WO2010136400A1 - ELEKTRISCH GROßFLÄCHIG BEHEIZBARER, TRANSPARENTER GEGENSTAND, VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG UND SEINE VERWENDUNG - Google Patents

ELEKTRISCH GROßFLÄCHIG BEHEIZBARER, TRANSPARENTER GEGENSTAND, VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG UND SEINE VERWENDUNG Download PDF

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WO2010136400A1 PCT/EP2010/057037 EP2010057037W WO2010136400A1 WO 2010136400 A1 WO2010136400 A1 WO 2010136400A1 EP 2010057037 W EP2010057037 W EP 2010057037W WO 2010136400 A1 WO2010136400 A1 WO 2010136400A1
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transparent
electrically
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PCT/EP2010/057037
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Dang Cuong Phan
Günther SCHALL
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Saint-Gobain Glass France
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    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Definitions

  • the present invention relates to a novel transparent, electrically large-area heatable article comprising a transparent, electrically insulating substrate having a large area, electrically conductive, transparent coating containing at least one localized, free of the electrically conductive coating, transparent region.
  • the present invention relates to a novel process for the production of a transparent, electrically extensively heatable article, comprising a transparent substrate having a large area, electrically conductive, transparent coating, containing at least one localized, free of the electrically conductive coating, transparent region.
  • the present invention relates to the novel use of the novel transparent article, comprising a transparent, electrically insulating substrate with a transparent, electrically extensively heatable coating containing at least one localized, free of the electrically conductive coating, transparent area, as well as the transparent transparent, electrically large area heated article comprising a transparent substrate having a large area, electrically conductive, transparent coating, containing at least one localized, free of the electrically conductive coating, transparent region.
  • European Patent EP 1 183 912 B1 discloses a car glazing panel or pane, in particular a windscreen, with a transparent coating that can be heated over a large area for sun protection or for solar control or solar control.
  • the electrically heatable coating is connected to two electrical busbars, which transmit the electrical power to the electrically heatable coating.
  • This known windshield has at least one data transmission window or so-called camera or sensor field, through which a camera or a sensor can "look" through the windshield.
  • This window or field is positioned in partial contact with the electrically large area heated coating.
  • this discrete point is destroyed the homogeneity of the electric field in the large-area, electrically conductive coating. This can cause hot and cold spots in the windshield that cause thermal stresses that can damage the windshield and / or light spots that can obscure vision.
  • European patent EP 1 183 912 B1 seeks to address this serious problem by limiting at least a portion of the circumference of the discreet site by an electrically conductive band which is connected to a bus bar and which has an electrical resistance which is considerably lower as the electrical resistance in ohms per square of the large area, electrically conductive coating.
  • the electrically conductive strip should have an electrical resistance of ⁇ 0.35 and in particular ⁇ 0.05 ohms per square.
  • the present invention is based on the object to overcome the disadvantages of the prior art and in particular the known from European Patent EP 1 183 912 B1 car glazing plates or discs, in particular windshields, with respect to the homogeneity of the electric field and the suppression of the formation of To further improve hot and cold spots to effectively prevent damage to the panes by thermal stresses and / or obstruction of visibility by light spots.
  • Laminated safety glass panes which are coated with a large-area, transparent coating of an electrically conductive material, in which at least one localized, transparent area free of the electrically conductive coating, in particular a camera or sensor field, whose periphery is at least partially of a is surrounded electrically conductive tape whose resistance in ohms per square is substantially lower than the resistance in ohms per square of the large-area, electrically conductive coating.
  • the new, electrically extensively heatable, transparent objects should be significantly improved, in particular with regard to the homogeneity of the electric field and the suppression of the formation of hot and cold spots, to effectively prevent the damage to the discs by thermal stresses and / or obstruction of visibility through light spots ,
  • the electrically large area heatable, transparent articles produced by the new process are said to be significantly improved, particularly with regard to the homogeneity of the electric field and the suppression of the formation of hot and cold spots, in order to prevent the objects from being damaged by thermal stresses and / or obstruction to effectively prevent light spots.
  • the present invention the object of a new use for the new, improved, electrically extensively heatable, transparent objects and produced with the help of the new improved process, electrically extensively heated, transparent objects in means of transportation for land transport, to Air and water, as well as in the construction, furniture and equipment sectors, it being at the new use
  • the new, electrically extensively heatable, transparent article (1) was found, the at least one transparent, electrically insulating substrate (2), - at least one large-area, electrically conductive, transparent coating
  • the new, electrically extensively heatable, transparent object (1) is referred to as "inventive object”.
  • an electrically conductive material (3.1) over a large area on a transparent, electrically insulating substrate (2) applies, so that at least one transparent, electrically conductive coating (3) containing the material (3.1) or consists thereof, and at least one localized, transparent area (5) free of the coating (3),
  • step (III) is carried out such that the electrically conductive band (6) has at least one interruption (6.1).
  • the new method for producing a transparent, transparent article (1) that can be heated over a large area is referred to as the "method according to the invention”.
  • the article according to the invention no longer had the disadvantages of the prior art, but that it was significantly improved in terms of the homogeneity of the electric field and the suppression of the formation of hot and cold spots, whereby the damage of the discs by thermal Strains and / or obstruction of visibility due to light spots have been effectively prevented.
  • the objects according to the invention and the aid of the method according to the invention produced, electrically extensively heatable, transparent objects in the context of the inventive use excellent in transportation means for transport on land, air and water and in construction, furniture - And device sector use, which formed a homogeneous or substantially homogeneous electric field without hot and cold points in applying electrical voltage, so that no more thermal tensions and / or light spots occurred.
  • the articles of the invention are transparent. This means that they are transparent at least in individual regions, but preferably in total, for electromagnetic radiation, preferably electromagnetic radiation of a wavelength of 300 to 1,300 nm, but especially for visible light.
  • “Permeable” means that the transmission, in particular for visible light, is> 50%, preferably> 75% and in particular> 80%.
  • the articles of the invention may have different three-dimensional shapes. Thus, they may be planar or slightly or strongly curved or curved in one or more directions, or may have the shape of regular or irregular three-dimensional bodies such as spheres, cylinders, cones, triangular or quadrangular pyramids, cuboids, cuboids, icosahedra, etc. In particular, they are planar or slightly curved or curved in one or more directions of the space.
  • the objects according to the invention can have a size of a few centimeters to several meters.
  • the planar or objects curved or curved slightly or strongly in one direction or in several directions of the space may have an area of the order of 100 cm 2 to 25 m 2 , preferably> 1 m 2 .
  • the objects according to the invention may also have surfaces such as windscreens, side windows and rear windows for motor vehicles or large-area windows, as used in the construction industry, usually have.
  • the objects according to the invention can have perforations. These can be used to hold devices for holding, for connection to other objects and / or for the passage of lines, in particular electrical lines.
  • the article according to the invention contains at least one transparent, electrically insulating substrate.
  • the substrate for electromagnetic radiation of a wavelength of 300 to 1,300 nm, but in particular for visible light, a high transmission, preferably a transmission> 50%, preferably> 75%, more preferably> 85% and in particular> 95%.
  • the transparent, electrically insulating substrates may have any three-dimensional shape which is predetermined by the three-dimensional shapes of the articles according to the invention which they contain.
  • the three-dimensional shape has no shadow zones, so that they in particular from the
  • Gas phase can be uniformly coated.
  • the substrates are planar or slightly or strongly bent in one direction or in several directions of the space.
  • planar substrates are used.
  • the transparent, electrically insulating substrates may be colorless or colored.
  • suitable materials for producing transparent, electrically insulating substrates are glass and clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride, polycarbonate or polymethylmethacrylate.
  • Safety glass, instrument glass, laboratory glass, crystal glass and optical glass in particular float glass, partially tempered float glass and toughened float glass.
  • the thickness of the transparent, electrically insulating substrates can vary widely and are thus perfectly adapted to the requirements of the individual case.
  • glasses with the standard glass thicknesses of 1.0 mm to 25 mm and preferably from 1.6 mm to 2.1 mm are used.
  • the size of the transparent, electrically insulating substrates can vary widely and depends on the size of the articles according to the invention which contain them. Accordingly, the sizes described above are preferably used.
  • the transparent, electrically insulating substrates are coated with a large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • Transparent here also means that the large-area, electrically conductive, transparent coatings for electromagnetic radiation, preferably electromagnetic radiation of a wavelength of 300 to 1,300 nm, but especially for visible light, are permeable.
  • Permeable means that the transmission, in particular for visible light, is> 50%, preferably> 75% and in particular> 80%.
  • Particularly preferred are the electrically conductive, transparent coatings that are impermeable to IR radiation, ie, that reflect or absorb IR radiation.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating contains or consists of at least one electrically conductive material.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating may consist of a layer of an electrically conductive material or of at least two layers of at least two different electrically conductive materials.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating can be constructed from at least one layer of an electrically conductive material and at least one layer of a transparent, dielectric material.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating may consist of a first layer of a transparent, dielectric material, a layer of an electrically conductive material and a second layer of the same or another transparent, dielectric material, which are stacked in the stated order lie.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating to consist of at least three transparent, dielectric layers and at least two electrically conductive layers which lie alternately one above the other, at least one transparent, dielectric layer being located between the electrically conductive layers.
