WO2020025304A1 - Pdlc-fahrzeugscheibe mit einer schicht hoher leitfähigkeit - Google Patents

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WO2020025304A1
WO2020025304A1 PCT/EP2019/068995 EP2019068995W WO2020025304A1 WO 2020025304 A1 WO2020025304 A1 WO 2020025304A1 EP 2019068995 W EP2019068995 W EP 2019068995W WO 2020025304 A1 WO2020025304 A1 WO 2020025304A1
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vehicle window
electrically conductive
layers
glass pane
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PCT/EP2019/068995
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French (fr)
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Florian Manz
Jefferson DO ROSARIO
Michael Labrot
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the invention relates to a PDLC vehicle window with improved optics.
  • PDLC layers polymer dispersed liquid crystal
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • PDLC panes also referred to as PDLC glass (English smart glazing) or intelligent glass, are panes that have such a PDLC layer and can therefore be switched between a transparent and an opaque mode. In the opaque state, the light is scattered through the PDLC layer so that the PDLC disc appears white or milky. Becomes an electric
  • a PDLC layer in a vehicle glazing increases the haze of the glazing despite the electrical voltage being applied. For example, when the sun shines on PDLC glazing in high summer, it heats up Glazing very strongly. The operating temperature of the glazing increases. This heating of the glazing has a negative effect on the PDLC layer integrated over a large area in the glazing.
  • the functionality of the PDLC glazing is visibly restricted. In particular in areas that are far away from the electrical contact (for example busbars) of the PDLC layer, a transparent state of the glazing can hardly be achieved.
  • TL light transmittance
  • Rear windows and rear side windows may be darker.
  • a TL (A) between 15% and 55% is usually understood, although darker windows are also permitted.
  • WO 2017/157626 describes a windshield which comprises an outer pane and an inner pane which are connected to one another via an intermediate layer, a functional element with electrically controllable optical properties being incorporated into the above a central field of view with high light transmission
  • thermoplastic layer is connected to the outer pane and via a region of a second thermoplastic layer to the inner pane, the region of the first thermoplastic layer and / or the region of the second thermoplastic layer being tinted or colored.
  • DE 10043141 A1 relates to a vehicle window system with a variable one
  • Light transmission which consists of an outer pane, an inner pane and an element for changing the transparency, which is formed by a layer or film which can be subjected to a variable electrical voltage.
  • US2014 / 085573 A1 discloses a transparent electrode with metallic nanowires and a polymeric coating layer for protecting the nanowires against corrosion and abrasion.
  • the polymeric coating layer contains nanoparticles and has a sheet resistance of more than about 107 ohms / m 2 .
  • the transparent electrode can be used in LCD and plasma displays.
  • US2014 / 0176836 discloses a switchable window.
  • the window contains first and second substrates (e.g. glass substrates); a liquid crystal confinement layer (e.g., PDLC layer) disposed between the first and second substrates.
  • a low-E coating is provided between the liquid crystal confinement layer and the first substrate.
  • a voltage is applied to the liquid crystal confinement layer via the low-E coating and a transparent, conductive coating.
  • the transparent, conductive coating is on opposite sides of the liquid crystal confinement layer.
  • a disadvantage of PDLC panes in vehicles is the cloudiness of the pane, particularly when the voltage and / or the voltage is increased
  • the invention is therefore based on the object of providing a vehicle window with a PDLC layer which has improved optics.
  • the object could therefore be achieved by a vehicle window according to claim 1 and a vehicle according to claim 15.
  • Preferred embodiments of the invention are given in the dependent claims.
  • the invention thus relates to a vehicle window, which comprises in this order:
  • a PDLC layer comprising a polymer matrix into which
  • Liquid crystal droplets are embedded, and in each case an electrically conductive layer on the two sides of the polymer matrix,
  • Sheet resistance of less than 20 ohms / square, preferably less than 5
  • Ohm / square particularly preferably less than 1 Ohm / square.
  • the electrically conductive layers of the PDLC layer form electrodes which are in contact with the polymer matrix.
  • the electrically conductive layers are formed in the pane according to the invention in such a way that they have a
  • switchable voltage source can be connected. Without an electric field, the liquid crystal droplets of the polymer matrix are not aligned, which leads to the opaque or opaque mode of the disks. When an electric field is applied, the liquid crystal droplets are aligned in the same direction and the PDLC layer becomes transparent. This process is reversible.
  • the task can be solved by a targeted adjustment of the surface resistance and the associated conductivity of the electrically conductive layer. If the conductivity of the electrically conductive layer is increased, the turbidity is reduced in the switched-on mode, in particular in the case of large vehicle windows with a side area of more than 1 m 2 .
  • the vehicle window according to the invention has a significantly improved appearance compared to PDLC vehicle windows according to the prior art.
  • the formation of turbidity at an elevated temperature is reduced by the application of an increased electrical voltage.
  • the optical appearance of the PDLC disc is significantly more valuable if you look at it from the inside, the otherwise unsightly white look is much less or even impossible to detect. In other words, the homogeneity in the switched state is significantly better.
  • the electrical voltage can be, for example, 28 V to 110 V, preferably at least 50 V, particularly preferably at least 30 V. With a voltage of 12 V, a normal operating voltage could be used. This would have the advantage that only a DC / AC converter would be necessary as a ballast.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the surface resistance of the electrically conductive layer can be 2.5 ohms / square to 5 ohms / square. In this advantageous range, with typical distances between two bus conductors and an operating voltage U of 28 V, a sufficiently high conductivity is advantageously achieved even at an operating temperature of over 60 ° C. By optimizing the electrically conductive layer, a conductivity can be found that realizes a full-surface clear vehicle window.
  • the PDLC layer comprises a polymer matrix in which liquid crystal droplets are embedded.
  • the polymer matrix can contain further constituents, e.g. Spacers made of a non-conductive material made of glass or plastic. The spacers are preferably transparent.
  • the PDLC layer also has an electrically conductive layer on both sides of the polymer matrix.
  • the PDLC layer is thus made of two electrically conductive layers with an intermediate polymer matrix into which
  • Liquid crystal droplets are embedded, formed.
  • the electrically conductive layers are preferably transparent. Such electrically conductive layers can have one or more metallic and dielectric thin layers
  • a layer in the sense of the invention can consist of a material (individual layer).
  • a layer can also have two or more individual layers include different materials.
  • the conductivity of an electrically conductive layer is substantially more stable if the electrically conductive layer has at least silver or a silver-containing alloy.
  • Very good electrical conductivity of the electrically conductive layer is achieved by using silver or silver-containing alloys.
  • the proportion of silver required in the electrically conductive layer depends on the desired conductivity of the electrically conductive layer. The lower limit must be selected so that the desired electrical conductivity is achieved.
  • Layers based on thin silver layers can be produced inexpensively and are stable against aging. However, they should be isolated from the environment, especially humidity. It has surprisingly been found that such a structure of the PDLC layer with an operating voltage of up to 30V and an increased operating temperature of up to 80 ° C leads to an improved
  • the total sum of the thickness of the electrically conductive individual layers is between 20 nm and 100 nm.
  • the adjustment of the conductivity over the total thickness of the electrically conductive layer further allows the optimization of the optical properties.
  • the electrically conductive layer can also be a metal layer, preferably a thin layer or a stack of thin layers comprising metal layers of the following metals: e.g. Al, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au, Ni, Cr, W. These metal coatings are called TCC (transparent conductive coating). Typical thicknesses of the individual layers are in the range from 2 to 50 nm.
