WO2024105140A1 - Method for thermally treating a pdlc-functional element - Google Patents

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WO2024105140A1
WO2024105140A1 PCT/EP2023/081991 EP2023081991W WO2024105140A1 WO 2024105140 A1 WO2024105140 A1 WO 2024105140A1 EP 2023081991 W EP2023081991 W EP 2023081991W WO 2024105140 A1 WO2024105140 A1 WO 2024105140A1
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WO
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pdlc
functional element
temperature
voltage
heating
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/081991
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German (de)
French (fr)
Inventor
Achim ZEICHNER
Jefferson DO ROSARIO
Huixing Zhang
Tobias Peter ASCHENBRENNER
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Glass France filed Critical Saint-Gobain Glass France
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133382Heating or cooling of liquid crystal cells other than for activation, e.g. circuits or arrangements for temperature control, stabilisation or uniform distribution over the cell

Definitions

  • the invention relates to a method for heat treatment and in particular for restoring the optical properties of a PDLC functional element, preferably a PDLC functional element with several independently switchable switching regions, a device for carrying out the method and the use thereof.
  • Glazing with electrically controllable optical properties is known as such. They usually comprise composite panes which are equipped with functional elements whose optical properties can be changed by an applied electrical voltage. The electrical voltage is applied via a PDLC control unit which is connected to two surface electrodes of the functional element, between which the active layer of the functional element is located.
  • An example of such functional elements are SPD functional elements (suspended particle device), which are known, for example, from EP 0876608 B1 and WO 2011033313 A1.
  • the transmission of visible light through SPD functional elements can be controlled by the applied voltage.
  • Another example is standard PDLC functional elements (polymer dispersed liquid crystal), which are known, for example, from DE 102008026339 A1.
  • the active layer contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix.
  • Electrochromic functional elements are also known, for example from US 20120026573 A1, WO 2010147494 A1 and EP 1862849 A1 and WO 2012007334 A1, in which a change in transmission occurs through electrochemical processes induced by the applied electrical voltage.
  • Such glazing can be used, for example, as vehicle windows, the optical properties of which can then be controlled electrically. They can be used, for example, as roof windows to reduce solar radiation or to reduce annoying reflections. Such roof windows are known, for example, from DE 10043141 A1 and EP 3456913 A1. Windshields have also been proposed in which an electrically controllable sun visor is implemented by means of a switchable functional element in order to replace the conventional mechanically folding sun visor in motor vehicles. Windshields with electrically controllable sun visors are known, for example, from DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 and DE 102007027296 A1.
  • glazings or the switchable functional elements in the glazings, with several switching areas whose optical properties can be switched independently of one another.
  • an area of the functional element can be selectively darkened or provided with a high level of light scattering, while other areas remain light or transparent.
  • Glazings with independent switching areas and a method for producing them are known, for example, from WO 2014072137 A1 or WO 2017157626 A1.
  • the independent switching areas are typically formed by dividing one of the surface electrodes by insulation lines into separate switching areas ((electrode) segments), which are each independently connected to the PDLC control unit and can therefore be controlled independently, while the other surface electrode, for example, has no insulation lines.
  • the insulation lines are typically introduced into the surface electrode by laser processing.
  • the surface electrodes cannot be selected with regard to optimal electrical conductivity, since they must be transparent to ensure visibility through the composite pane.
  • ITO layers are typically used as surface electrodes, which have low conductivity or high electrical resistance.
  • the present invention is based on the object of providing a method for heat treatment and in particular for restoring the optical properties of a PDLC functional element, preferably with at least two adjacent, independently switchable switching regions.
  • the invention further comprises a device for carrying out the method according to the invention.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are presented together below, with explanations and preferred Embodiments relate equally to the method and the device. If preferred features are described in connection with the method, this means that the device is preferably designed and suitable accordingly. Conversely, if preferred features are described in connection with the device, this means that the method is preferably carried out accordingly.
  • the object is achieved according to the invention by a method for heat treatment of a PDLC functional element, preferably with at least two adjacent, independently switchable switching areas, wherein in a first method step A) i. a control unit applies a voltage-free switching state (off) to the switching area(s) and ii. the PDLC functional element is heated by a heating device to a temperature TA greater than or equal to a phase transition temperature and is kept at a temperature greater than or equal to the phase transition temperature, and
  • the PDLC functional element is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature, whereby the voltage-free switching state (off) is maintained at the switching area(s).
  • Process step A i) can advantageously be carried out before, after or during process step A ii).
  • the functional element according to the invention is a PDLC functional element (polymer dispersed liquid crystal).
  • the active layer of a PDLC functional element contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix.
  • PDLC functional elements are generally not used individually or free-standing, but are usually built into glazing (so-called PDLC glazing), the methods and embodiments mentioned here also apply to PDLC glazing.
  • the present invention is based on the following finding of the inventors: PDLC functional elements and glazings in which they are installed can, due to their Switching and temperature history can result in different and inhomogeneous optical properties, such as diffusivity (turbidity or scattering behavior) or transparency.
  • the above-mentioned deterioration of the optical properties occurs when a PDLC functional element is activated at high temperatures (e.g. in a parking lot situation) to temperatures in or above the phase transition range, e.g. above 70-80°C, i.e. switched on and cooled down while still activated (e.g. by driving and/or the effects of an air conditioning system).
  • PTF phase transition in electrical field
  • the PTF effect does not disappear by simply switching the PDLC functional element again and is therefore also referred to as the “permanent memory effect”.
  • the present invention is based on the idea of providing a solution with which the undesirable changed optical properties of such impaired areas can be restored and the entire (vehicle) glazing can finally be reset to the "factory setting" - i.e. the state of homogeneous scattering and complete opacity.
  • the solution comprises a method for heat treatment and a device for locally heating a PDLC functional element of a glazing to a temperature above the phase transition temperature at a suitable switching voltage and subsequent targeted cooling. This leads to a homogenization of the optical properties and in particular to a homogenization of adjacent switching areas and thus to the restoration of traffic safety and customer satisfaction.
  • step A ii) the PDLC functional element according to the invention is heated to a temperature TA of at least 80°C and preferably of at least 90°C and in particular of 90°C to 130°C.
  • the liquid crystals of the PDLC functional element are then in the so-called isotropic phase and return to their original configuration after cooling below the phase transition temperature.
  • the temperature required to reach the isotropic phase depends on the material of the PDLC functional element and can be determined from data sheets or through simple experiments.
  • step B) after a time period t of greater than or equal to 5 minutes, the PDLC functional element is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature.
  • step B) after a time period t of 1 minute to 60 minutes, the PDLC functional element is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature.
  • the specified time periods ensure that a sufficient number of liquid crystals or all of the liquid crystals have returned to their original configuration.
  • step B) the PDLC functional element is cooled to a temperature TB of less than 70°C and in particular to room temperature.
  • the necessary cooling temperature depends on the respective material of the PDLC functional element and can be determined in simple experiments.
  • the heating device is controlled as a function of the temperature of the PDLC functional element (or the PDLC glazing in which the PDLC functional element is installed).
  • a further aspect of the invention comprises a device for heat treating a PDLC functional element and preferably a PDLC functional element with at least two adjacent, independently switchable switching regions.
  • the device according to the invention is preferably used to carry out the method according to the invention.
  • the device according to the invention comprises at least one heating device which is designed to be arranged on a PDLC functional element and to heat the PDLC functional element, preferably by convection, heat conduction, radiant heating, for example by infrared (IR) radiation or microwave radiation, and/or induction.
  • the PDLC functional element is arranged within a PDLC glazing.
  • the PDLC glazing is arranged in a vehicle, preferably as a roof window, windshield or rear window.
  • the device is advantageously only temporarily placed on the PDLC functional element (or the PDLC glazing) or arranged above it to carry out the method according to the invention and is removed again after completion of the method, for example in a workshop.
  • the heating device contains or consists of at least one heating element, a heating blanket, a heating hood or a radiant heater.
  • the heating device preferably heating wires or an electrically heatable layer (in particular a transparent electrically heatable layer), is arranged within the PDLC glazing or is firmly connected to it.
  • the device according to the invention comprises a control unit with which the heating duration and/or the heating power of the heating device (and thus the temperature of the PDLC functional element) can be controlled.
  • control unit is designed to read a temperature sensor on the heating device, on the PDLC functional element and/or on or in the PDLC glazing (i.e. to measure the temperature) and to control the heating power of the heating device depending on the measured temperature.
  • the PDLC glazing as a whole has a homogeneous temperature, i.e. the temperature of the PDLC functional element corresponds to the temperature of other areas of the PDLC glazing, which is typically at least approximately the case. Determining the temperature of the PDLC glazing therefore corresponds at least approximately to determining the temperature of the PDLC functional element.
  • the control unit is suitable for being coupled to the PDLC functional element and for determining the electrical impedance of the active layer and from this the temperature of the PDLC glazing, or more precisely of the PDLC functional element. This is possible because the impedance (the equivalent of the classic ohmic resistance for alternating voltages) is temperature-dependent.
  • the control unit of the device according to the invention can read a PDLC control unit of the PDLC glazing (e.g. in a vehicle).
  • the method and the device according to the invention are in principle suitable for the heat treatment of all PDLC functional elements.
  • the functional element according to the invention is preferably a standard PDLC functional element which, in the "on" switching state with applied voltage, has maximum transmission and minimal turbidity (clear, transparent state) and in the "off" switching state with switched off voltage, has minimal transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state).
  • a standard PDLC functional element which, in the "on" switching state with applied voltage, has maximum transmission and minimal turbidity (clear, transparent state) and in the "off” switching state with switched off voltage, has minimal transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state).
  • other functional elements can also be used whose
  • the functional element according to the invention is preferably a reverse PDLC functional element (also called reverse mode PDLC), which in the “off” switching state with the voltage switched off has a maximum transmission and minimum turbidity (clear, transparent state) and in the “on” switching state with the voltage applied has a minimum Transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state).
  • reverse PDLC reverse PDLC functional element
  • the teaching of the invention applies here accordingly.
  • controllable PDLC functional elements mentioned and their mode of operation are known to the person skilled in the art, so that a detailed description can be dispensed with at this point.
  • the PDLC functional element comprises two carrier films in addition to the active layer and the surface electrodes, the active layer and the surface electrodes preferably being arranged between the carrier films.
  • the carrier films are preferably made of thermoplastic material, for example based on polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, fluorinated ethylene propylene, polyvinyl fluoride or ethylene tetrafluoroethylene, particularly preferably based on PET.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the thickness of the carrier films is preferably from 10 pm to 200 pm.
  • Such functional elements can advantageously be provided as multilayer films, in particular purchased, cut to the desired size and shape and then laminated into the composite pane, preferably via a thermoplastic connecting layer with the outer pane and the inner pane. It is possible to segment the first surface electrode using laser radiation, even if it is embedded in such a multilayer film. Laser processing can produce a thin, visually inconspicuous insulation line without damaging the carrier film typically lying over it
  • the side edge of the functional element can be sealed, for example by fusing the carrier layers or by means of a (preferably polymeric) tape. This can protect the active layer, in particular against components of the intermediate layer (particularly plasticizers) diffusing into the active layer, which can lead to degradation of the functional element.
  • flat or foil conductors For electrical contacting of the surface electrodes or electrode segments, these are preferably connected to so-called flat or foil conductors, which extend from the intermediate layer beyond the side edge of the composite pane.
  • Flat conductors have a band-like metallic layer as a conductive core, which is typically surrounded by a polymeric insulation sheath with the exception of the contact surfaces.
  • bus bars for example strips of an electrically conductive foil (e.g. copper foil) or electrically conductive prints can be arranged on the surface electrodes, with the flat or foil conductors being connected to these bus conductors.
  • the flat or foil conductors are connected to a PDLC control unit directly or via additional conductors.
  • the composite pane can be provided with an opaque cover print, in particular in a peripheral edge area, as is common in the vehicle sector, in particular for windshields, rear windows and roof windows.
  • the cover print is typically made of an enamel containing glass frits and a pigment, in particular black pigment.
  • the printing ink is typically applied using a screen printing process and baked in.
  • Such a cover print is applied to at least one of the pane surfaces, preferably the interior surface of the outer pane and/or the inner pane.
  • the cover print preferably surrounds a central see-through area in a frame-like manner and serves in particular to protect the adhesive by which the composite pane is connected to the vehicle body from UV radiation. If the PDLC control unit is attached to the interior surface of the inner pane, then preferably in the opaque area of the cover print.
  • thermoplastic intermediate layer serves to connect the two panes, as is usual with composite panes.
  • thermoplastic films are used and the intermediate layer is formed from these.
  • the intermediate layer is formed from at least a first thermoplastic layer and a second thermoplastic layer, between which the functional element is arranged.
  • the functional element is then connected to the outer pane via an area of the first thermoplastic layer and to the inner pane via an area of the second thermoplastic layer.
  • the thermoplastic layers preferably protrude all the way around the functional element. Where the thermoplastic layers are in direct contact with one another and are not separated from one another by the functional element, they can fuse during lamination in such a way that the original layers may no longer be recognizable and a homogeneous intermediate layer is present instead.
  • thermoplastic layer can be formed, for example, by a single thermoplastic film.
  • a thermoplastic layer can also be formed from sections different thermoplastic films whose side edges are joined together.
  • the functional element is surrounded all the way around by a third thermoplastic layer.
  • the third thermoplastic layer is designed like a frame with a recess into which the functional element is inserted.
  • the third thermoplastic layer can be formed by a thermoplastic film into which the recess has been cut out.
  • the third thermoplastic layer can also be composed of several film sections around the functional element.
  • the intermediate layer is then formed from a total of at least three thermoplastic layers arranged flat on top of one another, with the middle layer having a recess in which the functional element is arranged.
  • the third thermoplastic layer is arranged between the first and second thermoplastic layers, with the side edges of all thermoplastic layers preferably being in line.
  • the third thermoplastic layer preferably has approximately the same thickness as the functional element. This compensates for the local difference in thickness introduced by the locally limited functional element, so that glass breakage during lamination can be avoided and an improved optical appearance is created.
  • the layers of the intermediate layer are preferably made of the same material, but in principle they can also be made of different materials.
  • the layers or films of the intermediate layer are preferably based on polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), or polyurethane (PU).
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • the layer or film mainly contains the said material (a proportion of more than 50% by weight) and can optionally contain other components, for example plasticizers, stabilizers, UV or IR absorbers.
  • the thickness of each thermoplastic layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm. For example, films with standard thicknesses of 0.38 mm or 0.76 mm can be used.
  • the outer pane and the inner pane are preferably made of glass, particularly preferably soda-lime glass, as is usual for window panes.
  • the panes can also be made of other types of glass, for example quartz glass, borosilicate glass or aluminosilicate glass, or made of rigid clear plastics, such as polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • the panes can be clear or tinted or colored. Depending on the application, the degree of tinting or coloring may be limited: for example, a prescribed light transmission must be guaranteed, for example a light transmission of at least 70% in the main viewing area A in accordance with Regulation No. 43 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) (ECE-R43, "Uniform provisions concerning the approval of safety glazing materials and their installation in vehicles").
  • the outer pane, the inner pane and/or the intermediate layer can have suitable coatings known per se, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings, UV-absorbing or reflective coatings or IR-absorbing or reflective coatings such as sun protection coatings or low-E coatings.
  • suitable coatings known per se, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings, UV-absorbing or reflective coatings or IR-absorbing or reflective coatings such as sun protection coatings or low-E coatings.
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely and can thus be adapted to the requirements of the individual case.
  • the outer pane and the inner pane preferably have thicknesses of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably 1 mm to 3 mm.
  • PDLC functional elements according to the invention are advantageously arranged in PDLC glazings.
  • the PDLC functional element particularly advantageously has at least two adjacent, independently switchable switching areas.
  • the PDLC glazing according to the invention comprises a composite pane, wherein the composite pane comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer, and an electrically controllable functional element, which is arranged between the outer pane and the inner pane.
  • the functional element has an active layer with electrically controllable optical properties between a first surface electrode and a second surface electrode.
  • the PDLC functional element comprises an active layer with electrically controllable optical properties and is arranged between a first surface electrode and a second surface electrode.
  • the first surface electrode is divided into at least two separate electrode segments by at least one insulation line, each electrode segment forming an independently switchable switching area.
  • each electrode segment of the first surface electrode and the second surface electrode are electrically connected to the PDLC control unit, so that an electrical voltage can be applied independently between each electrode segment of the first surface electrode and the second surface electrode in order to control the optical properties of the section of the active layer located therebetween.
  • the second surface electrode has no insulation lines or a smaller number of insulation lines and consequently a smaller number of electrode segments than the first surface electrode, so that at least one electrode segment of the second surface electrode is assigned to several electrode segments of the first surface electrode.
  • the PDLC glazing according to the invention is preferably intended to separate the interior from the external environment in a window opening (in particular a window or roof opening of a vehicle, but alternatively also a window opening of a building or a room).
  • the inner pane refers to the pane facing the interior.
  • the outer pane refers to the pane facing the external environment.
  • the outer pane and the inner pane each have an outside surface and an inside surface and a circumferential side edge surface running between them.
  • the outside surface refers to the main surface which is intended to face the outside environment in the installed position.
  • the inside surface refers to the main surface which is intended to face the interior in the installed position.
  • the inside surface of the outside pane and the outside surface of the inner pane face each other and are connected to one another by the thermoplastic intermediate layer.
  • the PDLC glazing according to the invention as a composite pane contains a PDLC functional element with electrically controllable optical properties, which is located between the Outer pane and inner pane, i.e. embedded in the intermediate layer.
  • the functional element is preferably arranged between at least two layers of thermoplastic material of the intermediate layer, whereby it is connected to the outer pane by the first layer and to the inner pane by the second layer.
  • the functional element can also be arranged directly on the surface of the outer pane or the inner pane facing the intermediate layer.
