KR20210105409A - 전기광학 기능요소를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트 - Google Patents

전기광학 기능요소를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트 Download PDF

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KR20210105409A
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Abstract

본 발명은 액정들을 기반으로 하는 기능요소를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트에 관한 것으로, 여기서 기능요소의 광학 특성들 및 적어도 하나의 평면 전극의 전기저항 가열기는 두 개의 상이한 AC 전압들에 의해 제어된다. 제 1 양태에 따르면, AC 전압들이 기능요소의 대향하는 두 측면에 접촉된다. AC 전압들은 최대 진폭이 다르지만 동일한 주파수를 갖는다. 제 2 양태에 따르면, 기능요소는 AC 전압에 의해 제어된다. 적어도 하나의 평면 전극은 더 높은 주파수의 추가 AC 전압에 의해 가열된다. 기능요소의 광학 특성들의 제어에서 오류는 고역 필터들에 의해 방지된다.

Description

전기광학 기능요소를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트
본 발명은 각각의 경우에 액정 기반으로 하는 전기광학(electro-optical) 기능요소가 있는 적층 판유리를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트(arrangement)에 관한 것이다.
전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 가진 전기광학 기능요소들은 오랫동안 매우 다양하게 공지되어 왔으며 예를 들어 TV 세트, 랩톱(laptop), 휴대폰/스마트 폰 및 태블릿(tablet)에 산업 대량 생산에 사용된다.
전기광학 기능요소가 있는 적층 판유리도 그 자체로 공지되어 있다. 기능요소들의 광학 특성들은 인가된 전압에 의해 변경될 수 있다. 예를 들어 EP 0876608 B1 및 WO 2011033313 A1에서 공지된 SPD 기능요소(현탁 입자 장치)는 이러한 기능요소들의 한 예이다. SPD 기능요소를 통한 가시 광선의 투과율은 인가된 전압에 의해 제어될 수 있다.
예를 들어 DE 102008026339 A1로부터 공지된 액정 기반의 기능요소, 특히 PDLC 기능요소(중합체 분산 액정)가 또 다른 예이다. 활성층은 중합체 매트릭스(matrix)에 내장된 액정을 포함한다. 평면 전극에 전압이 가해지지 않으면 액정들이 무질서하게 정렬되어 활성층을 통과하는 빛이 강하게 산란되어 기능요소가 불투명하게 된다. 평면 전극에 전압을 가하면 액정들이 공통 방향으로 정렬되고 기능요소에 의한 빛의 산란이 최소화되어 투명하게 된다.
자동차에서 기존의 기계적으로 회전 가능한 선 바이저(sun visor)를 대체하기 위해 전기광학 기능요소에 의해 전기적으로 제어 가능한 선 바이저가 구현된 앞유리가 제안되었다. 전기적으로 제어 가능한 선 바이저가 있는 앞유리는 예를 들어 DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 및 DE 102007027296 A1에 공지되어 있다.
SPD 또는 PDLC 기능요소는 일반적으로 PET로 만들어진 두 개의 캐리어 필름(carrier film)들 사이에 전압을 인가하는데 요구되는 활성층과 평면 전극들이 배열된 다층 필름으로 상업적으로 이용 가능하다. 적층 판유리의 생산에서, 기능요소는 원하는 크기와 모양으로 다층 필름으로부터 절단되고, 두 개의 유리판들 서로 적층되어 적층 판유리를 형성하는 수단으로 중간층의 필름들 사이에 삽입된다.
당업자에게 그 자체로 공지된 바와 같이, 전기광학 기능요소의 스위칭 특성, 특히 반응 속도는 활성층의 온도에 의존한다. 따라서, 실제로는 각각의 주변 조건에 따라 기능요소의 스위칭 특성에 바람직하지 않은 변화가 발생할 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해 DE 10 2010048987 A는 DC 전압에 의해 전환될 수 있는 전기변색 물질을 기반으로 하는 기능요소를 갖는 판유리를 개시하고 있으며, 여기서 두 개의 평면 전극은 DC 전압에 의해 가열될 수 있다(전기저항 가열). 유사한 기능요소는 DE 4121385 A1에서 찾을 수 있다. US 5124833은 또한 DC 전압에 의해 전환되는 전기변색 물질을 갖는 기능요소를 개시하며, 여기서 하나의 평면 전극은 AC 전압을 인가함으로써 가열될 수 있다.
대조적으로, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 평면 전극을 가열한 결과 스위칭 특성이 외부 환경과 무관한 액정 기반의 기능요소가 있는 적층 판유리를 갖는 개선된 적층 판유리 어레인지먼트를 제공하는 것이다.
이 목적은 독립 청구항들의 특징을 가진 적층 판유리 어레인지먼트에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속 청구항들에서 나온다.
본 발명에 따르면, 각각의 경우에서 적층 판유리를 갖는 두 개의 상이한 적층 판유리 어레인지먼트가 개시된다. 두 적층 판유리 어레인지먼트는 위에서 언급한 목적을 달성하고 두 개의 상이한 AC 전압을 인가하여 적어도 하나의 평면 전극의 전기저항 가열뿐만 아니라 활성층의 광학 특성의 제어를 실현하는 동일한 발명 개념을 기반으로 한다.
적층 판유리는 중간층을 통해 서로 결합된 외부 판유리 및 내부 판유리를 포함한다. 적층 판유리는 예를 들어 자동차 또는 건물의 창 개구부에서 내부를 외부 환경과 분리하기 위한 것이다. 본 발명의 맥락에서, "내부 판유리"는 내부를 향하는 판유리를 지칭한다. "외부 판유리"는 외부 환경을 향하는 판유리를 지칭한다. 열가소성 중간층은 적층 판유리들에 일반적이듯이 두 판유리를 결합하는 역할을 한다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 유리로 만들어진다. 그러나 원칙적으로 플라스틱으로 만들 수도 있다. 외부 판유리 및 내부 판유리의 두께는 매우 다양할 수 있으므로 개별적인 경우의 요구 사항들에 맞게 조정할 수 있다. 외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 0.4 mm 내지 3.5 mm, 특히 바람직하게는 1 mm 내지 2.5 mm의 두께를 갖는다. 적층 판유리가 앞유리인 경우, 적층 판유리가 중심 시야에서 ECE-R43에 따라 주 투시 영역(A)에서 바람직하게는 적어도 70%의 충분한 광 투과율을 갖는 한, 판유리는 투명하거나 착색되거나 채색될 수 있다.
외부 판유리, 내부 판유리 및/또는 중간층은 그 자체로 공지된 다른 적합한 코팅(coating)들, 예를 들어 반사방지 코팅, 비접착 코팅, 흠집방지 코팅, 광촉매 코팅 또는 태양광 보호 코팅 또는 로이(low-E) 코팅을 가질 수 있다.
적층 판유리는 중간층에 내장되어 있는 전기적으로 제어 가능한 광학 특성을 갖는 전기광학 기능요소를 포함한다. 유리하게는, 기능요소는 중간층의 열가소성 재료의 적어도 두 층 사이에 배열되며, 제1 층에 의해 외부 판유리에 연결되고 제2 층에 의해 내부 판유리에 연결된다.
기능요소는 바람직하게는 제1 캐리어 필름과 제2 캐리어 필름 사이에 배열된 액정들을 기반한 적어도 하나의 활성층을 포함한다. 활성층은 활성층에 인가되는 AC 전압에 의해 제어될 수 있는 가변적인 광학 특성들을 갖는다. 본 발명의 맥락에서, "전기적으로 제어 가능한 광학 특성들"은 연속적으로 제어될 수 있는 특성들뿐만 아니라 둘 이상의 개별 상태 사이에서 전환될 수 있는 특성들도 의미한다. 광학 특성들은 특히 광 투과율 및/또는 빛의 산란 거동에 관련된다.
