СИСТЕМА СТЕКЛА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ ОБОГРЕВАЕМОЕ МНОГОСЛОЙНОЕ СТЕКЛО, ИМЕЮЩЕЕ ЕМКОСТНУЮ ОБЛАСТЬ КОММУТАЦИИ
GLASS SYSTEM, INCLUDING HEATED MULTILAYER GLASS HAVING CAPACITIVE SWITCHING AREA

Изобретение касается системы стекла, включающей в себя электрообогреваемое многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации, способа его изготовления и его применения.
Многослойные стекла обычно включают в себя два стекла, например, наружное стекло и внутреннее стекло, которые соединены друг с другом промежуточным слоем, например, из термопластичной поливинилбутиральной (ПВБ) пленки. Электрообогреваемые многослойные стекла оснащены, например, нагревательными проволоками и часто применяются в транспортной технике, например, в качестве бокового стекла, которое известно из DE10126869A1 или WO2005055667A2. Нагревательные проволоки заделаны в поверхность термопластичного промежуточного слоя. Для электрического контактирования нагревательных проволок обычно предусмотрены токособирательные шины. Надлежащие токособирательные шины представляют собой, например, полосы медной фольги, которые соединяются с внешним источником напряжения. Нагревательные проволоки проходят между токособирательными шинами, так что после подачи электрического напряжения через нагревательные проволоки может течь электрический ток, благодаря чему достигается эффект нагрева.
Известно, что области коммутации могут образовываться плоским электродом или системой двух связанных электродов, например, в виде емкостных областей коммутации. Если к области коммутации приближается какой-либо объект, то изменяется емкость плоского электрода относительно земли или емкость конденсатора, образованного двумя связанными электродами. Изменение емкости измеряется с помощью коммутационной системы или сенсорной электроники, и при превышении некоторого порогового значения инициируется сигнал коммутации. Коммутационные системы для емкостных коммутаторов известны, например, из DE 20 2006 006 192 U1, EP 0 899 882 A1, US 6,452,514 B1 и EP 1 515 211 A1.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить усовершенствованное обогреваемое многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации, которая может просто и экономично интегрироваться в многослойное стекло, и которая не препятствует или только немного препятствует видимости сквозь стекло. С помощью емкостной области коммутации может простым образом создаваться датчик касания. Задача настоящего изобретения в соответствии с изобретением решается с помощью системы стекла, включающей в себя обогреваемое многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации, по независимому п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.
Многослойное стекло предпочтительно представляет собой стекло транспортного средства, такое как боковое стекло, ветровое стекло, заднее стекло или стекло крыши. Но многослойное стекло может также представлять собой архитектурное стекло или остекление в предмете мебели, например, холодильнике, морозильнике или электрическом нагревателе либо зеркальном элементе.
Многослойное стекло представляет собой предпочтительно боковое стекло для открываемого бокового окна транспортного средства. Под этим понимается боковое окно, которое может открываться и снова закрываться путем по существу вертикального смещения бокового стекла внутрь двери кузова.
Многослойное стекло и, в частности, боковое стекло имеет верхнюю кромку, нижнюю кромку, переднюю кромку и заднюю кромку. В случае бокового стекла верхней кромкой называется боковая кромка бокового стекла, которая в положении монтажа указывает вверх. Нижней кромкой называется боковая кромка, которая в положении монтажа указывает вниз к земле. Передней кромкой называется боковая кромка, которая направлена в направлении движения вперед. Задней кромкой называется боковая кромка, которая направлена в направлении движения назад.
В системе стекла предлагаемое изобретением многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации, включает в себя по меньшей мере следующие признаки:
- подложку и верхнее стекло, а также
- по меньшей мере один первый промежуточный слой, который плоскостно расположен между подложкой и верхним стеклом,
при этом
- между подложкой и первым промежуточным слоем или между верхним стеклом и первым промежуточным слоем по меньшей мере на отдельных участках расположена пленка-основа, имеющая электропроводный слой,
- по меньшей мере одна область этого электропроводного слоя образует емкостную область коммутации,
- емкостная область коммутации имеет область касания, область линии ввода и область подключения, область линии ввода электрически соединяет область касания с областью подключения, и область подключения может электрически соединяться с сенсорной электроникой, и
- между подложкой и верхним стеклом расположены по меньшей мере одна нагревательная проволока и по меньшей мере две токособирательных шины, при этом по одному концу нагревательной проволоки соединено электропроводящим соединением с каждой из собирательных шин, так что при подаче электрического напряжения на токособирательные шины через нагревательную проволоку может течь ток нагрева, вследствие чего нагревательная проволока может нагреваться.
Благодаря возможности нагрева нагревательной проволоки многослойное стекло является обогреваемым.
При одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения второй вход сенсорной электроники соединен с электрической массой.
При одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения емкостная область коммутации в проекции через многослойное стекло перекрывается с по меньшей мере одной нагревательной проволокой.
Z
Z
Z
Z
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения отношение длины l к ширине b области линии ввода меньше или равно 1:700 и предпочтительно составляет от 1:1 до 1:100. Если область линии ввода не имеет постоянной ширины b, например, когда она выполнена трапецеидальной или каплеобразной, то в рамках настоящего изобретения под шириной b понимается усредненная ширина области линии ввода.
Z
Z
Длина l области линии ввода составляет предпочтительно от 1 см до 70 см и особенно предпочтительно от 3 см до 8 см. Ширина b области линии ввода составляет предпочтительно от 0,5 мм до 10 мм и особенно предпочтительно от 0,5 мм до 2 мм. Форма области линии ввода является предпочтительно прямоугольной, полосообразной или линейной.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла область подключения расположена у наружного края стекла. При этом расстояние до наружного края составляет предпочтительно меньше 10 см, особенно предпочтительно меньше 0,5 см. Это позволяет маскировать электрическое контактирование области подключения, например, с помощью провода из фольги, под визуально незаметной черной печатью или путем закрывания, например, корпусом камеры.
2
2
2
2
B
B
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением области коммутации область касания имеет площадь от 1 см до 200 см, особенно предпочтительно от 1 см до 9 см. Длина l области касания составляет предпочтительно от 1 см до 14 см и особенно предпочтительно от 1 см до 3 см. Максимальная ширина b области касания составляет предпочтительно от 1 см до 14 см и особенно предпочтительно от 1 см до 3 см. Область касания может, в принципе, иметь какую угодно форму. Особенно подходящие области касания выполнены круглыми, эллиптическими или каплеобразными. Альтернативно возможны многоугольные формы, например, треугольники, квадраты, прямоугольники, трапеции или четырехугольники иного вида или многоугольники более высокого порядка.
Z
B
В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемой изобретением области коммутации отношение ширины b области линии ввода к максимальной ширине b области касания составляет по меньшей мере 1:2 и, в частности, по меньшей мере 1:10. При этом могут достигаться особенно хорошие результаты коммутации.
1
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением стекла ширина t разделительных линий составляет от 30 мкм до 200 мкм и предпочтительно от 70 мкм до 140 мкм. Такие тонкие разделительные линии допускают надежную и достаточно высокую электрическую изоляцию и одновременно не мешают или только немного мешают видимости сквозь многослойное стекло.
Область коммутации представляет собой емкостную область коммутации, то есть она выполнена специально для емкостного обнаружения касания. В одном из предпочтительных вариантов осуществления область коммутации образует при этом плоский электрод. Емкость этого плоского электрода измеряется с помощью внешней емкостной сенсорной электроники. Емкость плоского электрода относительно земли изменяется, когда какое-либо тело (в частности, человеческое тело или предмет, имеющий диэлектрическую постоянную, сравнимую с диэлектрической постоянной человеческого тела), оказывается вблизи него или, например, касается слоя изолятора поверх плоского электрода. Слой изолятора включает в себя, в частности, саму подложку. Изменение емкости измеряется сенсорной электроникой, и при превышении некоторого порогового значения инициируется коммутационный сигнал. Область коммутации задается формой и размером плоского электрода.
Наряду с только что изложенным измерением емкости относительно земли может также осуществляться дифференциальное измерение емкости между электропроводным слоем и какой-либо другой электропроводной областью.
