CN106457779B - 具有电容性开关区域的复合玻璃板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有电容性开关区域(10)的复合玻璃板(100)，其至少包含：‑基底(1)，‑至少一个第一中间层(2)，其与基底(1)平面接合，‑至少一个第二中间层(3、3')，其与第一中间层(2)平面接合，和‑覆盖玻璃板(4)，其与第二中间层(3、3')平面接合，其中‑在第一中间层(2)和第二中间层(3、3')之间至少局部设置具有导电层(6)的载体薄膜(5)，‑电容性开关区域(10)通过至少一个无涂层分割线(7)与导电层(6)电分离，‑电容性开关区域(10)具有接触区域(11)、引线区域(12)和连接区域(13)，引线区域(12)将接触区域(11)与连接区域(13)电连接，且连接区域(13)与传感器电子器件(14)可电连接，且‑在接触区域(11)和基底(1)的外侧表面(IV)之间的面电容分布量(cI)大于在接触区域(11)和覆盖玻璃板(4)的外侧表面(I)之间的面电容分布量(cA)。

Description

具有电容性开关区域的复合玻璃板
本发明涉及具有电容性开关区域的复合玻璃板、玻璃板装置、复合玻璃板的制造方法及其用途。
已知，开关区域可以通过平面电极 (Flächenelektrode)或通过两个耦合电极的装置形成，例如作为电容性开关区域。如果物体靠近该开关区域，那么平面电极相对于地面的电容量或由两个耦合电极形成电容器的电容量变化。这种开关区域例如由US 2010/179725 A1、US 6 654 070 B1和US 2006/275599 A1已知。
该电容量变化通过开关装置或传感器电子器件测量，并在超过阈值时触发开关信号。用于电容性开关的开关装置例如由DE 20 2006 006 192 U1、EP 0 899 882 A1、US 6,452,514 B1和EP 1 515 211 A1已知。
本发明的目的在于提供具有电容性开关区域的改进的复合玻璃板，该电容性开关区域可容易和成本有利地集成到该复合玻璃板中，且不妨碍或较少妨碍透过玻璃板的透视。通过该电容性开关区域可以容易地形成触摸传感器。
根据本发明，本发明的目的通过根据独立权利要求1的具有开关区域的复合玻璃板实现。优选的实施方案来自从属权利要求。
本发明的具有电容性开关区域的复合玻璃板包含至少下列特征：
- 基底，
- 至少一个第一中间层，其与基底平面接合，
- 至少一个第二中间层，其与第一中间层平面接合，和
- 覆盖玻璃板，其与第二中间层平面接合，
其中
- 在第一中间层和第二中间层之间至少局部设置具有导电层的载体薄膜，
- 电容性开关区域通过至少一个无涂层分割线与导电层电分离，
- 电容性开关区域具有接触区域、引线区域和连接区域，引线区域将接触区域与连接区域电连接，且连接区域与传感器电子器件可电连接，且
- 在接触区域和基底的外侧表面之间的面电容分布量 (Flächenkapazitätbelag) cI大于在接触区域和覆盖玻璃板的外侧表面之间的面电容分布量cA。
面电容分布量cI或cA定义为复合玻璃板的通过接触区域和基底的外侧表面或覆盖玻璃板的外侧表面之间的接触区域的正交投影而产生的那个区域的平板电容器的电容量，其中产生的电容量相对于接触区域的面积标准化。外侧表面在此表示复合玻璃板的朝向外部，即背离复合玻璃板的表面。内侧表面因此表示基底或覆盖玻璃板的朝向复合玻璃板的内部并与中间层平面接合的表面。
面电容分布量因此是导电层和各个复合玻璃板的外侧表面之间的整个层序列(层)的相对于面积 (和特别是相对于上述正交投影面积)标准化的电容量。
在本发明的一个有利的实施方案中，引线区域的长度lZ与宽度bZ的比例为小于或等于1:700，优选1:1至1:100。如果该引线区域不具有恒定宽度bZ，例如当其构成为梯形或液滴状时，那么在本发明中宽度bZ理解为引线区域的平均宽度。
该引线区域的长度lZ优选为1 cm至70 cm，特别优选3 cm至8 cm。该引线区域的宽度bZ优选为0.5 mm至10 mm，特别优选0.5 mm至2 mm。该引线区域的形状优选为矩形、条形或线形。
在本发明的复合玻璃板的一个有利的实施方案中，连接区域设置在玻璃板的外边缘处。在此，与外边缘的距离优选为小于10 cm，特别优选小于0.5 cm。这使得将连接区域例如与薄膜导体的电触点遮盖在视觉上不显眼的黑色印刷物下，或被盖板 (Abdeckung)例如照相机外壳遮盖。
在本发明的开关区域的一个有利的实施方案中，接触区域的面积为1 cm2至200cm2，特别优选1 cm2至9 cm2。该接触区域的长度lB优选为1 cm至14 cm，特别优选1 cm至3cm。该接触区域的最大宽度bB优选为1 cm至14 cm，特别优选1 cm至3 cm。该接触区域原则上可具有各种任意形状。特别合适的接触区域构成为圆形、椭圆形或液滴形。替代地，有角形状是可行的，例如三角形、正方形、矩形、梯形或更高阶的其它类型 (geartet)的四边形或多边形。通常特别有利的是可能的角是圆滑的。这适用于开关区域的所有区域，特别是接触区域和引线区域和/或引线区域和连接区域之间的过渡区域中的。特别有利的是，这些角的曲率半径为至少3 mm，优选至少8 mm。
在本发明的开关区域的另一个有利的实施方案中，引线区域的宽度bZ 与接触区域的最大宽度bB的比例为至少1:2，特别是至少1:10。由此可以实现特别好的开关结果。
在本发明的玻璃板的一个有利实施方案中，分隔线的宽度t1为30 µm至200 µm，优选70 µm至140 µm。这种薄的分隔线允许安全和足够高的电绝缘并同时不或仅少许干扰透过复合玻璃板的透视。
所述开关区域是电容性开关区域，即其特别被构成用于电容性触摸检测。在一个有利的实施方案中，开关区域在此形成平面电极。通过外部的电容性传感器电子器件测量该平面电极的电容量。当物体 (例如人体)靠近或例如接触平面电极上的绝缘层时，该平面电极的电容量相对于地面变化。该绝缘层特别包含基底本身。电容量变化通过传感器电子器件测量并在超过阈值时触发开关信号。该开关区域通过平面电极的形状和大小确定。
