KR20200035082A - 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(5)에 관한 것으로, 적어도
- 제 1 캐리어 필름(15),
- 활성층(11), 및
- 제 2 캐리어 필름(14)의 스택 시퀀스를 포함하고,
기능소자(5)의 스택 시퀀스의 적어도 하나의 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상의 활성층(11)의 적어도 하나의 출구면(8)은 배리어 물질(4)로 적어도 부분적으로 씰링된다.

Description

전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자
본 발명은 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(functional element), 기능소자를 갖는 복합 판유리, 및 특히 전기적으로 제어 가능한 선 바이저(sun visor)를 갖는 차량의 차앞유리 또는 지붕 패널에 관한 것이다.
차량 부문 및 건설 부문에서, 전기적으로 제어 가능한 기능소자를 갖는 복합 판유리는 종종 선 스크린(sun screen) 또는 프라이버시 스크린(privacy screen)으로서 사용된다.
따라서, 예를 들어, 선 바이저가 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자의 형태로 통합된 차앞유리가 공지되어 있다. 특히, 투과율 즉 가시 스펙트럼에서의 전자기 방사선의 산란 특성은 전기적으로 제어 가능하다. 기능소자들은 일반적으로 필름형이며 복합 판유리 내에 적층되거나 그 위에 접착된다. 차앞유리의 경우, 운전자는 햇빛에 대한 판유리 자체의 투과 거동을 제어할 수 있다. 따라서, 종래의 기계식 선 바이저가 생략될 수 있다. 결과적으로, 차량의 무게가 감소되고 지붕 영역에서 공간이 확보될 수 있다. 또한, 선 바이저를 전기적으로 제어하는 것은 기계식 선 바이저를 수동으로 접는 것보다 운전자에게 더 편리하다.
이렇게 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 갖는 차앞유리는 예를 들어 DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 및 DE 102007027296 A1에 공지되어 있다.
전기적으로 제어 가능한 통상적인 기능소자는 종래 기술, 예를 들면, EP　3　085　530　A1, WO　2014/086555　A1, WO　2007/122429 A1, WO　2007/122428 A1, WO　2011/033313　A1, WO　2014/023475　A1, WO　2007/122427　A1, WO　2012/009399 A1, WO　2010/032068　A1, 및 WO　2014/072137　A1에 매우 다양하게 설명되어 있고, 예를 들면, 전기채색 층 구조 또는 단일입자장치(SPD, single particle device) 필름을 포함한다. 전기적으로 제어 가능한 선 스크린을 실현하기 위한 추가의 기능소자는 소위 PDLC(polymer dispersed liquid crystal, 고분자 분산형 액정) 기능소자 이다. 그들의 활성층(active layer)은 중합체 매트릭스(polymer matrix)에 내장된 액정을 포함한다. 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. PDLC 기능소자는 총 투과율을 줄임으로써 작동이 덜 되지만 산란을 증가시켜 눈부신 빛(glare)을 방지한다.
종래 기술에서, 적층된 기능소자, 특히 PLC 기능소자는 종종 에지 영역에서 밝음현상(brightening) 및 음영 변화와 같은 바람직하지 않은 노화 현상이 나타난다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 특히 내노화성과 관련하여 개선된, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 개선된 기능소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항 1에 따른 기능소자에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항으로부터 명백해진다.
전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 본 발명에 따른 기능소자는 적어도 제 1 캐리어 필름, 활성층 및 제 2 캐리어 필름의 스택 시퀀스를 적어도 포함하고, 기능소자의 적어도 하나의 측면 상의 활성층의 적어도 하나의 출구면(exit surface)은 배리어 물질로 적어도 부분적으로 씰링된다.
본 발명에 따른 스택 시퀀스는 이 순서대로 적층되는 제 1 캐리어 필름, 제 1 표면 전극, 활성층, 제 2 표면 전극 및 제 2 캐리어 필름을 적어도 포함하는 것이 바람직하다. 스택 시퀀스는, 예를 들어 적합한 크기 및 형상을 갖는 조립식(prefabricated) 필름이다.
본 발명에 따른 필름의 스택 시퀀스는 통상 큰 표면적을 갖지만, 총 두께는 얇다. 이하에서, 스택 시퀀스의 큰 표면은 상부면 및 하부면으로 지칭되고, 이에 직교하고, (낮은 총 두께의 방향으로) 폭이 작은 표면들은 측면(lateral faces)으로 지칭된다.
활성층은 각각 캐리어 필름 및 경우에 따라서는 각각 표면 전극에 의해 큰 표면들에 결합된다. 캐리어 필름, 표면 전극, 활성층의 측면들은 각각 제 1 캐리어 필름, 제 1 표면 전극, 활성층, 제 2 표면 전극 및 제 2 캐리어 필름을 포함하는 스택 시퀀스의 측면에 배치된다. 활성층은 표면 전극 및 캐리어 필름에 의해 큰 표면이 덮이기 때문에, 스택 시퀀스의 측면에서만 외부 환경에 접근 가능하다. 스택 시퀀스의 측면에서 활성층의 각 섹션들은 본 발명에서 활성층의 "출구면(exit surfaces)"으로 지칭된다.
본 발명은 전기적으로 제어 가능한 광학 기능소자의 노화가 실질적으로 활성층의 출구면 또는 표면 전극의 출구면을 통해 유해물질이 기능소자의 내부로 침투하여 발생하고, 예를 들어, 밝음현상(brightening) 또는 기능소자의 투과율 변화를 통해 기능소자의 광학 특성을 측면 에지에서 시작하여 바람직하지 않게 변화시킨다는 발명자의 깨달음을 기초로 한다. 기능소자를 적합한 배리어 물질로 씰링함으로써, 측면을 통해 기능소자 내부로 유해물질이 확산되는 것이 억제되거나 방지된다. 이에 따라, 전술된 노화 현상은 상당히 감소되거나 완전히 방지된다.
본 발명에 따른 기능소자의 유리한 실시예에서, 활성층의 출구면은 씰링된 모든 측면들에서 배리어 물질로 완전히 씰링된다. 이에 따라, 기능소자의 활성층이 특히 신뢰성 있게 씰링되고, 기능소자가 특히 양호한 내노화성(aging resistance)을 갖게 된다.
본 발명에 따른 기능소자의 다른 유리한 실시예에서, 측면 중 적어도 하나는 완전히 씰링되고, 바람직하게는 모든 측면이 배리어 물질로 완전히 씰링된다. 이에 따라, 기능소자의 활성층이 훨씬 더 양호하게 씰링되고, 기능소자가 훨씬 더 양호한 내노화성을 갖게 된다.
본 발명에서, "씰링된"은 면의 대응 섹션이 보호층으로서의 배리어 물질로 완전히 덮여지고, 이에 따라 특히 수분과 같은 유해물질 뿐만 아니라 특히 주변으로부터 기능소자의 내부로의, 특히 활성층 내부로의 가소제(plasticizers)의 확산에 대해 보다 저항성 및 내구성이 있도록 만들어짐을 의미한다.
본 발명에 따른 기능소자의 유리한 실시예에서, 배리어 물질은 스택 시퀀스의 측면으로, 특히 출구면으로 압출되거나, 측면으로, 특히 출구면으로 분무된다. 여기서, 배리어 물질이 용융 결합(fusion connection) 또는 기능소자의 층 스택의 적어도 일부 층과의 접착 결합과 같은 접착 결합(adhesive connection)되는 것이 특히 유리하다.
