WO2021259937A1 - Verfahren zur elektrischen steuerung eines funktionselements - Google Patents

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WO2021259937A1
WO2021259937A1 PCT/EP2021/067014 EP2021067014W WO2021259937A1 WO 2021259937 A1 WO2021259937 A1 WO 2021259937A1 EP 2021067014 W EP2021067014 W EP 2021067014W WO 2021259937 A1 WO2021259937 A1 WO 2021259937A1
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glazing
unit
functional element
control unit
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PCT/EP2021/067014
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Richard STELZER
Bastian KLAUSS
Michael Zeiss
Doane Shelby CRAIG
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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    • G09G2360/144—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a functional element, as well as a glazing arrangement which uses such methods.
  • Such glazing units are often composite panes in which a functional element is embedded.
  • the composite panes consist of at least one outer pane, one inner pane and an adhesive intermediate layer that connects the outer pane with the inner pane over a large area.
  • Typical intermediate layers are polyvinyl butyral films which, in addition to their adhesive properties, have high toughness and high acoustic damping.
  • the intermediate layer prevents the laminated glass pane from disintegrating in the event of damage.
  • the composite pane only gets cracks, but remains dimensionally stable.
  • Composite panes with electrically controllable optical properties are known from the prior art.
  • Such composite panes contain a functional element which typically contains an active layer between two surface electrodes.
  • the optical properties of the active layer can be changed by an electrical voltage applied to the surface electrodes.
  • electrochromic functional elements which are known, for example, from US 20120026573 A1 and WO 2012007334 A1.
  • SPD Small Particle Device
  • PDLC Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • SPD and PDLC functional elements are commercially available as multilayer films.
  • the flat electrodes required to apply a voltage are arranged between two PET carrier films.
  • the functional element is cut out of the multilayer film in the desired size and shape and placed between the films of an intermediate layer.
  • the flat electrodes are connected in an electrically conductive manner to a control module (ECU) via flat conductors outside the composite pane.
  • the control module is used to create the electrical voltage, in particular an alternating voltage with a frequency of 50 Hz, for example, formed between the surface electrodes.
  • a PDLC functional element shows a coherence between a cloudy transparency state and a current value of its supply voltage. If a light source (e.g.
  • the light source has a non-homogeneous intensity with a similar frequency, a viewer would experience this as an annoying flicker or as a variation perceive the transparency of the PDLC functional element.
  • FIG. 1 shows a profile of an alternating voltage (VPDLC) applied to a PDLC functional element and the transparency behavior of the PDLC functional element as a function of time.
  • VPDLC alternating voltage
  • TPDLC transparency behavior of the PDLC functional element as a function of time.
  • the reduction in transparency (TPDLC) at the zero crossing of the PDLC alternating voltage can be clearly seen.
  • the transparency has a residual ripple.
  • FIG. 2 shows the course of the alternating voltage (VPDLC) and a light intensity of an external light source.
  • the light source illuminates the PDLC functional element and has an inhomogeneous intensity (L) with a frequency that differs slightly from the frequency of the AC voltage of the PDLC functional element. If one compares the points in time at which the PDLC functional element appears non-transparent and the light source simultaneously illuminates, that is to say has an intensity L> 0, then the observer clearly perceives a flickering of the PDLC functional element. This can lead to a so-called aliasing effect A (beat effect).
  • the PDLC functional element is less transparent or even non-transparent. If these points in time are connected to a curve A, a course of curve A is created which represents a transparency perceived by the observer. This perception of the PDLC functional element has an irritating and disruptive effect on the viewer.
  • US 2020/133042 discloses a device for operating a functional element with electrically controllable optical properties.
  • the device comprises an electrical energy source which is electrically conductively connected to the functional element via two supply lines.
  • the object of the present invention is to provide a method which improves the optical properties, in particular reduces flickering of the glazing arrangement with electrically controllable optical properties.
  • the method according to the invention for the electrical control of a functional element with electrically controllable optical properties comprises at least that
  • control unit • the optical properties are controlled by means of a control unit, the control unit being connected to at least two transparent surface electrodes of the functional element,
  • the electrical voltage has a periodic signal profile with a first frequency.
  • the frequency can be set variably.
  • the periodic voltage is an alternating voltage.
  • a glazing unit is surrounded by light beams of a second frequency, the light beams are detected by means of a sensor unit and the first frequency is changed as a function of the second frequency.
  • the functional element is incorporated in the glazing unit.
  • a “glazing unit” is to be understood in the general sense as a product which can be used to close window openings of a vehicle or building directly (frameless) or after being inserted into a suitable frame. In modern motor vehicles, this will usually be laminated glass panes and new buildings in middle and northern latitudes will be insulating glazing, but the invention is not limited to such.
  • the functional element can be glued to a substrate made of glass, plastic or acrylic glass.
  • the glazing unit comprises at least one outer pane and one inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer, the functional element being embedded in the glazing unit.
  • inner pane is in the sense of the invention denotes the pane facing the interior.
  • the outer pane is referred to as the pane facing the external environment.
  • a measurement of the frequency of the actual ambient light is determined, for example, at predetermined time intervals.
  • a difference measurement is carried out, i.e. a difference between the first frequency and the second frequency of the ambient light is determined.
  • a correction value can be inferred from this measurement and the first frequency can be adapted accordingly by increasing or reducing the correction value. This results in a frequency adjustment. This avoids interference effects.
  • the first frequency can be in an operating range of 40-80Hz, for example.
  • the flickering of the transparency of the functional element perceived by a viewer can be reduced considerably. This also makes it possible to achieve a noticeable increase in the utility value for the viewer, which contributes to an increase in the market prospects of corresponding glazing units.
  • the glazing unit is surrounded by ambient light which is generated by a light source, in particular an LED or a fluorescent lamp.
  • the ambient light has light rays that are characterized by a second frequency.
  • the light beams are detected by a sensor unit so that the second frequency can be determined.
  • the invention has the advantage that the voltage can be operated at a frequency that generates an almost constant transparency of the glazing unit for the viewer, that is to say achieves the effect of constant transparency. Because the first frequency of the voltage is adapted to the second frequency of the light beams, flickering of the glazing unit can be reduced particularly effectively. By synchronizing the frequencies, the transparency of the function module appears almost flicker-free.
  • the phase of the applied voltage can be set in such a way that the minimum of the transparency of the functional module is synchronized with the minimum of the light intensity of the ambient light in order to achieve a minimum perceived cloudiness.
  • the sensor unit has at least one light sensor.
