DE202017006838U1

DE202017006838U1 - Elektrisch beheizbare Fensterscheibe mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur

Info

Publication number: DE202017006838U1
Application number: DE202017006838.9U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Sekurit France SAS
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2027-07-29

Abstract

Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur (2), mindestens umfassend:
- ein Substrat (9), wobei die Heizstruktur (2) auf einer Oberfläche des Substrats (9) angeordnet ist,
- zwei im Randbereich des Substrats (9) sich gegenüber liegende Sammelleiter (6, 7), wobei die Sammelleiter (6, 7) mit der Heizstruktur (2) elektrisch verbunden und zur Verbindung der Heizstruktur (2) mit einer Spannungsquelle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) ein aus Leiterelementen (4) ausgebildetes Maschengitter (3) umfasst und das Maschengitter (3) eine inhomogene Maschenform aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare Fensterscheibe mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur, eine Verbundscheibe.
Derartige elektrisch beheizbare Fensterscheiben finden häufig ihre Verwendung in Kraftfahrzeugen und dienen als Heckscheiben dazu die Scheibe möglichst schnell von Eis und Kondenswasser zu befreien. Die Fensterscheibe umfasst dabei Heizleiter, die als Gewebe zwischen zwei Sichtscheiben angeordnet sind und über Leiterbahnen mit einer Stromzufuhr versorgt werden. Neben den technischen Anforderungen an eine Fensterscheibe steigen auch die ästhetischen Ansprüche zunehmend, denn es besteht eine wachsende Nachfrage an optisch ansprechenden Fensterscheiben. Dies führt zu immer komplexeren Geometrien der Fensterscheibe. Fensterscheiben mit komplexen Geometrien weisen außergewöhnliche starke Biegungen auf, insbesondere wenn sie als seitliche Kraftfahrzeugscheiben verwendet werden. Heizstrukturen in Fensterscheiben mit einer komplexen Scheibengeometrie neigen dazu die Fensterscheibe nicht homogen aufzuheizen. Aufgrund der komplexen Geometrie der Fensterscheibe wird in Bereichen der Fensterscheibe mit einer stärkeren Krümmung eine stärkere Aufheizung der Fensterscheibe beobachtet als in anderen Bereichen der Fensterscheibe. Diese überhitzten Bereiche treten vor allem an kurzen Kanten der Scheibe auf oder bilden sich in Randbereichen des sogenannten Kamerafensters einer Windschutzscheibe aus. Das Kamerafenster einer Windschutzscheibe ist ein Bereich, der dazu dient die Windschutzscheibe für elektromagnetische Signale durchlässig zu machen. Üblicherweise wird das Kamerafenster durch eine Aussparung der metallischen Heizstruktur realisiert.
Aus der EP 0 520 353 A1 ist eine elektrisch beheizbare Sichtscheibe bekannt, die eine untere und obere Kunststoffscheibe beschreibt, zwischen denen ein flächenförmiger elektrischer Heizleiter angeordnet ist. Der Heizleiter ist innerhalb der Sichtscheibe als ein Gewebe mit einer gleichmäßigen Maschenweite ausgebildet. Diese Sichtscheibe ist nicht durchlässig für elektromagnetische Signale und weist außerdem beim Aufheizen der Scheibe eine inhomogene Verteilung der Wärme auf. Somit ist diese Sichtscheibe nur für Heckscheiben eines Cabriolet-Personenkraftfahrzeugs geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte elektrisch beheizbare Fensterscheibe bereitzustellen, die die Wärmeverteilung der Fensterscheibe verbessert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine elektrische beheizbare Fensterscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Fensterscheibe mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur umfasst zumindest die folgenden Merkmale:

- ein Substrat, wobei die Heizstruktur auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet ist,
- zwei im Randbereich des Substrats sich gegenüber liegende Sammelleiter, wobei die Sammelleiter zur Verbindung der Heizstruktur mit einer Spannungsquelle vorgesehen und mit der Heizstruktur elektrisch verbunden sind,

