DE102009012421B4

DE102009012421B4 - Schaltbare Verglasung und Verfahren zum Herstellen einer schaltbaren Verglasung

Info

Publication number: DE102009012421B4
Application number: DE102009012421A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. Ott; Jürgen Dipl.-Ing. Schrader; Uwe Dipl.-Ing. Siehler; Andreas Dr. Zygan
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: DE102009012421A1

Abstract

Schaltbare Verglasung mit einer aktiven Schicht (16), deren Transparenz durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist, zwei jeweils auf der der aktiven Schicht (16) zugewandten Seite mit einer leitfähigen Beschichtung (14) versehenen transparenten Schichten (12), zwischen die die aktive Schicht (16) eingebettet ist, und mit einem Kontakt (18) für jede leitfähige Beschichtung (14) zum Anschließen der leitfähigen Beschichtungen (14) an eine Spannungsquelle, wobei die Kontakte (18) jeweils kapazitiv mit der zugehörigen leitfähigen Beschichtung (14) gekoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Verglasung und ein Verfahren zum Herstellen einer schaltbaren Verglasung.
Schaltbare Verglasungen sollen dazu dienen, die Transparenz insbesondere von Fensterscheiben veränderbar zu machen. Bei einem bekannten Typ von schaltbaren Verglasungen ändert sich die Transparenz einer aktiven Schicht durch Anlegen einer Spannung. Eine solche Schicht wird beispielsweise durch eine Emulsion gebildet, die zwischen zwei mit einer Leitfähigkeitsschicht beschichtete Kunststofffolien eingebracht wird. Um an dieser eine elektrische Spannung anlegen zu können, muss jede Leitfähigkeitsschicht getrennt kontaktiert werden. Dies geschieht derzeit durch Trennen der Folien, Entfernen der Emulsionsschicht, Reinigen der eventuell verkratzten Leitfähigkeitsschichten und Bestreichen der Leitfähigkeitsschichten mit einer Silberpaste. Anschließend wird noch jeweils ein leitfähiges Silber- oder Metallband aufgeklebt, um auf diesem einen Kabelanschluss zu löten. Dieses Verfahren kann dazu führen, dass die elektrischen Eigenschaften der Endprodukte variieren.
In diesem Zusammenhang sei außerdem auf die DE 10 2006 045 514 A1 verwiesen, die eine transparente Flächenelektrode offenbart. Diese transparente Flächenelektrode besteht aus einem Gitternetz von elektrisch leitfähigen, sehr feinen Linien mit Knoten und Maschen, das so ausgeführt ist, dass sich im Durchlicht ein möglichst kreisförmiges Beugungsbild und damit eine hochgradige optische Unauffälligkeit ergibt. Eine solche Flächenelektrode ist insbesondere zur Verwendung auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs gedacht. Eine solche Flächenelektrode kann außerdem zur optischen Kaschierung der Gitterstruktur noch zwischen zwei Farbschichten eingebettet sein. Zur elektrischen Kontaktierung der Gitterstruktur muss eine der beiden Farbschichten zumindest lokal entfernt werden, wenn sie nicht elektrisch leitfähig ist.
Die EP 1 484 634 A1 zeigt eine elektrische steuerbare Lichttransmissionstafel bestehend aus einer Funktionsschicht, die an entgegengesetzten Flächen jeweils eine Flächenelektrode aufweist, wobei die beiden Flächenelektroden in einer elektrischen Reihenschaltung miteinander verbunden sind.
Die WO 2009/004385 A1 weist ebenfalls eine schaltbare elektrische Schicht für die Verglasung eines Automobils auf, wobei die Flächenelektroden beidseitig direkt auf der Funktionsschicht angeordnet sind. Beide Elektroden sind direkt mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Elektroden sind dabei kapazitiv geerdet.
Die US 6,987,602 B2 zeigt eine als Lichtventil ausgebildete Funktionsschicht, die ausrichtbare Teilchen aufweist, wobei die Funktionsschicht von benachbarten Flächenelektroden angesteuert wird. Die Elektroden liegen direkt an der Funktionsfläche an oder können von dieser durch eine dielektrische Schicht getrennt sein. An ihrer der Funktionsschicht abgewandten Seite weisen die Elektroden eine Schutzschicht auf. Die Elektroden werden dabei direkt bestromt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine schaltbare Verglasung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen zu schaffen, welche eine schnelle, prozesssichere Kontaktierung der leitfähigen Schichten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 7 gelöst.
