보일 수 있다는 단점이 있다. 이것은 심미적으로도 매력적이지 않다.
본 발명의 목적은 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 개선된 복합판유리를 제공하는 것으로, 이를 통해 기능소자의 활성층과 중간층 사이에 적어도 국지적으로(at least in regions) 확산이 발생하지 않는다. 또한, 이러한 복합판유리에 대한 효율적인 제조 방법이 제공되어야 한다.
본 발명의 목적은 독립항 1에 따른 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항으로부터 명백해진다.
본 발명에 따른 복합판유리는 중간층을 통해 서로 연결된, 적어도 외부 판유리 및 내부 판유리를 포함한다. 복합판유리는 예를 들어 차량, 건물 또는 방의 창문 개구부에서 외부 환경과 내부를 분리하기 위한 것이다. 본 발명에서, "내부 판유리"는 내부를 향하는 판유리를 지칭한다. "외부 판유리"는 외부 환경을 향하는 판유리를 지칭한다.
열가소성 중간층은 복합판유리에서 통상 그러하듯이 2개의 판유리를 결합시키는 역할을 한다. 열가소성 필름이 통상 사용되어 중간층으로 구성된다. 중간층은 제 1 열가소성 재료를 함유하거나, 제 1 열가소성 재료를 기재로 하거나, 제 1 열가소성 재료로 제조된다. 실제 열가소성 중합체(바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리우레탄(PU) 또는 이들의 공중합체 또는 혼합물) 이외에, 중간층 또는 제 1 열가소성 재료는 다른 성분, 특히 가소제와, 예를 들어 UV 또는 IR 흡수제를 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 복합판유리는 중간층에 매립된 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자를 함유한다. 기능소자는 중간층의 열가소성 재료의 적어도 2개의 층들 사이에 배치되며, 제 1 층에 의해 외부 판유리에 결합되고 제 2 층에 의해 내부 판유리에 결합된다. 바람직하게는, 기능소자의 측면 에지는 중간층에 의해 완전히 둘러싸여서 기능소자가 복합판유리의 측면 에지로 연장되지 않고 이에 따라 주변 대기와 접촉하지 않도록 한다.
기능소자는 제 1 캐리어 필름과 제 2 캐리어 필름 사이에 배치된 적어도 하나의 활성층을 포함한다. 활성층은 활성층에 인가된 전압에 의해 제어될 수 있는 가변 광학 특성을 갖는다. 본 발명에서, "전기적으로 제어 가능한 광학 특성"은 무한대로 제어 가능하며 둘 이상의 개별 상태 사이에서 스위치될 수 있는 특성을 의미한다. 상기 광학 특성은 특히 광 투과율 및/또는 산란 거동(scattering behaviour)과 관련이 있다. 기능소자는 또한 활성층에 전압을 인가하기 위한 표면 전극을 포함하는데, 표면 전극은 캐리어 필름과 활성층 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 캐리어 필름은 제 2 열가소성 재료를 함유하거나 이로부터 제조되거나 이를 기반으로 한다. 제 2 열가소성 재료는 화학 조성 측면에서 중간층의 제 1 열가소성 재료와 상이하다. 따라서, 제 1 열가소성 재료는 제 2 열가소성 재료와는 다른 열가소성 중합체를 기재로 할 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 2개의 열가소성 재료는 동일한 열가소성 중합체를 기재로 할 수도 있고, 첨가제, 특히 가소제 함량 면에서는 상이할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기능소자의 제 1 캐리어 필름 및 제 2 캐리어 필름은 기능소자의 주변 측면 에지의 적어도 하나의 영역을 따라 함께 융합된다. 이 영역에서 기능소자에는 개방된 측면 에지가 없다. 대신에, 활성층은 제 2 열가소성 재료로 둘러싸인다. 이에 따라, 활성층은 중간층의 제 1 열가소성 재료로부터 효과적으로 분리되어 중간층과 활성층 사이에 확산이 일어나지 않고 활성층의 열화(degradation)가 방지된다. 즉, 기능소자의 측면 에지의 상기 영역은 씰링된다. 추가적으로 적용되는 재료, 예를 들어 중합체 테이프로 측면 에지를 씰링하는 것과 비교하여, 본 발명에 따른 해결책은 시각적으로 더욱 눈에 띄지 않아서 복합판유리가 심미적으로 더 매력적이거나 기능소자의 측면 에지의 마스킹이 생략될 수 있다. 이것은 본 발명의 주요 장점이다.
본 발명에 따른 기능소자의 측면 에지의 씰링 영역은 표면 전극의 전기적 접촉을 위한 전기 전도체가 측면 에지를 통해 기능소자로부터 라우팅되는(routed) 임의 위치를 제외하고는 전체 주변 측면 에지를 포함할 수 있다. 그러나, 측면 에지의 상기 영역은 또한 주변 측면 에지의 일부, 예를 들어 복합판유리에서 볼 수 있고 마스킹되거나 감추어지지 않은 측면 에지의 영역만을 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 기능소자는 PDLC(고분자 분산형 액정) 기능소자이다. PDLC 기능소자의 활성층은 중합체 매트릭스에 내장된 액정을 함유한다. 표면 전극에 전압이 인가되지 않으면, 액정은 무질서하게 배향되어, 활성층을 통과하는 빛의 강한 산란을 초래한다. 표면 전극에 전압이 인가되면, 액정이 공통 방향으로 정렬되고 활성층을 통한 광의 투과율이 증가한다.
다른 바람직한 실시예에서, 기능소자는 SPD(현탁입자장치) 기능소자이다. 활성층은 현탁입자를 함유하고, 활성층에 의한 광의 흡수는 표면 전극에 전압을 인가함으로써 변경될 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 다른 유형의 제어 가능한 기능소자, 예를 들어 전기변색(electrochromic) 기능소자를 사용하는 것도 가능하다. 언급된 제어 가능한 기능소자들 및 그들의 동작 모드는 그 자체로 당업자에게 공지되어 있어서 여기서는 상세한 설명이 생략될 수 있다.
기능소자는 통상 2개의 표면 전극 사이에 활성층을 포함한다. 활성층은 표면 전극에 인가된 전압을 통해 제어될 수 있는 제어 가능한 광학 특성을 갖는다. 표면 전극 및 활성층은 통상 외부 판유리 및 내부 판유리의 표면에 실질적으로 평행하게 배치된다. 표면 전극은 공지된 방법으로 외부 전압원에 전기적으로 연결된다. 전기적 접촉은 적절한 연결 케이블, 예를 들어 소위 버스 바(bus bars)들을 통해 표면 전극들에 선택적으로 연결되는 포일 전도체, 예를 들어 전기전도성 물질 또는 전기전도성 인쇄물(imprints)의 스트립에 의해 구현된다. 기능소자의 두께는 예를 들어 0.4 mm 내지 1 mm이다.