  • the light sensor is designed to detect the light in the environment, a frequency and / or the brightness of the light emitted by the illuminant.
  • the light sensor should detect light in the visible spectrum.
  • the spectral sensitivity distribution should advantageously be matched to that of the human eye, so that the measured values match the light perceived by the human observer as closely as possible.
  • the light sensor should work with a minimum sampling frequency which is greater than twice, advantageously four times, the first frequency of the functional element.
  • the sensor unit can be part of the glazing unit in that it is arranged on the laminated pane.
  • the sensor unit is preferably embedded between the outer pane and the inner pane in the intermediate layer.
  • the sensor unit is preferably arranged completely in the interior of the glazing unit.
  • the sensor unit can be located on a circuit board which has at least one phototransistor arranged thereon.
  • the sensor unit is suitable for detecting a certain amount of ambient light. It is connected to the control unit, in particular to evaluation electronics of a vehicle. A signal detected by the sensor unit is passed on to the control unit for evaluation.
  • the sensor unit can advantageously be arranged in a room outside the glazing unit.
  • the second frequency is detected by means of the sensor unit.
  • the sensor unit can be a light sensor, in particular a phototransistor, a photodiode, photocell, photoresistor and / or a CMOS / CCD sensor.
  • the phototransistor achieves particularly good light sensitivity.
  • the photodiode can be an SMD component. If the photodiode is an SMD component, an SMD printed circuit board is expediently used.
  • the circuit board can be arranged directly on one of the panes, in particular with the side facing away from the photodiode on the outside surface of the inner pane. It has been shown that the presence of the localized circuit board does not lead to a significant reduction in the stability of the laminate.
  • the printed circuit board can also be arranged between two thermoplastic layers, ie between two layers of the thermoplastic intermediate layer.
  • the sensor unit can be provided, for example, to detect the light beams at regular time intervals.
  • the sensor unit is advantageously arranged in the immediate vicinity of the functional element. Since the sensor unit is intended to detect the ambient light, it can be arranged wherever the ambient light can strike a sensor surface of the sensor unit directly or indirectly.
  • the sensor unit can be arranged at a distance of approx. 5 mm from the functional element.
  • the control unit has means for determining the second frequency from the signal transmitted by the sensor unit. Furthermore, the control unit compares the first frequency with the second frequency. If a difference is found, then the first frequency will change as a function of the second frequency. The functional element is then activated with a changed first frequency.
  • the first frequency can preferably be adapted to the second frequency in order to adapt it to the current characteristics or properties of the lighting means.
  • the glazing unit comprises a functional element with electrically controllable optical properties that is embedded in the intermediate layer.
  • the functional element is typically arranged between at least two layers of thermoplastic material of the intermediate layer, it being connected to the outer pane by the first layer and to the inner pane by the second layer.
  • Such a functional element comprises at least one active layer which is arranged between a first carrier film and a second carrier film.
  • the active layer has variable optical properties that can be controlled by an electrical voltage applied to the active layer. Electrically controllable optical properties are understood in the context of the invention to be those properties that are continuously controllable, but equally also those that can be switched between two or more discrete states. The optical properties relate in particular to the light transmission and / or the scattering behavior.
  • the functional element also includes Flat electrodes for applying the voltage to the active layer are preferably arranged between the carrier films and the active layer.
  • the functional element is a PDLC functional element, in particular one that switches at least one area of the glazing unit from a transparent to an opaque state and vice versa.
  • the active layer of a PDLC functional element contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix.
  • the functional element is an SPD functional element.
  • the active layer contains suspended particles, and the absorption of light by the active layer can be changed by applying a voltage to the surface electrodes.
  • the surface electrodes and the active layer are arranged essentially parallel to the surfaces of the outer pane and the inner pane.
  • the surface electrodes are connected to an external voltage source.
  • the electrical contacting, as well as the connection to the energy source of the active layer, is realized by suitable connecting cables, for example flat conductors or foil conductors, which are optionally connected to the surface electrodes via so-called bus bars, for example strips of an electrically conductive material or electrically conductive imprints are connected.
  • the thickness of the functional element is, for example, from 0.4 mm to 1 mm.
  • the flat electrodes are preferably designed as transparent, electrically conductive layers.
  • the surface electrodes preferably contain at least one metal, a metal alloy or a transparent conductive oxide (transparent conducting oxide, TCO).
  • the surface electrodes can contain, for example, silver, gold, copper, nickel, chromium, tungsten, indium tin oxide (ITO), gallium-doped or aluminum-doped zinc oxide and / or fluorine-doped or antimony-doped tin oxide.
  • the surface electrodes preferably have a thickness of 10 nm (nanometers) to 2 ⁇ m (micrometers), particularly preferably 20 nm to 1 ⁇ m, very particularly preferably 30 nm to 500 nm.
  • the invention also comprises a glazing arrangement of a vehicle or building for carrying out the method according to the invention, at least comprising • a glazing unit with electrically controllable optical properties, which comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer, and in which a functional element with electrically controllable optical properties is embedded, comprising an active layer, the surface electrodes transparent on both surfaces are assigned, and
  • a control unit for electrically controlling the optical properties of the glazing unit which is connected to the surface electrodes of the functional element and is designed to apply an electrical voltage with a first frequency between the surface electrodes, a sensor unit being provided for detecting light beams of a second frequency surrounding the glazing unit is.
  • a sensor unit is therefore provided, which can also be integrated in a glazing unit, a composite pane, or a building or motor vehicle pane.
  • the sensor unit can be provided for forwarding detected signals or data to the control unit.
  • the control unit can be provided for evaluating the recorded data and for synchronizing the first frequency to the second frequency.
  • the sensor unit is arranged on the glazing unit.
  • the sensor unit has a light sensor, in particular a phototransistor, the upper limit frequency of which is at least 160 Hz.
  • the outer pane and the inner pane are preferably made of glass, in particular soda-lime glass, which is common for window panes.
  • the panes can also be made of other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate).
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely. Discs with a thickness in the range from 0.8 mm to 5 mm are preferably preferred from 1.4 mm to 2.5 mm are used, for example those with the standard thicknesses of 1.6 mm or 2.1 mm.
  • the outer pane, the inner pane and the thermoplastic intermediate layer can be clear and colorless, but also tinted or colored.
  • a corresponding windshield must have sufficient light transmission in the central viewing area, preferably at least 70% in the main viewing area A in accordance with ECE-R43.
  • the outer pane and the inner panes can not be preloaded, partially preloaded or preloaded independently of one another. If at least one of the disks is to have a pre-tension, this can be a thermal or chemical pre-tension.