배리어 물질이 캐리어 필름과 유사하거나 동일한 물질로 제조되는 것이 특히 유리하다. 배리어 물질 및 캐리어 필름은 모두 중합체, 바람직하게는 열가소성 중합체로 제조되는 것이 유리하다. 특히 바람직하게는, 배리어 물질 및 캐리어 필름은 실질적으로 동일한 열가소성 중합체, 특히 실질적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조된다. 여기서, 특히 양호한 용융 결합은 측면에서 특히 양호한 씰링을 가능하게 한다.
배리어 물질은 바람직하게는 기능소자의 스택 시퀀스의 측면에 도포되기 전에 가열되고, 배리어 물질이 미신장(unstretched) 중합체 사슬을 갖도록 기능소자에 도포된 이후에 냉각된다. 이것은 압출되거나 분무된 배리어 물질을, 예를 들어 제조 동안 신장되거나(stretched) 연장된(elongated) 동일한 재료로 만들어진 필름과 구별시킨다.
배리어 물질은 측면 상에 비드 형(bead-like)으로 배치되는 것이 유리하다. 배리어 물질은 배리어 필름이 아닌 것이 유리하다. 배리어 물질은 특히 측면 상에 접착되거나(glued), 그 위에 배치되거나(placed), 그 주위로 접히는(folded) 배리어 필름이 아니다.
배리어 물질은 가열 상태에서 고정되는 동안 기능소자의 캐리어 필름과 접촉하여, 배리어 물질 및 배리어 물질과 접촉하는 캐리어 필름 표면의 국부적 용융을 통해 특히 양호한 용융 결합이 발생하도록 하는 것이 특히 유리하다. 이에 따라, 기능소자에 배리어 물질이 특히 양호하게 접착되고, 기능소자의 측면이 특히 양호하게 씰링된다.
배리어 물질은 기능소자와 직접적이고(direct) 바로 이웃하여(immediate) 접촉하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 배리어 물질과 기능소자의 스택 시퀀스 사이에 별도의 접착제 또는 다른 중간층이 위치하지 않는다. 이에 따라, 배리어 물질은 특히 출구면 상에 직접 배치되어 특히 양호하게 씰링된다.
본 발명에 따른 기능소자의 유리한 실시예에서, 배리어 물질은 활성층의 출구면에 걸쳐 적어도 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 0.5 mm의 두께(d)("물질 두께"라고도 함)를 갖는다. 두께(d)는 활성층의 출구면에 걸쳐서 측면과 직교하여 결정된다.
본 발명에 따른 기능소자의 다른 유리한 실시예에서, 배리어 물질은 기능소자의 스택 시퀀스의 측면에 걸쳐 적어도 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 0.5 mm의 두께(d)("물질 두께"라고도 함)를 갖는다. 두께(d)는 측면과 직교하여 결정된다.
본 발명에 따른 복합 판유리는 외부 판유리, 제 1 중간층, 제 2 중간층 및 내부 판유리를 포함하는 제 2 스택 시퀀스를 적어도 포함하고, 중간층은 적어도 하나의 가소제를 갖는 적어도 하나의 열가소성 중합체 필름을 함유한다. 여기서, 제 1 중간층과 제 2 중간층 사이에는, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 본 발명에 따른 기능소자가 적어도 부분적으로(in sections) 배치된다.
기능소자가 복합 판유리에 적층될 때, 가소제의 중간층에서 기능소자 내부로의 확산은 노화와 함께, 밝음현상 또는 쓰루비전(through-vision), 기능성(functionality) 및 전체 복합 판유리의 미적 모양(aesthetics)에 부정적인 영향을 끼치는 투과율 변화를 초래한다. 가소제의 중간층에서 기능소자로의, 특히 기능소자의 측면으로의, 확산을 억제하거나 방지하는 적합한 배리어 물질로 기능소자를 씰링함으로써, 이러한 노화 현상이 상당히 감소되거나 완전히 방지된다.
복합 판유리는, 예를 들어 차앞유리 또는 차량의 지붕 패널 또는 다른 차량 글레이징, 예를 들면, 차량에서, 바람직하게는 철도 차량 혹은 버스에서 유리 파티션(glass partition)일 수 있다. 대안적으로, 복합 판유리는 예를 들어 건물의 외부 정면에서 건축용 글레이징 또는 건물 내부에서 유리 파티션일 수 있다.
"외부 판유리"및 "내부 판유리"라는 용어는 임의로 두 개의 다른 판유리를 나타낸다. 특히, 외부 판유리는 "제 1 판유리"로 지칭되고 내부 판유리는 "제 2 판유리"로 지칭될 수 있다.
본 발명에서, 복합 판유리가 차량 또는 건물의 창 개구부에서 내부 공간을 외부 환경과 분리하도록 의도되면, 내부(차량 내부)를 향하는 판유리(제 2 판유리)는 "내부 판유리"로 지칭된다. 외부 환경을 향하는 판유리(제 1 판유리)는 "외부 판유리"로 지칭된다. 그러나 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 복합 판유리는 제 1 중간층과 제 2 중간층 사이에 적어도 부분적으로 배치되는, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 본 발명에 따른 기능소자를 함유한다. 제 1 및 제 2 중간층은 외부 판유리 및 내부 판유리와 동일한 치수를 갖는 것이 일반적이다. 기능소자는 필름 형태인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 유리한 일 실시예에서, 중간층은 중합체, 바람직하게는 열가소성 중합체를 함유한다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 특히 유리한 일 실시예에서, 중간층은 적어도 3 중량%, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 20 중량%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 30 중량%, 그리고 특히 적어도 40 중량%의 가소제를 함유한다. 가소제는 트리에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸헥사노에이트)를 함유하거나 이로 제조되는 것이 바람직하다.
가소제들은 플라스틱들을 더 부드럽게, 더 유연하거나 곱게 및/또는 더욱 탄력적으로 만드는 화학제이다. 그것들은 플라스틱들의 열탄성 범위를 변화시켜서 온도를 낮추어 플라스틱들이 사용 온도 범위 내에서 더욱 탄력적인 바람직한 특성을 갖도록 해준다. 다른 바람직한 가소제들은 카르복실산 에스테르, 특히 저휘발성 카르복실산 에스테르, 지방, 오일, 부드러운 수지 그리고 장뇌(camphor) 이다. 다른 가소제는 바람직하게는 트리-또는 테트라에틸렌글리콜의 지방족 디에스테르이다. 가소제로서 특히 바람직하게 사용되는 것은 3G7, 3G8 또는 4G7이며, 여기서 첫 번째 숫자는 에틸렌 글리콜 단위의 수를 나타내고 마지막 숫자는 화합물의 카르복실 산 부분의 탄소 원자수를 나타낸다. 따라서, 3G8은 트리에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸헥사노에이트), 즉 화학식 C4H9CH(CH2CH3)CO(OCH2CH2)3O2CCH(CH2CH3)C4H9의 화합물을 나타낸다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 특히 유리한 또 다른 실시예에서, 중간층은 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 90 중량%, 그리고 특히 적어도 97 중량%의 폴리비닐부티랄을 함유한다.
각 중간층의 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 mm 이다.
본 발명에 따른 기능소자의 유리한 실시예에서, 배리어 물질은 배리어 물질을 통해 중간층으로부터 가소제가 확산되는 것을 방지하도록 형성된다.
본 발명에 따른 기능소자의 특히 유리한 실시예에서, 배리어 물질은 가소제 함량이 적다. 가소제의 함량은 바람직하게는 3 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만, 그리고 특히 0.5 중량% 미만이다. 특히 가장 바람직하게는 배리어 물질은 가소제를 함유하지 않는 것이다. 다른 말로 하자면 가소제의 특별한 추가가 없다는 것이다. 배리어 물질은 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET) 또는 폴리비닐 프루오라이드(PVF)를 함유하거나 이들로 제조되는 것이 유리하다. 배리어 물질은 가소제 함량을 3 중량% 미만으로 갖는 저가소제(plasticizer-poor) 폴리비닐 부티랄(PVB)을 함유할 수 있다.