  • the side edge of the functional element is completely surrounded by the intermediate layer, so that the functional element does not extend to the side edge of the composite pane and thus has no contact with the surrounding atmosphere.
  • the PDLC functional element comprises at least one active layer and two surface electrodes, which are arranged on both sides of the active layer, so that the active layer is arranged between the surface electrodes.
  • the surface electrodes and the active layer are typically arranged essentially parallel to the surfaces of the outer pane and the inner pane.
  • the active layer has the variable optical properties that can be controlled by an electrical voltage applied to the active layer via the surface electrodes.
  • electrically controllable optical properties are understood to mean in particular those properties that can be controlled continuously.
  • the switching state of the functional element refers to the extent to which the optical properties are changed compared to the voltage-free state.
  • a switching state of 0% corresponds to the voltage-free state, a switching state of 100% to the maximum change in the optical properties.
  • the voltage appropriately, all switching states in between can be realized continuously.
  • a switching state of 20% corresponds to a change in the optical properties by 20% of the maximum change.
  • the said optical properties particularly concern the light transmission and/or the scattering behavior.
  • the surface electrodes are preferably transparent, which in the sense of the invention means that they have a light transmission in the visible spectral range of at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 80%.
  • 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 be based, for example, on 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, preferably based on silver or ITO.
  • the surface electrodes preferably have a thickness of 10 nm to 2 pm, particularly preferably 20 nm to 1 pm, most preferably 30 nm to 500 nm.
  • the first surface electrode has at least two segments (electrode segments) which are separated from one another by an insulation line.
  • the insulation line is understood to be a line-like region in which the material of the surface electrode is not present, so that the adjacent segments are materially separated from one another and are therefore electrically insulated from one another. This means that there is no direct electrical connection between the electrode segments, although the electrode segments can be indirectly electrically connected to one another to a certain extent via the active layer in contact with them.
  • the first surface electrode can be divided into several segments by several insulation lines. Each electrode segment forms a switching area of the glazing arrangement. The number of electrode segments can be freely selected by the person skilled in the art according to the requirements in the individual case.
  • the insulation lines run essentially parallel to one another and extend from one side edge of the surface electrode to the opposite side edge. However, any other geometric shapes are also conceivable.
  • Two electrode segments separated only by an insulation line form an adjacent switching region within the meaning of the invention, which can also be referred to as an immediately adjacent switching region.
  • the insulation lines have a width of 5 pm to 500 pm, for example, in particular 20 pm to 200 pm. They are preferably introduced into the surface electrode using laser radiation.
  • the width of the segments i.e. the distance between adjacent insulation lines, can be selected by the expert according to the requirements in the individual case.
  • the second surface electrode and the active layer preferably each form a continuous, complete layer which is not divided into segments by insulation lines. In principle, however, it is also conceivable that the second surface electrode is segmented to a lesser extent than the first surface electrode, i.e. has fewer insulation lines and electrode segments, so that at least one electrode segment of the second surface electrode is assigned to several electrode segments of the first surface electrode. In this case, too, the problem of "cross talk" occurs, which can be reduced by the approach according to the invention.
  • Each insulation line of the second surface electrode is arranged in alignment with an insulation line of the first surface electrode in the direction of viewing through the composite pane.
  • the electrode segments of the first surface electrode are electrically connected to the PDLC control unit independently of one another, so that a first (in the case of an alternating voltage, time-varying) electrical potential can be applied to each electrode segment (independently of the other electrode segments), which is referred to as the switching potential in the sense of the invention.
  • the second surface electrode is also electrically connected to the PDLC control unit, so that a second electrical potential can be applied to the second surface electrode as a whole, which is referred to as the reference potential (“ground”) in the sense of the invention. If the first and second potentials are identical, there is no voltage between the electrodes in the respective switching range (switching state off, 0%). If the first and second potentials are different, there is a voltage between the electrodes in the respective switching range, which creates a finite switching state.
  • the second surface electrode is also segmented, but to a lesser extent than the first surface electrode, so that at least one electrode segment of the second surface electrode is assigned several electrode segments of the first surface electrode.
  • the electrode segments of the second surface electrode are also electrically connected to the PDLC control unit independently of one another, so that a second electrical potential (reference potential, "ground”) can be applied to each electrode segment (independently of the other electrode segments).
  • a second electrical potential reference potential, "ground”
  • there is at least one electrode segment of the second surface electrode which provides the reference potential for several switching areas.
  • the switching areas concerned can be controlled independently of one another by Switching potential can be applied independently to the electrode segments of the first surface electrode, while a single reference potential is applied to the associated electrode segment of the second surface electrode.
  • PDLC functional elements are usually connected to electrical PDLC control units during operation.
  • the PDLC control unit is intended and suitable for controlling the optical properties of the PDLC functional element.
  • the PDLC control unit is electrically connected on the one hand to the surface electrodes of the functional element and on the other hand to a voltage source.
  • the PDLC control unit contains the necessary electrical and/or electronic components in order to apply the required voltage to the surface electrodes depending on a switching state.
  • the switching state can be specified by the user (for example by operating a switch, a button or a rotary or slide control), determined by sensors and/or transmitted via a digital interface from the central control unit of the vehicle (if the composite pane is a vehicle pane, usually LIN bus or CAN bus).
  • the switches, buttons, rotary or slide controls can, for example, be integrated into the vehicle's instruments if the composite pane is a vehicle pane.
  • touch buttons can also be integrated directly into the composite pane, for example capacitive or resistive buttons.
  • the functional element can also be controlled by contactless methods, for example by recognizing gestures, or depending on the state of the pupil or eyelid determined by a camera and suitable evaluation electronics.
  • the PDLC control unit can, for example, comprise electronic processors, voltage converters, transistors and other components.
  • the voltage that is applied to the surface electrodes is preferably an alternating voltage.
  • the voltage source is a direct voltage source that provides a direct voltage and supplies the PDLC control unit with it. This situation occurs, for example, in a vehicle when the composite pane is a vehicle pane and is connected to the on-board voltage.
  • the PDLC control unit is preferably connected to the on-board electrical system, from which it in turn obtains the electrical voltage and optionally the information about the switching state.
  • the PDLC control unit is then equipped with at least one inverter to convert the direct voltage into the alternating voltage.
  • the PDLC control unit has a single inverter.
  • an output pole of the inverter has several independent outputs, with each electrode segment being connected to one of the outputs.
  • Each switching area is therefore assigned an output of the inverter and connected to the associated electrode segment of the first surface electrode.
  • the individual outputs are typically implemented by switches, with the inverter generating a voltage which is then switched. These switches can be integrated directly in the inverter. Alternatively, it is also possible for the inverter itself to strictly speaking only have a single output, to which external switches are then connected in order to distribute the voltage to the switching areas. In the sense of the invention, such externally connected switches are also considered outputs of the inverter.
  • the second surface electrode is also connected to the inverter.
  • the PDLC control unit has several inverters, with each electrode segment being connected to its own inverter for the separate control of the electrode segments of the first surface electrode. Each switching area is therefore assigned an inverter and connected to the associated electrode segment of the first surface electrode.
  • the first design has the advantage that it is more cost-effective and saves space.
  • the switching ranges can only be switched digitally between a switching state of 0% and a finite switching state that corresponds to the current output voltage of the inverter.
  • the switching ranges cannot be provided with different finite switching states (i.e. be independently "dimmable"), which is easily possible with the second design.
  • the inverter(s) can be operated in such a way that a real alternating voltage is generated, including its negative components. This is possible both in the case where there is only a single inverter with independent outputs, and in the case where each switching area is assigned its own inverter. However, since in the case of a direct voltage source, such as in the case of a vehicle, no negative potentials are available, this solution is technically complex. Alternatively, it is possible and often preferred to simulate the alternating voltage.
  • the PDLC control unit is equipped with several inverters, with each electrode segment of the first surface electrode connected to a separate inverter and the second surface electrode to another inverter. Each electrode segment of the first surface electrode and the second Each surface electrode is therefore assigned its own inverter.
  • the potentials of the inverters are modulated with a variable function, for example a sine function, whereby the potentials of the inverters of the electrode segments of the first surface electrode are in phase and the potential of the inverter of the second surface electrode is phase-shifted, in particular with a phase shift of 180°.
  • the signal for the second surface electrode is then inverted compared to that of the first surface electrode. This generates a time-varying, periodic potential difference with alternating relatively positive and relatively negative contributions, which corresponds to an alternating voltage.
  • the PDLC control unit is also preferably equipped with a DC-DC converter that is suitable for increasing the supply voltage provided (primary voltage), i.e. converting it into a higher secondary voltage (for example 65 V).
  • the use of a DC-DC converter is not limited to the situation in vehicles, but can also be necessary or advantageous in other cases.
  • the PDLC control unit is connected to the DC voltage source and is supplied with a primary voltage by it.
  • the primary voltage is converted into the higher secondary voltage by the DC-DC converter.
  • the secondary voltage is converted into an AC voltage (for example 48 V) by the inverter, which is what it is suitable for.
  • the AC voltage is then applied on the one hand to the electrode segments of the first surface electrode and on the other hand to the second surface electrode.
  • the secondary voltage is from 5 V to 70 V, the alternating voltage from 5 V to 50 V.
  • the invention also includes the use of a device according to the invention for heat treating a PDLC functional element or a PDLC glazing, preferably with a PDLC functional element with at least two adjacent, independently switchable switching areas, in buildings or in means of transport for traffic on land, in the air or on water, preferably as a window pane of a vehicle, in particular a motor vehicle, for example as a windshield, roof pane, rear window pane or side window.
  • the invention further comprises the use of the method according to the invention or a device according to the invention for restoring the optical properties of a PDLC functional element.
  • the invention is explained in more detail using a drawing and exemplary embodiments.
  • the drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way. It shows:
  • Fig. 1 is a plan view of an embodiment of the PDLC glazing according to the invention
  • Fig. 2 is a cross-section through the glazing from Figure 1
  • Fig. 3 is an enlarged view of the area Z from Figure 2
  • Fig. 4 the PDLC functional element of the glazing from Figure 1 in an equivalent circuit diagram
  • Fig. 5a a cross-sectional view of a vehicle according to the invention with PDLC functional element
  • Fig. 5b a top view of the vehicle from Fig. 5a
  • Fig. 6a b) a schematic representation of temperature and voltage curves
  • Fig. 6c d) a schematic view through a PDLC functional element according to the invention.
  • FIG. 1 Figure 1
  • Figure 2 Figure 3 and Figure 4 each show a detail of a PDLC glazing 100 according to the invention with a PDLC functional element 4, which has electrically controllable optical properties.
  • the PDLC glazing 100 comprises a composite pane, which is provided, for example, as the roof pane of a passenger car, the optical properties of which, such as light transmission or light scattering, can be electrically controlled in certain areas, for example.
  • the composite pane comprises an outer pane 1 and an inner pane 2, which are connected to one another via an intermediate layer 3.
  • the outer pane 1 and the inner pane 2 consist, for example, of soda-lime glass, which can optionally be tinted.
  • the outer pane 1 has, for example, a thickness of 2.1 mm, the inner pane 2 a thickness of 1.6 mm.
  • the intermediate layer 3 comprises, for example, a total of three thermoplastic layers 3a, 3b, 3c, each of which is formed by a thermoplastic film with a thickness of 0.38 mm made of PVB.
  • the first thermoplastic layer 3a is connected to the outer pane 1, the second thermoplastic layer 3b to the inner pane 2.
  • the third thermoplastic layer 3c lying between them has a cutout in which a PDLC functional element 4 is inserted in a substantially precise manner, i.e. approximately flush on all sides.
  • the third thermoplastic layer 3c thus forms a kind of passespartout or frame for the approximately 0.4 mm thick functional element 4, which is thus encapsulated all around in thermoplastic material and thus protected.
  • the PDLC functional element 4 is, for example, a PDLC multilayer film that can be switched from a clear, transparent state to a cloudy, non-transparent (diffuse) state.
  • the PDLC multilayer film here, for example, is a standard PDLC multilayer film which, in the “on” switching state with applied voltage, has maximum transmission and minimal turbidity (clear, transparent state) and, in the “off” switching state with switched off voltage, has minimal transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state).
  • the PDLC functional element 4 is a multilayer film consisting of an active layer 5 between two surface electrodes 8, 9 and two carrier films 6, 7.
  • the active layer 5 contains a polymer matrix with liquid crystals dispersed therein, which align themselves depending on the electrical voltage applied to the surface electrodes 8, 9, whereby the optical properties can be regulated.
  • the carrier films 6, 7 consist of PET and have a thickness of, for example, 0.125 mm.
  • the carrier films 6, 7 are provided with a coating of ITO facing the active layer 5 with a thickness of approximately 100 nm, which forms the surface electrodes 8, 9.
  • the surface electrodes 8, 9 are connected via bus bars (not shown) (for example formed from strips of copper foil) to electrical cables 14, which establish the electrical connection to a PDLC control unit 10.
  • This PDLC control unit 10 is, for example, attached to the interior side surface of the inner pane 2 facing away from the intermediate layer 3.
  • a fastening element (not shown) is glued to the inner pane 2, into which the PDLC control unit 10 is inserted.
  • the PDLC control unit 10 does not necessarily have to be attached directly to the composite pane. Alternatively, it can be attached to the dashboard or the vehicle body, for example, or integrated into the vehicle's on-board electrical system.
  • the composite pane has a peripheral edge area which is provided with an opaque cover print 13. This cover print 13 is typically made of black enamel. It is printed as a printing ink with a black pigment and glass frits using a screen printing process and burned into the pane surface.
  • the cover print 13 is applied, for example, to the interior surface of the outer pane 1 and also to the interior surface of the inner pane 2.
  • the side edges of the functional element 4 are covered by this cover print 13.
  • the PDLC control unit 10 is arranged in this opaque edge area, i.e. glued to the cover print 13 of the inner pane 2. There, the PDLC control unit 10 does not interfere with the view through the composite pane and is visually unobtrusive. In addition, it is a short distance from the side edge of the composite pane, so that only advantageously short cables 14 are required for the electrical connection of the functional element 14.
  • the PDLC control unit 10 is also connected to the vehicle's on-board electrical system, which is not shown in Figures 1 and 2 for the sake of simplicity.
  • the PDLC control unit 10 is suitable for applying the voltage to the surface electrodes 8, 9 of the PDLC functional element 4, which is required for the desired optical state of the PDLC functional element 4 (switching state "on'7"off"), depending on a switching signal which the driver specifies, for example, by pressing a button.
  • the composite pane has, for example, four independent switching areas S1, S2, S3, S4, in which the switching state of the PDLC functional element 4 can be set independently of one another by the PDLC control unit 10.
  • the switching areas S1, S2, S3, S4 are arranged one behind the other in the direction from the front edge to the rear edge of the roof pane, whereby the terms front edge and rear edge relate to the direction of travel of the vehicle.
  • the driver of the vehicle can choose (for example depending on the position of the sun) to provide only one area of the composite pane with the diffuse state instead of the entire composite pane, while the other areas remain transparent.
  • the first surface electrode 8 is interrupted by three insulation lines 8', which are arranged essentially parallel to one another and extend from one side edge to the opposite side edge of the functional element 4.
  • the insulation lines 8' are typically introduced into the first surface electrode 8 by laser processing and divide it into four material separate electrode segments 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4. Each electrode segment 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 is connected to the PDLC control unit 10 independently of the others.
  • the PDLC control unit 10 is suitable for independently applying an electrical voltage between each electrode segment 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 of the first surface electrode 8 on the one hand and the second surface electrode 9 on the other hand, so that the section of the active layer 5 located therebetween is subjected to the required voltage in order to achieve a desired switching state.
  • the PDLC control unit 10 is connected to a voltage source 15 via the vehicle's on-board electrical system.
  • the voltage source 15 typically provides a direct voltage in the range of 12 V to 14 V (vehicle on-board voltage).
  • the PDLC control unit 10 is equipped, for example, with a direct voltage converter 11, which converts the on-board voltage (primary voltage) into a direct voltage with a higher value, for example 65 V (secondary voltage).
  • the secondary voltage must be sufficiently high to realize a switching state of the PDLC functional element 4 of 100%.
  • the PDLC control unit 10 is also equipped with an inverter 12, which converts the secondary voltage into an alternating voltage. One pole of the inverter 12 is connected to the second surface electrode 9.
  • the inverter 12 has several independent outputs, each of which is connected to an electrode segment 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 with one of the independent outputs, so that the switching state of the associated switching range S1, S2, S3, S4 can be set independently of the others.
  • Figures 5a) and 5b) each show different views of a vehicle 101 according to the invention with a PDLC glazing 100 which contains a PDLC functional element 4.
  • Figure 5a) shows a cross-sectional view of the vehicle 101
  • Figure 5b) shows a plan view of the top side (with the roof) of the vehicle 101 from Figure 5a).
  • the PDLC glazing 100 with the PDLC functional element 4 is designed here, for example, as a roof pane and arranged in a roof cutout of the vehicle body.
  • a heating element 20 is arranged on the PDLC glazing 100, for example placed on top.
  • the heating element 20 is designed here, for example, as an electrically heatable hood or box, the dimensions of which are essentially congruent with the PDLC glazing 100 and completely covers the PDLC glazing 100 in plan view.
  • the heating element 20 is designed, for example, as an electrically heatable hood or box, the dimensions of which are essentially congruent with the PDLC functional element 4 and completely covers the PDLC functional element 4 in plan view.
  • the PDLC functional element 4, the PDLC glazing 100 or the heating element 20 has a temperature sensor (not shown here) which allows the temperature T to be measured during the heat treatment.
  • the temperature sensor is advantageously integrated in the PDLC glazing 100 or is firmly or detachably connected to the PDLC glazing 100.
  • Figures 6 a) and b) show a schematic representation of the temperature and voltage curves, respectively during the occurrence of the unfavorable PTF effect (a) and during the method according to the invention (b) for heat treatment and thus for restoring the optical properties of the PDLC functional element 4.