  • the outer pane, the inner pane and / or the intermediate layer can have further suitable coatings known per se, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings or sun protection coatings or low-E coatings.
  • the glazing unit can be manufactured by methods known per se.
  • the outer pane and the inner pane are laminated to one another via the intermediate layer, for example by autoclave processes, vacuum bag processes, vacuum ring processes, calender processes, vacuum laminators or combinations thereof.
  • the connection of the outer pane and the inner pane usually takes place under the action of heat, vacuum and / or pressure.
  • a vehicle in particular a car, with the glazing arrangement according to the invention is described.
  • Another aspect of the invention comprises the use of the glazing arrangement according to the invention in means of transport for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles, for example as a windshield, rear window, side window and / or roof window and as a functional individual piece, and as a built-in part in Furniture, appliances and buildings.
  • the invention is explained in more detail below with reference to figures and exemplary embodiments.
  • the figures are a schematic representation and are not true to scale. The figures do not restrict the invention in any way.
  • FIG. 1 shows a profile of an electrical voltage applied to the PDLC functional element and transparency from the prior art
  • FIG. 2 shows a profile of the electrical voltage applied to the PDLC functional element and a profile of the intensity of an external light source from the prior art
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement according to an embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a cross section through a glazing unit according to the invention
  • FIG. 5 shows an exemplary process sequence.
  • Figures with numerical values are generally not to be understood as exact values, but also include a tolerance of +/- 1% up to +/- 10%.
  • FIG. 3 shows a schematic glazing arrangement 100 according to the invention.
  • a sensor unit 4 is shown, in particular a light sensor, which is connected to a control unit 9.
  • the control unit 9 (also called ECU in a motor vehicle) supplies the PDLC functional element 8 with a supply voltage and is provided for controlling the PDLC functional element 8.
  • the control unit 9 is connected to the PDLC functional element 8 and in particular to two transparent PDLC surface electrodes of the PDLC functional element 8.
  • the supply voltage is an electrical voltage, in particular an alternating voltage, which has a periodic signal profile with a first frequency F1.
  • the sensor unit 4 detects the ambient light of the PDLC functional element 8 generated by a light source 11 (LED) and transmits a signal for evaluation to the control unit 9.
  • the control unit 9 has a microprocessor for evaluating the signal.
  • Ambient light is generated by a light source, for example an LED.
  • the light rays of the ambient light have a second frequency F2.
  • the first frequency F1 is compared with the second frequency F2. If a difference is found between the first frequency F1 and the second frequency F2, then the first frequency F1 is changed and adapted to the second frequency F2.
  • the sensor unit 4 can repeatedly scan the ambient light at regular time intervals.
  • the glazing unit 10 is a composite pane which consists of an outer pane 1 (with an outer surface l and an inner surface ll) and an inner pane 2 (with an outer surface III and an interior-side surface IV).
  • the outer pane 1 is flatly connected to the inner pane 2 via a thermoplastic intermediate layer 3.
  • the outer pane 1 and the inner pane 2 consist of soda-lime glass and have a thickness of 2.1 mm, for example.
  • the intermediate layer 3 is formed from an approximately 0.76 mm thick film made of polyvinyl butyral (PVB).
  • the glazing unit 10 is provided as a windshield of a motor vehicle.
  • the glazing unit 10 is equipped in a central area with the PDLC functional element 8, which is embedded in the intermediate layer 3.
  • the intermediate layer 3 comprises a total of three thermoplastic layers, each of which is formed by a thermoplastic film with a thickness of approx. 0.38 mm made of PVB.
  • the first thermoplastic layer is connected to the outer pane 1
  • the second thermoplastic layer is connected to the inner pane 2.
  • the intervening third thermoplastic layer surrounds the cut PDLC functional element 8 (PDLC multilayer film) essentially flush on all sides.
  • the PDLC functional element 8 is thus embedded all around in thermoplastic material and thus protected.
  • the glazing unit 10 is equipped with the sensor unit 4.
  • the sensor unit 4 can consist of a flexible printed circuit board 5 which is equipped with a phototransistor.
  • the circuit board 5 is arranged completely within the glazing unit 10. It rests directly on the outside surface of the inner pane 2 and is connected to the outer pane via the intermediate layer 3. It has two electrical connection surfaces (not shown) which are each soldered to one pole of a two-pole flat conductor as a connection cable 6.
  • the connection cable 6 extends out of the composite beyond one edge of the glazing unit 10.
  • the connection cables 6 are used to electrically connect the circuit boards 5 to the control unit 9 via further connecting cables (typically round cables).
  • the control unit 9 analyzes the signals from the sensor unit 4 - for example, the control unit 9 can set the first frequency F1 of the voltage applied to the PDLC functional element adjust depending on the second frequency F2 of the ambient light.
  • photodiodes are also suitable as the sensor unit 4. They advantageously have small dimensions (height 0.55 mm, width 1.6 mm, depth 1.5 mm) and a spectral sensitivity distribution which closely mimics that of the human eye.
  • the maximum sensitivity is around 500 nm, and in the entire range from 500 nm to 600 nm, the sensitivity is more than 60% of the maximum value at 500 nm. This ensures that the amount of light measured by the light sensor also corresponds to that classified as relevant by humans .
  • the circuit board 5 is a flexible circuit board, comprising a polyimide film approximately 150 ⁇ m thick and conductor tracks printed thereon.
  • Each circuit board 5 is T-shaped and has a thinner lead section and a wide end section (corresponding to the “crossbar of the T”), the lead section facing the edge of the glazing unit 10.
  • the feed section has, for example, a width of 50 mm and a length of 65 mm.
  • the end section has, for example, a width of 200 mm and a length of 15 mm.
  • the sensor unit 4 is arranged in the end section of the printed circuit board 5, while the feed line section is used to connect to the connection cable 6.
  • the glazing unit 10 has a frame-like, opaque cover print 7.
  • the cover print 7 is designed as a printed and burned-in black enamel on the interior-side surfaces of the outer pane 1 and the inner pane 2.
  • the circuit board 5 are arranged in the area of the cover print 7 so that they are not visible either from the outside or from the inside.
  • the outer cover print 7 on the outer pane 1 has a recess at the location of the sensor unit 4, so that light can fall on the sensor unit 4 and the light sensor can fulfill its function.