기능요소는 또한 AC 전압을 활성층에 인가하기 위한 두 개의 평면 전극(평면 제어 전극)을 포함하며, 이는 바람직하게는 캐리어 필름들과 활성층 사이에 배열된다. 전형적으로, 활성층의 광학 특성을 제어하기 위한 하나의 평면 전극이 활성층의 각 면에 배치된다. 평면 전극들은 활성층에 전기 전도성으로 연결된다. 평면 전극들은 활성층 위에 직접 놓일 수 있으며, 전기 전도성 중간층들은 가능하면 평면 전극들과 활성층 사이에 제공될 수도 있다.
기능요소에서, 적어도 하나의 평면 전극, 특히 두 평면 전극들은 활성층의 온도를 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한 온도로 설정하는 역할을 한다. 따라서, 평면 전극들은 이러한 적층 판유리들의 경우에 항상 그렇듯이 기능요소의 광학 특성들을 전기적으로 제어하기 위해서뿐만 아니라 추가적으로 전환 거동 측면에서 유리한 활성층의 온도를 설정하기 위한 역할을 한다.
활성층을 가열하는데 사용되는 적어도 하나의 평면 전극은 재료 조성 및/또는 층 두께 측면에서 구현되어 전압원에 연결될 때 활성층의 온도 제어를 미리 결정된 또는 미리 결정 가능한 온도가 면저항에 의해 달성된다. 활성층의 능동 가열에 사용되는 적어도 하나의 평면형 평면 전극은 적절한 전압을 받을 때 옴 가열(ohmic heating)(저항 가열)에 의해 가열될 수 있다. 적어도 하나의 평면 전극, 특히 두 평면 전극들을 가열함으로써, 활성층은 원하는 대로 가열될 수 있다
액정을 기반으로 하는 기능요소의 광학 특성들은 AC 전압을 적용하여 제어할 수 있다. DC 전압은 이에 적합하지 않다. 바람직하게는, 액정을 기반으로 하는 기능요소는 PDLC 기능요소이다. PDLC 기능요소의 활성층은 중합체 매트릭스에 내장된 액정을 포함한다. 이러한 PDLC 기능요소 및 그 작동 모드는 당업자에게 그 자체로 공지되어 있으므로, 상세한 설명이 여기서 생략될 수 있다.
평면 전극들 및 활성층은 평면 구조들이고 전형적으로 외부 판유리 및 내부 판유리의 표면에 실질적으로 평행하게 배열된다.
기능요소의 평면 전극은 그 자체로 공지된 방식으로 서로 다른 AC 전압을 제공하는 두 개의 외부 전압원에 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 평면 전극들은 각각 전기적 연결부를 가지며, 각각의 평면 전극은 적어도 하나의 전기적 연결부를 갖는다.
평면 전극은 바람직하게는 투명한 전기 전도성 층으로 설계된다. 평면 전극은 바람직하게는 적어도 금속, 금속 합금 또는 투명 전도성 산화물(TCO)을 함유한다. 평면 전극은 예를 들어 은, 금, 구리, 니켈, 크롬, 텅스텐, 인듐 주석 산화물(ITO), 갈륨 도핑 또는 알루미늄 도핑 산화아연, 및/또는 불소 도핑 또는 안티몬 도핑 산화주석을 함유할 수 있다. 평면 전극은 바람직하게는 10 nm 내지 2 ㎛, 특히 바람직하게는 20 nm 내지 1 ㎛, 가장 특히 바람직하게는 30 nm 내지 500 nm의 두께를 갖는다.
기능요소는 특히 두 개의 외부 캐리어 필름을 갖는 다층 필름이다. 이러한 다층 필름에서, 평면 전극들 및 활성층은 전형적으로 두 캐리어 필름 사이에 배열된다. 여기서, "외부 캐리어 필름"이라는 표현은 캐리어 필름이 다층 필름의 두 표면을 형성함을 의미한다. 그 결과, 기능요소는 유리하게 추가 처리될 수 있는 조립식 적층 필름으로 제공된다. 두 개의 캐리어 필름은 유리하게는 손상, 특히 부식으로부터 기능요소를 보호한다.
각 전압원에는 AC 전압을 제공하기 위한 두 개의 전압 출력이 있다. 평면 전극의 전기적 연결부는 전기 공급 라인을 통해 전압원의 전압 출력에 전기 전도성으로 연결된다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 전술한 바와 같이 전기광학 기능요소가 있는 적층 판유리를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트가 제공된다.
기능요소는 제1 평면 전극 및 제2 평면 전극을 갖는다. 제1 평면 전극에는 바람직하게는 제1 평면 전극의 면에서 서로 대향하여 배치되는 제1 연결부 및 제2 연결부가 제공된다. 상응하여, 제2 평면 전극에는 바람직하게는 제2 평면 전극의 평면에서 서로 대향하여 배치되는 제1 연결부 및 제2 연결부가 제공된다.
유리하게는, 제1 평면 전극의 제1 및 제2 연결부 사이의 거리는 제2 평면 전극의 제1 및 제2 연결부 사이의 거리와 동일하다.
적층 판유리 어레인지먼트는 제1 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력이 있는 제1 전압원을 갖는 제1 회로를 더 포함한다.
적층 판유리 어레인지먼트는 제2 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력이 있는 제2 전압원을 갖는 제2 회로를 더 포함한다.
여기서 제2 AC 전압의 최대 전압(최대 진폭)이 제1 AC 전압의 최대 전압보다 크고 두 AC 전압은 동일한 주파수를 갖는 것이 필수적이다. "AC 전압의 최대값"은 AC 전압의 가장 큰 전압값(절대값)을 의미한다. 바람직하게는, 두 개의 AC 전압은 같은 위상에, 즉 동일한 위상에 있다. 따라서 전원 공급 장치는 같은 위상에서 작동한다.
제1 전압원의 제1 전압 출력은 제1 평면 전극의 제1 연결부에만 전기 전도성으로 연결되고, 제1 전압원의 제2 전압 출력은 제2 평면 전극의 제1 연결부에만 전기 전도성으로 연결된다. 또한, 제2 전압원의 제1 전압 출력은 제2 평면 전극의 제1 연결부에만 전기 전도성으로 연결되고, 제2 전압원의 제2 전압 출력은 제2 평면 전극의 제2 연결에만 전기 전도성으로 연결된다.
두 개의 서로 다른 AC 전압을 갖는 두 개의 평면 전극의 회로는 한편으로 평면 전극의 각 면에서 AC 전압 강하에 의해 두 평면 전극의 전기저항 가열을 가능하게 한다. 한편, 기능요소의 광학 특성들은 동일한 주파수, 바람직하게는 기능요소 또는 활성층에 수직인 동일한 진폭을 갖는 국부적인 AC 전압에 의해 제어될 수 있다. 따라서 두 개의 전압원은 기능요소의 광학 특성들을 전환 또는 제어하고 평면 전극을 가열하는 역할을 한다. 평면 전극들의 연결부들은 활성층의 광학 특성들을 제어하고 평면 전극들의 저항 가열을 위해 사용된다. 유리하게는, 기능요소의 광학 특성들을 제어하고 평면 전극을 가열하기 위해 별도의 연결부들을 제공할 필요가 없다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 전술한 바와 같이 전기광학 기능요소가 있는 적층 판유리를 갖는 적층 판유리 어레인지먼트가 제공된다.
적층 판유리 어레인지먼트는 제1 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력이 있는 제1 전압원을 갖는 제1 회로를 포함한다.
적층 판유리 어레인지먼트는 제2 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력이 있는 제2 전압원을 갖는 제2 회로를 더 포함한다.
여기서 제2 전압원의 주파수가 제1 전압원의 주파수보다 더 커야 한다. 두 AC 전압의 최대값은 서로 같거나 다를 수 있다.
제1 전압원의 제1 전압 출력은 제1 평면 전극의 제1 연결부에만 전기 전도성으로 연결되고, 제1 전압원의 제2 전압 출력은 제2 평면 전극의 제1 연결부에만 전기 전도성으로 연결된다. 제1 전압원은 기능요소의 광학 특성들을 전환하거나 제어하는 데만 사용된다. 따라서 제1 전압원은 평면 전극을 가열하는 데 사용되지 않는다.
