KR20230158550A - 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 글레이징 유닛을 제어하는 방법 - Google Patents

전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 글레이징 유닛을 제어하는 방법 Download PDF

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KR20230158550A
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KR
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KR1020237035227A
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리하르트 슈텔처
바스티안 클라우스
도안 셸비 크레이그
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 글레이징 유닛(100)에 포함되는 적어도 하나의 기능 요소(2)를 전기 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 기능 요소는 전기 제어 가능 광학 특성을 가지며, · 글레이징 유닛(100)은, 열가소성 중간 층(3, 3a, 3b)을 통해서 함께 연결된 외부 판유리(1a) 및 내부 판유리(1b)를 가지는 복합 판유리(1)를 포함하고, · 기능 요소(2)는 외부 판유리(1a)와 내부 판유리(1b) 사이에 배열되고, 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 활성 층(9)을 제1의 편평한 전극(10)과 제2의 편평한 전극(10) 사이에서 가지며, · 광학 특성은 제어 유닛(11)에 의해서 제어되고, 제어 유닛(11)은 기능 요소(2)의 적어도 2개의 투명한 편평 전극(10)에 연결되고, 그리고 · 전압이 제어 유닛(11)에 의해서 편평한 전극들(10) 사이에 인가된다. 역함수(300, 300')를 이용하여 전압의 값을 결정하고; 역함수(300, 300')를 온도-기반 선형화 함수로서 사용하고; 기능 요소(2) 또는 복합 판유리(1)의 온도가 온도 센서(4)에 의해서 검출되고; 기능 요소(2) 또는 복합 판유리(1)의 온도가 제어 유닛(11)에 전달되며; 그리고 편평한 전극들(10) 사이의 전압의 값이, 기능 요소(2) 또는 복합 판유리(1)의 온도를 기초로, 제어 유닛(11)에 의해서 확인되고 인가된다.

Description

전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 글레이징 유닛을 제어하는 방법
본 발명은 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 글레이징 유닛을 제어하기 위한 방법, 글레이징 유닛, 및 글레이징 유닛의 용도에 관한 것이다.
전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 기능 요소가 글레이징 유닛의 산업적 생산에서 사용되고 있다. 이러한 글레이징 유닛은 일반적으로 기능 요소가 내부에 내재된 복합 판유리이다. 이러한 복합 판유리는 적어도 하나의 외부 판유리, 내부 판유리, 및 외부 판유리를 내부 판유리에 평면형 방식으로 연결하는 접착 중간 층으로 구성된다. 일반적인 중간 층 폴리비닐 부티랄 필름으로서, 이는 그 접착 특성 외에도 높은 인성 및 높은 음향 감쇠 효과를 갖는다. 중간 층은 손상 시에 복합 판유리가 분해되는 것을 방지한다. 복합 판유리는 균열되기는 하지만, 본질적으로 안정적으로 유지된다.
전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 복합 판유리가 당업계에 공지되어 있다. 이러한 복합 판유리는, 일반적으로 2개의 평면형 전극들 사이에서 활성 층을 포함하는 기능 요소를 포함한다. 활성 층의 광학적 특성, 특히 가시광선 광의 투과율은 평면형 전극에 인가되는 전압에 의해서 변화될 수 있다. 이러한 것의 예로서, 예를 들어 US 20120026573 A1 및 WO 2012007334 A1으로부터 공지된 전기변색 기능 요소가 있다. 다른 예는, 예를 들어 EP 0876608 B1 및 WO 2011033313 A1로부터 공지된, 부유 입자 장치(SPD) 기능 요소 또는 중합체 분산형 액정(PDLC) 기능 요소이다. 전압의 인가에 의해서, 가시광선 광의 투과율이 전기 변색 SPD/PDLC 기능 요소에 의해서 제어될 수 있다.
SPD 및 PDLC 기능 요소는 다층 필름으로서 상업적으로 입수할 수 있다. 전압 인가에 필요한 평면형 전극들이 2개의 PET 캐리어 필름들 사이에 배열된다. 글레이징 유닛의 제조 중에, 기능 요소를 다층 필름으로부터 희망 크기 및 형상으로 컷팅하고 중간 층의 필름들 사이에 내재시킨다. 편평한 전도체를 통해서 평면형 전극이 복합 판유리의 외부에서 제어 모듈(ECU)에 전기 전도적으로 연결된다. 제어 모듈은 평면형 전극들 사이에 전압을 인가하도록 설계된다.
모터 차량의 기계적으로 접을 수 있는 선 바이저를 대체하기 위한 전기 제어 가능 태양광 차폐가 기능 요소에 의해서 실현된 윈드실드가 제안되었다.
WO 2019/011891 A1은 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 기능 요소를 동작시키기 위한 장치를 개시한다.