Die vorliegende Erfindung verzichtet auf das Trennen der Folien, das Entfernen der Emulsionsschicht und das Reinigen der leitfähigen Beschichtungen, welche einen besonderen Arbeitsaufwand bedeuten und unter Umständen zu einer Beschädigung der leitfähigen Beschichtungen führen können und verwendet stattdessen die kapazitive Kopplung der leitfähigen Beschichtungen mit deren zugehörigen Kontakten. Dadurch wird der nötige Arbeitsaufwand erheblich reduziert. Außerdem wird ein Löten vermieden, das eine mögliche Fehlerquelle darstellt. Vorzugsweise werden die leitfähigen Beschichtungen von hinten durch die Kunststofffolien hindurch kapazitiv kontaktiert. Dadurch wird eine reproduzierbare und konstante elektrische Verbindung geschaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die schaltbare Verglasung außerdem zwei Glasscheiben, die mittels Klebefolien mit den transparenten Schichten verbunden sind.
Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten, soweit anwendbar, auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer schaltbaren Verglasung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer schaltbaren Verglasung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
2 eine Prinzipskizze einer schaltbaren Verglasung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
3 eine Prinzipskizze einer schaltbaren Verglasung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel im Querschnitt; und
4 eine Prinzipskizze einer schaltbaren Verglasung in Draufsicht.
In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nur der Veranschaulichung der Anordnung der elektrischen Kontakte 18 innerhalb der schaltbaren Verglasungen dienen und nicht maßstabsgetreu sind.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer schaltbaren Verglasung 10A im Bereich eines elektrischen Kontaktes 18 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine aktive Schicht 16, deren Transparenz durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist, ist zwischen zwei mit einer leitfähigen Beschichtung 14 versehenen transparenten Schichten 12, von denen in 1 nur eine dargestellt ist, eingebettet. Dabei befinden sich die leitfähigen Beschichtungen 14 auf der der aktiven Schicht 16 zugewandten Seite der transparenten Schichten 12. Bei den transparenten Schichten 12 handelt es sich um Kunststofffolien, insbesondere PET-Folien. Die aktive Schicht 16 wird von einer zwischen die beschichteten Kunststofffolien eingebrachten Emulsion gebildet. Der aus der aktiven Schicht 16 und den mit einer leitfähigen Beschichtung 14 versehenen Kunststofffolien 12 bestehende Kern der schaltbaren Verglasung 10A ist mittels Klebefolien 22 mit Glasscheiben 20 verbunden. Dies ist in 1 nur für die Oberseite der schaltbaren Verglasung 10A dargestellt. An der Unterseite ist durch Punkte angedeutet, dass sich hier die Schichten 12, 22 und 20 in spiegelbildlicher Reihenfolge anschließen. An der der Klebefolie 22 zugewandten Seite der Glasscheibe 20 befindet sich ein elektrischer Kontakt 18 zum Anschließen der oberen leitfähigen Beschichtung 14 an eine Spannungsquelle. Der elektrische Kontakt 18 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Silberdruck auf der Glasscheibe 20. Dieser lässt sich besonders einfach an der Glasscheibe 20 anbringen. Insbesondere wird er auf die Glasscheibe 20 aufgerakelt. Anschließend wird die Glasscheibe 20 mittels der Klebefolie 22 mit der Kunststofffolie 12 verbunden. Auf diese Weise ist der Kontakt 18 nicht direkt mit der leitfähigen Beschichtung 14 verbunden, sondern die Kunststofffolie 12 und die Klebefolie 22 befinden sich dazwischen. Dadurch wird eine kapazitive Kopplung zwischen dem elektrischen Kontakt 18 und der leitfähigen Beschichtung 14 erreicht. Zum Anlegen einer Spannung wird der elektrische Kontakt 18 mit einem nicht dargestellten Kabel verbunden.