적어도 하나의 평면 전극, 특히 두 평면 전극은 제2 전압원에 의해 가열된다. 제2 전압원은 적어도 하나의 평면 전극을 가열하는 데만 사용된다. 제2 전압원은 기능요소의 광학 특성들을 전환하거나 제어하는 데 사용되지 않는다.
제2 전압원의 제1 전압 출력은 고역 필터(high-pass filter)를 개재하여 제1 전압원에 연결된 제1 연결부 또는 제1 평면 전극의 다른 제1 연결부에 전기 전도성으로 연결된다. 또한, 제2 전압원의 제2 전압 출력은 고역 필터를 개재하여 제1 평면 전극의 제2 연결부에 전기 전도성으로 연결된다. 이것은 제1 평면 전극이 전기적으로 가열되도록 한다.
따라서, 제1 평면 전극은 하나 또는 두 개의 제1 연결부 및 하나의 제2 연결부를 갖는다. 제1 평면 전극에 두 개의 제1 연결부가 있는 경우 하나의 제1 연결부는 제1 전압원에 대한 전기 연결에만 사용되고 다른 제1 연결은 제2 전압원에만 연결하는 데 사용된다. 특히 유리하게는, 제1 평면 전극은 오직 하나의 제1 연결부 및 (하나의) 제2 연결부를 갖는다. 이 경우, 제1 연결부는 제1 전압원에 대한 연결 및 제2 전압원에 대한 연결 모두에 사용되어, 제1 연결부가 두 전압원에 대한 직접 전기 연결부로 유리하게 사용된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제2 전압원의 제1 전압 출력은 고역 필터를 개재하여 제1 전압원에 연결된 제1 연결부 또는 제2 평면 전극의 다른 제1 연결부에 전기 전도성으로 연결되고; 제2 전압원의 제2 전압 출력은 고역 필터를 개재하여 제2 평면 전극의 제2 연결부에 전기 전도성으로 연결된다. 이로써 제2 평면 전극이 전기적으로 가열될 수 있다.
따라서 제2 평면 전극은 하나 또는 두 개의 제1 연결부 및 제2 연결부를 갖는다. 제2 평면 전극이 두 개의 제1 연결부를 갖는 경우, 하나의 제1 연결부는 제1 전압원에 대한 전기적 연결에만 사용되고 다른 제1 연결부는 제2 전압원에 대한 연결에만 사용된다. 특히 유리하게는, 제2 평면 전극은 단일 제1 연결부 및 (단일) 제2 연결부만을 갖는다. 이 경우, 제1 연결부는 제1 전압원 및 제2 전압원에 대한 연결 모두에 사용되어, 제1 연결부가 두 전압원 모두에 유리하게 사용된다.
두 평면 전극을 가열하는 동안 각 평면 전극은 적어도 두 개의 연결부를 가지며, 따라서 기능요소는 적어도 네 개의 연결부, 특히 정확히 네 개의 연결부를 갖는다. 단일 평면 전극의 가열 동안, 평면 전극은 적어도 두 개의 연결부, 특히 정확히 두 개의 연결부를 가지며, 다른 평면 전극이 단 하나의 단일 연결부만을 갖기에 충분하다. 결과적으로, 기능요소는 평면 전극에 대해 적어도 세 개의 연결, 특히 정확히 세 개의 연결부를 갖는다.
전형적으로 커패시터(capacitor)인 고역 필터는 제2 전압원의 고주파 AC 전압을 통과하고 제1 전압원의 저주파 AC 전압을 차단하도록 설계된다. 이것은 제1 및/또는 제2 평면 전극의 전기저항 가열만을 위해 사용되는 제2 전압원의 고주파 AC 전압에 의한 기능요소의 광학 특성들의 제어에 대한 간섭을 방지한다.
두 개의 서로 다른 AC 전압을 갖는 두 개의 평면 전극의 회로는 한편으로는 더 낮은 주파수의 제1 AC 전압에 의해 기능요소의 광학 특성들을 제어할 수 있게 하고; 다른 한편으로, 더 높은 주파수를 갖는 제2 AC 전압에 의한 적어도 하나의 평면 전극의 저항 가열을 제어할 수 있게 한다. 고역 필터는 더 높은 주파수의 제2 AC 전압에 의해 기능요소의 광학 특성들의 제어에 대한 간섭을 방지한다. 평면 전극의 연결은 활성층의 광학 특성들을 제어하고 평면 전극의 저항 가열을 위해 유리하게 사용된다.
다음 설명들은 본 발명의 제1 및 제2 양태에 따른 적층 판유리 어레인지먼트들을 언급한다.
활성층이 +5℃ 초과, 바람직하게는 10℃ 초과 범위의 온도로 가열되도록 적어도 하나의 평면 전극, 특히 두 평면 전극이 가열되는 것이 유리하다. 활성층이 설정되어야 하는 온도 범위는 바람직하게는 5℃ 내지 25℃ 범위, 특히 바람직하게는 10℃ 내지 20℃ 범위이다. 활성층의 온도는 적어도 하나의 평면 전극의 옴 저항(ohmic resistance) 가열로 전압을 조절함으로써 설정될 수 있다. 활성층의 온도는 온도 센서로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면 전극을 전압원에 연결하기 위해, 바람직하게는 각각의 평면 전극의 대향하는 에지(opposite edges)에 길쭉한 연결부, 특히 버스바(bus bar)가 제공된다. 평면 전극들은 바람직하게는 각각의 경우에 직사각형 형상을 갖는다. 실시예에 따라, 평면 전극은 하나 또는 두 개의 버스바를 가질 수 있다.
바람직하게는, 전기광학 기능요소는 길쭉한 형상을 갖고, 길쭉한 전기 연결부들은 기능요소의 긴 에지에 배열된다. 그러나, 원칙적으로 기능요소의 직사각형 형상의 경우, 예를 들어 선 바이저 등을 구현하기 위해 단변 에지를 통한 연결도 가능하다.
일 실시예에 따르면, 적층 판유리는 중간층 내의 전기광학 기능요소 안 또는 근처에 온도 센서를 갖는다. 예를 들어, 적층 판유리가 도로 차량들에 사용되는 경우, 어쨌든 외부 및 내부 온도 센서들은 일반적으로 차량 위/안에 존재한다는 사실과 관계없이, 그러한 일 실시예는 활성층의 온도를 보다 정밀하게 감지할 수 있게 하며, 따라서 이 층의 원하는 온도 또는 온도 범위를 보다 안정적으로 설정할 수 있게 한다. 그러나 정확도 설정에 대한 요구 사항이 더 낮으면 기존 온도 센서들(적층 판유리 외부)의 신호도 사용할 수 있다.
바람직하게는, 적층 판유리는 기능요소에 의해 구현된 전기적으로 제어 가능한 선 바이저가 있는 자동차, 특히 승용차의 앞유리이다. 이러한 기능요소의 측면 에지와 상부 에지는 일반적으로 판유리의 에지 영역의 관례적인 마스킹 인쇄(masking print)에 의해 숨겨지는 반면, 하부 에지는 판유리의 투시 영역에 배열되므로 마스킹되지 않아서 보여진다. 기능요소의 이러한 하부 에지는 바람직하게는 본 발명에 따라 밀봉된다. 시각적으로 눈에 띄지 않는 씰(sea)이 여기에서 특히 유리하다.
전기적으로 제어 가능한 선 바이저는 기존의 기계적으로 회전 가능한 선 바이저를 불필요하게 만들 수 있다. 결과적으로 차량의 실내 공간이 확보되고 차량의 무게가 감소하며 심한 제동이나 사고시 선 바이저와의 충돌 위험이 방지된다. 또한 선 바이저의 전기 제어는 기계적으로 아래로 돌리는 것보다 더 편리하다고 인식될 수 있다.
마찬가지로 바람직하게는, 적층 판유리는 루프 글레이징(roof glazing)(루프 패널(panel)), 측면창 또는 자동차의 후면창이다.