그러나, 이러한 기능 요소를 갖는 글레이징 유닛에서, 그 투과율 또는 투명도가 또한 온도에 따라 달라진다. 많은 경우, 스위칭 가능 기능 요소는, 직선으로부터 상당히 벗어나고 재현 가능 스위칭 거동을 어렵게 하는 특성 곡선을 갖는다.
본 발명의 목적은, 투명도의 스위칭 거동이 개선된, 개선 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항인 제1항에 따른 방법에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시형태가 종속 청구항으로부터 확인될 수 있다.
본 발명에 따라, 글레이징 유닛 내에 내재되고 전기 제어 가능 광학 특성을 가지는 적어도 하나의 기능 요소를 전기 제어하기 위한 방법이 글레이징 유닛을 포함한다. 글레이징 유닛은 외부 판유리 및 내부 판유리를 갖는 복합 판유리를 포함한다. 외부 판유리 및 내부 판유리는 열가소성 중간 층을 통해서 서로 연결된다. 기능 요소는 외부 판유리와 내부 판유리 사이에 배열되고, 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 활성 층을 제1 평면형 전극과 제2 평면형 전극 사이에서 갖는다. 광학 특성은 제어 유닛에 의해서 제어되고, 제어 유닛은 기능 요소의 적어도 2개의 투명한 평면형 전극에 연결된다. 전압이 제어 유닛에 의해서 평면형 전극들 사이에 인가된다.
역함수(inverse function)를 이용하여 전압의 크기를 결정하고, 역함수는 온도-의존 선형화 함수로서 사용된다. 여기에서, 기능 요소의 온도는 온도 센서에 의해서 검출되고 제어 유닛에 전달된다. 전압의 크기는 제어 유닛에 의해서 기능 요소의 온도의 함수로서 확인되고, 평면형 전극들 사이에 인가된다.
본 발명은, 전기적 스위칭 가능 기능 요소의 스위칭 거동이 온도-의존적이라는 발견을 기초로 한다. 평면형 전극에 인가되는 전압은 광학 특성, 특히 투명도의 변화로 이어지고, 이러한 것이 클수록 기능 요소 또는 복합 판유리의 온도가 더 높아진다. 역함수가 온도-의존 선형화 함수로서 사용되는 경우, 비선형 보정 함수가 선형화될 수 있다. 다시 말해서, 선형화 함수는 보정 함수, 특히 온도-의존 보정 함수의 역함수이다. 따라서, 역함수가 온도-의존 선형화 함수로서 사용되는 경우, 주어진 온도에서의 스위칭 상태가 정확하게 설정될 수 있다.
본 발명에 따라, 기능 요소 또는 복합 판유리의 온도가 결정되고, 인가 전압을 이러한 온도에 맞춰 구성한다. 여기에서, 복합 판유리가 전체적으로 균질한 온도를 갖는 것, 즉 기능 요소의 온도가 복합 판유리의 다른 영역의 온도와 매칭되는 것(match)으로 가정하고, 이는 일반적으로 적어도 대략적인 경우에 해당한다. 따라서, 복합 판유리의 온도 결정은 적어도 대략적으로 기능 요소의 온도의 결정에 상응한다.
바람직하게, 글레이징 유닛, 특히 복합 판유리는 온도 센서를 구비한다. 온도 센서는, 제어 유닛이 온도 센서에 의해서 복합 판유리의 온도를 확인할 수 있도록 하는 방식으로, 제어 유닛에 연결된다. 따라서, 온도 센서의 측정 신호가 제어 유닛에 전달되고 제어 유닛에서 평가되며, 그에 따라 제어 유닛은 온도 센서에 의해서 복합 판유리의 온도를 결정한다. 온도 센서는, 중간 층 내에 내재됨으로써, 복합 판유리 내에 통합될 수 있다. 대안적으로, 온도 센서는 복합 판유리의 외부에 체결될 수 있거나 그에 할당될 수 있다. 온도 센서는 바람직하게 내부 판유리에 체결된다. 온도 센서는 또한 제어 유닛 자체 내에 배열될 수 있거나, 제어 유닛을 복합 판유리에 체결하기 위해서 사용하는 체결 요소 내에 배열될 수 있다. 원칙적으로, 복합 판유리에 직접 체결되지 않거나 그에 통합되지 않고 소정 거리에서 온도를 측정하는 온도 센서, 예를 들어 복합 판유리에 근접하여 배열되고 복합 판유리를 향해서 배향되는 IR 센서(적외선 센서)를 또한 이용할 수 있다. 기능 요소 또는 복합 판유리의 온도는 30° 내지 80°, 특히 40° 내지 60°의 범위일 수 있다.
