DE202020005499U1 - Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften und Verbundscheibenanordnung - Google Patents

Abstract

Verbundscheibenanordnung, insbesondere Fahrzeugverglasungseinheit, mit
- einer Verbundscheibe (1) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, umfassend eine Außenscheibe (1a) und eine Innenscheibe (1b), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind,
wobei ein Funktionselement (4) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften in die Zwischenschicht (3) eingelagert ist, umfassend eine aktive Schicht (5), der an beiden Oberflächen transparente flächige Steuerelektroden (8, 9) zugeordnet sind, zwischen einer ersten Trägerfolie (6) und einer zweiten Trägerfolie (7), und
wobei auf der Innenseite der Innenscheibe (1b) oder der Außenscheibe (1a) oder innerhalb der Zwischenschicht (3) eine transparente Heizwiderstandsschicht (11) aufgebracht ist, auf der an oder nahe gegenüberliegenden Kanten jeweils ein Busbar (11a, 11b) zum Anschluss an eine Heizstromquelle angeordnet ist,
-einer Ansteuereinheit (13) zur Steuerung der optischen Eigenschaften des Funktionselementes (4),
- einem Temperatursensor (16),
- einer Heizstromquelle (15) zum Anlegen eines Heizstromes an die Busbars (11a, 11b) der Heizwiderstandsschicht (11) und
- einer Heiz-Steuereinheit (14) zum Steuern der Zuführung von Heizstrom an die Heizwiderstandsschicht zur Einstellung einer vorbestimmten Temperatur oder eines vorbestimmten Temperaturbereiches der aktiven Schicht (5) des Funktionselementes (4), wobei die Heiz-Steuereinheit (14) geeignet ist, Heizstrom zuzuführen, sobald eine durch den Temperatursensor (16) gemessene Temperatur unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt, um die Temperatur über den Grenzwert zu steigern.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sowie eine Verbundscheibenanordnung, die eine solche Verbundscheibe umfasst. Sie betrifft des Weiteren ein Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug mit einer solchen Verbundscheibe und Verbundscheibenanordnung.
• Optoelektronische Funktionselemente mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind seit Langem in großer Vielgestaltigkeit bekannt und werden in der industriellen Massenproduktion, beispielsweise in TV-Geräten, Laptops, Mobiltelefonen/Smartphones und Tablets, eingesetzt.
• Auch Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren Funktionselementen sind als solche bekannt. Die optischen Eigenschaften der Funktionselemente können durch eine angelegte elektrische Spannung verändert werden. Ein Beispiel für solche Funktionselemente sind PDLC(polymer dispersed liquid crystal)-Funktionselemente, die beispielsweise aus DE 102008026339 A1 bekannt sind. Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird 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 wurden Windschutzscheiben und auch Glasdächer vorgeschlagen, bei denen durch ein solches 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 .
• SPD- und PDLC-Funktionselemente sind als Mehrschichtfolie kommerziell erhältlich, wobei die aktive Schicht und die zum Anlegen einer Spannung erforderlichen Flächenelektroden zwischen zwei Trägerfolien, typischerweise aus PET, angeordnet sind. Bei der Herstellung der Verbundscheibe wird das Funktionselement in der gewünschten Größe und Form aus der gelieferten Mehrschichtfolie ausgeschnitten und zwischen die Folien einer Zwischenschicht eingelegt, mittels derer zwei Glasscheiben miteinander zur Verbundscheibe laminiert werden.
• US5111329A offenbart eine Verbundscheibe mit einem elektrisch steuerbaren Funktionselement und einer Heizbeschichtung, welche zum Enteisen der Verbundscheibe dient.