앞유리에는 상부 에지 및 하부 에지뿐만 아니라 상부 에지와 하부에지 사이에 연장되는 두 개의 측면 에지가 있다. 용어 "상부 에지"는 설치된 위치에서 위쪽을 향하도록 의도된 에지를 의미한다. 용어 "하부 에지"는 설치된 위치에서 아래쪽을 향하도록 의도된 에지를 의미한다. 상부 에지는 "루프 에지(roof edge)"라고도 한다. 하부 에지는 "엔진 에지(engine edge)"라고도 한다. 기능요소의 에지들은 앞유리의 설치 위치에 따라 지칭된다. 따라서 기능요소의 하부 에지는 앞유리의 상부 에지에서 멀어지고 중심 시야를 향하는 측면 에지들 중 하나이다. 기능요소의 상부 에지는 앞유리의 상부 에지를 향한다. 측면 에지들은 상부 에지와 하부 에지 사이로 연장된다.
앞유리에는 광학 품질이 높은 요구 사항에 따라 달라지는 중심 시야가 있다. 중심 시야는 높은 빛 투과율을 가져야 한다(일반적으로 70% 이상). 상기 중심 시야는 특히 당업자에 의해 시야 A 및 B로 지칭되는 시야이다. 시야 A 및 B 그리고 그 기술적 요건들은 유엔 유럽 경제위원회(UN / ECE)의 규정 No.43(ECE-R43, "안전 글레이징 재료 승인 및 차량 설치에 관한 통일 조항")에 명시되어 있다. 시야 A 및 B는 부록 18에 정의되어 있다.
기능요소는 중심 시야(시야 B) 위에 배열된다. 이는 기능요소가 중심 시야와 앞유리의 상부 에지 사이의 영역에 배열됨을 의미한다. 기능요소는 전체 영역을 덮을 필요는 없지만 이 영역 내에 완전히 위치되고 중심 시야로 돌출되지 않는다. 즉, 기능요소는 중심 시야보다 앞유리의 상부 에지로부터 더 짧은 거리에 있다. 따라서 중심 시야의 투과율은 기능요소의 불리한 영향을 받지 않으며, 이는 아래쪽으로 내려진 상태인 기존의 기계식 선 바이저와 유사한 위치에 있다.
선 바이저의 전기 제어는 예를 들어 차량의 계기반에 통합된 손잡이, 회전식 제어 장치 또는 슬라이더(slider)에 의해 수행된다. 그러나 선 바이저 제어를 위한 스위치 부분, 예를 들어 정전 용량 스위치 부분도 앞유리에 통합될 수 있다. 대안적으로, 선 바이저는 또한 비접촉 방법, 예를 들어 제스처 인식에 의해, 또는 동공 또는 눈꺼풀 상태의 상관 관계 및 카메라 및 적절한 평가 전자 장치에 의해 결정된 태양의 위치로서 제어될 수 있다. 선 바이저 역할을 하지 않고 대신 예를 들어, 헤드 업 디스플레이(head-up display)의 일부로 작동하는 전기광학 기능요소는 원칙적으로 전기광학 특성들 및 본 발명에 따라 제어되는 온도 측면에서 유사하게 제어될 수도 있다.
바람직한 일 실시예에서, 기능요소의 하부 에지 및 열가소성 층의 착색 영역은 앞유리의 상부 에지의 형상에 맞춰져 시각적으로 더 매력적인 외관을 제공한다. 앞유리의 상부 에지는 전형적으로 만곡되고, 특히 오목하게 만곡되기 때문에, 기능요소 및 착색 영역의 하부 에지도 바람직하게는 만곡된다.
특히 바람직하게는, 기능요소의 하부 에지는 앞유리의 상부 에지에 실질적으로 평행하게 설계된다. 그러나, 각각의 경우에 직선으로, 서로에 대해 비스듬히 배열되고 상부 에지의 모양에 가깝게 V 자를 형성하는 두 개의 반쪽으로 선 바이저를 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 유리한 일 실시예에서, 전기광학 기능요소는 격리 라인에 의해 세그먼트(segment)로 분할될 수 있다. 격리 라인은 특히 평면 전극의 세그먼트가 서로 전기적으로 격리되도록 평면 전극에 도입될 수 있다. 개별 세그먼트는 개별적으로 제어될 수 있도록 서로 독립적으로 전압원에 연결된다. 따라서 선 바이저의 여러 영역들을 독립적으로 전환할 수 있다. 특히 바람직하게는, 격리 라인 및 세그먼트는 설치된 위치에서 수평으로 배열된다. 따라서 선 바이저의 높이는 사용자가 제어할 수 있다. 여기서, "수평"이라는 용어는 넓게 해석되어야 하며 앞유리의 측면 에지 사이를 지나가는 전파 방향을 의미한다. 격리 라인은 반드시 직선일 필요는 없지만, 그 대신 약간 휘어질 수 있으며, 바람직하게는 앞유리의 상부 에지의 임의의 곡률, 특히 앞유리의 상부 에지에 실질적으로 평행하게 조정될 수 있다. 물론 수직 격리 라인도 생각할 수 있다. 격리 라인은 예를 들어 폭이 5 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 20 ㎛ 내지 200 ㎛이다. 세그먼트의 폭, 즉 인접한 격리 라인 사이의 거리는 개별적인 경우의 요구 사항들에 따라 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 이미 적층된 다층 필름은 나중에 레이저 절제(laser ablation)을 사용하여 분할할 수 있다.
분할된 선 바이저의 경우, 위에서 설명한 바와 같이, 활성층의 분할된 온도 제어는 실제로 제어되는 전기광학 기능요소의 부분에 대해서만 달성될 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 분할된 평면 전극에 더하여, 분할되지 않은 추가 평면 전극(분할된 평면 전극의 위 또는 아래)을 특수 가열 전극으로 제공하는 것도 가능하다. 이러한 가열 전극에 의해, 기능요소의 활성층 전체 면적은 그 영역들(세그먼트)이 실제로 전기적으로 제어되는 것과는 독립적으로 온도 제어될 수 있다.
앞유리를 통해 볼 때, 기능요소의 상부 에지 및 측면 에지는 바람직하게는 불투명 마스킹 인쇄로 덮여진다. 앞유리는 일반적으로 불투명 에나멜로 만들어진 둘러싸는 주변 마스킹 인쇄를 가지고 있으며, 특히 자외선에 대하여 앞유리 설치에 사용되는 접착제를 보호하고 시각적으로 숨기는 역할을 한다. 이 주변 마스킹 인쇄는 바람직하게는 필요한 전기 연결뿐만 아니라 기능요소의 상부 에지 및 측면 에지를 덮는데 사용된다. 이 때에 선 바이저는 유리하게 앞유리의 외관에 통합되고 하부 에지만 잠재적으로 관찰자에게 보인다. 바람직하게는, 외부 판유리 및 내부 판유리는 양면에서 투시가 방지되도록 마스킹 인쇄를 갖는다.
다른 바람직한 일 실시예에서, 본 발명에 따른 적층 판유리는 자동차의 루프 패널이며, 그 투명성은 기능요소에 의해 제어될 수 있다. 기능요소는 바람직하게는 예를 들어 5 cm 내지 20 cm의 폭을 갖는 주변 에지 영역을 제외하고 루프 패널의 큰 부분, 특히 전체 표면에 걸쳐 배열된다. 또한, 이 실시예에서, 기능요소는 예를 들어, 전면 및 후면 영역 및/또는 좌우 영역에서 서로 별개로 투명도를 설정할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 적층 판유리 어레인지머트를 갖는 자동차로 확장된다.
적층 판유리 배열의 두 개의 회로는 기능요소의 광학 특성들 및 적어도 하나의 평면 전극의 가열을 제어하기 위한 제어 장치에 전기 전도성으로 연결될 수 있다. 특히, 적층 판유리 배열의 두 개의 회로는 온보드((onboard) 제어 장치에 의해 기능요소의 광학 특성들 및 적어도 하나의 평면 전극의 가열을 제어하기 위해 온보드 전기 시스템에 연결될 수 있다.
본 발명의 전술한 실시예들은 원하는 방식으로 서로 결합될 수 있다.