  • a first electrically conductive layer comprises silver or a silver-containing alloy and a second electrically conductive layer gold or a gold-containing alloy.
  • a preferred embodiment provides that the first electrically conductive layer is arranged on a first side of the polymer matrix and the second electrically conductive layer is arranged on a second side of the polymer matrix, the first side of the polymer matrix being on the second side is opposite the polymer matrix. It was found that the use of gold increases the corrosion resistance of the electrically conductive layers and that these layers are particularly easy to contact.
  • the electrically conductive layer can have the structure of a mesh.
  • the structure of the mesh preferably comprises copper or another electrically conductive material.
  • other materials can be iron, aluminum, gold and their alloys.
  • those mesh grids which have a material with a surface resistance of 0.3 ohm / square to 0.4 ohm / square have proven to be advantageous.
  • U of 28 V a sufficiently high conductivity is achieved even at an operating temperature of over 80 ° C. If two of these layers are used, it is important.
  • the electrically conductive layer is electrically connected to a busbar.
  • the busbar has the task of conducting the current into the electrically conductive layer as evenly as possible.
  • the busbar is preferably strip-shaped and extends along a side edge of the electrically conductive layer.
  • a busbar is connected to an electrically conductive layer in an electrically conductive manner.
  • the busbar can be connected to a voltage source via a flat conductor that extends from the busbar over a side edge of the vehicle window.
  • the PDLC layer can e.g. have a thickness of 5 to 40 pm, preferably 15 to 30 pm.
  • the vehicle window in each case comprises a protective layer which is arranged on both sides of the PDLC layer and in which the PDLC layer is embedded.
  • the PDLC layer is then between the two protective layers.
  • a PDLC layer is provided on both sides with a protective film or carrier film, from which these optional protective layers are formed in the vehicle window.
  • the protective films or carrier films for the PDLC layer serve for protection and better handling.
  • the protective layers are preferably polymeric layers. They preferably contain at least one thermoplastic polymer.
  • the two protective layers can be the same or different.
  • the protective layers can e.g. B.
  • PET Polyethylene terephthalate
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • polypropylene polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resins, acrylates, fluorinated ethylene propylene, polyvinyl fluoride, ethylene tetrafluoroethylene or mixtures thereof.
  • the protective layers are particularly preferred PET layers. This is particularly advantageous with regard to the stabilization of the PDLC layer.
  • each protective layer in particular a protective PET layer, can e.g. B. in the range of 0.04 mm to 1 mm, preferably from 0.15 mm to 0.2 mm.
  • a composite of two protective films with a PDLC layer arranged in between can be used for installation in the vehicle window according to the invention.
  • the vehicle pane according to the invention is a laminated glass pane in which the PDLC layer is contained as a functional layer and, if appropriate, the protective layers arranged above and below it, as described above.
  • the vehicle window comprises an outer and an inner glass pane, which are laminated to one another by one or more laminating films on both sides of the functional layer.
  • the inner glass pane also referred to as an inner pane
  • the glass pane is referred to in the sense of the invention, which is provided when installed in a vehicle as the pane of the vehicle pane facing the vehicle interior.
  • the outer glass pane also referred to as the outer pane, denotes the glass pane which is provided as the pane facing the external environment when installed in a vehicle.
  • the inner glass pane and the outer glass pane can be made of the same material or of a different material.
  • the panes can be made of inorganic glass and / or organic glass (polymers).
  • the inner glass pane and / or the outer glass pane contains glass and / or polymers, preferably flat glass, quartz glass,
  • Borosilicate glass soda-lime glass, alkali aluminum minosilicate glass, polycarbonate and / or polymethacrylate.
  • the inner glass pane and the outer glass pane are preferably made of soda-lime glass.
  • the inner glass pane and the outer glass pane can have the same thickness or different thicknesses.
  • the inner glass pane and the outer glass pane independently of one another have a thickness in the range from 0.4 to 5.0 mm, for. B. 0.4 to 3.9 mm, more preferably 1.6 to 2.5 mm.
  • the outer pane is preferably thicker or the same thickness as the inner pane.
  • the inner glass pane and / or the outer glass pane can be clear or tinted. Tinted glass panes are preferably gray or dark gray.
  • the targeted selection of the optical properties of the windows can be used to adjust the optical properties of the vehicle window according to the invention as described below.
  • the inner glass pane and / or the outer glass pane can have further suitable coatings known per se, e.g. B. non-stick coatings, tinted coatings, anti-scratch coatings or low-E coatings.
  • An example of coated glass is low-E glass (low-emissivity glass).
  • Low-E glasses are coated with one or more metal layers. The metal coating is very thin, e.g. B. it has a thickness of about 10 to 200 nm, for example about 100 nm.
  • the coating is preferably located on the inside of the glass pane relative to the vehicle pane.
  • the inner glass pane and / or the outer glass pane has a low-E coating, particularly preferably only the inner glass pane having a low-E coating.
  • the vehicle window also comprises one or more laminating layers, in particular polymeric laminating layers, between the outer glass pane and the PDLC layer or protective layer and between the inner glass pane and the PDLC layer or protective layer.
  • the laminating layers preferably contain a thermoplastic polymer. The following information relates independently of one another to all of these one or more lamination layers, unless stated otherwise.
  • the laminating layers can be the same or different.
  • laminating foils are used as the starting material for forming the laminating layers. They serve to glue or laminate the components of the vehicle window around the adhesive
  • the laminating layer can e.g. B. polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate,
  • Polyurethane polypropylene, polyacrylate, polyethylene, polycarbonate,
  • the lamination layer contains polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate, polyurethane, and / or mixtures thereof and / or copolymers thereof, PVB lamination layers being preferred.
  • PVB polyvinyl butyral
  • the lamination layers preferably PVB lamination layers, preferably have a thickness of 0.1 to 1.5 mm, more preferably 0.3 to 0.9 mm.
  • Vehicle window optionally one or more additional functional
  • ⁇ in particular polymeric functional layers between the inner and outer glass sheet.
  • Examples are acoustic foils and IR-reflecting foils or the acoustic layers or IR-reflecting layers formed therefrom. IR stands for infrared.
  • the functional layers are preferably arranged between two laminator layers. The layers that are closest to the inner and outer glass sheet are in
  • the functional layers have e.g. each have a thickness in the range of 0.04 to 1.5 mm, preferably 0.1 to 1.1 mm, more preferably 0.3 to 0.9 mm.
  • Acoustic layers are e.g. from several, e.g. three, PVB layers, with a softer PVB layer in the middle. Since the acoustic layers are also suitable as laminating layers, they can perform a double function.
  • At least two laminating layers are encompassed between the outer glass pane and the PDLC layer, and an IR-reflecting layer composed of a polymeric carrier layer and an IR-reflecting coating thereon is arranged between the two laminating layers.
  • the lamination layers preferably PVB lamination layers, and optionally used functional layers and protective layers, in particular PET layers, can be transparent, colorless or tinted. Tinted layers are preferably gray layers. Corresponding foils are commercially available.
  • the inner glass pane and / or the outer glass pane can be tinted, the tinted glass pane preferably being a gray or dark gray
  • the PDLC layer is laterally sealed with an adhesive sealant and / or a thermoplastic strip. It is advantageous that the adhesive sealant and / or the thermoplastic strip protects the PDLC layer from corrosion. It is understood that laterally refers to the side surfaces of the PDLC layer in contrast to the top and bottom of the PDLC layer.