Die angelegte Spannung ist dabei so zu wählen, dass zwar eine Ladungsverschiebung in der oberen leitfähigen Beschichtung 14 bewirkt wird, aber ein Durchschlagen auf die untere leitfähige Beschichtung 14 vermieden wird. Um ein Durchschlagen zu verhindern, könnte auch eine Isolierung auf der der aktiven Schicht 16 zugewandten Seite der oberen leitfähigen Beschichtung 14 im Bereich des elektrischen Kontakts 18 vorgesehen werden.
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer schaltbaren Verglasung 10B im Bereich eines elektrischen Kontaktes 18 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch hier sind die unteren Schichten 12, 20 und 22 sowie der untere elektrische Kontakt 18 weggelassen. Der aus mit leitfähigen Beschichtungen 14 versehenen Kunststofffolien 12 und einer aktiven Schicht 16 bestehende Kern der schaltbaren Verglasung 10B entspricht von seinem Aufbau her dem der schaltbaren Verglasung 10A. Die schaltbare Verglasung 10B gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der schaltbaren Verglasung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der elektrische Kontakt 18 hier in eine Klebefolie 22, mittels welcher die Kunststofffolie 12 mit einer Glasscheibe 20 verbunden ist, eingebettet ist. Der elektrische Kontakt 18 besteht aus einem leitfähigen Metall, insbesondere Kupfer, und wird auf die Klebefolie 22 aufgelegt, bevor diese mit der Glasscheibe 20 verbunden wird. Um mittels der Klebefolie 22 eine Verbindung zwischen der Kunststofffolie 12 und der Glasscheibe 20 herzustellen, erfolgt zuerst eine mechanische Vorbearbeitung, bei der Druck ausgeübt wird, um etwaige Luft zwischen den Schichten herauszupressen. Danach erfolgt eine Erwärmung unter Druck, bei der der Kontakt 18 in die Klebefolie 22 eingebettet wird. Bei der schaltbaren Verglasung 10B ist der Kontakt 18 durch die Kunststofffolie 12 und eventuell einen Teil der Klebefolie 22 von der oberen leitfähigen Beschichtung 14 getrennt, so dass eine kapazitive Kontaktierung der leitfähigen Beschichtung 14 durch die Kunststofffolie 12 und eventuell einen Teil der Klebefolie 22 hindurch erfolgt.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer schaltbaren Verglasung 10C im Bereich eines elektrischen Kontaktes 18 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie bei 1 und 2 sind auch hier die unteren Schichten weggelassen. Der Aufbau des aus den Schichten 12, 14 und 16 bestehenden Kerns der schaltbaren Verglasung 10C entspricht dem der schaltbaren Verglasungen 10A und 10B. Die Besonderheit der schaltbaren Verglasung 10C gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, dass der elektrische Kontakt 18, der wie beim zweiten Ausführungsbeispiel aus einem leitfähigen Metall, insbesondere Kupfer, besteht, direkt auf der Kunststofffolie 12 an der der Klebefolie 22 zugewandten Seite angeordnet ist. Dazu wird der Kontakt 18 an der Kunststofffolie 12 fixiert, bevor die Kunststofffolie 12 mit der Klebefolie 22 verbunden wird. Bei der schaltbaren Verglasung 10C ist der elektrische Kontakt 18 durch die Kunststofffolie 12 von der oberen leitfähigen Beschichtung 14 getrennt, so dass eine kapazitive Kontaktierung der leitfähigen Beschichtung 14 durch die Kunststoffschicht 12 hindurch erfolgt.
Die drei beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen drei Möglichkeiten für die Anordnung des elektrischen Kontakts 18 innerhalb einer schaltbaren Verglasung dar. Der zweite in einer schaltbaren Verglasung vorgesehene Kontakt ist bevorzugt in entsprechender Weise angeordnet. Es ist aber auch möglich, innerhalb einer schaltbaren Verglasung verschiedene Möglichkeiten der Kontaktierung zu kombinieren.
In 4 ist eine Draufsicht auf eine schaltbare Verglasung 10 skizziert, um eine bevorzugte Anordnung eines elektrischen Kontakts 18 innerhalb der Fläche der schaltbaren Verglasung 10 zu zeigen. Ein Kontakt 18 ist vorzugsweise 10 mm breit und mindestens 20 mm lang. Die Länge des Kontakts 18 ist variabel und kann sich auch über die komplette Länge oder Breite der schaltbaren Verglasung 10 erstrecken.