В одной альтернатив предлагаемого изобретением многослойного стекла, которая не является частью изобретения, электропроводный слой разделен по меньшей мере одной не имеющей покрытия разделительной линией на емкостную область коммутации и окружающую область. Окружающая область через другую область подключения может соединяться с сенсорной электроникой. То есть многослойное стекло контактируется с четырьмя линиями ввода: одна линия ввода для емкостной области коммутации, одна линия ввода для окружающей области и две линии ввода для токособирательных шин для электрического нагрева с помощью нагревательной проволоки.
В такой системе емкостная область коммутации и окружающая область образуют два электрода, которые связаны друг с другом емкостной связью. Емкость образованного этими электродами конденсатора изменяется при приближении какого-либо тела, например, части человеческого тела. Изменение емкости измеряется сенсорной электроникой, и при превышении некоторого порогового значения инициируется сигнал коммутации. Чувствительная область задается формой и размером области, в которой электроды связаны емкостной связью.
В соответствии с изобретением коммутирующая схема нагрева, то есть коммутирующая схема из нагревательной проволоки и токособирательных шин, в качестве второго электрода соединена с сенсорной электроникой. То есть нагревательная проволока и токособирательные шины выполняют функцию окружающей области. Это особенно предпочтительно, так как электрическое соединение этого второго электрода с сенсорной электроникой может также осуществляться вне многослойного стекла, например, в области одной из линий ввода, которыми токособирательные шины подключены к рабочему напряжению для функции нагрева, в частности с проводом массы. При этом отпадает отдельный ввод к окружающей области, и все многослойное стекло контактирует только лишь с тремя вводами: одна линия ввода для емкостной области коммутации и две линии ввода для токособирательных шин, при этом одна из линий ввода служит для токособирательных шин в качестве электрического проводного соединения со вторым входом сенсорной электроники.
Емкостная область коммутации и при необходимости окружающая область или, соответственно, коммутирующая схема нагрева интегрированы в предлагаемое изобретением многослойное стекло. То есть не нужен никакой коммутатор или сравнимый отдельный конструктивный элемент, который должен устанавливаться на многослойном стекле. Многослойное стекло предпочтительно также не имеет никаких прочих конструктивных элементов, которые расположены в области сквозной видимости на его поверхностях. Это особенно предпочтительно с точки зрения тонкой конструкции многослойного стекла, а также только небольшого нарушения видимости сквозь многослойное стекло.
Предлагаемая изобретением система стекла включает в себя предлагаемое изобретением многослойное стекло и сенсорную электронику, которая через область подключения электрически соединена с емкостной областью коммутации и при необходимости через другую область подключения с окружающей областью или коммутирующей схемой нагрева. Сенсорная электроника представляет собой емкостную сенсорную электронику.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением коммутационной системы чувствительность сенсорной электроники выбрана так, что сенсорная электроника при касании области касания человеческим пальцем на подложке подает сигнал коммутации, а при касании области касания на верхнем стекле не подает сигнала коммутации или подает другой сигнал коммутации. Разумеется, что касание области касания может также осуществляться несколькими пальцами или другой частью человеческого тела. Под касанием в рамках этого изобретения понимается всяческое взаимодействие с областью коммутации, которое приводит к измеряемому изменению измеряемого сигнала, то есть здесь емкости. В частности, это касание наружной поверхности многослойного стекла в зоне, которая получается при ортогональной проекции области касания на наружную поверхность.
I
A
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения емкость c на единицу площади между областью касания и наружной поверхностью (IV) подложки больше емкости c на единицу площади между областью касания и наружной поверхностью (I) верхнего стекла.
I
A
Емкость c или, соответственно, c на единицу площади определена как емкость плоского конденсатора той области многослойного стекла, которая получается при ортогональной проекции области касания между областью касания и наружной поверхностью подложки или, соответственно, наружной поверхностью верхнего стекла, при этом получающаяся емкость нормируется по площади области касания. При этом наружная поверхность означает поверхность многослойного стекла, которая указывает наружу, то есть от многослойного стекла. Внутренняя поверхность означает, соответственно, поверхность подложки или верхнего стекла, которая указывает внутрь многослойного стекла и плоскостно соединена с промежуточным слоем.
Следовательно, емкость на единицу площади является нормированной по площади емкостью всех последовательностей слоев (покрытий) от электропроводного слоя до соответствующей наружной поверхности многослойного стекла.
I
A
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла отношение емкости c на единицу площади к емкости c на единицу площади больше или равно 1,1:1, предпочтительно больше или равно 1,2:1. Для таких отношений касание наружной поверхности подложки может уже хорошо отличаться от касания наружной поверхности верхнего стекла.
Подаваемые сигналы коммутации могут быть любыми и адаптированы к требованиям данного применения. Так, сигнал коммутации может означать положительное напряжение, например, 12 В, отсутствие сигнала коммутации означать, например, 0 В, а другой сигнал коммутации означать, например, +6. Сигналы коммутации могут также соответствовать обычным у CAN-шины напряжениям CAN_High (высокий уровень) и CAN_Low (низкий уровень) и изменяться около некоторого значения напряжения, лежащего между ними. Сигнал коммутации может быть также импульсным и/или кодированным цифровым методом.
Чувствительность сенсорной электроники может определяться в зависимости от размера области касания и в зависимости от толщины подложки, промежуточных слоев и верхнего стекла в рамках простых экспериментов.
Особое преимущество такой предлагаемой изобретением системы стекла заключается в том, что сигнал коммутации может инициироваться только при касании многослойного стекла с одной из двух наружных поверхностей. При применении системы стекла в стекле транспортного средства и встраивании многослойного стекла стороной подложки в направлении внутреннего пространства транспортного средства, может, например, надежно предотвращаться инициирование процесса коммутации людьми снаружи или нежелательное инициирование процесса коммутации дождем или движением стеклоочистителя, без решающего изменения общепринятой конструкции стекол для многослойного безопасного стекла. Это было для специалиста непредвиденным и неожиданным.
В комбинации с только что описанной системой стекла или альтернативно этому чувствительность сенсорной электроники может выбираться так, чтобы при касании области касания на подложке и/или верхнем стекле человеческим пальцем она подавала сигнал коммутации, а при касании области подвода на подложке и/или верхнем стекле не подавала сигнала коммутации или подавала другой сигнал коммутации.
Чувствительность сенсорной электроники может определяться в зависимости от размера области касания и в зависимости от геометрии, а также аспектного отношения между шириной и длиной области подвода в рамках простых экспериментов. При этом особенно предпочтительно, когда выбирается как можно меньшая ширина области подвода.
Особое преимущество этого варианта осуществления предлагаемой изобретением системы стекла заключается в том, что сигнал коммутации может инициироваться только при касании наружной поверхности многослойного стекла над областью касания или ее непосредственной окрестностью, и так возможно точное управление процессом коммутации и, например, предотвращается ошибочная коммутация.
В одном из предпочтительных усовершенствований предлагаемой изобретением системы стекла область подключения соединена с плоским проводом, и этот плоский провод выведен из стекла. Тогда эта интегрированная система стекла может особенно просто в месте применения соединяться с источником напряжения и сигнальным проводом, который обрабатывает сигнал коммутации сенсорной схемы, например, в транспортном средстве с использованием CAN-шины.
В качестве подложки и верхнего стекла пригодны, в принципе, все электроизолирующие подложки, которые в условиях изготовления и применения предлагаемого изобретением многослойного стекла являются термически и химически стойкими, а также устойчивыми в размерах.
Подложка и/или верхнее стекло содержат предпочтительно стекло, особенно предпочтительно плоское стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натрий-кальциевое стекло или прозрачные полимерные материалы, предпочтительно жесткие прозрачные полимерные материалы, в частности полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, полиамид, полиэфир, поливинилхлорид и/или их смеси. Подложка и/или верхнее стекло предпочтительно являются прозрачными, в частности для применения стекла в качестве ветрового стекла или заднего стекла транспортного средства или других применений, при которых желательно высокое светопропускание. Под просвечивающим в смысле изобретения понимается стекло, которое имеет пропускание в видимой области спектра больше 70%. Но для стекол, которые не находятся в релевантном для движения поле зрения водителя, например, для стекол крыши, пропускание может быть также намного ниже, например, больше 5%.