  • the PDLC layer can thus extend over the entire surface of the vehicle window or be present over part of the surface.
  • the top view of the PDLC layer is preferably in the central region of the
  • the area of the PDLC layer preferably at least 30%, more preferably at least 50% of the area of the
  • the vehicle window according to the invention is suitable for all vehicles, for. B.
  • Motor vehicles trains, ships or aircraft, especially motor vehicles are preferred.
  • suitable motor vehicles are buses, tractors, trucks and passenger cars, with passenger cars being particularly preferred.
  • the vehicle window is one
  • Sunroof a glass roof, a rear window, a windshield, a rear side window or a front side window, preferably in a motor vehicle.
  • the invention also relates to a vehicle comprising at least one
  • Vehicle window according to the invention the vehicle preferably a
  • Fig. 1 is a plan view of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of an embodiment of a PDLC layer according to the invention
  • Fig. 3 is a cross-sectional view along the section line A-A 'through the
  • FIG. 4 shows an enlarged illustration of the cross-sectional illustration from FIG. 3;
  • Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of a vehicle window
  • PDLC layer in cloudy or opaque mode (switched off mode);
  • Fig. 6 is a schematic cross-sectional view of a vehicle window
  • Fig. 7 is a schematic representation of another invention
  • Vehicle window with PDLC layer Vehicle window with PDLC layer.
  • FIG. 1 shows a plan view of a vehicle window 13 according to the invention.
  • the vehicle window 13 is a roof window
  • the PDLC layer 4 has two bus bars 14a and 14b.
  • the two busbars 14 are provided for the electrical contacting of the PDLC layer 4.
  • Busbars 14 run as two strips 14a and 14b each along one edge of the PDLC layer 4. It goes without saying that the busbars 14 do not have to be arranged or not only along a side edge of the PDLC layer 4, but can be arranged in any way.
  • the busbars 14 collect and conduct the current that flows through an electrically conductive layer 3 of the PDLC layer 4.
  • the strips 14a and 14b are each on the opposite protective film
  • FIG. 2 shows a top view of an embodiment of a PDLC layer according to the invention.
  • the PDLC layer 4 is a multilayer film, which over the
  • Busbar 14 a and 14b and a flat conductor 15 is connected to an external voltage source.
  • FIG. 3 schematically shows a vehicle pane according to the invention in cross section with an outer glass pane 1, a laminating layer 2, a PDLC layer 4, a laminating layer 6 and an inner glass pane 7.
  • the laminating layers 2 and 6 are each a PVB film.
  • further intermediate layers can be arranged between the glass pane 1 and the laminating layer 2.
  • Interlayers can have polyvinyl butyral, ethylene vinyl acetate, polyurethane and / or mixtures and / or copolymers thereof and a polymer film.
  • the vehicle window 13 has an opaque cover print on a circumferential edge region of the inside surface II of the outer glass window 1, for example a black print made of a ceramic color
  • FIG. 4 shows an enlarged representation of the cross section from FIG. 3.
  • the PDLC layer 4 is made of two electrically conductive, preferably
  • the two electrically conductive layers 3 and 5 are each electrically connected to a busbar 14 (FIG. 3).
  • the busbar 14 a is designed as a narrow edge strip of a first electrically conductive layer 5 and the busbar 14 b is designed as a narrow edge strip of a second electrically conductive layer 3.
  • the bus bars 14 a and 14 b each form the electrical connection for the voltage supply of the electrically conductive layers 3 and 5.
  • the bus bars 14 are significantly thicker than the electrical ones conductive layers 3 and 5, so that the true relationships are not to scale.
  • the electrically conductive layers 3 and 5 can each contain a plurality of metallic and dielectric thin layers.
  • the metallic layers consist of silver, which means that the electrically conductive layers 3 and 5 have a surface resistance in the range of 0.5
  • the total thickness of one of the electrically conductive layers 3 or 5 is 50 nm.
  • Such an electrically conductive layer 3 or 5 on the basis of thin silver layers is inexpensive to produce and is stable to aging.
  • the electrically conductive layer 5 can contain gold as a metallic layer.
  • the electrically conductive layer can be designed as a mesh.
  • a mesh contains copper and is replaced by a
  • the mesh consists of linear copper conductors that have a width between 5 pm and 20 pm (micrometers).
  • the particular advantage of a mesh is the relatively low sheet resistance of 0.3
  • 5 and 6 show the operation of the PDLC technology on one
  • the PDLC layer 4 is connected to a voltage source V via the two electrically conductive layers 3 and 5.
  • the circuit can be closed (ON mode, S ') and opened (OFF mode, S) using a switch S / S'. In the ON mode (switched on or transparent mode) an electrical field is applied, then they are directed into the ON mode (switched on or transparent mode).
  • FIG. 7 schematically shows a further vehicle window according to the invention in cross section with an outer glass window 1 and a thickness of 2.1 mm made of clear glass, a laminating layer 2 with a thickness of 0.38 mm made of clear PVB, a protective layer 11 for the PDLC Layer, a PDLC layer 4, a
  • the protective layers 11 and 12 can each be formed from a PET film.

Landscapes

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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Fahrzeugscheibe, umfassend in dieser Reihenfolge a) eine äußere Glasscheibe (1), b) eine oder mehrere Laminierschichten (2), c) eine PDLC-Schicht (4), umfassend eine Polymermatrix (9), in die Flüssigkristalltröpfchen (8) eingebettet sind, und jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht (3, 5) auf den beiden Seiten der Polymermatrix (9), d) eine oder mehrere Laminierschichten (6) und e) eine innere Glasscheibe (7), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (3, 5) einen Flächenwiderstand von weniger als 20 Ohm/Quadrat, bevorzugt weniger als 5 Ohm/Quadrat, besonders bevorzugt weniger als 1 Ohm/Quadrat aufweist.

Description

PDLC-Fahrzeugscheibe mit einer Schicht hoher Leitfähigkeit
Die Erfindung betrifft eine PDLC-Fahrzeugscheibe mit verbesserter Optik.
PDLC-Schichten (PDLC = polymer dispersed liquid crystal) sind meist weiße Filme, deren Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar ist, insbesondere sind sie zwischen einem transparenten Modus und einem opaken Modus umschaltbar.
PDLC-Scheiben, auch als PDLC-Glas (engl smart glazing) oder Intelligentes Glas bezeichnet, sind Scheiben, die eine solche PDLC-Schicht aufweisen und daher zwischen einem transparenten und einem opaken Modus umgeschaltet werden können. Im opaken Zustand wird das Licht durch die PDLC-Schicht gestreut, so dass die PDLC-Scheibe weiß oder milchig erscheint. Wird eine elektrische
Spannung an die PDLC-Schicht angelegt, dann richten sich die Flüssigkristalle in eine gemeinsame Richtung aus und die zuvor opake PDLC-Schicht wird transparent, d.h. die Transmission von Licht durch die PDLC-Schicht wird erhöht.
Der heutige Markt für PDLC-Scheiben ist insbesondere für den Einsatz als Fenster in der Bauindustrie ausgerichtet. Scheiben aus PDLC-Glas sind aber auch für Fahrzeuge interessant, insbesondere für die Automobilverglasung. Hier können sie z.B. den Einbau von Sonnenblenden überflüssig machen.