표면 전극들은 투명하고 전기전도성인 층으로 설계되는 것이 바람직하다. 표면 전극들은 적어도 금속, 금속 합금 또는 투명 전도성 산화물(TCO)을 함유하는 것이 바람직하다. 표면 전극들은 예를 들어 은, 금, 동, 니켈, 크롬, 텅스텐, 인듐주석 산화물(ITO), 갈륨 도핑 또는 알루미늄 도핑 산화아연 및/또는 불소 도핑 또는 안티몬 도핑 산화주석을 함유할 수 있다. 표면 전극들은 바람직하게는 10 nm 내지 2 ㎛, 특히 바람직하게는 20 nm 내지 1 ㎛, 특히 가장 바람직하게는 30 nm 내지 500 nm의 두께를 갖는다.
기능소자는 특히 두개의 외부 캐리어 필름들을 갖는 다층 필름으로서 존재한다. 이러한 다층 필름에서, 표면 전극들과 활성층은 통상 두개의 캐리어 필름들 사이에 배치된다. 여기서 "외부 캐리어 필름"은 캐리어 필름들이 다층 필름의 2개의 표면을 형성하는 것을 의미한다. 따라서, 기능소자가 유리하게 가공될 수 있는 적층 필름으로서 마련될 수 있다. 캐리어 필름은 손상, 특히 부식에 대해서 기능소자를 유리하게 보호한다. 다층 필름은, 열거된 순서대로, 적어도 하나의 캐리어 필름, 하나의 표면 전극, 하나의 활성층, 또 하나의 표면 전극 그리고 또 하나의 캐리어 필름을 포함한다. 통상, 각각의 캐리어 필름은 활성층을 향하고 표면 전극으로서 기능하는 전기전도성 코팅을 갖는다.
캐리어 필름의 제 2 열가소성 재료는, 시판되는 기능소자에 일반적으로 그러하듯이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이거나 이를 기재로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 열가소성 재료는 PET의 혼합물 또는 공중합체를 함유할 수 있다. 그러나, 제 2 열가소성 재료는 또한 예를 들어, EVA, PVB, PU, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리아세테이트 수지, 불화 에틸렌 프로필렌, 폴리비닐 플루오라이드 및/또는 에틸렌 테트라플루오로 에틸렌이거나 이를 기재로 할 수 있다. 각 캐리어 필름의 두께는 바람직하게는 0.1 mm 내지 1 mm, 특히 바람직하게는 0.1 mm 내지 0.2 mm이다. 통상, 2개의 캐리어 필름은 동일한 재료로 제조되지만, 원칙적으로 2개의 캐리어 필름이 다른 재료로 제조될 수도 있다. 이후, 제 1 캐리어 필름은, 엄밀히 말해 제 2 열가소성 재료로 제조되고, 제 2 캐이어 필름은 제 3 열가소성 재료로 제조된다.
본 발명은 중간층 또는 제 1 열가소성 재료가 가소제를 함유할 때 특히 유리한데, 본 발명에 따라 씰링된 측면 에지를 통해 활성층으로 가소제가 확산되는 것이 방지되기 때문이다. 특히 유리한 일 실시예에서, 중간층은 가소제 함유 폴리비닐 부티랄(PVB)로 제조되거나 이를 기재로 한다. 중간층으로 사용되는 일반적인 PVB 필름은 적어도 15 중량%의 가소제 함량을 갖는다. 예를 들어, 트리에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸 헥사노에이트)와 같은 트리- 또는 테트라 에틸렌글리콜의 지방족 디에스테르가 가소제로 사용된다.
중간층은 적어도 제 1 열가소성 층 및 제 2 열가소성 층으로 형성되며, 그 사이에는 기능소자가 배치된다. 이후 기능소자는 제 1 열가소성 층의 영역을 통해 외부 판유리에 결합되고, 제 2 열가소성 층의 영역을 통해 내부 판유리에 결합된다. 열가소성 층은 기능소자를 넘어서 주위로 돌출되는 것이 바람직하다. 열가소성 층이 서로 직접 접촉하고 기능소자에 의해 서로 분리되지 않는 경우, 이것들은 적층되는 동안 융합되어 때때로 원래 층들이 더 이상 구별되지 않고 대신에 균질한 중간층이 존재할 수 있다.
열가소성 층은, 예를 들어 하나의 열가소성 필름에 의해 형성될 수 있다. 또한, 열가소성 층은 측면 에지가 서로에 대해 배치된 상이한 열가소성 필름들의 섹션들로부터 형성될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 기능소자, 보다 정확하게는 기능소자의 측면 에지는 제 3 열가소성 층에 의해 둘레로 둘러싸여 있다. 제 3 열가소성 층은 기능소자가 삽입되는 개구부를 갖는 프레임 형태이다. 제 3 열가소성 층은 절단해서 개구부가 그 안에 마련되는 열가소성 필름에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 제 3 열가소성 층은 또한 기능소자 주위에 다수의 필름 섹션들로 구성될 수 있다. 이후, 중간층은 하나가 다른 하나의 위로 양면에(sheet-wise) 배치되는 총 3개 이상의 열가소성 층들로 형성되며, 그것의 가운데에 있는 층은 기능소자가 배치되는 개구부를 갖는다. 생산과정에서, 제 3 열가소성 층은 제 1 열가소성 층과 제 2 열가소성 층 사이에 배치되며, 모든 열가소성 층들의 측면 에지들은 층들이 딱맞게 배열되는 것이 바람직하다. 제 3 열가소성 층은 기능소자의 두께와 대략 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 국부적으로 제한되어 있는 기능소자에 의해 생기는 국부적 두께 차이를 보상하여 적층되는 동안 유리가 파손되는 것을 피할 수 있게 되고, 광학적 외관을 향상시키게 된다.
중간층의 층들은 바람직하게는 동일한 재료, 특히 바람직하게는 가소제를 함유한 PVB 필름으로 형성된다. 각 열가소성 층의 두께는 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.3 mm 내지 1 mm, 특히 0.3 mm 내지 0.5 mm, 예를 들어 0.38 mm이다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 창문 판유리에 통상적인 유리, 특히 바람직하게는 소다 석회 유리로 제조된다. 그러나, 판유리들은 또한 다른 유형들의 유리, 예를 들어 석영 유리, 붕규산 유리 또는 알루미노실리케이트 유리, 또는 단단한 투명 플라스틱, 예를 들어 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트로 제조될 수 있다. 차앞유리들이 중심 시야에서 적절한 광 투과율, 바람직하게는 ECE-R43에 따라 주(primary) 쓰루비젼 영역 A에서 적어도 70%를 갖는 조건을 만족하는 한, 판유리들은 투명하거나 착색되거나 채색될 수 있다.
외부 판유리, 내부 판유리 및/또는 중간층은 그 자체로 공지된 추가의 적절한 코팅, 예를 들어 반사방지 코팅, 비점착성 코팅, 긁힘방지 코팅, 광촉매 코팅, 또는 태양보호 코팅 또는 로이(low-E) 코팅을 가질 수 있다.
외부 판유리 및 내부 판유리의 두께는 광범위하게 변할 수 있으며 따라서 개별 케이스의 요구 사항에 맞춰지게 된다. 외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm, 특히 바람직하게는 1 mm 내지 3 mm의 두께를 갖는다.