제어 가능한 기능소자는 두개의 표면 전극들 사이에 얇은 활성층(active layer)를 포함하는 것이 일반적이다. 활성층은 표면 전극들에 가해지는 전압에 의해 제어될 수 있는 제어 가능한 광학 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 복합 판유리에서, 표면 전극들과 활성층은 외부 판유리와 내부 판유리의 표면들과 실질적으로 평행하게 배치되는 것이 일반적이다.
표면 전극들은 공지된 방법으로 외부 전원에 전기적으로 연결된다. 전기적 접촉은 적절한 연결 케이블, 예를 들어 소위 "버스 바(bus bar)"들을 통하여 표면 전극들에 선택적으로 연결되는 포일 도체, 예를 들면 전기전도성 물질 또는 전기전도성 인쇄물(imprint)의 스트립에 의해서 달성된다.
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 알미늄 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 갖는 것이 바람직하다.
기능소자는 활성층과 표면 전극들 이외에도 공지된 다른 층들, 예를 들면 배리어층들, 장벽(blocking)층들, 반사방지층들, 보호층들, 및/또는 평활 (smoothing)층들을 가질 수 있다.
기능소자는 두개의 외부 캐리어 필름들을 갖는 다층 필름인 것이 바람직하다. 그러한 다층 필름에서 표면 전극들과 활성층은 두개의 캐리어 필름들 사이에 배치된다. 여기서 "외부 캐리어 필름"이란 용어는 캐리어 필름들이 다층 필름의 2 개의 표면을 형성하는 것을 의미한다. 따라서, 기능소자가 유리하게 가공될 수 있는 적층 필름으로서 제공될 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. 캐리어 필름은 특히 표면 전극들을 가지며 액체 또는 부드러운 활성층에 필요한 기계적 안정성을 제공한다.
캐리어 필름들은 적어도 하나의 열가소성 중합체, 특히 바람직하게는 저가소제(plasticizer-poor) 또는 가소제가 없는(plasticizer-free) 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET)를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 특히 다층 필름의 안정성에 관해서 특히 유리하다. 그러나 캐리어 필름들은 다른 저가소제 또는 가소제 없는 중합체, 예를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리프로필렌. 폴리카보네이트, 풀리메틸 메타아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리아세테이트 수지, 캐스팅 수지, 아크릴레이트, 불화 에틸렌프로필렌, 폴리비닐 플루오라이드 및/또는 에틸렌-테트라플루오로 에틸렌을 함유하거나 이들로 만들 수 있다. 각 캐리어 필름의 두께는 0.1 mm 내지 1 mm, 특히 바람직하게는 0.1 mm 내지 0.2 mm 인 것이 바람직하다.
통상, 캐리어 필름들은 각각 활성층와 대향하고 표면 전극으로서 기능하는 전기전도성 코팅을 갖는다.
본 발명에 따른 기능소자는, PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 기능소자인 것이 바람직하다. PDLC 기능소자를 갖는 활성층은 중합체 매트릭스에 내장되어 있는 액정을 포함한다. 표면 전극들에 전압이 가해지지 않을 때, 액정들은 무질서하게 배향되어서 활성층을 통하는 빛의 강한 산란을 초래한다. 표면 전극에 전압이 가해질 때, 액정들이 공통 방향으로 정렬되고 활성층을 통하는 빛의 투과율이 증가한다. 대안적으로, 전압이 가해지지 않을 때(0 V) 투명하고 전압이 가해질 때 강하게 산란하는 기능소자, 특히 PDLC 기능소자가 사용될 수 있다.
그러나, 원칙적으로, 다른 유형의 제어 가능한 기능소자, 예를 들어 전기채색(electrochromic) 기능소자들 또는 SPD(suspended particle device, 현탁입자장치) 기능소자들을 사용하는 것이 가능하다. 상기 언급된 제어 가능한 기능소자들과 그들의 기능성은 당 업계에서 이미 알려져 있어서 여기서 상세한 설명을 하는 것은 생략할 수 있다.
기능소자는 다층 필름으로서 상업적으로 취득할 수 있다. 기능소자는 비교적 큰 치수의 다층 필름에서 원하는 모양과 크기로 잘라내는 것이 일반적이다. 예를 들어 칼을 사용하여 기계적으로 잘라낼 수 있다. 유리한 실시예에서, 절단은 레이저에 의해 수행된다. 이 경우 측면이 기계적 절단보다 안정적이라는 것이 알려졌다. 기계적으로 절단된 측면을 사용하면 재료가 뒤로 끌릴 위험이 있으며, 즉, 이것은 시각적으로 눈에 띄고 판유리의 심미감에 악영향을 미친다.
본 발명에 따른 복합 판유리에서, 기능소자는 제 1 중간층 영역을 통하여 외부 판유리에 접합되고 제 2 중간층 영역을 통하여 내부 판유리에 접합된다. 중간층들은 바람직하게는 하나가 다른 하나의 위로 양면에(sheet-wise) 배치되고 기능소자가 상기 두개의 층들 사이에 놓인채 서로 적층된다. 기능소자를 중첩하는 중간층들의 영역들은 이후 기능소자를 판유리에 연결하는 영역을 형성한다. 중간층들이 직접적으로 접촉하는 판유리의 다른 영역들에서, 그것들은 적층하는 동안 용융되어 두개의 원래 층들은 더 이상 식별할 수 없고, 대신에 균일한 중간층이 존재한다. 배리어 물질을 갖는 본 발명에 따른 기능소자는 복합 판유리 내에 완전히 배치되는 것이 바람직하고, 용융된 중간층에 의해 1면, 3면 또는 모든면에서 둘러싸이는 것이 바람직하다.
중간층은 예를 들어 단일 열가소성 필름에 의해 형성될 수 있다. 중간층은 2겹, 3겹 또는 다겹(multi-ply) 필름 스택으로 구현될 수도 있는데, 개개의 필름들은 동일하거나 다른 특성을 갖는다. 중간층은 측면들이 인접한 상이한 열가소성 필름들의 섹션들로도 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 유리한 추가 실시예에서, 기능소자가 외부 판유리 또는 내부 판유리에 결합되는 제 1 또는 제 2 중간층의 영역은 착색(tinted) 또는 채색(colored)된다. 따라서 가시 스펙트럼 범위에서 이 영역의 투과율은 착색되지 않은 또는 채색되지 않은 층에 비해 감소된다. 중간층의 착색/채색이 입혀진 영역은 선 바이저 영역에서 차량 앞유리의 투과율을 감소시킨다. 특히, 착색이 중립적 외관을 만들어서 관찰자를 보다 즐겁게 하기 때문에, 기능소자의 심미적 인상이 개선된다.
본 발명에서, "전기적으로 제어 가능한 광학 특성"은 무한대로 제어 가능하지만 둘 이상의 개별 상태 사이에서 스위칭될 수 있는 특성을 의미한다.
선 바이저를 전기적으로 제어하는 것은 예를 들어 차량의 대시 보드에 통합된 스위치, 로터리 또는 슬라이더 제어에 의해 수행된다. 그러나, 선 바이저를 제어하기 위한 스위치 영역은 차량 앞유리, 예를 들어 정전용량성 스위치 영역에 통합될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가로, 선 바이저는 비접촉 방법에 의해, 예를 들어 제스처 인식에 의해, 또는 카메라 및 적합한 평가 전자장치에 의해 결정된 동공 또는 눈꺼풀 상태의 함수에 의해 제어될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 선 바이저는 판유리상의 광 입사를 검출하는 센서에 의해 제어될 수 있다.