  • suitable electrically conductive materials are metals having high electrical conductivity, such as silver, copper, gold, aluminum or molybdenum, in particular silver or palladium-alloyed silver, and transparent, electrically conductive oxides (TCO), as described, for example, in US Pat U.S. Patent Application US 2007/029186 A1 on page 3, paragraph [0026], and page 4, paragraph [0034].
  • TCO transparent, electrically conductive oxides
  • the TCOs are preferably indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), with aluminum, and optionally also boron and / or silver-doped aluminum zinc oxide (aluminum zinc oxide, AZO). Tin zinc oxide or antimony-doped tin dioxide (Antimony Tin Oxide, ATO).
  • the TCOs have a specific Resistance p of 1.0 to 5.0 x 10 -3 ⁇ x m
  • they have a sheet resistance R n of 0.5 to 15 ⁇ / ⁇ (ohms per square).
  • the thickness of the large-area, electrically conductive, transparent coating can vary widely and thus be perfectly adapted to the requirements of the individual case. It is essential that the thickness of the electrically conductive, transparent coating must not become so high that it becomes impermeable to electromagnetic radiation, preferably electromagnetic radiation of a wavelength of 300 to 1,300 nm and in particular visible light.
  • the thickness is preferably 20 nm to 100 ⁇ m.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating contains metal, its thickness is preferably 50 to 500 nm, preferably 75 to 400 nm and in particular 100 to 300 nm.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating contains TCO, its thickness is preferably 100 nm to 1.5 ⁇ m, preferably 150 nm to 1 ⁇ m and in particular 200 nm to 500 nm.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating contains at least one transparent, dielectric layer and at least one layer of metal, its thickness is preferably 20 to 100 ⁇ m, preferably 25 to 90 ⁇ m and in particular 30 to 80 ⁇ m.
  • transparent plastic films preferably based on polyamide, polyurethane, polyvinyl chloride, polycarbonate and polyvinyl butyral, in particular polyurethane, which are coated with at least one of the electrically conductive materials described above.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating covers the transparent, insulating substrate over a large area.
  • at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 80% and in particular at least 90% of a surface of the electrically insulating, transparent substrate is covered by the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating can also completely cover the transparent, electrically insulating substrate.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coatings can cover the transparent, electrically insulating substrates in such a way that they are surrounded by an electrically insulating region which is free of electrically conductive material.
  • This electrically insulating region is preferably located in the edge regions of the electrically insulating, transparent substrates.
  • the width of the electrically insulating region can vary widely and therefore be excellently adapted to the requirements of the individual case.
  • the width is 0.5 to 10 cm, preferably 0.5 to 7 cm and in particular 0.5 to 5 cm.
  • the electrically insulating region may be covered by a decorative coating.
  • the large-area, electrically conductive, transparent coating is connected to two electrical busbars for the transmission of electrical power.
  • the two bus bars are arranged in a conventional manner on two mutually opposite sides of the large-area, electrically conductive, transparent coating parallel or substantially parallel to each other. Examples of suitable bus bars are known from international patent applications WO 00/72635 A1 and 2006/091531 A2 or the US patents US 4,385,226, US 4,725,710 or US 7,223,940 B2.
  • the article according to the invention furthermore comprises at least one, in particular one, localized, transparent region free of the electrically conductive coating and at least partially in contact with the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the localized, of the electrically conductive coating-free, transparent region completely surrounded by the electrically conductive material of the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the dimensions of the localized transparent region free of the electrically conductive coating can vary widely.
  • the localized transparent region free of the electrically conductive coating does not occupy more than 20% of the surface of the article of the invention.
  • the object according to the invention is the windshield of a means of locomotion, in particular of a motor vehicle
  • the localized, transparent area free of the electrically conductive coating is preferably arranged outside the driver's field of vision.
  • the localized transparent region free of the electrically conductive coating can perform different functions.
  • the area serves as a data transmission window, which is preferably arranged in front of at least one receiver of data, in particular of data which are transmitted by electromagnetic radiation.
  • the area serves as a camera field or sensor field, which is arranged in front of a camera or a sensor, wherein the camera and / or the sensor data in the form of electromagnetic radiation, in particular from the visible range or the IR range, through the article according to the invention receive or receive.
  • the localized transparent region free of the electrically conductive coating has dimensions as known from European Patent EP 1 183 912 B1, column 4, paragraph [00 21], for data transmission windows.
  • the periphery of the localized transparent region free of the electrically conductive coating is at least partially, in particular completely, surrounded by an electrically conductive band or by at least two electrically conductive bands.
  • Periphery means that the electrically conductive band does not have to be directly adjacent to the localized, transparent area free of the electrically conductive coating, but can be at a certain distance, preferably 5 mm to 2 cm, thereof, so that too a part of the large-area, electrically conductive, transparent coating is enclosed.
  • the electrically conductive band is connected to the busbar, more preferably to the busbar that is closest to the data transfer window.
  • the electrically conductive band is connected to this busbar in such a way that the busbar effectively forms a part of the electrically conductive band.
  • the electrically conductive tape is located directly on the surface of the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the electrically conductive band can not be connected to bus bars, in particular if areas without an electrically conductive coating are far away from the bus bars.
  • the electrically conductive tape has an electrical resistance in ohms per square, which is significantly lower than the electrical resistance in ohms per square of the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the electrical resistance is preferably ⁇ 0.35, preferably ⁇ 0.1, particularly preferably ⁇ 0.05 and in particular ⁇ 0.01 ohms per square.
  • the dimensions of the electrically conductive tape can vary very widely and are therefore perfectly adapted to the requirements of the individual case.
  • the dimensions depend on the ratio of the resistances in ohms per square of the electrically conductive strip and the large-area, electrically conductive, transparent coating and on the surface of the part of the large-area, electrically conductive, transparent coating which is enclosed by the electrically conductive strip ,
  • the person skilled in the art can therefore determine the dimensions which are advantageous in individual cases on the basis of his general expert knowledge, if appropriate with the aid of simple orienting experiments or computer simulations.
  • the electrically conductive band is preferably 10 to 100 ⁇ m, preferably 15 to 80 ⁇ m and in particular 20 to 50 ⁇ m thick.
  • the electrically conductive band is preferably 100 ⁇ m to 3 cm, preferably 200 ⁇ m to 2.5 cm and in particular 200 ⁇ m to 20 mm wide.
  • the length of the electrically conductive strip depends on the dimensions of the localized, transparent area which surrounds the electrically conductive coating and surrounds it.
  • the electrically conductive tape contains electrically highly conductive material. Examples of suitable materials are described above.
  • the electrically conductive band has at least one interruption or at least two interruptions.
  • Interruption means that a given electrically conductive tape is interrupted by an area formed by a part of the large area, electrically conductive, transparent coating.
  • only one electrically conductive tape is present, wherein the at least one interruption is located.
  • at least two electrically conductive bands are present, wherein the at least two interruptions are located between at least two parallel regions of the at least two electrically conductive bands.
  • at least one of the at least two electrically conductive bands may have at least one interruption within the band.
  • the portion of an electrically conductive tape lying parallel or substantially parallel to the bus bar to which the tape is connected may be wider than the portions leading to the associated bus bar.
  • most of the electrically conductive strip is not electrically conductively connected to a busbar.
  • the electrically conductive tape can be optically covered, for example by a decorative opaque coating.
  • the electrically insulating, transparent substrate of the article according to the invention contains a glass
  • at least one further layer may be present between its surface and the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the at least one further layer is selected from the group consisting of transparent barrier layers and transparent, adhesion-promoting layers.
  • Suitable transparent barrier layers for preventing the diffusion of ions, in particular alkali metal ions, are preferably made of dielectric materials, in particular of nitrides, oxides and oxide nitrides of silicon and / or aluminum. Preferably, they have a thickness of 30 to 300 nm.
  • Suitable transparent, adhesion-promoting layers likewise preferably consist of dielectric materials, in particular of mixed oxides of zinc and tin. Preferably, they have a thickness of 3 to 100 nm. If both a transparent barrier layer and a transparent adhesion-promoting layer are present, the transparent barrier layer is connected directly to the surface of the electrically insulating, transparent substrate.
  • the article according to the invention can be produced in a great variety of ways.
  • the object according to the invention is preferably produced by the process according to the invention.
  • the method according to the invention can also be used to produce transparent articles other than the articles according to the invention. Its particular advantages, the inventive method but especially in the production of the article of the invention.
  • the electrically insulating, transparent substrate can be thermally treated, cleaned, in particular degreased, and / or polished. Subsequently, at least one of the barrier layers and / or adhesion-promoting layers described above can be applied, wherein the methods described below for the deposition of thin layers from the gas phase can be used.
  • an electrically conductive material is applied over a large area to a transparent, electrically insulating substrate so that at least one, in particular one, transparent, electrically conductive coating which contains or consists of the relevant electrically conductive material and at least one of localized, free from the electrically conductive coating, transparent areas described above result.
  • a mask can be placed on the electrically insulating, transparent substrate which corresponds to the desired structure of the large-area electrically conductive, transparent coating and of the localized, transparent region free of the electrically conductive coating.
  • at least one electrically conductive material can be deposited on the substrate from the gas phase, wherein the methods described below can be used. But it can also be a surface of the electrically insulating, transparent
  • Substrate are covered over the entire surface with the electrically conductive material, after which the desired parts of the resulting large-area, electrically conductive, transparent coating mechanically, thermally and / or by irradiation with electromagnetic radiation, in particular laser radiation, are removed.