본 발명은 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 본 발명에 따른 복합판유리를 제조하는 방법을 추가로 포함하며, 적어도 다음 단계들을 포함한다:
a) 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자가 원하는 형상 및 크기로 마련된다. 기능소자는 제 2 열가소성 재료로 제조된 제 1 캐리어 필름 및 제 2 캐리어 필름 사이에 활성층을 적어도 포함한다. 제 1 캐리어 필름 및 제 2 캐리어 필름은 기능소자의 측면 에지의 적어도 하나의 영역을 따라 같이 융합된다.
b) 외부 판유리, 제 1 열가소성 층, 기능소자, 제 2 열가소성 층 및 내부 판유리는 이 순서대로 하나가 다른 것의 위에 배치된다.
c) 외부 판유리 및 내부 판유리는 적층에 의해 결합되며, 매립된 기능소자를 갖는 중간층은 적어도 제 1 열가소성 층 및 제 2 열가소성 층으로부터 형성된다.
기능소자는 다층 필름으로서 상업적으로 취득 가능하다. 단계(a)에서 기능소자를 마련하는 것은 바람직하게는 기능소자를 이러한 다층 필름으로부터 원하는 형상과 크기로 절단하는 단계를 포함하는데, 이 기능소자는 이후에 복합판유리에 적층될 것이다. 절단은 예를 들어 칼을 사용하여 기계적으로 수행될 수 있다. 유리한 일 실시예에서, 절단은 레이저에 의해 수행된다. 이 경우 측면 에지는 기계적 절단보다 안정적이라는 것이 알려졌다. 기계적으로 절단된 측면을 사용하면 재료가 뒤로 끌릴 위험이 있으며, 즉, 이것은 시각적으로 눈에 띄고 판유리의 심미감에 악영향을 미친다. 레이저의 파장은 바람직하게는 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 특히 바람직하게는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이다. 예를 들어, CO2 레이저가 사용될 수 있다. 레이저는 연속파 모드(continuous wave mode)에서 작동되는 것이 바람직하지만, 원칙적으로 펄스 모드(pulsed mode)에서 작동될 수도 있다. 레이저 출력은 바람직하게는 100 W 내지 500 W, 특히 바람직하게는 200 W 내지 300 W이다. 다층 필름을 절단하기 위해, 레이저 빔은 다층 필름 상에 집속되는 것이 바람직한데, 이를 통해 출력 밀도(power density)를 높이고 절단선을 얇게 할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 방법에서 필수적인 것은 활성층을 씰링하는 기능소자의 에지 영역에서 캐리어 필름의 융합(fusing)이다. 융합은 기능소자를 원하는 형상으로 마련(즉 기능소자를 크기에 맞게 절단)하기 전 또는 후에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 기능소자가 먼저 크기에 맞게 절단되고 캐리어 필름은 이어서 융합된다. 그러나, 적절하게 공정을 제어함으로써, 활성층이 캐리어 필름들 사이에 "용융된(melted away)" 상태로 위치되어 캐리어 필름들을 먼저 접합하고, 그 이후까지 기능소자를 원하는 형상으로 트리밍하지 않는 것도 대안적으로 가능하다. 캐리어 필름의 융합은 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 제 1 캐리어 필름 및 제 2 캐리어 필름의 융합은 레이저 조사에 의해 수행된다. 레이저 방사선은 융합될 기능소자의 측면 에지 영역을 따라 이동하며, 캐리어 필름은 용융되고 서로 결합된다. 레이저 출력과 레이저 스폿(spot)의 크기에 따라 레이저 방사선의 출력 밀도가 결정되는데, 출력 밀도는 결국 이것들의 이동 속도와 함께 에너지 입력을 결정하게 된다. 에너지 입력은 캐리어 필름이 함께 융합되도록 충분히 가열되게 선택되어야 한다.
레이저 빔으로 캐리어 필름의 충분히 넓은 영역에 부딪치기 위해, 레이저 방사선은 다층 필름 상에서 집속되지 않는 것이 바람직하다. 대신, 레이저 방사선은 보다 공간적으로 크게 확장되는 빔 프로파일을 획득하기 위해, 기능소자 상에서 초점이 흐려지는(defocused) 것이 바람직하다. 다층 필름 상에서 빔 프로파일(레이저 스폿)의 직경은 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm, 특히 바람직하게는 1 mm 내지 3 mm이다. 레이저 출력은 바람직하게는 100 W 내지 500 W, 특히 바람직하게는 200 W 내지 300 W이다. 레이저 방사선의 이동 속도는 최대 1 m/s인 것이 바람직하다. 레이저의 파장은 바람직하게는 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 특히 바람직하게는 8 ㎛ 내지 12 ㎛이다. 약 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2 레이저를 사용하는 것이 가장 바람직하다. CO2 레이저는 파장이 적합하고 빔 프로파일이 대면적(large-area)인 장점이 있다. 그러나, 대안적으로, 다이오드 레이저 또는 고체(solid-state) 레이저가 사용될 수 있다. 레이저는 연속파 모드에서 작동되는 것이 바람직하다. 레이저가 펄스 모드에서 작동되는 경우, 펄스 주파수는 캐리어 필름으로의 충분한 에너지 입력을 보장하기 위해 적어도 10 kHz인 것이 바람직하다.
레이저 조사에 의한 융합의 제 1 변형예에서, 제 1 캐리어 필름과 제 2 캐리어 필름은 서로 직접 융합된다. 레이저 방사선의 빔 방향은 기능소자와 45° 내지 90°의 각도를 이루어야 하고, 특히 기능소자에 실질적으로 직각으로 부딪쳐야 한다. 즉, 대략 90°의 각도를 이루어야 한다. 여기서, 기능소자는 실질적으로 수평으로 배치되는데, 기능소자는 견고한 지지부 상에 위치되는 것이 바람직하고 레이저 방사선은 위에서 기능소자에 부딪치는 것이 바람직하다. 이로 인해 상부 캐리어 필름의 용융된 재료가 제 2 캐리어 필름의 방향으로 중력의 영향을 받아 유동하고 그것과 결합할 수 있게 된다.
레이저를 조사하는 동안, 기능소자는 경우에 따라서 2개의 고정판 사이에 배치될 수 있는데, 이러한 수단에 의해 기능소자가 적절한 위치에 견고하고 평평한 상태로 유지된다. 기능소자는 하부 고정판 상에 실질적으로 수평으로 놓이고, 상부 고정판은 기능소자 상에 놓인다. 물론, 상부 고정판은 기능소자가 고정판을 통해 레이저 방사선에 따라 작용될 수 있도록 융합될 기능소자의 측면 에지 영역의 형상으로 통로부(passage)를 가져야 한다. 통로부는 평면에서 볼때 융합될 기능소자의 측면 에지 영역을 따라 연장되고(길이 치수), 예를 들어 3 mm 내지 10 mm의 폭을 갖는다. 고정판으로서는, 예를 들어 2 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 2 mm 내지 10 mm의 두께를 갖는 금속판 또는 강판이 적합하다.