착색되거나 채색된 중간층 영역은 바람직하게는 가시범위의 10% 내지 50%, 특히 바람직하게는 20% 내지 40%의 투과율을 가진다. 이에 따라, 눈부심 방지 및 광학적 외관 면에서 특히 좋은 결과를 얻는다.
중간층은 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, 상단 에지에서의 거리가 증가할수록 감소한다. 따라서, 착색되거나 채색된 영역의 예리한 에지가 회피될 수 있어서, 선 바이저로부터 차앞유리의 투명한 영역으로의 전이는 점진적으로 이루어지고, 이것은 심미적으로 더 매력적으로 보인다.
유리한 일 실시예에서, 제 1 중간층 영역, 즉 기능소자와 외부 판유리 사이의 영역은 착색된다. 이것은 외부 판유리를 위에서 볼 때 특별히 심미적인 인상을 생성한다. 기능소자와 내부 판유리 사이의 제 2 중간층 영역은, 경우에 따라 착색되거나 채색될 수도 있다.
전기적으로 제어 가능한 기능소자를 갖는 복합 판유리는 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 갖는 차앞유리로서 유리하게 사용될 수 있다.
그러한 차앞유리는 상부 에지와 하부 에지가 있고 상부 에지와 하부 에지 사이에 뻗어있는 두 개의 측면 에지들이 있다. "상부 에지"는 설치 위치에서 윗 방향을 가리키는 에지를 말한다. "하부 에지"는 설치 위치에서 아랫 방향을 가리키는 에지를 말한다. 상부 에지는 지붕 에지로, 하부 에지는 엔진 에지로 종종 일컬어진다.
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 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 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 그것을 차량에 설치에 관한 단일 조항")에 명시되어 있다. 시야 B는 부록18에 정의되어 있다.
기능소자는 중심 시야(시야 B) 위에 위치하는 것이 유리하다. 이는 기능소자가 중심 시야와 차앞유리의 상부 에지 사이의 영역에 배치되는 것을 의미한다. 기능소자는 전체 영역을 커버할 필요는 없지만 상기 영역에 완전하게 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.
차앞유리는 바람직하게는 자동차 용으로, 특히 바람직하게는 승용차 용으로 의도된다.
바람직한 일 실시예에서, 기능소자는, 보다 정확하게는 배리어 물질을 갖는 기능소자의 측면들은, 제 3 중간층에 의해 원주로 둘러싸여 있다. 제 3 중간층은 기능소자가 삽입되는 리세스(recess)를 갖는 프레임 형태로 구현된다. 제 3 중간층은 절단해서 리세스가 그 안에 만들어지는 열가소성 필름에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 제 3 중간층은 기능소자 주위에 다수의 필름 섹션들로 구성될 수 있다. 중간층은 바람직하게는 하나가 다른 하나의 위로 양면에(sheet-wise) 배치되는 모두 3 개 이상의 열가소성 층들로 형성되며, 그것의 가운데에 있는 층은 기능소자가 배치되는 리세스를 갖는다. 생산과정에서, 제 3 중간층은 제 1 및 제 2 중간층 사이에 배열되며, 중간층들의 측면들은 층들이 딱맞게 배열되는 것이 바람직하다. 제 3 중간층은 기능소자의 두께와 대략 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 국부적으로 제한되어 있는 기능소자에 의해 생기는 차앞유리의 국부적 두께 차이를 보상하여 적층하는 동안 유리가 파손되는 것을 피할 수 있게 된다.
차앞유리를 통해 볼 때 보이는 기능소자의 측면들을 제 3 중간층과 동일 평면에 배치하여, 기능소자의 측면과 이에 관련된 중간층 측면 사이에 갭이 존재하지 않게 하는 것이 바람직하다. 이는 보통 눈에 띄게 되는 기능소자의 바닥면에 특히 적용된다. 이렇게함으로써, 제 3 중간층과 기능소자 사이의 경계가 시각적으로 눈에 덜 띠게 된다.
바람직한 일 실시예에서, 기능소자 및 중간층(들) 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 배치되고 V 자 형태로 상부 에지의 형상에 근접한 2개의 직선 반부(halves)로부터 선 바이저를 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서, 기능소자는 격리 라인들에 의해 세그먼트로 분할된다. 격리 라인들은 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, 격리 라인들 및 세그먼트들은 설치 위치에서 수평으로 배열된다. 따라서, 선 바이저의 높이는 사용자에 의해 제어될 수 있다. "수평"이라는 용어는 여기서 광범위하게 해석되며, 차앞유리에서 차앞유리의 측면 에지들 사이에서 연장되는 연장 방향을 지칭한다. 격리 라인은 반드시 직선일 필요는 없지만, 약간 구부러질 수 있으며, 바람직하게는 차앞유리 상부 에지의 임의의 곡률에 맞춰지고, 특히 차앞유리의 상부 에지에 실질적으로 평행하게 된다. 물론, 수직 격리 라인도 생각할 수 있다.
격리 라인들은 예를 들어 5 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 20 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭을 갖는다. 세그먼트들의 폭, 즉 인접한 격리 라인들 사이의 거리는 각각 요구 사항에 따라 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
격리 라인들은 기능소자를 생산하는 동안 레이저 절단, 기계적 절단 또는 에칭에 의해 설치할 수 있다. 이미 적층된 다층 필름들이 레이저 절단에 의해 후속으로 분할될 수도 있다.
기능소자의 상부 에지 및 인접한 측면 또는 모든 측면들은 바람직하게는 불투명 마스킹 프린트 또는 외부 프레임에 의해 복합 판유리를 통해 시야에 숨겨져 있다. 차앞유리는 통상 불투명 에나멜로 만들어진 둘레 주변 마스킹 프린트를 가지며, 이는 특히 창의 설치에 사용되는 접착제를 UV 방사선으로부터 보호하고 시각적으로 숨기는 역할을 한다. 이 주변 마스킹 프린트는 바람직하게는 필요한 전기 연결선들뿐 아니라 기능소자의 상부 에지 및 측면을 감추기 위해 사용된다. 선 바이저는 차앞유리의 외관에 유리하게 통합되며, 그것의 하부 에지만이 관찰자에게 식별 가능할 수 있다. 바람직하게는, 외부 판유리와 내부 판유리도 마스킹 프린트를 가짐으로써 양 면에서 쓰루비전 (through-vision)이 방지된다.
기능소자는, 예를 들어, 소위 센서 창 또는 카메라 창 영역에 리세스들 또는 구멍들을 가질 수도 있다. 이 영역들에 센서들이나 카메라들이 장착되는데, 그것들의 기능이 빚의 경로에 있는 제어 가능한 기능소자, 예를 들면, 빗물 센서들에 의해 나빠진다. 기능소자들 사이에 거리를 두어서 센서 창 또는 카메라 창을 위한 공간을 마련하여, 적어도 두개의 서로 분리된 기능소자들을 갖는 선 바이저를 만드는 것이 또한 가능하다.
기능소자 (또는 전술한 복수의 기능소자의 경우 기능소자들 전체)는 바람직하게는 예를 들어 2mm 내지 20mm 폭을 갖는 양 측면의 에지 영역을 뺀, 복합 판유리 또는 차앞유리의 전체 폭에 걸쳐 배열된다. 기능소자는 또한 바람직하게는 예를 들어 상부 에지로부터 2mm 내지 20mm의 거리를 갖는다. 기능소자는 따라서 중간층 내에 캡슐화되고 주위 대기와의 접촉 및 부식으로부터 보호된다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 창문 판유리에 통상적인 유리, 특히 바람직하게는 소다 라임 유리로 제조된다. 그러나, 판유리들은 또한 다른 유형들의 유리, 예를 들어 석영 유리, 붕규산 유리 또는 알루미노실리케이트 유리, 또는 단단한 투명 플라스틱, 예를 들어 폴리 카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트로 제조될 수 있다. 판유리들은 투명하거나 착색되거나 채색될 수 있다. 차앞유리들은 중심 시야에서 적절한 광선투과율을 가져야 하며, ECE-R43에 따라 1 차 쓰루비전 영역 A에서 최소 70 % 이상을 가져야 한다.