  • Figure 5 shows an embodiment of a method according to the invention, which can include the following steps:
  • step 101 • applying an electrical alternating voltage with the first frequency F1 to the surface electrodes by means of the control unit 9 (step 101),
  • a light source for example an LED (step 102)
  • Adaptation of the first frequency F1 to the second frequency F2 if a difference between the first frequency F1 and the second frequency F2 has been determined and activation of the PDLC functional element with a changed first frequency F1 (step 107).
  • glazing arrangements are provided with a method according to the invention which have been improved with regard to the optical performance and the aesthetic appearance and which could be further optimized compared to known glazing arrangements.
  • An almost flicker-free glazing unit with a functional element could be achieved. This result was unexpected and surprising for the person skilled in the art. List of reference symbols:

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Steuerung mindestens eines Funktionselements (8) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, wobei ▪ die optischen Eigenschaften mittels einer Ansteuerungseinheit (9) gesteuert werden, wobei die Ansteuerungseinheit (9) mit mindestens zwei transparenten Flächenelektroden des Funktionselements (8) verbunden ist, ▪ eine elektrische Spannung zwischen den Flächenelektroden mittels der Ansteuerungseinheit (9) angelegt wird, wobei die elektrische Spannung einen periodischen Signalverlauf mit einer ersten, variabel einstellbaren Frequenz aufweist und die Verglasungseinheit (10) von Lichtstrahlen einer zweiten Frequenz umgeben ist, und wobei die Lichtstrahlen mittels einer Sensoreinheit (4) erfasst werden und die erste Frequenz in Abhängigkeit der zweiten Frequenz verändert wird, wobei die erste Frequenz mit der zweiten Frequenz synchronisiert wird.

Description

l
Verfahren zur elektrischen Steuerung eines Funktionselements
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Funktionselements, sowie eine Verglasungsanordnung, die solche Verfahren verwendet.
Funktionselemente mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden in der industriellen Produktion von Verglasungseinheiten eingesetzt. Derartige Verglasungseinheiten sind häufig Verbundscheiben, in die ein Funktionselement eingebettet ist. Die Verbundscheiben bestehen aus mindestens einer Außenscheibe, einer Innenscheibe und einer klebefähigen Zwischenschicht, die die Außenscheibe mit der Innenscheibe flächig verbindet. Typische Zwischenschichten sind dabei Polyvinylbutyralfolien, die neben ihren Klebeeigenschaften eine hohe Zähigkeit und eine hohe akustische Dämpfung aufweisen. Die Zwischenschicht verhindert den Zerfall der Verbundglasscheibe bei einer Beschädigung. Die Verbundscheibe bekommt lediglich Sprünge, bleibt aber formstabil.
Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Verbundscheiben enthalten ein Funktionselement, welches typischerweise eine aktive Schicht zwischen zwei Flächenelektroden enthält. Die optischen Eigenschaften der aktiven Schicht können durch eine an die Flächenelektroden angelegte elektrische Spannung verändert werden. Ein Beispiel hierfür sind elektrochrome Funktionselemente, die beispielsweise aus US 20120026573 A1 und WO 2012007334 A1 bekannt sind. Ein weiteres Beispiel sind SPD-Funktionselemente (Suspended Particle Device) oder PDLC-Funktionselemente (Polymer Dispersed Liquid Crystal), die beispielsweise aus EP 0876608 B1 und WO 2011033313 A1 bekannt sind. Durch die angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch elektrochrome oder SPD/PDLC- Funktionselemente steuern.
SPD- und PDLC-Funktionselemente sind als Mehrschichtfolien kommerziell erhältlich. Die zum Anlegen einer Spannung erforderlichen Flächenelektroden sind zwischen zwei PET- Trägerfolien angeordnet. Bei der Herstellung der Verglasungseinheit wird das Funktionselement in der gewünschten Größe und Form aus der Mehrschichtfolie ausgeschnitten und zwischen die Folien einer Zwischenschicht eingelegt. Die Flächenelektroden werden über Flachleiter außerhalb der Verbundscheibe mit einem Kontrollmodul (ECU) elektrisch leitend verbunden. Das Kontrollmodul ist zum Anlegen der elektrischen Spannung, insbesondere einer Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 50 Hz, zwischen den Flächenelektroden ausgebildet. Es ist bekannt, dass ein PDLC-Funktionselement eine Kohärenz zwischen einem trüben Transparenzzustand und einem aktuellen Wert seiner Versorgungsspannung zeigt. Wenn eine Lichtquelle (z. B. Neonröhren, einige LED-Lampen) in der Nähe des PDLC-Funktionselements vorhanden ist und die Lichtquelle eine nicht-homogene Intensität mit einer ähnlichen Frequenz aufweist, würde ein Betrachter dies als störendes Flackern oder als eine Variation bei der Transparenz am PDLC-Funktionselement wahrnehmen.
Figur 1 zeigt einen Verlauf einer an ein PDLC-Funktionselement angelegten Wechselspannung (VPDLC) sowie das Transparenzverhalten des PDLC-Funktionselement in Abhängigkeit von der Zeit. Deutlich zu erkennen ist die Verringerung der Transparenz (TPDLC) beim Nulldurchgang der PDLC-Wechselspannung. Die Transparenz weist eine Restwelligkeit auf.
In Figur 2 wird der Verlauf der Wechselspannung (VPDLC) und eine Lichtintensität einer externen Lichtquelle dargestellt. Die Lichtquelle beleuchtet das PDLC-Funktionselement und weist eine inhomogene Intensität (L) mit einer Frequenz auf, die geringfügig von der Frequenz der Wechselspannung des PDLC-Funktionselements abweicht. Vergleicht man die Zeitpunkte, an denen das PDLC-Funktionselement intransparent erscheint und die Lichtquelle gleichzeitig leuchtet, also eine Intensität L> 0 aufweist, dann wird vom Betrachterein Flackern des PDLC-Funktionselements deutlich wahrgenommen. Dies kann zu einem sogenannten Aliasingeffekt A (Schwebungseffekt) führen. Zu den Zeitpunkten P in Figur 2 ist das PDLC- Funktionselement weniger transparent oder sogar intransparent. Werden diese Zeitpunkte zu einer Kurve A verbunden, so entsteht ein Verlauf der Kurve A, der eine vom Betrachter wahrgenommene Transparenz darstellt. Diese Wahrnehmung des PDLC-Funktionselements wirkt sich irritierend und störend auf den Betrachter aus.