  • Figures 6 c), d) and e) show a schematic view through a PDLC functional element 4 according to the invention before the occurrence of the PTF effect (Fig. 6 c)), after the occurrence of the PTF effect (Fig. 6 d)) and after restoration of the optical properties of the PDLC functional element 4 (Fig. 6 e)) by the method according to the invention.
  • the PDLC functional element 4 shown in Figures 6 c), d) and e) has six adjacent and independently switchable switching areas (S1-S6) which are connected to a PDLC control unit 10 not shown here (for example following the principle according to Figures 1-4).
  • the unfavorable PTF effect occurs as soon as one or more of the switching areas S1 -S6 have a temperature T greater than the nematic range (NP, nematic phase) when a voltage II is applied, for example with a voltage "on".
  • the temperature T can be in the phase transition range (PT, phase transition) or in the isotropic range above it (IP, isotropic phase).
  • PT phase transition
  • IP isotropic phase
  • Fig. 6 d shows an example of the view through a PDLC glazing 100, in which the switching areas S1, S3 and S5 were heated to a temperature in the phase transition range by applying a voltage U of the amount "on” and cooled to the nematic range NP by applying the voltage U of the amount "on".
  • the switching areas S1, S3 and S5 show different optical properties, such as less scattering or clouding or transparency, than the switching areas S2, S4 and S6. A normal switching process from "off” to "on” or vice versa does not change the unfavorable different optical properties of the switching areas.
  • a heat treatment according to the invention is then carried out.
  • a method step A at a voltage U of 0V, which corresponds to the "off" operating state, the entire PDLC glazing 100 including the PDLC functional element 4 is brought to a temperature TA of greater than or equal to the phase transition temperature (PT).
  • PT phase transition temperature
  • a method step B) after a time period t of 5 min., the heating is switched off, whereby the voltage U of 0V is maintained until the temperature TB of the PDLC functional element 4 is below a temperature of the phase transition region and, for example, at room temperature, see Fig. 6 b).
  • Fig. 6 e) shows the view through a PDLC glazing 100 heat-treated in this way. All switching areas S1-S6 show a homogeneous optical behavior, which corresponds to the original state of the PDLC functional element 4 without an unfavorable PTF effect.
  • Electrode segments of the first surface electrode 8 are 8.1 , 8.2, 8.3, 8.4 Electrode segments of the first surface electrode 8

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Abstract

The invention relates to a method for thermally treating a PDLC-functional element (4), wherein A) i. a voltage-free switch state (off) is applied to the switch region by means of a PDLC-control unit (10) and ii. the PDLC-functional element (4) is heated to a temperature TA which is greater than or equal to the phase transition temperature (PT) by means of a heating device (20) and is kept at a temperature which is greater than or equal to the phase transition temperature (PT), and B) after a duration t of more than 1 min, the PDLC-functional element (4) is cooled to a temperature TB which is lower than or equal to the phase transition temperature (PT), wherein the voltage-free switch state (off) is maintained at the switch region.

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung eines PDLC-Funktionselements Process for heat treatment of a PDLC functional element
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung und insbesondere zur Wiederherstellung der optischen Eigenschaften eines PDLC-Funktionselements, bevorzugt eines PDLC-Funktionselements mit mehreren unabhängig schaltbaren Schaltbereichen, einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie deren Verwendung. The invention relates to a method for heat treatment and in particular for restoring the optical properties of a PDLC functional element, preferably a PDLC functional element with several independently switchable switching regions, a device for carrying out the method and the use thereof.
Verglasungen mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind als solche bekannt. Sie umfassen üblicherweise Verbundscheiben, welche mit Funktionselementen ausgestattet, deren optische Eigenschaften durch eine angelegte elektrische Spannung verändert werden können. Das Anlegen der elektrischen Spannung erfolgt über eine PDLC-Steuereinheit, welche an zwei Flächenelektroden des Funktionselements angeschlossen ist, zwischen denen sich die aktive Schicht des Funktionselements befindet. Ein Beispiel für solche Funktionselemente sind SPD-Funktionselemente (suspended particle device), die beispielsweise aus EP 0876608 B1 und WO 2011033313 A1 bekannt sind. Durch die angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch SPD- Funktionselemente steuern. Ein weiteres Beispiel sind Standard-PDLC-Funktionselemente (polymer dispersed liquid crystal), die beispielsweise aus DE 102008026339 A1 bekannt sind. Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Im Schaltzustand „off“ wird keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Im Schaltzustand „on“ wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so dass sich Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung ausrichten und die Streuung von Licht durch die aktive Schicht erniedrigt wird. Das PDLC-Funktionselement wirkt also weniger durch eine Herabsetzung der Gesamttransmission als durch eine Erhöhung der Streuung, wodurch die freie Durchsicht verhindert oder ein Blendschutz gewährleistet werden kann. Weiterhin sind elektrochrome Funktionselemente bekannt, beispielsweise aus US 20120026573 A1 , WO 2010147494 A1 und EP 1862849 A1 und WO 2012007334 A1 , bei denen eine Transmissionsänderung durch elektrochemische Prozesse erfolgt, welche durch die angelegte elektrische Spannung induziert wird. Glazing with electrically controllable optical properties is known as such. They usually comprise composite panes which are equipped with functional elements whose optical properties can be changed by an applied electrical voltage. The electrical voltage is applied via a PDLC control unit which is connected to two surface electrodes of the functional element, between which the active layer of the functional element is located. An example of such functional elements are SPD functional elements (suspended particle device), which are known, for example, from EP 0876608 B1 and WO 2011033313 A1. The transmission of visible light through SPD functional elements can be controlled by the applied voltage. Another example is standard PDLC functional elements (polymer dispersed liquid crystal), which are known, for example, from DE 102008026339 A1. The active layer contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix. In the "off" switching state, no voltage is applied, so the liquid crystals are aligned in a disordered manner, which leads to a strong scattering of the light passing through the active layer. In the "on" switching state, a voltage is applied to the surface electrodes, so that liquid crystals align in a common direction and the scattering of light through the active layer is reduced. The PDLC functional element therefore works less by reducing the overall transmission than by increasing the scattering, which can prevent clear visibility or ensure glare protection. Electrochromic functional elements are also known, for example from US 20120026573 A1, WO 2010147494 A1 and EP 1862849 A1 and WO 2012007334 A1, in which a change in transmission occurs through electrochemical processes induced by the applied electrical voltage.
Solche Verglasungen können beispielsweise als Fahrzeugscheiben verwendet werden, deren optische Eigenschaften dann elektrisch gesteuert werden können. Sie können beispielsweise als Dachscheiben verwendet werden, um Sonneneinstrahlung zu verringern oder störende Reflexionen abzumindern. Solche Dachscheiben sind beispielsweise aus DE 10043141 A1 und EP 3456913 A1 bekannt. Ebenfalls wurden Windschutzscheiben vorgeschlagen, bei denen durch ein schaltbares Funktionselement eine elektrisch steuerbare Sonnenblende realisiert ist, um die herkömmliche mechanisch klappbare Sonnenblende in Kraftfahrzeugen zu ersetzen. Windschutzscheiben mit elektrisch steuerbaren Sonnenblenden sind beispielsweise bekannt aus DE 102013001334 A1 , DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 und DE 102007027296 A1. Such glazing can be used, for example, as vehicle windows, the optical properties of which can then be controlled electrically. They can be used, for example, as roof windows to reduce solar radiation or to reduce annoying reflections. Such roof windows are known, for example, from DE 10043141 A1 and EP 3456913 A1. Windshields have also been proposed in which an electrically controllable sun visor is implemented by means of a switchable functional element in order to replace the conventional mechanically folding sun visor in motor vehicles. Windshields with electrically controllable sun visors are known, for example, from DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 and DE 102007027296 A1.
Es ist ebenfalls bekannt, solche Verglasungen, beziehungsweise die schaltbaren Funktionselemente in den Verglasungen, mit mehreren Schaltbereichen zu versehen, deren optische Eigenschaften unabhängig voneinander geschaltet werden können. So kann ein Bereich des Funktionselements selektiv abgedunkelt oder mit einer hohen Lichtstreuung versehen werden, während andere Bereiche hell oder transparent bleiben. Verglasungen mit unabhängigen Schaltbereichen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind beispielsweise aus WO 2014072137 A1 oder WO 2017157626 A1 bekannt. It is also known to provide such glazings, or the switchable functional elements in the glazings, with several switching areas whose optical properties can be switched independently of one another. In this way, an area of the functional element can be selectively darkened or provided with a high level of light scattering, while other areas remain light or transparent. Glazings with independent switching areas and a method for producing them are known, for example, from WO 2014072137 A1 or WO 2017157626 A1.
Die unabhängigen Schaltbereiche werden typischerweise dadurch ausgebildet, dass eine der Flächenelektroden durch Isolierungslinien in voneinander getrennte Schaltbereiche ((Elektroden-)Segmente) aufgeteilt wird, welche jeweils unabhängig voneinander mit der PDLC-Steuereinheit verbunden sind und daher unabhängig angesteuert werden können, während die andere Flächenelektrode beispielsweise keine Isolierungslinien aufweist. Die Isolierungslinien werden typischerweise durch Laserbearbeitung in die Flächenelektrode eingebracht. Die Flächenelektroden können nicht hinsichtlich einer optimalen elektrischen Leitfähigkeit ausgewählt werden, da sie transparent sein müssen, um die Durchsicht durch die Verbundscheibe zu gewährleisten. Typischerweise werden ITO-Schichten als Flächenelektroden verwendet, welche eine geringe Leitfähigkeit beziehungsweise einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. The independent switching areas are typically formed by dividing one of the surface electrodes by insulation lines into separate switching areas ((electrode) segments), which are each independently connected to the PDLC control unit and can therefore be controlled independently, while the other surface electrode, for example, has no insulation lines. The insulation lines are typically introduced into the surface electrode by laser processing. The surface electrodes cannot be selected with regard to optimal electrical conductivity, since they must be transparent to ensure visibility through the composite pane. ITO layers are typically used as surface electrodes, which have low conductivity or high electrical resistance.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wärmebehandlung und insbesondere zur Wiederherstellung der optischen Eigenschaften eines PDLC- Funktionselements, bevorzugt mit mindestens zwei benachbarten, unabhängig schaltbaren Schaltbereichen, bereitzustellen. The present invention is based on the object of providing a method for heat treatment and in particular for restoring the optical properties of a PDLC functional element, preferably with at least two adjacent, independently switchable switching regions.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden im Folgenden gemeinsam vorgestellt, wobei sich Erläuterungen und bevorzugte Ausgestaltungen gleichermaßen auf Verfahren und Vorrichtung beziehen. Sind bevorzugte Merkmale im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben, so ergibt sich daraus, dass auch die Vorrichtung bevorzugt entsprechend ausgelegt und geeignet ist. Sind umgekehrt bevorzugte Merkmale im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben, so ergibt sich daraus, dass auch das Verfahren bevorzugt entsprechend durchgeführt wird. The invention further comprises a device for carrying out the method according to the invention. The method according to the invention and the device according to the invention are presented together below, with explanations and preferred Embodiments relate equally to the method and the device. If preferred features are described in connection with the method, this means that the device is preferably designed and suitable accordingly. Conversely, if preferred features are described in connection with the device, this means that the method is preferably carried out accordingly.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines PDLC- Funktionselements, bevorzugt mit mindestens zwei benachbarten, unabhängig schaltbaren Schaltbereichen, gelöst, wobei in einem ersten Verfahrensschritt A) i. durch eine Steuereinheit ein spannungsloser Schaltzustand (off) an den oder die Schaltbereiche angelegt wird und ii. das PDLC-Funktionselement durch eine Heizeinrichtung auf eine Temperatur TA größer oder gleich einer Phasenübergangs-Temperatur erwärmt wird und auf einer Temperatur größer oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur gehalten wird, und The object is achieved according to the invention by a method for heat treatment of a PDLC functional element, preferably with at least two adjacent, independently switchable switching areas, wherein in a first method step A) i. a control unit applies a voltage-free switching state (off) to the switching area(s) and ii. the PDLC functional element is heated by a heating device to a temperature TA greater than or equal to a phase transition temperature and is kept at a temperature greater than or equal to the phase transition temperature, and
B) nach einer Zeitdauer t von mehr als 1 min. das PDLC-Funktionselement auf eine Temperatur TB kleiner oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur abgekühlt wird, wobei der spannungslose Schaltzustand (off) an dem oder den Schaltbereichen aufrechterhalten wird. B) after a time period t of more than 1 min., the PDLC functional element is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature, whereby the voltage-free switching state (off) is maintained at the switching area(s).
Der Verfahrensschritt A i) kann dabei vorteilhafterweise vor, nach oder während dem Verfahrensschritt A ii) durchgeführt werden. Process step A i) can advantageously be carried out before, after or during process step A ii).
Das erfindungsgemäße Funktionselement ist ein PDLC-Funktionselement (polymer dispersed liquid crystal). Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. The functional element according to the invention is a PDLC functional element (polymer dispersed liquid crystal). The active layer of a PDLC functional element contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix.
Da PDLC-Funktionselemente in der Regel nicht einzeln oder freistehend verwendet, sondern üblicherweise in Verglasungen (sogenannte PDLC-Verglasungen) eingebaut sind, verstehen sich die hier genannten Verfahren und Ausführungsformen auch auf PDLC-Verglasungen.Since PDLC functional elements are generally not used individually or free-standing, but are usually built into glazing (so-called PDLC glazing), the methods and embodiments mentioned here also apply to PDLC glazing.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der folgenden Erkenntnis der Erfinder: PDLC- Funktionselemente und Verglasungen, in denen sie eingebaut sind, können aufgrund ihrer Schalt- und Temperaturhistorie unterschiedliche und inhomogene optische Eigenschaften, wie Diffusität (Trübung oder Streuverhalten) oder Transparenz, aufweisen. The present invention is based on the following finding of the inventors: PDLC functional elements and glazings in which they are installed can, due to their Switching and temperature history can result in different and inhomogeneous optical properties, such as diffusivity (turbidity or scattering behavior) or transparency.
Dank der hohen Empfindlichkeit des menschlichen Auges für optische Unterschiede, tritt dieser Effekt besondere bei segmentierten PDLC-Funktionselementen auf, bei denen verschiedene Schaltbereiche unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und ein Benutzer unterschiedlich degradierte Bereiche unmittelbar miteinander vergleichen kann. Dies kann bei ungünstigen Lichtverhältnissen zu einer Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit und einer unästhetischen Durchsicht führen. Thanks to the human eye's high sensitivity to optical differences, this effect occurs particularly in segmented PDLC functional elements, where different switching areas are arranged directly next to each other and a user can directly compare differently degraded areas. In unfavorable lighting conditions, this can impair road safety and lead to unaesthetic visibility.
Die genannte Verschlechterung der optischen Eigenschaften tritt auf, wenn ein PDLC- Funktionselement bei hoher Temperatur (z.B. bei einer Parkplatzsituation) auf Temperaturen im oder oberhalb des Phasenübergangsbereichs, z.B. über 70-80°C, aktiviert, also eingeschaltet und noch im aktivierten Zustand abgekühlt wird (z.B. durch Fahren und/oder die Einwirkung einer Klimaanlage). Dies führt zu einem dauerhaften degradierten Zustand der Flüssigkristalle in dem jeweiligen Schaltbereich des PDLC-Funktionselements und wird im Folgenden auch als phase transition in electrical field (PTF)-Effekt. The above-mentioned deterioration of the optical properties occurs when a PDLC functional element is activated at high temperatures (e.g. in a parking lot situation) to temperatures in or above the phase transition range, e.g. above 70-80°C, i.e. switched on and cooled down while still activated (e.g. by driving and/or the effects of an air conditioning system). This leads to a permanent degraded state of the liquid crystals in the respective switching area of the PDLC functional element and is also referred to below as the phase transition in electrical field (PTF) effect.
Der PTF-Effekt verschwindet nicht durch einfaches erneutes Schalten des PDLC- Funktionselements und wird daher auch als „permanenter Memory-Effekt“ bezeichnet. The PTF effect does not disappear by simply switching the PDLC functional element again and is therefore also referred to as the “permanent memory effect”.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Idee zugrunde, eine Lösung bereitzustellen, mit der die unerwünschten geänderten optischen Eigenschaften solcher beeinträchtigten Bereiche wiederhergestellt werden können und die gesamte (Fahrzeug-)Verglasung schließlich wieder auf die „Werkseinstellung“ - also den Zustand homogener Streuung und vollständiger Opazität - zurückgesetzt werden kann. The present invention is based on the idea of providing a solution with which the undesirable changed optical properties of such impaired areas can be restored and the entire (vehicle) glazing can finally be reset to the "factory setting" - i.e. the state of homogeneous scattering and complete opacity.