  • electromagnetic radiation in particular laser radiation
  • electrically conductive material For the application of the electrically conductive material, known methods and devices, such as e.g. gas phase deposition, liquid phase application, or lamination of plastic films coated with electrically conductive materials.
  • the large area, electrically conductive, transparent coating is deposited from the gas phase using conventional and known methods such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), as well as the corresponding devices suitable therefor.
  • CVD processes are spray pyrolysis, chemical vapor deposition and sol-gel deposition.
  • PVD processes are electron beam evaporation and vacuum sputtering.
  • sputtering methods are used.
  • Sputtering is a common and well-known method for producing thin layers of materials that are not easily vaporized.
  • the surface of a solid of suitable composition, the so-called target is atomized by bombardment with high-energy ions from low-pressure plasmas, such as oxygen ions (O + ) and / or argon ions (Ar + ), or neutral particles, after which the sputtered materials on substrates in in the form of thin layers (see Römpp Online, 2008, "Sputtering").
  • the high-frequency sputtering, short RF sputtering, or the magnetic field-assisted sputtering, short magnetron sputtering (MSVD) is applied.
  • Suitable sputtering methods are described, for example, in US Pat. Nos. 7,223,940 B2, column 6, lines 25 to 38, and US 4,985,312, column 4, page 18, to column 7, line 10, or in the German translation of European patent EP 0 847 965 B1 with the file reference DE 697 31 268 T2, page 8, paragraph [0060], and page 9, paragraph [0070], to page 10, paragraph [0072] described.
  • the large-area, electrically conductive coating is connected in the usual and known manner with two bus bars, so that electrical power is transmitted when a voltage is applied.
  • the periphery of the localized transparent region free of the electrically conductive coating is at least partially, in particular completely, surrounded by at least one of the electrically conductive strips described above in such a way that the interruptions described above result.
  • the electrically conductive tapes may be formed by various suitable application methods and devices, e.g. by imprinting or
  • Powder coating preferably applied directly to the large-area, electrically conductive, transparent coating.
  • the electrically conductive tapes are printed, wherein conductive inks, the highly conductive
  • the resulting coatings can still thermally and / or with electromagnetic
  • the electrically insulating, transparent substrates which have a large area, electrically conductive, transparent coating, at least one localized, free from the electrically conductive coating, transparent region and at least one electrically conductive tape deformed at higher temperatures, in particular bent or curved become.
  • the height of the temperatures depends on the materials from which the respective insulating, transparent substrates, the large-area, electrically conductive, transparent coatings and / or the electrically conductive tapes. If they contain plastic or consist of it, the temperature must not be set so high that the material melts and / or is thermally damaged. Preferably, the temperature in these cases above the glass transition temperature and below 200 0 C. In the case of substrates made of glass, the temperature is between 500 and 700 0 C, in particular between 550 and 650 ° C.
  • the articles according to the invention and the transparent articles produced by the process according to the invention in particular the articles produced according to the invention by means of the process according to the invention, can contain further functional layers and further electrically insulating, transparent substrates.
  • suitable functional layers are coloring layers, layers which increase the structural strength of the articles according to the invention, light-reflecting layers and antireflection layers.
  • layers which increase the structural strength of the articles of the invention are used. These may be adhesive layers, composite films, mechanical energy absorbing films and self-healing films of casting resins, such as curable epoxy resins, or thermoplastics, such as polyvinyl butyral, PVB, poly (ethylene-vinyl acetate), EVA, polyethylene terephthalate, PET, polyvinyl chloride, PVC , ionomer resins based on ethylene and / or propylene and alpha, beta-unsaturated carboxylic acids or polyurethane, PU, as described, for example, in the German translation of the European patent EP 0 847 965 B1 with the file reference DE 697 31 2 168 T2, page 8 , Paragraphs [0054] and [0055], or international patent applications WO 2005/042246 A1, WO 2006/034346 A1 and WO 2007/149082 A1.
  • the further electrically insulating, transparent substrates are preferably the substrates described above, in particular substrates made of glass.
  • the further electrically insulating, transparent substrates are adapted in their area and shape to the objects according to the invention, so that they can be easily connected to them.
  • the resulting articles according to the invention which contain the additional layers and / or substrates, are constructed such that the localized transparent region free of the electrically conductive coating and the electrically conductive strips are each located inside the articles according to the invention.
  • the objects according to the invention and the transparent articles produced by the method according to the invention are advantageously used in means of transport for land, air and water, preferably in motor vehicles, such as cars, trucks and trains, in aircraft and in ships and in the furniture, equipment and construction sector, preferably used as transparent components.
  • tempered safety glass panes and laminated safety glass panes as window panes in locomotion means, in particular as windshields for motor vehicles, especially passenger cars, as architectural components in the construction sector, in particular for overhead glazing for roofs, glass walls, facades, window panes, glass doors, balustrades , Parapet glazing, skylights or walk-in glass, as well as components in furniture and appliances, especially in refrigerators and freezer cabinets used.
  • the locally limited, transparent region free of the electrically conductive coating acts in particular as a data transmission window, especially as a camera and / or sensor field.
  • the objects according to the invention no longer or only to a very limited extent form hot and cold spots and / or light spots, so that their service life is significantly prolonged and their transparency does not decrease even after a long period of use.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic representations intended to illustrate the principle of the invention. The schematic representations therefore need not be true to scale. The illustrated proportions therefore do not have to correspond to the proportions used in practice of the invention in practice.
  • FIG. 1 shows a first alternative for the second embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a second alternative for the second embodiment of the invention.
  • objects 1 and 2 according to the invention will be referred to for the sake of brevity as "objects 1 and 2 according to the invention".
  • the substrates (2) of the objects 1 and 2 according to the invention are float glass panes of the dimensions used, for example, for windshields, side windows and rear windows in vehicle construction and in small, medium or large-area windows in the furniture, equipment or construction sector.
  • the dimensions can be several square centimeters to several square meters.
  • the coatings (3) of the articles 1 and 2 according to the invention are each a coating, as described in the German translation of the European patent EP 0 847 965 B1 with the file reference DE 697 31 2 168 T2, Example 1, page 9 Paragraph [0063] until page 11, paragraph [0080].
  • This layer contains two layers of silver as the electrically conductive material (3.1).
  • the coatings (3) of the objects 1 and 2 according to the invention are the data transmission window (5).
  • the data transmission windows (5) of the article 1 according to the invention are surrounded by an electrically conductive strip (6) which is 40 ⁇ m thick and consists of a commercially printed conductive paste based on silver. Its area (6.2), which runs parallel to the busbar (4.1), is 1 mm wide. The two areas (6.3), via which the area (6.2) is connected to the busbar (4.1), are 250 ⁇ m wide and have several interruptions (6.1).
  • the data transmission windows (5) of the article 2 according to the invention are surrounded by two electrically conductive strips (6), both of which are 40 ⁇ m thick and consist of a commercially printed printed conductive paste based on silver.
  • the one electrically conductive band (6) is formed by two mutually parallel, electrically conductive bands (6.3), which are connected to the busbar (4.1). These two bands (6.3) are associated with an electrically conductive band (6) consisting of a region (6.2) parallel to the busbar (4.1) and two regions (6.4) parallel to the region (6.2) to the areas (6.4) in the direction of busbar (4.1) extend, but are not connected to this, exists. As a result of this configuration, the breaks (6.1) are located substantially between the areas (6.4) of the outer electrically conductive strip (6) and the areas (6.3) of the inner electrically conductive strip (6).
  • the articles 1 and 2 according to the invention are each provided with an adhesive film of polyvinyl butyral PVB (not shown) and a float glass (not shown) by means of a Vorverbundbacters (Kalanderwalzen-, Sch Siemens- or

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstand (1) gemäß Figur 1, der mindestens ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat (2), mindestens eine großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung (3), die mit zwei elektrischen Sammelschienen (4.1 und 4.2) zur Übertragung elektrischer Leistung verbunden ist, mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) freien, transparenten Bereich (5) und ein elektrisch leitfähiges Band (6), aufgebracht auf der Beschichtung (3) das die Peripherie des Datenübertragungsfensters (5) zumindest teilweise umgibt, einen elektrischen Widerstand in Ohm pro Quadrat aufweist, der geringer ist als der elektrische Widerstand in Ohm pro Quadrat der Beschichtung (3) umfasst, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) mindestens eine Unterbrechung (6.1) aufweist; Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.

Description

Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen transparenten, elektrisch großflächig beheizbaren Gegenstand, umfassend ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat mit einer großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung, enthaltend mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung eines transparenten, elektrisch großflächig beheizbaren Gegenstands, umfassend ein transparentes Substrat mit einer großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung, enthaltend mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich.
Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die neue Verwendung des neuen transparenten Gegenstands, umfassend ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat mit einer transparenten, elektrisch großflächig beheizbaren Beschichtung, enthaltend mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich, sowie des mithilfe des neuen Verfahrens hergestellten transparenten, elektrisch großflächig beheizbaren Gegenstands, umfassend ein transparentes Substrat mit einer großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung, enthaltend mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich.