유리한 실시형태에서, 온도 센서는 편평한 전도체 또는 가요성 회로 기판 상에서 글레이징 유닛 내에 배열된다.
다른 유리한 실시형태에서, 온도 센서는 온도-의존 저항기이다. 바람직하게, PTC 저항기 또는 PTC 서미스터가 온도 센서로서 사용된다. 특히 바람직하게, 백금 저항기, 예를 들어 Pt100이 온도 측정을 위해서 사용된다.
추가적인 유리한 실시형태에서, 온도 센서는 공간적으로 기능 요소에 할당되고, 기능 요소의 실제 온도를 검출한다. 이러한 경우, 온도 센서는 기능 요소의 온도를 검출할 수 있도록 배열되고 설계된다. 온도 센서는 바람직하게 기능 요소에 적용될 수 있다. 온도 센서를 기능 요소 상에 배열하는 것에 의해서, 기능 요소의 실제 온도를 직접적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 글레이징 유닛의 제조를 또한 단순화할 수 있다. 원칙적으로, 온도 센서는 글레이징 유닛 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
바람직하게, 기능 요소의 투명도 값은 기능 요소의 온도의 함수로서 확인된다.
평면형 전극은 바람직하게 투명한 전기 전도성 층으로 설계된다. 평면형 전극은 바람직하게 적어도 하나의 금속, 금속 합금, 또는 투명 전도 산화물(TCO)을 포함한다. 평면형 전극은 예를 들어 은, 금, 구리, 니켈, 크롬, 텅스텐, 인듐 주석 산화물(ITO), 갈륨-도핑된 또는 알루미늄-도핑된 아연 산화물 및/또는 불소-도핑된 또는 안티몬-도핑된 주석 산화물을 포함할 수 있다. 평면형 전극은 바람직하게 10 nm(나노미터) 내지 2 ㎛(마이크로미터), 특히 바람직하게 20 nm 내지 1 ㎛, 그리고 매우 특히 바람직하게 30 nm 내지 500 nm의 두께를 갖는다. 평면형 전극은 바람직하게 절연 라인이 없이 형성된다. 평면형 전극은 전체 표면을 덮도록 형성될 수 있다. 이어서, 평면형 전극은 세분화부 또는 세그먼트를 가지지 않는다.
본 발명은 또한 글레이징 유닛을 포함한다. 글레이징 유닛은 복합 판유리를 포함하고, 복합 판유리는, 열가소성 중간 층을 통해서 서로 연결된 적어도 하나의 외부 판유리 및 하나의 내부 판유리로 구성된다. 기능 요소가 열가소성 중간 층 내에 내재된다. 글레이징 유닛은 내측부를 외부 환경으로부터 분리하기 위해서 예를 들어 차량, 건물 또는 실내의 창 개구부 내에 제공된다. 본 발명의 맥락에서, "내부 판유리"라는 용어는 내측부에 대면되는 판유리를 의미하는 것으로 이해된다. "외부 판유리"라는 용어는 외부 환경에 대면되는 판유리를 지칭한다. 열가소성 중간 층은 2개의 판유리를 연결하는 역할을 한다.
글레이징 유닛 및 방법을 함께 설명하고, 설명 및 바람직하게 실시형태는 글레이징 유닛 및 방법과 동일하게 관련된다. 바람직한 특징이 방법과 관련하여 설명되는 경우, 이는 글레이징 유닛이 바람직하게 그에 따라 설계되고 적합하다는 것을 의미한다. 다른 한편으로, 바람직한 특징이 글레이징 유닛과 관련하여 설명되는 경우, 이는 방법이 또한 바람직하게 그에 따라 실행된다는 것을 의미한다.
열가소성 중간 층은 적어도 하나의 열가소성 중합체, 바람직하게 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리우레탄(PU), 또는 그 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 특히 바람직하게 PVB를 포함한다. 중간 층은 일반적으로 열가소성 필름으로 형성된다. 중간 층의 두께는 바람직하게 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게 0.3 mm 내지 1 mm이다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게 유리, 특히 창 판유리에서 일반적인 소다-석회 유리로 제조된다. 그러나, 원칙적으로, 판유리는 또한 다른 유형의 유리(예를 들어, 보로실리케이트 유리, 석영 유리, 또는 알루미노실리케이트 유리) 또는 투명 플라스틱(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리카보네이트)으로 생산될 수 있다. 외부 판유리 및 내부 판유리의 두께는 넓은 범위에서 달라질 수 있다. 바람직하게, 두께가 0.8 mm 내지 5 mm, 바람직하게 1.4 mm 내지 2.5 mm 범위인 판유리가 사용될 수 있고, 예를 들어, 그 표준 두께는 1.6 mm 또는 2.1 mm이다.
