Электрообогреваемое многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации
Изобретение относится к электрообогреваемому многослойному стеклу, имеющему емкостную область коммутации, способу его изготовления, системе стекла. Технический результат – усовершенствование обогреваемого многослойного стекла, имеющего емкостную область коммутации, просто и экономично интегрированную в многослойное стекло, не препятствуя видимости сквозь стекло, - достигается тем, что многослойное стекло включает в себя, по меньшей мере: подложку (1), верхнее стекло (4) и по меньшей мере один промежуточный слой (3), расположенный между ними, по меньшей мере одну нагревательную проволоку (21) и по меньшей мере две токособирательные шины (22), расположенные между верхним стеклом (4) и промежуточным слоем (3). При этом нагревательная проволока (21) соединена электропроводяще с токособирательными шинами (22) таким образом, что при подаче электрического напряжения на токособирательные шины (22) через нагревательную проволоку (21) может течь ток нагрева, нагревая нагревательную проволоку (21), при этом между подложкой (1) и промежуточным слоем (3) или между верхним стеклом (4) и промежуточным слоем (3) расположена электропроводная контактная проволока (6), которая не является указанной по меньшей мере одной нагревательной проволокой (21). По меньшей мере одна область этой электропроводной контактной проволоки (6) образует емкостную область (10) коммутации, имеющую по меньшей мере одну область (11) касания и одну область (13) подключения. Область (11) касания электрически соединена с областью (13) подключения и область (13) подключения может электрически соединяться с сенсорной электроникой (14), при этом контактная проволока (6) одной области (13) подключения гальванически соединена только с одной из двух токособирательных шин (22). 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 ил.
Изобретение касается электрообогреваемого многослойного стекла, имеющего емкостную область коммутации, системы стекла, способа изготовления многослойного стекла 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.
Также известно, что области коммутации могут образовываться 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.
Из WO 2015/162107 A1 известен емкостной сенсор применительно к нагревательным проволокам, причем этот емкостной сенсор не имеет гальванического соединения с токособирательной шиной для ввода тока нагрева. В US 2013/0075383 A1 показана проволочная решетка, которая служит обогревом стекла и емкостным сенсором.
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 обогреваемого многослойного стекла по п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.
Предлагаемое изобретением многослойное стекло предпочтительно представляет собой стекло транспортного средства, такое как боковое стекло, ветровое стекло, заднее стекло или стекло крыши. Но предлагаемое изобретением многослойное стекло может также представлять собой архитектурное стекло или остекление в предмете мебели, например, холодильнике, морозильнике или электрическом нагревателе либо зеркальном элементе.
Предлагаемое изобретением 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.
Изобретение представляет собой обогреваемое многослойное стекло, имеющее емкостную область коммутации, включающее в себя по меньшей мере:
- подложку и верхнее стекло и
- по меньшей мере один промежуточный слой, который плоскостно расположен между подложкой и верхним стеклом,
- по меньшей мере одну нагревательную проволоку и по меньшей мере две токособирательные шины, которые расположены между верхним стеклом и промежуточным слоем, при этом нагревательная проволока соединена электропроводящим соединением с токособирательными шинами таким образом, что при подаче электрического напряжения на токособирательные шины через нагревательную проволоку может течь ток нагрева, вследствие чего нагревательная проволока может нагреваться,
при этом
- между подложкой и промежуточным слоем или между верхним стеклом и промежуточным слоем расположена электропроводная контактная проволока,
- по меньшей мере одна область электропроводной контактной проволоки образует емкостную область коммутации,
- емкостная область коммутации имеет по меньшей мере одну область касания и одну область подключения, область касания электрически соединена с областью подключения, и область подключения может электрически соединяться с сенсорной электроникой.
При этом контактная проволока отличается от указанной по меньшей мере одной нагревательной проволоки.
Многослойное стекло включает в себя по меньшей мере одну подложку и верхнее стекло. Подложка и верхнее стекло соединены друг с другом промежуточным слоем, предпочтительно термопластичным промежуточным слоем. Если многослойное стекло служит для отграничения внутреннего пространства от наружной окрестности, например, транспортного средства, то либо подложка, либо верхнее стекло в положении монтажа могут быть обращены к внутреннему пространству.