2
2
Толщина подложки и/или верхнего стекла может широко варьироваться и так замечательно адаптироваться к требованиям отдельного случая. Предпочтительно применяются стандартные толщины от 1,0 мм до 25 мм, предпочтительно от 1,4 мм до 2,5 мм для стекла транспортного средства и предпочтительно от 4 мм до 25 мм для мебели, приборов и зданий, в частности для электрических нагревателей. Размер стекла может широко варьироваться и ориентируется на размер предлагаемого изобретением применения. Подложка и при необходимости верхнее стекло, например, в транспортном машиностроении и архитектурной области имеют обычные площади от 200 см до 20 м.
Многослойное стекло может иметь любую трехмерную форму. Предпочтительно эта трехмерная форма не имеет теневых зон, так что она, например, может снабжаться покрытием путем катодного распыления. Предпочтительно подложки являются плоскими или слегка либо сильно изогнутыми в одном направлении или в нескольких направлениях. В частности, применяются плоские подложки. Эти стекла могут быть бесцветными или окрашенными.
r,1/4
Подложка и/или верхнее стекло имеют предпочтительно относительную диэлектрическую проницаемость ε от 2 до 8 и особенно предпочтительно от 6 до 8. При таких относительных диэлектрических проницаемостях удалось достичь особенно хорошего отличия касанием поверхности касания над наружной поверхностью подложки от наружной поверхности верхнего стекла.
Подложки и/или верхние стекла соединяются друг с другом по меньшей мере одним первым и одним вторым промежуточным слоем. Промежуточный слой предпочтительно прозрачный, содержит предпочтительно по меньшей мере один полимерный материал, предпочтительно поливинилбутирал (ПВБ), этиленвинилацетат (ЭВА) и полиэтилентерефталат (ПЭТ). Но промежуточный слой может также, например, содержать полиуретан (ПУ), полипропилен (ПП), полиакрилат, полиэтилен (ПЭ), поликарбонат (ПК), полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевые смолы, акрилаты, фторированные этилен-пропилены, поливинилфторид и/или этилен-тетрафторэтилен, или их сополимеры или смеси. Промежуточный слой может образовываться одной или же несколькими расположенными друг над другом пленками, при этом толщина пленки предпочтительно составляет от 0,025 мм до 1 мм, обычно 0,38 мм или 0,76 мм. То есть первый или второй промежуточный слой могут состоять каждый из одной или из нескольких пленок. Промежуточные слои могут быть предпочтительно термопластичными и после ламинации склеивать друг с другом подложку, верхнее стекло и возможные другие промежуточные слои. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла первый промежуточный слой выполнен в виде клейкого слоя из клея, с помощью которого пленка-основа наклеена на подложку. В этом случае промежуточный слой предпочтительно имеет размеры пленки-основы.
Промежуточный слой предпочтительно имеет относительную диэлектрическую проницаемость от 2 до 4 и особенно предпочтительно от 2,1 до 2,9. При таких относительных диэлектрических проницаемостях удалось достичь особенно хорошего отличия касания поверхности касания над наружной поверхностью подложки от наружной поверхности верхнего стекла.
Предлагаемая изобретением пленка-основа предпочтительно является прозрачной. Она содержит полиэтилентерефталатную (ПЭТ)-пленку или состоит из нее. Толщина пленки-основы составляет предпочтительно от 0,025 мм до 0,1 мм. Пленка-основа имеет предпочтительно относительную диэлектрическую проницаемость от 2 до 4 и особенно предпочтительно от 2,7 до 3,3. С помощью таких пленок-основ могут изготавливаться особенно хорошие многослойные стекла, так как такие тонкие пленки-основы могут хорошо и визуально незаметно интегрироваться в многослойное стекло даже при расположении только на отдельных участках. Одновременно могут создаваться хорошие и селективные сигналы коммутации. Предлагаемый изобретением электропроводный слой предпочтительно расположен на поверхности пленки-основы, то есть на ровно одной из двух сторон пленки-основы (то есть на ее передней стороне или ее задней стороне).
Термины «подложка» и «верхнее стекло» выбраны для того, чтобы различать эти два стекла у предлагаемого изобретением многослойного стекла. С этими терминами не связано никакое суждение о геометрическом расположении. Если предлагаемое изобретением многослойное стекло предусмотрено, например, для того, чтобы в отверстии, например, транспортного средства или здания, отделять внутреннее пространство от наружной окрестности, то подложка может быть обращена к внутреннему пространству или к наружной окрестности.
Электропроводный слой содержит предпочтительно прозрачное электропроводное покрытие. Прозрачное означает здесь проницаемое для электромагнитного излучения, предпочтительно электромагнитного излучения с длиной волны от 300 нм до 1300 нм и, в частности, для видимого света.
Предлагаемые изобретением электропроводные слои известны, например, из DE 20 2008 017 611 U1, EP 0 847 965 B1 или WO2012/052315 A1. Они содержат обычно один или несколько, например, два, три или четыре электропроводных функциональных слоя. Функциональные слои содержат предпочтительно по меньшей мере один металл, например, серебро, золото, медь, никель и/или хром, или металлический сплав. Функциональные слои содержат особенно предпочтительно по меньшей мере 90 вес. % металла, в частности по меньшей мере 99,9 вес. % металла. Функциональные слои могут состоять из металла или металлического сплава. Функциональные слои содержат особенно предпочтительно серебро или содержащий серебро сплав. Такие функциональные слои обладают особенно предпочтительной электрической проводимостью при одновременно высокой прозрачности в видимой области спектра. Толщина функционального слоя составляет предпочтительно от 5 нм до 50 нм, особенно предпочтительно от 8 нм до 25 нм. В этой области для толщины функционального слоя достигается предпочтительно высокая прозрачность в видимой области спектра и особенно предпочтительная электрическая проводимость.
Обычно между каждыми двумя соседними функциональными слоями расположен по меньшей мере один диэлектрический слой. Предпочтительно под первым и/или над последним функциональным слоем расположен другой диэлектрический слой. Диэлектрический слой содержит по меньшей мере один отдельный слой их диэлектрического материала, например, содержащий нитрид, такой как нитрид кремния, или оксид, такой как оксид алюминия. Но диэлектрический слой может также включать в себя несколько отдельных слоев, например, отдельные слои из диэлектрического материала, сглаживающие слои, адаптирующие слои, блокирующие слои и/или противоотражательные слои. Толщина диэлектрического слоя составляет, например, от 10 нм до 200 нм.
Эта слоистая конструкция получается, в общем и целом, в последовательности процессов осаждения, которые выполняются вакуумным способом, таким как катодное распыление с использованием магнитного поля.
Другие надлежащие электропроводные слои содержат предпочтительно оксид индия-олова (ITO), оксид олова с примесью фтора (SnO2:F) или оксид цинка с примесью алюминия (ZnO:Al).
Электропроводный слой может, в принципе, представлять собой любое покрытие, допускающее возможность электрического контактирования. Если предлагаемое изобретением стекло должно обеспечивать возможность сквозной видимости, что, например, имеет место у оконных стекол, то электропроводный слой предпочтительно является предпочтительно прозрачным. В одном из предпочтительных вариантов осуществления электропроводный слой представляет собой слой или слоистую конструкцию из нескольких отдельных слоев, имеющую общую толщину, меньше или равную 2 мкм, особенно предпочтительно меньше или равную 1 мкм.
Предпочтительный прозрачный электропроводный слой имеет поверхностное сопротивление от 0,4 Ом/квадрат до 200 Ом/квадрат. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления предлагаемый изобретением электропроводный слой имеет поверхностное сопротивление от 0,5 Ом/квадрат до 20 Ом/квадрат. Покрытия, имеющие такие поверхностные сопротивления, особенно пригодны для обогрева стекол транспортных средств при обычных бортовых напряжениях от 12 В до 48 В или у электрических транспортных средств, имеющих обычные бортовые напряжения до 500 В.