본 발명은 이제 도면 및 예시적인 실시예들을 참조하여 더 상세하게 설명된다. 도면들은 축척이 아닌 개략적인 표현이며 본 발명을 제한하지 않는다. 다음과 같이 도시한다:
도 1은 전기적으로 제어 가능한 선 바이저가 있는 앞유리로서 적층 판유리의 일 실시예의 평면도,
도 2는 단면선 x-x'에 따른 도 1의 앞유리를 통한 단면도,
도 3은 도 2의 Z 영역의 확대도,
도 4는 도 1의 적층 판유리 어레인지먼트의 일 실시예에 따른 기능요소의 회로 개략도,
도 5는 도 1의 적층 판유리 어레인지먼트의 다른 일 실시예에 따른 기능요소의 회로 개략도,
도 6은 도 4의 적층 판유리 어레인지먼트의 실시예의 등가 회로도,
도 7은 도 5의 적층 판유리 어레인지먼트의 대안적인 실시예의 등가 회로도이다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하는데, 여기에서 본 발명에 따른 적층 판유리 배열의 적층 판유리가 예를 들어 자동차의 앞유리로 예시된다. 적층 판유리는 참조 번호(100)로 전체적으로 참조되며; 적층 판유리 어레인지먼드는 참조 번호(101)로 전체적으로 참조된다. 도 1 내지 3에서, 적층 판유리(100)에 더하여 적층 판유리 어레인지먼트(101)의 다른 구성 요소들은 더 상세하게 도시되지 않는다. 그들은 다른 도면들로부터 분명하게 나타난다.
따라서, 적층 판유리(100)는 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 포함한다. 외부 판유리(1)는 예를 들어 2.1 mm의 두께를 가지며 녹색 소다석회유리로 제조된다. 내부 판유리(2)는 예를 들어 1.6 mm의 두께를 가지며 투명한 소다석회유리로 만들어진다. 적층 판유리(100)는 설치된 위치에서 루프를 향하는 상부 에지(D) 및 엔진 실(engine compartment)을 향하는 하부 에지(M)를 갖는다.
적층 판유리(100)는 전기적으로 제어 가능한 선 바이저(S)(도 1 참조)를 갖추고 있으며, 이는 중심 시야 B(ECE-R43에 정의됨) 위의 영역에 위치한다. 선 바이저(S)는 전기광학 기능요소(4)에 의해 형성되며, 이 경우에는 예를 들어 시판되는 PDLC 다층 필름이다. 기능요소(4)는 중간층(3)에 내장된다. 선 바이저(S)의 높이는 예를 들어 21 cm이다.
중간층(3)은 0.38 mm 두께의 폴리비닐 부티랄(PVB)로 제조된 열가소성 필름에 의해 각각의 경우에 형성된 총 세 개의 열가소성 층(3a, 3b, 3c)을 포함한다. 제1 열가소성 층(3a)이 외부 판유리(1)에 결합되고; 제2 열가소성 층(3b)이 내부 판유리(2)에 결합된다. 그 사이에 개재된 제3 열가소성 층(3c)은 절개부를 가지며, 그 안에 크기에 맞게 절단된 기능요소(4)가 실질적으로 정밀한 맞춤, 즉 대략적으로 모든 면에 동일 평면으로 삽입된다. 따라서, 제3 열가소성 층(3c)은 말하자면 대략 0.4 mm 두께의 기능요소(4)를 위한 일종의 통과 부분(프레임)을 형성하고, 따라서 열가소성 재료로 모든 주위에 캡슐화되어 보호된다.
제1 열가소성 층(3a)은 기능요소(4)와 외부 판유리(1) 사이에 배열된 착색 영역(3a')을 갖는다. 그 결과 적층 판유리(100)의 광 투과율은 선 바이저(S) 영역에서 추가로 감소되고(즉, 기능요소 4); 확산 상태에서 기능요소(4)의 유백색 외관은 감소된다. 따라서 적층 판유리(100)의 미학은 훨씬 더 매력적으로 된다. 제1 열가소성 층(3a)은 착색 영역(3a')에서 예를 들어 30%의 평균 광 투과율을 가지며, 좋은 결과가 달성된다. 착색 영역(3a')은 균일하게 착색될 수 있다. 그러나, 착색 영역(3a')과 착색되지 않은 영역이 매끄럽게 전환되도록 기능요소(4)의 하부 에지 방향으로 착색이 감소하면 시각적으로 더 매력적이다. 도시된 경우에, 착색 영역(3a') 및 기능요소(4)의 하부 에지는 동일한 높이로 배열된다. 그러나 반드시 그런 것은 아니다. 착색 영역(3a')이 기능요소(4)를 넘어 돌출하거나 반대로 기능요소(4)가 착색 영역(3a')을 넘어 돌출하는 것도 가능하다.
전기적으로 제어 가능한 기능요소(4)는 PDLC 다층 필름으로, 두 개의 평면 전극(8, 9)과 두 개의 캐리어 필름(6, 7) 사이의 활성층(5)으로 구성된다(도 3 참조). 활성층(5)은 액정이 분산된 중합체 매트릭스를 포함하며, 이는 평면 전극(8, 9)에 인가되는 전압의 함수로서 스스로 정렬되며, 이로써 광학 특성들이 제어될 수 있다. 캐리어 필름(6, 7)은 PET로 만들어지며, 예를 들어 대략 0.2 mm의 두께를 갖는다. 캐리어 필름(6, 7)은 활성층(5)을 향하고 평면 전극(8, 9)을 형성하는 대략 100 mm의 두께인 ITO 코팅이 제공된다. 평면 전극(8, 9)은 예를 들어 은 함유 스크린 인쇄에 의해 생산되는 버스바(도 1 내지 3에 도시되지 않음)를 통해 온보드(onboard) 전기 시스템에 연결될 수 있으며, 연결 케이블(표시되지 않음)을 통해 온보드 전기 시스템에 연결될 수 있다. 두 개의 평면 전극(8, 9)을 스위칭 전압(AC 전압)에 적용함으로써, 기능요소(4)의 빛 산란이 변경될 수 있다. 즉, 광원에 대한 선 바이저(S)의 불투명도(따라서 눈부심 효과)가 목표 방식에서 변경될 수 있다.
적층 판유리(100)는 통상적으로 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)의 내부측 표면(설치된 위치에서 차량의 내부를 향함)에 불투명 에나멜로 형성된 둘러싸는 주변 마스킹 인쇄(10)를 갖는다. 적층 판유리(100)의 상부 에지(D) 및 측면 에지들로부터 기능요소(4)의 거리는 마스킹 인쇄(10)의 폭보다 작아서 기능요소(4)의 측면 에지들은(중심 시야 B를 향하는 측면 에지들을 제외하고) 마스킹 인쇄(10)에 의해 가려진다. 전기 연결(미도시)도 마스킹 인쇄 영역에 편리하게 설치되어 숨겨진다.
이제 도 4 및 5를 참조한다. 여기에서 기능요소(4)의 두 가지 대안적인 회로 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 4 및 5는 각각의 경우에서 도 1의 적층 판유리 어레인지먼트(101)의 적층 판유리(100)의 기능요소(4)만을 개략적으로 도시한다. 도 5는 "펼쳐진"상태의 기능요소(4)를 도시하며, 관찰자는 평면 전극(8, 9)의 각각 하나의 표면(예를 들어, 내부 표면)을 본다. 활성층(5)은 도시되지 않는다.
두 개의 평면 전극(8, 9)은 각각의 경우에 직사각형 형상을 갖는다. 제1 평면 전극(8)은 제1 평면 전극(8)의 면에서 서로 대향하여 두 개의 버스바(11, 11')를 가지며, 이는 예를 들어 여기서 제1 평면 전극(8)의 대향하는 긴 측면에 배열된다. 상응하는 방식으로, 제2 평면 전극(9)은 제2 평면 전극(9)의 면에서 서로 대향하여 두 개의 버스바(12, 12')를 가지며, 이는 예를 들어 여기서 제2 평면 전극(9)의 대향하는 긴 측면에 배열된다. 버스바(11, 11', 12, 12')는 각각의 연관된 평면 전극(8, 9)의 외부 표면 및/또는 내부 표면에 배열될 수 있다. 버스바(11, 11', 12, 12')는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 기능요소(4)에 전압을 가하기 위해 사용된다. 도 4 및 5의 실시예들에서, 기능요소(4)는 각각의 경우에서 동일하게 설계되며, 회로만 다르다.