В многослойном стекле в поверхность промежуточного слоя заделана по меньшей мере одна нагревательная проволока. Нагревательная проволока проходит между первой токособирательной шиной и второй токособирательной шиной и предпочтительно каждым из своих концов электропроводящим соединением соединена с одной из токособирательных шин. Токособирательные шины предусмотрены для того, чтобы электропроводящим соединением и, в частности, гальванически соединяться с внешним источником напряжения, так чтобы между токособирательными шинами через нагревательную проволоку тек ток. Ток может нагревать нагревательные проволоки и вместе с тем все многослойное стекло. Так многослойное стекло может удобно размораживаться или освобождаться от налета влаги.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления максимальное расстояние от токособирательных шин до той боковой кромки, вдоль которой они расположены, меньше 3 см, предпочтительно меньше 2,5 см, особенно предпочтительно меньше 2 см. Это максимальное расстояние в смысле изобретения измеряется между боковой кромкой многослойного стекла и обращенной от нее кромкой токособирательных шин. В примере бокового стекла это расстояние достаточно мало, так что токособирательные шины, имеющие электрическое контактирование, расположены в области, которая скрыта частями кузова и уплотнительными кромками обычных боковых окон автомобиля.
Но токособирательные шины могут быть также размещены не слишком близко к боковой кромке, потому что в противном случае нарушается соединение стекол, и в узел через боковую кромку может проникать воздух. В одном из предпочтительных вариантов осуществления минимальное расстояние от токособирательных шин до той боковой кромки, вдоль которой они расположены, больше 3 мм, предпочтительно больше 5 мм. При этом достигаются хорошие результаты. Минимальное расстояние в смысле изобретения измеряется между боковой кромкой многослойного стекла и обращенной к ней кромкой токособирательнх шин.
Хотя изобретение может быть реализовано с одной единственной нагревательной проволокой, предлагаемое изобретением многослойное стекло имеет обычно несколько нагревательных проволок, которые проходят между токособирательными шинами. Через токособирательные шины все нагревательные проволоки снабжаются током, для чего тогда необходимо только подключение двух соединительных кабелей к внешнему электропитанию.
В одном из предпочитаемых вариантов осуществления одна токособирательная шина расположена вдоль одной из боковых кромок, а другая токособирательная шина вдоль противоположной боковой кромки. В примере бокового стекла эта одна боковая кромка была бы, например, передней кромкой, а противоположная боковая кромка задней кромкой. Так оптимально используются имеющиеся в распоряжении невидимые области бокового стекла.
Таким образом нагревательные проволоки без сильных искривлений и петель могут прокладываться от одной боковой кромки (передней кромки) к противоположной боковой кромке (задней кромке), что является эстетически привлекательным, облегчает гомогенное распределение мощности нагрева и снижает опасность локального перегрева.
Нагревательные проволоки в одном из предпочитаемых вариантов осуществления могут проходить без сильных искривлений от первой токособирательной шины ко второй токособирательной шине. Из-за сложной формы многослойных стекол и, в частности, боковых стекол обычно по меньшей мере некоторая часть нагревательных проволок проходят между токособирательными шинами не совсем прямолинейно, для как можно более гомогенного распределения эффекта нагрева по всему стеклу. Так, например, нагревательные проволоки вблизи обычно искривленной верхней кромки имеют легкую, адаптированную к верхней кромке кривизну.
Но альтернативно нагревательные проволоки могут также проходить меандрообразно. При этом одна нагревательная проволока проходит, начинаясь от первой токособирательной шины, приближаясь ко второй токособирательной шине. Там нагревательная проволока проходит в виде разворачивающейся петли (разворота на 180°) без электрического контактирования со второй токособирательной шиной и проходит обратно, приближаясь к первой токособирательной шине. Там нагревательная проволока опять проходит в виде разворачивающейся петли без электрического контактирования с первой токособирательной шиной и снова проходит ко второй токособирательной шине. Нагревательная проволока либо контактирует в этом месте со второй токособирательной шиной, либо проходит еще один раз или еще несколько раз меандрообразно между токособирательными шинами туда и обратно, прежде чем она контактирует со второй токособирательной шиной. Преимущество такого меандрообразного прокладывания нагревательных проволок заключается в удлинении нагревательной проволоки по сравнению с прямым соединением токособирательных шин. Благодаря этому удлинению может снижаться мощность нагрева, когда она при данном подаваемом электрическом напряжении и данной толщине и материале нагревательных проволок при прямом соединении подводящих шин выше, чем было бы желательно.