Электропроводный слой может распространяться по всей поверхности одной стороны пленки-основы. Но альтернативно электропроводный слой может распространяться только по некоторой части поверхности пленки-основы. Электропроводный слой может иметь одну или несколько зон, не имеющих покрытия. Эти зоны могут быть проницаемыми для электромагнитного излучения и известны, например, как окна для передачи данных или окна для связи.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла электропроводный сой расположен, будучи удален от края многослойного стекла на ширину от 2 мм до 50 мм, предпочтительно от 5 мм до 20 мм. Тогда электропроводный слой не имеет контакта с атмосферой и предпочтительно защищен внутри многослойного стекла промежуточными слоями от повреждений и коррозии.
Электрический подвод выполнен предпочтительно в виде пленочного провода или гибкого пленочного провода (плоский провод, плоский ленточный провод). Под пленочным проводом понимается электрический провод, ширина которого значительно больше, чем его толщина. Такой пленочный провод представляет собой, например, полосу или ленту, содержащую или состоящую из меди, луженой меди, алюминия, серебра, золота или их сплавов. Пленочный провод имеет, например, ширину от 2 мм до 16 мм и толщину от 0,03 мм до 0,1 мм. Пленочный провод может иметь изолирующую, предпочтительно полимерную оболочку, например, на основе полиимида. Пленочные провода, которые пригодны для контактирования электропроводных покрытий в стеклах, имеют общую толщину, например, только 0,3 мм. Такие тонкие пленочные провода могут без затруднений заделываться между отдельными стеклами в термопластичный промежуточный слой. В ленте пленочного провода могут находиться несколько электроизолированных друг от друга, обладающих проводимостью слоев.
Альтернативно в качестве электрического подвода могут также применяться тонкие металлические проволоки. Эти металлические проволоки содержат, в частности, медь, вольфрам, золото, серебро или алюминий, либо сплавы по меньшей мере двух из этих металлов. Сплавы могут также содержать молибден, рений, осмий, иридий, палладий или платину.
Электрическое проводное соединение между областями подключения электропроводного слоя на пленке-основе и электрическим подводом осуществляется предпочтительно с помощью электропроводных клеев, которые делают возможным надежное и долговечное электрическое проводное соединение между областью подключения и подводом. Альтернативно электрическое проводное соединение может также осуществляться с помощью клемм, так как клеммовое соединение фиксируется от соскальзывания с помощью процесса ламинирования. Альтернативно подвод может также печататься на область подключения, например, посредством металлосодержащей и, в частности, содержащей серебро электропроводной печатной пасты.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предлагаемое изобретением многослойное стекло имеет светоизлучающее средство и светоотклоняющее средство. При этом светоизлучающее средство и светоотклоняющее средство расположены в или на подложке и/или на верхнем стекле или между промежуточными слоями или, соответственно, пленкой-основой.
Светоизлучающее средство включает в себя в соответствии с изобретением по меньшей мере один источник света, предпочтительно СИД (светоизлучающий диод) или ОСД (органический светоизлучающий диод). Особое преимущество заключается в небольших размерах и низком потреблении мощности. Диапазон длины волны, эмитируемой источником света, может свободно выбираться в диапазоне видимого света, например, с практических или эстетических точек зрения. Светоизлучающее средство может включать в себя оптические элементы, в частности для направления света, предпочтительно рефлектор и/или световой волновод, например, световолокно или полимерное оптическое волокно. Светоизлучающее средство может быть расположено в любом месте подложки или верхнего стекла, в частности на боковом крае подложки или верхнего стекла либо в небольшой выемке посреди подложки или верхнего стекла.
Светоотклоняющее средство включает в себя предпочтительно частицы, точечные растры, наклейки, напластования, засечки, надрезы, штриховые растры, печать и/или трафаретную печать и предназначено для того, чтобы отбирать переносимый в подложке или в верхнем стекле свет из вышеуказанного.
Светоотклоняющее средство может быть расположено в любом положении на плоскости подложки или верхнего стекла. Особенно предпочтительно, если светоотклоняющее средство расположено в области или в непосредственной окрестности области касания и так позволяет быстро находить почти не видимую в противном случае область касания. Это особенно предпочтительно, в частности, ночью или в темноте.
Альтернативно свет может подводиться к области касания через световод, который расположен на подложке, промежуточном слое или верхнем стекле, и маркировать ее.
Альтернативно или в комбинации светоизлучающее средство может вместе со светоотклоняющим средством визуализировать информацию на стекле, например, воспроизводить или отображать состояние коммутации емкостной области коммутации, например, включена ли или выключена какая-либо электрическая функция.
В одном из альтернативных предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла область касания может напрямую маркироваться или маркирована активным источником света, предпочтительно светоизлучающим диодом (СИД), органическим светоизлучающим диодом (ОСД), лампой накаливания или другими активными светоизлучающими элементами, такими как люминесцентный материал, предпочтительно флуоресцирующий или фосфоресцирующий материал.
В другом альтернативном предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла область касания маркирована цветным, предпочтительно белым или черным, отпечатком, например, трафаретной печатью, на прозрачной подложке, промежуточном слое или верхнем стекле. Это имеет то особое преимущество, что область касания маркирована независимо от источника напряжения и долговечно. Отпечаток может также содержать люминесцентный материал, предпочтительно флуоресцирующий или фосфоресцирующий материал и/или обладать свойством послесвечения.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления токособирательные шины выполнены в виде полос электропроводной пленки. Электропроводная пленка содержит предпочтительно алюминий, медь, луженую медь, золото, серебро, цинк, вольфрам и/или олово или их сплавы, особенно предпочтительно медь.
Толщина токособирательных шин составляет предпочтительно от 10 мкм до 500 мкм, особенно предпочтительно от 30 мкм до 200 мкм, например, 50 мкм или 100 мкм. Токособирательные шины из электропроводных пленок, имеющих эти толщины, технически просты в реализации и обладают предпочтительной способностью пропускать токи большой силы.
Длина токособирательных шин зависит от исполнения многослойного стекла, в частности от длины кромки, вдоль которой расположены токособирательные шины, и количества контактируемых нагревательных проволок, и в отдельном случае может надлежащим образом выбираться специалистом. Под длиной обычно полосообразных токособирательных шин понимается их более длинное измерение, в котором они обычно законтактированы с разными нагревательными проволоками или участками нагревательной проволоки.
Ширина токособирательных шин составляет предпочтительно от 2 мм до 20 мм, особенно предпочтительно от 5 мм до 10 мм. При этом достигаются хорошие результаты в отношении мощности нагрева, а также визуальной незаметности.
Токособирательные шины могут быть напрямую или, например, с помощью паяльной массы или электропроводного клея соединены электропроводящим соединением с нагревательными проволоками.
В одном из предпочитаемых вариантов осуществления изобретения подключение соединительных кабелей к внешнему электропитанию осуществляется в области одной из боковых кромок, в примере бокового стекла транспортного средства предпочтительно в области нижней кромки. Благодаря этому соединительные кабели могут прятаться в кузове транспортного средства. Боковое стекло имеет для этого предпочтительно по меньшей мере одну линию ввода, которая электрически законтактирована с одной токособирательной шиной и, начинаясь от токособирательных шин, проходит к нижней кромке. Предпочтительно каждая токособирательная шина снабжена такой линией ввода. Линии ввода могут, например, проходить в виде прямого участка к нижней кромке, чтобы там (например, в области проекции токособирательной шины на нижнюю кромку) контактировать. Линии ввода могут заканчиваться уже внутри ламината, то есть до достижения нижней кромки, и быть законтактированы с плоским проводом. Альтернативно линии ввода могут проходить за пределы нижней кромки для контактирования с внешними соединительными кабелями вне ламината.
Линия ввода в многослойном стекле предпочтительно выполнена в виде полосы электропроводной пленки. Обладающая проводимостью пленка содержит предпочтительно алюминий, медь, луженую медь, золото, серебро, цинк, вольфрам и/или олово или их сплавы, особенно предпочтительно медь. Толщина пленки составляет предпочтительно от 10 мкм до 500 мкм, особенно предпочтительно от 30 мкм до 200 мкм, например, 50 мкм или 100 мкм. Ширина линий ввода составляет предпочтительно от 2 мм до 20 мм, особенно предпочтительно от 5 мм до 10 мм. Предпочтительно линии ввода состоят из той же пленки, что и токособирательные шины.
В одном из предпочитаемых вариантов осуществления нагревательная проволока содержит алюминий, медь, луженую медь, золото, серебро, цинк, вольфрам и/или олово или их сплавы, особенно предпочтительно медь и/или вольфрам. Это предпочтительно для мощности нагрева.