Bei Einsatz von PDLC-Glas für die Automobilverglasung sind besondere
Anforderungen hinsichtlich der optischen Eigenschaften zu berücksichtigen, die Anpassungen erfordern.
Durch die Integration einer PDLC-Schicht in eine Fahrzeugverglasung wird die Trübung der Verglasung trotz angelegter elektrischer Spannung erhöht. Wenn z.B. im Hochsommer die Sonne auf eine PDLC-Verglasung scheint, heizt sich die Verglasung sehr stark auf. Dabei steigt die Betriebstemperatur der Verglasung. Diese Aufheizung der Verglasung wirkt sich negativ auf die in der Verglasung großflächig integrierte PDLC-Schicht aus. Die Funktionalität der PDLC-Verglasung ist sichtbar eingeschränkt. Insbesondere in Bereichen, die weit entfernt von der elektrischen Kontaktierung (z.B. Sammelleiter, sogenannte Busbars) der PDLC- Schicht liegen, kann ein transparenter Zustand der Verglasung kaum erreicht werden.
Auch bei einer Erhöhung der angelegten elektrischen Spannung ergibt sich ein weißer Schleier, der eine klare Sicht behindert. Besonders weiße PDLC-Schichten in Verglasungen mit hoher Transmission, z.B. einem Lichttransmissionsgrad über 70%, wie er gewöhnlich für Windschutzscheiben und vordere Seitenscheiben von
Fahrzeugen erforderlich ist, zeigen eine störende Trübung. Bei heutigen
Glasdächern von Automobilen liegt der Lichttransmissionsgrad TL(A) üblicherweise zwischen 7% und 25%. Heckscheiben und hintere Seitenscheiben dürfen dunkler sein. Allerdings bei dunklen Heck- bzw. Seitenscheiben versteht man üblicherweise eine TL(A) zwischen 15 % und 55%, wobei auch dunklere Scheiben erlaubt sind.
WO 2017/157626 beschreibt eine Windschutzscheibe, die eine Außenscheibe und eine Innenscheibe umfasst, die über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind, wobei oberhalb eines zentralen Sichtfelds mit hoher Lichttransmission ein Funktionselement mit elektrisch regelbaren optischen Eigenschaften in die
Zwischenschicht eingelagert ist, das über einen Bereich einer ersten
thermoplastischen Schicht mit der Außenscheibe und über einen Bereich einer zweiten thermoplastischen Schicht mit der Innenscheibe verbunden ist, wobei der Bereich der ersten thermoplastischen Schicht und/oder der Bereich der zweiten thermoplastischen Schicht getönt oder gefärbt ist.
DE 10043141 A1 betrifft ein Fahrzeugscheiben-System mit veränderlicher
Lichtdurchlässigkeit, das aus einer äußeren Scheibe, einer inneren Scheibe und einem Element zur Veränderung der Transparenz besteht, welches von einer mit einer veränderlichen elektrischen Spannung beaufschlagbaren Schicht oder Folie gebildet wird. US2014/085573 A1 offenbart eine transparente Elektrode mit metallischen Nanodrähte und einer polymere Überzugsschicht zum Schutz der Nanodrähte vor Korrosion und Abrieb. Die polymere Überzugsschicht enthält Nanopartikel und weist einen Schichtwiderstand von mehr als etwa 107 Ohm / m2 auf. Die transparente Elektrode kann in LCD- und Plasma-Displays verwendet werden.
US2014/0176836 offenbart ein schaltbares Fenster. Das Fenster enthält ein erstes und zweites Substrat (z. B. Glassubstrate); eine Flüssigkristall-Einschlussschicht (z. B. PDLC- Schicht), die zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat angeordnet ist. Eine Low-E- Beschichtung ist zwischen der Flüssigkristall-Einschlussschicht und dem ersten Substrat vorgesehen. Eine Spannung wird an die Flüssigkristall-Einschlussschicht über die Low-E- Beschichtung und eine transparente, leitende Beschichtung angelegt. Die transparente, leitende Beschichtung befindet sich auf gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkristall- Einschlussschicht. Durch Einstellen der an der Flüssigkristallschicht angelegten Spannung kann das Fenster wahlweise zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand mit unterschiedlichen Durchlässigkeiten für sichtbares Licht umgeschaltet werden.
Nachteilig bei PDLC-Scheiben in Fahrzeugen ist die Trübung der Scheibe, insbesondere bei einer Erhöhung der elektrischen Spannung und/oder der
Betriebstemperatur. Selbst im eingeschalteten Modus erscheint die PDLC-Scheibe zu weiß und eher intransparent. Auch von innen betrachtet, ist die Trübung in Form einer unansehnlichen weißen Optik erkennbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeugscheibe mit einer PDLC-Schicht bereitzustellen, die eine verbesserte Optik aufweist.
Die Aufgabe konnte daher durch eine Fahrzeugscheibe gemäß Anspruch 1 und ein Fahrzeug gemäß Anspruch 15 gelöst werden. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben. Die Erfindung betrifft somit eine Fahrzeugscheibe, die in dieser Reihenfolge umfasst:
a) eine äußere Glasscheibe,
b) eine oder mehrere Laminierschichten ,
c) eine PDLC-Schicht, umfassend eine Polymermatrix, in die
Flüssigkristalltröpfchen eingebettet sind , und jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht auf den beiden Seiten der Polymermatrix,
d) eine oder mehrere Laminierschichten und
e) eine innere Glasscheibe,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht einen
Flächenwiderstand von weniger als 20 Ohm/Quadrat, bevorzugt weniger als 5
Ohm/Quadrat, besonders bevorzugt weniger als 1 Ohm/Quadrat aufweist.
Die elektrisch leitfähigen Schichten der PDLC-Schicht bilden Elektroden , die mit der Polymermatrix in Kontakt sind. Die elektrisch leitfähigen Schichten sind in der erfindungsgemäßen Scheibe so ausgebildet, dass sie mit einer ein- und
ausschaltbaren Spannungsquelle verbunden werden können . Ohne elektrisches Feld sind die Flüssigkristalltröpfchen der Polymermatrix nicht ausgerichtet, was zum trüben oder opaken Modus der Scheiben führt. Bei Anlegen eines elektrischen Feldes werden die Flüssigkristalltröpfchen in gleicher Richtung ausgerichtet und die PDLC-Schicht wird transparent. Dieser Vorgang ist reversibel.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die Aufgabe durch eine gezielte Einstellung des Flächenwiderstands und damit einhergehender Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht gelöst werden kann . Wird die Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht erhöht, so wird die Trübung im eingeschalteten Modus, insbesondere bei großen Fahrzeugscheiben mit einer Seitenfläche von über 1 m2, reduziert.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe zeigt gegenüber PDLC-Fahrzeugscheiben nach dem Stand der Technik eine deutlich verbesserte Optik. I nsbesondere verringert sich die Bildung von Trübungen bei einer erhöhten Temperatur durch Anlegen einer erhöhten elektrischen Spannung. Ferner ist die optische Anmutung der PDLC-Scheibe deutlich werthaltiger, wenn man aus dem I nneren auf sie blickt, die sonst übliche unansehnliche weiße Optik ist viel weniger oder sogar gar nicht mehr feststellbar. Mit andern Worten die Homogenität im geschalteten Zustand ist deutlich besser.