Die Lösung umfasst ein Verfahren zur Wärmebehandlung und eine Vorrichtung zur lokalen Erwärmung eines PDLC-Funktionselements einer Verglasung auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur bei einer geeigneter Schaltspannung und einem anschließenden gezielten Abkühlen. Dies führt zu einer Homogenisierung der optischen Eigenschaften und insbesondere zu einer Homogenisierung benachbarter Schaltbereiche und damit zur Wiederherstellung der Verkehrssicherheit und der Kundenzufriedenheit. The solution comprises a method for heat treatment and a device for locally heating a PDLC functional element of a glazing to a temperature above the phase transition temperature at a suitable switching voltage and subsequent targeted cooling. This leads to a homogenization of the optical properties and in particular to a homogenization of adjacent switching areas and thus to the restoration of traffic safety and customer satisfaction.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Schritt A ii) das erfindungsgemäße PDLC-Funktionselement auf eine Temperatur TA von mindestens 80°C und bevorzugt von mindestens 90°C und insbesondere von 90°C bis 130°C erwärmt. Die Flüssigkristalle des PDLC-Funktionselements befinden sich dann in der sogenannten isotropen Phase und nehmen nach einem erneuten Abkühlen unterhalb der Phasenübergangstemperatur wieder ihre ursprüngliche Konfiguration ein. Die notwendige Temperatur für das Erreichen der isotropen Phase hängt vom jeweiligen Material des PDLC- Funktionselements ab und kann aus Datenblättern oder im Rahmen einfacher Experimente ermittelt werden. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, in step A ii) the PDLC functional element according to the invention is heated to a temperature TA of at least 80°C and preferably of at least 90°C and in particular of 90°C to 130°C. The liquid crystals of the PDLC functional element are then in the so-called isotropic phase and return to their original configuration after cooling below the phase transition temperature. The temperature required to reach the isotropic phase depends on the material of the PDLC functional element and can be determined from data sheets or through simple experiments.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, beim Schritt B) nach einer Zeitdauer t von größer oder gleich 5 min. das PDLC- Funktionselement auf eine Temperatur TB kleiner oder gleich der Phasenübergangs- Temperatur abgekühlt. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, beim Schritt B) nach einer Zeitdauer t von 1 min. bis 60 min., das PDLC-Funktionselement auf eine Temperatur TB kleiner oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur abgekühlt. Die angegebenen Zeitdauern stellen sicher, dass eine ausreichende Zahl an Flüssigkristallen oder die gesamten Flüssigkristalle wieder ihre ursprüngliche Konfiguration angenommen haben. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in step B) after a time period t of greater than or equal to 5 minutes, the PDLC functional element is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature. In an alternative advantageous embodiment of the method according to the invention, in step B) after a time period t of 1 minute to 60 minutes, the PDLC functional element is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature. The specified time periods ensure that a sufficient number of liquid crystals or all of the liquid crystals have returned to their original configuration.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt B) das PDLC-Funktionselement auf eine Temperatur TB kleiner 70°C und insbesondere auf Raumtemperatur abgekühlt. Die notwendige Abkühlungstemperatur hängt vom jeweiligen Material des PDLC-Funktionselements ab und kann im Rahmen einfacher Experimente ermittelt werden. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in step B) the PDLC functional element is cooled to a temperature TB of less than 70°C and in particular to room temperature. The necessary cooling temperature depends on the respective material of the PDLC functional element and can be determined in simple experiments.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Heizeinrichtung in Abhängigkeit der Temperatur des PDLC-Funktionselements (oder der PDLC-Verglasung, in die das PDLC-Funktionselement eingebaut ist) gesteuert. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the heating device is controlled as a function of the temperature of the PDLC functional element (or the PDLC glazing in which the PDLC functional element is installed).
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines PDLC-Funktionselements und bevorzugt eines PDLC-Funktionselements mit mindestens zwei benachbarten, unabhängig schaltbaren Schaltbereichen. A further aspect of the invention comprises a device for heat treating a PDLC functional element and preferably a PDLC functional element with at least two adjacent, independently switchable switching regions.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The device according to the invention is preferably used to carry out the method according to the invention.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens eine Heizeinrichtung, welche derart ausgebildet ist, auf einem PDLC-Funktionselement angeordnet zu werden und das PDLC- Funktionselement zu erwärmen, bevorzugt durch Konvektion, Wärmeleitung Strahlungsheizung, beispielsweise durch lnfrarot(IR)-Strahlung oder Mikrowellenstrahlung, und/oder Induktion. In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das PDLC- Funktionselements innerhalb einer PDLC-Verglasung angeordnet. The device according to the invention comprises at least one heating device which is designed to be arranged on a PDLC functional element and to heat the PDLC functional element, preferably by convection, heat conduction, radiant heating, for example by infrared (IR) radiation or microwave radiation, and/or induction. In an advantageous embodiment of a device according to the invention, the PDLC functional element is arranged within a PDLC glazing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die PDLC-Verglasung in einem Fahrzeug angeordnet ist, bevorzugt als Dachscheibe, Windschutzscheibe oder Heckscheibe. In a further advantageous embodiment of a device according to the invention, the PDLC glazing is arranged in a vehicle, preferably as a roof window, windshield or rear window.
Die Vorrichtung wird vorteilhafterweise nur temporär zu Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das PDLC-Funktionselement (bzw. die PDLC- Verglasung) aufgelegt oder darüber angeordnet und nach Abschluss des Verfahrens wieder entfernt, beispielsweise in einer Werkstatt. The device is advantageously only temporarily placed on the PDLC functional element (or the PDLC glazing) or arranged above it to carry out the method according to the invention and is removed again after completion of the method, for example in a workshop.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält die Heizeinrichtung mindestens ein Heizelement, eine Heizdecke, eine Heizhaube oder einen Heizstrahler oder besteht daraus. In a further advantageous embodiment of a device according to the invention, the heating device contains or consists of at least one heating element, a heating blanket, a heating hood or a radiant heater.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizeinrichtung, bevorzugt Heizdrähte oder eine elektrisch beheizbare Schicht (insbesondere eine transparente elektrisch beheizbare Schicht), innerhalb der PDLC-Verglasung angeordnet oder fest mit dieser verbunden. In an alternative advantageous embodiment of the invention, the heating device, preferably heating wires or an electrically heatable layer (in particular a transparent electrically heatable layer), is arranged within the PDLC glazing or is firmly connected to it.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinheit, mit der die Heizdauer und/oder die Heizleistung der Heizeinrichtung (und damit die Temperatur des PDLC-Funktionselements) gesteuert werden kann. In a further advantageous embodiment of the invention, the device according to the invention comprises a control unit with which the heating duration and/or the heating power of the heating device (and thus the temperature of the PDLC functional element) can be controlled.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, einen Temperatursensor an der Heizeinrichtung, am PDLC- Funktionselement und/oder an oder in der PDLC-Verglasung auszulesen (also die Temperatur zu messen) und die Heizleistung der Heizeinrichtung in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur zu steuern. In a further advantageous embodiment of a device according to the invention, the control unit is designed to read a temperature sensor on the heating device, on the PDLC functional element and/or on or in the PDLC glazing (i.e. to measure the temperature) and to control the heating power of the heating device depending on the measured temperature.
Dabei wird davon ausgegangen, dass die PDLC-Verglasung insgesamt eine homogene Temperatur aufweist, also die Temperatur des PDLC-Funktionselements mit der Temperatur anderer Bereiche der PDLC-Verglasung übereinstimmt, was typischerweise zumindest näherungsweise der Fall ist. Die Bestimmung der Temperatur der PDLC-Verglasung entspricht demnach zumindest näherungsweise der Bestimmung der Temperatur des PDLC- Funktionselements. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit geeignet, mit dem PDLC- Funktionselement gekoppelt zu werden und die elektrische Impedanz der aktiven Schicht zu bestimmen und daraus die Temperatur der PDLC-Verglasung, genauer gesagt des PDLC- Funktionselements zu bestimmen. Dies ist möglich, da die Impedanz (das Äquivalent des klassischen Ohmschen Widerstands bei Wechselspannungen) temperaturabhängig ist. Insbesondere besteht zwischen dem Realteil der elektrischen Impedanz und der Temperatur des Funktionselementes ein injektiver Zusammenhang. Auf diese Weise kann jeder Impedanz eine Temperatur zugeordnet werden. Insbesondere ist der Realteil der Impedanz als Funktion der Temperatur streng monoton fallend. Die Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf einen Temperatursensor verzichtet werden kann, der als weiteres Bauteil integriert werden muss und daher den Aufbau verkompliziert und die Herstellungskosten erhöht. Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dazu eine PDLC-Steuereinheit der PDLC-Verglasung (z.B. in einem Fahrzeug) auslesen. It is assumed that the PDLC glazing as a whole has a homogeneous temperature, i.e. the temperature of the PDLC functional element corresponds to the temperature of other areas of the PDLC glazing, which is typically at least approximately the case. Determining the temperature of the PDLC glazing therefore corresponds at least approximately to determining the temperature of the PDLC functional element. In a further advantageous embodiment, the control unit is suitable for being coupled to the PDLC functional element and for determining the electrical impedance of the active layer and from this the temperature of the PDLC glazing, or more precisely of the PDLC functional element. This is possible because the impedance (the equivalent of the classic ohmic resistance for alternating voltages) is temperature-dependent. In particular, there is an injective relationship between the real part of the electrical impedance and the temperature of the functional element. In this way, a temperature can be assigned to each impedance. In particular, the real part of the impedance is strictly monotonically decreasing as a function of temperature. The embodiment has the advantage that a temperature sensor can be dispensed with, which has to be integrated as an additional component and therefore complicates the structure and increases the manufacturing costs. Advantageously, the control unit of the device according to the invention can read a PDLC control unit of the PDLC glazing (e.g. in a vehicle).
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind prinzipiell zur Wärmebehandlung aller PDLC-Funktionselemente geeignet. The method and the device according to the invention are in principle suitable for the heat treatment of all PDLC functional elements.
Das erfindungsgemäße Funktionselement ist bevorzugt ein Standard-PDLC- Funktionselement, welches im „on“-Schaltzustand bei angelegter Spannung eine maximale Transmission und minimale Trübung (klarer, transparenter Zustand) und im „off“- Schaltzustand bei abgeschalteter Spannung eine minimale Transmission mit maximaler Trübung (trüber, nicht-transparenter (diffuser) Zustand) aufweist. D.h. wird an die Flächenelektroden keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht. Es können aber auch andere Funktionselemente verwendet werden, deren Veränderlichkeit der optischen Eigenschaften auf Flüssigkristallen basiert, beispielsweise PNLC-Funktionselemente (polymer networked liquid crystal). The functional element according to the invention is preferably a standard PDLC functional element which, in the "on" switching state with applied voltage, has maximum transmission and minimal turbidity (clear, transparent state) and in the "off" switching state with switched off voltage, has minimal transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state). This means that if no voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals are aligned in a disordered manner, which leads to a strong scattering of the light passing through the active layer. If a voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals align in a common direction and the transmission of light through the active layer is increased. However, other functional elements can also be used whose variability of the optical properties is based on liquid crystals, for example PNLC functional elements (polymer networked liquid crystal).
Alternativ ist das erfindungsgemäße Funktionselement bevorzugt ein Reverse-PDLC- Funktionselement (auch reverse mode PDLC genannt), welches im „off“-Schaltzustand bei abgeschalteter Spannung eine maximale Transmission und minimale Trübung (klarer, transparenter Zustand) und im „on“-Schaltzustand bei angelegter Spannung eine minimale Transmission mit maximaler Trübung (trüber, nicht-transparenter (diffuser) Zustand) aufweist. Die erfindungsgemäße Lehre gilt hier entsprechend. Alternatively, the functional element according to the invention is preferably a reverse PDLC functional element (also called reverse mode PDLC), which in the “off” switching state with the voltage switched off has a maximum transmission and minimum turbidity (clear, transparent state) and in the “on” switching state with the voltage applied has a minimum Transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state). The teaching of the invention applies here accordingly.
Die erwähnten steuerbaren PDLC-Funktionselemente und deren Funktionsweise sind dem Fachmann an sich bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann. The controllable PDLC functional elements mentioned and their mode of operation are known to the person skilled in the art, so that a detailed description can be dispensed with at this point.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das PDLC-Funktionselement außer der aktiven Schicht und den Flächenelektroden zwei Trägerfolien, wobei die aktive Schicht und die Flächenelektroden bevorzugt zwischen den Trägerfolien angeordnet sind. Die Trägerfolien sind bevorzugt aus thermoplastischem Material ausgebildet, beispielsweise auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen, Polyvinylchlorid, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid oder Ethylen-Tetrafluorethylen, besonders bevorzugt auf Basis von PET. Die Dicke der Trägerfolien beträgt bevorzugt von 10 pm bis 200 pm. Solche Funktionselemente können vorteilhaft als Mehrschichtfolien bereitgestellt werden, insbesondere käuflich erworben werden, in der gewünschten Größe und Form zurechtgeschnitten werden und dann in die Verbundscheibe einlaminiert werden, bevorzugt über jeweils eine thermoplastische Verbindungsschicht mit der Außenscheibe und der Innenscheibe. Es ist möglich, die erste Flächenelektrode durch Laserstrahlung zu segmentieren, auch wenn sie in einer solche Mehrschichtfolie eingelagert ist. Durch die Laserbearbeitung kann eine dünne, optisch unauffällige Isolierungslinie erzeugt werden, ohne die typischerweise darüber liegende Trägerfolie zu beschädigen. In an advantageous embodiment, the PDLC functional element comprises two carrier films in addition to the active layer and the surface electrodes, the active layer and the surface electrodes preferably being arranged between the carrier films. The carrier films are preferably made of thermoplastic material, for example based on polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyvinyl chloride, fluorinated ethylene propylene, polyvinyl fluoride or ethylene tetrafluoroethylene, particularly preferably based on PET. The thickness of the carrier films is preferably from 10 pm to 200 pm. Such functional elements can advantageously be provided as multilayer films, in particular purchased, cut to the desired size and shape and then laminated into the composite pane, preferably via a thermoplastic connecting layer with the outer pane and the inner pane. It is possible to segment the first surface electrode using laser radiation, even if it is embedded in such a multilayer film. Laser processing can produce a thin, visually inconspicuous insulation line without damaging the carrier film typically lying over it.
Die Seitenkante des Funktionselements kann versiegelt werden, beispielsweise durch Verschmelzen der Trägerschichten oder durch ein (bevorzugt polymeres) Band. So kann die aktive Schicht geschützt werden, insbesondere davor, dass Bestandteile der Zwischenschicht (insbesondere Weichmacher) in die aktive Schicht hineindiffundieren, was zu einer Degradation des Funktionselements führen kann. The side edge of the functional element can be sealed, for example by fusing the carrier layers or by means of a (preferably polymeric) tape. This can protect the active layer, in particular against components of the intermediate layer (particularly plasticizers) diffusing into the active layer, which can lead to degradation of the functional element.
Zur elektrischen Kontaktierung der Flächenelektroden beziehungsweise Elektrodensegmente sind diese bevorzugt mit sogenannten Flach- oder Folienleitern verbunden, welche sich aus der Zwischenschicht über die Seitenkante der Verbundscheibe hinaus erstrecken. Flachleiter weisen als leitfähigen Kern eine bandartige metallische Schicht auf, welche typischerweise mit Ausnahme der Kontaktflächen von einer polymeren Isolationsummantelung umgeben ist. Optional können sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen einer elektrisch leitfähigen Folie (beispielsweise Kupferfolie) oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, auf den Flächenelektroden angeordnet sein, wobei die Flach- oder Folienleiter mit diesen Sammelleitern verbunden sind. Die Flach- oder Folienleiter sind direkt oder über weitere Leiter an eine PDLC-Steuereinheit angeschlossen. For electrical contacting of the surface electrodes or electrode segments, these are preferably connected to so-called flat or foil conductors, which extend from the intermediate layer beyond the side edge of the composite pane. Flat conductors have a band-like metallic layer as a conductive core, which is typically surrounded by a polymeric insulation sheath with the exception of the contact surfaces. Optionally, so-called bus bars, for example strips of an electrically conductive foil (e.g. copper foil) or electrically conductive prints can be arranged on the surface electrodes, with the flat or foil conductors being connected to these bus conductors. The flat or foil conductors are connected to a PDLC control unit directly or via additional conductors.
Der Verbundscheibe kann mit einem opaken Abdeckdruck ausgestattet sein, insbesondere in einem umlaufenden Randbereich, wie es im Fahrzeugbereich insbesondere für Windschutzscheiben, Heckscheiben und Dachscheiben üblich ist. Der Abdeckdruck ist typischerweise aus einer Emaille gebildet, enthaltend Glasfritten und ein Pigment, insbesondere Schwarzpigment. Die Druckfarbe wird typischerweise im Siebdruckverfahren aufgebracht und eingebrannt. Ein solcher Abdeckdruck ist auf mindestens einer der Scheibenoberflächen aufgebracht, bevorzugt der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe. Der Abdeckdruck umgibt bevorzugt einen zentralen Durchsichtsbereich rahmenartig und dient insbesondere dem Schutz des Klebstoffs, durch den die Verbundscheibe mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, vor UV-Strahlung. Ist die PDLC-Steuereinheit an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angebracht, dann bevorzugt im opaken Bereich des Abdeckdrucks. The composite pane can be provided with an opaque cover print, in particular in a peripheral edge area, as is common in the vehicle sector, in particular for windshields, rear windows and roof windows. The cover print is typically made of an enamel containing glass frits and a pigment, in particular black pigment. The printing ink is typically applied using a screen printing process and baked in. Such a cover print is applied to at least one of the pane surfaces, preferably the interior surface of the outer pane and/or the inner pane. The cover print preferably surrounds a central see-through area in a frame-like manner and serves in particular to protect the adhesive by which the composite pane is connected to the vehicle body from UV radiation. If the PDLC control unit is attached to the interior surface of the inner pane, then preferably in the opaque area of the cover print.
Die thermoplastische Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben, wie es bei Verbundscheiben üblich ist. Typischerweise werden thermoplastische Folien verwendet und die Zwischenschicht aus diesen ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Zwischenschicht zumindest aus einer ersten thermoplastischen Schicht und einer zweiten thermoplastischen Schicht gebildet, zwischen denen das Funktionselement angeordnet ist. Das Funktionselement ist dann über einen Bereich der ersten thermoplastischen Schicht mit der Außenscheibe und über einen Bereich der zweiten thermoplastischen Schicht mit der Innenscheibe verbunden. Bevorzugt ragen die thermoplastischen Schichten umlaufend über das Funktionselement hinaus. Dort wo die thermoplastischen Schichten direkten Kontakt miteinander haben und nicht durch das Funktionselement voneinander getrennt sind, können sie beim Laminieren derart verschmelzen, dass die ursprünglichen Schichten unter Umständen nicht mehr erkennbar sind und stattdessen eine homogene Zwischenschicht vorliegt. The thermoplastic intermediate layer serves to connect the two panes, as is usual with composite panes. Typically, thermoplastic films are used and the intermediate layer is formed from these. In a preferred embodiment, the intermediate layer is formed from at least a first thermoplastic layer and a second thermoplastic layer, between which the functional element is arranged. The functional element is then connected to the outer pane via an area of the first thermoplastic layer and to the inner pane via an area of the second thermoplastic layer. The thermoplastic layers preferably protrude all the way around the functional element. Where the thermoplastic layers are in direct contact with one another and are not separated from one another by the functional element, they can fuse during lamination in such a way that the original layers may no longer be recognizable and a homogeneous intermediate layer is present instead.