외부 판유리, 내부 판유리, 및 열가소성 중간 층은 투명하고 무색일 수 있으나, 또한 착색되거나 채색될 수 있다. 윈드실드로서 사용되는 상응 글레이징 유닛은 중앙 관찰 지역에서 충분한 광 투과율을 가져야 하고, 바람직하게 ECE-R43에 따라 주 관찰 지역(A)에서 적어도 70%의 투과율을 가져야 한다. 서로 독립적으로, 외부 판유리 및 내부 판유리는 예비-응력처리(prestressed)되지 않거나, 부분적으로 예비-응력처리되거나, 응력-처리될 수 있다. 적어도 하나의 판유리가 예비-응력처리되는 경우에, 이는 열적 또는 화학적 예비-응력처리일 수 있다.
외부 판유리, 내부 판유리, 및/또는 중간 층은 자체적으로 공지된 추가적인 적합한 코팅, 예를 들어 반사-방지 코팅, 비-점착 코팅, 긁힘-방지 코팅, 광촉매 코팅, 또는 태양광 차단 코팅 또는 로이(low-e) 코팅을 가질 수 있다.
외부 판유리 및 내부 판유리는, 예를 들어 오토클레이브 프로세스(autoclave process), 진공 백 프로세스(vacuum bag process), 진공 링 프로세스, 캘린더링 프로세스, 진공 라미네이터, 또는 이들의 조합에 의해서, 중간 층을 통해 함께 라미네이트된다(laminated). 외부 판유리 및 내부 판유리는 일반적으로 열, 진공 및/또는 압력의 영향 하에서 연결된다.
글레이징 유닛은, 전기 제어 가능 광학 특성을 가지고 중간 층 내에 내재되는 기능 요소를 포함한다. 기능 요소는 일반적으로 중간 층의 열가소성 재료로 이루어진 적어도 2개의 층들 사이에 배열되고, 기능 요소는 제1 층에 의해서 외부 판유리에 그리고 제2 층에 의해서 내부 판유리에 연결된다.
이러한 기능 요소는 제1 캐리어 필름과 제2 캐리어 필름 사이에 배열되는 활성 층을 적어도 포함한다. 활성 층은, 활성 층에 인가되는 전압에 의해서 제어될 수 있는 가변적인 광학 특성을 갖는다. 본 발명의 맥락에서, 전기 제어 가능 광학 특성은, 연속적으로 제어 가능한 특성, 그러나 또한 둘 이상의 구분된 상태들 사이에서 스위칭될 수 있는 특성을 의미하는 것으로 이해된다. 광학 특성은 특히 투명도(광 투과율로도 지칭되는, 투과율) 및/또는 산란 거동과 관련된다. 기능 요소는 또한, 바람직하게 캐리어 필름과 활성 층 사이에 배열되는, 활성 층에 전압을 인가하기 위한 평면형 전극을 포함한다.
유리한 실시형태에서, 기능 요소는 PDLC 기능 요소, 특히 글레이징 유닛의 적어도 하나의 영역에서 투명 상태로부터 불투명 상태로, 그리고 그 반대로 스위칭하는 기능 요소이다. PDLC 기능 요소의 활성 층은 중합체 매트릭스 내에 내재된 액정을 포함한다. 추가적인 바람직한 실시형태에서, 기능 요소는 SPD 기능 요소이다. 활성 층은 부유 입자를 포함하고, 활성 층을 통한 광의 흡수는 평면형 전극에 전압을 인가하는 것에 의해서 변화될 수 있다.
평면형 전극 및 활성 층은 외부 판유리 및 내부 판유리의 표면에 실질적으로 평행하게 배열된다. 평면형 전극은 외부 전압원에 연결된다. 활성 층의 에너지원에 대한 전기적 접촉 및 연결은 적절한 연결 케이블, 예를 들어 편평한 전도체 또는 호일 전도체에 의해서 실현되고, 이러한 연결 케이블은 선택적으로 소위 버스 바, 예를 들어 전기 전도성 재료의 스트립 또는 전기 전도성 임프린트(imprint)를 통해서 평면형 전극에 연결된다. 기능 요소의 두께는 예를 들어 0.4 mm 내지 1 mm이다.
본 발명은 또한, 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 복합 판유리를 적어도 포함하는, 차량 또는 건물의 글레이징 유닛을 포함한다. 복합 판유리는 열가소성 중간 층을 통해서 서로 연결된 외부 판유리 및 내부 판유리를 포함하고, 그 내부에는 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 기능 요소가 내재된다. 기능 요소는, 투명 평면형 전극이 양 표면에 할당된 활성 층을 갖는다. 또한, 글레이징 유닛은 본 발명에 따른 방법에 따라 글레이징 유닛의 광학 특성을 전기적으로 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 기능 요소의 평면형 전극에 연결되고 전압을 평면형 전극들 사이에 인가하도록 설계된다.