Die elektrische Spannung kann beispielsweise 28 V bis 1 10V, bevorzugt wenigstens 50V, besonders bevorzugt wenigstens 30V betragen. Bei einer Spannung von 12 V könnte eine übliche Betriebsspannung verwendet werden. Dies hätte den Vorteil, dass lediglich ein DC / AC Wandler als Vorschaltelement nötig wäre.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Flächenwiderstand der elektrischen leitfähigen Schicht 2,5 Ohm/Quadrat bis 5 Ohm/Quadrat betragen kann. In diesem vorteilhaften Bereich wird bei typischen Abständen zwischen zwei Sammelleitern und einer Betriebsspannung U von 28 V vorteilhaft eine ausreichend hohe Leitfähigkeit auch bei einer Betriebstemperatur von über 60 °C erreicht. Durch eine Optimierung der elektrisch leitfähigen Schicht kann eine Leitfähigkeit gefunden werden, die eine vollflächig klare Fahrzeugscheibe realisiert.
Die PDLC-Schicht umfasst eine Polymermatrix, in die Flüssigkristalltröpfchen eingebettet sind. Neben den Flüssigkristalltröpfchen kann die Polymermatrix weitere Bestandteile enthalten, z.B. Abstandshalter aus einem nichtleitenden Material aus Glas oder Kunststoff. Die Abstandshalter sind bevorzugt transparent.
Die PDLC-Schicht weist ferner jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht auf beiden Seiten der Polymermatrix auf. Die PDLC-Schicht wird somit aus zwei elektrisch leitfähigen Schichten mit einer dazwischenliegenden Polymermatrix, in die
Flüssigkristalltröpfchen eingebettet sind, gebildet.
Die elektrisch leitfähigen Schichten sind bevorzugt transparent. Solche elektrisch leitfähige Schichten können eine oder mehrere metallische und dielektrische dünne
Einzellage aufweisen. Eine Schicht im Sinne der Erfindung kann aus einem Material (Einzellage) bestehen. Eine Schicht kann aber auch zwei oder mehrere Einzellagen unterschiedlichen Materials umfassen. In einer bevorzugten Ausführung hat es sich gezeigt, dass die Leitfähigkeit einer elektrisch leitfähigen Schicht dann wesentlich stabiler ist, wenn die elektrisch leitfähige Schicht zumindest Silber oder eine silberhaltige Legierung aufweist. Durch die Verwendung von Silber oder silberhaltigen Legierungen wird eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht erreicht. Der benötigte Anteil an Silber in der elektrisch leitfähigen Schicht hängt von der gewünschten Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht ab. Die Untergrenze ist so zu wählen, dass die gewünschte elektrische Leitfähigkeit erzielt wird. Schichten auf der Basis von dünnen Silberschichten sind kostengünstig herstellbar und alterungsstabil. Sie sollten dennoch vor der Umgebung, insbesondere Luftfeuchtigkeit isoliert werden. Es hat sich überraschend gezeigt, dass ein solcher Aufbau der PDLC-Schicht bei einer Betriebsspannung von bis zu 30V und einer erhöhten Betriebstemperatur von bis zu 80°C zu einer verbesserten
Transparenz der PDLC-Schicht führt und damit die optischen Eigenschaften der
Fahrzeugscheibe erheblich verbessert.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe beträgt die Gesamtsumme der Dicke der elektrisch leitfähigen Einzellagen zwischen 20 nm und 100 nm. Die Einstellung der Leitfähigkeit über die Gesamtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht gestattet weiterhin die Optimierung der optischen Eigenschaften.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann auch eine Metallschicht sein, vorzugsweise eine Dünnschicht oder ein Stapel von Dünnschichten, die Metallschichten aus folgenden Metallen umfassen: z.B. AI, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au, Ni, Cr, W. Diese Metallbeschichtungen werden als TCC (transparent conductive coating) bezeichnet. Typische Dicken der Einzelschichten liegen im Bereich von 2 bis 50 nm.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe umfasst eine erste elektrisch leitfähige Schicht Silber oder eine silberhaltige Legierung und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht Gold oder eine goldhaltige Legierung. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die erste elektrisch leitfähige Schicht auf einer ersten Seite der Polymermatrix und die zweite elektrisch leitfähige Schicht auf einer zweiten Seite der Polymermatrix angeordnet ist, wobei die erste Seite der Polymermatrix der zweiten Seite der Polymermatrix gegenüber liegt. Es wurde festgestellt, dass bei der Verwendung von Gold die Korrosionsbeständigkeit der elektrisch leitfähigen Schichten verstärkt wird und diese Schichten besonders gut kontaktierbar sind.
Alternativ kann die elektrisch leitfähige Schicht die Struktur eines Maschengitters aufweisen. Die Struktur des Maschengitters umfasst bevorzugt Kupfer oder einen anderen elektrisch leitenden Werkstoff. Weitere Werkstoffe neben Kupfer können Eisen, Aluminium, Gold und deren Legierungen sein.
Insbesondere erweisen sich solche Maschengitter als vorteilhaft, die ein Material mit einem Flächenwiderstand von 0,3 Ohm/Quadrat bis 0,4 Ohm/Quadrat aufweisen. In diesem vorteilhaften Bereich wird bei einer Betriebsspannung U von 28 V eine ausreichend hohe Leitfähigkeit auch bei einer Betriebstemperatur von über 80 °C erreicht. Wenn zwei dieser Schichten verwendet werden, ist es wichtig
unterschiedliche Strukturen oder Orientierungen zu verwenden, um einen Moire- Effekt zu vermeiden.
Die elektrisch leitfähige Schicht ist mit einem Sammelleiter elektrisch verbunden. Der Sammelleiter hat die Aufgabe, möglichst gleichmäßig den Strom in die elektrisch leitfähige Schicht zu leiten. Der Sammelleiter ist vorzugsweise streifenförmig ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Seitenkante der elektrisch leitfähigen Schicht. Jeweils ein Sammelleiter ist mit einer elektrisch leitfähigen Schicht elektrisch leitend verbunden. Der Sammelleiter kann über einen Flachleiter, der sich ausgehend von dem Sammelleiter über eine Seitenkante der Fahrzeugscheibe erstreckt, an eine Spannungsquelle angeschlossen werden.
Die PDLC-Schicht kann z.B. eine Dicke von 5 bis 40 pm, bevorzugt von 15 bis 30 pm aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe jeweils eine Schutzschicht, die auf beiden Seiten der PDLC-Schicht angeordnet und in die die PDLC-Schicht eingebettet ist. Die PDLC-Schicht befindet sich dann zwischen den beiden Schutzschichten . I n der Regel ist eine PDLC-Schicht auf beiden Seiten mit einer Schutzfolie bzw. Trägerfolie versehen, aus denen sich in der Fahrzeugscheibe diese optionalen Schutzschichten bilden . Die Schutzfolien bzw. Trägerfolien für die PDLC-Schicht dienen dem Schutz und der besseren Handhabung. Es ist aber auch möglich , die PDLC-Schichten ohne solche Schutzschichten zu verwenden .
Abgesehen von der PDLC-Schicht werden für die in der Fahrzeugscheibe
enthaltenen Schichten gewöhnlich entsprechende Folien für die Herstellung eingesetzt.
Die Schutzschichten sind bevorzugt polymere Schichten . Bevorzugt enthalten sie zumindest ein thermoplastisches Polymer. Die beiden Schutzschichten können gleich oder verschieden sein . Die Schutzschichten können z. B.