Der besondere Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Scheibenanordnung liegt darin, dass die Heizleistung der Heizstruktur an die Geometrie der Fensterscheibe angepasst werden kann.
Hierdurch wird eine örtlich unterschiedliche Heizleistung erzeugt, so dass eine verbesserte, homogene Wärmeverteilung auf der Fensterscheibe entsteht. Die Stromzuführung wird über die Sammelleiter, die vorzugsweise quer zur Längsachse der Fensterscheibe angeordnet sind, gewährleistet. Eine derartige Anordnung zeichnet sich durch eine homogene Wärmeverteilung auf der gesamten Fläche der Fensterscheibe aus.
Bevorzugt weist die Fensterscheibe mehrere unterschiedliche Bereiche auf, in denen sich die Maschenform unterscheidet. Unter einer inhomogenen Maschenform wird im Sinne der Erfindung eine ungleichmäßige Maschenform verstanden, deren Form, Dicke und Breite der Leiterelemente und/oder Abstand zwischen zwei Maschen variiert. Durch eine geeignete Wahl der Maschenform wird die Stromdichte in den verschiedenen Bereichen der Scheibe derart gesteuert, dass bestimmte Bereiche der Scheibe einen höheren Flächenwiderstand als andere Bereiche aufweisen.
Vorzugsweise ist das Substrat eine auf der innenseitigen Oberfläche der Fensterscheibe angeordnete Trägerfolie. Die Trägerfolie kann mindestens einen Kunststoff, bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyvinylbutyral (PVB) enthalten. Die Trägerfolie kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder Copolymere oder Gemische davon aufweisen.
Alternativ kann die Fensterscheibe selbst als Substrat dienen. Im Falle einer Fensterscheibe ohne eine Trägerfolie wird die Heizstruktur direkt auf einer innenseitigen Oberfläche der Fensterscheibe aufgebracht.
Die Fensterscheibe ist zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung geeignet. Die Fensterscheibe kann als eine Fensterscheibe eines Fahrzeugs, als Seitenscheibe, Windschutzscheib, Dachscheibe oder Heckscheibe ausgebildet sein. Die Fensterscheibe kann auch als Architekturscheibe oder als Bauverglasung, insbesondere als Scheibe einer Fassadenverglasung, eine Dachscheibe oder eine andere einen Wohnraum oder Gebäudeinnenraum begrenzende Verglasung sein.
Die Fensterscheibe enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die Fensterscheibe ist bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Fensterscheibe als Windschutzscheibe oder Rückscheibe eines Fahrzeugs oder anderen Verwendungen bei denen eine hohe Lichttransmission erwünscht ist. Als transparent im Sinne der Erfindung wird dann eine Scheibe verstanden, die eine Transmission im sichtbaren Spektralbereich von größer 70 % aufweist. Für Scheiben, die nicht im verkehrsrelevanten Sichtfeld des Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise kleiner als 70 %.
Die Dicke von der Scheibe bzw. der Innenscheibe und der Außenscheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 1,0 mm bis 25 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm für Fahrzeugglas und bevorzugt von 4 mm bis 25 mm für Möbel, Geräte und Gebäude, verwendet. Die Größe der Fensterscheibe kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Fenster- und Verbundscheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Flächen von 200 cm² bis zu 20 m² auf.
Die Heizstruktur umfasst bevorzugt Kupfer oder einen anderen elektrisch leitenden Werkstoff. Weitere Werkstoffe neben Kupfer können Eisen, Aluminium und deren Legierungen sein. Die Heizstruktur ist in Form eines Maschengitters auf dem Substrat ausgebildet. Das Maschengitter besteht aus mehreren maschenförmigen Leiterelementen, welche jeweils im Querschnitt eine runde oder rechteckige Form aufweisen. Die Leiterelemente können eine Breite von 1 µm bis 50 µm (Mikrometer), insbesondere 5 µm bis 20 µm, und eine Dicke von 1 µm bis 50 µm, insbesondere 5 µm bis 12 µm, aufweisen. Der Abstand zwischen zwei Maschen kann stark variieren und 0,5 mm bis zu 25 mm (Millimeter), insbesondere 0,8 mm bis zu 4,5 mm, betragen. Mit einer derart geringen Breite und Dicke sind die Leiterelemente optisch kaum wahrnehmbar und stören die Durchsicht durch die Fensterscheibe kaum, was besonders ästhetisch ist und besonders für eine Verwendung im Sichtbereich von Fahrzeugen von besonderer Wichtigkeit für die Fahrsicherheit ist.