Толщина нагревательной проволоки составляет предпочтительно от 10 мкм до 200 мкм, особенно предпочтительно от 20 мкм до 100 мкм, например, 30 мкм или 70 мкм. При этом достигаются хорошие эффекты нагрева. К тому же такие проволоки являются достаточно тонкими, чтобы быть визуально незаметными.
2
В одном из предпочитаемых вариантов осуществления изобретения мощность нагрева многослойного стекла достигает по меньшей мере 250 Вт/м. При этом достигается предпочтительный эффект нагрева.
Другой аспект изобретения включает в себя способ изготовления системы стекла, включающей в себя обогреваемое многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации, включающий в себя по меньшей мере
(a) вырезание первого промежуточного слоя (3) в соответствии с требуемыми параметрами и нанесение прозрачного электропроводного слоя (6) на поверхность одной стороны пленки-основы (5) посредством катодного распыления;
(b) нанесение двух токособирательных шин (22) на поверхность первого промежуточного слоя (3) и нанесение по меньшей мере одной нагревательной проволоки (21) на поверхность первого промежуточного слоя (3), при этом нагревательная проволока (21) соединяется электропроводящим соединением с двумя токособирательными шинами (22), и
(c) создание последовательности слоев из подложки (1), первого промежуточного слоя (3), имеющего нагревательную проволоку (21) и токособирательные шины (22), пленки-основы (5), имеющей электропроводный слой (6), и верхнего стекла (4), и
(d) ламинирование последовательности слоев в одно многослойное стекло (100).
Нанесение электропроводного слоя на этапе (a) способа может осуществляться собственно известными способами, предпочтительно путем катодного распыления с использованием магнитного поля. Это особенно предпочтительно с точки зрения простого, быстрого, экономичного и равномерного нанесения покрытия на подложку. Но электропроводный слой может также, например, наноситься путем напыления, химического осаждения из газообразной фазы (англ. chemical vapour deposition, CVD), плазменного осаждения из газообразной фазы (англ. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) или гидрохимическими способами.
Пленка-основа в соответствии с этапом (a) способа может подвергаться термообработке. При этом пленка-основа нагревается вместе с электропроводным слоем до температуры по меньшей мере 200°C, предпочтительно 300°C. Термообработка может служить для повышения пропускания и/или уменьшения поверхностного сопротивления электропроводного слоя.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа по меньшей мере одна разделительная линия, которая электрически разделяет электропроводный слой на по меньшей мере одну емкостную область коммутации и по меньшей мере одну окружающую область, предпочтительно путем лазерного структурирования или путем механического либо химического съема вводится в электропроводный слой.
Удаление покрытия с отдельных разделительных линий в электропроводном слое осуществляется предпочтительно лазерным лучом. Способы структурирования тонких металлических пленок известны, например, из EP 2 200 097 A1 или EP 2 139 049 A1. Ширина удаления покрытия составляет предпочтительно 10 мкм-1000 мкм, особенно предпочтительно 30 мкм-200 мкм, и, в частности, 70 мкм-140 мкм. В этой области происходит особенно чистое и без остатков удаление покрытия лазерным лучом. Удаление покрытия посредством лазерного луча особенно предпочтительно, так как лишенные покрытия линии визуально очень незаметны и лишь немного ухудшают внешний вид и сквозную видимость. Удаление покрытия с линии шириной, которая больше ширины лазерного реза, осуществляется путем многократного проведения по этой линии лазерным лучом. Поэтому продолжительность процесса и стоимость процесса возрастают с увеличением ширины линии. Альтернативно удаление покрытия может осуществляться путем механического схема, а также путем химического или физического травления.
Первый или, соответственно, второй промежуточный слой может образовываться одной отдельной или же двумя либо несколькими пленками, которые располагаются по площади друг над другом.
Соединение подложки и верхнего стекла на этапе (d) способа осуществляется предпочтительно под воздействием тепла, вакуума и/или давления. Могут применяться собственно известные способы изготовления многослойного стекла.
Могут выполняться, например, так называемые способы автоклавирования при повышенном давлении примерно 10 бар-15 бар и температурах от 130°C до 145°C в течение 2 часов. Собственно известные способы вакуумного мешка или вакуумного кольца работают, например, примерно при 200 мбар и 80°C-110°C. Первое стекло, термопластичный промежуточный слой и второе стекло могут также спрессовываться в одно стекло в каландре между по меньшей мере одной парой вальцов. Установки этого вида для изготовления стекол известны и обычно располагают по меньшей мере одним нагревательным туннелем перед прессовым механизмом. Температура во время процесса прессования составляет, например, от 40°C до 150°C. Комбинации способа каландрирования и автоклавирования особенно хорошо зарекомендовали себя на практике. Альтернативно могут применяться вакуумные ламинаторы. Они состоят из одной или нескольких обогреваемых и вакуумируемых камер, в которых первое стекло и второе стекло ламинируются в течение, например, примерно 60 минут при пониженных давлениях от 0,01 мбар до 800 мбар и температурах от 80°C до 170°C.
Токособирательные шины и нагревательные проволоки предпочтительно по меньшей мере в отдельных областях нагреваются во время или до нанесения на промежуточный слой.
Нанесение токособирательных шин может, в частности, осуществляться путем наложения, а также путем наклеивания. Нагревание токособирательных шин осуществляется, например, с помощью паяльника. При нагреве термопластичный промежуточный слой должен слегла оплавляться и таким образом соединяться с токособирательной шиной. Температура составляет предпочтительно от 150°C до 240°C.
Вместо применения паяльника можно также наносить токособирательные шины с помощью плоттера и нагреваемого колеса на промежуточный слой или заделывать в его поверхность.
Если нагревательная проволока должна располагаться сэндвичеобразно между двумя токособирательными шинами, то верхняя токособирательная шина (то есть та, которая при наложении на промежуточный слой находится на большем расстоянии от промежуточного слоя) предпочтительно фиксируется при более высокой температуре, например, от 300°C до 360°C.
Нанесение нагревательной проволоки осуществляется предпочтительно с помощью так называемого плоттера. При этом нагревательная проволока движется с помощью руки робота и разматывается с катушки. Нагревательная проволока предпочтительно нагревается при нанесении, так что термопластичный промежуточный слой оплавляется и соединяется с нагревательной проволокой, контактной проволокой и/или окружающей контактной проволокой. В частности, нагревательная проволока должна полностью или частично проникать в поверхность промежуточного слоя, так чтобы она была заделана в поверхность промежуточного слоя.
Другой аспект изобретения включает в себя применение предлагаемой изобретением системы стекла, включающей в себя электрообогреваемое стекло, имеющее емкостную область коммутации, в зданиях, в частности в области входа, области окон, области крыши или области фасадов, в качестве встраиваемой части в мебели и приборах, в средствах передвижения для движения по земле, в воздухе или по воде, в частности в поездах, судах или автомобилях, например, в качестве ветрового стекла, заднего стекла, бокового стекла и/или стекла крыши.
Показано также применение емкостной области коммутации для электрического управления какой-либо функцией внутри или вне многослойного стекла, предпочтительно функцией нагрева, освещения, в частности расположенного в многослойном стекле осветительного средства, такого как СИД (светоизлучающий диод), изменения визуальной прозрачности функционального промежуточного слоя, в частности слоя Suspended Particle Device (англ. устройство со взвешенными частицами) (SPD) или электрохромного промежуточного слоя.
Далее изобретение поясняется подробнее с помощью чертежа и примеров осуществления. Чертеж представляет собой схематичное изображение без соблюдения масштаба. Чертеж никоим образом не ограничивает изобретение.
Показано:
фиг.1A: вид в плане одного из вариантов осуществления предлагаемой изобретением системы стекла, включающей в себя предлагаемое изобретением многослойное стекло;
фиг.1B: изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения с фиг.1A;
фиг.1C: увеличенное изображение предлагаемой изобретением пленки-основы с фиг.1A;
фиг.1D: изображение поперечного сечения по линии B-B' сечения с фиг.1C;
фиг.2A: вид в плане одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемой изобретением системы стекла, имеющей предлагаемое изобретением многослойное стекло;
фиг.2B: изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения с фиг.2A;
фиг.2C: изображение поперечного сечения одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла по линии A-A' сечения с фиг.2A, и
фиг.2D: изображение поперечного сечения одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла по линии A-A' сечения с фиг.2A, и
фиг.3: изображение поперечного сечения одного из усовершенствований предлагаемого изобретением многослойного стекла по линии A-A' сечения с фиг.2A, и
фиг.4: детальная блок-схема одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа.