导电层的设置在电容性开关区域外的区域– 在下文中称为环境区域- 可通过另一连接区域与传感器电子器件可连接。
在这样的设置中，电容性开关区域和环境区域形成两个相互电容性耦合的电极。由这些电极形成的电容器的电容量在靠近物体，例如人体部位时变化。电容量变化通过传感器电子器件测量并在超过阈值时触发开关信号。该敏感区域通过其中电极电容性耦合的区域的形状和大小确定。
本发明的电容性开关区域和任选的环境区域集成到本发明的复合玻璃板中。因此不需要开关或类似物作为必须安装在复合玻璃板上的单独部件。该复合玻璃板优选也不具有其它部件，这些其它部件设置在其表面上的透视区域中。这就复合玻璃板的薄的建造方式以及仅仅少地干扰透过复合玻璃板的透视而言是特别有利的。
本发明的一个有利方面包含具有本发明复合玻璃板和传感器电子器件的玻璃板装置，该传感器电子器件通过连接区域与电容性开关区域和任选通过另一连接区域与环境面电连接。该传感器电子器件是电容性传感器电子器件。
在本发明的开关装置的一个有利的实施方案中，选择传感器电子器件的敏感度，以使该传感器电子器件在基底上用人类手指触摸接触区域时发出开关信号，并在覆盖玻璃板上触摸接触区域时不发出开关信号或发出另一开关信号。应理解的是，触摸接触区域也可以使用多个手指或另一人体部位进行。触摸在本文中理解为各种与开关区域的相互作用，其导致测量信号，即在此的电容量的可测变化。特别地，这是触摸复合玻璃板的外侧表面的由外侧表面上的接触区域的正交投影产生的区中。
在本发明的复合玻璃板的一个有利的实施方案中，面电容分布量cI与面电容分布量cA的比例为大于或等于1.1:1，优选大于或等于1.2:1。对于这种比例，已可以将触摸基底的外侧表面与触摸覆盖玻璃板的外侧表面很好区分。
发出的开关信号可以任意并与各种用途的要求匹配。例如，开关信号可表示正电压，例如12 V，无开关信号可表示例如0 V，且另一开关信号可例如为+ 6V。开关信号也可对应于在CAN-总线中常见的电压CAN_高和CAN_低，并以位于之间的电压值变化。该开关信号也可为脉冲和/或数字编码的。
所述传感器电子器件的敏感度可根据接触区域的大小和根据基底、中间层和覆盖玻璃板的厚度在简单实验中测定。
这样的本发明的玻璃板装置的特别优点在于，开关信号仅可在触摸复合玻璃板时由外侧表面之一触发。在将玻璃板装置用于机动车玻璃和将复合玻璃板以基底侧向着机动车内室方向安装时，可例如可靠地避免由人员从外部触发开关程序或由于雨水或玻璃刮水器的移动不希望地触发开关程序，而不从根本上改变一般常见用于复合安全玻璃的玻璃板结构。这对于本领域技术人员是不可预期和令人惊奇的。
在与刚才描述的玻璃板装置组合或替代其时，可以选择传感器电子器件的敏感度，以使其在基底和/或覆盖玻璃板上用人类手指触摸接触区域时发出开关信号，并在基底和/或覆盖玻璃板上触摸引线区域时不发出开关信号或发出另一开关信号。
传感器电子器件的敏感度可以根据接触区域的大小和根据引线区域的几何以及宽度和长度之间的纵横比在简单的实验中测定。在此特别有利的是，将引线区域的宽度选择为尽可能小。
本发明的玻璃板装置的该实施方案的特别优点在于，开关信号仅能在触摸在接触区域或该接触区域的紧邻环境上的复合玻璃板的外侧表面而触发，并因此可以精确控制该开关程序和例如避免无意的开关。
在本发明的玻璃板装置的一个有利的扩展实施方案中，连接区域与扁平导体接合且该扁平导体从玻璃板导出。集成的玻璃板装置此时可特别容易地在使用地与电压源和分析传感器开关的开关信号的信号线连接，例如在机动车中通过CAN-总线。
基本上，在制造和使用本发明的复合玻璃板的条件下热和化学稳定以及尺寸稳定的所有电绝缘基底适合作为基底和覆盖玻璃板。
所述基底和/或覆盖玻璃板优选含有玻璃，特别优选平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃，或清澈塑料，优选刚性清澈塑料，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或它们的混合物。该基底和/或覆盖玻璃板优选是透明的，特别是对于将玻璃板作为机动车的挡风玻璃或后玻璃的用途或需要高透光率的其它用途。透明在本发明中理解为在可见光谱范围中具有大于70 %的透射率的玻璃板。对于不位于驾驶员的交通相关的视野中的玻璃板，例如对于顶玻璃，该透射率也可远远更小，例如大于5%。
所述基底和/或覆盖玻璃板的厚度可宽泛地变化并因此出色地满足个别情况中的要求。优选地，所用的标准厚度对于机动车玻璃而言为1.0 mm至25 mm，优选1.4 mm至2.5mm ，对于家具、仪器和建筑物，特别是对于电加热体而言优选为4 mm至25 mm。玻璃板的大小可以宽泛地变化并根据本发明的用途的大小而定。基底和任选的覆盖玻璃板例如在机动车建造和建筑物领域中具有200 cm²至20 m²的常见面积。
所述复合玻璃板可具有任意的三维形状。优选地，该三维形状不具有阴影区，以使其例如可通过阴极溅射来涂覆。优选地，基底是平面的或在空间的一个方向或多个方向上轻微或严重地弯曲。特别地，使用平面的基底。该玻璃板可为无色或着色的。
所述基底和/或覆盖玻璃板的相对介电常数εr,1/4优选为2至8，特别优选6至8。在这种相对介电常数下，可以实现在通过基底的外侧表面与相对于覆盖玻璃板的外侧表面来触摸接触面之间的特别好的区分。