Polyethylenterephthalat (PET), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Polypropylen , Polycarbonat, Polymethylmetacrylat, Polyacrylat, Polyvinylchlorid , Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, fluorierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid Ethylen-Tetrafluorethylen oder Mischungen davon enthalten. Besonders bevorzugt sind die Schutzschichten PET-Schichten . Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Stabilisierung der PDLC-Schicht.
Die Dicke jeder Schutzschicht, insbesondere einer PET-Schutzschicht kann z. B. im Bereich von 0,04 mm bis 1 mm, bevorzugt von 0, 1 5 mm bis 0,2 mm, liegen .
Ein Verbund aus zwei Schutzfolien mit dazwischen angeordneter PDLC-Schicht kann für den Einbau in die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe eingesetzt werden .
Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe ist eine Verbundglasscheibe, in der die PDLC-Schicht als funktionelle Schicht und gegebenenfalls die darüber und darunter angeordneten Schutzschichten wie vorstehend beschrieben enthalten sind . Daneben umfasst die Fahrzeugscheibe eine äußere und eine innere Glasscheibe, die durch eine oder mehrere Laminierfolien auf beiden Seiten der funktionellen Schicht zu einem festen Verbund laminiert sind . Mit der inneren Glasscheibe, auch als I nnenscheibe bezeichnet, wird im Sinne der Erfindung die Glasscheibe bezeichnet, die beim Einbau in ein Fahrzeug als die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Scheibe der Fahrzeugscheibe vorgesehen ist. Mit der äußeren Glasscheibe, auch als Außenscheibe bezeichnet, wird die Glasscheibe bezeichnet, die beim Einbau in ein Fahrzeug als die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe vorgesehen ist.
Die innere Glasscheibe und die äußere Glasscheibe können aus dem gleichen Material oder aus verschiedenem Material sein . Die Scheiben können aus anorganischem Glas und/oder organischem Glas (Polymere) sein. I n einer bevorzugten Ausführungsform enthält die innere Glasscheibe und/oder die äußere Glasscheibe Glas und/oder Polymere, bevorzugt Flachglas, Quarzglas,
Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Alkalialu minosilikatglas, Polycarbonat und/oder Polymethacrylat. Die innere Glasscheibe und die äußere Glasscheibe sind bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas.
Die innere Glasscheibe und die äußere Glasscheibe können die gleiche Dicke oder unterschiedliche Dicken aufweisen. Bevorzugt weisen die innere Glasscheibe und die äußere Glasscheibe unabhängig voneinander eine Dicke im Bereich von 0,4 bis 5,0 mm, z. B. 0,4 bis 3,9 mm, bevorzugter 1 ,6 bis 2,5 mm , auf. Aus mechanischen Gründen ist die Außenscheibe bevorzugt dicker oder gleich dick wie die innere Scheibe.
Die innere Glasscheibe und/oder die äußere Glasscheibe können klar oder getönt sein . Getönte Glasscheiben sind bevorzugt grau oder dunkelgrau . Die gezielte Auswahl der optischen Eigenschaften der Scheiben kann zur erfindungsgemäßen Einstellung der optischen Eigenschaften der Fahrzeugscheibe dienen wie nachstehend beschrieben . Die innere Glasscheibe und/oder die äußere Glasscheibe können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen , z. B. Antihaftbeschichtungen , getönte Beschichtungen , Antikratzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen. Ein Beispiel für beschichtetes Glas ist Low-E-Glas (Low-Emissivity-Glas). Low-E-Gläser sind mit einer oder mehreren Metallschichten beschichtet. Die Metallbeschichtung ist sehr dünn, z. B. weist sie eine Dicke von etwa 1 0 bis 200 nm, z.B. etwa 1 00 nm auf. Bei Einsatz einer beschichteten Glasscheibe als innerer und/oder äußerer Glasscheibe befindet sich die Beschichtung vorzugsweise auf der I nnenseite der Glasscheibe relativ zur Fahrzeugscheibe.
I n einer bevorzugten Ausführungsform weist die innere Glasscheibe und/oder die äußere Glasscheibe eine Low-E-Beschichtung auf, wobei besonders bevorzugt nur die innere Glasscheibe eine Low-E-Beschichtung aufweist.
Die Fahrzeugscheibe umfasst ferner zwischen äußerer Glasscheibe und PDLC- Schicht oder Schutzschicht und zwischen innerer Glasscheibe und PDLC-Schicht oder Schutzschicht jeweils eine oder mehrere Laminierschichten, insbesondere polymere Laminierschichten . Vorzugsweise enthalten die Laminierschichten ein thermoplastisches Polymer. Die folgenden Angaben beziehen sich unabhängig voneinander auf alle diese eine oder mehrere Laminierschichten, sofern nicht anders angegeben. Die Laminierschichten können gleich oder verschieden sein .
I n der Regel werden als Ausgangsmaterial zur Bildung der Laminierschichten entsprechende handelsübliche Laminierfolien eingesetzt. Sie dienen zur Verklebung bzw. Laminierung der Komponenten der Fahrzeugscheibe um den haftenden
Glasverbund zu erhalten .
Die Laminierschicht kann z. B. Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat,
Polyurethan , Polypropylen, Polyacrylat, Polyethylen, Polycarbonat,
Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluoriniertes Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen und/oder ein Gemisch und/oder ein Copolymer davon enthalten . Vorzugsweise enthält die Laminierschicht Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat, Polyurethan, und/oder Gemische davon und/oder Copolymere davon, wobei PVB- Laminierschichten bevorzugt sind.
Die Laminierschichten, bevorzugt PVB-Laminierschichten, weisen bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 1 ,5 mm, bevorzugter von 0,3 bis 0,9 mm, auf.
Neben den vorstehend genannten polymeren Laminierschichten kann die
Fahrzeugscheibe gegebenenfalls eine oder mehrere zusätzliche funktionelle
Schichten, insbesondere polymere funktionelle Schichten zwischen der inneren und äußeren Glasscheibe aufweisen. Beispiele sind Akustikfolien und IR-reflektierende Folien bzw. die daraus gebildeten Akustikschichten oder IR-reflektierenden- Schichten. IR steht als Abkürzung für Infrarot. Sofern neben den Laminierschichten weitere funktionelle Schichten enthalten sind, sind die funktionellen Schichten bevorzugt zwischen zwei Laminerschichten angeordnet. Die Schichten, die am nächsten zur inneren und äußeren Glasscheibe angeordnet sind, sind im
allgemeinen Laminierschichten.
Die funktionellen Schichten weisen z.B. jeweils eine Dicke im Bereich von 0,04 bis 1 ,5 mm, bevorzugt 0,1 bis 1 ,1 mm, bevorzugter von 0,3 bis 0,9 mm auf.
Akustikschichten sind z.B. aus mehreren, z.B. drei, PVB-Schichten aufgebaut, wobei in der Mitte eine weichere PVB-Schicht enthalten ist. Da die Akustikschichten auch als Laminierschichten geeignet sind, können sie eine Doppelfunktion ausüben.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen der äußeren Glasscheibe und der PDLC-Schicht mindestens zwei Laminierschichten umfasst und zwischen den beiden Laminierschichten ist eine IR-reflektierende Schicht aus einer polymeren Trägerschicht und einer darauf befindlichen IR-reflektierenden Beschichtung angeordnet. Die Laminierschichten , bevorzugt PVB-Laminierschichten , sowie optional verwendeten funktionellen Schichten und Schutzschichten , insbesondere PET- Schichten, können transparent, farblos oder getönt sein. Getönte Schichten sind bevorzugt graue Schichten . Entsprechende Folien sind im Handel erhältlich.