На фиг.1A показан вид в плане одного из примерных вариантов осуществления предлагаемой изобретением системы 101 стекла, имеющей предлагаемое изобретением многослойное стекло 100.
1
4
2/3
На фиг.1B показано изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения с фиг.1A. Многослойное стекло 100 включает в себя здесь в качестве примера подложку 1 и верхнее стекло 4, которые соединены друг с другом первым промежуточным слоем 3 и вторым промежуточным слоем 2. Многослойное стекло 100 представляет собой, например стекло транспортного средства и, в частности, ветровое стекло легкового автомобиля. Размеры многослойного стекла 100 составляют, например, 0,9 м х 1,5 м. Подложка 1 предусмотрена, например, для того, чтобы в положении монтажа быть обращенной ко внутреннему пространству. То есть наружная поверхность IV подложки 1 доступна из внутреннего пространства, в отличие от чего наружная поверхность I верхнего стекла 4 относительно внутреннего пространства транспортного средства указывает наружу. Подложка 1 и верхнее стекло 4 состоят, например, из натрий-кальциевого стекла. Толщина d подложки 1 составляет, например, 1,6 мм, а толщина d верхнего стекла 4 составляет 2,1 мм. Разумеется, подложка 1 и верхнее стекло 4 могут иметь любые толщины и, например, могут быть также выполнены с одинаковой толщиной. Промежуточные слои 2, 3 являются термопластичными промежуточными слоями и состоят из поливинилбутираля (ПВБ). Они имеют каждый толщину d, например, 0,38 мм. В среднем, нижнем участке многослойного стекла 100 между первым промежуточным слоем 2 и вторым промежуточным слоем 3 расположена пленка-основа 5, имеющая, например, четыре емкостные области 10 коммутации.
В изображенном примере между первым промежуточным слоем 3 и верхним стеклом 4 расположены, например, восемь нагревательных проволок 21, которые проходят параллельно основным сторонам трапецеидального многослойного стекла 100. Нагревательные проволоки 21 своими концами соединены каждая с одной токособирательной шиной 22, при этом токособирательные шины 22 соединены каждая с одной линией ввода 23. При этом нагревательные проволоки 21 соединены по параллельной схеме с токособирательными шинами 22 таким образом, что при подаче электрического напряжения на токособирательные шины 22 (через лини ввода 23) через нагревательные проволоки 21 может течь ток нагрева. Ток нагрева приводит к нагреву нагревательной проволоки 21 вследствие джоулева тепловыделения, так что многослойное стекло 100 является в целом электрообогреваемым.
Нагревательные проволоки 21 состоят, например, каждая из вольфрамовой проволоки толщиной 30 мкм, которая имеет электроизолирующую оболочку, например, черного или зеленого цвета. Эта оболочка имеет несколько преимуществ: медная проволока может располагаться, в зависимости от требований варианта осуществления, и, например, также перекрещивать другие электропроводные структуры без возникновения короткого замыкания. Также нагревательная проволока защищена полимерной оболочкой от коррозии. К тому же отражение от цветной оболочки меньше, чем от металлического медного внутреннего провода, так что нагревательная проволока визуально менее заметна.
Каждая нагревательная проволока 21 своими концами законтактирована с каждой токособирательной шиной 22. Токособирательные шины 22 выполнены в виде полос медной пленки, имеющей толщину, например, 100 мкм и ширину, например, 7 мм. Когда на токособирательные шины 22 подается напряжение, то через нагревательные проволоки 21 течет ток, вследствие чего возникает эффект нагрева. Напряжение может представлять собой обычное бортовое напряжение автомобиля 14 В, или же напряжение, например, 42 В или 48 В.
На фиг.1C показано увеличенное изображение предлагаемой изобретением пленки-основы 5 с фиг.1A. На фиг.1D показано соответствующее изображение поперечного сечения по линии B-B' сечения с фиг.1C.
5
Пленка-основа в этом примере представляет собой прозрачную полиэтилентерефталатную (ПЭТ)-пленку, имеющую толщину d 0,05 мм. На пленке-основе 5 расположен прозрачный электропроводный слой 6. Электропроводный слой 6 представляет собой систему слоев, которая, например, содержит три электропроводных серебряных слоя, отделенные друг от друга диэлектрическими слоями.
Электропроводный слой 6 распространяется, например, по всей стороне пленки-основы 5. В изображенном примере осуществления электропроводный слой 6 расположен на той стороне пленки-основы 5, которая обращена к подложке 1. Пленка-основа 5 сдвинута на расстояние примерно 8 мм от края стекла внутрь стекла. Эта область герметично запечатывается путем склеивания двух промежуточных слоев 2, 3 во время ламинирования, так что электропроводный слой 6 защищен от влаги из окрестностей многослойного стекла 199 и вместе с тем от коррозии и повреждения. Альтернативно можно было бы оставить пленку-основу 5 без покрытия в краевой области или удалить там электропроводный слой 6.
B
B
Z
Z
B
A
Z
Электропроводный слой 6 разделен двумя не имеющими покрытия разделительными линиями 7 на различные электроизолиованные друг от друга области. В изображенном на фиг.1C примере две емкостные области 10 коммутации электрически разделены одной общей окружающей областью 15. Каждая область 10 коммутации включает в себя область 11 касания, которая выполнена приблизительно квадратной и переходит в полосообразную область 12 подвода. Ширина b и длина l области 11 касания составляет, например, по 40 мм. Ширина b области 12 подвода составляет, например, 1 мм. Отношение b:b составляет, таким образом, примерно 1:40. Область 12 подвода соединена с областью 13 подключения. Область 13 подключения имеет квадратную форму и длиной b стороны, например, 12 мм. Длина l области подвода составляет примерно 48 мм.
1
Разделительная линия 7 имеет только ширину t, например, только 100 мкм и введена в электропроводный слой, например, путем лазерного структурирования. Разделительные линии 7, имеющие столь малую ширину, визуально почти не различимы и только немного мешают видимости сквозь многослойное стекло 100, что особенно для применения в транспортных средствах имеет особую важность для безопасности движения, кроме того, особенно эстетично.
Область 13 подключения с помощью электрического проводного соединения 20 соединена электропроводящим соединением с пленочным проводом 17. При этом надежное электропроводящее соединение достигается предпочтительно с помощью электропроводного клея. Пленочный провод 17 состоит, например, из медной пленки толщиной 50 мкм и, например, вне области 13 подключения изолирован полиимидным слоем.
Благодаря этому пленочный провод 17 может без электрического короткого замыкания, минуя окружающую область 15, выводиться за нижний край многослойного стекла 100. Разумеется, что электрическое проводное соединение области подключения наружу также может выводиться наружу с помощью изолированных проволок или через область, в которой электропроводный слой окружающей области прерван.
Пленочный провод 17 здесь в качестве примера соединен вне многослойного стекла 100 с емкостной сенсорной электроникой 14. Также окружающая область 15 через другую область 16 подключения тоже соединена с сенсорной электроникой. Сенсорная электроника 14 предназначена для того, чтобы точно измерять изменения емкости области 10 коммутации относительно окружающей области 15 и в зависимости от некоторого порогового значения передавать сигнал коммутации, например, в CAN-шину транспортного средства. С помощью сигнала коммутации в транспортном средстве могут коммутироваться любые функции. Например, функция электрического нагрева многослойного стекла 100 может включаться или выключаться путем подачи и отключения электрического напряжения на коммутирующую схему нагрева из токособирательных шин и нагревательных проволок.
Если многослойное стекло 100 применяется, например, в качестве ветрового стекла в автомобиле, длина области 12 подвода может выбираться так, чтобы водитель транспортного средства или пассажир, сидящий рядом с водителем, мог удобно доставать до области 11 касания области 10 коммутации.