US 2020/133042 offenbart eine Vorrichtung zum Betreiben eines Funktionselements mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die Vorrichtung umfasst eine elektrische Energiequelle, die über zwei Zuleitungen mit dem Funktionselement elektrisch leitend verbunden ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das die optischen Eigenschaften verbessert, insbesondere ein Flackern der Verglasungsanordnung mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften reduziert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrischen Steuerung eines Funktionselements mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, umfasst mindestens, dass
• die optischen Eigenschaften mittels einer Ansteuerungseinheit gesteuert werden, wobei die Ansteuerungseinheit mit mindestens zwei transparenten Flächenelektroden des Funktionselements verbunden ist,
• eine elektrische Spannung zwischen den Flächenelektroden mittels der Ansteuerungseinheit angelegt wird.
Dabei weist die elektrische Spannung einen periodischen Signalverlauf mit einer ersten Frequenz auf. Die Frequenz ist variabel einstellbar. Mit anderen Worten ist die periodische Spannung eine Wechselspannung. Eine Verglasungseinheit ist von Lichtstrahlen einer zweiten Frequenz umgeben, dabei werden die Lichtstrahlen mittels einer Sensoreinheit erfasst und die erste Frequenz wird in Abhängigkeit der zweiten Frequenz verändert.
In einer Ausführungsform ist das Funktionselement in der Verglasungseinheit eingelagert. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist unter einer „Verglasungseinheit“ im allgemeinen Sinne ein Produkt zu verstehen, welches zum Verschließen von Fensteröffnungen eines Fahrzeuges oder Gebäudes direkt (rahmenlos) oder nach Einfügung in einen geeigneten Rahmen eingesetzt werden kann. Bei modernen Kraftfahrzeugen wird es sich hierbei in der Regel um Verbundglasscheiben und bei Neubauten in mittleren und nördlichen Breiten um Isolierverglasungen handeln, die Erfindung ist aber nicht auf solche beschränkt. Alternativ kann das Funktionselement auf einem Substrat aus Glas, Kunststoff oder Acrylglas aufgeklebt sein.
Die Verglasungseinheit umfasst zumindest eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, wobei das Funktionselement in der Verglasungseinheit eingelagert ist. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet.
Es ist ein Gedanke der Erfindung, die Funktion zur Steuerung des Funktionselements nicht anhand einer hinterlegten Frequenz auszuführen. Vielmehr wird beispielsweise in vorgegebenen zeitlichen Abständen eine Messung der Frequenz des tatsächlichen Umgebungslichts bestimmt. Um die erste Frequenz der Spannung besser an das Umgebungslicht anzupassen, erfolgt eine Differenzmessung, d.h. es wird eine Differenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz des Umgebungslichts bestimmt. Aus dieser Messung kann auf einen Korrekturwert geschlossen werden und entsprechend durch Erhöhen oder Reduzieren um den Korrekturwert die erste Frequenz angepasst werden. Dadurch findet eine Frequenzanpassung statt. Interferenzeffekte werden dadurch vermieden. Die erste Frequenz kann dabei in einem Betriebsbereich von beispielsweise 40-80Hz liegen.
Mit der Erfindung lässt sich das durch einen Betrachter wahrgenommene Flackern der Transparenz des Funktionselements erheblich reduzieren. Hierdurch lässt sich auch eine fühlbare Steigerung des Gebrauchswertes für den Betrachter erreichen, was zu einer Erhöhung der Marktaussicht von entsprechenden Verglasungseinheiten beiträgt.
Die Verglasungseinheit wird von einem Umgebungslicht umgeben, welches durch ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED oder eine Leuchtstofflampe, erzeugt wird. Das Umgebungslicht weist Lichtstrahlen auf, die durch eine zweite Frequenz charakterisiert werden. Die Lichtstrahlen werden von einer Sensoreinheit erfasst, sodass die zweite Frequenz bestimmt werden kann.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Spannung mit einer Frequenz betrieben werden kann, die für den Betrachter eine nahezu konstante Transparenz der Verglasungseinheit generiert, also den Effekt einer konstanten Transparenz erzielt. Dadurch, dass die erste Frequenz der Spannung an die zweite Frequenz der Lichtstrahlen angepasst wird, kann ein Flackern der Verglasungseinheit besonders effektiv reduziert werden. Durch die Synchronisierung der Frequenzen erscheint die Transparenz des Funktionsmoduls nahezu flackerfrei. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Phase der angelegten Spannung derart eingestellt werden, dass das Minimum der Transparenz des Funktionsmoduls mit dem Minimum der Lichtintensität des Umgebungslichts synchronisiert wird, um eine minimale wahrgenommene Trübung zu erreichen.
Die Sensoreinheit weist mindestens einen Lichtsensor auf. Der Lichtsensor ist dazu ausgelegt, das Licht in der Umgebung, eine Frequenz und/oder die Helligkeit des durch das Leuchtmittel emittierten Lichts zu detektieren. Der Lichtsensor sollte im sichtbaren Spektra Ibereich Licht detektieren. Vorteilhafterweise sollte die spektrale Empfindlichkeitsverteilung an diejenige des menschlichen Auges angeglichen sein, so dass die gemessenen Werte mit dem von dem menschlichen Betrachter wahrgenommenen Licht möglichst gut übereinstimmen. Der Lichtsensor sollte mit einer minimalen Abtastfrequenz, die größer ist als die zweifache, vorteilhafterweise vierfache, erste Frequenz des Funktionselements arbeiten.
Die Sensoreinheit kann ein Teil der Verglasungseinheit sein, indem sie an der Verbundscheibe angeordnet wird. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe in der Zwischenschicht eingebettet. Die Sensoreinheit ist bevorzugt vollständig im Inneren der Verglasungseinheit angeordnet. Weiterhin kann sich die Sensoreinheit auf einer Leiterplatte befinden, die mindestens einen darauf angeordneten Phototransistor aufweist. Die Sensoreinheit ist dazu geeignet, eine bestimmte Menge an Umgebungslicht zu detektieren. Sie ist an die Ansteuerungseinheit, insbesondere an eine Auswerteelektronik eines Fahrzeugs, angeschlossen. Ein von der Sensoreinheit detektiertes Signal wird an die Ansteuerungseinheit zur Auswertung weitergeleitet. Bei Gebäuden kann die Sensoreinheit vorteilhafterweise in einem Raum außerhalb der Verglasungseinheit angeordnet sein.