Innerhalb eines Bereichs weist das Maschengitter homogene, d.h. gleichmäßige, Maschen auf. Hervorragende Ergebnisse bei der homogenen Wärmeverteilung werden erreicht, wenn die Heizstruktur sich im Wesentlichen über die gesamte innenseitige Oberfläche der Fensterscheibe erstreckt.
Die erfindungsgemäße Heizstruktur weist einen ersten Bereich auf, der durch eine erste Maschenform gekennzeichnet ist und einen zweiten Bereich, der durch eine zweite Maschenform gekennzeichnet ist. Die erste Maschenform unterscheide sich von der zweiten Maschenform durch die Form, Dicke und Breite der Leiterelemente und/oder Abstand zwischen zwei Maschen. Die Form einer Masche kann wabenförmig, kreisförmig oder quadratisch ausgebildet sein. Dadurch weist die Heizstruktur örtlich verschiedenartige Maschenformen auf und bildet somit ein Maschengitter mit einer inhomogenen Maschenform aus.
Alternativ oder zusätzlich kann der Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich fließend sein, so dass sich eine stetig veränderte Maschenform ergibt.
Besonders vorteilhafte Heizstrukturen weisen im ersten Bereich einen ersten Flächenwiderstand und im zweiten Bereich einen zweiten Flächenwiderstand auf, wobei der erste Flächenwiderstand ungleich dem zweiten Flächenwiderstand ist. Dadurch werden mehrere durch jeweils ein gleichförmiges Muster gekennzeichnete Bereiche gebildet, die jeweils einen individuellen Flächenwiderstand aufweisen, so dass der Flächenwiderstand der gesamten Heizstruktur lokal variiert. Somit kann bei angelegter Spannung der Strompfad in der Heizstruktur lokal in einem Bereich der Heizstruktur begrenzt werden. Mit anderen Worten, der Flächenwiderstand auf der Oberfläche der Fensterscheibe ist nicht konstant sondern variiert von Bereich zu Bereich. Um eine Überhitzung infolge zu hoher Heizleistung zu vermeiden, kann derart der Flächenwiderstand so eingestellt werden, dass die Fensterscheibe gleichmäßig erwärmt wird. Durch eine gezielte Anordnung der Bereich auf dem Substrat kann die Heizleistung der jeweiligen Geometrie oder Form der Fensterscheibe angepasst werden und so eine gleichmäßige Wärmeverteilung der Fensterscheibe gewährleistet werden.
Die Anordnung und Größe der einzelnen Bereiche kann experimentell ermittelt und der Geometrie der Fensterscheibe angepasst werden. Hierdurch kann auch bei einer sehr komplex geformten Fensterscheibe eine homogene Wärmeverteilung gewährleistet werden.
Eine Anordnung der Bereiche der Heizstruktur kann in Abhängigkeit von der geometrischen Form der Fensterscheibe gewählt werden. Eine gleichmäßige Wärmeverteilung der Fensterscheibe wird erreicht, wenn die unterschiedlichen Bereiche der Heizstruktur sich der geometrischen Form der Fensterscheibe anpassen. Komplex gebogene Fensterscheiben weisen meist eine nicht planare Fläche auf. Derartige Scheiben sind sphärisch, konisch und/oder parabolisch gebogen. Aufgrund der komplexen geometrischen Form der Fensterscheibe würde eine homogen ausgebildet Heizstruktur die Fensterscheibe nicht homogen erwärmen. Es bilden sich stark überhitzte Bereiche aus, die vor allem im Bereich einer schmalen Seite der Fensterscheibe auftreten. Um diese überhitzten Bereiche zu verhindern, kann die Heizstruktur Bereiche aufweisen, die einen reduzierten Flächenwiderstand aufweisen und somit der geometrischen Form der Fensterscheibe angepasst sind. Insbesondere kann der Flächenwiderstand der Heizstruktur zur breiteren Seite der Fensterscheibe abschnittsweise zunehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Heizstruktur einen Flächenwiderstand von 0,1 Ohm/Quadrat bis 2 Ohm/Quadrat, insbesondere 0,2 Ohm/Quadrat bis 1 Ohm/Quadrat, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die netzartige Heizstruktur aus Leiterelementen ausgebildet, die im