I
A
В изображенном варианте осуществления конструкция и согласование сенсорной электроники 14 выполнено таким образом, что при касании наружной поверхности IV стекла подложки 1 над областью 11 касания емкостной области 10 коммутации инициируется сигнал коммутации, при этом при касании наружной поверхности I верхнего стекла 4 над емкостной областью 10 коммутации сигнал коммутации не инициируется. Для этого толщины и материалы предлагаемого изобретением многослойного стекла 100 в соответствии с изобретением выбираются так, чтобы емкость c на единицу площади между областью 11 касания и наружной поверхностью IV подложки 1 была больше емкости c на единицу площади между областью 11 касания и наружной поверхностью I верхнего стекла 4.
I
A
Емкость c или, соответственно, c на единицу площади определена в рамках настоящего изобретения как емкость плоского конденсатора той области многослойного стекла 100, которая получается при ортогональной проекции области 11 касания между областью 11 касания и наружной поверхностью IV подложки 1 или, соответственно, наружной поверхностью I верхнего стекла 4, при этом получающаяся емкость нормируется по площади области касания.
I
1
2
i
0
r,i
i
i
r,i
i
i
i
-1
В примере, детально изображенном на фиг.1B, получается емкость c на единицу площади между областью 11 касания и наружной поверхностью IV подложки 1 как последовательная схема отдельных емкостей на единицу площади (1/c+1/c), при этом получается отдельная емкость на единицу площади c=ε*ε/d. Это соответствует емкости C каждого отдельного слоя, имеющего относительную диэлектрическую проницаемость ε и толщину d, нормированную по площади A области 11 касания, то есть c=C/A.
I
3
4
5
-1
Кроме того, емкость c на единицу площади между областью 11 касания и наружной поверхностью I верхнего стекла 4 получается как последовательная схема отдельных емкостей на единицу площади (1/c+1/c+1/c).
r,4
r,5
I
A
Относительная диэлектрическая проницаемость подложки 1 верхнего стекла 4 составляют здесь, в качестве примера, εr,1=ε=7; относительная диэлектрическая проницаемость первого промежуточного слоя 3 и второго промежуточного слоя 2 составляют здесь, в качестве примера, ε=3. Отсюда получается отношение емкостей на единицу площади c:c 1,2:1.
B
Z
Также в этом примере площадь A области 11 касания и, в частности, ее ширина b согласована с шириной b области 12 подвода таким образом, что сигнал коммутации подается только при касании наружной поверхности IV подложки над областью 11 касания (то есть в той области поверхности IV, которая получается при ортогональной проекции области 11 касания на поверхность IV), но не при касании поверхности IV над областью 12 подвода.
Как неожиданным образом показали опыты изобретателей, присутствие нагревательных проволок между областью 11 касания электропроводного слоя 6 и верхнего стекла 4 еще раз повышает избирательность, то есть чувствительность при касании на наружной поверхности IV подложки 1 еще раз заметно возрастает по сравнению с касанием наружной поверхности I верхнего стекла 4. Это было непредвиденным и неожиданным.
На фиг.2A показан вид в плане одного из альтернативных примерных вариантов осуществления предлагаемой изобретением системы 101 стекла, имеющей предлагаемое изобретением многослойное стекло 100.
1
4
3
На фиг.2B приведено изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения с фиг.2A. Для упрощения пленочный провод 17 не изображен. Многослойное стекло 100 включает в себя здесь, в качестве примера, подложку 1 и верхнее стекло 4, которые соединены друг с другом через верхний промежуточный слой 3. Многослойное стекло 100 представляет собой, например, стекло транспортного средства и, в частности, боковое стекло легкового автомобиля. Размеры многослойного стекла 100 составляют, например, 1,0 м х 0,6 м, при этом передняя кромка бокового стекла в области верхней кромки скошена. Подложка 1 предусмотрена, например, для того, чтобы в положении монтажа быть обращенной ко внутреннему пространству. То есть наружная поверхность IV подложки I доступна из внутреннего пространства, в отличие от чего наружная поверхность I верхнего стекла 4 указывает наружу. Подложка 1 и верхнее стекло 4 состоят, например, из натрий-кальциевого стекла. Толщина d подложки 1 составляет, например, 2,1 мм, а толщина d верхнего стекла 4 составляет, например, тоже 2,1 мм. Первый промежуточный слой представляет собой термопластичный промежуточный слой и состоит из поливинилбутираля (ПВБ). Он имеет толщину d 0,76 мм.
В указывающую к верхнему стеклу 4 верхнюю поверхность первого промежуточного слоя 3 заделаны, например, восемь нагревательных проволок 21. Нагревательные проволоки 21 состоят, например, из меди и имеют толщину 30 мкм. Каждая нагревательная проволока 21 своими концами электрически законтактирована с каждой токособирательной шиной 22. Токособирательные шины 22 выполнены в виде полос медной пленки, имеющей толщину, например, 100 мкм и ширину, например, 7 мм. Когда на токособирательные шины 22 подается напряжение, то через нагревательные проволоки 21 течет ток, вследствие чего возникает эффект нагрева. Напряжение может представлять собой обычное бортовое напряжение автомобиля 14 В, или же, например, напряжение 42 В или 48 В. В изображенном примере осуществления токособирательные шины 22 соединены с источником 24 напряжения, который предоставляет на одной токособирательной шине 22 потенциал массы, а на другой токособирательной шине 22 напряжение 14 В.
В среднем, нижнем участке многослойного стекла 100 между первым промежуточным слоем 3 и подложкой 1 расположены четыре пленки-основы 5, имеющие каждая емкостную область 10 коммутации. Пленки-основы 5 имеют на одном конце каплеобразное исполнение, которое образует область 11 касания. Область 11 касания через узкую область пленки-основы 5, область 12 подвода соединена электропроводящим соединением с квадратной областью 13 подключения. В этом примере каждая пленка-основа 5 имеет полный электропроводный слой 6, который не разделен разделительными линиями или другими изоляциями. То есть пленки-основы 5 здесь не имеют окружающей области.
5
Пленка-основа 5 в этом примере представляет собой прозрачную полиэтилентерефталатную (ПЭТ)-пленку толщиной d 0,05 мм. Электропроводный слой 6 представляет собой систему слоев, которая, например, содержит три электропроводных серебряных слоя, отделенные друг от друга диэлектрическими слоями.
B
B
Z
B
A
Z
Каждая область 10 коммутации включает в себя область 11 касания, которая выполнена приблизительно каплеобразно и переходит в полосообразную область 12 подвода. Ширина b и длина l области 11 касания составляет, например, 1 мм. Отношение b:b составляет, таким образом, 1:40. Область 12 подвода соединена с областью 13 подключения. Область 13 подключения имеет квадратную форму с закругленными углами и длиной b стороны, например, 12 мм. Длина l области подвода составляет примерно 48 мм.
Электропроводный слой 6 распространяется, например, по всей поверхности одной стороны пленки-основы 5. Пленка-основа 5 имеет краевое расстояние, например, 15 мм до ближайшей боковой кромки многослойного стекла 100. Эта область герметично запечатывается путем склеивания первого промежуточного слоя 3 с подложкой 1 во время ламинирования, так что электропроводный слой 6 защищен от влаги из окрестностей многослойного стекла 100 и вместе с тем от коррозии и повреждения. В изображенном примере осуществления электропроводный слой 6 расположен на той стороне пленки-основы 5, которая обращена к подложке 1.
Область 13 подключения с помощью электрического проводного соединения 20 соединена электропроводящим соединением с пленочным проводом 17. При этом надежное электропроводящее соединение достигается предпочтительно с помощью электропроводного клея. Пленочный провод 17 состоит, например, из медной пленки толщиной 50 мкм и, например, вне области 13 подключения изолирован полиимидным слоем. Благодаря этому пленочный провод 17 может без электрического короткого замыкания, минуя окружающую область 15, выводиться за нижний край многослойного стекла 100. Разумеется, что электрическое соединение области 13 подключения наружу также может выводиться наружу с помощью изолированных проволок или через область, в которой окружающая область 15 прервана.
Пленочный провод 17 здесь в качестве примера соединен вне многослойного стекла 100 с емкостной сенсорной электроникой 14.