基底和/或覆盖玻璃板通过至少一个第一和第二中间层相互接合。该中间层优选透明。该中间层优选含有至少一种塑料，优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。该中间层也可含有例如聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸酯、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙酸酯树脂(Polyacetatharz)、浇铸树脂、丙烯酸酯、氟代乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯或它们的共聚物或混合物。该中间层可通过一个或通过多个相互叠置的薄膜形成，其中薄膜的厚度优选为0.025 mm至1 mm，通常为0.38 mm或0.76 mm。这些中间层可优选为热塑性并在层压后将基底、覆盖玻璃板和可能的其它中间层相互粘合。在本发明的复合玻璃板的一个特别优选的实施方案中，第一中间层构成为由胶粘剂制成的胶粘层，通过该胶粘层将载体薄膜胶粘到基底上。在这种情况中，该第一中间层优选具有载体薄膜的尺寸。
该中间层的相对介电常数优选为2至4，特别优选2.1至2.9。在这种相对介电常数下，可实现在通过基底的外侧表面与相对于覆盖玻璃板的外侧表面来触摸接触面之间的特别好的区分。
本发明的载体薄膜优选透明。其优选含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-薄膜或由其组成。该载体薄膜的厚度优选为0.025 mm至0.1 mm。该载体薄膜的相对介电常数优选为2至4，特别优选2.7至3.3。通过这种载体薄膜，可以制造特别好的复合玻璃板，因为这种薄的载体薄膜也可在仅局部的设置的情况中良好和在视觉上不显眼地集成到复合玻璃板中。同时可以产生良好和选择性的开关信号。本发明的导电层优选设置在载体薄膜的表面上，即在载体薄膜的两侧的刚好一个上 (即在其前侧或后侧上)。
为了区分本发明的复合玻璃板中的两个玻璃板，选择术语“基底”和“覆盖玻璃板”。该术语不与几何设置的说明相关。如果本发明的复合玻璃板例如被设置用于在例如机动车或建筑物的开口中将内室相对于外部环境隔离，那么该基底可朝向内室或外部环境。
所述导电层优选含有透明的导电涂层。透明在此表示对于电磁辐射，优选波长300nm至1.300 nm的电磁辐射，特别是对于可见光而言是可透过的。
本发明的导电层例如由DE 20 2008 017 611 U1、EP 0 847 965 B1或WO2012/052315 A1已知。它们通常含有一个或多个，例如二个、三个或四个导电功能层。这些功能层优选含有至少一种金属，例如银、金、铜、镍和/或铬或金属合金。这些功能层特别优选含有至少90重量%的金属，特别是至少99.9重量%的金属。这些功能层可由金属或金属合金构成。这些功能层特别优选含有银或含银合金。这样的功能层具有特别有利的导电性和同时具有可见光谱范围内的高透射率。功能层的厚度优选为5 nm至50 nm，特别优选8 nm至25 nm。在功能层厚度的该范围内，实现有利的在可见光谱范围内的高透射率和特别有利的导电性。
通常，在两个相邻功能层之间各设置至少一个介电层。优选地，在第一功能层下方和/或在最后一个功能层上方设置另一个介电层。介电层含有至少一个由介电材料制成的单层，其例如含有氮化物如氮化硅或氧化物如氧化铝。介电层也可包含多个单层，例如由介电材料制成的单层、平滑层、匹配层 (Anpassungsschichten)、阻隔层和/或抗反射层。介电层的厚度例如为10 nm至200 nm。
这一层结构通常通过一系列沉积过程获得，其通过真空法如磁场辅助阴极溅射进行。
另外合适的导电层优选含有氧化铟锡(ITO)、掺氟的氧化锡(SnO2:F)或掺铝的氧化锌(ZnO:Al)。
所述导电层原则上可为可电接触的各种涂层。如果本发明的玻璃板应实现透视，如例如在窗户区域中玻璃板的情况中那样，那么该导电层优选透明。在一个有利的实施方案中，该导电层是一个层或多个单层的层结构，其总厚度为小于或等于2 μm，特别优选小于或等于1 μm。
有利的本发明的透明导电层的表面电阻为0.4欧姆/平方至200欧姆/平方。在一个特别优选的实施方案中，本发明的导电层的表面电阻为0.5欧姆/平方至20欧姆/平方。具有这种表面电阻的涂层特别适合在12至48 伏的常见车载电压下或在常见车载电压为高达500 V的电动车中用于加热机动车玻璃板。
所述导电层可在载体薄膜的一侧的整个表面上延伸。该导电层还可替代地仅在载体薄膜的表面的一部分上延伸。该导电层可具有一个或多个未涂覆区。这些区对于电磁辐射为可透过的并例如已知作为数据传输窗口或通信窗口。
在本发明的复合玻璃板的一个有利实施方案中，导电层以2 mm至50 mm，优选5 mm至20 mm的宽度远离复合玻璃板的边缘设置。该导电层此时不具有与大气的接触并在复合玻璃板内部通过中间层有利地被保护免受损害和腐蚀。
所述电引线优选构成为薄膜导体或柔性薄膜导体 (扁平导体、扁平带导体)。薄膜导体理解为宽度明显大于其厚度的电导体。这样的薄膜导体例如是含有或由铜、镀锡的铜、铝、银、金或其合金构成的条或带。该薄膜导体的宽度例如为2 mm至16 mm且厚度为0.03 mm至0.1 mm。该薄膜导体可具有绝缘的，优选聚合物的，例如基于聚酰亚胺的包衣。适合于在玻璃板中接触导电涂层的薄膜导体的总厚度仅为例如0.3 mm。这种薄的薄膜导体可容易地嵌入在热塑性中间层中的各个玻璃板之间。在薄膜导体带中，可存在多个彼此电绝缘的导电层。
替代地，还可使用薄的金属丝作为电引线。该金属丝特别含有铜、钨、金、银或铝或这些金属的至少两种的合金。该合金还可含有钼、铼、锇、铱、钯或铂。
载体薄膜上的导电层的连接区域和电引线之间的导电连接优选通过实现在连接区域和引线之间的可靠和持久的导电连接的导电胶粘剂实现。替代地，该导电连接也可通过夹固实现，因为该夹固连接通过层压过程固定而不滑动。替代地，也可将引线印刷到连接区域上，例如借助含金属和特别是含银的导电印刷糊料。
在本发明的一个有利的实施方案中，本发明的复合玻璃板具有射光器(Lichteinstrahlmittel)和转光器 (Lichtablenkmittel)。射光器和转光器在此设置在基底和/或覆盖玻璃板中或上或者在中间层和/或载体薄膜之间。