Aus dem europäischen Patent EP 1 183 912 B1 ist eine Autoverglasungsplatte oder - scheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe, mit einer transparenten, elektrisch großflächig beheizbaren Beschichtung für den Sonnenschutz bzw. für die Solarsteuerung oder Solarregelung bekannt. Die elektrisch beheizbare Beschichtung ist mit zwei elektrischen Sammelschienen verbunden, die die elektrische Leistung auf die elektrisch beheizbare Beschichtung übertragen. Diese bekannte Windschutzscheibe weist mindestens ein Datenübertragungsfenster oder so genanntes Kamera- oder Sensorfeld auf, durch das eine Kamera oder ein Sensor durch die Windschutzscheibe "hindurch blicken" kann. Dieses Fenster oder Feld ist in teilweisem Kontakt zu der elektrisch großflächig beheizbaren Beschichtung positioniert. Durch diese Diskretstelle wird aber die Homogenität des elektrischen Feldes in der großflächigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung zerstört. Dadurch können Heiß- und Kaltstellen in der Windschutzscheibe entstehen, die thermische Spannungen, die zu einer Schädigung der Windschutzscheibe führen können, und/oder Lichtflecken, die die Sicht behindern können, hervorrufen.
Diesem schwer wiegendem Problem versucht das europäischen Patent EP 1 183 912 B1 dadurch zu begegnen, dass wenigstens ein Bereich des Umfangs der Diskretstelle durch ein elektrisch leitfähiges Band begrenzt ist, das mit einer Sammelschiene verbunden ist und das einen elektrischen Widerstand aufweist, der beträchtlich geringer ist als der elektrische Widerstand in Ohm pro Quadrat der großflächigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung. Insbesondere soll das elektrisch leitfähige Band einen elektrischen Widerstand von <0,35 und insbesondere <0,05 Ohm pro Quadrat haben.
Zwar kann durch diese Maßnahme die Homogenität des elektrischen Feldes verbessert und die Bildung von Heiß- und Kaltstellen und/oder von Lichtflecken bis zu einem gewissen Grad unterdrückt werden, indes befriedigt das erreichte Niveau nicht in vollem Umfang, sondern bedarf der weiteren Verbesserung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und insbesondere die aus dem europäischen Patent EP 1 183 912 B1 bekannten Autoverglasungsplatten oder -Scheiben, insbesondere Windschutzscheiben, hinsichtlich der Homogenität des elektrischen Feldes und der Unterdrückung der Bildung von Heiß- und Kaltstellen weiter zu verbessern, um die Schädigung der Scheiben durch thermische Spannungen und/oder die Behinderung der Sicht durch Lichtflecken wirksam zu verhindern.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue, verbesserte, transparente, elektrisch großflächig beheizbare Gegenstände, insbesondere neue
Verbundsicherheitsglasscheiben, speziell neue Windschutzscheiben, zur Verfügung zu stellen, die mit einer großflächigen, transparenten Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind, worin sich mindestens ein örtlich begrenzter, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freier, transparenter Bereich, insbesondere ein Kamera- oder Sensorfeld, befindet, dessen Peripherie zumindest teilweise von einem elektrisch leitfähigen Band umgeben ist, dessen Widerstand in Ohm pro Quadrat wesentlich geringer ist als der Widerstand in Ohm pro Quadrat der großflächigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung. Die neuen, elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstände sollen insbesondere hinsichtlich der Homogenität des elektrischen Feldes und der Unterdrückung der Bildung von Heiß- und Kaltstellen signifikant verbessert sein, um die Schädigung der Scheiben durch thermische Spannungen und/oder Behinderung der Sicht durch Lichtflecken wirkungsvoll zu verhindern.
Außerdem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues, verbessertes Verfahren zur Herstellung von transparenten, elektrisch großflächig beheizbaren Gegenständen, insbesondere Verbundsicherheitsglasscheiben, speziell Windschutzscheiben, zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise in hohen Stückzahlen transparente, elektrisch großflächig beheizbare Gegenstände liefert, die eine transparente Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweisen, wobei sich in der großflächigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung mindestens ein örtlich begrenzter, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freier, transparenter Bereich, insbesondere ein Kamera- oder Sensorfeld, befindet dessen Peripherie zumindest teilweise von einem elektrisch leitfähigen Band umgeben ist, dessen Widerstand in Ohm pro Quadrat wesentlich geringer ist als der Widerstand in Ohm pro Quadrat der großflächigen, elektrisch leitfähigen Beschichtung. Die mithilfe des neuen Verfahrens hergestellten, elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstände sollen insbesondere hinsichtlich der Homogenität des elektrischen Feldes und der Unterdrückung der Bildung von Heiß- und Kaltstellen signifikant verbessert sein, um die Schädigung der Gegenstände durch thermische Spannungen und/oder die Behinderung der Sicht durch Lichtflecken wirkungsvoll zu verhindern.
Nicht zuletzt lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neue Verwendung für die neuen, verbesserten, elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstände und die mithilfe des neuen verbesserten Verfahrens hergestellten, elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstände in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie im Bau-, Möbel- und Gerätesektor zu finden, wobei es bei der neuen Verwendung insbesondere darauf ankommen soll, dass sich in den betreffenden elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenständen bei Anlegung von elektrischer Spannung ein homogenes oder im Wesentlichen homogenes elektrisches Feld ohne Heiß- und Kaltstellen bildet, so dass keine thermischen Spannungen und/oder Lichtflecken mehr auftreten können.
Demgemäß wurde der neue, elektrisch großflächig beheizbare, transparente Gegenstand (1 ) gefunden, der mindestens ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat (2), - mindestens eine großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung
(3), die mit zwei elektrischen Sammelschienen (4.1 und 4.2) zur Übertragung elektrischer Leistung verbunden ist, mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) freien, transparenten Bereich (5) und ein elektrisch leitfähiges Band (6), aufgebracht auf der Beschichtung (3), das die Peripherie des mindestens einen Bereichs (5) zumindest teilweise umgibt, einen elektrischen Widerstand in Ohm pro Quadrat aufweist, der geringer ist als der elektrische Widerstand in Ohm pro Quadrat der
Beschichtung (3) umfasst, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) mindestens eine Unterbrechung (6.1 ) aufweist.
Im Folgenden wird der neue, elektrisch großflächig beheizbare, transparente Gegenstand (1 ) als »erfindungsgemäßer Gegenstand« bezeichnet.
Außerdem wurde das neue Verfahren zur Herstellung eines elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstands (1) gefunden, bei dem man
(I) ein elektrisch leitfähiges Material (3.1) großflächig auf ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat (2) aufbringt, so dass mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3), die das Material (3.1) enthält oder hieraus besteht, und mindestens ein örtlich begrenzter, von der Beschichtung (3) freier, transparenter Bereich (5) resultieren,
(II) die Beschichtung (3) mit zwei Sammelschienen (4.1 und 4.2) verbindet und
(III) in die Peripherie des Bereichs (5) zumindest teilweise ein elektrisch leitfähiges Band (6) auf die Beschichtung aufbringt, und einen elektrischen Widerstand in
Ohm pro Quadrat aufweist, der geringer ist als der elektrische Widerstand in Ohm pro Quadrat der Beschichtung (3),
wobei der Verfahrenschritt (III) derart durchgeführt wird, dass das elektrisch leitfähige Band (6) zumindest eine Unterbrechung (6.1) aufweist.
Im Folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung eines elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstandes (1) als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.
Nicht zuletzt wurde die neue Verwendung des erfindungsgemäßen Gegenstands und des mithilfe des neuen Verfahrens hergestellten, elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstandes in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie im Bau-, Möbel- und Gerätesektor gefunden, was im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mithilfe des erfindungsgemäßen Gegenstands, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte.
Insbesondere war es überraschend, dass der erfindungsgemäße Gegenstand die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufwies, sondern dass er hinsichtlich der Homogenität des elektrischen Feldes und der Unterdrückung der Bildung von Heiß- und Kaltstellen signifikant verbessert war, wodurch die Schädigung der Scheiben durch thermische Spannungen und/oder die Behinderung der Sicht durch Lichtflecken wirkungsvoll verhindert wurden.
Außerdem war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise in hohen Stückzahlen transparente, elektrisch großflächig beheizbare Gegenstände, insbesondere erfindungsgemäße Gegenstände, lieferte, die hinsichtlich der Homogenität des elektrischen Feldes und der Unterdrückung der Bildung von Heiß- und Kaltstellen signifikant verbessert waren, so dass die Schädigung der Scheiben durch thermische Spannungen und/oder die Behinderung der Sicht durch Lichtflecken wirkungsvoll verhindert wurde.