• LCD-Anordnungen haben bekanntermaßen eine deutlich temperaturabhängige Schaltcharakteristik und insbesondere bei niedrigen Temperaturen relativ lange Schaltzeiten. Diese Eigenschaft weisen grundsätzlich auch die erwähnten PDLC- und SPD-Funktionselemente auf, was deren Akzeptanz bei den Nutzern und folglich auch den Herstellern von Straßenfahrzeugen beeinträchtigt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften bereitzustellen, bei der eine vorteilhafte Schaltcharakteristik, insbesondere mit akzeptablen Umschaltzeiten über einen breiten Außentemperaturbereich, realisiert werden kann. Weiterhin besteht die Aufgabe, eine entsprechende Anordnung anzugeben.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Verbundscheibenanordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
• Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst mindestens eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung beispielsweise eines Fahrzeugs, 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 Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben, wie es bei Verbundscheiben üblich ist.
• Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt. Grundsätzlich können sie aber auch aus Kunststoff bestehen. 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 0,4 mm bis 3,5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2,5 mm. Die Scheiben können klar sein, oder auch getönt oder gefärbt. Beim Einsatz der Verbundscheibe als Windschutzscheibe in PKW ist darauf zu achten, dass die Windschutzscheibe im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweist, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43.
• Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.
• Die erfindungsgemäße Verbundscheibe enthält ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, das in die Zwischenschicht eingelagert ist. Das Funktionselement wird im Sinne der Erfindung auch als optoelektronisches Funktionselement bezeichnet. Das Funktionselement ist 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.
• Das Funktionselement umfasst mindestens eine aktive Schicht, die zwischen einer ersten Trägerfolie und einer zweiten Trägerfolie angeordnet ist. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die besagten optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten. Das Funktionselement umfasst außerdem Flächenelektroden zum Anlegen der Spannung an die aktive Schicht, die bevorzugt zwischen den Trägerfolien und der aktiven Schicht angeordnet sind.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement ein PDLC-Funktionselement. Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Funktionselement ein SPD- Funktionselement. Dabei enthält die aktive Schicht suspendierte Partikel, wobei die Absorption von Licht durch die aktive Schicht mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, andere Arten von steuerbaren Funktionselementen einzusetzen, beispielweise elektrochrome Funktionselemente. Solche steuerbaren Funktionselemente und deren Funktionsweise sind dem Fachmann an sich bekannt, so dass an dieser Stelle auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann.
• Die Flächenelektroden und die aktive Schicht sind typischerweise im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle auf an sich bekannte Art elektrisch verbunden. Die elektrische Kontaktierung, ebenso wie der Anschluss an die Energiequelle zur Temperierung der aktiven Schicht, ist durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Folienleiter realisiert, welche optional über sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen eines elektrisch leitfähigen Materials oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, mit den Flächenelektroden verbunden sind. Die Dicke des Funktionselements beträgt beispielsweise von 0,1 mm bis 1 mm.