외부 판유리, 내부 판유리 및/또는 중간층은 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 맞워지게 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 기능소자를 제조하는 방법을 추가로 포함하며, 적어도
a) 적어도 제 1 캐리어 필름, 활성층 및 제 2 캐리어 필름의 스택 시퀀스가 마련되고,
b) 기능소자의 적어도 하나의 측면 상의 활성층의 출구면은 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히, 배리어 물질로 씰링되고, 바람직하게는 배리어 물질은 출구면으로 압출되거나 출구 표면으로 분무된다.
적어도 제 1 캐리어 필름, 제 1 표면 전극, 활성층, 제 2 표면 전극 및 제 2 캐리어 필름의 스택 시퀀스가 마련되는 것이 바람직하다.
스택 시퀀스는, 예를 들어 적절한 크기 및 형태로 제조된 조립식 필름이다.
압출 동안, 예를 들어 실질적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 함유하거나 이로 제조된 배리어 물질은, 성형 다이(shaping die)에 의해 연속적으로 용융되거나 연화되어 기능소자 상에 도포된다. 이어서, 배리어 물질은 기능소자 상에서 냉각된다. 적합한 배리어 물질은 기능소자와 접착 결합 또는 융융 결합되는 것이 바람직하다. 적합한 배리어 물질은 앞서 언급되었다.
배리어 물질을 도포하기 위한 통상적인 온도는 당업자에게 공지되어 있거나 간단한 실험에 의해 결정될 수 있다. PET 배리어 물질은 통상 70 ℃ 내지 300 ℃ 사이의 온도로 가열된다. PET는 압출을 위해 완전히 액체일 필요는 없지만 연화될 필요는 있다. 지나치게 높은 압출 온도는 PET 분자를 분해시키고 배리어 물질의 특성을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예에서, 적어도 제 1 캐리어 필름, 제 1 표면 전극, 활성층, 제 2 표면 전극 및 제 2 캐리어 필름을 포함하는 스택 시퀀스는, 압출 동안 작업면(working surface) 상에 완전히 배치되며, 즉 스택 시퀀스는 예를 들어 스택 시퀀스에서 멀어지는 방향을 향하는 제 1 캐리어 필름의 표면을 통해 작업면 상에 놓인다.
대안적으로, 스택 시퀀스는 하나 또는 모든 측면에서 작업면을 넘어 돌출되어 배리어 물질이 측면들 상으로 특히 균일하게 압출될 수 있다.
압출 동안, 기능소자의 스택 시퀀스는 압출 다이에 대해 이동된다. 이것은 고정 압출 다이와 이동 스택 시퀀스, 고정 스택 시퀀스와 이동 압출 다이, 또는 이동 스택 시퀀스와 이동 압출 다이의 조합에 의해 달성될 수 있다.
출구면 위의 배리어 물질의 두께(d)는 압출기 속도, 압출 온도 및 압출 다이가 기능소자에 대해 이동되는 속도의 적절한 선택을 통해 당업자에 의해 간단한 방식으로 조절될 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 배리어 물질의 분무 동안, 가열되고 액화된 배리어 물질은 압축 공기의 흐름에 의해 분무 헤드에서 분무된다(atomized). 생성된 분무 미스트(spray mist)는 기능소자의 측면 상으로 재응고된(resolidified) 배리어 물질로서 응결되고(precipitates), 예를 들어 측면을 완전히 씰링한다.
분무 동안, 스택 시퀀스는 작업면 상에 완전히 배치될 수 있으며, 즉 스택 시퀀스는 예를 들어 제 1 캐리어 필름을 통해 작업면 상에 놓인다. 대안적으로, 기능소자는 모든 측면에서 작업면을 넘어 돌출되어 배리어 물질이 스택 시퀀스의 측면들 상으로 특히 균일하게 분무될 수 있다.
분무 동안, 기능소자는 분무 헤드에 대해 이동되는 것이 유리하다. 이것은 고정 분무 헤드와 이동 기능소자, 고정 기능소자와 이동 분무 헤드, 또는 이동 분무 헤드와 이동 기능소자의 조합에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예에서, 배리어 물질은 기능소자의 모든 측면 상으로 분무된다. 본 발명에 따른 방법의 추가 개량예에서, 배리어 물질은 또한 상부면 또는 하부면 상에 또는 둘 다에, 부분적으로 또는 완전히 분무된다.
압축 공기의 흐름은 공기, 질소, 아르곤 또는 다른 보호 가스(protective gas)이거나 이를 포함하는 것이 바람직하다. 배리어 물질은 분무 전에 연화점 이상으로, PET의 예에서는 200 ℃ 내지 300 ℃, 예를 들어 250 ℃로 가열함으로써 연화된다.
본 발명의 다른 양태는 본 발명에 따른 복합 판유리를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 다음 단계에서
c) 외부 판유리, 제 1 중간층, 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 본 발명에 따른 기능소자, 제 2 중간층 및 내부 판유리가 이 순서대로 하나가 다른 것의 위로 배치되고,
d) 외부 판유리 및 내부 판유리는 적층에 의해 결합되며, 기능소자가 내장된 중간층은 제 1 중간층 및 제 2 중간층으로부터 형성된다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 추가 개량예에서, 단계 c)에서, 기능소자를 둘러싸는 제 3 중간층은 제 1 중간층과 제 2 중간층 사이에 배치된다.
기능소자 표면전극의 전기적 접촉은 복합 판유리를 적층하기 전에 하는 것이 바람직하다.
기능소자 전기 접촉용 어떠한 인쇄물들(imprints)도, 예를 들어, 불투명 마스킹 프린트들 또는 프린트된 버스 바들(bus bars) 같은 인쇄물들은 스크린 프린팅에 의해 도포되는 것이 바람직하다.
적층을 하는 것은 열, 진공 및/또는 압력의 작용하에서 하는 것이 바람직하다. 공지의 적층 방법들, 예를 들면, 오토클레이브 방법, 진공백(vaccum bag) 방법, 진공링(vaccum ring) 방법, 캘린더(calender) 방법, 진공 라미네이터(vaccum laminators) 또는 이들을 조합한 방법들이 사용된다.
본 발명은 차량 또는 건물에서 내부 글레이징 또는 외부 글레이징으로서 전기적으로 제어 가능한 기능소자를 갖는 본 발명에 따른 복합 판유리의 사용을 추가로 포함하며, 여기서 전기적으로 제어 가능한 기능소자는 선 스크린 또는 프라이버시 스크린으로서 사용된다.
본 발명은 차앞유리 또는 지붕 패널에서 본 발명에 따른 기능소자의 사용을 추가로 포함하며, 여기서 기능소자는 선 바이저로서 사용된다.
본 발명은 차량 또는 건물에서 내부 글레이징 또는 외부 글레이징에서의 본 발명에 따른 기능소자의 사용을 추가로 포함하며, 여기서 전기적으로 제어 가능한 기능소자는 선 스크린 또는 프라이버시 스크린으로서 사용된다.
본 발명은 차량의 차앞유리 또는 지붕 패널로서 본 발명에 따른 복합 판유리의 사용을 추가로 포함하며, 여기서 전기적으로 제어 가능한 기능소자는 선 바이저로서 사용된다.