Eine thermoplastische Schicht kann beispielsweise durch eine einzige thermoplastische Folie ausgebildet werden. Eine thermoplastische Schicht kann auch aus Abschnitten unterschiedlicher thermoplastischer Folien gebildet werden, deren Seitenkanten aneinandergesetzt sind. A thermoplastic layer can be formed, for example, by a single thermoplastic film. A thermoplastic layer can also be formed from sections different thermoplastic films whose side edges are joined together.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement, genauer die Seitenkanten des Funktionselements umlaufend von einer dritten thermoplastischen Schicht umgeben. Die dritte thermoplastische Schicht ist rahmenartig ausgebildet mit einer Aussparung, in welche das Funktionselement eingelegt wird. Die dritte thermoplastische Schicht kann durch eine thermoplastische Folie gebildet werden, in welche die Aussparung durch Ausschneiden eingebracht worden ist. Alternativ kann die dritte thermoplastische Schicht auch aus mehreren Folienabschnitten um das Funktionselement zusammengesetzt werden. Die Zwischenschicht ist dann aus insgesamt mindestens drei flächig aufeinander angeordneten thermoplastischen Schichten gebildet, wobei die mittlere Schicht eine Aussparung ausweist, in der das Funktionselement angeordnet ist. Bei der Herstellung wird die dritte thermoplastische Schicht zwischen der ersten und der zweiten thermoplastischen Schicht angeordnet, wobei die Seitenkanten aller thermoplastischen Schichten bevorzugt in Deckung befindlich sind. Die dritte thermoplastische Schicht weist bevorzugt etwa die gleiche Dicke auf wie das Funktionselement. Dadurch wird der lokale Dickenunterschied, der durch das örtlich begrenzte Funktionselement eingebracht wird, kompensiert, so dass Glasbruch beim Laminieren vermieden werden kann und ein verbessertes optisches Erscheinungsbild entsteht. In a preferred embodiment, the functional element, or more precisely the side edges of the functional element, is surrounded all the way around by a third thermoplastic layer. The third thermoplastic layer is designed like a frame with a recess into which the functional element is inserted. The third thermoplastic layer can be formed by a thermoplastic film into which the recess has been cut out. Alternatively, the third thermoplastic layer can also be composed of several film sections around the functional element. The intermediate layer is then formed from a total of at least three thermoplastic layers arranged flat on top of one another, with the middle layer having a recess in which the functional element is arranged. During production, the third thermoplastic layer is arranged between the first and second thermoplastic layers, with the side edges of all thermoplastic layers preferably being in line. The third thermoplastic layer preferably has approximately the same thickness as the functional element. This compensates for the local difference in thickness introduced by the locally limited functional element, so that glass breakage during lamination can be avoided and an improved optical appearance is created.
Die Schichten der Zwischenschicht sind bevorzugt aus demselben Material ausgebildet, können prinzipiell aber auch aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Die Schichten beziehungsweise Folien der Zwischenschicht sind bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), oder Polyurethan (PU). Das bedeutet, dass die Schicht beziehungsweise Folie mehrheitlich das besagte Material enthält (Anteil von größer als 50 Gew.-%) und daneben optional weitere Bestandteile enthalten kann, beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, UV- oder IR-Absorber. Die Dicke jeder thermoplastischen Schicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Beispielsweise können Folien mit den Standarddicken von 0,38 mm oder 0,76 mm verwendet werden. The layers of the intermediate layer are preferably made of the same material, but in principle they can also be made of different materials. The layers or films of the intermediate layer are preferably based on polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), or polyurethane (PU). This means that the layer or film mainly contains the said material (a proportion of more than 50% by weight) and can optionally contain other components, for example plasticizers, stabilizers, UV or IR absorbers. The thickness of each thermoplastic layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm. For example, films with standard thicknesses of 0.38 mm or 0.76 mm can be used.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt sind, besonders bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas, oder aus starren klaren Kunststoffen, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die Scheiben können klar sein oder auch getönt oder gefärbt. Je nach Anwendungsfall können dem Grad der Tönung oder Färbung Grenzen gesetzt sein: so muss mitunter eine vorgeschriebene Lichttransmission gewährleistet sein, beispielsweise eine Lichttransmission von mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß der Regelung Nr. 43 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) (ECE-R43, „Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Sicherheitsverglasungswerkstoffe und ihres Einbaus in Fahrzeuge“). The outer pane and the inner pane are preferably made of glass, particularly preferably soda-lime glass, as is usual for window panes. However, the panes can also be made of other types of glass, for example quartz glass, borosilicate glass or aluminosilicate glass, or made of rigid clear plastics, such as polycarbonate or polymethyl methacrylate. The panes can be clear or tinted or colored. Depending on the application, the degree of tinting or coloring may be limited: for example, a prescribed light transmission must be guaranteed, for example a light transmission of at least 70% in the main viewing area A in accordance with Regulation No. 43 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE) (ECE-R43, "Uniform provisions concerning the approval of safety glazing materials and their installation in vehicles").
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen, UV- absorbierende oder reflektierende Beschichtungen oder IR-absorbierende oder - reflektierende Beschichtungen wie Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen. The outer pane, the inner pane and/or the intermediate layer can have suitable coatings known per se, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings, UV-absorbing or reflective coatings or IR-absorbing or reflective coatings such as sun protection coatings or low-E coatings.
Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm. The thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely and can thus be adapted to the requirements of the individual case. The outer pane and the inner pane preferably have thicknesses of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably 1 mm to 3 mm.
Erfindungsgemäße PDLC-Funktionselemente sind vorteilhafterweise in PDLC-Verglasungen angeordnet. Besonders vorteilhaft weist das PDLC-Funktionselement mindestens zwei benachbarte, unabhängig schaltbare Schaltbereiche auf. PDLC functional elements according to the invention are advantageously arranged in PDLC glazings. The PDLC functional element particularly advantageously has at least two adjacent, independently switchable switching areas.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße PDLC-Verglasung eine Verbundscheibe, wobei die Verbundscheibe eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und ein elektrisch steuerbares Funktionselement, welches zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet ist, umfasst. Das Funktionselement weist eine aktive Schicht mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften zwischen einer ersten Flächenelektrode und einer zweiten Flächenelektrode auf. In an advantageous embodiment, the PDLC glazing according to the invention comprises a composite pane, wherein the composite pane comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer, and an electrically controllable functional element, which is arranged between the outer pane and the inner pane. The functional element has an active layer with electrically controllable optical properties between a first surface electrode and a second surface electrode.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das PDLC-Funktionselement eine aktive Schicht mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften und ist zwischen einer ersten Flächenelektrode und einer zweiten Flächenelektrode angeordnet. Vorteilhafterweise ist die erste Flächenelektrode durch mindestens eine Isolierungslinie in mindestens zwei getrennte Elektrodensegmente aufgeteilt, wobei jedes Elektrodensegment einen unabhängig schaltbaren Schaltbereich bildet. In a further advantageous embodiment, the PDLC functional element comprises an active layer with electrically controllable optical properties and is arranged between a first surface electrode and a second surface electrode. Advantageously, the first surface electrode is divided into at least two separate electrode segments by at least one insulation line, each electrode segment forming an independently switchable switching area.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind jedes Elektrodensegment der ersten Flächenelektrode und die zweite Flächenelektrode elektrisch mit der PDLC-Steuereinheit verbunden, so dass zwischen jedem Elektrodensegment der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode unabhängig voneinander eine elektrische Spannung angelegt werden kann, um die optischen Eigenschaften des dazwischen befindlichen Abschnitts der aktiven Schicht zu steuern. In a further advantageous embodiment, each electrode segment of the first surface electrode and the second surface electrode are electrically connected to the PDLC control unit, so that an electrical voltage can be applied independently between each electrode segment of the first surface electrode and the second surface electrode in order to control the optical properties of the section of the active layer located therebetween.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Flächenelektrode keine Isolierungslinien oder eine geringere Anzahl von Isolierungslinien auf und infolgedessen eine geringere Anzahl von Elektrodensegmenten auf als die erste Flächenelektrode, so dass mindestens einem Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode mehrere Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode zugeordnet sind. In a further advantageous embodiment, the second surface electrode has no insulation lines or a smaller number of insulation lines and consequently a smaller number of electrode segments than the first surface electrode, so that at least one electrode segment of the second surface electrode is assigned to several electrode segments of the first surface electrode.
Die erfindungsgemäße PDLC-Verglasung ist bevorzugt dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung (insbesondere einer Fenster- oder Dachöffnung eines Fahrzeugs, alternativ aber auch einer Fensteröffnung eines Gebäudes oder eines Raums) den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung, die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden. The PDLC glazing according to the invention is preferably intended to separate the interior from the external environment in a window opening (in particular a window or roof opening of a vehicle, but alternatively also a window opening of a building or a room). In the sense of the invention, the inner pane refers to the pane facing the interior. The outer pane refers to the pane facing the external environment. The outer pane and the inner pane each have an outside surface and an inside surface and a circumferential side edge surface running between them. In the sense of the invention, the outside surface refers to the main surface which is intended to face the outside environment in the installed position. In the sense of the invention, the inside surface refers to the main surface which is intended to face the interior in the installed position. The inside surface of the outside pane and the outside surface of the inner pane face each other and are connected to one another by the thermoplastic intermediate layer.
Die erfindungsgemäße PDLC-Verglasung als Verbundscheibe enthält ein PDLC- Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, das zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet, also in die Zwischenschicht eingelagert ist. Das Funktionselement ist bevorzugt 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. Alternativ kann das Funktionselement aber auch direkt auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Außenscheibe oder der Innenscheibe angeordnet sein. Bevorzugt ist die Seitenkante des Funktionselements vollständig von der Zwischenschicht umgeben, so dass sich das Funktionselement nicht bis zur Seitenkante der Verbundscheibe erstreckt und somit keinen Kontakt zur umgebenden Atmosphäre hat. The PDLC glazing according to the invention as a composite pane contains a PDLC functional element with electrically controllable optical properties, which is located between the Outer pane and inner pane, i.e. embedded in the intermediate layer. The functional element is preferably arranged between at least two layers of thermoplastic material of the intermediate layer, whereby it is connected to the outer pane by the first layer and to the inner pane by the second layer. Alternatively, the functional element can also be arranged directly on the surface of the outer pane or the inner pane facing the intermediate layer. Preferably, the side edge of the functional element is completely surrounded by the intermediate layer, so that the functional element does not extend to the side edge of the composite pane and thus has no contact with the surrounding atmosphere.
Das PDLC-Funktionselement umfasst mindestens eine aktive Schicht und zwei Flächenelektroden, die beidseitig der aktiven Schicht angeordnet sind, so dass die aktive Schicht zwischen den Flächenelektroden angeordnet ist. Die Flächenelektroden und die aktive Schicht sind typischerweise im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine über die Flächenelektroden an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung insbesondere solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind. Unter dem Schaltzustand des Funktionselements wird dabei im Sinne der Erfindung das Ausmaß bezeichnet, mit dem die optischen Eigenschaften gegenüber dem spannungsfreien Zustand verändert sind. Ein Schaltzustand von 0% entspricht dem spannungsfreien Zustand, ein Schaltzustand von 100% der maximalen Änderung der optischen Eigenschaften. Durch geeignete Wahl der Spannung sind dazwischen stufenlos alle Schaltzustände realisierbar. Ein Schaltzustand von 20% entspricht beispielsweise einer Änderung der optischen Eigenschaften um 20% der maximalen Änderung. Die besagten optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten. The PDLC functional element comprises at least one active layer and two surface electrodes, which are arranged on both sides of the active layer, so that the active layer is arranged between the surface electrodes. The surface electrodes and the active layer are typically arranged essentially parallel to the surfaces of the outer pane and the inner pane. The active layer has the variable optical properties that can be controlled by an electrical voltage applied to the active layer via the surface electrodes. In the sense of the invention, electrically controllable optical properties are understood to mean in particular those properties that can be controlled continuously. In the sense of the invention, the switching state of the functional element refers to the extent to which the optical properties are changed compared to the voltage-free state. A switching state of 0% corresponds to the voltage-free state, a switching state of 100% to the maximum change in the optical properties. By selecting the voltage appropriately, all switching states in between can be realized continuously. For example, a switching state of 20% corresponds to a change in the optical properties by 20% of the maximum change. The said optical properties particularly concern the light transmission and/or the scattering behavior.
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften nur zwischen zwei diskreten Zuständen geschaltet werden können. Dann existieren nur zwei Schaltzustände, beispielsweise 0% (off) und beispielsweise 100% (on). Ebenso ist es denkbar, dass die elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften zwischen mehr als zwei diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die Flächenelektroden sind bevorzugt transparent, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie eine Lichttransmission im sichtbaren Spektral be re ich von mindestens 50% aufweisen, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80%. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conducting oxide, TCO). Die Flächenelektroden können beispielsweise auf Basis von Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Chrom, Wolfram, Indium- Zinnoxid (ITO), Gallium-dotiertem oder Aluminium-dotiertem Zinkoxid und/oder Fluordotiertem oder Antimon-dotiertem Zinnoxid ausgebildet sein, bevorzugt auf Basis von Silber oder ITO. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm bis 2 pm auf, besonders bevorzugt von 20 nm bis 1 pm, ganz besonders bevorzugt von 30 nm bis 500 nm. In principle, however, it is also conceivable that the electrically controllable optical properties can only be switched between two discrete states. Then there are only two switching states, for example 0% (off) and 100% (on). It is also conceivable that the electrically controllable optical properties can be switched between more than two discrete states. The surface electrodes are preferably transparent, which in the sense of the invention means that they have a light transmission in the visible spectral range of at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 80%. 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 be based, for example, on 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, preferably based on silver or ITO. The surface electrodes preferably have a thickness of 10 nm to 2 pm, particularly preferably 20 nm to 1 pm, most preferably 30 nm to 500 nm.
Die erste Flächenelektrode weist erfindungsgemäß mindestens zwei Segmente (Elektrodensegmente) auf, welche durch eine Isolierungslinie voneinander getrennt sind. Unter der Isolierungslinie wird ein linienartiger Bereich verstanden, in dem das Material der Flächenelektrode nicht vorhanden ist, so dass die angrenzenden Segmente stofflich voneinander getrennt sind und daher elektrisch voneinander isoliert sind. Damit ist gemeint, dass keine direkte elektrische Verbindung zwischen den Elektrodensegmenten besteht, wobei die Elektrodensegmente allerdings über die mit ihnen in Kontakt befindliche aktive Schicht indirekt in gewissem Maße elektrisch leitend miteinander verbunden sein können. Die erste Flächenelektrode kann durch mehrere Isolierungslinien in mehrere Segmente aufgeteilt sein. Jedes Elektrodensegment bildet einen Schaltbereich der Verglasungsanordnung aus. Die Anzahl der Elektrodensegmente kann vom Fachmann den Erfordernissen im Einzelfall entsprechend frei gewählt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung verlaufen die Isolierungslinien im Wesentlichen parallel zueinander und erstrecken sich von einer Seitenkante der Flächenelektrode zur gegenüberliegenden Seitenkante. Es sind aber auch beliebige andere geometrische Formen denkbar. According to the invention, the first surface electrode has at least two segments (electrode segments) which are separated from one another by an insulation line. The insulation line is understood to be a line-like region in which the material of the surface electrode is not present, so that the adjacent segments are materially separated from one another and are therefore electrically insulated from one another. This means that there is no direct electrical connection between the electrode segments, although the electrode segments can be indirectly electrically connected to one another to a certain extent via the active layer in contact with them. The first surface electrode can be divided into several segments by several insulation lines. Each electrode segment forms a switching area of the glazing arrangement. The number of electrode segments can be freely selected by the person skilled in the art according to the requirements in the individual case. In a preferred embodiment, the insulation lines run essentially parallel to one another and extend from one side edge of the surface electrode to the opposite side edge. However, any other geometric shapes are also conceivable.
Zwei nur durch eine Isolierungslinie getrennte Elektrodensegmente bilden einen im Sinne der Erfindung benachbarten Schaltbereich, der auch als unmittelbar benachbarter Schaltbereich bezeichnet werden kann. Two electrode segments separated only by an insulation line form an adjacent switching region within the meaning of the invention, which can also be referred to as an immediately adjacent switching region.