В одном из альтернативных предпочтительных вариантов осуществления две токособирательные шины расположены вдоль одной и той же боковой кромки многослойного стекла. Тогда нагревательные проволоки проходят петлеобразно или меандрообразно, начинаясь от первой токособирательной шины, по стеклу ко второй токособирательной шине. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления две токособирательные шины расположены, если смотреть сквозь многослойное стекло, перекрываясь, в частности конгруэнтно. При этом во избежание короткого замыкания два токособирательные шины предпочтительно расположены на различных сторонах термопластичного промежуточного слоя. Тогда нагревательная проволока должна однократно прокладываться сквозь термопластичный промежуточный слой.
Альтернативно две токособирательные шины могут быть также расположены вдоль одной и той же боковой кромки, и, тем не менее, быть расположены на одной и той же стороне термопластичного промежуточного слоя. При этом токособирательные шины могут быть расположены, перекрываясь, конгруэнтно или же рядом друг с другом.
Вообще короткое замыкание между перекрывающимися токособирательными шинами или нежелательный контакт нагревательной проволоки, контактной проволоки или окружающей контактной проволокой, вводами или токособирательными шинами между собой может предотвращаться с помощью надлежащих изолирующих мер. Такой изолирующей мерой является, например, нанесение электроизолирующей пленки, которая предпочтительно содержит полиимид (ПИ) и/или полиизобутилен (ПИБ) и имеет толщину от 10 мкм до 200 мкм.
В одном из предпочитаемых вариантов осуществления токособирательные шины выполнены в виде полос 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 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 подводящих 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. Многослойное стекло имеет для этого предпочтительно по меньшей мере одну линию ввода, которая электрически законтактирована с одной токособирательной шиной и, начинаясь от токособирательной шины, 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 токособирательных шин 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 вводов 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, контактная проволока и/или окружающая контактная 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 и режима емкостной коммутации, так как такие материалы даже при циклическом нагреве почти не изменяют своих свойств.
Толщина нагревательной проволоки, контактной проволоки и/или окружающей контактной 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 в случае нагревательной проволоки достигаются хорошие эффекты нагрева. К тому же такие проволоки являются достаточно тонкими, чтобы быть визуально незаметными.
Предпочтительно нагревательная проволока содержит металл, предпочтительно медь и/или вольфрам, и толщина нагревательной проволоки составляет предпочтительно от 10 мкм до 200 мкм.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления нагревательная проволока, контактная проволока и/или окружающая контактная проволока имеет электроизолирующую оболочку, предпочтительно из полимера, такого как полиимид или полимерный лак. Эта оболочка предпочтительно цветная и особенно предпочтительно матовая цветная, в частности черная или зеленая. Такие оболочки предотвращают короткие замыкания между нагревательной проволокой, контактной проволокой, окружающей контактной проволокой, линиями ввода, токособирательными шинами или другими электропроводными структурами в многослойном стекле. Одновременно такие оболочки меньше отражают свет, чем, например, гладкие металлические проволоки, и поэтому визуально мало заметны.
Предпочтительно нагревательная проволока имеет электроизолирующую оболочку, предпочтительно из полимера, такого как полимерный лак.
Токособирательные шины могут быть расположены между законтактированной областью нагревательной проволоки, контактной проволоки или окружающей контактной проволоки и образующей промежуточный слой термопластичной пленкой. Альтернативно законтактированная область нагревательной проволоки, контактной проволоки или окружающей контактной проволоки может быть расположена между токособирательной шиной и образующей промежуточный слой термопластичной пленкой. Вместо одного отдельного токособирательной шины могут также применяться два токособирательные шины, между которыми сэндвичеобразно расположена законтактированная область нагревательной проволоки, контактной проволоки или окружающей контактной проволоки. В этом случае отдельные токособирательные шины могут иметь меньшую толщину, чем при применении соответственно одного единственного токособирательной шины.