바람직한 실시형태에서, 기능 요소는 PDLC 기능 요소, SPD 기능 요소, 또는 전기변색 기능 요소이다.
바람직한 실시형태에서, 기능 요소는 PDLC 기능 요소(중합체-분산형 액정) 기능 요소이다. PDLC 기능 요소의 활성 층은 중합체 매트릭스 내에 내재된 액정을 포함한다. 전압이 평면형 전극에 인가되지 않으면, 액정은 불규칙적인 방식으로 정렬될 것이고, 이는 활성 층을 통과하는 광의 강력한 산란을 초래한다. 전압이 평면형 전극에 인가되면, 액정은 공통 방향으로 정렬될 것이고 활성 층을 통한 광의 전달이 증가된다. 그러나, 광학 특성의 가변성이 액정을 기초로 하는 다른 기능 요소, 예를 들어 PNLC(중합체-네트워크화된 액정) 기능 요소가 또한 사용될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시형태에서, 기능 요소는 SPD(부유 입자 장치) 기능 요소이다. 활성 층은 부유 입자를 포함하고, 활성 층을 통한 광의 흡수는 평면형 전극에 전압을 인가하는 것에 의해서 변화될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시형태에서, 기능 요소의 활성 층은 전기화학적 활성 층이다. 이러한 기능 요소는 전기 변색 기능 요소로서 알려져 있다. 가시광선 광의 투과율은 이온이 활성 층 내에 내재된 정도에 따라 달라지고, 이온은 예를 들어 활성 층과 평면형 전극 사이의 이온 저장 층에 의해서 제공된다. 투과율은, 이온을 이동시키는, 평면형 전극에 인가되는 전압에 의해서 영향을 받을 수 있다. 적절한 기능 층은 예를 들어 적어도 텅스텐 산화물 또는 바나듐 산화물을 포함한다.
바람직한 실시형태에서, 제어 유닛은 DC-DC 변환기 및/또는 인버터를 포함한다. 차량의 온-보드 전압이 예를 들어 12 내지 14 V이기 때문에, 이는 기능 요소를 동작시키기에 충분치 않다. 따라서, 제어 유닛은 바람직하게 DC-DC 변환기를 구비한다. DC-DC 변환기가 제공되어 일차 전압으로서의 DC 전압을 더 높은 이차 전압(예를 들어, 65 V)으로 변환한다. 유리한 실시형태에서, 이차 전압은 5 V 내지 70 V일 수 있다. 또한, 온도 센서 및 전압 공급 유닛이 제어 유닛에 커플링된다.
인버터가 제공되어 이차 전압을 AC 전압으로 변환하고, 이차 전압은 평면형 전극에 인가된다. 이는, 글레이징 유닛이 차량 내에 설치되고 차량의 온-보드 전압에 연결될 때, 특히 유리하다. 제어 유닛은 차량의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하기 위한 인버터를 갖는다. AC 전압은 5 V 내지 50 V일 수 있다.
복합 판유리는, 차량 분야에서, 특히 윈드실드, 후방 창 및 지붕 판유리에서 일반적인 바와 같이, 불투명한 커버 프린팅, 특히 주변 연부 영역을 구비할 수 있다. 커버 프린팅은 일반적으로 유리 프릿(glass frit) 및 안료, 특히 검은색 안료를 포함하는 에나멜로 만들어 진다. 프린팅 잉크는 일반적으로 스크린 프린팅 방법으로 도포되고 이어서 열처리 된다. 이러한 커버 프린팅은 판유리 표면의 적어도 하나에, 바람직하게 외부 판유리 및/또는 내부 판유리의 내측부 표면에 도포된다. 커버 프린팅은 바람직하게 프레임-유사 방식으로 중앙 관통-관찰 영역을 둘러싸고, 특히 복합 판유리를 차량 본체에 연결하는 접착제를 UV 복사선으로부터 보호하는 역할을 한다. 제어 유닛 및 온도 센서가 내부 판유리에 부착되는 경우, 바람직하게 커버 프린팅의 불투명한 연부 영역 내에 부착된다.
본 발명의 추가적인 양태에 따라, 본 발명에 따른 글레이징 유닛을 갖는 차량, 특히 승용차를 설명한다.
본 발명의 추가적인 양태는, 예를 들어, 육상, 공중, 또는 수상에서의 운송을 위한 수단에서, 특히 모터 차량에서 윈드실드, 후방 판유리, 측면 판유리, 및/또는 지붕 판유리로서의, 그리고 기능적인 개인의 단편으로서의, 그리고 가구, 장치, 및 건물의 구성요소로서의 본 발명에 따른 글레이징 유닛의 용도를 포함한다.