ersten Bereich eine erste Querschnittsfläche aufweisen und im zweiten Bereich eine zweite Querschnittsfläche aufweisen. Die erste Querschnittsfläche ist ungleiche der zweiten Querschnittsfläche. Um den Strom bzw. die Heizleistung eines Bereichs zu erhöhen oder reduzieren kann die Querschnittsfläche eines Leiterelements in diesem Bereich vergrößert bzw. reduziert werden. Die einzelnen Leiterelemente der Heizstruktur können linienförmig ausgebildet sein und eine runde Querschnittfläche aufweisen. Somit können in den einzelnen Bereichen der Heizstruktur bei gleicher Spannung unterschiedliche Heizleistungen abgegeben werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Heizstruktur sechs Bereiche mit jeweils einer unterschiedlichen Maschenform auf. Bei einer geeigneten Wahl der Breite, Dicke eines Leiterelements und des Abstandes bzw. der Maschenweite zwischen zwei Leiterelementen kann ein gewünschter Flächenwiderstand designt werden, der sich pro Quadratzentimeter um ca. 10 % erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Heizstruktur eine wabenförmige Maschenform auf. Die wabenförmige Maschenform zeichnet sich durch eine sechseckige Form aus. Die sechs Maschenschenkel sind gleich lang. Alternativ kann die Maschenform eine kreisförmige, quadratische, rechteckige, hexagonale Form, oder ein Zickzack bzw. eine Raute als Form aufweisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe ist die Heizstruktur in mehrere parallel verlaufende Leiterbahnen aufgeteilt. Eine Leiterbahn ist dabei als eine Aneinanderreihung von wabenförmigen Maschen ausgebildet. Die Leiterbahnen können reihenförmig, insbesondere vom ersten Sammelleiter zum gegenüberliegenden, zweiten Sammelleiter, insbesondere in Längsrichtung der Fensterscheibe, verlaufen. Eine Leiterbahn kann auch als ein die Sammelleiter verbindender Stang ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen die Leiterbahnen unterschiedliche elektrische Eigenschaften auf.
Die Heizstruktur kann mithilfe einer Schablone auf dem Substrat aufgebracht und durch chemisches oder physikalisches Ätzen hergestellt werden. Dabei wird die Schablone auf eine elektrisch leitfähige Schicht angeordnet und verdeckt die Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht, die nicht entfernt werden und die Leiterelemente des Maschengitters bilden.
Alternativ zu Kupfer kann die Heizstruktur aus einer dünne Metall- oder Metalloxid Beschichtung ausgebildet sein. Eine erfindungsgemäße dünnen Metall- oder Metalloxid Beschichtung enthält mindestens eine funktionelle Schicht und optional jeweils eine oder mehrere Haftschichten, Barriereschichten und/oder Antireflexionsschichten. Die Beschichtung ist bevorzugt ein Schichtsystem aus jeweils mindestens einer Haftschicht, einer funktionellen Schicht, einer Barriereschicht, einer Antireflexionsschicht und einer weiteren Barriereschicht. Besonders geeignete Beschichtungen enthalten eine funktionelle Schicht aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Oxid (TCO), bevorzugt Indium-Zinnoxid (ITO), fluordotiertes Zinnoxid (SnO₂:F), antimondotiertes Zinnoxid (SnO₂:Sb), aluminiumdotiertes Zinkoxid (ZnO:AI) und/oder galliumdortiertes Zinkoxid (ZnO:Ga).
Das Aufbringen der Beschichtung kann durch an sich bekannte Verfahren erfolgen, bevorzugt durch magnetfeldunterstützte Kathodenzerstäubung. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine einfache, schnelle, kostengünstige und gleichmäßige Beschichtung der Scheiben. Die elektrisch leitfähige Schicht kann aber auch beispielsweise durch Aufdampfen, chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD), plasmagestützte Gasphasenabscheidung (PECVD) oder durch nasschemische Verfahren aufgebracht werden.
In einer weiteren Alternative besteht die Heizstruktur aus Widerstandsdrähten. Die Widerstandsdrähte enthalten insbesondere Kupfer, Wolfram, Gold, Silber oder Aluminium oder Legierungen mindestens zweier dieser Metalle.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst eine Verbundscheibe mindestens umfassend