차앞유리로서 복합 판유리를 갖는 본 발명의 주요 장점은 차량 지붕에 장착되는, 종래의 기계적으로 접을 수 있는 선 바이저를 생략할 수 있다는 점이다. 결과적으로, 본 발명은 또한 이러한 종래의 선 바이저가 없는 차량, 바람직하게는 자동차, 특히 승용차를 포함한다.
본 발명은 또한 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자를 차앞유리의 외부 판유리 또는 내부 판유리에 결합시키기 위한 중간층이 착색 또는 채색되어 있는 영역을 사용하는 것을 포함하며, 여기서 전기적으로 제어 가능한 선 바이저는 중간층 및 기능소자의 착색 또는 채색된 영역에 의해서 구현된다.
본 발명은 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명된다. 도면은 개략적인 표현이며 실제 크기와 맞지 않는다. 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1a는 본 발명에 따른 기능소자를 갖는 본 발명에 따른 복합 판유리의 제 1 실시예 평면도이다.
도 1b는 도 1a 복합 판유리의 단면선 X-X'에 따른 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 Z 영역 확대도이다.
도 2a는 배리어 물질의 압출 동안 본 발명에 따른 기능소자의 상세 확대도이다.
도 2b는 배리어 물질의 압출 동안 본 발명에 따른 기능소자의 다른 예의 상세 확대도이다.
도 2c는 배리어 물질의 압출 동안 본 발명에 따른 기능소자의 또 다른 예의 상세 확대도이다.
도 3은 배리어 물질을 분무하는 동안 본 발명에 따른 기능소자의 다른 실시예의 상세 확대도이다.
도 4a는 선 바이저를 구비한 차앞유리의 예를 사용한 본 발명에 따른 복합 판유리의 다른 실시예의 평면도이다.
도 4b는 도 4a 복합 판유리의 단면선 X-X'에 따른 단면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 본 발명에 따른 복합 판유리(100)의 상세를 도시한다. 복합 판유리(100)는 제 1 중간층(3a) 및 제 2 중간층(3b)을 통해 서로 접합되어 있는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)을 포함한다. 외부 판유리(1)는 2.1 mm의 두께를 가지며, 예를 들어 투명한 소다 라임 유리로 제조된다. 내부 판유리(2)는 1.6 mm의 두께를 가지며, 예를 들어 투명한 소다 라임 유리로 또한 제조된다. 복합 판유리(100)는 이하에서 "상부 에지"로 지칭되는, D로 지정된 제 1 에지를 갖는다. 복합 판유리(100)는 상부 에지(D)에 대향하여 배치되고 이하에서 "하부 에지"로 지칭되는, M으로 지정된 제 2 에지를 갖는다. 복합 판유리(100)는 예를 들어 단열 글레이징 유닛을 형성하기 위해 추가 판유리와 함께 창틀에 건축용 글레이징으로서 배치될 수 있다.
제 1 중간층(3a)과 제 2 중간층(3b) 사이에는 전압을 통해 광학 특성이 제어될 수 있는, 본 발명에 따른 기능소자(5)가 배치된다. 간략하게 하기 위해 전기 공급선은 도시되지 않는다.
제어 가능한 기능소자(5)는, 예를 들어 2 개의 표면 전극들(12, 13)과 2 개의 캐리어 필름들(14, 15) 사이에 활성층(11)을 갖는 스택 시퀀스를 포함하는 PDLC 다층 필름이다. 활성층(11)는 그 안에 분산된 액정을 갖는 중합체 매트릭스를 함유한다. 액정은 표면 전극에 인가된 전압의 함수로서 배향되며, 이에 의해 광학 특성이 제어될 수있다. 캐리어 필름들(14, 15)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조되고, 예를 들어 0.125 mm의 두께를 갖는다. 캐리어 필름들(14, 15)에는 활성층(11)에 대향하고 표면 전극들(12, 13)을 형성하는 약 100 nm두께를 갖는 ITO 코팅이 마련된다. 표면 전극들(12, 13)은 (예를 들어, 은-함유 스크린 인쇄에 의해 구현되는) 버스 바(미도시) 및 연결 케이블(미도시)을 통해 차량의 전기 시스템에 연결될 수 있다.
중간층들(3a, 3b)은 각각 0.38 mm의 두께를 갖는 열가소성 필름을 포함한다. 중간층들(3a, 3b)은 예를 들어 가소제로서 78 중량 % 폴리비닐부티랄(PVB) 및 20 중량 % 트리에틸렌 글리콜 비스(2- 에틸헥사노에이트)로 제조된다.
기능소자(5)는 모든 측면들(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상에, 예를 들어 전체 측면들(5.1, 5.2, 5.3, 5.4)을 덮는, 배리어 물질(4)를 갖는다. 배리어 물질(4)은 저가소제(plasticizer-poor) PET를 함유하고, 특히 활성층(11)의 전체 출구면(8)을 씰링한다.
배리어 물질(4)은 여기서, 예를 들어 실질적으로 PET, 즉, 97 중량 % 이상으로 만들어진다. 배리어 필름들(4a, 4b)은 0.5 중량 % 미만의 가소제를 함유하고, 측면들(5.1, 5.2, 5.3, 5.4)을 통해 중간층들(3a, 3b)에서 기능성 층(5)으로 가소제가 확산되는 것을 줄이거나 방지하는데 적합하다.
배리어 물질(4)는 가소제가 활성층(11)으로 확산되는 것을 줄이거나 방지하고, 이에 따라 기능소자(5)의 서비스 수명을 증가시키게 된다. 출구면(8) 위의(즉, 출구면(8)에 직교하는) 배리어 물질(4)의 두께(d)(즉, 물질 두께)는 적어도 0.3 mm 이다.
열화 시험에서, 가소제가 중간층들(3a, 3b)에서 기능소자(5) 내로 확산되어 결과적으로 기능소자(5)가 열화되는 것을 피할 수 있기 때문에 이러한 복합 판유리(100)는 기능소자(5)의 에지 영역에서의 밝음현상(brightening)이 상당히 줄어든다.
도 2a, 2b 및 2c는 각각 배리어 물질(4)의 압출 동안 본 발명에 따른 기능소자(5)의 상세 확대도이다.
압출시, 배리어 물질(24)은 연화점 이상으로 가열함으로써, PET의 예에서는 250 ℃로 가열함으로써 연화되거나 액화된다. 이후, 액화 또는 연화된 배리어 물질(24)은 압출 다이(20)를 통해 가압되고, 압출물은 기능소자(5)의 측면(5.1)과 접촉하게 된다. 여기서, 배리어 물질(4)는 기능소자(5)의 다양한 층들, 특히 활성층(11)을 구비한 측면(5.1)을 냉각시키고 씰링한다.
배리어 물질(4)은, 예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같이 측면(5.1)을 넘어 돌출되어 제 2 캐리어 필름(14)의 상부면 및 제 1 캐리어 필름(15)의 하부면의 에지 영역을 덮도록 압출될 수 있다.
도 2c에 상세히 도시된 바와 같이, 기능소자(5)는 압출 동안 작업면(25) 상에 완전히 배치된다. 즉, 기능소자(5)는 예를 들어 제 1 캐리어 필름(15)을 통해 작업면(25) 상에 놓인다.
대안적으로, 기능소자(5)는 배리어 물질(4)이 측면 상에 특히 균일하게 압출 될 수 있도록 하나 또는 모든 면들에서 작업면을 넘어 돌출될 수 있다(예를 들어,도 2a 또는 2b 참조).
압출 동안, 기능소자(5)는 압출 다이(20)에 대해 이동된다. 이것은 고정 압출 다이(20)와 이동 기능소자(5), 고정 기능소자(5)와 이동 압출 다이(20) 또는 이둘의 조합에 의해 달성될 수 있다.