• Die Flächenelektroden sind bevorzugt als transparente, elektrisch leitfähige Schichten ausgestaltet. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conducting oxide, TCO). Die Flächenelektroden können beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Chrom, Wolfram, Indium-Zinnoxid (ITO), Gallium-dotiertes oder Aluminium-dotiertes Zinkoxid und / oder Fluor-dotiertes oder Antimondotiertes Zinnoxid enthalten. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm bis 2 µm auf, besonders bevorzugt von 20 nm bis 1 µm, ganz besonders bevorzugt von 30 nm bis 500 nm.
• Das Funktionselement liegt insbesondere als Mehrschichtfolie mit zwei äußeren Trägerfolien vor. Bei einer solchen Mehrschichtfolie sind die Flächenelektroden und die aktive Schicht typischerweise zwischen den beiden Trägerfolien angeordnet. Mit äußerer Trägerfolie ist hier gemeint, dass die Trägerfolien die beiden Oberflächen der Mehrschichtfolie ausbilden. Das Funktionselement kann dadurch als laminierte Folie bereitgestellt werden, die vorteilhaft verarbeitet werden kann. Das Funktionselement ist durch die Trägerfolien vorteilhaft vor Beschädigung, insbesondere Korrosion geschützt.
• Die erfindungsgemäß vorgesehene Heizwiderstandsschicht kann auf der Innenfläche der Innenscheibe aufgebracht sein, auf der Innenfläche der Außenscheibe aufgebracht sein oder in die Zwischenschicht eingelagert sein, beispielsweise auf einer Trägerfolie zwischen zwei Laminationsfolien. Mit Innenseite wird diejenige Oberfläche der jeweiligen Scheibe bezeichnet, die der Zwischenschicht zugewandt ist. Die Heizwiderstandsschicht wird dazu benutzt, im Gebrauch der Verbundscheibe bei niedrigen Außentemperaturen die Arbeitstemperatur der aktiven Schicht des optoelektronischen Funktionselementes derart anzuheben, dass eine für die konkrete Funktion des Funktionselementes akzeptable Schaltzeit erzielt wird. Die gewünschte Schaltzeit bzw. Schaltcharakteristik hängt von der konkreten Funktion des Funktionselementes ab und wird für optoelektronische Anzeigen, wie beispielsweise ein Head-Up-Display, kürzer sein als für ein Sonnenblenden-Element.
• Es ist möglich, die Erfindung mit an sich bekannten und beispielsweise von der Anmelderin kommerziell angebotenen heizbaren Fahrzeugscheiben mit transparenter Heizwiderstandsschicht zu realisieren. Für die Heizwiderstandsschicht kommen grundsätzlich die gleichen Materialien und Schichtdicken in Betracht, wie sie oben für die transparenten Flächenelektroden des Funktionselementes genannt wurden - allerdings mit der Maßgabe, dass der Flächenwiderstand nicht möglichst klein, sondern ausreichend zur Erreichung einer schnellen Erwärmung der Verbundscheibe bemessen ist. Aus derzeitiger Sicht bevorzugt sind Silber- oder Silberlegierungsschichten, die typischerweise neben dielektrischen Schichten in der Heizwiderstandsschicht vorhanden sind.
• Nach derzeitigem Erkenntnisstand der Erfinder ist es vorteilhaft, wenn die Heizwiderstandsschicht zur Temperatureinstellung der aktiven Schicht auf eine Temperatur im Bereich oberhalb 0 °C, bevorzugt oberhalb 3°C, besonders bevorzugt oberhalb 5 °C konfigurierbar ist. Dieser Temperaturbereich wurde für handelsübliche optoelektronische Funktionselemente für Verbundscheiben als vorteilhaft erkannt; für andere Funktionselemente können andere Ziel-Temperaturen der aktiven Schicht bevorzugt sein, und die flächigen Steuerelektroden sind dann zur Erzielung dieser anderen Temperaturen zu konfigurieren.