В одном из предпочитаемых вариантов осуществления изобретения мощность нагрева многослойного стекла достигает по меньшей мере 250 Вт/м2. При этом достигается предпочтительный эффект нагрева.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла указанная по меньшей мере одна электропроводная контактная проволока расположена между подложкой и промежуточным слоем. То есть контактная проволока отделена промежуточным слоем от нагревательных проволок и токособирательных шин и электроизолирована. Этот вариант осуществления имеет, кроме того, то преимущество, что избирательность при касании одной из наружных поверхностей многослойного стекла повышается таким образом, что касание подложки вызывает большее изменение емкости, чем касание верхнего стекла.
В одном из альтернативных предпочтительных вариантов осуществления указанная по меньшей мере одна электропроводная контактная проволока расположена между верхним стеклом и промежуточным слоем, то есть в плоскости нагревательных проволок и токособирательных шин. Короткие замыкания при перекрещивающихся проводах и проволоках могут предотвращаться путем умелой прокладки проводов, с помощью снабженных электроизолирующей оболочкой проволок или электроизолирующих пленок.
По меньшей мере одна область электропроводной контактной проволоки образует емкостную область коммутации. Емкостная область коммутации имеет по меньшей мере одну область касания и одну область подключения, при этом область касания электрически соединена с областью подключения. Область касания может быть также через область ввода соединена электропроводящим соединением с областью подключения. Область подключения может электрически соединяться с сенсорной электроникой.
Область касания может принимать какую угодно форму и быть адаптирована к данным каждого варианта осуществления. Область касания может быть в простейшем случае линейной и проходить прямо. В одном из предпочтительных вариантов осуществления область касания изогнута и охватывает площадь A. В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением области коммутации область касания имеет площадь A от 1 см2 до 200 см2, особенно предпочтительно от 1 см2 до 9 см2. Длина lB области касания составляет предпочтительно от 1 см до 14 см и особенно предпочтительно от 1 см до 3 см. Максимальная ширина bB 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 очертания любой формы. Особенно подходящие области касания имеют круглые, эллиптические или каплеобразные очертания. Альтернативно возможны многоугольные формы, например, треугольники, квадраты, прямоугольники, трапеции или четырехугольники иного вида или многоугольники более высокого порядка.
Длина lZ области ввода составляет предпочтительно от 1 см до 70 см и особенно предпочтительно от 3 см до 8 см. Ширина bZ области ввода составляет предпочтительно от 0,5 мм до 10 мм и особенно предпочтительно от 0,5 мм до 2 мм. Форма области ввода выполнена предпочтительно полосообразной или линейной и прямой.
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.
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 линейный электрод. В одном из альтернативных вариантов осуществления область касания области коммутации охватывает некоторую площадь и образует при этом увеличенный электрод поверхностного действия. Емкость этого электрода измеряется с помощью внешней емкостной сенсорной электроники. Емкость электрода относительно земли изменяется, когда какое-либо тело (например, человеческое тело или предмет, имеющий диэлектрическую постоянную, сравнимую с диэлектрической постоянной человеческого тела), оказывается вблизи него или, например, касается слоя изолятора поверх электрода. Слой изолятора включает в себя, в частности, сами подложку или верхнее стекло. Изменение емкости измеряется сенсорной электроникой, и при превышении некоторого порогового значения инициируется коммутационный сигнал. Область коммутации задается формой и размером электрода.
В соответствии с изобретением контактная проволока ровно в одной области подключения гальванически соединена с одной из токособирательных шин, в частности с той токособирательной шиной, который соединена с положительным или отрицательным рабочим напряжением, то есть не соединен с потенциалом массы. Это означает, что контактная проволока гальванически не соединена с другой токособирательной шиной. В этом варианте осуществления сенсорная электроника через первый вход соединена с той токособирательной шиной, которая гальванически соединена с контактной проволокой, и через второй вход соединена с потенциалом массы.