Claims

Schaltbare Verglasung mit einer aktiven Schicht (16), deren Transparenz durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist, zwei jeweils auf der der aktiven Schicht (16) zugewandten Seite mit einer leitfähigen Beschichtung (14) versehenen transparenten Schichten (12), zwischen die die aktive Schicht (16) eingebettet ist, und mit einem Kontakt (18) für jede leitfähige Beschichtung (14) zum Anschließen der leitfähigen Beschichtungen (14) an eine Spannungsquelle, wobei die Kontakte (18) jeweils kapazitiv mit der zugehörigen leitfähigen Beschichtung (14) gekoppelt sind.
Schaltbare Verglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (18) in der schaltbaren Verglasung (10; 10A; 10B; 10C) jeweils auf der der aktiven Schicht (16) abgewandten Seite der transparenten Schichten (12) angeordnet sind.
Schaltbare Verglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Verglasung (10; 10A; 10B; 10C) außerdem zwei Glasscheiben (20) umfasst, die mittels Klebefolien (22) mit den transparenten Schichten (12) verbunden sind.
Schaltbare Verglasung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte (18) an der einer Klebefolie (22) zugewandten Seite einer der Glasscheiben (20) angeordnet ist.
Schaltbare Verglasung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte (18) in eine Klebefolie (22) eingebettet ist.
Schaltbare Verglasung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte (18) auf der einer Klebefolie (22) zugewandten Seite einer der transparenten Schichten (12) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer schaltbaren Verglasung (10; 10A; 10B; 10C) mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer aktiven Schicht (16), deren Transparenz durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist, und zwei jeweils auf der der aktiven Schicht (16) zugewandten Seite mit einer leitfähigen Beschichtung (14) versehenen transparenten Schichten (12), zwischen die die aktive Schicht (16) eingebettet ist; – Bereitstellen eines Kontaktes (18) für jede leitfähige Beschichtung (14) zum Anschließen der leitfähigen Beschichtungen (14) an eine Spannungsquelle; und – kapazitives Koppeln der Kontakte (18) jeweils mit der zugehörigen leitfähigen Beschichtung (14).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – Bereitstellen von zwei Glasscheiben (20); und – Verbinden der Glasscheiben (20) mittels Klebefolien (22) mit der der aktiven Schicht (16) abgewandten Seite jeweils einer transparenten Schicht (12).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte (18) auf eine einer Klebefolie (22) zugewandte Seite einer der Glasscheiben (20) aufgedruckt wird, bevor die Glasscheibe (20) mit der Klebefolie (22) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte (18) auf eine Klebefolie (22) aufgebracht wird, bevor die Klebefolie (22) mit einer der Glasscheiben (20) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte (18) auf der der aktiven Schicht (16) abgewandten Seite einer der transparenten Schichten (12) fixiert wird, bevor die transparente Schicht (12) mit einer Klebefolie (22) verbunden wird.