이하에서, 도면 및 예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 도면은 개략적인 표상이고 실제 축척은 아니다. 도면은 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는다.
이하가 도시되어 있다.
도 1은 글레이징 유닛의 개략도를 도시한다.
도 2는 기능 요소의 평면형 전극에 인가된 전압에 따른, 전기 제어 가능 기능 요소의 혼탁도(haze)의 도면을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 4는 전압 및 온도에 따른, 전기 제어 가능 기능 요소의 투명도의 도면을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 추가적인 실시형태의 개략도를 도시한다.
예시적인 실시형태에서, 설명된 구성요소의 각각은, 서로 독립적으로 고려되고 또한 개별적으로 또는 도시된 조합 이외의 다른 조합으로 본 발명의 일부로서 간주되는, 본 발명의 특징을 나타낸다.
수치 값을 갖는 데이터는 일반적으로 정확한 값으로서 이해되지 않고, +/- 1% 내지 +/- 10%의 공차를 또한 포함하는 것으로 이해된다.
도 1은 예를 들어 모터 차량 또는 건물 내에 설치될 수 있는 글레이징 유닛(100)의 개략도를 도시한다. 글레이징 유닛(100)은 복합 판유리(1)를 포함한다. 복합 판유리(1)는 중간 층(3)을 통해서 서로 연결된 외부 판유리(1a) 및 내부 판유리(1b)를 포함한다. 외부 판유리(1a)는 2.1 mm의 두께를 가지고 소다-석회 유리로 구성된다. 내부 판유리(1b)는 1.6 mm의 두께를 가지고 소다-석회 유리로 구성된다.
중앙 영역에서, 복합 판유리(1)는 중간 층(3)에 내재된 기능 요소(2)를 구비한다. 중간 층(3)은, 두께가 0.38 mm이고 PVB로 제조되는 열가소성 필름에 의해서 각각 형성된 총 3개의 열가소성 층을 포함한다. 제1 열가소성 층(3a)은 외부 판유리(1)에 연결되고, 제2 열가소성 층(3b)은 내부 판유리(1b)에 연결된다. 그 사이의 제3 열가소성 층은 소정 크기로 컷팅된 기능 요소(2)(PDLC 다층 필름)를 모든 측면에서 실질적으로 동일한 높이의 방식(flush manner)으로 둘러싼다. 따라서, 기능 요소(2)는 열가소성 재료 내에 완전히 내재되고 그에 의해서 보호된다.
복합 판유리(1)는 온도를 검출하기 위한 온도 센서(4)를 구비한다. 온도 센서(4)는, 제어 유닛(11)이 온도 센서(4)에 의해서 복합 판유리(1)의 온도를 확인할 수 있도록 하는 방식으로, 제어 유닛(11)에 연결된다. 따라서, 온도 센서(4)의 측정 신호가 제어 유닛(11)에 전달되고 제어 유닛에서 평가되며, 그에 따라 제어 유닛(11)은 복합 판유리(1) 및/또는 기능 요소(2)의 온도를 검출한다. 온도 센서(4)는 복합 판유리(1) 내에 배열된다. 이는 중간 층(3) 내에 내재된다. 온도 센서(4)는 이러한 경우 내부 판유리(1b)의 표면에 체결된다. 대안적으로, 온도 센서(4)는 복합 판유리(1)의 외부에 체결될 수 있거나 그에 할당될 수 있다. 온도 센서(4)는 또한 제어 유닛(11) 자체 내에 배열될 수 있거나, 제어 유닛(11)을 복합 판유리(1)에 체결하기 위해서 사용하는 체결 요소 내에 배열될 수 있다. 원칙적으로, 복합 판유리(1)에 직접 체결되지 않거나 그에 통합되지 않고 소정 거리에서 온도를 측정하는 온도 센서(4), 예를 들어 복합 판유리에 근접하여 위치되고 복합 판유리를 향해서 배향되는 IR 센서를 또한 이용할 수 있다.
복합 판유리(1)는, 불투명한 커버 프린팅을 구비하는 주변 연부 영역을 가질 수 있다. 이러한 커버 프린팅은 일반적으로 검은색 에나멜로 형성된다. 이는 스크린 프린팅 방법으로 검은색 안료 및 유리 프릿을 갖는 프린팅 잉크로서 전사되고(imprinted), 판유리 표면으로 열처리된다(burned). 커버 프린팅은 예를 들어 외부 판유리(1a)의 내측부 표면 상에 그리고 또한 내부 판유리(1b)의 내측부 표면 상에 도포된다. 기능 요소(2)의 측면 연부는 이러한 커버 프린팅에 의해서 덮인다. 제어 유닛(11) 및 온도 센서(4)는 이러한 불투명한 연부 영역 내에 배열될 수 있고, 다시 말해서 내부 판유리(2)의 커버 프린팅 상에 부착될 수 있다. 여기에서, 제어 유닛(11)은 복합 판유리를 통한 관찰을 방해하지 않고, 시각적으로 눈에 띄지 않는다. 또한, 제어 유닛은 복합 판유리(1)의 측면 연부로부터 짧은 거리에 위치되고, 그에 따라 유리하게 기능 요소(2)를 전기적으로 연결하는데 있어서 짧은 케이블만이 필요하다.