В одном из альтернативных вариантов осуществления, который не является частью изобретения, контактная проволока гальванически отделена от коммутируемой схемы нагрева, состоящей из нагревательной проволоки, токособирательных шин и линий ввода и собственным вводом гальванически соединена с сенсорной электроникой. В этом варианте осуществления сенсорная электроника через второй вход соединена с потенциалом массы.
Наряду с только что изложенным измерением емкости относительно земли может также осуществляться дифференциальное измерение емкости между контактной проволокой и какой-либо другой электропроводной областью.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения контактная проволока имеет свободный конец, т.е. контактная проволока заканчивается свободно.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения контактная проволока не имеет прямого контакта касания с указанной по меньшей мере одной нагревательной проволокой.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения контактная проволока имеет протяженность более чем на по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 20%, более предпочтительно по меньшей мере 30%, еще более предпочтительно по меньшей мере 40% и еще более предпочтительно по меньшей мере 50% от кратчайшего расстояния между двумя токособирательными шинами, в частности кратчайшего расстояния в месте соединения до гальванического соединения области подключения с указанной одной токособирательной шиной. Может быть предпочтительно, если контактная проволока имеет протяженность более чем на по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере на 70%, более предпочтительно по меньшей мере на 80%, еще более предпочтительно по меньшей мере на 90% от кратчайшего расстояния между двумя токособирательными шинами, в частности кратчайшего расстояния в месте соединения до гальванического соединения области подключения с указанной одной токособирательной шиной.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения контактная проволока, по меньшей мере в проекции, перпендикулярной плоскости стекла (т.е. проекции через многослойное стекло), находится между двумя непосредственно граничащими нагревательными проволоками, причем эти две нагревательные проволоки распространяются каждая непрерывно от одной токособирательной шины к другой токособирательной шине, в частности не имея при этом прямого контакта касания с другой нагревательной проволокой или не располагая ответвлением или, соответственно, вводом другой нагревательной проволоки. В частности, обе нагревательные проволоки выполнены не в форме сетки или, соответственно, петельной форме. Контактная проволока и указанная по меньшей мере одна нагревательная проволока могут находиться на одной и той же стороне промежуточного слоя или на разных сторонах промежуточного слоя.
Одно из альтернативных предлагаемых изобретением многослойных стекол имеет по меньшей мере одну окружающую контактную проволоку, которая предпочтительно расположена в непосредственной близости от контактной проволоки. Окружающая контактная проволока предпочтительно выполнена так, что она в проекции через многослойное стекло окружает, и, в частности, полностью обрамляет область касания контактной проволоки. Окружающая контактная проволока может через другую область подключения соединяться с сенсорной электроникой. То есть многослойное стекло контактируется с четырьмя соединительными проводами: один соединительный провод для контактной проволоки, имеющей емкостную область коммутации, один соединительный провод для окружающей контактной проволоки и два соединительных провода для токособирательных шин для электрического нагрева нагревательной проволоки.
В такой системе емкостная область коммутации и окружающая контактная проволока 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 одном из альтернативных вариантов осуществления, который не является частью изобретения, коммутирующая схема нагрева, то есть коммутирующая схема из нагревательной проволоки и токособирательных шин, а также при необходимости вводов, в качестве второго электрода соединена с сенсорной электроникой. При этом контактная проволока гальванически отделена от коммутационной цепи нагрева. То есть нагревательная проволока и токособирательные шины действуют в качестве окружающей области или второго электрода. В этом случае электрическое соединение этого второго электрода с сенсорной электроникой может также осуществляться вне многослойного стекла, например, в области одного из вводов или соединительных кабелей, которыми токособирательные шины соединены с рабочим напряжением для функции нагрева, в частности с проводом массы. При этом отпадает отдельный ввод к окружающей области, и все многослойное стекло контактируется только лишь с тремя соединительными проводами: один соединительный провод для контактной проволоки, имеющей емкостную область коммутации, и два соединительных провода для токособирательных шин, при этом один из соединительных проводов служит для токособирательных шин в качестве электрического проводного соединения со вторым входом сенсорной электроники.
Предлагаемая изобретением емкостная область коммутации и при необходимости окружающая контактная проволока, а также 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.