- eine Außenscheibe, die eine elektrisch beheizbare Fensterscheibe aufweist, wobei die Fensterscheibe als Substrat eine Trägerfolie mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur aufweist und zwischen der Trägerfolie und Außenscheibe eine erste Laminierfolie flächig angeordnet ist und die Außenscheibe mit der Trägerfolie verbindet,
- eine zweite Laminierfolie, wobei die Trägerfolie auf der zweiten Laminierfolie flächig aufliegt und mit der zweiten Laminierfolie verbunden ist,
- eine Innenscheibe mit einer innenseitigen Oberfläche und einer außenseitigen Oberfläche, wobei die zweite Laminierfolie flächig mit der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur ein aus Leiterelementen ausgebildetes Maschengitter umfasst und das Maschengitter eine inhomogene Maschenform aufweist.

Außenseitige Oberfläche einer Scheibe bedeutet hierbei die Oberfläche der Scheibe, die nach außen, also von z.B. dem Fahrzeuginnenraum weg weist. Innenseitige Oberfläche bedeutet demnach die Oberfläche der Scheibe, die zum Fahrzeuginnenraum hin weist. Die innenseitige Oberfläche der Verbundscheibe entspricht somit der innenseitigen Oberfläche der Innenscheibe (also der erfindungsgemäßen Scheibe) und die außenseitige Oberfläche der Verbundscheibe entspricht der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe.
Die Laminierfolien enthalten zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt Polyvinylbutyral. Die Dicke der Laminierfolien beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm, beispielsweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
Die Erfindung umfasst weiter eine Verbundscheibe mindestens umfassend