Die Isolierungslinien weisen beispielsweise eine Breite von 5 pm bis 500 pm, insbesondere 20 pm bis 200 pm auf. Sie werden bevorzugt mittels Laserstrahlung in die Flächenelektrode eingebracht. Die Breite der Segmente, also der Abstand benachbarten Isolierungslinien kann vom Fachmann gemäß den Anforderungen im Einzelfall geeignet gewählt werden. Die zweite Flächenelektrode und die aktive Schicht bilden bevorzugt jeweils eine zusammenhängende, vollständige Schicht, welche nicht durch Isolierungslinien in Segmente aufgeteilt sind. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die zweite Flächenelektrode in geringerem Maße segmentiert ist als die erste Flächenelektrode, also weniger Isolierungslinien und Elektrodensegmente aufweist, so dass mindestens einem Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode mehrere Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode zugeordnet sind. Auch in diesem Fall tritt das Problem des „Cross Talks“ auf, was durch den erfindungsgemäßen Ansatz reduziert werden kann. Jede Isolierungslinie der zweiten Flächenelektrode ist in Durchsichtrichtung durch die Verbundscheibe mit einer Isolierungslinie der ersten Flächenelektrode in Deckung angeordnet. The insulation lines have a width of 5 pm to 500 pm, for example, in particular 20 pm to 200 pm. They are preferably introduced into the surface electrode using laser radiation. The width of the segments, i.e. the distance between adjacent insulation lines, can be selected by the expert according to the requirements in the individual case. The second surface electrode and the active layer preferably each form a continuous, complete layer which is not divided into segments by insulation lines. In principle, however, it is also conceivable that the second surface electrode is segmented to a lesser extent than the first surface electrode, i.e. has fewer insulation lines and electrode segments, so that at least one electrode segment of the second surface electrode is assigned to several electrode segments of the first surface electrode. In this case, too, the problem of "cross talk" occurs, which can be reduced by the approach according to the invention. Each insulation line of the second surface electrode is arranged in alignment with an insulation line of the first surface electrode in the direction of viewing through the composite pane.
Die Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode sind unabhängig voneinander elektrisch mit der PDLC-Steuereinheit verbunden, so dass an jedes Elektrodensegment (unabhängig von den anderen Elektrodensegmenten) ein erstes (im Falle einer Wechselspannung zeitlich veränderliches) elektrisches Potential angelegt werden kann, das im Sinne der Erfindung als Schaltpotential bezeichnet wird. Die zweite Flächenelektrode ist ebenfalls elektrisch mit der PDLC-Steuereinheit verbunden, so dass an die zweite Flächenelektrode insgesamt ein zweites elektrisches Potential angelegt werden kann, das im Sinne der Erfindung als Bezugspotential („Ground“) bezeichnet wird. Sind des erste und das zweite Potential identisch, so liegt im jeweiligen Schaltbereich keine Spannung zwischen den Elektroden an (Schaltzustand off, 0%). Sind des erste und das zweite Potential unterschiedlich, so liegt im jeweiligen Schaltbereich eine Spannung zwischen den Elektroden an, wodurch ein endlicher Schaltzustand erzeugt wird. The electrode segments of the first surface electrode are electrically connected to the PDLC control unit independently of one another, so that a first (in the case of an alternating voltage, time-varying) electrical potential can be applied to each electrode segment (independently of the other electrode segments), which is referred to as the switching potential in the sense of the invention. The second surface electrode is also electrically connected to the PDLC control unit, so that a second electrical potential can be applied to the second surface electrode as a whole, which is referred to as the reference potential (“ground”) in the sense of the invention. If the first and second potentials are identical, there is no voltage between the electrodes in the respective switching range (switching state off, 0%). If the first and second potentials are different, there is a voltage between the electrodes in the respective switching range, which creates a finite switching state.
In einer Variante der Erfindung ist auch die zweite Flächenelektrode segmentiert, allerdings in geringerem Maße als die erste Flächenelektrode, so dass mindestens einem Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode mehrere Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode zugeordnet sind. In diesem Fall sind auch die Elektrodensegmente der zweiten Flächenelektrode unabhängig voneinander elektrisch mit der PDLC-Steuereinheit verbunden, so dass an jedes Elektrodensegment (unabhängig von den anderen Elektrodensegmenten) ein zweites elektrisches Potential (Bezugspotential, „Ground“) angelegt werden kann. Es existiert aber zumindest ein Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode, welches das Bezugspotential für mehrere Schaltbereiche bereitstellt. Die betroffenen Schaltbereiche sind dadurch unabhängig voneinander steuerbar, dass das Schaltpotential unabhängig voneinander an die Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode angelegt werden kann, während an das zugeordnete Elektrodensegment der zweiten Flächenelektrode insgesamt ein einzelnes Bezugspotential angelegt wird. In a variant of the invention, the second surface electrode is also segmented, but to a lesser extent than the first surface electrode, so that at least one electrode segment of the second surface electrode is assigned several electrode segments of the first surface electrode. In this case, the electrode segments of the second surface electrode are also electrically connected to the PDLC control unit independently of one another, so that a second electrical potential (reference potential, "ground") can be applied to each electrode segment (independently of the other electrode segments). However, there is at least one electrode segment of the second surface electrode which provides the reference potential for several switching areas. The switching areas concerned can be controlled independently of one another by Switching potential can be applied independently to the electrode segments of the first surface electrode, while a single reference potential is applied to the associated electrode segment of the second surface electrode.
Erfindungsgemäße PDLC-Funktionselement sind im Betrieb üblicherweise mit elektrischen PDLC-Steuereinheiten verbunden. Die PDLC-Steuereinheit ist dafür vorgesehen und geeignet, die optischen Eigenschaften des PDLC-Funktionselements zu steuern. Die PDLC- Steuereinheit ist elektrisch leitend einerseits mit den Flächenelektroden des Funktionselements verbunden und andererseits mit einer Spannungsquelle. Die PDLC- Steuereinheit beinhaltet die erforderlichen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile, um in Abhängigkeit von einem Schaltzustand die erforderliche Spannung an die Flächenelektroden anzulegen. Der Schaltzustand kann dabei vom Benutzer vorgegeben werden (beispielsweise durch Bedienung eines Schalters, einer Taste oder eines Dreh- oder Schiebereglers), durch Sensoren ermittelt werden und/oder über eine digitale Schnittstelle vom zentralen Steuergerät des Fahrzeugs (falls die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist, üblicherweise LIN-Bus oder CAN-Bus) übermittelt werden. Die Schalter, Tasten, Drehoder Schieberegler können beispielsweise in den Armaturen des Fahrzeugs integriert sein, falls die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist. Es können aber auch Berührungsschaltflächen direkt in die Verbundscheibe integriert sein, beispielsweise kapazitive oder resistive Schaltflächen. Alternativ kann das Funktionselement auch durch kontaktfreie Verfahren, beispielsweise durch das Erkennen von Gesten, oder in Abhängigkeit des durch eine Kamera und geeignete Auswerteelektronik festgestellten Zustands von Pupille oder Augenlid gesteuert werden. Die PDLC-Steuereinheit kann beispielsweise elektronische Prozessoren, Spannungswandler, Transistoren und andere Bauteile umfassen. PDLC functional elements according to the invention are usually connected to electrical PDLC control units during operation. The PDLC control unit is intended and suitable for controlling the optical properties of the PDLC functional element. The PDLC control unit is electrically connected on the one hand to the surface electrodes of the functional element and on the other hand to a voltage source. The PDLC control unit contains the necessary electrical and/or electronic components in order to apply the required voltage to the surface electrodes depending on a switching state. The switching state can be specified by the user (for example by operating a switch, a button or a rotary or slide control), determined by sensors and/or transmitted via a digital interface from the central control unit of the vehicle (if the composite pane is a vehicle pane, usually LIN bus or CAN bus). The switches, buttons, rotary or slide controls can, for example, be integrated into the vehicle's instruments if the composite pane is a vehicle pane. However, touch buttons can also be integrated directly into the composite pane, for example capacitive or resistive buttons. Alternatively, the functional element can also be controlled by contactless methods, for example by recognizing gestures, or depending on the state of the pupil or eyelid determined by a camera and suitable evaluation electronics. The PDLC control unit can, for example, comprise electronic processors, voltage converters, transistors and other components.
Die Spannung, welche an die Flächenelektroden angelegt wird, ist bevorzugt eine Wechselspannung. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle, welche eine Gleichspannung bereitstellt und die PDLC-Steuereinheit damit versorgt. Diese Situation tritt beispielweise in einem Fahrzeug auf, wenn die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist und an die Bordspannung angeschlossen ist. Die PDLC-Steuereinheit ist dabei bevorzugt an die Bordelektrik angeschlossen, woher sie ihrerseits die elektrische Spannung und optional die Information über den Schaltzustand bezieht. Die PDLC-Steuereinheit ist dann mit mindestens einem Wechselrichter ausgestattet, um die Gleichspannung in die Wechselspannung zu wandeln. In einer ersten Ausgestaltung weist die PDLC-Steuereinheit einen einzelnen Wechselrichter auf. Zur separaten Ansteuerung der Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode weist ein Ausgangspol des Wechselrichters mehrere unabhängige Ausgänge auf, wobei jedes Elektrodensegment an einen der Ausgänge angeschlossen ist. Jedem Schaltbereich ist also ein Ausgang des Wechselrichters zugeordnet und mit dem zugehörigen Elektrodensegment der ersten Flächenelektrode verbunden. Die einzelnen Ausgänge sind typischerweise durch Schalter realisiert, wobei der Wechselrichter eine Spannung erzeugt, welche anschließend geschaltet wird. Diese Schalter können direkt im Wechselrichter integriert sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Wechselrichter selbst streng genommen nur einen einzigen Ausgang aufweist, an welchen dann externe Schalter angeschlossen sind, um die Spannung auf die Schaltbereiche zu verteilen. Im Sinne der Erfindung werden auch solche extern angeschlossenen Schalter als Ausgänge des Wechselrichters betrachtet. Die zweite Flächenelektrode ist ebenfalls an den Wechselrichter angeschlossen. In einer zweiten Ausgestaltung weist die PDLC-Steuereinheit mehrere Wechselrichter auf, wobei zur separaten Ansteuerung der Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode jedes Elektrodensegment an einen eigenen Wechselrichter angeschlossen ist. Jedem Schaltbereich ist also ein Wechselrichter zugeordnet und mit dem zugehörigen Elektrodensegment der ersten Flächenelektrode verbunden. Die erste Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sie kostengünstiger und platzsparender ist. Sie hat allerdings den Nachteil, dass die Schaltbereiche lediglich gleichsam digital schaltbar sind zwischen einem Schaltzustand von 0% und einem endlichen Schaltzustand, welcher der gerade anliegenden Ausgangsspannung des Wechselrichters entspricht. Die Schaltbereiche können nicht mit unterschiedlichen endlichen Schaltzuständen versehen werden (gleichsam unabhängig „dimmbar“ sein), was bei der zweiten Ausgestaltung problemlos möglich ist. The voltage that is applied to the surface electrodes is preferably an alternating voltage. In a preferred embodiment, the voltage source is a direct voltage source that provides a direct voltage and supplies the PDLC control unit with it. This situation occurs, for example, in a vehicle when the composite pane is a vehicle pane and is connected to the on-board voltage. The PDLC control unit is preferably connected to the on-board electrical system, from which it in turn obtains the electrical voltage and optionally the information about the switching state. The PDLC control unit is then equipped with at least one inverter to convert the direct voltage into the alternating voltage. In a first embodiment, the PDLC control unit has a single inverter. For separate To control the electrode segments of the first surface electrode, an output pole of the inverter has several independent outputs, with each electrode segment being connected to one of the outputs. Each switching area is therefore assigned an output of the inverter and connected to the associated electrode segment of the first surface electrode. The individual outputs are typically implemented by switches, with the inverter generating a voltage which is then switched. These switches can be integrated directly in the inverter. Alternatively, it is also possible for the inverter itself to strictly speaking only have a single output, to which external switches are then connected in order to distribute the voltage to the switching areas. In the sense of the invention, such externally connected switches are also considered outputs of the inverter. The second surface electrode is also connected to the inverter. In a second embodiment, the PDLC control unit has several inverters, with each electrode segment being connected to its own inverter for the separate control of the electrode segments of the first surface electrode. Each switching area is therefore assigned an inverter and connected to the associated electrode segment of the first surface electrode. The first design has the advantage that it is more cost-effective and saves space. However, it has the disadvantage that the switching ranges can only be switched digitally between a switching state of 0% and a finite switching state that corresponds to the current output voltage of the inverter. The switching ranges cannot be provided with different finite switching states (i.e. be independently "dimmable"), which is easily possible with the second design.
Der oder die Wechselrichter können derart betrieben werden, dass eine echte Wechselspannung erzeugt wird, inklusive deren negativer Anteile. Dies ist sowohl für den Fall möglich, dass nur ein einzelner Wechselrichter mit unabhängigen Ausgängen vorhanden ist, als auch für den Fall, dass jedem Schaltbereich ein eigener Wechselrichter zugeordnet ist. Da im Falle einer Gleichspannungsquelle, wie beispielsweise im Falle eines Fahrzeugs, allerdings keine negativen Potentiale zur Verfügung stehen, ist diese Lösung technisch aufwändig. Es ist alternativ möglich und häufig bevorzugt, die Wechselspannung gleichsam zu simulieren. Dabei ist die PDLC-Steuereinheit mit mehreren Wechselrichtern ausgestattet, wobei jedes Elektrodensegment der ersten Flächenelektrode an einen separaten Wechselrichter angeschlossen und die zweite Flächenelektrode an einen weiteren Wechselrichter. Jedem Elektrodensegment der ersten Flächenelektrode sowie der zweiten Flächenelektrode ist also jeweils ein eigener Wechselrichter zugeordnet. Die Potentiale der Wechselrichter werden mit einer veränderlichen Funktion moduliert, beispielsweise einer Sinusfunktion, wobei die Potentiale der Wechselrichter der Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode in Phase sind und das Potential des Wechselrichters der zweiten Flächenelektrode dazu phasenverschoben ist, insbesondere mit einer Phasenverschiebung von 180°. Das Signal für die zweite Flächenelektrode ist dann gegenüber demjenigen der ersten Flächenelektrode invertiert. So wird eine zeitlich veränderliche, periodische Potentialdifferenz erzeugt, mit abwechselnd relativ positiven und relativ negativen Beiträgen, was einer Wechselspannung entspricht. The inverter(s) can be operated in such a way that a real alternating voltage is generated, including its negative components. This is possible both in the case where there is only a single inverter with independent outputs, and in the case where each switching area is assigned its own inverter. However, since in the case of a direct voltage source, such as in the case of a vehicle, no negative potentials are available, this solution is technically complex. Alternatively, it is possible and often preferred to simulate the alternating voltage. The PDLC control unit is equipped with several inverters, with each electrode segment of the first surface electrode connected to a separate inverter and the second surface electrode to another inverter. Each electrode segment of the first surface electrode and the second Each surface electrode is therefore assigned its own inverter. The potentials of the inverters are modulated with a variable function, for example a sine function, whereby the potentials of the inverters of the electrode segments of the first surface electrode are in phase and the potential of the inverter of the second surface electrode is phase-shifted, in particular with a phase shift of 180°. The signal for the second surface electrode is then inverted compared to that of the first surface electrode. This generates a time-varying, periodic potential difference with alternating relatively positive and relatively negative contributions, which corresponds to an alternating voltage.
Da die Bordspannung von Fahrzeugen (beispielsweise 12 bis 14 V) typischerweise nicht ausreichend ist, um das Funktionselement vollständig zu schalten, ist die PDLC-Steuereinheit darüber hinaus bevorzugt mit einem Gleichspannungswandler ausgestattet, der geeignet ist, die bereitgestellte Speisespannung (Primärspannung) zu erhöhen, das heißt in eine höhere Sekundärspannung zu wandeln (beispielsweise 65 V). Die Anwendung eines Gleichspannungswandler ist nicht auf die Situation in Fahrzeugen beschränkt, sondern kann auch in anderen Fällen erforderlich oder vorteilhaft sein. Die PDLC-Steuereinheit ist an die Gleichspannungsquelle angeschlossen und wird von dieser mit einer Primärspannung versorgt. Die Primärspannung wird durch den Gleichspannungswandler in die höhere Sekundärspannung gewandelt. Die Sekundärspannung wird durch den Wechselrichter in eine Wechselspannung gewandelt (beispielsweise 48 V), wozu dieser geeignet ist. Die Wechselspannung wird dann einerseits an die Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode und andererseits an die zweite Flächenelektrode angelegt. Since the on-board voltage of vehicles (for example 12 to 14 V) is typically not sufficient to completely switch the functional element, the PDLC control unit is also preferably equipped with a DC-DC converter that is suitable for increasing the supply voltage provided (primary voltage), i.e. converting it into a higher secondary voltage (for example 65 V). The use of a DC-DC converter is not limited to the situation in vehicles, but can also be necessary or advantageous in other cases. The PDLC control unit is connected to the DC voltage source and is supplied with a primary voltage by it. The primary voltage is converted into the higher secondary voltage by the DC-DC converter. The secondary voltage is converted into an AC voltage (for example 48 V) by the inverter, which is what it is suitable for. The AC voltage is then applied on the one hand to the electrode segments of the first surface electrode and on the other hand to the second surface electrode.
Die Sekundärspannung beträgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung von 5 V bis 70 V, die Wechselspannung von 5 V bis 50 V. In an advantageous embodiment, the secondary voltage is from 5 V to 70 V, the alternating voltage from 5 V to 50 V.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines PDLC-Funktionselements oder einer PDLC-Verglasung, bevorzugt mit einem PDLC-Funktionselement mit mindestens zwei benachbarten, unabhängig schaltbaren Schaltbereichen, in Gebäuden oder in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, bevorzugt als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beispielweise als Windschutzscheibe, Dachscheibe, Rückwandscheibe oder Seitenscheibe. Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wiederherstellung der optischen Eigenschaften eines PDLC-Funktionselements. The invention also includes the use of a device according to the invention for heat treating a PDLC functional element or a PDLC glazing, preferably with a PDLC functional element with at least two adjacent, independently switchable switching areas, in buildings or in means of transport for traffic on land, in the air or on water, preferably as a window pane of a vehicle, in particular a motor vehicle, for example as a windshield, roof pane, rear window pane or side window. The invention further comprises the use of the method according to the invention or a device according to the invention for restoring the optical properties of a PDLC functional element.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen: The invention is explained in more detail using a drawing and exemplary embodiments. The drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way. It shows:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen PDLC-Verglasung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Verglasung aus Figur 1 , Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs Z aus Figur 2, Fig. 1 is a plan view of an embodiment of the PDLC glazing according to the invention, Fig. 2 is a cross-section through the glazing from Figure 1, Fig. 3 is an enlarged view of the area Z from Figure 2,
Fig. 4 das PDLC-Funktionselement der Verglasung aus Figur 1 in einem Ersatzschaltbild,Fig. 4 the PDLC functional element of the glazing from Figure 1 in an equivalent circuit diagram,
Fig. 5a) eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit PDLC- Funktionselement, Fig. 5a) a cross-sectional view of a vehicle according to the invention with PDLC functional element,
Fig. 5b) eine Draufsicht auf das Fahrzeug aus Fig. 5a), Fig. 5b) a top view of the vehicle from Fig. 5a),
Fig. 6a), b) eine schematische Darstellung von Temperatur- und Spannungsverläufen, und Fig. 6c), d), e) eine schematische Durchsicht durch ein erfindungsgemäßes PDLC- Funktionselement. Fig. 6a), b) a schematic representation of temperature and voltage curves, and Fig. 6c), d), e) a schematic view through a PDLC functional element according to the invention.