• Es ist vorgesehen, dass zum Anschluss der Heizstromquelle langgestreckte Anschlüsse, insbesondere Busbars, an gegenüberliegenden Kanten des optoelektronischen Funktionselements vorgesehen sind. Busbars sind an sich bekannte und speziell auch für folienartige optoelektronische Funktionselemente PDLC- oder SPD-Typ und bei heizbaren Fahrzeugscheiben eingesetzte langgestreckte, typischerweise lineare, Dickschichten aus einer aufgedruckten leitfähigen Paste (z.B. Silberpaste). Es ist aber auch möglich, für die Realisierung der Erfindung besonders geeignete, z.B. besonders dünne und weitgehend transparente Anschlusselemente zu entwickeln und einzusetzen.
• Neben dem oben erwähnten Einsatz an sich bekannter (im Wesentlichen vollflächig) heizbarer Verbundscheiben im Kontext der Erfindung ist diese auch mit Heizwiderstandsschichten ausführbar, die nur einen Teil der Scheibenfläche bedecken. Dann ist insbesondere vorgesehen, dass der mit der Heizwiderstandsschicht bedeckte Teil der Scheibenfläche zumindest jenen Bereich einschließt, in dem das optoelektronische Funktionselement platziert ist, also beispielsweise den Bereich eines Head-Up-Displays oder einer elektronisch steuerbaren Sonnenblende.
• Der Temperatursensor kann prinzipiell beliebig im Fahrzeug angeordnet sein, so dass bereits vorhandene Temperatursensoren des Fahrzeugs verwendet werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Temperatursensor in der Verbundscheibe integriert ist, weil so besonders genau die Temperatur der Verbundscheibe bestimmt werden kann. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführung ist der Temperatursensor im oder nahe dem optoelektronischen Funktionselement innerhalb der Zwischenschicht angeordnet. Ungeachtet dessen, dass etwa bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Verbundscheibe in Straßenfahrzeugen üblicherweise Außen- und Innen-Temperaturfühler am/im Fahrzeug ohnehin vorhanden sind, ermöglicht eine solche Ausführung eine präzisere Erfassung der Temperatur der aktiven Schicht und somit auch eine zuverlässigere Einstellung der gewünschten Temperatur oder des gewünschten Temperaturbereiches dieser Schicht. Bei geringeren Anforderungen an die Einstellgenauigkeit können aber auch die Signale vorhandener Temperaturfühler (außerhalb der Verbundscheibe) zur Implementierung der Erfindung herangezogen werden.
• Die Verbundscheibe ist bevorzugt als Fensterscheibe vorgesehen, besonders bevorzugt als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Raums. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verbundscheibe die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einer elektrisch steuerbaren Sonnenblende, die durch das Funktionselement realisiert ist. Während die seitlichen Kanten und die Oberkante eines solchen Funktionselements typischerweise durch den üblichen Abdeckdruck im Randbereich der Scheibe verdeckt sind, so ist die Unterkante im Durchsichtbereich der Scheibe angeordnet und daher nicht maskiert und sichtbar. Diese Unterkante des Funktionselements ist bevorzugt erfindungsgemäß versiegelt. Die optisch unauffällige Versiegelung ist hier besonders vorteilhaft.
• Eine elektrisch steuerbare Sonnenblende kann die herkömmliche, mechanisch schwenkbare Sonnenblende überflüssig machen. Dadurch wird im Fahrgastraum des Fahrzeugs Platz gewonnen, das Gewicht des Fahrzeugs reduziert und beim starkem Abbremsen oder bei Unfall die Gefahr einer Kollision mit der Sonnenblende vermieden. Außerdem kann die elektrische Steuerung der Sonnenblende als komfortabler empfunden werden als das mechanische Herunterklappen.