레이저 조사에 의한 융합의 제 2 변형예에서, 캐리어 필름은 열가소성 연결편(connecting piece)을 통해 간접적으로 같이 융합된다. 씰링될 기능소자의 측면 에지 영역은 특히 다층 필름을 절단함으로써 원하는 형상으로 마련된다. 연결편, 예를 들어 열가소성 필름의 스트립은 씰링될 개방 측면 에지 영역에 배치된다. 연결편은, 캐리어 필름으로도 제조되는, 제 2 열가소성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 기능소자는, 예를 들어 적합한 고정 장치를 사용하여 씰링될 측면 에지 영역이 위쪽을 향한 상태로 실질적으로 수직으로 배치되는 것이 바람직하다. 연결편은 측면 에지 상에 놓인다. 이후, 연결편에 레이저가 조사되고, 용융된 재료는 캐리어 필름의 방향으로 중력의 영향을 받아 유동하고 그것과 결합된다. 레이저 방사선은 기능소자와 0° 내지 45°의 각도, 바람직하게는 대략 0°의 각도를 이루며 위로부터 연결편에 부딪치는 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어 필름의 융합은 가열된 툴(tool)과의 접촉에 의해 수행된다. 가열된 툴에 의해, 열 에너지가 기능소자의 측면 에지로 직접 전달되고, 그 결과 캐리어 필름이 같이 융합된다. 가열된 툴의 온도는 제 2 열가소성 재료와 노출 시간에 좌우된다. 일반적인 캐리어 필름의 경우, 바람직한 온도는 200 ℃ 내지 250 ℃이다. 캐리어 필름은 연화되고 서로 결합되지만 완전히 액화되어 형태를 잃지 않도록 용융 온도 바로 아래로 가열되어야 한다.
제 1 변형예에서, 가열된 툴은 가열된 집게이다. 집게는 캐리어 필름들을 서로에 대해 가압하는 동시에 용융시키며, 그 결과 캐리어 필름이 접합된다. 집게는 임의의 주어진 시간에 작업 영역의 폭에 대응하는 기능소자 측면 에지의 비교적 작은 부분에서만 작용한다. 작업 영역은 씰링될 측면 에지의 영역을 따라 이동되어 전체 영역이 집게에 의해 점차적으로 완전히 처리된다.
제 2 변형예에서, 가열된 툴은 적어도 하나의 가열판이다. 가열판은 씰링될 기능소자의 측면 에지 영역의 형상으로 가열된 섹션을 갖는다. 예를 들어, 가열 코일은 이 영역에서 금속판 또는 강판에 내장된다. 씰링될 기능소자의 측면 에지 영역은 가열된 섹션 상에 또는 그 아래에 배치된다. 가열판의 나머지 부분은 가열되지 않는다. 기능소자는 합동으로(congruently) 배치된 가열 영역을 갖는 2개의 가열판 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 그러나, 기능소자는 원칙적으로 하나의 가열판과 하나의 가열되지 않은 고정판 사이에 배치될 수도 있다.
캐리어 필름들이 융합된 이후, 표면 전극들이 접촉될 수 있어서 단락을 초래할 수 있다. 결과적으로, 측면 에지의 씰링된 영역에 인접한 적어도 하나의 표면 전극의 에지 영역을 다른 표면 전극으로부터 전기적으로 격리시키는 것이 유리하다. 이것은 레이저 방사선에 의해 표면 전극으로 마련되는 격리선에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 격리선은 바람직하게는 표면 전극의 측면 에지로부터 0.1 mm 내지 5 mm, 특히 바람직하게는 0.5 mm 내지 2 mm에 위치된다. 표면 전극의 전체 주변 에지 영역이 둘레방향의 격리선으로 격리될 수 있다. 대안적으로, 격리선은 표면 전극의 측면 에지의 2개의 지점들 사이에서 연장되어 씰링에 직접 인접한 표면 전극의 영역만을 격리시킬 수 있다. 레이저 처리는, 통상 그 위에 위치된 캐리어 필름을 손상시키지 않으면서, 얇고 광학적으로 눈에 띄지 않는 격리선을 생성할 수 있다. 격리선의 선폭은, 예를 들어 500 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 150 ㎛, 특히 바람직하게는 20 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 레이저 방사선은 얇은 선폭 및 충분한 출력 밀도를 얻기 위해 표면 전극 상에 집속되는 것이 바람직하다. 이후, 초점은 표면 전극을 가로 질러 하나의 선을 따라, 바람직하게는 100 mm/s 내지 10000 mm/s, 특히 바람직하게는 200 mm/s 내지 5000 mm/s의 속도로 이동되어 전도성 재료가 제거되거나 화학적 또는 물리적으로 변경됨으로써 전기전도성이 없어지거나 전기전도성이 크게 감소하여 격리선을 생성하게 된다. 레이저 방사선의 파장은 바람직하게는 150 nm 내지 1200 nm, 특히 바람직하게는 200 nm 내지 500 nm이다. 일반적인 전기전도성 층 및 일반적인 캐리어 필름을 사용할 경우, 이 파장 범위는 캐리어 필름을 손상시키지 않으면서 전기전도성 층으로 격리선을 선택적으로 생성하는데 특히 적합하다는 것이 알려졌다. 레이저로서는 고체 레이저, 예를 들어 Nd:Cr:YAG 레이저, Nd:Ce:YAG 레이저 또는 Yb:YAG 레이저가 사용되는 것이 바람직하다. 원하는 파장을 생성하기 위해, 레이저의 방사선은 1회 이상 주파수 배가될(frequency doubled) 수 있다. 그러나, 다른 레이저, 예를 들어 섬유(fiber) 레이저, 반도체 레이저, 엑시머 레이저 또는 가스 레이저도 사용될 수 있다. 레이저는 펄스 모드, 특히 나노초(nanosecond) 또는 피코초(picosecond) 범위의 펄스로 작동되는 것이 바람직하다. 이것은 특히 높은 출력 밀도 측면에서 유리하다. 펄스 길이(pulse length)는 50 ns 이하인 것이 바람직하다. 펄스 주파수는 바람직하게는 1 kHz 내지 200 kHz, 특히 바람직하게는 10 kHz 내지 100 kHz, 예를 들어 30 kHz 내지 60 kHz이다. 레이저 방사선의 출력 전력은 0.1 W 내지 50 W, 예를 들어 0.3 W 내지 10 W인 것이 바람직하다. 격리선은 캐리어 필름의 융합 전 또는 후에 생성될 수 있다.
단계(b)에서 층 스택을 배치할 때, 기능소자는 층 스택의 측면 에지들 중 하나까지 연장되지 않도록 위치되는 것이 바람직하다. 따라서, 기능소자는 주변 대기와 접촉하지 않고 중간층에 매립되는 것이 유리하다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 제 3 열가소성 층은 제 1 열가소성 층과 제 2 열가소성 층 사이에 배치된다. 제 3 열가소성 층은 기능소자와 형태 및 크기가 맞추어진 절개부(cutout)를 갖는다. 기능소자는 절개부에 가능한 한 정확하게 삽입되어 열가소성 층에 의해 둘레방향으로 둘러싸이게 된다. 제 3 열가소성 층은 기능소자 주위의 영역에서 기능소자의 두께를 보상하여 복합판유리가 기계적으로 및 광학적으로 개선되게 된다.
열가소성 층은 열가소성 필름에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 필름은 복합판유리의 외곽선을 따라 트리밍되는 것이 바람직하다. 판유리 및 열가소성 필름은 실질적으로 서로 끝이 맞추어지게 배치된다. 열가소성 층은 또한 다수의 필름 섹션들로 구성될 수 있다.