본 발명에 따른 적층 판유리 어레인지먼트(101)에서, 평면 전극(8, 9)은 기능요소(4)의 광학 특성들을 제어하는 역할을 할뿐만 아니라 적어도 하나의 평면 전극(8, 9)은 전기저항 가열에 의해 적어도 하나의 평면 전극(8, 9)을 가열함으로써 미리 결정된 또는 미리 결정할 수 있는 온도로 활성층(5)을 가열하는 역할도 한다. 이를 위해, 적층 판유리 어레인지먼트(101)은 제1 전압원(13) 및 제2 전압원(14)를 가지며, 여기서 제2 전압원(14)은 제1 전압원(13)과 상이하다. 제1 전압원(13) 및 제2 전압원(14)은 각각의 경우 AC 전압을 제공한다.
기능요소(4)는 광학 특성들(예를 들어, 활성층(5)을 통한 빛의 투과율)이 DC 전압이 아닌 AC 전압에 의해 제어되도록 설계된다. 이것은 액정 기반의 활성층(5)을 갖는 PDLC 기능요소(4)이다. 기능요소(4)는 말하자면, 인가된 AC 전압의 함수로서 광학 특성이 변경될 수 있는 전압제어 광밸브(light valve)를 나타낸다.
도 4가 우선 고려된다. 이것은 활성층(5), 두 개의 평면 전극(8, 9) 및 두 개의 캐리어 필름(6, 7)으로 구성된, 도 1의 적층 판유리(100)의 기능요소(4)를 도시한다. 기능요소(4)는 평면 전극(8, 9)에 수직 단면으로 도시된다. 평면 전극(8, 9)의 버스바(11, 11', 12, 12')는 상세하게 도시되지 않는다.
기능요소(4)의 배선은 회로(17)의 일부인 두 개의 회로(15, 16)에 의해 이루어진다. 두 개의 회로(15, 16)는 특히 선 바이저(S)를 제어하기 위한 온보드 제어 장치(제어기(controller))에 연결하기 위해 온보드 전기 시스템에 연결되거나 연결될 수 있다.
제1 회로(15)는 제1 전압원(13) 및 두 개의 전기 라인(L1-1 및 L1-2)을 포함한다. 전기 라인(L1-1)은 제1 전압원(13)의 하나의 전압 연결부(18')를 하부 평면 전극(9)의 버스바(12)에 전기 전도성으로 연결하고; 다른 라인(L1-2)은 제1 전압원(13)의 다른 전압 연결부(18)를 상부 평면 전극(8)의 버스바(11)에 전기 전도성으로 연결한다. 두 개의 버스바(11, 12)는 활성층(5)의 면에 수직으로 서로 대향하여 위치한다.
제2 회로(16)는 제2 전압원(14) 및 두 개의 전기 라인(L2-1 및 L2-2)을 포함한다. 전기 라인(L2-1)은 제2 전압원(14)의 하나의 전압 연결(19')을 하부 평면 전극(9)의 버스바(12')에 전기 전도성으로 연결하고; 다른 라인(L2-2)은 제2 전압원(14)의 다른 전압 연결부(19)을 상부 평면 전극(8)의 버스바(11')에 전기 전도성으로 연결한다. 두 개의 버스바(11', 12')는 활성층(5)의 평면에 수직으로 서로 대향하여 위치한다.
따라서, 제1 전압원(13)은 기능요소(4)의 한 장변상 두 개의 버스바(11, 12)에 전기 전도성으로 연결되며; 제2 전압원(14)은 기능요소(4)의 다른 장변상 두 개의 버스 바(11', 12')에 전기 전도성으로 연결된다.
두 개의 전압원(13, 14)은 AC 전압을 제공한다. 제1 전압원(13)은 제2 전압원(14)보다 더 낮은 최대 전압값을 갖는다. 두 전압원(13, 14)의 AC 전압의 주파수는 동일하다. 또한 AC 전압들은 같은 위상이다. 예를 들어, 제1 전압원(13)은 50V의 최대 전압값 및 50Hz의 주파수인 AC 전압(AC)을 제공하며; 제2 전압원(14)은 최대 전압값이 100V의 최대 전압값 및 50Hz의 주파수인 AC 전압(AC)을 제공한다.
상부 평면 전극(8)에 한쪽에서 50V의 AC 전압과 다른 쪽에서 100V의 AC 전압을 가하면 제1 평면 전극(8)의 면에서 하나의 버스바(11')로 부터 다른 버스바(11)로 전압 강하가 발생한다. 이것은 상부 평면 전극(8)의 전기저항 가열을 일으킨다. 이에 따라 하부 평면 전극(9)에 한쪽에서 50V의 AC 전압과 다른 쪽에서 100V의 AC 전압을 가하면 제2 평면 전극(9)의 면에서 하나의 버스바(12')로 부터 다른 버스바(12')로 전압 강하가 발생한다. 이것은 하부 평면 전극(9)의 전기 저항 가열을 야기한다. 따라서, 두 평면 전극(8, 9)은 전기적으로 가열되고, 그 결과 기능요소(4)의 활성층(5)이 가열된다.
또한, 활성층(5)의 광학적 특성들은 두 개의 서로 다른 AC 전압을 인가하여 원하는대로 설정할 수 있다. 활성층(5)의 면에 수직으로 전압 강하가 발생하지 않는다. 즉, 활성층(5)을 통한 수직 뷰(perpendicular view)에서 두 개의 평면 전극(8, 9)은 각각의 경우에 국부적으로 동일한 전압을 가지며, 하나의 버스바(11)로 부터 다른 버스바(11')의 방향(또는 하나의 버스바(12)로 부터 다른 버스바(12')의 방향)으로 활성층(5)의 평면에서 증가한다. 따라서 활성층(5)의 광학 특성들은 국부적으로 일정한 전압에 의해, 즉 활성층(5)을 가로 지르는 전압 강하없이 제어될 수 있다. 도 4의 회로(17)에서, 제1 전압원(13) 및 제2 전압원(14)은 따라서 기능요소(4)의 광학 특성들을 제어하고 활성층(5)을 가열하기 위해 함께 작용한다.
실제로, 두 개의 전압원(13, 14)의 AC 전압의 두 개의 최대값은 바람직하게는 다음에 설명된 조건이 공동으로 충족되도록 선택되어야 한다. 예를 들어, 특히 활성층(5)를 통해 전기적 단락(항복)이 발생하지 않도록 (최대) 전압값들 간의 차이를 선택해야 한다. 또한 활성층(5)에 인가되는 전압이 높을수록 산란광으로 인한 헤이즈(haze)가 낮아지고,이 효과와 관련된 문턱 전압에 도달하지 않으면 헤이즈가 다시 증가하기 시작한다. 따라서, 헤이즈가 가능한 한 많이 감소되도록 전압값을 선택해야 한다. 또한, 저항가열을 위해 평면 전극(8, 9)의 면에서 충분히 높은 전압 강하가 발생하도록 전압값을 선택해야 한다. 상용 PDLC 기능요소(4)의 경우 작동해야 하는 공칭 전압이 지정된다. 위의 조건을 만족시키기 위해, 하나의 동일한 PDLC 기능요소(4)에 대한 두 AC 전압의 최대 전압은 바람직하게는 PDLC 기능요소(4)의 지정된 공칭 전압의 80% 내지 150% 범위에 있다.
이제 도 5를 참조하며, 여기서 개략적인 표현을 사용하여, 도 1의 적층 판유리(100)의 다른 동일한 기능요소(4)의 대안적인 회로가 예시된다. 이미 언급된 바와 같이, 기능요소(4)는 "펼쳐진"상태로 도시되며, 여기서 두 개의 평면 전극(8, 9)은 서로 나란히 배열된다. 활성층(5)은 도시되지 않았다. 예를 들어, 평면 전극(8, 9) 각각의 내부 표면은 관찰자를 향한다.