Figur (Fig.) 1 , Figur 2, Figur 3 und Figur 4 zeigen je ein Detail einer erfindungsgemäßen PDLC- Verglasung 100 mit einem PDLC-Funktionselement 4, welches elektrisch steuerbare optische Eigenschaften aufweist. Die PDLC-Verglasung 100 umfasst eine Verbundscheibe, die beispielhaft als Dachscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen ist, deren optische Eigenschaften wie Lichttransmission oder Lichtstreuung beispielsweise bereichsweise elektrisch gesteuert werden kann. Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe 1 und eine Innenscheibe 2, die über eine Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas, welches optional getönt sein kann. Die Außenscheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 2 eine Dicke von 1 ,6 mm. Figure (Fig.) 1, Figure 2, Figure 3 and Figure 4 each show a detail of a PDLC glazing 100 according to the invention with a PDLC functional element 4, which has electrically controllable optical properties. The PDLC glazing 100 comprises a composite pane, which is provided, for example, as the roof pane of a passenger car, the optical properties of which, such as light transmission or light scattering, can be electrically controlled in certain areas, for example. The composite pane comprises an outer pane 1 and an inner pane 2, which are connected to one another via an intermediate layer 3. The outer pane 1 and the inner pane 2 consist, for example, of soda-lime glass, which can optionally be tinted. The outer pane 1 has, for example, a thickness of 2.1 mm, the inner pane 2 a thickness of 1.6 mm.
Die Zwischenschicht 3 umfasst beispielsweise insgesamt drei thermoplastischen Schichten 3a, 3b, 3c, die jeweils durch eine thermoplastische Folie mit einer Dicke von 0,38 mm aus PVB ausgebildet sind. Die erste thermoplastische Schicht 3a ist mit der Außenscheibe 1 verbunden, die zweite thermoplastische Schicht 3b mit der Innenscheibe 2. Die dazwischenliegende dritte thermoplastische Schicht 3c weist einen Ausschnitt auf, in welchen ein PDLC-Funktionselement 4 im Wesentlichen passgenau, das heißt an allen Seiten etwa bündig, eingelegt ist. Die dritte thermoplastische Schicht 3c bildet also gleichsam eine Art Passepartout oder Rahmen für das etwa 0,4 mm dicke Funktionselement 4, welches somit rundum in thermoplastisches Material eingekapselt und dadurch geschützt ist. Das PDLC- Funktionselement 4 ist beispielsweise eine PDLC-Mehrschichtfolie, die von einem klaren, transparenten Zustand in einen trüben, nicht-transparenten (diffusen) Zustand geschaltet werden kann. The intermediate layer 3 comprises, for example, a total of three thermoplastic layers 3a, 3b, 3c, each of which is formed by a thermoplastic film with a thickness of 0.38 mm made of PVB. The first thermoplastic layer 3a is connected to the outer pane 1, the second thermoplastic layer 3b to the inner pane 2. The third thermoplastic layer 3c lying between them has a cutout in which a PDLC functional element 4 is inserted in a substantially precise manner, i.e. approximately flush on all sides. The third thermoplastic layer 3c thus forms a kind of passepartout or frame for the approximately 0.4 mm thick functional element 4, which is thus encapsulated all around in thermoplastic material and thus protected. The PDLC functional element 4 is, for example, a PDLC multilayer film that can be switched from a clear, transparent state to a cloudy, non-transparent (diffuse) state.
Die PDLC-Mehrschichtfolie ist hier beispielsweise eine Standard-PDLC-Mehrschichtfolie, die im „on“-Schaltzustand bei angelegter Spannung eine maximale Transmission und minimale Trübung (klarer, transparenter Zustand) und im „off“-Schaltzustand bei abgeschalteter Spannung eine minimale Transmission mit maximaler Trübung (trüber, nicht-transparenter (diffuser) Zustand) aufweist. The PDLC multilayer film here, for example, is a standard PDLC multilayer film which, in the “on” switching state with applied voltage, has maximum transmission and minimal turbidity (clear, transparent state) and, in the “off” switching state with switched off voltage, has minimal transmission with maximum turbidity (cloudy, non-transparent (diffuse) state).
Das PDLC-Funktionselement 4 ist eine Mehrschichtfolie, bestehend aus einer aktiven Schicht 5 zwischen zwei Flächenelektroden 8, 9 und zwei Trägerfolien 6, 7. Die aktive Schicht 5 enthält eine Polymermatrix mit darin dispergierten Flüssigkristallen, die sich in Abhängigkeit der an die Flächenelektroden 8, 9 angelegten elektrischen Spannung ausrichten, wodurch die optischen Eigenschaften geregelt werden können. Die Trägerfolien 6, 7 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von beispielsweise 0,125 mm auf. Die Trägerfolien 6, 7 sind mit einer zur aktiven Schicht 5 weisenden Beschichtung aus ITO mit einer Dicke von etwa 100 nm versehen, welche die Flächenelektroden 8, 9 ausbilden. Die Flächenelektroden 8, 9 sind über nicht dargestellte Sammelleiter (beispielweise ausgebildet aus Streifen einer Kupferfolie) mit elektrischen Kabeln 14 verbunden, welche die elektrische Verbindung zu einer PDLC- Steuereinheit 10 herstellen. The PDLC functional element 4 is a multilayer film consisting of an active layer 5 between two surface electrodes 8, 9 and two carrier films 6, 7. The active layer 5 contains a polymer matrix with liquid crystals dispersed therein, which align themselves depending on the electrical voltage applied to the surface electrodes 8, 9, whereby the optical properties can be regulated. The carrier films 6, 7 consist of PET and have a thickness of, for example, 0.125 mm. The carrier films 6, 7 are provided with a coating of ITO facing the active layer 5 with a thickness of approximately 100 nm, which forms the surface electrodes 8, 9. The surface electrodes 8, 9 are connected via bus bars (not shown) (for example formed from strips of copper foil) to electrical cables 14, which establish the electrical connection to a PDLC control unit 10.
Diese PDLC-Steuereinheit 10 ist beispielhaft an der innenraumseitigen, von der Zwischenschicht 3 abgewandten Oberfläche der Innenscheibe 2 angebracht. Dazu ist beispielsweise ein nicht dargestelltes Befestigungselement an die Innenscheibe 2 angeklebt, in welches die PDLC-Steuereinheit 10 eingesetzt ist. Die PDLC-Steuereinheit 10 muss aber nicht zwingend direkt an der Verbundscheibe angebracht sein. Sie kann alternativ beispielsweise am Armaturenbrett oder der Fahrzeugkarosserie angebracht sein oder in die Bordelektrik des Fahrzeugs integriert sein. Die Verbundscheibe weist einen umlaufenden Randbereich auf, welche mit einem opaken Abdeckdruck 13 versehen ist. Diese Abdeckdruck 13 ist typischerweise aus einer schwarzen Emaille ausgebildet. Sie wird als Druckfarbe mit einem Schwarzpigment und Glasfritten im Siebdruckverfahren aufgedruckt und in die Scheibenoberfläche eingebrannt. Der Abdeckdruck 13 ist beispielhaft auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe 1 und auch auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe 2 aufgebracht. Die Seitenkanten des Funktionselements 4 sind durch diesen Abdeckdruck 13 verdeckt. Die PDLC-Steuereinheit 10 ist in diesem opaken Randbereich angeordnet, also auf den Abdeckdruck 13 der Innenscheibe 2 aufgeklebt. Dort stört die PDLC-Steuereinheit 10 die Durchsicht durch die Verbundscheibe nicht und ist optisch unauffällig. Zudem weist sie einen geringen Abstand zur Seitenkante der Verbundscheibe auf, so dass nur vorteilhaft kurze Kabel 14 zum elektrischen Anschluss des Funktionselements 14 nötig sind. This PDLC control unit 10 is, for example, attached to the interior side surface of the inner pane 2 facing away from the intermediate layer 3. For this purpose, for example, a fastening element (not shown) is glued to the inner pane 2, into which the PDLC control unit 10 is inserted. However, the PDLC control unit 10 does not necessarily have to be attached directly to the composite pane. Alternatively, it can be attached to the dashboard or the vehicle body, for example, or integrated into the vehicle's on-board electrical system. The composite pane has a peripheral edge area which is provided with an opaque cover print 13. This cover print 13 is typically made of black enamel. It is printed as a printing ink with a black pigment and glass frits using a screen printing process and burned into the pane surface. The cover print 13 is applied, for example, to the interior surface of the outer pane 1 and also to the interior surface of the inner pane 2. The side edges of the functional element 4 are covered by this cover print 13. The PDLC control unit 10 is arranged in this opaque edge area, i.e. glued to the cover print 13 of the inner pane 2. There, the PDLC control unit 10 does not interfere with the view through the composite pane and is visually unobtrusive. In addition, it is a short distance from the side edge of the composite pane, so that only advantageously short cables 14 are required for the electrical connection of the functional element 14.
Die PDLC-Steuereinheit 10 ist andererseits mit der Bordelektrik des Fahrzeugs verbunden, was in den Figuren 1 und 2 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die PDLC-Steuereinheit 10 ist geeignet, in Abhängigkeit von einem Schaltsignal, welches der Fahrer beispielsweise mit einem Knopfdruck vorgibt, die Spannung an die Flächenelektroden 8, 9 des PDLC- Funktionselements 4 anzulegen, welche für den gewünschten optischen Zustand des PDLC- Funktionselements 4 (Schaltzustand „on‘7“off“) erforderlich ist. The PDLC control unit 10 is also connected to the vehicle's on-board electrical system, which is not shown in Figures 1 and 2 for the sake of simplicity. The PDLC control unit 10 is suitable for applying the voltage to the surface electrodes 8, 9 of the PDLC functional element 4, which is required for the desired optical state of the PDLC functional element 4 (switching state "on'7"off"), depending on a switching signal which the driver specifies, for example, by pressing a button.
Der Verbundscheibe weist beispielhaft vier unabhängige Schaltbereiche S1 , S2, S3, S4 auf, in denen der Schaltzustand des PDLC-Funktionselements 4 unabhängig voneinander durch die PDLC-Steuereinheit 10 eingestellt werden kann. Die Schaltbereiche S1 , S2, S3, S4 sind in der Richtung von der Vorderkante zur Hinterkante der Dachscheibe hintereinander angeordnet, wobei die Begriffe Vorderkante und Hinterkante auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bezogen sind. Durch die Schaltbereiche S1 , S2, S3, S4 kann der Fahrer des Fahrzeugs (beispielsweise in Abhängigkeit vom Sonnenstand) wählen, statt der gesamten Verbundscheibe nur einen Bereich derselben mit dem diffusen Zustand zu versehen, während die anderen Bereiche transparent bleiben. The composite pane has, for example, four independent switching areas S1, S2, S3, S4, in which the switching state of the PDLC functional element 4 can be set independently of one another by the PDLC control unit 10. The switching areas S1, S2, S3, S4 are arranged one behind the other in the direction from the front edge to the rear edge of the roof pane, whereby the terms front edge and rear edge relate to the direction of travel of the vehicle. Using the switching areas S1, S2, S3, S4, the driver of the vehicle can choose (for example depending on the position of the sun) to provide only one area of the composite pane with the diffuse state instead of the entire composite pane, while the other areas remain transparent.
Um die Schaltbereiche S1 , S2, S3, S4 auszubilden, ist die erste Flächenelektrode 8 durch drei Isolierungslinien 8' unterbrochen, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und sich von einer Seitenkante zur gegenüberliegenden Seitenkante des Funktionselements 4 erstrecken. Die Isolierungslinien 8' sind typischerweise durch Laserbearbeitung in die erste Flächenelektrode 8 eingebracht und teilt diese in vier stofflich voneinander getrennte Elektrodensegmente 8.1 , 8.2, 8.3 und 8.4 auf. Jedes Elektrodensegment 8.1 , 8.2, 8.3 und 8.4 ist unabhängig von den anderen mit der PDLC- Steuereinheit 10 verbunden. Die PDLC-Steuereinheit 10 ist geeignet, unabhängig voneinander eine elektrische Spannung zwischen jedem Elektrodensegment 8.1 , 8.2, 8.3 und 8.4 der ersten Flächenelektrode 8 einerseits und der zweiten Flächenelektrode 9 andererseits anzulegen, so dass der dazwischen befindliche Abschnitt der aktiven Schicht 5 mit der erforderlichen Spannung beaufschlagt wird, um einen gewünschten Schaltzustand zu erreichen. In order to form the switching areas S1, S2, S3, S4, the first surface electrode 8 is interrupted by three insulation lines 8', which are arranged essentially parallel to one another and extend from one side edge to the opposite side edge of the functional element 4. The insulation lines 8' are typically introduced into the first surface electrode 8 by laser processing and divide it into four material separate electrode segments 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4. Each electrode segment 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 is connected to the PDLC control unit 10 independently of the others. The PDLC control unit 10 is suitable for independently applying an electrical voltage between each electrode segment 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 of the first surface electrode 8 on the one hand and the second surface electrode 9 on the other hand, so that the section of the active layer 5 located therebetween is subjected to the required voltage in order to achieve a desired switching state.
Wie im Ersatzschaltbild der Figur 4 veranschaulicht, ist die PDLC-Steuereinheit 10 über die Bordelektrik des Fahrzeugs an eine Spannungsquelle 15 angeschlossen. Die Spannungsquelle 15 stellt im Fahrzeugbereich typischerweise eine Gleichspannung im Bereich von 12 V bis 14 V bereit (Bordspannung des Fahrzeugs). Die PDLC-Steuereinheit 10 ist beispielsweise mit einem Gleichspannungswandler 11 ausgestattet, welcher die Bordspannung (Primärspannung) in eine Gleichspannung mit höherem Betrag wandelt, beispielsweise 65 V (Sekundärspannung). Die Sekundärspannung muss ausreichend hoch sein, um einen Schaltzustand des PDLC-Funktionselements 4 von 100% zu realisieren. Die PDLC-Steuereinheit 10 ist darüber hinaus mit einem Wechselrichter 12 ausgestattet, der die Sekundärspannung in eine Wechselspannung wandelt. Ein Pol des Wechselrichters 12 ist mit der zweiten Flächenelektrode 9 verbunden. Für den anderen Pol weist der Wechselrichter 12 mehrere unabhängige Ausgänge auf, wobei jedes welche jeweils mit einem Elektrodensegment 8.1 , 8.2, 8.3 und 8.4 mit einem der unabhängigen Ausgänge verbunden ist, so dass der Schaltzustand des zugehörigen Schaltbereichs S1 , S2, S3, S4 unabhängig von den anderen eingestellt werden kann. As illustrated in the equivalent circuit diagram in Figure 4, the PDLC control unit 10 is connected to a voltage source 15 via the vehicle's on-board electrical system. In the vehicle area, the voltage source 15 typically provides a direct voltage in the range of 12 V to 14 V (vehicle on-board voltage). The PDLC control unit 10 is equipped, for example, with a direct voltage converter 11, which converts the on-board voltage (primary voltage) into a direct voltage with a higher value, for example 65 V (secondary voltage). The secondary voltage must be sufficiently high to realize a switching state of the PDLC functional element 4 of 100%. The PDLC control unit 10 is also equipped with an inverter 12, which converts the secondary voltage into an alternating voltage. One pole of the inverter 12 is connected to the second surface electrode 9. For the other pole, the inverter 12 has several independent outputs, each of which is connected to an electrode segment 8.1, 8.2, 8.3 and 8.4 with one of the independent outputs, so that the switching state of the associated switching range S1, S2, S3, S4 can be set independently of the others.
Bei einem Schaltzustand von 0% („off“) weisen die Elektrodensegmente 8.1 , 8.2, 8.3, 8.4 und die zweite Flächenelektrode 9 stets das gleiche elektrische Potential auf, so dass keine Spannung anliegt. Bei einem Schaltzustand größer 0% („on“) eines Schaltbereichs S1 , S2, S3, S4 liegt eine Spannung zwischen dem zugehörigen Elektrodensegment 8.1 , 8.2, 8.3, 8.4 und der zweiten Flächenelektrode 9 an. Infolge der Spannung fließt ein Strom durch den zugehörigen Abschnitt der aktiven Schicht 5. In a switching state of 0% (“off”), the electrode segments 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 and the second surface electrode 9 always have the same electrical potential, so that no voltage is present. In a switching state greater than 0% (“on”) of a switching area S1, S2, S3, S4, a voltage is present between the associated electrode segment 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 and the second surface electrode 9. As a result of the voltage, a current flows through the associated section of the active layer 5.
Die Figuren 5a) und 5b) zeigen jeweils verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 101 mit einer PDLC-Verglasung 100, die ein PDLC-Funktionselement 4 enthält. Dabei zeigt Figur 5a) eine Querschnittsdarstellung des Fahrzeugs 101 , und Figur 5b) eine Draufsicht auf die Oberseite (mit dem Dach) des Fahrzeugs 101 aus Figur 5a). Figures 5a) and 5b) each show different views of a vehicle 101 according to the invention with a PDLC glazing 100 which contains a PDLC functional element 4. Figure 5a) shows a cross-sectional view of the vehicle 101, and Figure 5b) shows a plan view of the top side (with the roof) of the vehicle 101 from Figure 5a).