- eine Außenscheibe mit einer innenseitigen Oberfläche,
- eine Heizstruktur, die auf der innenseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet ist,
- eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und

Im Folgenden wird die Erfindung 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:

1 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe mit einer erfindungsgemäßen Heizstruktur;
2 ein Ausschnitt A aus 1;
3A ein Ausschnitt A' aus 1,
3B eine alternative Ausgestaltung des Ausschnitts A' aus 1
4A eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe aus 1 mit einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe, und
4B eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe aus 1 mit einer alternativen Verbundscheibe.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen, elektrisch beheizbaren Fensterscheibe 1 mit einer erfindungsgemäßen flächenförmigen, netzartig ausgebildeten und elektrisch leitenden Heizstruktur 2 am Beispiel einer Seitenscheibe eines Kraftfahrzeugs. Die Heizstruktur 2 ist auf einem Substrat 9 angeordnet und besteht aus einem Maschengitter 3, das aus mehreren Leiterelementen 4 ausgebildet ist und eine wabenförmige Maschenform aufweist. Die Heizstruktur 2 ist in mehrere Bereiche 5 aufgeteilt, die passend zur Geometrie der Fensterscheibe 1 angeordnet sind. An den seitlichen Rändern der Fensterscheibe 1 verläuft nahezu parallel jeweils ein Sammelleiter 6 und 7, der die Heizstruktur 2 über Anschlusselemente 8 mit einer Spannungsquelle verbindet. Die Anschlusselemente 8 können beliebig innerhalb des Randbereichs angeordnet sein.
Die Heizstruktur 2 ist im Wesentlichen über die gesamte innenseitige Oberfläche des Substrats 9 ausgebildet. Zwischen dem ersten Sammelleiter 6 und dem zweiten Sammelleiter 7 weist die Heizstruktur 2 mehrere unterscheidbare Bereiche 5 auf. Beispielsweise ist die Heizstruktur in sechs Bereiche 5 aufgeteilt, die unterschiedliche Leiterelemente 4 aufweisen. In 1 sind die Bereiche 5 durch eine gestrichelte Hilfslinie 10 eingezeichnet. Die Hilfslinie 10 dient lediglich zur besseren Kennzeichnung der unterschiedlichen Bereiche 5 in 1. Die Leiterelemente 4 unterscheiden sich in der Breite, so dass jeder Bereich 5 einen unterschiedlichen Flächenwiderstand aufweist. Aufgrund des unterschiedlichen Flächenwiderstands geben die Bereiche 5 im Heizbetrieb eine unterschiedliche Heizleistung ab. Durch eine gezielte Anordnung der Bereiche 5 auf dem Substrat 9 kann die Heizleistung der jeweiligen Geometrie oder Form der Fensterscheibe 1 angepasst werden und so eine gleichmäßige Wärmeverteilung der Fensterscheibe 1 gewährleistet werden.
Die Heizstruktur 2 kann auch eine Aussparung aufweisen, die beispielsweise als Kommunikationsfenster dient und für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise für GSP-Empfang oder Mobilfunk transparent ist. Eine Unterteilung der Heizstruktur in Bereiche 5, die einen unterschiedlichen Flächenwiderstand aufweisen ist besonders vorteilhaft, weil dadurch ein verbessertes Stromflussverhalten innerhalb der Heizstruktur 2 und die Verminderung von sogenannten Hot-spots erreicht wird.
Eine derartige erfindungsgemäße Fensterscheibe 1 kann klar sein und beispielsweise eine Transparenz von größer oder gleich 80% im sichtbaren Bereich 5 aufweisen. Zur Vermeidung von Blendung im sichtbaren Bereich 5 durch Sonneneinstrahlung kann die Scheibe 1 auch stark getönt sein und lediglich eine Transparenz von kleiner oder gleich 20% im sichtbaren Bereich 5 aufweisen. Die Abmessungen der Fensterscheibe 1 betragen beispielsweise 0,5 m x 1 m.
In 2 ist ein Ausschnitt A aus 1 dargestellt. Die elektrisch beheizbare Fensterscheibe 1 umfasst hier beispielsweise das einzelne Substrat 9 und die Heizstruktur 2. Die Fensterscheibe 1 ist beispielsweise die Fahrzeugscheibe aus 1 als Seitenscheibe eines Personenkraftwagens ausgebildet. Die Fensterscheibe 1 enthält das Substrat 9, das beispielsweise dafür vorgesehen ist, in Einbaulage einen Fahrzeuginnenraum von einer äußeren Umgebung abzutrennen. Das heißt, die innenseitige Oberfläche der Fensterscheibe 1 ist dem Innenraum zugewandt, wogegen die außenseitige Oberfläche der Fensterscheibe 1 bezüglich des Fahrzeuginnenraums nach außen weist. Die Fensterscheibe 1 besteht beispielsweise aus Natron-Kalkglas und wurde im Floatverfahren hergestellt. Die Dicke der Fensterscheibe 1 beträgt beispielsweise 2,1 mm. Prinzipiell kann die Fensterscheibe 1 auch andere Dicken aufweisen. So kann die Fensterscheibe 1 beispielsweise als Bauverglasung eine Dicke von 4 mm aufweisen.
Die Heizstruktur 2 ist in Form des auf dem Substrat 9 angeordneten Maschengitters 3 ausgebildet. Das Maschengitter 3 besteht aus mehreren maschenförmigen Leiterelementen 4, die mehrere wabenförmige Maschen bilden. Die Leiterelemente 4 weisen eine Breite und Dicke von jeweils 5 µm (Mikrometer) und bestehen aus kupferhaltigem Material. Der Abstand zwischen zwei Maschen beträgt 0,8 mm (Millimeter). Innerhalb eines Bereichs 5 weist das Maschengitter 3 homogene, d.h. gleichmäßige, Maschen auf. Die Heizstruktur 2 ist dadurch optisch unauffällig und behindert nicht die Durchsicht.