Один из предпочтительных аспектов изобретения включает в себя систему стекла, имеющую предлагаемое изобретением многослойное стекло и сенсорную электронику, которая электрически соединена через область подключения с емкостной областью коммутации и при необходимости через другую область подключения с окружающей контактной проволокой 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. В зависимости от чувствительности системы и сенсорной электроники также уже приближения человеческого тела к наружной поверхности может быть достаточно, чтобы инициировать сигнал коммутации. При этом не обязательно необходимо касаться самой наружной поверхности. Человеческое тело должно только попадать в созданное конденсаторной системой электрическое поле и при этом вызывать достаточно высокое изменение емкости.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения емкость cI на единицу площади между областью касания и наружной поверхностью (IV) подложки больше емкости cA на единицу площади между областью касания и наружной поверхностью (I) верхнего стекла.
Емкость cI или, соответственно, cA 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 области касания или, соответственно, охваченной областью касания площади до соответствующей наружной поверхности многослойного стекла.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла отношение емкости cI на единицу площади к емкости cA 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 лежащего между ними значения напряжения. 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 линии ввода 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 в рамках простых экспериментов
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.
Термин «подложка» в смысле настоящего изобретения означает подложку в виде стекла или стекло-подложку.
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 бокового стекла, ветрового стекла или заднего стекла транспортного средства или других применений, при которых желательно высокое светопропускание. Под прозрачным 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%.
Толщина подложки (стекла) 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 см2 до 20 м2.
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. Подложка и верхнее стекло могут быть бесцветными или окрашенными.
Подложка и/или верхнее стекло имеют предпочтительно относительную диэлектрическую проницаемость εr,1/4 от 2 до 8 и особенно предпочтительно от 6 до 8. При таких относительных диэлектрических проницаемостях удалось достичь особенно хорошего отличия касания поверхности касания над наружной поверхностью подложки от наружной поверхности верхнего стекла.
Подложки и/или верхние стекла соединяются друг с другом по меньшей мере одним промежуточным слоем. Промежуточный слой предпочтительно прозрачный, содержит предпочтительно по меньшей мере один полимерный материал, предпочтительно поливинилбутираль (ПВБ), этиленвинилацетат (ЭВА) и/или 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 промежуточный слой может состоять из одной или из нескольких пленок. Промежуточный слой может быть предпочтительно термопластичным 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 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.
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.
Электрическая линия ввода для контактной проволоки и/или окружающей контактной проволоки 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 электрической линии ввода 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 областью подключения контактной проволоки и/или окружающей контактной проволоки и электрической линией ввода осуществляется предпочтительно с помощью электропроводных клеев, которые делают возможным надежное и долговечное электрическое проводное соединение между областью подключения и линией ввода. Альтернативно электрическое проводное соединение может также осуществляться с помощью клемм, так как клеммовое соединение фиксируется от соскальзывания с помощью процесса ламинирования. Альтернативно линия ввода может также печататься на область подключения, например, посредством металлосодержащей и, в частности, содержащей серебро электропроводной печатной пасты. Альтернативно электрическое проводное соединение может быть паяным.
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 промежуточном слое.
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, стекловолокно 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 вводиться 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.
Предлагаемое изобретением многослойное стекло, наряду с осуществляемой нагревательными проволоками функцией нагрева, может иметь другие функциональные возможности. В одном из предпочтительных вариантов осуществления многослойное стекло имеет отражающее покрытие для инфракрасной области. Такое покрытие может быть нанесено на поверхность наружного стекла или внутреннего стекла, предпочтительно на обращенную к промежуточному слою поверхность, чтобы защищать покрытие от коррозии и механического воздействия. Альтернативно покрытие может быть введено в узел в виде снабженной покрытием термопластичной пленки, например, из полиэтилентерефталата (ПЭТ). В этом случае снабженная покрытием пленка предпочтительно расположена между первой и второй термопластичной соединительной пленкой. Отражающие в инфракрасной области покрытия обычно имеют по меньшей мере один электропроводный слой. Покрытие может дополнительно иметь диэлектрические слои, которые служат, например, для регулирования сопротивления слоя, для защиты от коррозии или для уменьшения отражения. Обладающий проводимостью слой содержит предпочтительно серебро или электропроводный оксид (transparent conductive oxide, TCO), такой как оксид индия-олова (indium tin oxide, ITO). Обладающий проводимостью слой имеет предпочтительно толщину от 10 нм до 200 нм. Для улучшения проводимости при одновременно высокой просвечиваемости покрытие может иметь несколько электропроводных слоев, которые отделены друг от друга по меньшей мере одним диэлектрическим слоем. Обладающее проводимостью покрытие может, например, содержать два, три или четыре электропроводных слоя. Типичные диэлектрические слои содержат оксиды или нитриды, например, нитрид кремния, оксид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, оксид цинка или оксид титана. Покрытие имеет предпочтительно меньшую площадь, чем многослойное стекло, так что окружная краевая область шириной приблизительно от 0,5 мм до 10 мм не снабжена покрытием. Благодаря этому обладающее проводимостью покрытие внутри промежуточного слоя защищено от контакта с окружающей атмосферой, что предпочтительно с точки зрения предотвращения коррозии. Выполненное таким образом многослойное стекло может также содержать другие, не снабженные покрытием области, например, окно для передачи данных или окно для связи.