• Die elektrische Steuerung der Sonnenblende erfolgt beispielsweise mittels Knöpfen, Dreh- oder Schiebereglern, die in den Armaturen des Fahrzeugs integriert sind. Es kann aber auch eine Schaltfläche zur Reglung der Sonnenblende in die Windschutzscheibe integriert sein, beispielsweise eine kapazitive Schaltfläche. Alternativ kann die Sonnenblende 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. Auch ein optoelektronisches Funktionselement, welches nicht als Sonnenblende, sondern beispielsweise als Teil eines Head-Up-Displays fungiert, kann grundsätzlich in ähnlicher Weise in seinen optoelektronischen Eigenschaften gesteuert und auf erfindungsgemäße Weise temperiert werden.
• Die erfindungsgemäße Verbundscheibenanordnung hat außerdem eine Ansteuereinheit zur Steuerung der optischen Eigenschaften des optoelektronischen Funktionselementes, eine Heizstromquelle zum Anlegen eines Heizstromes an die Busbars der Heizwiderstandsschicht und eine Heiz-Steuereinheit zum Steuern der Zuführung von Heizstrom an die Heizwiderstandsschicht zur Einstellung einer vorbestimmten Temperatur oder eines vorbestimmten Temperaturbereiches der aktiven Schicht des optoelektronischen Funktionselementes.
• Das Signal des Temperatursensors dient als Eingangsgröße für die Steuerung der Energiezuführung zu den Busbars der Heizwiderstandsschicht. Dazu ist der Temperatursensor mit der Heiz-Steuereinheit verbunden. Das Heiz-Steuereinheit ist geeignet, Heizstrom automatisch zuzuführen, sobald eine durch den Temperatursensor gemessene Temperatur unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt, um die Temperatur über den Grenzwert zu steigern. Dieser Grenzwert beträgt bevorzugt 0°C, weil sich gezeigt hat, dass eine Steigerung der Temperatur über 0°C bei handelsüblichen Funktionselementen zu einer Verringerung der Schaltzeiten führt. Der Effekt ist bei einer Steigerung über 3°C, insbesondere über 5°C besonders ausgeprägt, so dass ein Grenzwert von 3°C besonders bevorzugt und ein Grenzwert von 5°C ganz besonders bevorzugt ist.
• Bei der Heizstromquelle und der zugehörigen Heiz-Steuereinheit kann es sich um Bauteile handeln, die üblicherweise zum Betrieb von an sich bekannten heizbaren Fahrzeugscheiben eingesetzt werden. Aus derzeitiger Sicht bevorzugt ist aber eine an die Erfindung angepasste Ausführung jener Komponente, bei der zusätzliche Mittel zur Steuerung des Heiz-Betriebes gemäß den speziellen Anforderungen des optoelektronischen Funktionselementes vorgesehen sind. Eine solche Ausführung erlaubt mithin eine Beaufschlagung der Heizwiderstandsschicht mit Heizstrom nicht nur zur Beschlagfreimachung der entsprechenden Scheibe, sondern auch dann, wenn die Scheibe keinen Beschlag aufweist bzw. keine vorbeugende Heizung zur Vermeidung eines Beschlags erforderlich wäre.
• Insbesondere ist vorgesehen, dass die Heiz-Steuereinheit eingangsseitig mit dem Temperatursensor verbunden ist.
• In einer vorteilhaften Ausführung ist die Heiz-Steuereinheit mit einem Regelkreis ausgestattet ist, um die Temperatur automatisch über dem besagten Grenzwert zu halten, beispielsweise einen Proportionalregelkreis, insbesondere einen Integral- oder Differenzialregelkreis.
• Die Erfindung umfasst außerdem ein Straßenfahrzeug, insbesondere einen PKW, das mit einer erfindungsgemäßen Verbundscheibenanordnung ausgestattet ist.
• Die erfindungsgemäße Verbundscheibenanordnung kann nach einem Verfahren betrieben werden, wobei die Heiz-Steuereinheit automatisch einen Heizstrom zuführt, sobald eine durch den Temperatursensor gemessene Temperatur unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt, wodurch die durch den Temperatursensor gemessene Temperatur über den Grenzwert gesteigert beziehungsweise angehoben wird.