根据本发明，该射光器包含至少一个光源，优选LED或OLED。特别的优点在于小尺寸和小的功率消耗 (Leistungsaufnahme)。由光源发射的波长范围可在可见光范围内自由选择，例如根据实际和/或美观角度。该射光器可包含光学元件，特别是用于将光转向的，优选反射器和/或光波导体，例如玻璃纤维或聚合物光纤。该射光器可设置在基底或覆盖玻璃板的任意位置处，特别是在基底或覆盖玻璃板的侧边缘处或在基底或覆盖玻璃板的小凹槽中。
该转光器优选包含颗粒、点形光栅、胶粘剂、沉积物、缺口、刻口 (Einritzungen)、线形光栅、印刷物和/或丝网印刷物并适合于从基底或覆盖玻璃板输出 (auszukoppeln)其中传输的光。
该转光器可设置在基底或覆盖玻璃板的平面上的各个任意位置处。特别有利的是，该转光器设置在接触区域的区域中或其邻近环境中并因此实现快速找到否则几乎不可见的接触区。这尤其在夜晚或暗处的情况下特别有利。
替代地，光可通过设置在基底、中间层或覆盖玻璃板上的光导体引导到接触区域处并将其标记。
替代地或组合地，该射光器可与转光器一起使玻璃板上的信息可视化，例如给出或显示电容性开关区域的开关状态，例如电功能是否开启或关闭。
在本发明的复合玻璃板的一个替代的有利实施方案中，接触区域通过活性光源可直接标记或标记，优选通过发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、白炽灯或其它活性照明体，如发光材料，优选荧光或磷光材料。
在本发明的复合玻璃板的另一个替代的有利实施方案中，接触区域通过透明基底、中间层或覆盖玻璃板上的有色的，优选白色或黑色的印刷物，例如丝网印刷物标记。这样的特别优点是，该接触区域不依赖于电压源并持久地标记。该印刷物也可含有发光材料，优选荧光或磷光材料和/或具有余辉 (nachleuchtend)。
本发明的另一方面包括制造具有电容性开关区域的复合玻璃板的方法，其至少包括：
(a)将导电层施加到载体薄膜的表面上，
(b)引入至少一个分隔线，其将导电层在电方面分成至少一个电容性开关区域和至少一个环境区域，优选通过激光结构化或通过机械或化学剥除，并
(c)由基底、第一中间层、第二中间层和覆盖玻璃板制造堆叠序列，其中载体薄膜至少局部设置在第一中间层和第二中间层之间，
(d)将该堆叠序列层压成复合玻璃板。
在方法步骤(a)中施加导电层可以通过本身已知的方法进行，优选通过磁场辅助阴极溅射。这就简单、快速、成本有利和均匀涂覆该基底而言特别有利。所述导电层也可例如通过蒸发、化学气相沉积 (CVD)、等离子体辅助气相沉积 (PECVD)或通过湿化学法施加。
该载体薄膜可在方法步骤(a)后进行温度处理。在此，将具有导电层的载体薄膜加热到至少200℃，优选至少300℃的温度。该温度处理可用于提高导电层的透射率和/或减小导电层的表面电阻。
在导电层中的各个分隔线的去涂层优选通过激光射线进行。将薄金属薄膜结构化的方法例如由EP 2 200 097 A1或EP 2 139 049 A1已知。去涂层的宽度优选为10 µm至1000 µm，特别优选30 µm至200 µm，特别是70 µm至140 µm。在该范围中，通过激光射线发生特别整洁和无残留物的去涂层。借助激光射线的去涂层是特别有利的，因为去涂层线在视觉上极不显眼并仅少地损害外观形象和透视。以大于激光切口宽度的宽度将线去涂层通过用激光射线多次划过（Abfahren）该线来进行。该工艺时间和工艺成本因此随着线宽度的增加而增加。替代地，去涂层可通过机械剥除和通过化学或物理侵蚀进行。
第一或第二中间层可通过一个或两个或更多个相互平面叠置的薄膜形成。
在方法步骤(d)中基底和覆盖玻璃板的接合优选在热、真空和/或压力的作用下进行。可以使用本身已知的制造复合玻璃板的方法。
可以例如在大约10 bar至15 bar的提高的压力和130℃至145℃的温度下进行所谓的高压釜法大约2小时。本身已知的真空袋法或真空环法例如在大约200 mbar和80℃至110℃下进行。第一玻璃板、热塑性中间层和第二玻璃板也可以在压延机中在至少一对辊之间压制成玻璃板。这种类型的设备已知用于制造玻璃板并通常在压制机之前具有至少一个加热通道。在该压制过程中的温度为例如40℃至150℃。压延机法和高压釜法的组合在实践中被证明特别有利。替代地，可以使用真空层压机。它由一个或多个可加热和可抽真空的室构成，其中第一玻璃板和第二玻璃板在例如大约60分钟内在0.01 mbar至800 mbar的减压和80℃至170℃的温度下层压。
本发明的另一方面包括本发明的具有电容性开关区域的可电加热的玻璃板在建筑物中，特别在入口区域、窗户区域、屋顶区域或立面区域中，作为家具和仪器中的构件、在海陆空交通运输工具中，特别是在火车、船只和机动车中例如作为挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃和/或顶玻璃的用途。
本发明还包括电容性开关区域的用途，用于电控制复合玻璃板内或外的功能，优选加热功能、照明，特别是设置在复合玻璃板中的照明用具如LED的照明，功能中间层的光学透明度的变化，特别是悬浮颗粒装置(SPD)-层或电致变色中间层的光学透明度的变化。
以下借助附图和实施例进一步阐述本发明。该附图是示意图并不按比例。该附图绝不限制本发明。
其显示了：
图1A 具有本发明的复合玻璃板的本发明玻璃板装置的一个实施方案的俯视图，
图1B 沿着图1A的切割线 A-A'的横截面图，
图1C 图1A的本发明载体薄膜的放大图，
图1D 沿着图1C的切割线B-B'的横截面图，
图2A 具有本发明复合玻璃板的本发明玻璃板装置的一个可选实施方案的俯视图，
图2B 沿着图2A的切割线 A-A'的横截面图，
图2C 图2A 的本发明载体薄膜的放大图，
图2D 沿着图2C的切割线B-B'的横截面图，
图3 本发明方法的一个实施方案的详细流程图。
图1A显示了具有本发明的复合玻璃板100的本发明玻璃板装置101的一个示例性实施方案的俯视图。