외부 판유리와 내부 판유리 사이에 추가적인 열가소성 층을 배치하는 것이 가능한데, 이것 또한 이후에 중간층의 일부가 된다.
전기적 접촉을 위해, 케이블, 특히 평평한 전도체는 표면 전극에 연결되고 측면 에지를 통해 층 스택 외부로 안내된다(routed). 물론, 케이블의 연결은 차앞유리가 적층되기 전에 수행된다.
기능소자의 전기적 접촉을 위해 존재하는 모든 인쇄물(예를 들면, 불투명 마스킹 프린트 또는 프린트된 버스 바)은 스크린 인쇄에 의해 도포되는 것이 바람직하다.
적층은 열, 진공, 및/또는 압력의 작용하에 수행되는 것이 바람직하다. 그 자체로 공지된 방법, 예를 들어 오토 클레이브 방법, 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더(calender) 방법, 진공 적층기(laminators) 또는 이들의 조합을 적층에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 건물에서 또는 육상, 공중 또는 수상에서의 이동을 위한 교통수단에서 본 발명에 따른 복합판유리를 사용하는 것을 포함한다. 복합판유리는 창문 판유리, 예를 들어 차량, 건물 또는 건물 내부의 방에서의 창문 판유리로서 사용되는 것이 바람직하다. 복합판유리는 기능소자에 의해 구현되는 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 구비한 자동차의 차앞유리로서 사용되는 것이 특히 바람직하다.
복합판유리는 창문 판유리, 특히 바람직하게는 차량, 특히 자동차, 건물 또는 방의 창문 판유리로 의도되는 것이 바람직하다. 특히 유리한 일 실시예에서, 복합판유리는 기능소자에 의해 구현되는 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 구비 한 자동차, 특히 승용차의 차앞유리이다. 이러한 기능소자의 측면 에지들과 상부 에지는 판유리의 에지 영역에서 일반적인 마스킹 프린트에 의해 통상 감추어지지만, 하부 에지는 판유리의 쓰루비전 영역에 배치되기 때문에 마스킹되지 않고 볼 수 있다. 기능소자의 이 하부 에지는 본 발명에 따라 씰링되는 것이 바람직하다. 여기서는 광학적으로 눈에 띄지 않는 씰링이 특히 유리하다.
전기적으로 제어 가능한 선 바이저는 종래의 기계적으로 피봇되는 선 바이저를 필요없게 만들 수 있다. 결과적으로, 차량의 조수실에서 공간이 확보되고, 차량의 무게가 감소되며, 급제동이나 사고가 발생할 경우 선 바이저와 충돌할 위험이 방지된다. 또한, 선 바이저의 전기적 제어는 기계적으로 접는 것보다 더 편리하게 인지될 수 있다.
차앞유리는 상부 에지와 하부 에지가 있고 상부 에지와 하부 에지 사이에서 연장되는 2개의 측면 에지들이 있다. "상부 에지"는 설치 위치에서 위쪽을 향하는 에지를 지칭한다. "하부 에지"는 설치 위치에서 아래쪽을 향하는 에지를 지칭한다. 상부 에지는 "지붕 에지"로, 하부 에지는 "엔진 에지"로 종종 지칭된다. 기능소자의 에지들은 차앞유리의 설치 위치에 따라 지칭된다. 이에 따라, 기능소자의 하부 에지는 상부 에지로부터 멀어지고 중심 시야를 향하는 측면 에지들 중 하나이다. 기능소자의 상부 에지는 차앞유리의 상부 에지를 향한다. 측면 에지들은 상부 에지와 하부 에지 사이에서 연장된다.
차앞유리는 높은 광학 품질 사양이 설정된 중심 시야(central field of vision)를 갖는다. 중심 시야는 높은 광 투과율을 가져야 한다(일반적으로 70% 이상). 상기 중심 시야는 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 특히 시야 B, 시야 영역 B 또는 구역 B 라고 불린다. 시야 B 및 그 기술적 사양이 UN유럽경제위원회(UN/ECE) 규정 No.43 (ECE-R43, "안전글레이징 재료의 승인 및 그것의 차량 설치에 관한 단일 조항")에 명시되어 있다. 시야 B는 부록18에 정의되어 있다.
기능소자는 중심 시야(시야 B) 위에 배치된다. 이는 기능소자가 중심 시야와 차앞유리의 상부 에지 사이의 영역에 배치되는 것을 의미한다. 기능소자는 전체 영역을 커버할 필요는 없지만, 상기 영역 내에 완전히 위치해서 중심 시야로 돌출되지 않는다. 다시 말해서, 기능소자는 중심 시야보다 차앞유리의 상부 에지로부터의 거리가 더 짧다. 이에 따라, 중심 시야의 투과율은 기존의 기계적 선 바이저가 아래로 젖혀진 상태의 위치와 비슷한 위치에 있는 기능소자에 의해서 악영향을 받지 않는다.
기능소자가 외부 판유리 및/또는 내부 판유리에 결합되는, 중간층의 영역은 착색(tinted) 또는 채색(colored)되는 것이 바람직하다. 따라서 가시 스펙트럼 범위에서 이 영역의 투과율은 착색되지 않은 또는 채색되지 않은 층에 비해 감소된다. 이에 따라 열가소성 층의 착색/채색이 입혀진 영역은 선 바이저 영역에서 차앞유리의 투과율을 감소시킨다. 특히, 착색이 보다 중립적 인상을 만들어서 관찰자를 보다 즐겁게 하기 때문에, 기능소자의 심미적 인상이 개선된다. 기능소자와 외부 판유리 사이의 중간층의 영역이 착색될 때, 특히 외부에서의 차량의 심미적 인상이 획득된다. 착색되거나 채색된 열가소성 층 영역은 가시 스펙트럼 범위에서 바람직하게는 10% 내지 50%, 특히 바람직하게는 20% 내지 40%의 투과율을 갖는다. 이로써 눈부심 방지 및 광학적 외관 면에서 특히 양호한 결과를 얻는다. 열가소성 층은 단일 열가소성 필름으로 구현될 수 있는데, 착색되거나 채색된 영역은 국부적으로 착색하거나 채색하여 만들어진다. 그러한 필름들은 예를 들어 공압출(coextrusion)에 의해 얻어질 수 있다. 다른 방안으로는. 비착색된(untinted) 부분과 착색되거나 채색된 부분의 필름을 조합해서 열가소성 층을 만들 수 있다. 착색되거나 채색된 영역은 균질하게 착색되거나 채색될 수 있다. 다른 말로 하자면 위치 독립적(location-independent) 투과율을 가질 수 있다. 그러나, 착색이나 채색은 균질하지 않을 수도 있고, 특히 하나의 투과율 프로그레션(transmittance progression)이 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 착색 또는 채색 영역에서의 투과율 레벨은, 적어도 부분적으로, 상부 에지로부터의 거리가 증가할수록 감소한다. 따라서, 착색되거나 채색된 영역의 예리한 에지가 회피될 수 있어서, 선 바이저로부터 차앞유리의 투명한 영역으로의 전이는 점진적으로 이루어지는데, 이것은 심미적으로 더 매력적으로 보인다.