• Die Erfindung wird anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
• 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe als Windschutzscheibe mit elektrisch steuerbarer Sonnenblende,
• 2 einen Querschnitt durch die Windschutzscheibe aus 1,
• 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs Z aus 2 und
• 4 eine schematische Darstellung zur Ausführung der Erfindung in Art eines Funktions-Blockschaltbildes.
• 1 zeigt schematisch eine Windschutzscheibe 1 mit elektrisch steuerbarer Sonnenblende S als bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften als Teil einer erfindungsgemäßen Verbundscheibenanordnung, und 2 und 3 zeigen jeweils Details hiervon. Die Windschutzscheibe 1 umfasst eine Außenscheibe 1a und eine Innenscheibe 1b, die über eine Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1a weist eine Dicke von z.B. 1,6 oder 2,1 mm auf und besteht aus einem Kalk-Natron-Glas. Die Innenscheibe 1b weist eine Dicke von 1,6 mm auf und besteht aus einem klaren Kalk-Natron-Glas. Die Windschutzscheibe weist eine in Einbaulage dem Dach zugewandte Oberkante D und eine in Einbaulage dem Motorraum zugewandte Unterkanten M auf.
• Die Windschutzscheibe 1 ist in einem Bereich oberhalb des zentralen Sichtbereichs B (wie in ECE-R43 definiert) mit einer elektrisch steuerbaren Sonnenblende S ausgestattet. Die Sonnenblende S ist durch eine kommerzielle erhältliche PDLC-Mehrschichtfolie als Funktionselement 4 gebildet, das in eine Aussparung in der Zwischenschicht 3 eingelagert ist. Die Höhe der Sonnenblende beträgt beispielsweise 21 cm.
• An den Seitenkanten des Funktionselementes 4 (der Sonnenblende S) ist jeweils ein Funktionselement-Busbar 4a, 4b zum elektrischen Anschluss an eine (nicht gezeigte) Ansteuerschaltung gebildet.
• Wie 1 und 2 zeigen, ist nahezu die gesamte Fläche der Windschutzscheibe 1 (mit Ausnahme der unmittelbaren seitlichen Randbereiche) mit einer Heizwiderstandsschicht 11 auf der Innenfläche der Innenscheibe 2 versehen. An deren Seitenkanten ist jeweils ein Heizstrom-Busbar 11a, 11b aufgebracht. Bei der Heizwiderstandsschicht 11 handelt es sich um eine transparente geschlossene Beschichtung (z.B. aus Silber), wie sie dem Fachmann von handelsüblichen heizbaren Windschutzscheiben für PKW an sich bekannt ist. Bei den Heizstrom-Busbars 11a, 11b handelt es sich um (als solche ebenfalls bekannte) leitfähige Dickschicht-Streifen, beispielsweise aus einer thermisch behandelten Silberpaste.
• Wie aus der Querschnittsdarstellung von 2 zu erkennen ist, umfasst die Zwischenschicht 3 hier insgesamt drei thermoplastische 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 1a verbunden, die zweite thermoplastische Schicht 3b mit der Innenscheibe 1b. Die dazwischenliegende dritte thermoplastische Schicht 3c weist einen Ausschnitt auf, in welchen die zugeschnittene PDLC-Mehrschichtfolie im Wesentlichen passgenau, das heißt an allen Seiten etwa bündig, eingelegt ist. Die dritte thermoplastische Schicht 3c bildet also gleichsam eine Art Passepartout für das etwa 0,4 mm dicke Funktionselement 4, welches somit rundum in thermoplastisches Material eingekapselt und dadurch geschützt ist.