도 3은 배리어 물질(4)의 분무 동안 본 발명에 따른 기능소자(5)의 상세 확대도이다. 이를 위해, 가열되고 액화된 배리어 물질(4)은 압축 공기의 흐름(32)에 의해 분무 헤드(30)에서 분무된다(atomized). 생성된 분무 미스트(31)는 기능소자(5)의 측면(5.1) 상으로 재응고된 배리어 물질(4)로서 응결되고, 여기에 도시된 예에서는, 측면(5.1)을 완전히 씰링한다.
분무 동안, 기능소자(5)는 작업면 상에 완전히 배치될 수 있다. 즉, 기능소자(5)는 제 1 캐리어 필름(15)을 통해 작업면 상에 놓인다. 대안적으로, 기능소자(5)는 배리어 물질(4)이 측면들 상에 특히 균일하게 분무될 수 있도록 모든 면들에서 작업면을 넘어 돌출될 수 있다. 분무 동안, 기능소자(5)는 분무 헤드(30)에 대해 이동된다. 이것은 고정 분무 헤드(30)와 이동 기능소자(5)에 의해, 고정 기능소자(5)와 이동 분무 헤드(30)에 의해, 또는 이 둘의 조합에 달성될 수 있다.
압축 공기(32)의 흐름은 공기, 질소 또는 다른 보호 가스이거나 이를 함유하는 것이 바람직하다. 배리어 물질(34)는 연화점 이상으로 가열함으로써, PET의 예에서는 250 ℃로 가열함으로써 연화된다.
도 4a 및 도 4b는 각각 전기적으로 제어 가능한 선 바이저를 갖는 차앞유리로서 본 발명에 따른 예시적인 복합 판유리(100)의 상세도이다. 도 4a 및 도 4b의 복합 판유리(100)는 실질적으로 도 1a 내지 도 1c의 복합 판유리(100)에 대응하므로 이하에서는 차이점 만이 논의될 것이다.
차앞유리는 2 개의 중간층들(3a, 3b)을 통해 서로 연결된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 갖는 사다리꼴 복합 판유리(100)를 포함한다. 외부 판유리(1)는 2.1 mm의 두께를 가지며 녹색의 소다 석회 유리로 만들어진다. 내부 판유리(2)는 1.6 mm의 두께를 가지며 투명한 소다 석회 유리로 만들어진다. 차앞유리는 설치된 위치에서 지붕을 향한 상부 에지(D)와 설치된 위치에서 엔진실을 향하는 하부 에지(M)를 갖는다.
차앞유리는 (ECE-R43에 정의된 바와 같이) 중심 시야(B)의 위 영역에 배치된 선 바이저로서 본 발명에 따른 전기적으로 제어 가능한 기능소자(5)를 구비하고 있다. 선 바이저는 중간층들(3a, 3b)에 내장된 기능소자(5)로서 시판되는 PDLC 다층 필름에 의해 형성된다. 선 바이저의 높이는 예를 들어 21 cm 이다. 제 1 중간층(3a)은 외부 판유리(1)에 접합되고; 제 2 중간층(3b)은 내부 판유리(2)에 접합된다. 그 사이에 위치된 제 3 중간층(3c)은 절개부(cutout)를 가지며, 크기에 맞게 잘려진 PDLC 다층 필름이 그 안으로 정확하게 삽입되어, 즉 모든 면들에서 평평하게 된다. 따라서, 제 3 중간층(3c)은 기능소자(5)를 위한, 소위 일종의 범용 틀(passe-partout)을 형성하며, 따라서 기능소자는 열가소성 물질 내에서 모든 주위에 캡슐화되어 보호된다.
제 1 중간층(3a)은 기능소자(5)와 외부 판유리(1) 사이에 배치된 착색 영역(6)을 갖는다. 따라서, 차앞유리의 광투과율은 기능소자의 영역에서 추가적으로 감소되고 산란 상태에서 PDLC 기능소자(5)의 희부연 외관은 완화된다. 차앞유리의 미적 모양(aesthetics)은 따라서 훨씬 더 매력적이게 된다. 제 1 중간층(3a)은 상기 영역(6)에서, 예를 들어 평균 광투과율이 30 %이며, 그 결과 양호한 결과가 얻어진다.
상기 영역(6)은 균질하게 착색될 수 있다. 그러나, 착색 영역과 비착색 영역이 서로 원활하게 합쳐지도록 기능소자(5)의 하부 에지 방향으로 착색이 감소하는 것이 시각적으로 때로는 더 매력적이다.
도시된 경우에, 착색 영역(6)의 하부 에지 및 PDLC 기능소자(5)의 하부 에지 (여기서, 그 측면(5.1))는 배리어 물질(4)과 동일 평면에 배치된다. 그러나, 반드시 그런 것은 아니다. 착색 영역(6)이 기능소자(5) 너머로 돌출되거나 반대로 기능소자(5)가 착색 영역(6) 너머로 돌출되는 것이 또한 가능하다. 후자의 경우, 전체 기능소자(5)는 착색 영역(6)을 통해서 외부 판유리(1)에 접합되지는 않는다.
차앞유리는, 일반적으로 그러하듯이, 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)의 (설치된 위치에서 차량의 내부를 향하는) 내부 표면 상에 불투명한 에나멜에 의해 형성된 둘레 주변 마스킹 프린트(9)를 갖는다. 상부 에지(D) 및 차앞유리의 측면 에지들로부터 기능소자(5)의 거리는 마스킹 프린트(9)의 폭보다 작아서, 기능소자(5)의 측면들이 -중심 시야(B)를 향한 측면 에지를 제외하고- 마스킹 프린트(9)에 의해 가려지도록 한다. 전기 접속부들(미도시)도 마스킹 프린트(9)의 영역에 적절히 장착되어 숨겨진다.
제어 가능한 기능소자(5)는 2개의 표면 전극들(12, 13)과 2개의 캐리어 필름들(14, 15) 사이에 활성층(11)로 구성된 다층 필름이다. 활성층(11)는 그 안에 분산된 액정을 갖는 중합체 매트릭스를 함유한다. 액정은 표면 전극에 가해지는 전압의 함수로서 배열되며, 그 결과 광학 특성이 제어될 수 있다. 캐리어 필름들(14, 15)은 PET로 만들어지고, 예를 들어 0.125 mm의 두께를 갖는다. 캐리어 필름들(14, 15)에는 활성층(11)을 향하는 약 100 mm 두께의 ITO코팅이 마련되며, 이것이 전극들(12, 13)을 형성한다. 전극들(12, 13)은 버스 바(bus bar)(미도시) (예를 들어, 은-함유 스크린 인쇄에 의해 형성됨) 및 연결 케이블들(미도시)을 통해 차량의 전기 시스템에 연결될 수 있다.
배리어 물질(4)은, 예를 들어 도 2c와 유사하게 기능소자(5)의 측면들(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상으로 압출된다. 도시된 예에서, 모든 측면들(5.1, 5.2, 5.3, 5.4)은 저가소제(plasticizer-poor) PET로 제조된 배리어 물질(4)로 완전히 씰링된다. 이에 따라, 기능소자(5)는 특히 노화로부터 잘 보호된다.
바람직하게는 중간층들(3a, 3b, 3c)에는 표준 PVB 필름들과 비교하여 더 강한 유동거동을 갖는 소위 "고유량 PVB(high flow PVB)"가 사용될 수 있다. 이에 따라 상기 층들은 배리어 필름(4) 및 기능소자(5) 주위로 더 강하게 흐르고, 보다 균일한 시각적 인상을 생성하고, 기능소자(5)에서 중간층(3c)으로의 전이는 덜 눈에 띄게 된다. "고유량 PVB"는 중간층들(3a, 3b, 3c) 중 하나 이상만에 대해 또는 모두에 사용될 수 있다.