Nicht zuletzt war es überraschend, dass sich die erfindungsgemäßen Gegenstände und die Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstände im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung hervorragend in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie im Bau-, Möbel- und Gerätesektor verwenden ließen, wobei sich in ihnen bei Anlegung von elektrischer Spannung ein homogenes oder im Wesentlichen homogenes elektrisches Feld ohne Heiß- und Kaltstellen bildete, so dass keine thermischen Spannungen und/oder Lichtflecken mehr auftraten.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände sind transparent. Dies bedeutet, dass sie zumindest in einzelnen Bereichen, vorzugsweise aber insgesamt, für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 300 bis 1.300 nm, insbesondere aber für sichtbares Licht, durchlässig sind. »Durchlässig« bedeutet, dass die Transmission insbesondere für sichtbares Licht >50%, bevorzugt >75% und insbesondere >80% ist.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände können unterschiedliche dreidimensionale Formen haben. So können sie planar oder leicht oder stark in einer Richtung oder mehreren Richtungen gebogen oder gekrümmt sein oder die Form regelmäßiger oder unregelmäßiger dreidimensionaler Körper, wie Kugeln, Zylinder, Kegel, Pyramiden mit dreieckiger oder viereckiger Grundfläche, Doppelpyramiden Quader, Ikosaeeder usw., haben. Insbesondere sind sie planar oder leicht oder stark in einer Richtung oder mehreren Richtungen des Raumes gebogen oder gekrümmt.
Die Größe der erfindungsgemäßen Gegenstände kann breit variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck im Rahmen der erfindungsgemäßen
Verwendung. So können die erfindungsgemäßen Gegenstände eine Größenordnung von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern haben. Insbesondere die planaren oder leicht oder stark in eine Richtung oder mehreren Richtungen des Raumes gebogenen oder gekrümmten Gegenstände können eine Fläche in der Größenordnung von 100 cm2 bis 25 m2, vorzugsweise >1 m2, haben. Die erfindungsgemäßen Gegenstände können aber auch Flächen haben, wie sie Windschutzscheiben, Seitenscheiben und Heckscheiben für Kraftfahrzeuge oder großflächige Scheiben, wie sie im Bausektor verwendet werden, üblicherweise aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände können Durchbrechungen aufweisen. Diese können der Aufnahme von Vorrichtungen zur Halterung, zur Verbindung mit anderen Gegenständen und/oder der Durchführung von Leitungen, insbesondere elektrischen Leitungen, dienen.
Der erfindungsgemäße Gegenstand enthält mindestens ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat. Vorzugsweise hat das Substrat für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 300 bis 1.300 nm, insbesondere aber für sichtbares Licht, eine hohe Transmission, vorzugsweise eine Transmission >50%, bevorzugt >75%, besonders bevorzugt >85% und insbesondere >95%.
Demgemäß sind im Grunde alle transparenten, elektrisch isolierenden Substrate geeignet, die eine solche Transmission aufweisen und die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Gegenstände thermisch und chemisch stabil sowie dimensionsstabil sind.
Die transparenten, elektrisch isolierenden Substrate können eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen, die durch die dreidimensionalen Formen der erfindungsgemäßen Gegenstände, die sie enthalten, vorgegeben ist. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass sie insbesondere aus der
Gasphase gleichmäßig beschichtet werden kann. Bevorzugt sind die Substrate planar oder leicht oder stark in einer Richtung oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen. Insbesondere werden planare Substrate verwendet.
Die transparenten, elektrisch isolierenden Substrate können farblos oder gefärbt sein.
Beispiele geeigneter Materialien zur Herstellung transparenter, elektrisch isolierender Substrate sind Glas und klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat.
Bevorzugt werden transparente, elektrisch isolierende Substrate aus Glas verwendet. Im Grunde kommen alle üblichen und bekannten Gläser, wie sie beispielsweise in
Römpp-Online 2008 unter den Stichworten »Glas«, »Hartglas« oder »Sicherheitsglas« beschrieben werden, als Substratmaterial in Betracht. Beispiele gut geeigneter Gläser sind Floatglas, teilvorgespanntes Floatglas, vorgespanntes Floatglas, Einscheiben-
Sicherheitsglas, Geräteglas, Laborglas, Kristallglas und optisches Glas, insbesondere Floatglas, teilvorgespanntes Floatglas und vorgespanntes Floatglas.
Beispiele geeigneter Gläser sind aus der deutschen Übersetzung des europäischen Patent EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 2 168 T2, Seite 8, Absatz [0053], bekannt.
Die Dicke der transparenten, elektrisch isolierenden Substrate kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Gläser mit den Standardglasstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm und bevorzugt von 1 ,6 mm bis 2,1 mm verwendet.
Die Größe der transparenten, elektrisch isolierenden Substrate kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Gegenstände, die sie enthalten. Demgemäß werden bevorzugt die vorstehend beschriebenen Größen angewandt.
Die transparenten, elektrisch isolierenden Substrate sind mit einer großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung beschichtet.
»Transparent« bedeutet auch hier, dass die großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtungen für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 300 bis 1.300 nm, insbesondere aber für sichtbares Licht, durchlässig sind. »Durchlässig« bedeutet, dass die Transmission insbesondere für sichtbares Licht >50%, bevorzugt >75% und insbesondere >80% ist. Besonders bevorzugt sind die elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtungen, die für IR-Strahlung undurchlässig sind, d. h., dass sie IR-Strahlung reflektieren oder absorbieren. Die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung enthält mindestens ein elektrisch leitfähiges Material oder besteht hieraus.
Demnach kann die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung aus einer Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material oder aus mindestens zwei Schichten aus mindestens zwei unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien bestehen.
Außerdem kann die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung aus mindestens einer Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material und mindestens einer Schicht aus einem transparenten, dielektrischen Material aufgebaut sein. Beispielsweise kann die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung aus einer ersten Schicht aus einem transparenten, dielektrischen Material, einer Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material und einer zweiten Schicht aus dem gleichen oder einem anderen transparenten, dielektrischen Material bestehen, die in der angegebenen Reihenfolge übereinander liegen. Es ist aber auch möglich, dass die großflächige elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung aus mindestens drei transparenten, dielektrischen Schichten und mindestens zwei elektrisch leitfähigen Schichten besteht, die abwechselnd übereinander liegen, wobei sich mindestens eine transparente, dielektrische Schicht zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten befindet.
Beispiele geeigneter elektrisch leitfähiger Materialien sind Metalle mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminium oder Molybdän, insbesondere Silber oder mit Palladium legiertes Silber, sowie transparente, elektrisch leitfähige Oxide (Transparent Conductive Oxides, TCO), wie sie beispielsweise in der amerikanischen Patentanmeldung US 2007/029186 A1 auf Seite 3, Absatz [0026], und Seite 4, Absatz [0034], beschrieben werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei den TCO um Indiumzinnoxid (Indium Tin Oxide, ITO), fluordotiertes Zinndioxid (Fluor Tin Oxide, FTO), mit Aluminium, sowie gegebenenfalls zusätzlich mit Bor und/oder mit Silber dotiertes Aluminiumzinkoxid (Aluminium Zink Oxide, AZO), Zinnzinkoxid oder mit Antimon dotiertes Zinndioxid (Antimony Tin Oxide, ATO). Vorzugsweise haben die TCO einen spezifischen Widerstand p von 1 ,0 bis 5,0 x 10"3 Ω x m. Bevorzugt haben sie einen Flächenwiderstand Rn von 0,5 bis 15 Ω/π (Ohm pro Quadrat).
Die Dicke der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Wesentlich ist dabei, dass die Dicke der elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung nicht so hoch werden darf, dass sie für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 300 bis 1.300 nm und insbesondere sichtbares Licht, undurchlässig wird.
Vorzugsweise liegt die Dicke bei 20nm bis 100 μm.
Enthält die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung Metall, beträgt ihre dicke vorzugsweise 50 bis 500 nm, bevorzugt 75 bis 400 nm und insbesondere 100 bis 300 nm.
Enthält die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung TCO, beträgt ihre Dicke vorzugsweise 100 nm bis 1 ,5 μm, bevorzugt 150 nm bis 1 μm und insbesondere 200 nm bis 500 nm.
Enthält die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung mindestens eine transparente, dielektrische Schicht und mindestens eine Schicht aus Metall, beträgt ihre Dicke vorzugsweise 20 bis 100 μm, bevorzugt 25 bis 90 μm und insbesondere 30 bis 80 μm.
Beispiele geeigneter großflächiger, elektrisch leitfähiger, transparenter Beschichtungen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus den Patentanmeldungen und Patentschriften
- US 4,010,304, Spalte 1 , Zeile 67, bis Spalte 5, Zeile 35,
US 4,565,719, Spalte 2, Zeile 3, bis Spalte 18, Zeile 51 ,
US 4,655,81 1 , Spalte 3, Zeile 56, bis Spalte 13, Zeile 63,
US 4,985,312, Spalte 1 , Zeile 64, bis Spalte 7, Zeile 25,
US 5,1 11 ,329, Spalte 3, Zeile 32, bis Spalte 12, - US 5,324,374, Spalte 2, Zeile 38, bis Spalte 6, Zeile 37, EP 0 638 528 A1 , Seite 2, Zeile 19, bis Seite 10, Zeile 57, EP O 718 250 A2, Seite 2, Zeile 42, des Seite 13, Zeile 44, DE 697 31 268 T2, Seite 3, Absatz [001 1], bis Seite 7, Absatz [0051], Seite 8, Absatz [0060], bis Seite 13, Absatz [0091], - WO 00/72635 A1 , Seite 3, Zeile 16 bis 35, und
US 7,223,940 B2, Spalte 5, Zeile 8, bis Spalte 6, Zeile 38,
bekannt. Außerdem kommen transparente Kunststofffolien, vorzugsweise auf der Basis von Polyamid, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polycarbonat und Polyvinylbutyral, insbesondere Polyurethan, die mit mindestens einem der vorstehend beschriebenen, elektrisch leitfähigen Materialien beschichtet sind, in Betracht.