图1B示出了沿着图1A的切割线 A-A'的横截面图。复合玻璃板100在此例如包含基底1和覆盖玻璃板4，它们通过第一中间层2和第二中间层3 相互接合。复合玻璃板100例如是机动车玻璃和特别是轿车的挡风玻璃。复合玻璃板100的尺寸例如为0.9 m x 1.5 m。基底1例如被设置在安装位置中朝向内室。这意味着，基底1的外侧表面IV从内室可触及，而覆盖玻璃板4的外侧表面I 相对于机动车内室朝外。基底1和覆盖玻璃板4例如由钠钙玻璃构成。基底1的厚度d1例如为1.6 mm且覆盖玻璃板4的厚度d4为2.1 mm。应理解的是，基底1和覆盖玻璃板4可具有任意厚度并例如也可构成为相同厚度。中间层2、3是热塑性中间层并由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成。它们的厚度d2/3分别为0.38 mm。在复合玻璃板100的中间下部区段中，在第一中间层2和第二中间层3之间设置具有电容性开关区域10的载体薄膜5。
图1C显示了图1A 的本发明载体薄膜5的放大图。图1D显示了沿着图1C的切割线B-B'的所属横截面图。
载体薄膜5在该实施例中是厚度d5为0.05 mm 的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-薄膜。在载体薄膜5上设置透明的导电层6。导电层6是层体系，其含有例如三个通过介电层彼此分开的导电银层。
导电层6例如在载体薄膜5的整个侧面上延伸。在所示实施例中，导电层6设置在载体薄膜5的朝向基底1的那一侧上。载体薄膜5以大约8 mm的距离从玻璃板边缘向玻璃板内部偏移。该区域通过在层压期间两个中间层2、3的胶粘而气密性密封，以使导电层6被保护免受来自复合玻璃板100环境的湿气和因此免受腐蚀和损害。替代地，可以使载体薄膜5在边缘区域中无涂层或在该处除去导电层6。
导电层6通过无涂层分隔线7分成不同的彼此电绝缘的区域。在图1C所示的实施例中，在电方面从共同的环境区域15划分两个电容性开关区域10。每个开关区域10包含接触区域11，其构成为几乎正方形并过渡到条形的引线区域12。接触区域11的宽度bB和长度lB分别为例如40 mm。引线区域12的宽度bZ例如为1 mm。bZ:bB比因此为大约1:40。引线区域12与连接区域13连接。连接区域13具有正方形形状和例如12 mm的边缘长度bA。引线区域的长度lZ为大约48 mm。
分隔线7的宽度t1仅为例如100 µm并例如通过激光结构化引入导电层6中。具有这种小宽度的分隔线7在视觉上几乎不可察觉并仅少许干扰透过复合玻璃板100的透视，这尤其对于用于机动车中对于行驶安全而言特别重要和此外特别美观。
连接区域13通过导电接头20与薄膜导体17导电连接。可靠的导电接头在此优选通过导电胶粘剂实现。薄膜导体17例如由50 µm厚的铜薄膜构成并例如在连接区域13外通过聚酰亚胺层绝缘。薄膜导体17由此无电短路地越过环境区域15从复合玻璃板100的下边缘延伸出去。应理解的是，该连接区域的导电接头向外也可以通过绝缘丝或通过其中环境区域的导电层被中断的区域向外引导。
薄膜导体17在此例如在复合玻璃板100外与电容性传感器电子器件14连接。此外，环境区域15通过另一连接区域16同样与传感器电子器件14连接。传感器电子器件14适合于精确测量开关区域10相对于环境区域15的电容量变化并根据阈值例如向机动车的CAN-总线进一步发出开关信号。通过该开关信号可开关机动车中的任意功能。例如，可开启或关闭复合玻璃板100中或上的灯光。
如果复合玻璃板100例如用作机动车中的挡风玻璃，可以选择引线区域12的长度，以使机动车的驾驶员或副驾驶员舒适地触及开关区域10的接触区域11。
在所示实施例中，调节传感器电子器件14的结构和匹配，以在触摸基底1的外侧玻璃板表面IV时在电容性开关区域10的接触区域11上触发开关信号，其中在触摸覆盖玻璃板4的外侧玻璃板表面I时在电容性开关区域10上不触发开关信号。此外，根据本发明选择本发明的复合玻璃板100的厚度和材料，以使在接触区域11和基底1的外侧表面IV之间的面电容分布量cI大于在接触区域11和覆盖玻璃板4的外侧表面I之间的面电容分布量cA。
面电容分布量cI或cA在本发明中定义为复合玻璃板100的通过接触区域11和基底1的外侧表面IV或覆盖玻璃板4的外侧表面I之间的接触区域11的正交投影而产生的那个区域的平板电容器的电容量，其中产生的电容量相对于接触区域的面积标准化。
在图1B详细所示的实施例中，在接触区域11和基底2的外侧表面IV之间的面电容分布量cI作为单电容分布量的串联电路(1/c1+1/c2)-1，其中单电容分布量得出ci=ε0*εr,i/di。这对应于具有相对介电常数εr,i和厚度di的各个单层的电容量Ci，其相对于接触区域11的面积A标准化，即ci=Ci/A。
此外，在接触区域11和覆盖玻璃板4的外侧表面I之间的面电容分布量cI作为单电容分布量的串联电路(1/c3+1/c4+1/c5)-1。
基底1和覆盖玻璃板4的相对介电常数在此例如为εr,1=εr,4=7；第一中间层2和第二中间层3的相对介电常数在此例如为εr,2=εr,3=2.6，且载体薄膜5的相对介电常数在此例如为εr,5=3。
由此，面电容分布量的比例cI:cA得出1.2:1。
此外，在该实施例中，接触区域11的面积A和特别是其宽度bB与引线区域12的宽度bZ匹配，以仅在接触区域11上 (即在表面IV的通过接触区域11的正交投影而在表面IV 上产生的那个区域中)触摸基底的外侧表面IV时发出开关信号，并在引线区域12上触摸表面IV时不发出开关信号。
图2A显示了具有本发明复合玻璃板100的本发明玻璃板装置101的一个可选的示例性实施方案的俯视图。