여기에 도시되지 않는 다른 예에서, 배리어 물질(4)을 갖는 차앞유리 및 기능소자(5)는 실질적으로 도 4a 및 도 4b의 실시예에 대응한다. 그러나 PDLC 기능소자(5)는 수평 격리 라인들에 의해, 예를 들어 6 개의 스트립형 세그먼트로 분할된다. 격리 라인들은, 예를 들어 폭이 40 μm ~ 50 μm이고, 이격 거리는 3.5 cm 이다. 이것들은 레이저에 의해 조립식 다층 필름에 설치된다. 격리 라인들은 특히 표면 전극들을 서로 격리된 스트립들(strips)로 분리하는데, 이것들은 각각 별도의 전기 연결부를 갖는다. 따라서, 세그먼트들은 서로 독립적으로 스위치 가능하다. 격리 라인들이 얇을수록 눈에 덜 띄게 된다. 에칭에 의해 더 얇은 격리 라인을 만들 수 있다.
기능소자 (5)가 어두워지는 높이는 분할(segmentation)에 의해 조절될 수 있다. 따라서, 태양의 위치에 따라, 운전자는 선 바이저 전체 또는 심지어 그 일부만을 어둡게 할 수 있다.
특히 편리한 일 실시예에서, 기능소자(5)는 기능소자 영역에 배치된 정전용량성 스위치 영역에 의해 제어되며, 운전자는 그가 판유리에 접촉하는 위치에 의해 어두워지는 정도를 결정한다. 대안적으로, 기능소자(5)는 비접촉 방법에 의해서도, 예를 들어 동작 인식(gesture recognition)에 의해서 또는 카메라 및 적합한 전자 평가 장치에 의해 결정된 동공 또는 눈꺼풀의 상태의 함수로써 제어될 수 있다.
1 외부 판유리
2 내부 판유리
3a 제 1 중간층
3b 제 2 중간층
3c 제 3 중간층
4 배리어 물질
5 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자
5.1,5.2,5.3,5.4 기능소자(5)의 측면
6 제 1 중간층(3a)의 착색된 영역
8 활성층(11)의 출구면
9 마스킹 프린트
11 기능소자(5)의 활성층
12 기능소자(5)의 표면 전극
13 기능소자(5)의 표면 전극
14 캐리어 필름
15 캐리어 필름
20 압출 다이
24,34 가열된 배리어 물질
30 분무 헤드(spray nozzle)
31 분무 제트(spray jet), 분무 미스트(spray mist)
32 압축 공기
100 복합 판유리
B 차앞유리의 중심 시야
D 차앞유리의 상부 에지, 지붕 에지
M 차앞유리의 하부 에지, 엔진 에지
d 두께, 물질 두께
X-X' 단면선
Z 확대 영역

Claims (17)

  1. 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(5)로서, 적어도
    - 제 1 캐리어 필름(15),
    - 활성층(11), 및
    - 제 2 캐리어 필름(14)의 스택 시퀀스를 포함하고,
    기능소자(5)의 적어도 하나의 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상의 활성층(11)의 적어도 하나의 출구면(8)은 배리어 물질(4)로 적어도 부분적으로 씰링되고, 배리어 물질(4)은 출구면(8) 상으로 압출되거나 출구면(8) 상으로 분무되는, 기능소자(5).
  2. 제 1 항에 있어서,
    배리어 물질(4)은 출구면(8)과 직접 접촉하는, 기능소자(5).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모든 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상의 출구면(8)이 배리어 물질(4)로 완전히 씰링되거나 적어도 하나의 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 및 바람직하게는 모든 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4)이 배리어 물질(4)로 완전히 씰링되는, 기능소자(5).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기능소자(5)는 고분자 분산형 액정(PLDC, polymer dispersed liquid crystal) 필름인, 기능소자(5).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 물질(4)이 형성됨으로써 가소제가 배리어 물질(4)을 통해 확산되는 것을 방지하도록 하는, 기능소자(5).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 물질(4)은 가소제가 낮거나 없으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리비닐 플루오라이드(PVF)를 함유하거나 그것들로 제조되는, 기능소자(5).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 물질(4)은 출구면(8)에 걸쳐서 적어도 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 0.5 mm의 두께(d)를 갖는, 기능소자(5).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 물질(4)은 기능소자(5)의 스택 시퀀스, 바람직하게는 캐리어 필름(14, 15)과 용융 결합되거나 접착 결합되는, 기능소자(5).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 물질(4)은 기능소자(5)의 스택 시퀀스의 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상에 직접 배치되고, 특히 활성층(11)의 출구면(8) 및/또는 캐리어 필름(14, 15)의 측면 상에 직접 배치되는, 기능소자(5).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배리어 물질(4)은 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상에 비드 형(bead-like)으로 배치되고/되거나 필름으로서 구현되지 않고 특히 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상에 필름으로서 접착 또는 배치되지 않거나 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 주위로 접히지 않는, 기능소자(5).
  11. 기능소자(5)를 갖는 복합 판유리(100)로서,
    외부 판유리(1), 제 1 중간층(3a), 제 2 중간층(3b) 및 내부 판유리(2)를 포함하는 제 2 스택 시퀀스를 포함하고,
    중간층(3a, 3b)은 적어도 하나의 가소제를 갖는 적어도 하나의 열가소성 중합체 필름을 포함하고,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(5)가 제 1 중간층(3a)과 제 2 중간층(3b) 사이에 적어도 부분적으로 배치되는, 복합 판유리(100).
  12. 제 11 항에 있어서,
    중간층(3a, 3b)은 적어도 3 중량%, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 20 중량%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 30 중량%, 그리고 특히 적어도 40 중량%의 가소제를 함유하며 가소제는 바람직하게는 트리-또는 테트라에틸렌글리콜의 지방족 디에스테르, 특히 바람직하게는 트리에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸헥사노에이트)를 함유하거나 이것들로 제조되는, 복합 판유리(100).
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    중간층(3a, 3b)은 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 90 중량%, 그리고 특히 적어도 97 중량%의 폴리비닐부티랄(PVB)를 함유하는, 복합 판유리(100).
  14. 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(5)를 제조하는 방법으로서, 적어도
    a) 적어도
    - 제 1 캐리어 필름(15),
    - 활성층(11), 및
    - 제 2 캐리어 필름(14)의 스택 시퀀스가 마련되고,
    b) 기능소자(5)의 적어도 하나의 측면(5.1, 5.2, 5.3, 5.4) 상의 활성층(11)의 출구면(8)은 배리어 물질(4)로 적어도 부분적으로 씰링되고, 배리어 물질(4)은 출구면 상으로 직접 압출되거나 출구면 상으로 직접 분무되는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    다음 단계에서,
    c) 외부 판유리(1), 제 1 중간층(3a), 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 기능소자(5), 제 2 중간층(3b) 및 내부 판유리(2)가 이 순서대로 하나가 다른 것의 위로 배치되고,
    d) 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 적층에 의해 결합되며, 기능소자(5)가 내장된 중간층은 제 1 중간층(3a) 및 제 2 중간층(3b)으로부터 형성되는, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 기능소자(100)를 차량의 차앞유리 또는 지붕 패널에 사용하되, 기능소자(5)를 선 바이저로 사용.
  17. 제 1항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 기능소자(5)를 차량 혹은 빌딩의 내부 혹은 외부 그레이징에 사용하되, 전기적으로 제어 가능한 기능소자(5)를 선 스크린 또는 프라이버시 스크린으로 사용.
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