Alternativ kann die Heizstruktur 2 aus einer Beschichtung ausgebildet sein. In Tabelle 1 sind drei Beispiele für eine derartige Beschichtung mit funktionellen Schichten aus beispielsweise ITO dargestellt. Jede Beschichtung der Beispiele 1 - 3 besteht aus einem Schichtstapel aus: Scheibe 1 / Haftschicht / funktioneller Schicht / Barriereschicht / Antireflexionsschicht. Tabelle 1

	Material	Dicke
	Material	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
Antireflexionsschicht	SiO₂:Al	45 nm	40 nm	80 nm
Barriereschicht	Si₃N₄:Al	12 nm	20 nm	12 nm
Funktionelle Schicht	ITO	120 nm	120 nm	120 nm
Haftschicht	SiO₂:Al	30 nm	30 nm	40 nm
Fensterscheibe 1	Kalk-Natronglas

Die Fensterscheibe 1 mit den beispielhaft genannten Schichtsystemen nach Beispiel 1 - 3 haben eine innenraumseitigen Flächenwiderstand von 0,2 Ohm/Quadrat bis 1 Ohm/Quadrat.
3A zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts A' aus 1 mit dem ersten Sammelleiter 6. Die Leiterelemente 4 sind elektrisch leitend mit dem ersten Sammelleiter 6 verbunden, dessen eine zur Kontaktierung der Leiterelemente 4 vorgesehene Randkante zackenförmig ausgebildet ist. Der Sammelleiter 6 ist über ein in der 3A nicht dargestelltes Anschlusselement 8 mit einer Spannungsquelle verbunden.
3B zeigt eine alternative Ausgestaltung des Ausschnitts A' aus 1 mit dem ersten Sammelleiter 6. Die Leiterelemente 4 sind elektrisch leitend mit dem ersten Sammelleiter 6 verbunden, der eine gradlinige Randkante zur Kontaktierung aufweist.
4A zeigt eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe 1 aus 1 mit einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 11. Die Verbundscheibe 11 umfasst hier beispielsweise eine Innenscheibe 12, eine Außenscheibe 13 und die elektrisch beheizbare Fensterscheibe 1. Die Innenscheibe 12 ist beispielsweise dafür vorgesehen, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein.
Die Fensterscheibe 1 weist als Substrat 9 eine Trägerfolie 14 mit der flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur 2 auf. Zwischen der Trägerfolie 14 und Außenscheibe 13 ist eine erste Laminierfolie 15 flächig angeordnet, die die Außenscheibe 13 mit der Trägerfolie 14 verbindet. Eine zweite Laminierfolie 16 verbindet die Trägerfolie 14 flächig mit der Innenscheibe 12. Die Verbundscheibe 11 ist beispielsweise die Seitenscheibe eines Personenkraftwagens. Eine derartige Verbundscheibe 11 kann gleichwohl auch als ein Teil einer Fassadenverkleidung oder ein Fenster sein, das den Innenraum eines Gebäudes von einer äußeren Umgebung abtrennt.
Innenscheibe 12 und Außenscheibe 13 bestehen beispielsweise aus Natron-Kalkglas, welches in einem Floatverfahren hergestellt wurde. Innenscheibe 12 und Außenscheibe 13 können ungetempert oder getempert sein. Die Dicke der Innenscheibe 12 beträgt beispielsweise 2,1 mm und die Dicke der Außenscheibe 13 beträgt beispielsweise ebenfalls 2,1 mm. Die erste und zweite Laminierfolie 15 und 16 sind thermoplastische Folien, die beispielsweise aus Polyvinylbutyral (PVB) bestehen. Sie weisen jeweils eine Dicke von beispielsweise 0,76 mm auf.
4B zeigt eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Fensterscheibe 1 aus 1 mit einer alternativen Verbundscheibe 11. Die alternative Verbundscheibe 11 umfasst eine Innenscheibe 12, die über die erste Laminierfolie 15 flächig mit der Außenscheibe 13 verbunden ist. Die Außenscheibe 13 dient hier als Substrat 9, auf deren innenseitigen Oberfläche die Heizstruktur 2 angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft und überraschend ist eine Verbundscheiben 11 mit einer Fensterscheibe 1, bei der die Heizleistung der Heizstruktur 2 derart abgestimmt ist, dass eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf der Verbundscheibe 11 möglich ist.
Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.
Bezugszeichenliste