• Die erste thermoplastische Schicht 3a weist einen getönten Bereich 3a' auf, der zwischen dem Funktionselement 4 und der Außenscheibe 1 angeordnet ist. Die Lichttransmission der Windschutzscheibe wird dadurch im Bereich der Sonnenblende 4 zusätzlich herabgesetzt und das milchige Aussehen des PDLC-Funktionselements 4 im diffusiven Zustand abgemildert. Die Ästhetik der Windschutzscheibe wird dadurch deutlich ansprechender gestaltet. Die erste thermoplastische Schicht 3a weist im Bereich 3a' beispielsweise eine durchschnittliche Lichttransmission von 30% auf, womit gute Ergebnisse erzielt werden. Der Bereich 3a' kann homogen getönt sein. Oft ist es jedoch optisch ansprechender, wenn die Tönung in Richtung der Unterkante des Funktionselements 4 geringer wird, so dass der getönte und der ungetönte Bereich fließend ineinander übergehen. Im dargestellten Fall sind die Unterkanten des getönten Bereichs 3a' und des PDLC-Funktionselements 4 bündig angeordnet. Dies ist aber nicht notwendigerweise der Fall. Es ist ebenso möglich, dass der getönte Bereich 3a' über das Funktionselement 4 übersteht oder dass umgekehrt das Funktionselement 4 über den getönten Bereich 3a' übersteht.
• Das steuerbare Funktionselement 4 ist wie 3 zeigt, 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 angelegten elektrischen Spannung ausrichten, wodurch die optischen Eigenschaften geregelt werden können. Die Trägerfolien 6, 7 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von beispielsweise ca. 0,2 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 durch einen silberhaltigen Siebdruck) und nicht dargestellte Verbindungskabel mit der Bordelektrik verbindbar.
• Die Windschutzscheibe weist, wie üblich, einen umlaufenden peripheren Abdeckdruck 10 auf, der durch eine opake Emaille auf den innenraumseitigen Oberflächen (in Einbaulage dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt) der Außenscheibe 1a und der Innenscheibe 1b ausgebildet ist. Der Abstand des Funktionselements 4 zur Oberkante D und den Seitenkanten der Windschutzscheibe ist kleiner als die Breite des Abdeckdrucks 10, so dass die Seitenkanten des Funktionselements 4 - mit Ausnahme der zum zentralen Sichtfeld B weisenden Seitenkante - durch den Abdeckdruck 10 verdeckt sind. Auch die nicht dargestellten elektrischen Anschlüsse werden sinnvollerweise im Bereich des Abdeckdrucks 10 angebracht und somit versteckt.
• 4 ist eine schematische Darstellung einer Verbundscheibenanordnung 12, die eine Verbundscheibe (Windschutzscheibe) 1 der oben erläuterten Art umfasst, in Form eines Funktions-Blockschaltbildes. Die Verbundscheibe 1 ist hier in Art einer Explosionsdarstellung dargestellt, und die Bezeichnung ihrer Komponenten entspricht der Bezeichnung in 1 bis 3.
• Die Funktionselement-Busbars 4a, 4b des Funktionselementes 4 sind über (nicht gesondert bezeichnete) Verbindungsleitungen innerhalb und außerhalb der Verbundscheibe mit einer Ansteuerschaltung 13 des optoelektronischen Funktionselementes 4 verbunden, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann und deren Aufbau und Funktionsweise daher hier nicht erläutert werden. Andererseits sind die Heizstrom-Busbars 11a, 11b auf der Heizwiderstandsschicht 11 über eine Heiz-Steuereinheit mit einer Heizstromquelle 15 verbunden. Auch diese Heizeinrichtung der Verbundscheibe 1 ist grundsätzlich von handelsüblichen heizbaren Windschutzscheiben mit transparenter Heizwiderstandsschicht bekannt und wird hier daher ebenfalls nicht genauer beschrieben.
• Innerhalb der Windschutzscheibe 1 und angrenzend an das optoelektronische Funktionselement 4 ist ein Temperaturfühler 16 von an sich bekannter Bauart vorgesehen, der mit einem Eingang der Heiz-Steuereinheit 14 verbunden ist. Das Signal des Temperatursensors 16, welches die Ist-Temperatur der aktiven Schicht des Funktionselementes 4 wiedergibt, dient als Eingangsgröße für die Steuerung der Energiezuführung zu den Anschlüssen (Busbars) 11a, 11b der Heizwiderstandsschicht 11.
• Die Ausführung der Erfindung ist insgesamt nicht auf die oben hervorgehobenen Aspekte und oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen der anhängenden Ansprüche liegen.
• Bezugszeichenliste