Die zweite Frequenz wird mittels der Sensoreinheit detektiert. Die Sensoreinheit kann ein Lichtsensor, insbesondere ein Phototransistor, eine Photodiode, Photozelle, Fotowiderstand und/oder ein CMOS/CCD-Sensor sein. Durch den Phototransistor wird eine besonders gute Lichtempfindlichkeit erreicht. Die Photodiode kann in einer bevorzugten Ausgestaltung ein SMD-Bauteil sein. Ist die Photodiode SMD-Bauteile, so wird zweckmäßigerweise eine SMD- Leiterplatte verwendet. Die Leiterplatte kann direkt auf einer der Scheiben angeordnet sein, insbesondere mit der von der Photodiode abgewandten Seite auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Es hat sich gezeigt, dass die Anwesenheit der örtlich begrenzten Leiterplatte nicht zu einer wesentlichen Herabsetzung der Stabilität des Laminats führt. Die Leiterplatte kann aber auch zwischen zwei thermoplastischen Schichten, d.h. zwischen zwei Lagen der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein.
Die Sensoreinheit kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, die Lichtstrahlen in regelmäßigen Zeitabständen zu erfassen. Vorteilhafterweise ist die Sensoreinheit in der unmittelbaren Nähe des Funktionselements angeordnet. Da die Sensoreinheit das Umgebungslicht erfassen soll, kann diese überall dort angeordnet sein, wo das Umgebungslicht direkt oder indirekt auf eine Sensorfläche der Sensoreinheit treffen kann. Die Sensoreinheit kann in einem Abstand von ca. 5 mm zum Funktionselement angeordnet sein.
Die Ansteuerungseinheit weist Mittel zur Bestimmung der zweiten Frequenz aus dem von der Sensoreinheit übermittelten Signal auf. Weiterhin vergleicht die Ansteuerungseinheit die erste Frequenz mit der zweiten Frequenz. Wird eine Differenz festgestellt, dann wird die erste Frequenz in Abhängigkeit der zweiten Frequenz verändern. Das Funktionselement wird dann mit einer veränderten ersten Frequenz angesteuert.
Die erste Frequenz kann bevorzugt an die zweite Frequenz angepasst werden, um sie an die aktuelle Charakteristik oder Eigenschaften der Leuchtmittel anzupassen.
Die Verglasungseinheit umfasst ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, das in die Zwischenschicht eingelagert ist. Das Funktionselement ist typischerweise zwischen mindestens zwei Schichten von thermoplastischem Material der Zwischenschicht angeordnet, wobei es durch die erste Schicht mit der Außenscheibe und durch die zweite Schicht mit der Innenscheibe verbunden ist.
Ein derartiges Funktionselement umfasst mindestens eine aktive Schicht, die zwischen einer ersten Trägerfolie und einer zweiten Trägerfolie angeordnet ist. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten. Das Funktionselement umfasst außerdem Flächenelektroden zum Anlegen der Spannung an die aktive Schicht sind bevorzugt zwischen den Trägerfolien und der aktiven Schicht angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktionselement ein PDLC-Funktionselement, insbesondere ein solches, das mindestens einen Bereich der Verglasungseinheit von einem transparenten in einen opaken Zustand und umgekehrt schaltet. Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement ein SPD- Funktionselement. Dabei enthält die aktive Schicht suspendierte Partikel, wobei die Absorption von Licht durch die aktive Schicht mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar ist.
Die Flächenelektroden und die aktive Schicht sind im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle verbunden. Die elektrische Kontaktierung, ebenso wie der Anschluss an die Energiequelle der aktiven Schicht, ist durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Flachleiter oder Folienleiter realisiert, welche optional über sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen eines elektrisch leitfähigen Materials oder elektrisch leitfähiger Aufdrucke, mit den Flächenelektroden verbunden sind. Die Dicke des Funktionselements beträgt beispielsweise von 0,4 mm bis 1 mm.
Die Flächenelektroden sind bevorzugt als transparente, elektrisch leitfähige Schichten ausgestaltet. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid ( transparent conducting oxide, TCO). Die Flächenelektroden können beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Chrom, Wolfram, Indium-Zinnoxid (ITO), Gallium-dotiertes oder Aluminium-dotiertes Zinkoxid und/oder Fluor dotiertes oder Antimon-dotiertes Zinnoxid enthalten. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm (Nanometer) bis 2 pm (Mikrometer) auf, besonders bevorzugt 20 nm bis 1 pm, ganz besonders bevorzugt 30 nm bis 500 nm.
Die Erfindung umfasst außerdem eine Verglasungsanordnung eines Fahrzeugs oder Gebäudes zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mindestens umfassend • eine Verglasungseinheit mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, die eine Außenscheibe und eine Innenscheibe umfasst, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und in die ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften eingelagert ist, umfassend eine aktive Schicht, der an beiden Oberflächen transparente Flächenelektroden zugeordnet sind, und
• eine Ansteuerungseinheit zur elektrischen Steuerung der optischen Eigenschaften der Verglasungseinheit, die mit den Flächenelektroden des Funktionselements verbunden ist und zum Anlegen einer elektrischen Spannung mit einer ersten Frequenz zwischen den Flächenelektroden ausgebildet ist, wobei eine Sensoreinheit zur Erfassung von die Verglasungseinheit umgebenden Lichtstahlen einer zweiten Frequenz vorgesehen ist.
Vorgesehen ist daher eine Sensoreinheit, die auch in einer Verglasungseinheit, einer Verbundscheibe bzw. Gebäude-oder Kraftfahrzeugscheibe integriert sein kann. Die Sensoreinheit kann zur Weiterleitung von erfassten Signalen oder Daten an die Ansteuerungseinheit vorgesehen sein.
Die Ansteuerungseinheit kann zur Auswertung der erfassten Daten und zur Synchronisierung der ersten Frequenz an die zweite Frequenz vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoreinheit an der Verglasungseinheit angeordnet. Die Sensoreinheit weist einen Lichtsensor, insbesondere ein Phototransistor, dessen obere Grenzfrequenz mindestens 160 Hz ist, auf.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Eine entsprechende Windschutzscheibe muss im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweisen, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.