도 4의 실시예에서와 같이, 기능요소(4)의 배선은 여기서 공통 회로(17)의 일부인 두 개의 회로(15, 16)에 의해 제공된다. 두 개의 회로(15, 16)는 특히 선 바이저(S)를 제어하기 위한 제어 장치(제어기)에 연결하기 위해 온보드 전기 시스템에 연결되거나 연결될 수 있다.
제1 회로(15)는 제1 전압원(13) 및 두 개의 전기 라인(L1-1 및 L1-2)을 포함한다. 전기 라인(L1-1)은 하부 평면 전극(9)의 버스바(12)에 전기 전도성으로 연결되고; 다른 라인(L1-2)는 상부 평면 전극(8)의 버스바(11)에 전기 전도성으로 연결된다. 두 개의 버스바(11, 12)는 활성층(5)의 평면에 수직으로 서로 대향하여 위치한다. 따라서, 제1 전압원(13)은 기능요소(4)의 한 장변상에 있는 두 개의 버스바(11, 12)에 전기 전도성으로 연결된다.
제2 회로(16)는 제2 전압원(14) 및 각각 복수의 라인 섹션(section)들로 구성된 네 개의 전기 라인(L2-1, L2-2, L2-3 및 L2-4)을 포함한다.
전기 라인(L2-1)은 제2 전압원(14)의 하나의 전압 연결부(19')를 하부 평면 전극(9)의 버스바(12')에 전기 전도성으로 연결한다. 제2 전압원(14)에서 시작하여, 전기 라인(L2-1)은 라인 섹션(L2-1') 및 라인 섹션(L2-1'')이 직렬로 구성된다. 커패시터(C1)는 라인 섹션(L2-1')에 위치한다.
전기 라인(L2-2)은 제2 전압원(14)의 동일한 전압 연결부(19')를 상부 평면 전극(8)의 버스바(11')에 전기 전도적으로 연결한다. 제2 전압원(14)에서 시작하여, 전기 라인(L2-2)은 라인 섹션(L2-1') 및 라인 섹션(L2-2')으로 구성된다. 커패시터(C1)는 라인 섹션(L2-1')에 위치한다. 다른 커패시터(C2)는 커패시터(C1)에 직렬로 연결된 라인 섹션(2-2')에 위치한다.
전기 라인(L2-3)은 제2 전압원(14)의 다른 전압 연결부(19)를 하부 평면 전극(9)의 버스바(12)에 전기 전도적으로 연결한다. 제2 전압원(14)에서 시작하여, 전기 라인(L2-3)은 라인 섹션(L2-3'), 라인 섹션(L2-3'') 및 라인(L1-1)이 직렬로 구성된다. 커패시터(C3)는 라인 섹션(L2-3')에 위치한다.
전기 라인(L2-4)는 제2 전압원(14)의 동일한 전압 연결부(19)를 상부 평면 전극(8)의 버스바(11)에 전기 전도적으로 연결한다. 제2 전압원(14)에서 시작하여, 전기 라인(L2-4)은 라인 섹션(L2-3'), 라인 섹션(L2-4') 및 라인(L1-2)이 직렬로 구성된다. 또 다른 커패시터(C4)는 커패시터(C3)에 직렬로 연결된 라인 섹션( L2-4')에 위치한다.
따라서, 제2 전압원(14)의 두 개의 전압 연결부는 각각의 경우 상부 평면 전극(8)의 두 개의 버스바(11, 11') 및 하부 평면 전극(9)의 두 개의 버스바(12, 12')에 전기 전도성으로 연결된다.
도 5의 회로(17)에서, 제1 전압원(13)은 기능요소(4)의 광 투과율을 제어하는 역할만 한다. 제2 전압원(14)은 활성층(5)만을 가열하는 역할을 한다. 두 개의 전압원(13, 14)은 각각의 경우, AC 전압을 제공한다, 여기서 제1 전압원(13)의 AC 전압의 주파수는 제2 전압원(14)의 AC 전압의 주파수보다 더 낮다. 또한, AC 전압의 최대값은 제1 전압원(13)이 제2 전압원(14)보다 더 낮다. 회로로 인해, 제1 전압원(13)의 AC 전압은 활성층(5)(활성층(5)의 평면에 수직)을 가로 질러서만 강하하며, 그 결과 활성층(5)의 광학적 투명성이 제어될 수 있다. 예를 들어, 전압값은 시판되는 PDLC 기능요소(4)의 공칭 전압에 해당한다. 제2 전압원(14)의 AC 전압은 전기 저항 가열에 의해 가열될 수 있도록 평면 전극(8, 9)의 면에서만 각각의 경우에 강하한다.
커패시터(C1-C4)의 정전용량 값은 각각의 경우 제2 전압원(14)의 AC 전압의 더 높은 주파수에 대해 고역 필터(high-pass filter)로 작용하도록 설계되었지만, 제1 전압원(13)의 더 낮은 주파수 AC 전압은 차단한다. 따라서, 활성층(5)의 광학 특성들의 제어가 평면 전극(8, 9)을 가열하기 위한 제2 전압원(14)의 AC 전압에 의해 악영향을 받는 것을 방지하는 것이 유리하게 가능하다. 이것은 평면 전극(8, 9)의 저항가열 및 활성층(5)의 광학적 투명성의 선택적 제어를 가능하게 한다.
도 6 및 7은 각각의 경우에 도 4 및 5의 적층 판유리 어레인지먼트의 등가 회로도를 도시한다.
먼저,도 4의 실시예를 참조하는 도 6을 고려한다. 기능요소(4)의 경우, 두 개의 평면 전극(8, 9)은 각각 전기 저항(R1, R2)로 표시된다(여기서, 예를 들어 각각의 경우 50 옴). 활성층(5)이 개재된 두 개의 평면 전극(8, 9)의 배열은 두 개의 커패시터들(C5, C6)(여기서는 예를 들어, 각각의 경우 7μF)로 된다. 제1 회로(15)에 위치하는 제1 전압원(13)은 두 개의 전압 연결부(18, 18')로 기능요소(4)의 한 쪽에 있는 두 개의 평면 전극(8, 9)과 전기적으로 접촉한다. 제2 회로(16)에 위치하는 제2 전압원(14)은 두 개의 전압 연결부(19, 19')로 기능요소(4)의 다른 쪽에 있는 두 개의 평면 전극(8, 9)과 전기적으로 접촉한다.
도 7은 도 5의 실시예의 등가 회로도를 도시한다. 기능요소(4)는 도 6에 도시된 바와 같이 설계된다. 제1 회로(15)에 위치하는 제1 전압원(13)은 두 개의 전압 연결부(18, 18')로 기능요소(4)의 한 쪽에 있는 두 개의 평면 전극(8, 9)과 전기적으로 접촉한다. 제 2 회로(16)에 위치하는 제 2 전압원(14)은 각각의 경우에 두 개의 전압 연결부(19, 19')로 두 개의 평면 전극(8, 9)과 전기적으로 접촉한다. 이 실시예에서, 두 개의 평면 전극(8, 9)이 가열된다. 두 개의 평면 전극(8, 9) 중 하나만 가열하는 것이 가능할 것이며; 이런 목적으로, 라인(L2-2 및 L2-4)은 생략될 수 있거나(평면 전극(9)만 가열) 또는 대안적으로, 라인 L2-1 및 L2-3은 생략될 수 있다(평면 전극(8)만 가열).
도 4 및 5의 판유리 어레인지먼트(101)의 두 개의 실시예들은 광학 특성들이 잘 제어될 수 있도록 적어도 하나의 평면 전극(8, 9)의 저항가열에 의해 기능요소(4)의 활성층(5)의 표적 가열을 가능하게 한다.