Die innere Glasscheibe und/oder die äußere Glasscheibe können getönten sein, wobei die getönte Glasscheibe vorzugsweise eine graue oder dunkelgraue
Glasscheibe ist.
I n einer bevorzugten Ausführungsform ist die PDLC-Schicht seitlich mit einer Klebedichtmasse und/oder einem Thermoplaststreifen abgedichtet. Vorteilhaft ist, dass die Klebedichtmasse und/oder der Thermoplaststreifen die PDLC-Schicht vor Korrosion schützt. Es versteht sich , dass seitlich sich auf die Seitenflächen der PDLC-Schicht im Gegensatz zur Ober- und Unterseite der PDLC-Schicht bezieht.
Die PDLC-Schicht kann sich somit vollflächig über die gesamte Fahrzeugscheibe erstrecken oder teilflächig vorliegen . Bei der teilflächigen Anordnung befindet sich die PDLC-Schicht bei Draufsicht bevorzugt im zentralen Bereich der
Fahrzeugscheibe, wobei der Flächeninhalt der PDLC-Schicht vorzugsweise mindestens 30%, bevorzugter mindestens 50% des Flächeninhalts der
Fahrzeugscheibe ausmacht.
Bei Fahrzeugscheiben ist häufig nur ein Teil der Scheibe durchsichtig. Bei einer Dachscheibe können z. B. teilweise nur 30% der Scheibe transparent sein. Der Rest der Scheibe ist z. B. hinter dem Fahrzeughimmel (Stoff) bzw. durch einen
Schwarzdruck auf der Scheibe abgedunkelt. I n der Regel ist es bevorzugt 1 00% des Durchsichtbereichs der Fahrzeugscheibe mit der PDLC-Schicht auszustatten .
Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe eignet sich für alle Fahrzeuge, z. B.
Kraftfahrzeuge, Züge, Schiffs- oder Luftfahrzeuge, wobei Kraftfahrzeuge besonders bevorzugt sind. Beispiele für geeignete Kraftfahrzeuge sind Busse, Traktoren, Lastkraftwagen und Personenkraftwagen, wobei Personenkraftwagen besonders bevorzugt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeugscheibe eine
Schiebedachscheibe, ein Glasdach, eine Heckscheibe, eine Windschutzscheibe, eine hintere Seitenscheibe oder eine vordere Seitenscheibe, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, umfassend mindestens eine
erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe, wobei das Fahrzeug bevorzugt ein
Kraftfahrzeug ist. Geeignete und bevorzugte Fahrzeuge sind vorstehend genannt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von nicht einschränkenden
Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
Die Erfindung wird im Folgenden und in den beigefügten Figuren erläutert. In diesen zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Fahrzeugscheibe mit einer PDLC-Schicht,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen PDLC- Schicht,
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' durch die
Fahrzeugscheibe aus Figur 1 ,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Querschnittdarstellung aus Fig 3;
Fig. 5 eine schematische Querschnittdarstellung einer Fahrzeugscheibe mit
PDLC-Schicht im trüben bzw. opaken Modus (ausgeschalteter Modus);
Fig. 6 eine schematische Querschnittdarstellung einer Fahrzeugscheibe mit
PDLC-Schicht im transparenten Modus (eingeschalteter Modus);
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen
Fahrzeugscheibe mit PDLC-Schicht.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe 13. Die Fahrzeugscheibe 13 ist in diesem Beispiel als Dachscheibe eines
Personenkraftwagens ausgebildet und mit einer PDLC-Schicht 4 ausgestattet. Die PDLC-Schicht 4 weist zwei Sammelleiter 14a und 14b auf. Die zwei Sammelleiter 14 sind zur elektrischen Kontaktierung der PDLC-Schicht 4 vorgesehen. Die
Sammelleiter 14 verlaufen als zwei Streifen 14a und 14b entlang jeweils einer Kante der PDLC-Schicht 4. Es versteht sich, dass die Sammelleiter 14 nicht oder nicht nur entlang einer Seitenkante der PDLC-Schicht 4 angeordnet sein müssen, sondern beliebig angeordnet sein können. Die Sammelleiter 14 sammeln und leiten den Strom, der durch eine elektrisch leitfähige Schicht 3 der PDLC-Schicht 4 fließt. Die Streifen 14a und 14b sind jeweils auf der gegenüberliegenden Schutzfolie
angeordnet, wie in Figur 2 genauer beschrieben wird. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen PDLC-Schicht. Die PDLC-Schicht 4 ist eine Mehrschichtfolie, die über die
Sammelleiter 14 a und 14b und jeweils einen Flachleiter 15 mit einer externen Spannungsquelle verbunden ist.
Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe im Querschnitt mit einer äußeren Glasscheibe 1 , einer Laminierschicht 2, einer PDLC-Schicht 4, einer Laminierschicht 6 und einer inneren Glasscheibe 7. Die Laminierschichten 2 und 6 sind jeweils eine PVB-Folie. Zusätzlich können weitere Zwischenschichten zwischen der Glasscheibe 1 und Laminierschicht 2 angeordnet sein. Die
Zwischenschichten können Polyvinylbutyral, Ethylenvinylacetat, Polyurethan und/oder Gemische und/oder Copolymere davon und eine Polymerfolie aufweisen. Bevorzugt wird eine Schicht Polyvinylbutyral (PVB) mit einer
Polyethylenterephthalat-Folie (PET) verwendet. Derartige Zwischenschichten können infrarotreflektierende Eigenschaften aufweisen. Die Fahrzeugscheibe 13 weist in diesem Beispiel auf einem umlaufenden Randbereich der innenseitigen Oberfläche II der äußeren Glasscheibe 1 einen opaken Abdeckdruck auf, beispielsweise einen Schwarzdruck aus einer keramischen Farbe, die durch
Einbrennen eine feste Verbindung mit der gläsernen Oberfläche II der Äußeren Glasscheibe 1 eingeht. Der opake Abdruck wird auch zum Kaschieren der elektrischen Anschlüsse, z.B. des Flachleiters 15 und Sammelleiters 14 genutzt.
In Figur 4 ist eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts aus Figur 3 dargestellt. Die PDLC-Schicht 4 wird aus zwei elektrisch leitfähigen, vorzugsweise
transparenten, Schichten 3 und 5 und einer dazwischen angeordneten
Polymermatrix 9 gebildet. Die beiden elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5 sind jeweils mit einem Sammelleiter 14 (Figur 3) elektrisch verbunden. Der Sammelleiter 14 a ist als schmaler Randstreifen einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht 5 und der Sammelleiter 14 b ist als schmaler Randstreifen einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 3 ausgebildet. Die Sammelleiter 14 a und 14 b bilden jeweils den elektrischen Anschluss für die Spannungsversorgung der elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5. Die Sammelleiter 14 sind deutlicher dicker als die elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5, so dass die wahren Verhältnisse nicht maßstäblich darstellbar sind . Die elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5 können jeweils mehrere metallische und dielektrische dünne Schichten enthalten . I n diesem Beispiel bestehen die metallischen Schichten aus Silber, dadurch weisen die elektrisch leitfähige Schichten 3 und 5 einen Flächenwiderständ im Bereich von 0,5
Ohm/Quadrat bis 1 Ohm/Quadrat auf. Die Verwendung von Silber oder silberhaltigen Legierungen garantiert eine hohe elektrische Leitfähige in der Ebene der elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5. Die Optimierung des Flächenwiderstands führt zu einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5 und damit zu einer deutlichen Reduzierung der Trübung in der
Fahrzeugscheibe 13. Die Gesamtdicke einer der elektrisch leitfähigen Schichten 3 oder 5 beträgt 50 nm. Eine derartige elektrisch leitfähige Schicht 3 oder 5 auf der Basis von dünnen Silberschichten ist kostengünstig herstellbar und alterungsstabil .