图2B示出了沿着图2A的切割线 A-A'的横截面图。复合玻璃板100在此例如包含基底1和覆盖玻璃板4，它们通过第一中间层2和第二中间层3 相互接合。复合玻璃板100例如是机动车玻璃和特别是轿车的顶玻璃。复合玻璃板100的尺寸例如为1.2 m x 1.2 m。基底1例如被设置在安装位置中朝向内室。这意味着，基底1的外侧表面IV从内室可触及，而覆盖玻璃板4的外侧表面I朝外。基底1和覆盖玻璃板4例如由钠钙玻璃构成。基底1的厚度d1例如为2.1 mm且覆盖玻璃板4的厚度d4例如同样为2.1 mm。在该实施例中，第二中间层3、3'构成为两层。中间层2、3、3'是热塑性中间层并由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成。它们的厚度d2/3/3'分别为0.38 mm。在复合玻璃板100的中间下部区段中，在第一中间层2和第二中间层3之间设置具有电容性开关区域10的载体薄膜5。
图2C显示了图2A 的本发明载体薄膜5的放大图。图2D显示了沿着图2C的切割线B-B'的所属横截面图。
载体薄膜5在该实施例中是厚度 d5为0.05 mm的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-薄膜。载体薄膜5在此的长度例如为250 mm且宽度为例如120 mm。在载体薄膜5上设置透明的导电层6。导电层6是层体系，其含有例如三个通过介电层彼此分开的导电银层。
导电层6例如在载体薄膜5的一侧的整个表面上延伸，扣除朝向复合玻璃板100的外部玻璃板边缘的10 mm宽的无涂层边缘条18。该区域通过层压过程中的两个中间层2、3的胶粘而气密性密封，以使导电层6被保护免受来自复合玻璃板100环境的湿气和因此免受腐蚀和损害。在所示实施例中，导电层6设置在载体薄膜5的朝向基底1的那一侧上。
导电层6通过无涂层分隔线7分成不同的彼此电绝缘的区域。在图2C所示的实施例中，从共同的环境区域15在电方面分成四个电容性开关区域10。每个开关区域10包含接触区域11，其构成为几乎液滴状并过渡到条形引线区域12。接触区域11的宽度bB和长度lB分别为例如40 mm。引线区域12的宽度bZ为例如1 mm。bZ:bB比因此为大约1:40。引线区域12与连接区域13连接。连接区域13具有圆角的正方形形状和例如12 mm的边缘长度bA。引线区域的长度lZ为大约48 mm。
分隔线7的宽度t1仅为例如100 µm并例如通过激光结构化引入导电层6。分隔线7以这样的小宽度是视觉上几乎不可察觉的并仅少许干扰透过复合玻璃板100的透视，这尤其对于在机动车中用作顶玻璃而言特别美观。
连接区域13通过导电接头20与薄膜导体17导电连接。可靠的导电连接在此优选通过导电胶粘剂实现。薄膜导体17例如由50 µm 厚度的铜薄膜构成并例如在连接区域13外通过聚酰亚胺层绝缘。由此可以使薄膜导体17无电短路地越过环境区域15从复合玻璃板100的下边缘延伸出去。应理解的是，该连接区域13的电连接向外也可以通过绝缘丝或通过其中环境区域15被中断的区域向外引导。
薄膜导体17在此例如在复合玻璃板100外与电容性传感器电子器件14连接。此外，环境区域15通过另一连接区域16同样与传感器电子器件14连接。传感器电子器件14适合于精确测量开关区域10相对于环境区域的电容量变化并根据阈值例如向机动车的CAN-总线进一步发出开关信号。通过该开关信号可开关机动车中的任意功能。例如，复合玻璃板100可以具有悬浮颗粒装置(SPD)、电致变色或用于控制光学透明度的其它类型的层或薄膜，其通过开关信号可就其光学透明度变化，在此例如具有四个分别通过四个电容性开关区域可选的透明程度。应理解的是，替代地或者此外地，可以控制其它电功能如电加热或电照明。
如果复合玻璃板100例如用作机动车中的顶玻璃，可以选择引线区域12的长，以使机动车的驾驶员、副驾驶员或后座的乘客舒适地触及开关区域10的接触区域11。应理解的是，可为此还在复合玻璃板100中设置多个载体薄膜5，例如用于各个机动车乘客各一个载体薄膜5。
在所示实施例中，调节传感器电子器件14的结构和匹配，以在触摸基底1的外侧玻璃板表面IV时在电容性开关区域10的接触区域11上触发开关信号，其中在触摸覆盖玻璃板4的外侧玻璃板表面I时不触发开关信号。这样的特别优点是，通过有意或无意地触摸复合玻璃板100从机动车外部不能触发开关信号。此外，避免例如由于下雨或擦洗设备而无意地触发开关信号。此外，根据本发明选择本发明的复合玻璃板100的厚度和材料，以使在接触区域11和基底1的外侧表面IV之间的面电容分布量cI大于在接触区域11和覆盖玻璃板4的外侧表面I之间的面电容分布量cA。
在图2B详细所示的实施例中，在接触区域11和基底2的外侧表面IV之间的面电容分布量cI作为单电容分布量的串联电路(1/c1+1/c2)-1。此外，在接触区域11和覆盖玻璃板4的外侧表面I之间的面电容分布量cI作为单电容分布量的串联电路(1/c3+1/c3'+1/c4+1/c5)-1。基底1和覆盖玻璃板4的相对介电常数在此例如为εr,1= εr,4=7；第一中间层2和第二中间层3、3'的相对介电常数在此例如为εr,2=εr,3= εr,3'=2.6且载体薄膜5的相对介电常数在此例如为εr,5=3。由此面电容分布量的比例cI:cA得出1.4:1。
此外，在该实施例中，接触区域11 的面积A和特别是其宽度bB与引线区域12的宽度bZ匹配，以仅在触摸基底的外侧表面IV时在接触区域11上(即在外侧表面IV的通过接触区域11的正交投影而在外侧表面IV上产生的那个区域中)发出开关信号并在触摸外侧表面IV时在引线区域12上不发出开关信号。
图3显示了制造具有电容性开关区域10的复合玻璃板100的本发明方法的一个实施方案的流程图。
表1显示了对于不同材料厚度和材料参数的五个实施例即实施例1-5的面电容分布量比例cI:cA的计算。如上在图1和图2中详细示出面电容分布量的计算。实施例3对应于图1的实施例且实施例1对应于图2的实施例。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
厚度 [mm] 厚度 [mm] 厚度 [mm] 厚度 [mm] 厚度 [mm]
覆盖玻璃板(4) 玻璃, ε<sub>r</sub>=7 2.1 2.1 2.1 2.1 1.8
第二中间层(3) PVB, ε<sub>r</sub>=2.6 0.76 0.76 0.38 0.38 0.38