Die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung bedeckt das transparente, isolierende Substrat großflächig. Vorzugsweise sind mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% und insbesondere mindestens 90% einer Oberfläche des elektrisch isolierenden, transparenten Substrats von der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung bedeckt. Somit kann die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung das transparente, elektrisch isolierende Substrat auch vollständig bedecken.
Insbesondere im Falle der vorstehend beschriebenen planaren oder gebogenen oder gekrümmten Substrate können die großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtungen die transparenten, elektrisch isolierenden Substrate derart bedecken, dass sie von einem elektrisch isolierenden Bereich, der frei von elektrisch leitfähigem Material ist, umgeben sind. Vorzugsweise befindet sich dieser elektrisch isolierende Bereich in den Kantenbereichen der elektrisch isolierenden, transparenten Substrate.
Die Breite des elektrisch isolierenden Bereichs kann breit variieren und daher den Erfordernissen des Einzelfalls hervorragend angepasst werden. Vorzugsweise liegt die Breite bei 0,5 bis 10 cm, bevorzugt 0,5 bis 7 cm und insbesondere 0,5 bis 5 cm.
Der elektrisch isolierende Bereich kann von einer dekorativen Beschichtung bedeckt sein. Die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung ist mit zwei elektrischen Sammelschienen zur Übertragung elektrischer Leistung verbunden. Die beiden Sammelschienen sind in üblicher und bekannter Weise an zwei einander gegenüber liegenden Seiten der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Beispiele geeigneter Sammelschienen sind aus den internationalen Patentanmeldungen WO 00/72635 A1 und 2006/091531 A2 oder den amerikanischen Patenten US 4,385,226, US 4,725,710 oder US 7,223,940 B2 bekannt.
Der erfindungsgemäße Gegenstand umfasst des Weiteren mindestens einen, insbesondere einen, örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich, der wenigstens teilweise in Kontakt mit der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung steht. Vorzugsweise ist der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich, ganz von dem elektrisch leitfähigen Material der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung umgeben.
Die Abmessungen des örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereichs können breit variieren. Vorzugsweise nimmt der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich nicht mehr als 20% der Oberfläche des erfindungsgemäßen Gegenstands in Anspruch. Handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand um die Windschutzscheibe eines Fortbewegungsmittel, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich vorzugsweise außerhalb des Sichtbereichs des Fahrers angeordnet.
Der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich kann unterschiedliche Funktionen erfüllen. Vorzugsweise dient der Bereich als Datenübertragungsfenster, das bevorzugt vor mindestens einem Empfänger von Daten, insbesondere von Daten, die durch elektromagnetische Strahlung übertragen werden, angeordnet ist. Speziell dient der Bereich als Kamerafeld oder Sensorfeld, das vor einer Kamera oder einem Sensor angeordnet ist, wobei die Kamera und/oder der Sensor Daten in der Form elektromagnetischer Strahlung, insbesondere aus dem sichtbaren Bereich oder dem IR-Bereich, durch den erfindungsgemäßen Gegenstand hindurch empfängt oder empfangen. Vorzugsweise hat der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich Abmessungen, wie sie aus dem europäischen Patent EP 1 183 912 B1 , Spalte 4, Absatz [00 21], für Datenübertragungsfenster bekannt sind.
Für die vorliegende Erfindung ist es wesentlich, dass die Peripherie des örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereichs zumindest teilweise, insbesondere ganz, von einem elektrisch leitfähigen Band oder von mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bändern umgeben ist.
»Peripherie« bedeutet, dass das elektrisch leitfähige Band nicht unmittelbar an den örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich angrenzen muss, sondern sich in einem gewissen Abstand, vorzugsweise 5 mm bis 2 cm, hiervon befinden kann, so dass auch ein Teil der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung umschlossen wird.
Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige Band mit der Sammelschiene verbunden, besonders bevorzugt mit der Sammelschiene, die dem Datenübertragungsfenster am nächsten liegt. Insbesondere ist das elektrisch leitfähige Band mit dieser Sammelschiene derart verbunden, dass die Sammelschiene gewissermaßen einen Teil des elektrisch leitfähigen Bandes bildet.
Bevorzugt befindet sich das elektrisch leitfähige Band direkt auf der Oberfläche der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung.
Das elektrisch leitfähige Band kann aber auch nicht mit Stromsammeischienen verbunden sein, insbesondere wenn Bereiche ohne elektrisch leitfähige Beschichtung weit von den Stromsammeischienen entfernt liegen.
Das elektrisch leitfähige Band weist einen elektrischen Widerstand in Ohm pro Quadrat auf, der erheblich geringer ist als der elektrische Widerstand in Ohm pro Quadrat der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung. Vorzugsweise ist der elektrische Widerstand <0,35, bevorzugt <0,1 , besonders bevorzugt <0,05 und insbesondere <0,01 Ohm pro Quadrat. Die Abmessungen des elektrisch leitfähigen Bandes können sehr breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Insbesondere richten sich die Abmessungen nach dem Verhältnis der Widerstände in Ohm pro Quadrat des elektrisch leitfähigen Bandes und der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung sowie nach der Fläche des Teils der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung, die von dem elektrisch leitfähigen Band umschlossen wird. Der Fachmann kann daher die im Einzelfall vorteilhaften Abmessungen anhand seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einfacher orientierender Versuche oder Computersimulationen bestimmen.
Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige Band 10 bis 100 μm, bevorzugt 15 bis 80 μm und insbesondere 20 bis 50 μm dick.
Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige Band 100 μm bis 3 cm, bevorzugt 200 μm bis 2,5 cm und insbesondere 200 μm bis 20 mm breit.
Die Länge des elektrisch leitfähigen Bandes richtet sich insbesondere nach den Abmessungen des örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereichs, das es umgibt.
Das elektrisch leitfähige Band enthält elektrisch hoch leitfähiges Material. Beispiele geeigneter Materialien werden vorstehend beschrieben.
Für die vorliegende Erfindung ist es außerdem wesentlich, dass das elektrisch leitfähige Band mindestens eine Unterbrechung oder mindestens zwei Unterbrechungen aufweist.
»Unterbrechung« bedeutet, dass ein gegebenes elektrisch leitfähiges Band durch einen Bereich, der von einem Teil der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung gebildet ist, unterbrochen wird.
In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist nur ein elektrisch leitfähiges Band vorhanden, worin sich die mindestens eine Unterbrechung befindet. In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind mindestens zwei elektrisch leitfähige Bänder vorhanden, wobei sich die mindestens zwei Unterbrechungen zwischen mindestens zwei parallelen Bereichen der mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bänder befinden. Dabei kann mindestens eines der mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bänder mindestens eine Unterbrechung innerhalb des Bandes aufweisen.
Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes kann sich der Bereich eines elektrisch leitfähigen Bandes, der parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Sammelschiene, mit der das Band verbunden ist, liegt, breiter als die Bereiche sein, die zu der zugeordneten Sammelschiene hinführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist der größte Teil des elektrisch leitfähigen Bandes nicht mit einer Sammelschiene elektrisch leitend verbunden.
In einem erfindungsgemäßen Gegenstand kann das elektrisch leitfähige Band optisch abgedeckt werden, beispielsweise durch eine dekorative opake Beschichtung.
Enthält das elektrisch isolierende, transparente Substrat des erfindungsgemäßen Gegenstands ein Glas, kann sich zwischen seiner Oberfläche und der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung noch mindestens eine weitere Schicht befinden. Vorzugsweise wird die mindestens eine weitere Schicht aus der Gruppe, bestehend aus transparenten Barriereschichten und transparenten, haftvermittelnden Schichten, ausgewählt.
Geeignete transparente Barriereschichten zur Verhinderung der Diffusion von Ionen, insbesondere von Alkalimetallionen, bestehen vorzugsweise aus dielektrischen Materialien, insbesondere aus Nitriden, Oxiden und Oxidnitriden von Silicium und/oder Aluminium. Vorzugsweise haben sie eine Dicke von 30 bis 300 nm.
Geeignete transparente, haftvermittelnde Schichten bestehen ebenfalls vorzugsweise aus dielektrischen Materialien, insbesondere aus gemischten Oxiden von Zink und Zinn. Vorzugsweise haben sie eine Dicke von 3 bis 100 nm. Liegen sowohl eine transparente Barriereschicht als auch eine transparente haftvermittelnde Schicht vor, ist die transparente Barriereschicht direkt mit der Oberfläche des elektrisch isolierenden, transparenten Substrats verbunden.
Der erfindungsgemäße Gegenstand kann in der unterschiedlichsten Art und Weise hergestellt werden. Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Gegenstand nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Andererseits kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung anderer transparenter Gegenstände als die erfindungsgemäßen Gegenstände verwendet werden. Seine besonderen Vorteile entfaltet das erfindungsgemäße Verfahren aber insbesondere bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gegenstands.
Vor der Durchführung des ersten Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das elektrisch isolierende, transparente Substrat thermisch behandelt, gereinigt, insbesondere entfettet, und/oder poliert werden. Anschließend kann mindestens eine der vorstehend beschriebenen Barriereschichten und/oder haftvermittelnden Schichten aufgetragen werden, wobei die nachstehend beschriebenen Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten aus der Gasphase verwendet werden können.