Anstatt Silber kann die elektrisch leitfähige Schichte 5 Gold als metallische Schicht enthalten .
Alternativ kann die elektrisch leitfähige Schicht als ein Maschengitter ausgebildet sein. Ein derartiges Maschengitter enthält Kupfer und wird durch ein
photolithographes Verfahren auf einem Substrat, z.B. Foliensubstrat, aufgebracht. Das Maschengitter besteht aus linienförmigen Kupferleitern , die eine Breite zwischen 5 pm und 20 pm (Mikrometer) aufweisen . Der besondere Vorteil eines Maschengitters ist der verhältnismäßige geringe Flächenwiderstand von 0,3
Ohm/Quadrat bis 0,4 Ohm/Quadrat.
Fig. 5 und 6 zeigen die Funktionsweise der PDLC-Technik an einer
Fahrzeugscheibe gemäß Fig. 1 . Die PDLC-Schicht 4 wird dabei über die beiden elektrisch leitfähigen Schichten 3 und 5 mit einer Spannungsquelle V verbunden. Mit Hilfe eines Schalters S/S' kann der Stromkreis geschlossen (ON-Modus, S') und geöffnet (OFF-Modus, S) werden. I m ON-Modus (eingeschalteter oder transparenter Modus) wird ein elektrisches Feld angelegt, dann richten sich die in die
Polymermatrix eigebetteten Flüssigkristalle 8 geordnet aus. Einfallendes Licht 10 wird im ON-Modus kaum gestreut, was zu einer transparenten PDLC-Schicht führt (Fig. 6). Wenn der elektrische Strom abgeschaltet ist (ausgeschalteter oder opaker Modus), sind die Flüssigkristalle 8 zufällig ausgerichtet, so dass einfallendes Licht 1 0 gestreut wird (10') und die PDLC-Schicht und die Scheibe opak bzw.
undurchsichtig werden (Fig. 5).
Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe im Querschnitt mit einer äußeren Glasscheibe 1 und einer Dicke von 2, 1 mm aus klarem Glas, einer Laminierschicht 2 mit einer Dicke von 0,38 mm aus klarem PVB, einer Schutzschicht 1 1 für die PDLC-Schicht, einer PDLC-Schicht 4, einer
Schutzschicht 12 für die PDLC-Schicht, einer Laminierschicht 6 mit einer Dicke von 0,38 mm aus klarem PVB und einer inneren Glasscheibe 7 mit einer Dicke von 2, 1 mm aus grauen Glas mit Low-E-Beschichtung. Die Schutzschichten 1 1 und 12 können jeweils aus einer PET-Folie gebildet sein.
Bezugszeichenliste
1 äußere Glasscheibe
2 Laminierschicht
3 elektrisch leitfähige Schicht
4 PDLC-Schicht
5 elektrisch leitfähige Schicht
6 Laminierschicht
7 innere Glasscheibe
8 Flüssigkristalltröpfchen
9 Polymermatrix
1 0 einfallendes Licht
1 0‘ gestreutes Licht
1 1 Schutzschicht
12 Schutzschicht
1 3 Fahrzeugscheibe
14 Sammelleiter
14a, b Sammelleiter
1 5 Flachleiter
1 6 opaker Abdruck
I außenseitige Oberfläche der äußeren Glasscheibe 1
I I innenseitige Oberfläche der äußeren Glasscheibe 1
I I I außenseitige Oberfläche der innere Glasscheibe 7
IV innenseitige Oberfläche der innere Glasscheibe 7
S Schalter (Stromkreis offen)
S‘ Schalter (Stromkreis geschlossen)
V Spannungsquelle

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugscheibe, umfassend in dieser Reihenfolge
a) eine äußere Glasscheibe (1 ),
b) eine oder mehrere Laminierschichten (2),
c) eine PDLC-Schicht (4), umfassend eine Polymermatrix (9), in die
Flüssigkristalltröpfchen (8) eingebettet sind, und jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht (3, 5) auf den beiden Seiten der Polymermatrix (9), d) eine oder mehrere Laminierschichten (6) und
e) eine innere Glasscheibe (7),
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (3, 5) einen Flächenwiderstand von weniger als 20 Ohm/Quadrat, bevorzugt weniger als 5 Ohm/Quadrat, besonders bevorzugt weniger als 1 Ohm/Quadrat aufweist.
2. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 , wobei die elektrisch leitfähige Schicht (3, 5) zumindest Silber oder eine silberhaltige Legierung aufweist.
3. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 , wobei eine erste elektrisch leitfähige Schicht (3) Silber oder eine silberhaltige Legierung und eine zweite elektrische leitfähige Schicht (5) Gold oder eine goldhaltige Legierung aufweist.
4. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 , wobei die elektrisch leitfähige Schicht (3, 5) als ein Maschengitter, vorzugsweise ein kupferhaltiges Maschengitter, ausgebildet ist.
5. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht (3,5) mit jeweils einem Sammelleiter (14) elektrisch leitend verbunden ist.
6. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 5, wobei der Sammelleiter (14a, 14b) sich streifenförmig entlang einer Seitenkante der elektrisch leitfähigen Schicht (3, 5) erstreckt.
7. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen der äußeren Glasscheibe (1 ) und der PDLC-Schicht (4) mindestens zwei
Laminierschichten (2) umfasst sind und zwischen den beiden Laminierschichten (2) eine IR-reflektierende Schicht (13) aus einer
Trägerschicht und einer darauf befindlichen IR-reflektierenden Beschichtung angeordnet ist, wobei die Trägerschicht bevorzugt eine
Polyethylenterephthalat-Schicht ist.
8. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die innere Glasscheibe (7) und/oder die äußere Glasscheibe (1 ) eine Low-E- Beschichtung aufweisen, wobei vorzugsweise nur die innere Glasscheibe (7) eine Low-E-Beschichtung aufweist.
9. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Laminierschichten (2, 6) Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat,
Polyurethan und/oder Gemische davon enthalten, wobei PVB-Schichten bevorzugt sind.
10. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eine der Laminierschichten (2, 6) eine getönte Laminierschicht, insbesondere eine getönte PVB-Schicht ist, wobei die getönte Laminierschicht
vorzugsweise eine graue Laminierschicht ist.
1 1. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die innere Glasscheibe (7) und/oder die äußere Glasscheibe (1 ) ausgewählt sind aus getönten Glasscheiben, wobei die getönte Glasscheibe vorzugsweise eine graue oder dunkelgraue Glasscheibe ist.
12. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Fahrzeugscheibe eine Kraftfahrzeugscheibe ist.
13. Fahrzeugscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Fahrzeugscheibe eine Dachscheibe, eine Heckscheibe, eine
Windschutzscheibe, eine hintere Seitenscheibe oder eine vordere
Seitenscheibe ist, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug.
14. Fahrzeug, umfassend eine Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Fahrzeug bevorzugt ein Kraftfahrzeug ist.
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