载体薄膜(5) PET, ε<sub>r</sub>=3 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
第一中间层(2) PVB, ε<sub>r</sub>=2.6 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38
基底(1) 玻璃, ε<sub>r</sub>=7 2.1 1.6 1.6 1.8 1.4
c<sub>A</sub>，F/m<sup>2</sup> 1.45E-08 1.45E-08 1.91E-08 1.91E-08 2.11E-08
c<sub>I</sub>，F/m<sup>2</sup> 1.98E-08 2.36E-08 2.36E-08 2.20E-08 2.56E-08
c<sub>I </sub>: c<sub>A</sub> 1.4 1.6 1.2 1.1 1.2
本发明的复合玻璃板100的面电容分布量比例cI:cA为大于或等于1.1:1。通过这种比例，可以实现在通过基底1的外侧表面IV与相对于覆盖玻璃板4的外侧表面I来触摸接触面11之间的特别好的区分。
根据图1和2的本发明的复合玻璃板100具有电容性开关区域10，其例如与电容性传感器电子器件14可连接。此外，通过分隔线7的小宽度，透过玻璃板的视线仅最小受损并例如满足对于机动车玻璃的要求。
特别有利且令人惊奇的是具有复合玻璃板100的玻璃板装置101，其中传感器电子器件14的敏感度与接触区域11上的面电容分布量比例cI:cA相匹配，以使开关程序的选择性触发仅通过复合玻璃板100的外侧表面IV才可行。
这一结果对于本领域技术人员是不可预料且令人惊奇的。
附图标记列表：
1 基底
2 第一中间层
3、3' 第二中间层
4 覆盖玻璃板
5 载体薄膜
6 导电层
7 分隔线
10 电容性开关区域
11 接触区域
12 引线区域
13 连接区域
14 电容性传感器电子器件
15 环境区域
16 另一连接区域
17 薄膜导体
18 无涂层的边缘条
20 导电接头
100 复合玻璃板
101 玻璃板装置
A 接触区域11的面积
bA 连接区域13的宽度
bB 接触区域11的宽度
bZ 引线区域12的宽度
cI、cA、c1…5 面电容分布量
C1…5 电容量
d1、d2、d3、d3'、d4、d5 厚度
ε0 电场常数
εr,1、εr,2、εr,3、εr,3'、εr,4、εr,5 相对介电常数
lA 连接区域13的长度
lB 接触区域11的长度
lZ 引线区域12的长度
t1 分隔线7的宽度
A-A' 切割线
B-B' 切割线
I 覆盖玻璃板4的外侧表面
IV 基底1的外侧表面。

Claims (33)

1.具有电容性开关区域(10)的复合玻璃板(100)，其包含：
-基底(1)，
-至少一个第一中间层(2)，其与基底(1)平面接合，
-至少一个第二中间层(3、3')，其与第一中间层(2)平面接合，和
-覆盖玻璃板(4)，其与第二中间层(3、3')平面接合，
其中
-在第一中间层(2)和第二中间层(3、3')之间至少局部设置具有导电层(6)的载体薄膜(5)，
-至少一个电容性开关区域(10)通过至少一个无涂层分隔线(7)与导电层(6)电分离，
-电容性开关区域(10)具有接触区域(11)、引线区域(12)和连接区域(13)，引线区域(12)将接触区域(11)与连接区域(13)电连接，且连接区域(13)与传感器电子器件(14)可电连接，且
-在接触区域(11)和基底(1)的外侧表面(IV)之间的面电容分布量cI，其定义为复合玻璃板(100)的通过接触区域(11)和基底(1)的外侧表面(IV)之间的接触区域(11)的正交投影而产生的那个区域的平板电容器的电容量，其中产生的电容量相对于接触区域(11)的面积标准化，大于在接触区域(11)和覆盖玻璃板(4)的外侧表面(I)之间的面电容分布量cA，其定义为复合玻璃板(100)的通过接触区域(11)和覆盖玻璃板(4)的外侧表面(I)之间的接触区域(11)的正交投影而产生的那个区域的平板电容器的电容量，其中产生的电容量相对于接触区域(11)的面积标准化。
2.根据权利要求1的复合玻璃板(100)，其中面电容分布量cI与面电容分布量cA的比例为大于或等于1.1:1。
3.根据权利要求2的复合玻璃板(100)，其中面电容分布量cI与面电容分布量cA的比例为大于或等于1.2:1。
4.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中引线区域(12)的长度lZ为1cm至70cm，且宽度bZ为0.5mm至10mm。
5.根据权利要求4的复合玻璃板(100)，其中引线区域(12)的长度lZ为1cm至8cm。
6.根据权利要求4的复合玻璃板(100)，其中引线区域(12)的宽度bZ为0.5mm至2mm。
7.根据权利要求4的复合玻璃板(100)，其中引线区域(12)为矩形、条形或线形。
8.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中引线区域(12)的长度lZ与宽度bZ的比例为小于或等于1:700。
9.根据权利要求8的复合玻璃板(100)，其中引线区域(12)的长度lZ与宽度bZ的比例为1:5至1:100。
10.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中接触区域(11)的面积为1cm2至200cm2和/或具有矩形、正方形、梯形、三角形、圆形、椭圆形或液滴形或圆角。
11.根据权利要求10的复合玻璃板(100)，其中接触区域(11)的面积为1cm2至9cm2。
12.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中电容性开关区域(10)外的导电层(6)的区域形成环境区域(15)，其能够通过另一个连接区域(16)与传感器电子器件(14)连接。