Как уже упомянуто, пленка-основа 5 в этом примере осуществления не имеет окружающей области, то есть электропроводный слой 6 образует полностью область 11 касания, область 12 линии ввода и область 13 подключения. Чтобы, тем не менее, сделать возможным дифференциальное измерение емкости, сенсорная электроника 14 соединена электропроводящим соединением с одной из линий ввода 23 токособирательных шин 22. В этом примере - через линию ввода токособирательной шины 22, которая соединена с массой транспортного средства (на фиг.2A справа).
Сенсорная электроника 14 предназначена для того, чтобы точно измерять изменения емкости области 10 коммутации относительно коммутирующей схемы нагрева из нагревательных проволок 21 и токособирательных шин 22 и, в зависимости от некоторого порогового значения, передавать сигнал коммутации, например, в CAN-шину транспортного средства. Для этого особенно предпочтительно, чтобы емкостная поверхность 10 коммутации в проекции через многослойное стекло 100 перекрывалась с одной из нагревательных проволок 21.
С помощью сигнала коммутации в транспортном средстве могут коммутироваться любые функции. Например, может целенаправленно включаться и выключаться либо регулироваться электропитание 24 коммутирующей схемы нагрева из нагревательных проволок 21 и токособирательных шин 22, и так осуществляться управление функцией нагрева многослойного стекла 100.
Альтернативно или дополнительно многослойное стекло 100 может иметь слой Suspended Particle Device (SPD) (англ. устройство с взвешенными частицами), электрохромный или иной слой или пленку для управления оптической прозрачностью, который может изменять свою оптическую прозрачность с помощью сигнала коммутации, здесь, например, имеющего четыре степени прозрачности, которые могут выбираться каждая посредством четырех емкостных областей 10 коммутации. Разумеется, что альтернативно или дополнительно возможно также управление другими электрическими функциями, такими как электрическое освещение, передвижение многослойного стекла 100, например, открытие или закрытие бокового стекла в двери транспортного средства. Альтернативно или дополнительно одна или несколько емкостных поверхностей 10 коммутации могут образовывать клавиатуру и, будучи соединены с электроникой, например, при вводе определенной последовательности клавиш, открывать или блокировать дверь транспортного средства, включать сигнал тревоги или выполнять сложные схемы управления.
Когда многослойное стекло 100, например, в виде стекла крыши, применяется в автомобиле, длина области 12 линии ввода может выбираться так, чтобы водитель транспортного средства, пассажир, сидящий рядом с водителем или пассажиры на задних сидячих местах удобно доставали до области 11 касания области 10 коммутации. Разумеется, что для этого в многослойном стекле 100 могут также располагаться несколько пленок-основ 5, например, по одной пленке-основе 5 для каждого пассажира транспортного средства.
I
A
В изображенном примере осуществления конструкция и согласование сенсорной электроники 14 выполнено таким образом, что при касании наружной поверхности IV стекла подложки 1 над областью 11 касания емкостной области 10 коммутации инициируется сигнал коммутации, при этом при касании наружной поверхности I верхнего стекла 4 над емкостной областью 10 коммутации сигнал коммутации не инициируется. Это имеет то особое преимущество, что сигнал коммутации не может инициироваться при намеренном или ошибочном касании многослойного стекла 100 снаружи транспортного средства. Кроме того, предотвращается случайное инициирование сигнала коммутации, например, дождем или моечной установкой. Для этого толщины и материалы предлагаемого изобретением многослойного стекла 100 в соответствии с изобретением выбираются так, чтобы емкость c на единицу площади между областью 11 касания и наружной поверхностью IV подложки 1 была больше емкости c на единицу площади между областью 11 касания и наружной поверхностью I верхнего стекла 4. Кроме того, предпочтительно, но не обязательно, чтобы емкостная поверхность 10 коммутации была расположена ближе к подложке 1, чем коммутирующая схема нагрева.
Представленное на фиг.2C изображение поперечного сечения соответствует многослойному стеклу 100 в соответствии с фиг.2B, при этом только электропроводный слой 6 расположен на той стороне пленки-основы 5, которая обращена от подложки 1.
Представленное на фиг.2D изображение поперечного сечения по своему исполнению соответствует изображению поперечного сечения с фиг.2C, при этом нагревательные проволоки 21 и токособирательные шины 22 расположены не между верхним стеклом 4 и первым промежуточным слоем 3, а между подложкой 1 и первым промежуточным слоем 3. Нагревательные проволоки здесь расположены непосредственно рядом с электропроводным слоем 6. Во избежание электрических коротких замыканий нагревательные проволоки 21 электроизолированы полимерной оболочкой. Как неожиданным образом показали исследования изобретателей, функция емкостной поверхности коммутации существенно не ухудшается при пространственной близости между электропроводным слоем 6 и нагревательной проволокой 21. Этот результат был для специалиста непредвиденным и неожиданным.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления по меньшей мере одна нагревательная проволока 21 по меньшей мере в одной отдельной области проекции электропроводного слоя 6 выполнена изогнутой, витой, меандрообразной, зигзагообразной или удлиненной каким-либо иным образом. Это имеет то особое преимущество, что в этом участке нагревательной проволоки 21 многослойное стекло 100 может усиленно обогреваться. Благодаря этому положение емкостной области 10 коммутации и, в частности, области 11 касания может особенно быстро размораживаться или освобождаться от налета влаги, и положение емкостной области 10 коммутации может быстро и просто распознаваться пользователем. Также при этом варианте осуществления усиливается асимметрия чувствительности емкостной коммутации.
На фиг.3 показано одно из усовершенствований предлагаемого изобретением многослойного стекла 100 в соответствии с фиг.2B. В этом примере в области, которая получается при проекции области 11 касания на первый промежуточный слой 3, между пленкой-основой 5 и первым промежуточным слоем 3 заложены дополнительные экранирующие проволоки 25. Благодаря экранирующим проволокам 25 асимметрия чувствительности емкостной коммутации усиливается, хотя экранирующие проволоки 25 не должны соединяться ни с коммутирующей схемой нагрева, ни с сенсорной электроникой 14. При этом экранирующие проволоки 25 могут состоять из электроизолированных друг от друга участков проволоки или из одной или нескольких, например, витых или меандрообразных проволок. Разумеется, что экранирующие проволоки 25 могут быть также с одной стороны или с двух сторон электрически соединены с опорной массой или с нагревательными проволоками 21.
Разумеется, что экранирующие проволоки 25 могут также лежать в той же самой плоскости, что и нагревательные проволоки 21. Для этого нагревательные проволоки 21 могут быть, например, расположены между подложкой 1 и первым промежуточным слоем 3, как это, например, показано на фиг.2D. Это является особенно технологически предпочтительным и простым в реализации.
На фиг.4 показана блок-схема одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением способа изготовления многослойного стекла 100, имеющего емкостную область 10 коммутации.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Подложка
2 Второй промежуточный слой
3 Первый промежуточный слой
4 Верхнее стекло
5 Пленка-основа
6 Электропроводный слой
7 Разделительная линия
10 Емкостная область коммутации
11 Область касания
12 Область линии ввода
13 Область подключения
14 Емкостная сенсорная электроника
15 Окружающая область
16 Другая область подключения
17 Пленочный провод
18 Не имеющая покрытия краевая полоса
20 Электрическое проводное соединение
21 Нагревательная проволока
22 Токособирательная шина
23 Линия ввода токособирательной шины 22
24 Электропитание
25 Экранирующая проволока
100 Многослойное стекло
101 Система стекла
A Площадь области 11 касания
A
b Ширина области 13 подключения
B
b Ширина области 11 касания
Z
b Ширина области 12 линии ввода
I
A
1…5
c, c, c Емкость на единицу площади
1…5
C Емкость
1
2
3
4
5
d, d, d, d, d Толщина
0
ε Абсолютная диэлектрическая проницаемость
r,1
r,2
r,3
r,4
r,5
ε, ε, ε, ε, ε Относительная диэлектрическая проницаемость
A
lДлина области 13 подключения
B
l Длина области 11 касания
Z
l Длина области 12 линии ввода
r Краевое расстояние
1
t Ширина разделительной линии 7
A-A' Линия сечения
B-B' Линия сечения
I Наружная поверхность верхнего стекла 4
IV Наружная поверхность подложки 1