Die PDLC-Verglasung 100 mit dem PDLC-Funktionselement 4 ist hier beispielsweise als Dachscheibe ausgebildet und in einem Dachausschnitt der Fahrzeugkarosserie angeordnet. The PDLC glazing 100 with the PDLC functional element 4 is designed here, for example, as a roof pane and arranged in a roof cutout of the vehicle body.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Heizelement 20 auf der PDLC- Verglasung 100 angeordnet, beispielsweise aufgelegt. To carry out the method according to the invention, a heating element 20 is arranged on the PDLC glazing 100, for example placed on top.
Das Heizelement 20 ist hier beispielsweise als elektrisch beheizbare Haube oder Kasten ausgebildet, der in seinen Abmessungen im Wesentlichen deckungsgleich mit der PDLC- Verglasung 100 ausgebildet ist und in der Draufsicht die PDLC-Verglasung 100 vollständig bedeckt. The heating element 20 is designed here, for example, as an electrically heatable hood or box, the dimensions of which are essentially congruent with the PDLC glazing 100 and completely covers the PDLC glazing 100 in plan view.
In einem anderen vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel ist das Heizelement 20 beispielsweise als elektrisch beheizbare Haube oder Kasten ausgebildet, der in seinen Abmessungen im Wesentlichen deckungsgleich mit dem PDLC-Funktionselement 4 ausgebildet ist und in der Draufsicht das PDLC-Funktionselement 4 vollständig bedeckt. In another advantageous embodiment, the heating element 20 is designed, for example, as an electrically heatable hood or box, the dimensions of which are essentially congruent with the PDLC functional element 4 and completely covers the PDLC functional element 4 in plan view.
In einem weiteren Beispiel weist das PDLC-Funktionselement 4, die PDLC-Verglasung 100 oder das Heizelement 20 einen Temperatursensor (hier nicht dargestellt) auf, der die Messung der Temperatur T während der Wärmebehandlung erlaubt. Der Temperatursensor ist dabei vorteilhafterweise in der PDLC-Verglasung 100 integriert, oder fest oder lösbar mit der PDLC- Verglasung 100 verbunden. In a further example, the PDLC functional element 4, the PDLC glazing 100 or the heating element 20 has a temperature sensor (not shown here) which allows the temperature T to be measured during the heat treatment. The temperature sensor is advantageously integrated in the PDLC glazing 100 or is firmly or detachably connected to the PDLC glazing 100.
Die Figuren 6 a) und b) zeigen eine schematische Darstellung der Temperatur- und Spannungsverläufe, jeweils während des Auftretens des ungünstigen PTF-Effekts (a) und während des erfindungsgemäßen Verfahrens (b) zur Wärmebehandlung und damit zur Wiederherstellung der optischen Eigenschaften des PDLC-Funktionselements 4. Figures 6 a) and b) show a schematic representation of the temperature and voltage curves, respectively during the occurrence of the unfavorable PTF effect (a) and during the method according to the invention (b) for heat treatment and thus for restoring the optical properties of the PDLC functional element 4.
Die Figuren 6 c), d) und e) zeigen eine schematische Durchsicht durch ein erfindungsgemäßes PDLC-Funktionselement 4 vor Eintreten des PTF-Effekts (Fig. 6 c)), nach Eintreten des PTF-Effekts (Fig. 6 d)) und nach Wiederherstellung der optischen Eigenschaften des PDLC-Funktionselements 4 (Fig. 6 e)) durch das erfindungsgemäße Verfahren. Das in den Figuren 6 c), d) und e) dargestellte PDLC-Funktionselement 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel sechs benachbarte und unabhängig schaltbare Schaltbereiche (S1-S6) auf, die mit einer hier nicht dargestellten PDLC-Steuereinheit 10 verbunden sind (beispielsweise dem Prinzip nach den Figuren 1-4 folgend). Figures 6 c), d) and e) show a schematic view through a PDLC functional element 4 according to the invention before the occurrence of the PTF effect (Fig. 6 c)), after the occurrence of the PTF effect (Fig. 6 d)) and after restoration of the optical properties of the PDLC functional element 4 (Fig. 6 e)) by the method according to the invention. In this embodiment, the PDLC functional element 4 shown in Figures 6 c), d) and e) has six adjacent and independently switchable switching areas (S1-S6) which are connected to a PDLC control unit 10 not shown here (for example following the principle according to Figures 1-4).
Der ungünstige PTF-Effekt tritt ein, sobald eines oder mehrere der Schaltbereiche S1 -S6 unter Anliegen einer Spannung II, beispielsweise mit einer Spannung „on“, eine Temperatur T größer dem nematischen Bereich (NP, nematic phase) aufweisen. Die Temperatur T kann dabei im Phasenübergangs-Bereich (PT, phase transition) oder im darüberliegenden isotropen Bereich (IP, isotropic phase) sein. Beispielweise wird das PDLC-Funktionselement 4 auf eine Temperatur von 80°C erwärmt. The unfavorable PTF effect occurs as soon as one or more of the switching areas S1 -S6 have a temperature T greater than the nematic range (NP, nematic phase) when a voltage II is applied, for example with a voltage "on". The temperature T can be in the phase transition range (PT, phase transition) or in the isotropic range above it (IP, isotropic phase). For example, the PDLC functional element 4 is heated to a temperature of 80°C.
Fig. 6 d) zeigt beispielhaft die Durchsicht durch eine PDLC-Verglasung 100, bei der die Schaltbereiche S1 , S3 und S5 unter Anliegen einer Spannung U vom Betrag „on“ auf eine Temperatur im Phasenübergangs-Bereich erwärmt und unter Anliegen der Spannung U vom Betrag „on“ bis in den nematischen Bereich NP abgekühlt wurden. Die Schaltbereiche S1 , S3 und S5 zeigen andere optische Eigenschaften, wie eine geringere Streuung oder Trübung oder Transparenz, als die Schaltbereiche S2, S4 und S6. Ein normaler Schaltvorgang von „off“ auf „on“ oder umgekehrt, ändert nichts an den ungünstigen unterschiedlichen optischen Eigenschaften der Schaltbereiche. Fig. 6 d) shows an example of the view through a PDLC glazing 100, in which the switching areas S1, S3 and S5 were heated to a temperature in the phase transition range by applying a voltage U of the amount "on" and cooled to the nematic range NP by applying the voltage U of the amount "on". The switching areas S1, S3 and S5 show different optical properties, such as less scattering or clouding or transparency, than the switching areas S2, S4 and S6. A normal switching process from "off" to "on" or vice versa does not change the unfavorable different optical properties of the switching areas.
Anschließend wird eine erfindungsgemäße Wärmebehandlung durchgeführt. Dazu wird in einem Verfahrensschritt A) bei einer Spannung U von 0V, was dem „off“-Betriebszustand entspricht, die gesamte PDLC-Verglasung 100 samt PDLC-Funktionselement 4 auf eine Temperatur TA von größer oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur (PT) angelegt. D.h. das PDLC-Funktionselement 4 wird bis in den Temperaturbereich der isotropen Phase (IP) erwärmt. A heat treatment according to the invention is then carried out. For this purpose, in a method step A), at a voltage U of 0V, which corresponds to the "off" operating state, the entire PDLC glazing 100 including the PDLC functional element 4 is brought to a temperature TA of greater than or equal to the phase transition temperature (PT). This means that the PDLC functional element 4 is heated to the temperature range of the isotropic phase (IP).
In einem Verfahrensschritt B) wird nach einer Zeitdauer t von 5 min. die Heizung ausgeschaltet, wobei die Spannung U von 0V aufrechterhalten wird, bis die Temperatur TB des PDLC-Funktionselement 4 unterhalb einer Temperatur des Phasenübergangs-Bereichs und beispielsweise bei Raumtemperatur liegt, siehe Fig. 6 b). Fig. 6 e) zeigt die Durchsicht durch eine derart wärmebehandelte PDLC-Verglasung 100. Alle Schaltbereiche S1-S6 zeigen ein homogenes optische Verhalten, wie es dem Urzustand des PDLC-Funktionselements 4 ohne ungünstigen PTF-Effekt entspricht. In a method step B), after a time period t of 5 min., the heating is switched off, whereby the voltage U of 0V is maintained until the temperature TB of the PDLC functional element 4 is below a temperature of the phase transition region and, for example, at room temperature, see Fig. 6 b). Fig. 6 e) shows the view through a PDLC glazing 100 heat-treated in this way. All switching areas S1-S6 show a homogeneous optical behavior, which corresponds to the original state of the PDLC functional element 4 without an unfavorable PTF effect.
Bezugszeichenliste: List of reference symbols:
1 Außenscheibe 1 outer pane
2 Innenscheibe 2 inner pane
3 thermoplastische Zwischenschicht 3 thermoplastic intermediate layer
3a erste Schicht der Zwischenschicht 3 3a first layer of intermediate layer 3
3b zweite Schicht der Zwischenschicht 3 3b second layer of the intermediate layer 3
3c dritte Schicht der Zwischenschicht 3 3c third layer of intermediate layer 3
4 PDLC-Funktionselement, Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften 4 PDLC functional element, functional element with electrically controllable optical properties
5 aktive Schicht des Funktionselements 4 5 active layer of the functional element 4
6 erste Trägerfolie des Funktionselements 4 6 first carrier film of the functional element 4
7 zweite Trägerfolie des Funktionselements 4 7 second carrier film of the functional element 4
8 erste Flächenelektrode des Funktionselements 4 8 first surface electrode of the functional element 4
8.1 , 8.2, 8.3, 8.4 Elektrodensegmente der ersten Flächenelektrode 8 8.1 , 8.2, 8.3, 8.4 Electrode segments of the first surface electrode 8
8' Isolierungslinie zwischen zwei Elektrodensegmenten 8.1 , 8.2, 8.3, 8.4 8' Insulation line between two electrode segments 8.1, 8.2, 8.3, 8.4
9 zweite Flächenelektrode des Funktionselements 4 9 second surface electrode of the functional element 4
10 PDLC-Steuereinheit 10 PDLC control unit
11 Gleichspannungswandler 11 DC-DC converter
12 Wechselrichter 12 inverters
13 Abdeckdruck 13 Cover printing
14 elektrische Kabel 14 electrical cables
15 Spannungsquelle / Gleichspannungsquelle 15 Voltage source / DC voltage source
20 Heizeinrichtung 20 Heating device
100 PDLC-Verglasung 100 PDLC glazing
101 Fahrzeug 101 Vehicle
IP isotrope Phase IP isotropic phase
PT Phasenübergangs-Temperatur (phase transition temperature) PT phase transition temperature
PTF Phasenübergang in elektrischem Feld (Phase Transition in Electrical Field) PTF Phase Transition in Electrical Field
NP nematische Phase NP nematic phase
RT Raumtemperatur RT Room temperature
S1, S2, S3, S4, S5, S6, Sn, Sn+1 Schaltbereich n natürliche Zahl t Zeitdauer S1, S2, S3, S4, S5, S6, Sn, Sn+1 Switching range n natural number t Duration
T, TA, TB TemperaturT, TA, TB Temperature
X-X‘ Schnittlinie X-X‘ cutting line
Z vergrößerter Bereich on, off Schaltzustand Z enlarged area on, off switching state

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Wärmebehandlung eines PDLC-Funktionselements (4), bevorzugt mit mindestens zwei benachbarten, unabhängig schaltbaren Schaltbereichen (Sn,Sn+1 mit n = 1 ...8), wobei Claims Method for heat treatment of a PDLC functional element (4), preferably with at least two adjacent, independently switchable switching areas (Sn,Sn+1 with n = 1 ...8), wherein
A) i. durch eine PDLC-Steuereinheit (10) ein spannungsloser Schaltzustand (off) an den oder die Schaltbereiche (Sn,Sn+1) angelegt wird und ii. das PDLC-Funktionselement (4) durch eine Heizeinrichtung (20) auf eine Temperatur TA größer oder gleich einer Phasenübergangs- Temperatur (PT) erwärmt wird und auf einer Temperatur größer oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur (PT) gehalten wird, undA) i. a voltage-free switching state (off) is applied to the switching area(s) (Sn, Sn+1) by a PDLC control unit (10) and ii. the PDLC functional element (4) is heated by a heating device (20) to a temperature TA greater than or equal to a phase transition temperature (PT) and is maintained at a temperature greater than or equal to the phase transition temperature (PT), and
B) nach einer Zeitdauer t von mehr als 1 min. das PDLC-Funktionselement (4) auf eine Temperatur TB kleiner oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur (PT) abgekühlt wird, wobei der spannungslose Schaltzustand (off) an dem oder den Schaltbereichen (Sn,Sn+1) aufrecht erhalten wird. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schritt A i) vor, nach oder während dem Schritt A ii) durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in Schritt A ii) das PDLC- Funktionselement (4) auf eine Temperatur TA von mindestens 80°C und bevorzugt von mindestens 90°C und insbesondere von 90°C bis 130°C erwärmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Schritt B) nach einer Zeitdauer t von größer oder gleich 5 min., besonders bevorzugt von 1 min. bis 60 min., das PDLC-Funktionselement (4) auf eine Temperatur TB kleiner oder gleich der Phasenübergangs-Temperatur (PT) abgekühlt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Schritt B) nach einer Zeitdauer t von 1 min. bis 60 min., bevorzugt von 5 min. bis 60 min., das PDLC-Funktionselement (4) auf eine Temperatur TB unter der Phasenübergangs-Temperatur (PT) abgekühlt wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Schritt B) das PDLC- Funktionselement (4) auf eine Temperatur TB kleiner 70°C und insbesondere auf Raumtemperatur abgekühlt wird. B) after a time period t of more than 1 min., the PDLC functional element (4) is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature (PT), the voltage-free switching state (off) being maintained at the switching region(s) (Sn, Sn+1). Method according to claim 1, wherein step A i) is carried out before, after or during step A ii). Method according to one of claims 1 or 2, wherein in step A ii) the PDLC functional element (4) is heated to a temperature TA of at least 80°C and preferably of at least 90°C and in particular of 90°C to 130°C. Method according to one of claims 1 to 3, wherein in step B) after a time period t of greater than or equal to 5 min., particularly preferably from 1 min. to 60 min., the PDLC functional element (4) is cooled to a temperature TB less than or equal to the phase transition temperature (PT). Method according to one of claims 1 to 3, wherein in step B) after a time period t of from 1 min. to 60 min., preferably from 5 min. to 60 min., the PDLC functional element (4) is cooled to a temperature TB below the phase transition temperature (PT). 6. Method according to one of claims 1 to 5, wherein in step B) the PDLC functional element (4) is cooled to a temperature TB of less than 70°C and in particular to room temperature.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Heizeinrichtung (20) in Abhängigkeit der Temperatur des PDLC-Funktionselements (4) gesteuert wird. 7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the heating device (20) is controlled as a function of the temperature of the PDLC functional element (4).
8. Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines PDLC-Funktionselements (4), bevorzugt eines PDLC-Funktionselements (4) mit mindestens zwei benachbarten, unabhängig schaltbaren Schaltbereichen (Sn,Sn+1 mit n = 1...8), nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend, mindestens eine Heizeinrichtung (20), welche geeignet ist auf einem PDLC-Funktionselement (4) angeordnet zu werden und das PDLC-Funktionselement (4) zu erwärmen, bevorzugt durch Konvektion, Wärmeleitung, Strahlungsheizung, beispielsweise durch IR-Strahlung oder Mikrowellenstrahlung, und/oder Induktion. 8. Device for heat treatment of a PDLC functional element (4), preferably a PDLC functional element (4) with at least two adjacent, independently switchable switching areas (Sn, Sn+1 with n = 1...8), according to one of claims 1 to 7, comprising at least one heating device (20) which is suitable for being arranged on a PDLC functional element (4) and for heating the PDLC functional element (4), preferably by convection, heat conduction, radiant heating, for example by IR radiation or microwave radiation, and/or induction.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das PDLC-Funktionselements (4) innerhalb einer PDLC-Verglasung (100) angeordnet ist. 9. Device according to claim 8, wherein the PDLC functional element (4) is arranged within a PDLC glazing (100).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das PDLC-Verglasungselements (100) in einem Fahrzeug (101) angeordnet ist, bevorzugt als Dachscheibe, Windschutzscheibe oder Heckscheibe. 10. Device according to claim 9, wherein the PDLC glazing element (100) is arranged in a vehicle (101), preferably as a roof window, windshield or rear window.
11 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Heizeinrichtung (20) mindestens ein Heizelement, eine Heizdecke, eine Heizhaube oder einen Heizstrahler enthält oder daraus besteht. 11. Device according to one of claims 8 to 10, wherein the heating device (20) contains or consists of at least one heating element, a heating blanket, a heating hood or a radiant heater.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , weiter umfassend, eine Steuereinheit, mit der die Heizdauer und/oder die Temperatur der Heizeinrichtung (20) gesteuert werden kann. 12. Device according to one of claims 8 to 11, further comprising a control unit with which the heating time and/or the temperature of the heating device (20) can be controlled.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit derart ausgebildet ist, einen Temperatursensor an der Heizeinrichtung (20), am PDLC-Funktionselement (4) und/oder an oder in der PDLC-Verglasung (100) auszulesen und die Heizleistung der Heizeinrichtung (20) in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur zu steuern. 13. Device according to claim 12, wherein the control unit is designed to read a temperature sensor on the heating device (20), on the PDLC functional element (4) and/or on or in the PDLC glazing (100) and to control the heating power of the heating device (20) depending on the measured temperature.
14. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 zur Wiederherstellung der optischen Eigenschaften eines PDLC-Funktionselements (4). 14. Use of a device according to one of claims 8 to 12 for restoring the optical properties of a PDLC functional element (4).
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