선 바이저를 전기적으로 제어하는 것은, 예를 들어 차량의 대시 보드에 통합된 버튼, 회전식 노브 또는 슬라이더를 사용하여 수행된다. 그러나, 선 바이저를 제어하기 위한 스위치 영역(예를 들어, 정전용량성 스위치 영역)은 차앞유리에 통합될 수도 있다. 대안적으로, 선 바이저는 비접촉 방법에 의해, 예를 들어 제스처 인식에 의해, 또는 카메라 및 적합한 평가 전자장치에 의해 검출된 동공 또는 눈꺼풀 상태의 함수에 의해 제어될 수도 있다.
바람직한 일 실시예에서, 기능소자 및 열가소성 층의 착색 영역의 하부 에지들은 차앞유리의 상부 에지의 형상에 맞춰지게 되어 시각적으로 보다 매력적인 외관을 만들게 된다. 차앞유리의 상부 에지는 구부러져 있는 것이 일반적이고, 특히 오목하게 구부러져 있기 때문에, 기능소자 및 착색 영역의 하부 에지도 구부러지는 것이 바람직하다. 기능소자의 하부 에지들은 차앞유리의 상부 에지와 실질적으로 평행하는 것이 특히 바람직하다. 그러나, 서로에 대해 소정각으로 배치되어 사실상 V 자 형태를 형성하는 2개의 직선 반부(halves)로부터 선 바이저를 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 유리한 추가 개량예에서, 기능소자는 격리선들에 의해 세그먼트로 분할될 수 있다. 격리선들은 특히 표면 전극의 세그먼트들이 서로 전기적으로 분리되도록 표면 전극에 설치된다. 개별 세그먼트들은 서로 독립적으로 전압원에 연결되어 개별적으로 작동될 수 있다. 따라서, 선 바이저의 상이한 영역은 독립적으로 스위치될 수 있다. 특히 바람직하게는, 격리선들 및 세그먼트들은 설치 위치에서 수평으로 배열된다. 따라서, 선 바이저의 높이는 사용자에 의해 제어될 수 있다. "수평"이라는 용어는 여기서 광범위하게 해석되며, 차앞유리의 측면 에지들 사이에서 연장되는 연장 방향을 지칭한다. 격리선은 반드시 직선일 필요가 없고, 약간 구부러질 수 있으며, 바람직하게는 차앞유리 상부 에지의 가능성 있는 곡률에 맞춰지고, 특히 차앞유리의 상부 에지에 실질적으로 평행하게 된다. 물론, 수직 격리선도 생각할 수 있다. 격리선들은 예를 들어 5 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 20 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭을 갖는다. 세그먼트들의 폭, 즉 인접한 격리선들 사이의 거리는 개별적인 요구 사항에 따라 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다. 이미 적층된 다층 필름은 이후 레이저 제거(ablation)에 의해 분할될 수 있다.
기능소자의 상부 에지 및 측면 에지는 바람직하게는 불투명한 마스킹 프린트에 의해 차앞유리를 통해 쓰루비젼에서 감추어진다. 차앞유리는 통상 불투명 에나멜로 제조된 둘레 주변 마스킹 프린트를 갖는데, 이것은 특히 판유리의 설치에 사용되는 접착제를 UV 방사선으로부터 보호하고 시각적으로 숨기는 역할을 한다. 이 주변 마스킹 프린트는 바람직하게는 필요한 전기 접속부들뿐만 아니라 기능소자의 상부 에지 및 측면 에지를 감추기 위해 사용된다. 이후 선 바이저는 차앞유리의 외관에 유리하게 통합되며, 하부 에지만이 관찰자에게 식별 가능할 수 있다. 바람직하게는, 외부 판유리와 내부 판유리도 마스킹 프린트를 가짐으로써 에지 영역에서의 쓰루비젼(through-vision)이 양 면에서 방지된다.
기능소자(또는 전술한 복수의 기능소자의 경우 기능소자들 전체)는 바람직하게는 예를 들어 2 mm 내지 20 mm 폭을 갖는 양 측면의 에지 영역을 뺀, 차앞유리의 전체 폭에 걸쳐 배치된다. 기능소자는 또한 바람직하게는 예를 들어 상부 에지로부터 2 mm 내지 20 mm의 거리를 갖는다. 이에 따라 기능소자는 중간층 내에 캡슐화되고 주위 대기와의 접촉 및 부식으로부터 보호된다.
본 발명은 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명된다. 도면은 개략적인 표현이며 실제 크기와 맞지 않는다. 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 갖는 차앞유리로서 본 발명에 따른 복합판유리의 제 1 실시예의 평면도이고,
도 2는 도 1의 차앞유리의 단면도이고,
도 3은 도 2의 Z 영역의 확대도이고,
도 4는 본 발명에 따른 씰링 전후의 기능소자의 단면도이고,
도 5는 격리선을 갖는 기능소자의 평면도이고,
도 6은 일 실시예에 따른 씰링 동안 기능소자의 단면도이고,
도 7은 다른 실시예에 따른 씰링 동안 기능소자의 단면도이고,
도 8은 또 다른 실시예에 따른 씰링 동안 기능소자의 단면도이고,
도 9는 또 다른 실시예에 따른 씰링 동안 기능소자의 단면도이고,
도 10은 또 다른 실시예에 따른 씰링 동안 기능소자의 단면도이고,
도 11은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 도시한 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 3은 각각 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 갖는 차앞유리, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 본 발명에 따른 복합판유리의 바람직한 일 실시예의 상세도이다. 차앞유리는 외부 판유리(1) 및 중간층(3)을 통해 서로 결합된 내부 판유리(2)를 포함한다. 외부 판유리(1)는 2.1 mm의 두께를 가지며, 녹색의 소다 석회 유리로 제조된다. 내부 판유리(2)는 1.6 mm의 두께를 가지며, 투명한 소다 석회 유리로 제조된다. 차앞유리는 설치 위치에서 지붕을 향하는 상부 에지(D)와 설치 위치에서 엔진실을 향하는 하부 에지(M)를 갖는다.
차앞유리는 (ECE-R43에 정의된 바와 같이) 중심 시야(B)의 윗 영역에서 전기적으로 제어 가능한 선 바이저(S)를 구비한다. 선 바이저(S)는 중간층(3)에 내장된 기능소자(4)로서 시판되는 PDLC 다층 필름에 의해 형성된다. 선 바이저의 높이는 예를 들어 21 cm이다. 중간층(3)은 각각 PVB로 제조된 0.38 mm의 두께를 갖는 열가소성 필름으로 구현된 총 3개의 열가소성 층(3a, 3b, 3c)을 포함한다. 제 1 열가소성 층(3a)은 외부 판유리(1)에 결합되고; 제 2 열가소성 층(3b)은 내부 판유리(2)에 결합된다. 그 사이에 위치된 제 3 열가소성 층(3c)은 절개부(cutout)를 가지며, 크기에 맞게 잘려진 PDLC 다층 필름이 그 안으로 상당히 정확하게 삽입되어, 즉 모든 면들에서 거의 평평하게 된다. 따라서, 제 3 중간층(3c)은 대략 0.4 mm 두께의 기능소자(5)를 위한, 소위 일종의 범용 틀(passe-partout)을 형성하며, 따라서 기능소자는 열가소성 재료 내에서 모든 주위에 캡슐화되어 보호된다.