1

Windschutzscheibe

1a

Außenscheibe

1b

Innenscheibe

3

thermoplastische Zwischenschicht

3a

erste Schicht der Zwischenschicht 3

3a'

getönter Bereich der ersten Schicht 3a

3b

zweite Schicht der Zwischenschicht 3

3c

dritte Schicht der Zwischenschicht 3

4

Funktionselement mit elektrisch regelbaren optischen Eigenschaften

4a, 4b

Funktionselement-Busbar

5

aktive Schicht des Funktionselements 4

6

erste Trägerfolie des Funktionselements 4

7

zweite Trägerfolie des Funktionselements 4

8, 9

Flächenelektrode des Funktionselements 4

10

Abdeckdruck

11

Heizwiderstandsschicht

11a, 11b

Heizstrom-Busbar

12

Verbundscheibenanordnung

13

Ansteuerschaltung des optoelektronischen Funktionselementes

14

Heiz-Steuereinheit

15

Heizstromquelle

16

Temperatursensor

B

Sichtbereich

D

Scheibenoberkante

M

Scheibenunterkante

S

Sonnenblende

X-X'

Schnittlinie

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102008026339 A1 [0003]
• DE 102013001334 A1 [0004]
• DE 102005049081 B3 [0004]
• DE 102005007427 A1 [0004]
• DE 102007027296 A1 [0004]
• US 5111329 A [0006]

Claims (10)

1. Verbundscheibenanordnung, insbesondere Fahrzeugverglasungseinheit, mit - einer Verbundscheibe (1) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, umfassend eine Außenscheibe (1a) und eine Innenscheibe (1b), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, wobei ein Funktionselement (4) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften in die Zwischenschicht (3) eingelagert ist, umfassend eine aktive Schicht (5), der an beiden Oberflächen transparente flächige Steuerelektroden (8, 9) zugeordnet sind, zwischen einer ersten Trägerfolie (6) und einer zweiten Trägerfolie (7), und wobei auf der Innenseite der Innenscheibe (1b) oder der Außenscheibe (1a) oder innerhalb der Zwischenschicht (3) eine transparente Heizwiderstandsschicht (11) aufgebracht ist, auf der an oder nahe gegenüberliegenden Kanten jeweils ein Busbar (11a, 11b) zum Anschluss an eine Heizstromquelle angeordnet ist, -einer Ansteuereinheit (13) zur Steuerung der optischen Eigenschaften des Funktionselementes (4), - einem Temperatursensor (16), - einer Heizstromquelle (15) zum Anlegen eines Heizstromes an die Busbars (11a, 11b) der Heizwiderstandsschicht (11) und - einer Heiz-Steuereinheit (14) zum Steuern der Zuführung von Heizstrom an die Heizwiderstandsschicht zur Einstellung einer vorbestimmten Temperatur oder eines vorbestimmten Temperaturbereiches der aktiven Schicht (5) des Funktionselementes (4), wobei die Heiz-Steuereinheit (14) geeignet ist, Heizstrom zuzuführen, sobald eine durch den Temperatursensor (16) gemessene Temperatur unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt, um die Temperatur über den Grenzwert zu steigern.
2. Verbundscheibenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Funktionselement (4) ein PDLC-Funktionselement, PNLC-Funktionselement, SPD-Funktionselement oder elektrochromes Funktionselement ist.
3. Verbundscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der besagte Grenzwert 0 °C beträgt, bevorzugt 3°C, besonders bevorzugt 5°C.
4. Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Funktionselement (4) in einem ersten Teilbereich (S) der Verbundscheibe vorgesehen ist und die Heizwiderstandsschicht (11) sich über einen zweiten Teilbereich der Verbundscheibe erstreckt, der den ersten Teilbereich einschließt.
5. Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Heizwiderstandsschicht (11) den überwiegenden Teil der Fläche, insbesondere die gesamte Fläche, der Verbundscheibe bedeckt.
6. Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Temperatursensor (16) in der Verbundscheibe integriert ist.
7. Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verbundscheibe (1) ausgebildet ist als Windschutzscheibe oder Dachverglasung eines Straßenfahrzeugs, insbesondere PKW.
8. Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Heiz-Steuereinheit (14) eingangsseitig mit dem Temperatursensor (16) verbunden ist.
9. Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Heiz-Steuereinheit (14) mit einem Regelkreis ausgestattet ist, um die Temperatur über dem besagten Grenzwert zu halten.
10. Straßenfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer Verbundscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

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