Im ersten Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein elektrisch leitfähiges Material großflächig auf ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat aufgebracht, so dass mindestens eine, insbesondere eine, transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung, die das betreffende elektrisch leitfähige Material enthält oder hieraus besteht, sowie mindestens einer der vorstehend beschriebenen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereiche resultieren.
Zu diesem Zweck kann auf das elektrisch isolierende, transparente Substrat eine Maske aufgelegt werden, die der gewünschten Struktur der großflächigen elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung und des örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereichs, entspricht. Anschließend kann mindestens ein elektrisch leitfähiges Material auf dem Substrat aus der Gasphase abgeschieden werden, wobei die nachstehend beschriebenen Verfahren verwendet werden können. Es kann aber auch eine Oberfläche des elektrisch isolierenden, transparenten
Substrats vollflächig mit dem elektrisch leitfähigen Material bedeckt werden, wonach die gewünschten Teile der resultierenden großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung mechanisch, thermisch und/oder durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, entfernt werden. Ein vorteilhaftes Verfahren zur mechanischen Entfernung, das sehr präzise arbeitet, ist das
Ultraschallhämmern. Ein vorteilhaftes Verfahren zum Entfernen mittels eines
Laserstrahls wird beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen EP 0 827 212 A2 und EP 1 104 030 A2 beschrieben.
Für die Applikation des elektrisch leitfähigen Materials können an sich bekannte Methoden und Vorrichtungen, wie z.B. die Abscheidung aus der Gasphase, die Applikation aus der flüssigen Phase oder die Laminierung von Kunststofffolien, die mit elektrisch leitfähigen Materialien beschichtet sind, verwendet werden.
Vorzugsweise wird die großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung aus der Gasphase abgeschieden, wobei übliche und bekannte Verfahren wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), sowie die entsprechenden hierfür geeigneten Vorrichtungen verwendet werden können. Beispiele für CVD-Verfahren sind Sprühpyrolyse, chemische Dampfabscheidung und Sol-Gel-Abscheidung. Beispiele für PVD-Verfahren sind Elektronenstrahl-Verdampfung und Vakuum-Sputtering.
Vorzugsweise werden Sputtering-Verfahren angewandt.
Sputtering ist eine übliche und bekannte Methode zur Herstellung dünner Schichten aus Materialien, die sich nicht ohne weiteres verdampfen lassen. Dabei wird die Oberfläche eines Festkörpers geeigneter Zusammensetzung, das so genannte Target, durch Beschuss mit energiereichen Ionen aus Niederdruckplasmen, wie zum Beispiel Sauerstoffionen (O+) und/oder Argonionen (Ar+), oder Neutralteilchen zerstäubt, wonach die zerstäubten Materialien auf Substraten in der Form dünner Schichten abgeschieden werden (vgl. Römpp Online, 2008, »Sputtering«). Vorzugsweise wird das Hochfrequenz-Sputtering, kurz HF-Sputtering, oder das Magnetfeld-unterstützte Sputtering, kurz Magnetron-Sputtering (MSVD), angewandt. Geeignete Sputtering-Verfahren werden beispielsweise in den amerikanischen Patenten US 7,223,940 B2, Spalte 6, Zeilen 25 bis 38, und US 4,985,312, Spalte 4, Seite 18, bis Spalte 7, Zeile 10, oder in der deutschen Übersetzung des europäischen Patents EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 268 T2, Seite 8, Absatz [0060], und Seite 9, Absatz [0070], bis Seite 10, Absatz [0072], beschrieben.
Im zweiten Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die großflächige, elektrisch leitfähige Beschichtung in üblicher und bekannter Weise mit zwei Sammelschienen verbunden, so dass bei Anlegen einer Spannung elektrische Leistung übertragen wird.
Im dritten Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Peripherie des örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereichs zumindest teilweise, insbesondere ganz, mit mindestens einem der vorstehend beschriebenen elektrisch leitfähigen Bänder in der Weise umgeben, dass die vorstehend beschriebenen Unterbrechungen resultieren.
Die elektrisch leitfähigen Bänder können mithilfe unterschiedlicher geeigneter Applikationsmethoden und -Vorrichtungen, z.B. durch Aufdrucken oder
Pulverbeschichtung, vorzugsweise direkt auf der großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung aufgetragen werden. Vorzugsweise werden die elektrisch leitfähigen Bänder aufgedruckt, wobei leitfähige Druckfarben, die hoch leitfähige
Materialien enthalten, verwendet werden können. Nach dem Aufdrucken können die resultierenden Beschichtungen noch thermisch und/oder mit elektromagnetischer
Strahlung oder Elektronenstrahlung gehärtet werden.
Anschließend können die elektrisch isolierenden, transparenten Substrate, die eine großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung, mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freien, transparenten Bereich und mindestens ein elektrisch leitfähiges Band aufweisen, bei höheren Temperaturen verformt, insbesondere gebogen oder gekrümmt werden.
Die Höhe der Temperaturen richtet sich nach den Materialien, aus denen die jeweiligen isolierenden, transparenten Substrate, die großflächigen, elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtungen und/oder die elektrisch leitfähigen Bänder bestehen. Enthalten sie Kunststoff oder bestehen sie hieraus, darf die Temperatur nicht so hoch eingestellt werden, dass das Material schmilzt und/oder thermisch geschädigt wird. Vorzugsweise liegt die Temperatur in diesen Fällen oberhalb der Glasübergangstemperatur und unterhalb 2000C. Im Falle von Substraten aus Glas liegt die Temperatur zwischen 500 und 7000C, insbesondere zwischen 550 und 650°C.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände und die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten transparenten Gegenstände, insbesondere die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten erfindungsgemäßen Gegenstände, können weitere funktionale Schichten und weitere elektrisch isolierende, transparente Substrate enthalten.
Beispiele geeigneter funktionaler Schichten sind farbgebende Schichten, Schichten, die die strukturelle Festigkeit der erfindungsgemäßen Gegenstände steigern, Licht reflektierende Schichten und Antireflexionsschichten.
Insbesondere werden Schichten, die die strukturelle Festigkeit der erfindungsgemäßen Gegenstände steigern, verwendet. Dabei kann es sich um Haftschichten, Verbundfolien, mechanische Energie absorbierende Folien und selbst heilende Folien aus Gießharzen, wie härtbare Epoxidharze, oder um thermoplastische Kunststoffe, wie Polyvinylbutyral, PVB, Poly(ethylen-vinylacetat), EVA, Polyethylenterephthalat, PET, Polyvinylchlorid, PVC, lonomerharze auf der Basis von Ethylen und/oder Propylen und alpha, beta-ungesättigten Carbonsäuren oder Polyurethan, PU, wie sie beispielsweise aus der deutschen Übersetzung des europäischen Patents EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 2 168 T2, Seite 8, Absätze [0054] und [0055], oder den internationalen Patentanmeldungen WO 2005/042246 A1 , WO 2006/034346 A1 und WO 2007/149082 A1 bekannt sind, handeln.
Vorzugsweise handelt es sich bei den weiteren elektrisch isolierenden, transparenten Substraten um die vorstehend beschriebenen Substrate, insbesondere um Substrate aus Glas. Vorzugsweise sind die weiteren elektrisch isolierenden, transparenten Substrate in ihrer Fläche und Form den erfindungsgemäßen Gegenständen angepasst, so dass sie mit diesen problemlos verbunden werden können.
Bevorzugt sind die resultierenden erfindungsgemäßen Gegenstände, die die zusätzlichen Schichten und/oder Substrate enthalten, so aufgebaut, dass der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich und die elektrisch leitfähigen Bänder jeweils im Innern der erfindungsgemäßen Gegenstände lokalisiert sind.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung werden die erfindungsgemäßen Gegenstände und die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten, transparenten Gegenstände, insbesondere die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten erfindungsgemäßen Gegenstände, mit Vorteil in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, wie Pkw, Lastkraftwagen und Zügen, in Luftfahrzeugen und in Schiffen sowie im Möbel-, Geräte- und Bausektor, bevorzugt als transparente Bauteile, verwendet.
Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Gegenstände in der Form von Einscheiben-Sicherheitsglasscheiben und Verbundsicherheitsglasscheiben als Fensterscheiben in Fortbewegungsmitteln, insbesondere als Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge, speziell Pkw, als architektonische Bauteile im Bausektor, insbesondere für Überkopfverglasungen für Dächer, Glaswände, Fassaden, Fensterscheiben, Glastüren, Balustraden, Brüstungsverglasungen, Oberlichter oder begehbares Glas, sowie als Bauteile in Möbeln und Geräten, insbesondere in Kühlschränken und Tiefkühlvitrinen, eingesetzt.
Dabei fungiert der örtlich begrenzte, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freie, transparente Bereich insbesondere als Datenübertragungsfenster, speziell als Kamera- und/oder Sensorfeld.
Bei Anlegen einer Spannung kommt es bei der erfindungsgemäßen Gegenständen nicht mehr oder nur in sehr geringem Umfang zur Bildung von Heiß- und Kaltstellen und/oder Lichtflecken, so dass ihre Gebrauchsdauer signifikant verlängert ist und ihre Transparenz auch nach langer Gebrauchsdauer nicht geringer wird.
Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Gegenstand anhand der Figuren 1 und 2 beispielhaft erläutert. Bei den Figuren 1 und 2 handelt es sich um schematische Darstellungen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen sollen. Die schematischen Darstellungen brauchen daher nicht maßstabsgetreu zu sein. Die dargestellten Größenverhältnisse müssen daher auch nicht den bei der Ausübung der Erfindung in der Praxis angewandten Größenverhältnissen entsprechen.
Figur 1 zeigt eine erste Alternative für die zweite Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine zweite Alternative für die zweite Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren 1 und 2 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
(1) scheibenförmiger, transparenter Gegenstand,
(2) transparentes, elektrisch isolierendes Substrat,
(3) großflächige, elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung,
(3.1) elektrisch leitfähiges Material,
(4.1), (4.2) Sammelschiene zur Übertragung elektrischer Leistung,
(5) örtlich begrenzter, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freier, transparenter Bereich (Datenübertragungsfenster),
(6) elektrisch leitfähiges Band,
(6.1) Unterbrechung, (6.2) Bereich des elektrisch leitfähigen Bandes (6), der parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Sammelschiene (4.1 oder 4.2) liegt, mit der das Band (6) verbunden ist,
(6.3) Bereich, der zu der betreffenden Sammelschiene (4.1 oder 4.2) hinführt, und
(6.4) Bereich, der zu der betreffenden Sammelschiene (4.1 oder 4.2) hinführt, ohne diese zu erreichen.
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Gegenstände der Figuren 1 und 2 der Kürze halber als »erfindungsgemäße Gegenstände 1 und 2« bezeichnet.
Bei den Substraten (2) der erfindungsgemäßen Gegenstände 1 und 2 handelt es sich um Floatglasscheiben der Abmessungen, wie sie beispielsweise für Windschutzscheiben, Seitenscheiben und Rückscheiben im Fahrzeugbau sowie in kleinen, mittleren oder großflächigen Scheiben im Möbel-, Geräte- oder Bausektor verwendet werden. Die Abmessungen können mehrere Quadratzentimeter bis mehrere Quadratmeter betragen.
Bei den Beschichtungen (3) der erfindungsgemäßen Gegenstände 1 und 2 handelt es sich jeweils um eine Beschichtung, wie sie in der der deutschen Übersetzung des europäischen Patents EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 2 168 T2, Beispiel 1 , Seite 9, Absatz [0063], bis Seite 11 , Absatz [0080], beschrieben wird. Diese Schicht enthält zwei Schichten aus Silber als elektrisch leitfähigem Material (3.1 ).
In den Beschichtungen (3) der erfindungsgemäßen Gegenstände 1 und 2 befinden sich die Datenübertragungsfenster (5).
Die Datenübertragungsfenster (5) des erfindungsgemäßen Gegenstands 1 sind von einem elektrisch leitfähigen Band (6) umgeben, das 40 μm dick ist und aus einer handelsüblichen aufgedruckten Leitfähigkeitspaste auf der Basis von Silber besteht. Sein Bereich (6.2), der parallel zu der Sammelschiene (4.1 ) verläuft, ist 1 mm breit. Die beiden Bereiche (6.3), über die der Bereich (6.2) mit der Sammelschiene (4.1) verbunden ist, sind 250 μm breit und weisen mehrere Unterbrechungen (6.1) auf. Die Datenübertragungsfenster (5) des erfindungsgemäßen Gegenstands 2 sind von zwei elektrisch leitfähigen Bändern (6) umgeben, die beide 40 μm dick sind und aus einer handelsüblichen aufgedruckten Leitfähigkeitspaste auf der Basis von Silber bestehen. Das eine elektrisch leitfähige Band (6) wird von zwei zueinander parallelen, elektrisch leitfähigen Bändern (6.3) gebildet, die mit der Sammelschiene (4.1) verbunden sind. Diesen beiden Bändern (6.3) ist ein elektrisch leitfähiges Band (6) zugeordnet, das aus einem Bereich (6.2), der zu der Sammelschiene (4.1) parallel ist, sowie aus zwei Bereichen (6.4), die von dem Bereich (6.2) parallel zu den Bereichen (6.4) in Richtung Sammelschiene (4.1) verlaufen, mit dieser aber nicht verbunden sind, besteht. Infolge dieser Konfiguration befinden sich die Unterbrechungen (6.1) im Wesentlichen zwischen den Bereichen (6.4) des äußeren elektrisch leitfähigen Bandes (6) und den Bereichen (6.3) des inneren elektrisch leitfähigen Bandes (6).
Die erfindungsgemäßen Gegenstände 1 und 2 werden jeweils mit einer Haftfolie aus Polyvinylbutyral PVB (nicht abgebildet) und einer Floatglasscheibe (nicht abgebildet) mithilfe eines Vorverbundverfahrens (Kalanderwalzen-, Schlangen- oder
Vakuumsackverfahren) und einem Autoklavverfahren haftfest miteinander verbunden, so dass ein für eine Verbundsicherheitsglasscheibe typischer Aufbau
»Floatglasscheibe (1 )/Beschichtung (3) mit Datenübertragungsfenster (5) und Band (6)/Haftfolie/Floatglasscheibe« resultiert.
Bei Anlegen einer elektrischen Spannung von 12 bis 14 V an die Sammelschienen (4.1) und (4.2) der Verbundsicherheitsglasscheiben fließt ein Strom durch den Bereich (3), wodurch sich dieser auf 500C erhitzt, ohne dass sich Heiß- und Kaltstellen oder Lichtflecken bilden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisch großflächig beheizbarer transparenter Gegenstand (1), umfassend: a. mindestens ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat (2), b. mindestens eine großflächige, elektrisch leitfähige, transparente
Beschichtung (3), die mit zwei elektrischen Sammelschienen (4.1 und 4.2) zur Übertragung elektrischer Leistung verbunden ist, c. mindestens einen örtlich begrenzten, von der elektrisch leitfähigen
Beschichtung (3) freien, transparenten Bereich (5) und d. ein elektrisch leitfähiges Band (6), aufgebracht auf der Beschichtung
(3), das die Peripherie des mindestens einen Bereichs (5) zumindest teilweise umgibt und einen elektrischen Widerstand in Ohm pro Quadrat aufweist, der geringer ist als der elektrische Widerstand der Beschichtung (3) in Ohm pro Quadrat, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) mindestens eine Unterbrechung (6.1 ) aufweist.
2. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach Anspruch 1 , wobei das elektrisch leitfähige Band (6) mit einer der beiden Stromsammeischienen (4.1 oder 4.2) verbunden ist.
3. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei nur ein elektrisch leitfähiges Band (6) vorhanden ist, worin sich die mindestens eine Unterbrechung (6.1) befindet.
4. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) mindestens zwei Unterbrechungen (6.1) aufweist.
5. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach Anspruch 4, wobei mindestens zwei elektrisch leitfähige Bänder (6) vorhanden sind, wobei sich die mindestens zwei Unterbrechungen (6.1) zwischen mindestens zwei parallelen Bereichen der mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bänder (6) befinden.
6. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach Anspruch 5, wobei mindestens eines der mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bänder (6) mindestens eine Unterbrechung (6.1) innerhalb des Bandes aufweist.
7. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) die Peripherie des Bereichs (5) vollständig umgibt.
8. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) eine Dicke von 10 bis 100 μm hat.
9. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) einen elektrischen Widerstand < 0,35 Ohm pro Quadrat hat.
10. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das elektrisch leitfähige Band (6) eine Breite von 500 μm bis 3 cm hat.
11. Elektrisch großflächig beheizbarer, transparenter Gegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Bereich (6.2) des elektrisch leitfähigen Bandes (6), der parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Sammelschiene (4.1 oder 4.2), mit der das betreffende Band (6) verbunden ist, liegt, breiter ist als die Bereiche (6.3), die zu der betreffenden Sammelschiene (4.1 oder 4.2) hinführen.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstands (1), wobei
(I) ein elektrisch leitfähiges Material (3.1) großflächig auf ein transparentes, elektrisch isolierendes Substrat (2) aufgebracht wird, wobei mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3), die das Material (3.1) enthält, und mindestens ein örtlich begrenzter, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) freier, transparenter Bereich (5) erzeugt wird, (II) die Beschichtung (3) mit zwei Sammelschienen (4.1 und 4.2) verbunden wird und (III) in die Peripherie des mindestens einen Bereichs (5) auf die
Beschichtung (3) zumindest teilweise ein elektrisch leitfähiges Band (6) aufgebracht wird, wobei das Band (6) mindestens eine Unterbrechung (6.1) aufweist und einen elektrischen Widerstand in Ohm pro Quadrat aufweist, der geringer ist als der elektrische Widerstand der Beschichtung (3) in Ohm pro Quadrat.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiges Band (6) im Verfahrenschritt (III) auf die großflächige, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) aufgedruckt wird.
14. Verwendung des elektrisch großflächig beheizbaren, transparenten Gegenstands gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie im Möbel-, Geräte- und Bausektor.
15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei mindestens ein örtlich begrenzter, von der elektrisch leitfähigen Beschichtung freier, transparenter Bereich (5) als Datenübertragungsfenster fungiert.
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