제 1 열가소성 층(3a)은 기능소자(4)와 외부 판유리(1) 사이에 배치된 착색 영역(3a')을 갖는다. 따라서, 차앞유리의 광투과율은 선 바이저(4)의 영역에서 추가적으로 감소되고 산란 상태에서 PDLC 기능소자(4)의 희부연 외관은 완화된다. 이에 따라, 차앞유리의 미적 모양(aesthetics)은 훨씬 더 매력적이게 된다. 제 1 열가소성 층(3a)은 상기 영역(3a')에서, 예를 들어 평균 광투과율이 30 %이며, 그 결과 양호한 결과가 얻어진다. 상기 영역(3a')은 균질하게 착색될 수 있다. 그러나, 착색 영역과 비착색 영역이 서로 원활하게 합쳐지도록 기능소자(4)의 하부 에지 방향으로 착색이 감소하는 것이 시각적으로 때로는 더 매력적이다. 도시된 경우에, 착색 영역(3a') 및 PDLC 기능소자(4)의 하부 에지들은 동일 평면에 배치된다. 그러나, 반드시 그런 것은 아니다. 착색 영역(3a')이 기능소자(4) 너머로 돌출되거나 반대로 기능소자(4)가 착색 영역(3a') 너머로 돌출되는 것 또한 가능하다.
제어 가능한 기능소자(4)는 2개의 표면 전극들(8, 9) 사이의 활성층(5)과 2개의 캐리어 필름들(6, 7)로 구성된 다층 필름이다. 활성층(5)은 그 안에 분산된 액정을 구비한 중합체 매트릭스를 함유한다. 액정은 표면 전극에 인가된 전압의 함수로서 배향되며, 이에 의해 광학 특성이 제어될 수 있다. 캐리어 필름들(6, 7)은 PET로 제조되고, 예를 들어 0.125 mm의 두께를 갖는다. 캐리어 필름들(6, 7)에는 활성층(5)에 대향하고 표면 전극들(8, 9)을 형성하는 약 100 nm 두께를 갖는 ITO 코팅이 마련된다. 표면 전극들(8, 9)은 (예를 들어, 은-함유 스크린 인쇄에 의해 구현되는) 버스 바(미도시) 및 연결 케이블(미도시)을 통해 차량의 전기 시스템에 연결될 수 있다.
차앞유리는, 일반적으로 그러하듯이, 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)의 (설치된 위치에서 차량의 내부를 향하는) 내부면 상에 불투명한 에나멜에 의해 형성된 둘레 주변 마스킹 프린트(10)를 갖는다. 상부 에지(D) 및 차앞유리의 측면 에지들로부터 기능소자(4)의 거리는 마스킹 프린트(10)의 폭보다 작아서, 기능소자(4)의 측면들이 -중심 시야(B)를 향한 측면 에지를 제외하고- 마스킹 프린트(10)에 의해 가려지도록 한다. 전기 접속부들(미도시)도 마스킹 프린트(10)의 영역에 적절히 장착되어 숨겨진다.
중심 시야(B)를 향하는 기능소자(4)의 하부 에지를 따라, 캐리어 필름들(6, 7)이 함께 융합된다. 기능소자(4)는 이 측면 에지를 따라 씰링된다. 따라서, 활성층(5) 내부 또는 외부로의 확산이 방지된다. 씰링은 특히 열가소성 중간층(3)의 가소제 및 다른 접착제 성분이 활성층(5)으로 확산되는 것을 방지하여 기능소자(4)의 노화를 감소시킨다. 씰링은 광학적으로 눈에 띄지 않으며; 결과적으로, 마스킹 프린트(10)에 의해 숨겨지지 않은 기능소자(4)의 하부 에지는 주의를 분산시키지 않는다.
도 4는 활성층(5), 표면 전극들(8, 9) 및 캐리어 필름들(6, 7)을 포함하는 기능소자(4)의 대략적인 단면도이다. 기능소자(4)는 시판되는 PDLC 다층 필름에서 원하는 모양과 크기로 잘라낸다. 처음에, 이것은 개방된 측면 에지를 가져서(도 4a), 특히 활성층(5)이 주위 환경과 직접 접촉하게 된다. 본 발명에 따른 씰링 이후, 캐리어 필름들(6, 7)은 측면 에지의 영역을 따라 함께 융합된다(도 4b). 활성층(5)은 주위 환경으로부터 효과적으로 격리된다.
표면 전극들(8, 9) 사이의 직접적인 접촉으로 인해 발생할 수 있는 단락을 피하기 위해, 캐리어 필름들(6, 7)이 융합된 이후, 예를 들어 둘레방향 격리선(11)이 적어도 하나의 표면 전극(6)에, 측면 에지로부터 예를 들어 1 mm 이격되어 마련될 수 있다. 격리선(11)은 표면 전극(6)의 주변 에지 영역을 전기적으로 격리시켜서 더 이상 전압이 공급되지 않고 단락이 발생하지 않도록 한다. 격리선(11)은, 예를 들어 펄스 모드에서 동작하는 Nd-YAG 레이저를 사용하여 형성될 수 있는데, 이것의 1064 nm의 방출 파장은 355 nm의 파장을 2번 주파수 배가(frequency doubling)함으로써 변환되었다. 예를 들어, 펄스 길이는 16 ns, 펄스 주파수는 60 kHz, 레이저 출력은 60 W이고, 이동 속도 1000 mm/s이다. 레이저 방사선은 표면 전극 상에 집속된다(focused).
도 5는 기능소자(4)의 평면도이며, 여기서 격리선(11)의 경로를 대략적으로 볼 수 있다. 표면 전극의 전체 주변 에지는 둘레방향 격리선(11)으로 격리될 수 있다(도 5a). 대안적으로, 격리선(11)은 표면 전극의 측면 에지 상의 두 지점 사이에서 연장되어 씰링과 직접적으로 인접한 표면 전극의 영역만을 격리시킬 수 있다(도 5b).
도 6은 레이저 방사선에 의해 측면 에지 영역을 제 1 실시예에 따라 씰링하는 동안의 기능소자(4)를 도시한다. 기능소자(4)는 견고한 지지부(미도시) 상에 실질적으로 수평으로 위치된다. 레이저 방사선(12)은 위에서 기능소자(4)의 측면 에지에 부딪친다. 캐리어 필름들(6, 7)은 가열되고 부분적으로 용융된다. 상부 캐리어 필름(6)의 재료는 아래로 흘러 제 2 캐리어 필름(7)에 접합된다.
도 7은 레이저 방사선에 의해 측면 에지 영역을 제 2 실시예에 따라 씰링하는 동안의 기능소자(4)를 도시한다. 도 6의 실시예와 대조적으로, 기능소자(4)는 지지부 상에 노출되어 있지 않고, 대신에 2개의 고정판들(13) 사이에 수평으로 배치된다. 상부 고정판(13)은 융합될 기능소자(4)의 측면 에지 영역의 윤곽에 대응하는 형상이며 그 폭이 예를 들어 5 mm인 통로부 또는 개구부를 갖는다. 씰링될 기능소자(4)의 측면 에지 영역은 개구부 아래에 배치되어 레이저 방사선(12)이 접근할 수 있도록 한다. 기능소자(4)는 실질적으로 수평으로 견고한 지지부(미도시) 상에 위치된다. 측면 에지는 레이저 방사선(12)에 의해 개구부를 통해 조사되고, 결과적으로, 캐리어 필름들(6, 7)은 도 6에서와 같이 서로 융합된다.