1: Fensterscheibe
2: Heizstruktur
3: Maschengitter
4: Leiterelement
5: Bereich der Heizstruktur
6: erster Sammelleiter
7: zweiter Sammelleiter
8: Anschlusselement
9: Substrat
10: Hilfslinie
11: Verbundscheibe
12: Innenscheibe
13: Außenscheibe
14: Trägerfolie
15: erste Laminierfolie
16: zweite Laminierfolie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0520353 A1 [0003]

Claims

Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur (2), mindestens umfassend: - ein Substrat (9), wobei die Heizstruktur (2) auf einer Oberfläche des Substrats (9) angeordnet ist, - zwei im Randbereich des Substrats (9) sich gegenüber liegende Sammelleiter (6, 7), wobei die Sammelleiter (6, 7) mit der Heizstruktur (2) elektrisch verbunden und zur Verbindung der Heizstruktur (2) mit einer Spannungsquelle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) ein aus Leiterelementen (4) ausgebildetes Maschengitter (3) umfasst und das Maschengitter (3) eine inhomogene Maschenform aufweist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) einen ersten Bereich (5) aufweist, der durch eine erste Maschenform gekennzeichnet ist und einen zweiten Bereich (5) aufweist, der durch eine zweite Maschenform gekennzeichnet ist, wobei sich die erste Maschenform von der zweiten Maschenform unterscheidet.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) im ersten Bereich (5) einen ersten Flächenwiderstand aufweist und im zweiten Bereich (5) einen zweiten Flächenwiderstand aufweist, wobei der erste Flächenwiderstand ungleich dem zweiten Flächenwiderstand ist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die netzartige Heizstruktur (2) aus Leiterelementen (4) ausgebildet ist, wobei die Leiterelemente (4) im ersten Bereich (5) eine erste Querschnittsfläche aufweisen und im zweiten Bereich (5) eine zweite Querschnittsfläche aufweisen, wobei die erste Querschnittsfläche ungleiche der zweiten Querschnittsfläche ist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) sechs Bereiche (5) mit jeweils einer unterschiedlichen Maschenform aufweist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) eine wabenförmige Maschenform aufweist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) einen Flächenwiderstand von 0,2 Ohm/Quadrat bis 1 Ohm/Quadrat aufweist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) mehrere parallel verlaufende Leiterbahnen aufweist, wobei eine Leiterbahn als eine Aneinanderreihung von wabenförmigen Maschen ausgebildet ist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) Kupfer und/oder einen anderen elektrisch leitenden Werkstoff aufweist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung der Bereiche (5) der Heizstruktur (2) in Abhängigkeit von der geometrischen Form der Fensterscheibe (1) gewählt ist.
Elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) sich im Wesentlichen über die gesamte innenseitige Oberfläche der Fensterscheibe (1) erstreckt.
Verbundscheibe (11), mindestens umfassend - eine Außenscheibe (13), die eine elektrisch beheizbare Fensterscheibe (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst, wobei die Fensterscheibe (1) als Substrat (9) eine Trägerfolie (14) mit einer flächenförmigen, netzartig ausgebildeten, elektrisch leitenden Heizstruktur (2) aufweist und zwischen der Trägerfolie (14) und Außenscheibe (13) eine erste Laminierfolie (15) flächig angeordnet ist, welche die Außenscheibe (13) mit der Trägerfolie (14) verbindet, - eine zweite Laminierfolie (16), wobei die Trägerfolie (14) auf der zweiten Laminierfolie (16) flächig aufliegt und mit der zweiten Laminierfolie (16) verbunden ist, eine Innenscheibe (2) mit einer innenseitigen Oberfläche und einer außenseitigen Oberfläche, wobei die zweite Laminierfolie (16) flächig mit der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstruktur (2) ein aus Leiterelementen (4) ausgebildetes Maschengitter (3) umfasst und das Maschengitter (3) eine inhomogene Maschenform aufweist.