Die Verglasungseinheit kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere PKW, mit der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung in Fortbewegungsmittel für den Verkehr auf dem Land, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Wndschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe sowie als funktionales Einzelstück, und als Einbauteil in Möbeln, Geräten und Gebäuden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Figur 1 einen Verlauf einer am PDLC-Funktionselement angelegten elektrischen Spannung und Transparenz aus dem Stand der Technik,
Figur 2 einen Verlauf der am PDLC-Funktionselement angelegten elektrischen Spannung und einen Verlauf der Intensität einer externen Lichtquelle aus dem Stand der Technik,
Figur 3 eine schematische Anordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, Figur 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verglasungseinheit, und Figur 5 einen exemplarischen Verfahrensablauf.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
Figur 3 zeigt eine schematische Verglasungsanordnung 100 gemäß der Erfindung. Dargestellt ist ein Sensoreinheit 4, insbesondere ein Lichtsensor, der mit einer Ansteuerungseinheit 9 verbunden ist. Die Ansteuerungseinheit 9 (in einem Kraftfahrzeug auch ECU genannt) versorgt das PDLC-Funktionselement 8 mit einer Versorgungsspannung und ist zur Steuerung des PDLC-Funktionselements 8 vorgesehen. Dazu ist die Ansteuerungseinheit 9 mit dem PDLC- Funktionselement 8 und insbesondere mit zwei transparenten PDLC-Flächenelektroden des PDLC-Funktionselements 8 verbunden. Die Versorgungsspannung ist eine elektrische Spannung, insbesondere eine Wechselspannung, die einen periodischen Signalverlauf mit einer ersten Frequenz F1 aufweist.
Die Sensoreinheit 4 erfasst das durch eine Lichtquelle 11 (LED) erzeugte Umgebungslicht des PDLC-Funktionselements 8 und leitet ein Signal zur Auswertung an die Ansteuerungseinheit 9. Zur Auswertung des Signals weist die Ansteuerungseinheit 9 einen Mikroprozessor auf. Das ll
Umgebungslicht wird durch ein Leuchtmittel, beispielsweise eine LED, erzeugt. Die Lichtstrahlen des Umgebungslichts weisen eine zweite Frequenz F2 auf.
In der Ansteuerungseinheit 9 wird die erste Frequenz F1 mit der zweiten Frequenz F2 verglichen. Wird zwischen der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2 eine Differenz festgestellt, dann wird die erste Frequenz F1 verändert und an die zweite Frequenz F2 angepasst.
Ferner kann die Sensoreinheit 4 wiederholt in regelmäßigen zeitlichen Abständen das Umgebungslicht abtasten.
Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungseinheit 10 mit der integrierten Sensoreinheit 4. Die Verglasungseinheit 10 ist eine Verbundscheibe, die aus einer Außenscheibe 1 (mit einer außenseitigen Oberfläche l und einer innenraumseitigen Oberfläche ll) und einer Innenscheibe 2 (mit einer außenseitigen Oberfläche lll und einer innenraumseitigen Oberfläche IV), aufgebaut ist. Die Außenscheibe 1 ist über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 flächig mit der Innenscheibe 2 verbunden. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen aus Kalk-Natron-Glas und weisen beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf. Die Zwischenschicht 3 ist aus einer ca. 0,76 mm dicken Folie aus Polyvinylbutyral (PVB) ausgebildet. Die Verglasungseinheit 10 ist als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Die Verglasungseinheit 10 ist in einem zentralen Bereich mit dem PDLC-Funktionselement 8, das in die Zwischenschicht 3 eingelagert ist, ausgestattet. Die Zwischenschicht 3 umfasst insgesamt drei thermoplastischen Schichten, die jeweils durch eine thermoplastische Folie mit einer Dicke von ca. 0,38 mm aus PVB ausgebildet sind. Die erste thermoplastische Schicht ist mit der Außenscheibe 1 verbunden, die zweite thermoplastischen Schicht ist mit der Innenscheibe 2 verbunden. Die dazwischenliegende dritte thermoplastische Schicht umgibt das zugeschnittene PDLC-Funktionselement 8 (PDLC-Mehrschichtfolie) im Wesentlichen an allen Seiten bündig. Das PDLC-Funktionselement 8 ist somit rundum in thermoplastisches Material eingebettet und dadurch geschützt. Die Verglasungseinheit 10 ist mit der Sensoreinheit 4 ausgestattet. Die Sensoreinheit 4 kann aus einer flexiblen Leiterplatte 5 bestehen, die mit einem Phototransistor ausgestattet ist. Die Leiterplatte 5 ist vollständig innerhalb der Verglasungseinheit 10 angeordnet. Sie liegt direkt auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe 2 auf und ist über die Zwischenschicht 3 mit der Außenscheibe verbunden. Sie weist zwei elektrische Anschlussflächen (nicht dargestellt) auf, die mit jeweils einem Pol eines zweipoligen Flachleiters als Anschlusskabel 6 verlötet sind. Das Anschlusskabel 6 erstreckt sich aus dem Verbund über eine Kante der Verglasungseinheit 10 hinaus. Die Anschlusskabel 6 dienen der elektrischen Verbindung der Leiterplatten 5 über weitere Verbindungskabel (typischerweise Rundkabel) mit der Ansteuerungseinheit 9. Die Ansteuerungseinheit 9 analysiert die Signale der Sensoreinheit 4 - so kann die Ansteuerungseinheit 9 beispielsweise die erste Frequenz F1 der an das PDLC- Funktionselement angelegten Spannung in Abhängigkeit von der zweiten Frequenz F2 des Umgebungslichts anpassen.
Als Sensoreinheit 4 sind beispielsweise auch Photodioden geeignet. Sie weisen vorteilhaft geringe Abmessungen auf (Höhe 0,55 mm, Breite 1 ,6 mm, Tiefe 1 ,5 mm) und eine spektrale Empfindlichkeitsverteilung, die diejenige des menschlichen Auges in guter Näherung nachahmt. Das Empfindlichkeitsmaximum liegt ungefähr bei 500 nm, und im gesamten Bereich von 500 nm bis 600 nm beträgt die Empfindlichkeit mehr als 60 % des Maximalwerts bei 500 nm. Dadurch wird sichergestellt, dass die vom Lichtsensor gemessene Lichtmenge auch mit der vom Menschen als relevant eingestuften übereinstimmt.