도 8은 레이저 방사선에 의해 측면 에지 영역을 제 3 실시예에 따라 씰링하는 동안의 기능 소자(4)를 도시한다. 기능소자(4)는 씰링될 측면 에지의 영역이 위쪽을 향하도록 실질적으로 수직으로 배치된다. PET 필름의 스트립이 열가소성 연결편(14)으로서 씰링될 영역 상에 배치된다. 연결편(14)을 갖는 측면 에지는 레이저 방사선(12)에 의해 위에서 조사되고, 캐리어 필름들(6, 7)은 연결편(14)를 통해 함께 융합된다.
도 6, 7 및 8의 실시예에서, 실질적으로 동일한 레이저 파라미터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 250 W의 출력 전력을 갖는 연속파 모드 작동에서 파장이 10.6 ㎛인 CO2 레이저가 적합하다. 레이저 방사선(12)은, 예를 들어 2 mm의 스폿 크기(spot size)를 갖도록 기능소자 상에서 초점이 흐려져야 한다(defocused). 이것은 씰링될 측면 에지를 따라 예를 들어 0.1 m/s 내지 0.5 m/s의 속도로 이동된다.
도 9는 가열된 툴을 사용하여 측면 에지 영역을 제 1 실시예에 따라 씰링하는 동안의 기능소자(4)를 도시한다. 툴은 가열된 집게(15)이다. 집게(15)의 작업 영역은 가열 가능하고, 예를 들어 250 ℃의 온도로 가열된다. 기능소자(4)의 캐리어 필름들(6, 7)은 씰링될 측면 에지의 전체 영역을 따라 집게(15)에 의해 서로에 대해 가압되고, 캐리어 필름은 가열된 작업 영역에 의해 용융되고 서로 접착된다.
도 10은 가열된 툴을 사용하여 측면 에지 영역을 제 2 실시예에 따라 씰링하는 동안의 기능소자(4)를 도시한다. 여기서, 기능소자가 그 사이에 배치된, 2개의 가열판(16)이 가열된 툴로서 사용된다. 가열판(16)은 가열된 영역들(16a)을 가지며, 그 형상은 씰링될 기능소자(4)의 측면 에지 영역의 윤곽에 대응한다. 가열판(16)의 가열된 영역들(16a)은 서로 합동으로(congruent) 배치되고, 씰링될 기능소자(4)의 측면 에지 영역은 가열된 영역들(16a) 사이에 배치되어 캐리어 필름(6, 7)이 용융되어 서로 접합된다. 가열된 영역(16a)의 온도는 예를 들어 250 ℃이다.
도 11은 본 발명에 따른 제조 방법의 예시적인 실시예를 도시한 순서도이다.
1: 외부 판유리
2: 내부 판유리
3: 열가소성 중간층
3a: 중간층(3)의 제 1 층
3a': 제 1 층(3a)의 착색 영역
3b: 중간층(3)의 제 2 층
3c: 중간층(3)의 제 3 층
4: 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자
5: 기능 소자(4)의 활성층
6: 기능 소자(4)의 제 1 캐리어 필름
7: 기능 소자(4)의 제 2 캐리어 필름
8: 기능 소자(4)의 표면 전극
9: 기능 소자(4)의 표면 전극
10: 마스킹 프린트
11: 격리선
12: 레이저 방사선
13: 고정판
14: 열가소성 연결편
15: 가열된 집게
16: 가열판
16a: 가열판(16)의 가열된 영역
S: 전기적으로 제어 가능한 선 바이저
B: 차앞유리의 중심 시야
D: 차앞유리의 상부 에지, 지붕 에지
M: 차앞유리의 하부 에지, 엔진 에지
X-X': 단면선
Z: 확대 영역

Claims (15)

  1. 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 복합판유리의 제조방법으로서,
    a) 제2 열가소성 재료로 제조된 제1 캐리어 필름(6) 및 제2 캐리어 필름(7) 사이에 활성층(5)을 포함하는, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(4)가 마련되고,
    제1 캐리어 필름(6) 및 제2 캐리어 필름(7)은 기능소자(4)의 측면 에지의 적어도 하나의 영역을 따라 같이 융합되고,
    b) 외부 판유리(1), 제1 열가소성 층(3a), 기능소자(4), 제2 열가소성 층(3b) 및 내부 판유리(2)는 이 순서대로 하나가 다른 것의 위에 배치되고, 제1 열가소성 층(3a) 및 제2 열가소성 층(3b)은 제2 열가소성 재료와 상이한 제1 열가소성 재료로 제조되고,
    c) 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 적층에 의해 결합되며, 매립된 기능소자(4)를 갖는 중간층(3)은 제1 열가소성 층(3a) 및 제2 열가소성 층(3b)으로 형성되며, 여기서
    - 상기 제1 캐리어 필름(6) 및 상기 제2 캐리어 필름(7)의 융합은 레이저 방사선(12)에 의해 수행되며,
    - 상기 기능소자(4) 상의 레이저 방사선(12)은 0.5 mm 내지 5 mm의 빔 프로파일의 직경으로 초점이 흐려지는(defocused), 복합판유리 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 열가소성 재료는 가소제를 함유하는, 복합판유리 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 열가소성 재료는 가소제 함유 폴리비닐 부티랄(PVB)인, 복합판유리 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제2 열가소성 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인, 복합판유리 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    기능소자(4)는 PDLC 기능소자 또는 SPD 기능소자인, 복합판유리 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    연속파 모드에서 파장이 1 ㎛ 내지 15 ㎛이고 출력 전력 100 W 내지 500 W이거나, 10 kHz 이상의 펄스 주파수를 갖는, 레이저 방사선(12)이 기능소자(4)의 측면 에지 영역을 따라 최대 1 m/s의 속도로 이동하는, 복합판유리 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 캐리어 필름(6)과 제2 캐리어 필름(7)은 서로 직접적으로 융합되는, 복합판유리 제조방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    기능소자(4)는 2개의 고정판들(13) 사이에 배치되고, 기능소자(4)의 측면 에지 영역은 고정판들(13) 중 하나의 통로부를 통해 레이저 방사선(12)에 의해 작용되는, 복합판유리 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 캐리어 필름(6)은 열가소성 연결편(14)을 통해 제2 캐리어 필름(7)에 융합되는, 복합판유리 제조방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    격리선(11)은 레이저 방사선에 의해 기능소자(4)의 적어도 하나의 표면 전극(8, 9)에 형성되고, 격리선은 표면 전극(8, 9)의 에지 영역을 다른 표면 전극(8, 9)으로부터 전기적으로 격리시키고, 상기 에지 영역은 융합된 캐리어 필름(6, 7)을 갖는 기능소자(4)의 측면 에지 영역에 인접하는, 복합판유리 제조방법.
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