도 1은 또한 기능 요소(2)가 복합 판유리(1)에 내재된 글레이징 유닛(100)의 스위치-온 상태를 도시한다. 글레이징 유닛(100)은 또한, 전압(V)이 기능 요소(2)에 인가될 수 있도록 폐쇄 스위치(12)를 통해서 기능 요소(2)에 전기적으로 연결된 (모터 차량에서 ECU로도 지칭되는) 제어 유닛(11)을 포함한다.
기능 요소(2)의 2개의 평면형 전극들(10) 사이에 인가되는 전압(V)은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다. PDLC 기능 요소의 경우, 전압은 AC 전압이다. 제어 유닛(11)은, 온-보드 전압(일차 전압)을 더 큰 크기, 예를 들어 65V(이차 전압)의 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 변환기를 구비한다. 이차 전압은 100%의 기능 요소(2)의 스위칭 상태를 실현할 수 있을 정도로 충분히 높아야 한다. 제어 유닛(11)은 또한 이차 전압을 AC 전압으로 변환하는 인버터를 구비한다.
글레이징 유닛(100)의 광학 특성은 제어 유닛(11)에 의해서 제어된다. 이를 위해서, 제어 유닛(11)은 기능 요소(2)의 2개의 투명한 평면형 전극(10)에 전기 연결된다.
기능 요소(2)는 활성 층(9), 2개의 평면형 전극(10), 및 2개의 캐리어 필름으로 이루어진 다층 필름이다. 이러한 다층 필름은 PDLC 다층 필름으로서 상업적으로 입수할 수 있다. 활성 층(9)은 2개의 평면형 전극들(10) 사이에 배열된다. 활성 층(9)은 액정이 내부에 분산된 중합체 매트릭스를 포함하고, 액정은 평면형 전극(10)에 인가된 전압에 따라 정렬되며, 그에 의해서 광학 특성을 제어할 수 있다. 캐리어 필름은 PET로 이루어 지고, 약 0.125 mm의 두께를 갖는다. 캐리어 필름은 코팅을 구비하고, 이러한 코팅은 두께가 약 100 nm(나노미터)인 ITO로 제조되고, 평면형 전극(10)을 형성하는 활성 층(9)을 향한다. 평면형 전극(10)은 절연 라인이 없이 형성된다. 평면형 전극들은 전체 표면을 덮도록 설계되고, 즉, 그 각각이 밀착되고(coherent) 완전한 층을 형성한다. 평면형 전극은 구획부 또는 세그먼트를 가지지 않는다.
도 2는, 본 발명에 따른 방법을 이용하지 않은, 약 25℃의 상온에서 평면형 전극에 인가된 전압(VRMS)에 대해서 표시된 PDLC 기능 요소의 혼탁도의 도면을 도시한다. 도면에 도시된 측정치는 기능 요소(2)의, 특히 온도-의존 보정 함수의 보정 함수를 형성한다. 도면은, 혼탁도가 인가 전압에 따라 선형적으로 거동하지 않는다는 것을 명확하게 보여 준다. 혼탁도를 50% 만큼 줄이기 위해서, 전압은 50% 초과만큼 감소되어야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 실시형태의 개략도를 도시한다. 기능 요소(2)의 광학 특성의 선형 거동을 획득하기 위해서, 역함수(300)를 희망 혼탁도 값(200)에 적용한다. 역함수(300)는 기능 요소(2)의 보정 함수로부터 결정된다. 이는, 희망하는 기능 요소(2)의 투명도를 달성하기 위해서 평면형 전극에 인가될 수 있는 전압 값(400)을 초래한다.
도 4는 기능 요소(2)의 전압(VRMS) 및 온도에 따른, 전기 제어 가능 기능 요소(2)의 투명도의 도면을 도시한다. 이러한 도면은 투명도의 온도 의존성을 명확하게 보여 준다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 추가적인 실시형태의 개략도를 도시한다. 기능 요소(2)의 투명도가 온도에 따라 달라지기 때문에, 온도-의존 역함수(300')를 온도-의존 선형화 함수로서 적용하여 전압 값(400)을 결정한다. 이를 위해서, 기능 요소(2)의 또는 복합 판유리(1)의 온도 값(500)을 결정한다.