Die Leiterplatte 5 ist eine flexible Leiterplatte, umfassend eine etwa 150 pm dicke Polyimid- Folie und darauf aufgedruckte Leiterbahnen. Jede Leiterplatte 5 ist T-förmig gestaltet und weist einen dünneren Zuleitungsabschnitt und einen breiten Endabschnitt (entsprechend dem „Querbalken des T“s) auf, wobei der Zuleitungsabschnitt der Kante der Verglasungseinheit 10 zugewandt ist. Der Zuleitungsabschnitt hat beispielsweise eine Breite von 50 mm und eine Länge von 65 mm. Der Endabschnitt hat beispielsweise eine Breite von 200 mm und eine Länge von 15 mm. Die Sensoreinheit 4 ist im Endabschnitt der Leiterplatte 5 angeordnet, während der Zuleitungsabschnitt der Verbindung mit dem Anschlusskabel 6 dient. Am Ende des Zuleitungsabschnitts sind zwei nicht dargestellte Anschlussflächen angeordnet, die den beiden Polen des Systems an Leiterbahnen entsprechen und die jeweils mit einem Pol des zweipoligen Anschlusskabels 6 verlötet sind. Die Verglasungseinheit 10 weist, wie für Windschutzscheiben üblich, einen rahmenartigen opaken Abdeckdruck 7 auf. Der Abdeckdruck 7 ist als aufgedruckte und eingebrannte, schwarze Emaille auf den innenraumseitigen Oberflächen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 ausgebildet. Die Leiterplatte 5 sind im Bereich des Abdeckdrucks 7 angeordnet, so dass sie weder von außen noch von innen sichtbar sind. Der äußere Abdeckdruck 7 auf der Außenscheibe 1 weist an der Stelle der Sensoreinheit 4 eine Aussparung auf, so dass Licht auf die Sensoreinheit 4 fallen kann und der Lichtsensor seine Funktion erfüllen kann.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welches folgende Schritte umfassen kann:
• Anlegen einer elektrischen Wechselspannung mit der ersten Frequenz F1 an die Flächenelektroden mittels der Ansteuerungseinheit 9 (Schritt 101),
• Beleuchten der Verglasungseinheit 10 mit einem Leuchtmittel (Lichtquelle 11), beispielsweise eine LED (Schritt 102),
• Erfassen der durch das Leuchtmittel emittierten Lichtstrahlen mittels der Sensoreinheit 4 (103),
• Weiterleiten eines erfassten Signals von der Sensoreinheit an die Ansteuerungseinheit 9 (104),
• Bestimmen der zweiten Frequenz F2 aus dem erfassten Signal mittels der Ansteuerungseinheit 9 (105),
• Vergleichen der ersten und zweiten Frequenz F1 , F2 mittels der Ansteuerungseinheit 9 (Schritt 106),
• Anpassen der ersten Frequenz F1 an die zweite Frequenz F2, wenn eine Differenz zwischen der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2 festgestellt wurde und Ansteuern des PDLC-Funktionselements mit einer veränderten ersten Frequenz F1 (Schritt 107).
Erfindungsgemäß werden Verglasungsanordnungen mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt, die hinsichtlich der optischen Performance und des ästhetischen Erscheinungsbilds verbessert und gegenüber bekannten Verglasungsanordnungen weiter optimiert werden konnten. Es konnte eine nahezu flackerfreie Verglasungseinheit mit einem Funktionselement erzielt werden. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend. Bezugszeichenliste:
1 Außenscheibe
2 Innenscheibe
3 thermoplastische Zwischenschicht
4 Sensoreinheit
5 Leiterplatte
6 Anschlusskabel / Flachleiter
7 opaker Abdeckdruck
8 PDLC-Funktionselement
9 Ansteuerungseinheit
10 Verglasungseinheit
11 Lichtquelle
100 Verglasungsanordnung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur elektrischen Steuerung mindestens eines Funktionselements (8) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, wobei
• die optischen Eigenschaften mittels einer Ansteuerungseinheit (9) gesteuert werden, wobei die Ansteuerungseinheit (9) mit mindestens zwei transparenten Flächenelektroden des Funktionselements (8) verbunden ist,
• eine elektrische Spannung zwischen den Flächenelektroden mittels der Ansteuerungseinheit (9) angelegt wird, wobei die elektrische Spannung einen periodischen Signalverlauf mit einer ersten, variabel einstellbaren Frequenz aufweist und eine Verglasungseinheit (10) von Lichtstrahlen einer zweiten Frequenz umgeben ist, und wobei die Lichtstrahlen mittels einer Sensoreinheit (4) erfasst werden und die erste Frequenz in Abhängigkeit der zweiten Frequenz verändert wird, wobei die erste Frequenz mit der zweiten Frequenz synchronisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Funktionselement in einer Verglasungseinheit (10) eingelagerten ist, wobei die Verglasungseinheit (10) eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2) umfasst, die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die zweite Frequenz mittels eines Lichtsensors, insbesondere eines Phototransistors, detektiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, bei dem die Sensoreinheit (4) ein Teil einer Verglasungseinheit (10) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das von der Sensoreinheit (4) detektierte Signal an die Ansteuerungseinheit (9) weitergeleitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die erste Frequenz mit der zweiten Frequenz mittels der Ansteuerungseinheit (9) verglichen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die erste Frequenz an die zweite Frequenz anpasst wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz festgestellt wurde.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Funktionselement (8) ein PDLC-Funktionselement ist, welches eine Verglasungseinheit (10) bei eingeschalteter Spannungsversorgung mindestens bereichsweise transparent und bei ausgeschalteter Spannungsversorgung opak erscheinen lässt.
9. Verglasungsanordnung (100) eines Fahrzeugs oder Gebäudes zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mindestens umfassend:
• eine Verglasungseinheit (10) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, die eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2) umfasst, die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, und in die ein Funktionselement (8) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften eingelagert ist, umfassend eine aktive Schicht, der an beiden Oberflächen transparente Flächenelektroden zugeordnet sind, und
• eine Ansteuerungseinheit (9) zur elektrischen Steuerung der optischen Eigenschaften der Verglasungseinheit (10), die mit den Flächenelektroden des Funktionselements (8) verbunden ist und zum Anlegen einer elektrischen Spannung mit einer ersten Frequenz zwischen den Flächenelektroden ausgebildet ist, wobei eine Sensoreinheit (4) zur Erfassung von die Verglasungseinheit (10) umgebenden Lichtstrahlen einer zweiten Frequenz vorgesehen ist.
10. Verglasungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungseinheit (9) zur Synchronisierung der ersten Frequenz an die zweite Frequenz vorgesehen ist.
11. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (4) zur Weiterleitung von erfassten Daten an die Ansteuerungseinheit (9) vorgesehen ist und die Ansteuerungseinheit (9) zur Auswertung der erfassten Daten vorgesehen ist.
12. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (4) an der Verglasungseinheit (10) angeordnet ist.
13. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (4) einen Lichtsensor, insbesondere einen Phototransitor, aufweist.
14. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (11), insbesondere ein LED-Modul, zur Generierung von die Verglasungsanordnung umgebenden Lichtstrahlen vorgesehen ist.
15. Fahrzeug, insbesondere PKW, mit einer Verglasungsanordnung (100) nach Anspruch 9.
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