바람직하게는, 그 자체로 공지된 유형의 온도 센서가 적층 판유리(100) 내에 전기광학 기능요소(4)에 인접하여 제공된다. 그 신호는 기능요소(4)의 활성층(5)의 실제 온도를 알려주며, 이는 바람직하게 적어도 하나의 평면 전극(8, 9)의 가열을 제어하기 위한 입력 변수의 역할을 한다.
위의 설명에서 볼 수 있듯이, 본 발명은 기능요소의 활성층이 두 개의 AC 전압에 의해 제어되고 가열될 수 있는 실현하기 쉬운 판유리 어레인지먼트를 만든다.
1 외부 판유리
2 내부 판유리
3 열가소성 중간층
3a 제1 열가소성 층
3a'착색 영역
3b 제2 열가소성 층
3c 제3 열가소성 층(3)
4 기능요소
5 활성층
6 제1 캐리어 필름
7 제2 캐리어 필름
8 제1 평면 전극
9 제2 평면 전극
10 마스킹 인쇄
11 제1 평면 전극의 제1 버스바
11' 제1 평면 전극의 제2 버스바
12 제2 평면 전극의 제1 버스바
12' 제2 평면 전극의 제2 버스바
13 제1 전압원
14 제2 전압원
15 제1 회로
16 제2 회로
17 회로
18 제1 전압원의 제1 전압 출력
18' 제1 전압원의 제2 전압 출력
19 제2 전압원의 제1 전압 출력
19' 제2 전압원의 제2 전압 출력
100 적층 판유리
101 적층 판유리 어레인지먼트
B 시야
D 판유리의 상부 에지
M 판유리의 하부 에지
S 선 바이저
X-X' 단면선

Claims (15)

  1. 적층 판유리 어레인지먼트(101)로서,
    - 기능요소(4)는 중간층(3)에 내장되며, 기능요소가 액정들을 기반으로 하는 활성층(5)을 포함하며, 그 광학 특성들은 제1 평면 전극(8) 및 제2 평면 전극(9)에 의해 제어될 수 있으며, 여기서 제1 평면 전극(8)에는 제1 및 제2 연결부(11, 11')가 있고 제2 평면 전극(9)에는 제1 및 제2 연결부(12, 12')가 있는, 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합되는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 갖는 적층 판유리(100)를 포함하고,
    - 제1 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력(18, 18')이 있는 제1 전압원(13)를 갖는 제1 회로(15)를 포함하고,
    - 제2 AC 전압의 최대 전압은 제1 AC 전압의 최대 전압보다 더 크고 두 AC 전압들은 동일한 주파수를 가지며 바람직하게는 같은 위상인, 제2 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력(19, 19')이 있는 제2 전압원(14)를 갖는 제2 회로(16) 를 포함하는 적층 판유리 어레인지먼트(101)에서,
    제1 전압원(13)의 제1 전압 출력(18)은 제1 평면 전극(8)의 제1 연결부(11)에만 전기 전도성으로 연결되며 제1 전압원(13)의 제2 전압 출력(18')은 제2 평면 전극(9)의 제1 연결부(19)에만 전기 전도성으로 연결되고,
    제2 전압원(14)의 제1 전압 출력(19)은 제2 평면 전극(9)의 제1 연결부(12)에만 전기 전도성으로 연결되며 제2 전압원(14)의 제2 전압 출력(19')은 제2 평면 전극(9)의 제2 연결부(12')에만 전기 전도성으로 연결되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  2. 제1항에 있어서,
    제1 평면 전극(8)의 제1 및 제2 연결부(11, 11')은 제1 평면 전극(8)의 면에서 서로 대향하여 배열되고, 및/또는 제2 평면 전극(9)의 제1 및 제2 연결부(12, 12')는 제2 평면 전극(9)의 면에서 서로 대향하여 배열되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  3. 제2항에 있어서,
    제1 평면 전극(8)의 제1 및 제2 연결부(11, 11') 사이의 거리는 제2 평면 전극(9)의 제1 및 제2 연결부(12, 12') 사이의 거리와 동일한, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  4. 적층 판유리 어레인지먼트(101)로서,
    - 기능요소(4)는 중간층(3)에 내장되며, 기능요소가 액정들을 기반으로 하는 활성층(5)을 포함하고, 그 광학 특성들은 제1 평면 전극(8) 및 제2 평면 전극(9)에 의해 제어될 수 있는, 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합되는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 갖는 적층 판유리(100)를 포함하고,
    -제1 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력(18, 18')이 있는 제1 전압원(13)을 갖는 제1 회로(15)를 포함하고,
    - 제2 전압원(14)의 주파수가 제1 전압원(13)의 주파수보다 더 큰, 제2 AC 전압을 제공하기 위한 제1 및 제2 전압 출력부(19, 19')가 있는 제2 전압원(14)을 갖는 제2 회로(16)를 포함하는 적층 판유리 어레인지먼트(101)에서,
    제1 전압원(13)의 제1 전압 출력(18)은 제1 평면 전극(8)의 제1 연결부(11)에만 전기 전도성으로 연결되고 제1 전압원(13)의 제2 전압 출력(18')은 제2 평면 전극(9)의 제1 연결부(12)에만 전기 전도성으로 연결되며,
    제2 전압원(14)의 제1 전압 출력(19)은 고역 필터를 개재하여, 제1 전압원(13)에 연결된 제1 연결부(11) 또는 제1 평면 전극(8)의 추가 제1 연결부에 전기 전도성으로 연결되고, 제2 전압원(14)의 제2 전압 출력(19')은 고역 필터를 개재하여 제1 평면 전극(8)의 제2 연결부(11')에 전기 전도성으로 연결되며, 및/또는
    제2 전압원(14)의 제1 전압 출력(18)은 고역 필터를 개재하여, 제1 전압원(13)에 연결된 제1 연결부(12) 또는 제2 평면 전극(9)의 추가 제1 연결부에 전기 전도성으로 연결되고, 제2 전압원(14)의 제2 전압 출력(19')은 고역 필터를 개재하여 제2 평면 전극(9)의 제2 연결부(12')에 전기 전도성으로 연결되며,
    고역 필터는 각각의 경우에 제2 전압원의 고주파 AC 전압은 통과시키고 제1 전압원의 저주파 AC 전압을 차단하도록 설계되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  5. 제4항에 있어서,
    제1 평면 전극(8)은 정확히 하나의 제1 연결부(11) 및 정확히 하나의 제2 연결부(11')을 갖고 및/또는 제2 평면 전극(9)은 정확히 하나의 제1 연결부(12) 및 정확히 하나의 제2 연결부(12')를 갖는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  6. 제5항에 있어서,
    제1 평면 전극(8)의 제1 및 제2 연결부(11, 11')는 제1 평면 전극(8)의 면에서 서로 대향하여 배치되고, 및/또는 제2 평면 전극(9)의 제1 및 제2 연결부(12, 12')는 제2 평면 전극(9)의 면에서 서로 대향하여 배열되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  7. 제6항에 있어서,
    제1 평면 전극(8)의 제1 및 제2 연결부(11, 11') 사이의 거리는 제2 평면 전극(9)의 제1 및 제2 연결부(12, 12') 사이의 거리와 동일한, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면 전극들(8, 9)의 연결부들(11, 11', 12, 12')은 각각의 경우에 기능요소(4)의 대향하는 에지에 길쭉한 연결부 형태로, 특히 버스바로 구현되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면 전극들(8, 9)은 각각의 경우 직사각형인, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    길쭉한 연결부들(11, 11', 12, 12')은 기능요소(4)의 긴 에지들에 배열되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면 전극들(8, 9)은 기능요소(4)의 활성층(5)이 +5℃ 초과 범위의 온도를 갖도록 가열될 수 있는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간층(3) 내의 전기광학 기능요소(4) 안 또는 근처에 온도 센서를 갖는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    적층 판유리는 자동차의 앞유리, 루프 글레이징, 측면창 또는 후면창으로서 구현되는, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    기능요소(4)는 PDLC 기능요소인, 적층 판유리 어레인지먼트(101).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 적층 판유리 어레인지먼트(101)를 갖는 자동차.
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