본 발명의 큰 장점은 온도 확인에 의해서 글레이징 유닛의 스위칭 거동이 개선된다는 것인데, 이는 온도 센서에 의해서 검출된 온도를 기능 요소의 제어에서 고려할 수 있기 때문이다.
1 글레이징 유닛
1a 외부 판유리
1b 내부 판유리
2 기능 요소
3 중간 층
3a 제1 열가소성 층
3b 제2 열가소성 층
4 센서
9 활성 층
10 평면형 전극
11 제어 유닛
12 스위치
100 글레이징 유닛
200 투명도 값
300, 300' 역함수
400 전압 값
500 온도 값

Claims (14)

  1. 글레이징 유닛(100) 내에 내재되고 전기 제어 가능 광학 특성을 가지는 적어도 하나의 기능 요소(2)를 전기 제어하기 위한 방법으로서,
    · 글레이징 유닛(100)은, 열가소성 중간 층(3, 3a, 3b)을 통해서 서로 연결된 외부 판유리(1a) 및 내부 판유리(1b)를 가지는 복합 판유리(1)를 포함하고,
    · 기능 요소(2)는 외부 판유리(1a)와 내부 판유리(1b) 사이에 배열되고, 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 활성 층(9)을 제1 평면형 전극(10)과 제2 평면형 전극(10) 사이에서 가지며,
    · 광학 특성은 제어 유닛(11)에 의해서 제어되고, 제어 유닛(11)은 기능 요소(2)의 적어도 2개의 투명한 평면형 전극(10)에 연결되고,
    · 전압이 제어 유닛(11)에 의해서 평면형 전극들(10) 사이에 인가되는, 방법에 있어서,
    · 역함수(300, 300')를 이용하여 전압의 크기를 결정하고, 역함수(300, 300')는 온도-의존 선형화 함수로서 사용되고, 그리고
    · 기능 요소(2) 또는 복합 판유리(1)의 온도가 온도 센서(4)에 의해서 검출되고,
    · 기능 요소(2) 또는 복합 판유리(1)의 온도가 제어 유닛(11)에 전달되고, 그리고
    · 평면형 전극들(10) 사이의 전압의 크기가 기능 요소(2)의 또는 복합 판유리(1)의 온도의 함수로서 제어 유닛(11)에 의해서 확인되고 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    온도 센서(4)는 글레이징 유닛(100) 내의 편평한 전도체 또는 가요성 회로 기판 상에 배열되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    온도 센서(4)는 온도-의존 저항기 또는 IR 센서인, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도 센서(4)는 공간적으로 기능 요소(2)에 할당되고, 기능 요소(2)의 실제 온도를 검출하는, 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    기능 요소(2)의 투명도 값(200)이 기능 요소(2)의 온도의 함수로서 확인되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면형 전극(10)은 절연 라인이 없이 형성되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    선형화 함수는 기능 요소(2)의 보정 함수의 역함수인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    기능 요소(2) 또는 복합 판유리(1)의 온도는 30° 내지 80°, 특히 40° 내지 60°의 범위인, 방법.
  9. 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 글레이징 유닛이며,
    · 열가소성 중간 층(3, 3a, 3b)을 통해서 서로 연결된 외부 판유리(1a) 및 내부 판유리(1b)를 가지는 복합 판유리(1),
    · 외부 판유리(1a)와 내부 판유리(1b) 사이에 배열되고, 전기 제어 가능 광학 특성을 갖는 활성 층(9)을 제1 평면형 전극(10)과 제2 평면형 전극(10) 사이에서 가지는 전기 제어 가능 기능 요소(2),
    · 기능 요소(2)의 광학 특성을 제어하기 위한 제어 유닛(11)을 포함하고,
    제어 유닛(11)은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위해서 제공되는, 글레이징 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    온도 센서(4)는 복합 판유리(1)의 연부 영역 내에 배열되는, 글레이징 유닛.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    기능 요소(2)는 PDLC 기능 요소, SPD 기능 요소, 또는 전기변색 기능 요소인, 글레이징 유닛.
  12. 제9항 내지 제11항에 있어서,
    제어 유닛(11)은 DC-DC 변환기 및/또는 인버터를 포함하는, 글레이징 유닛.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 글레이징 유닛(100)을 갖는, 차량, 특히 승용차.
  14. 교통, 공중, 또는 수상에서의 운송을 위한 수단에서, 특히 모터 차량에서, 예를 들어 윈드실드, 후방 판유리, 측면 판유리, 및/또는 지붕 판유리로서의, 그리고 기능적인 개인의 단편으로서의, 그리고 가구, 장치, 및 건물의 구성요소로서의 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 글레이징 유닛(100)의 용도.
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