13.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中分隔线(7)的宽度t1为30μm至200μm。
14.根据权利要求13的复合玻璃板(100)，其中分隔线(7)的宽度t1为70μm至140μm。
15.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中第一中间层(2)和/或第二中间层(3、3')是透明的，含有聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或由其组成，和/或其相对介电常数εr,2/3/3'为2至4。
16.根据权利要求15的复合玻璃板(100)，其中第一中间层(2)和/或第二中间层(3、3')的相对介电常数εr,2/3/3'为2.1至2.9。
17.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中载体薄膜(5)是透明的，含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或由其组成，和/或其相对介电常数εr,5为2至4。
18.根据权利要求17的复合玻璃板(100)，其中载体薄膜(5)的相对介电常数εr,5为2.7至3.3。
19.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中基底(1)和/或覆盖玻璃板(4)含有玻璃或聚合物和/或它们的混合物，和/或其相对介电常数εr,1/4为2至8。
20.根据权利要求19的复合玻璃板(100)，其中基底(1)和/或覆盖玻璃板(4)含有平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃或钠钙玻璃。
21.根据权利要求19的复合玻璃板(100)，其中基底(1)和/或覆盖玻璃板(4)含有聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
22.根据权利要求19的复合玻璃板(100)，其中基底(1)和/或覆盖玻璃板(4)的相对介电常数εr,1/4为6至8。
23.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(100)，其中导电层(6)是透明的和/或其表面电阻为0.4欧姆/平方至200欧姆/平方和/或含有银(Ag)、氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(SnO2:F)或掺铝氧化锌(ZnO:Al)。
24.根据权利要求23的复合玻璃板(100)，其中导电层(6)的表面电阻为0.5欧姆/平方至20欧姆/平方。
25.玻璃板装置(101)，其包含：
-根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)，和
-电容性传感器电子器件(14)，其与连接区域(13)电连接，
其中选择传感器电子器件(14)的敏感度，以使其在基底(1)的表面(IV)上用人类手指接触接触区域(11)时发出开关信号，并在覆盖玻璃板(4)的表面(I)上接触接触区域(11)时不发出开关信号或发出另一开关信号。
26.玻璃板装置(101)，其包含：
-根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)，和
-电容性传感器电子器件(14)，其与连接区域(13)电连接，
其中选择传感器电子器件(14)的敏感度，以使其在基底(1)的表面(IV)和/或覆盖玻璃板(4)的表面(I)上用人类手指接触接触区域(11)时发出开关信号，并在基底(1)的表面(IV)和/或覆盖玻璃板(4)的表面(I)上接触引线区域(12)时不发出开关信号或发出另一开关信号。
27.制造根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)的方法，其包括：
(a)将导电层(6)施加到载体薄膜(5)的表面上，
(b)引入至少一个分隔线(7)，其将导电层(6)在电方面分成至少一个电容性开关区域(10)和至少一个环境区域(15)，并
(c)由基底(1)、第一中间层(2)、第二中间层(3)和覆盖玻璃板(4)制造堆叠序列，其中载体薄膜(5)至少局部设置在第一中间层(2)和第二中间层(3)之间，并
(d)将该堆叠序列层压成复合玻璃板(100)。
28.根据权利要求27的制造复合玻璃板(100)的方法，其中在步骤(b)中，通过激光结构化或通过机械或化学剥除引入至少一个分隔线(7)，其将导电层(6)在电方面分成至少一个电容性开关区域(10)和至少一个环境区域(15)。
29.根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)的用途，在海陆空交通运输工具中以及作为功能零件，和在家具、仪器和建筑物中作为构件。
30.根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)的用途，作为挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃和/或顶玻璃。
31.根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)的用途，作为电加热体。
32.根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)的电容性开关区域(10)的用途，用于电控制复合玻璃板(100)内或外的功能。
33.根据权利要求1至24任一项的复合玻璃板(100)的电容性开关区域(10)的用途，用于电控制加热功能或照明或功能中间层的光学透明度的变化。
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