Такие плоскостно выполненные электропроводные покрытия могут предпочтительно применяться для повышения асимметрии предлагаемого изобретением режима коммутации. Для этого предпочтительно электропроводное покрытие расположено в плоскости, которая, если смотреть от области касания, обращена от наружной поверхности, через которую должна осуществляться коммутация.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления многослойного стекла, в частности в качестве бокового стекла, вблизи боковой кромки, в частности верхней кромки бокового стекла, расположена по меньшей мере одна контактная проволока. Расстояние от области касания контактной проволоки до непосредственно соседней боковой кромки составляет меньше 2 см, предпочтительно меньше 1 см. Емкостная область коммутации контактной проволоки может, например, служить сенсором касания передвижного многослойного стекла и быть коммутирована с механизмом передвижения таким образом, что при инициировании сигнала коммутации передвижение многослойного стекла останавливается. Это предпочтительно, в частности, у бокового стекла, для предотвращения зажатия части тела между закрывающимся боковым стеклом и неподвижной оконной рамой. Тогда емкостная область коммутации служит сенсором для защиты от защемления.
Изобретение включает в себя также способ изготовления предлагаемого изобретением многослойного стекла, включающий в себя по меньшей мере
(a) вырезание промежуточного слоя в соответствии с требуемыми параметрами;
(b) нанесение двух токособирательных шин и по меньшей мере одной нагревательной проволоки на поверхность промежуточного слоя, при этом нагревательная проволока соединяется электропроводящим соединением с двумя токособирательными шинами, и
нанесение по меньшей мере одной контактной проволоки на поверхность промежуточного слоя,
(c) создание последовательности слоев из подложки, промежуточного слоя, имеющего нагревательную проволоку, токособирательные шины и контактную проволоку, и верхнего стекла, и
(d) ламинирование последовательности слоев в одно многослойное стекло.
Промежуточный слой предоставляется в виде по меньшей мере одной пленки.
Токособирательные шины, нагревательная проволока и контактная проволока предпочтительно по меньшей мере в отдельных областях нагреваются во время или до нанесения на промежуточный слой.
Нанесение токособирательных х 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, контактной проволоки и/или окружающей контактной проволоки осуществляется предпочтительно с помощью так называемого плоттера. При этом нагревательная проволока, контактная проволока или окружающая контактная проволока движется с помощью руки робота и разматывается с катушки. Нагревательная проволока, контактная проволока или окружающая контактная 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, контактная проволока или окружающая контактная проволока должна полностью или частично проникать в поверхность промежуточного слоя, так чтобы она была заделана в поверхность промежуточного слоя.
Изготовление многослойного стекла путем ламинации осуществляется обычными, собственно известными специалисту методами, например, способом автоклавирования, способом вакуумного мешка, способом вакуумного кольца, способом каландрирования, с помощью вакуумных ламинаторов или их комбинаций. При этом соединение подложки и верхнего стекла осуществляется обычно под воздействием тепла, вакуума и/или давления.
Другой аспект изобретения включает в себя применение предлагаемого изобретением многослойного стекла предпочтительно в качестве стекла транспортного средства в средствах передвижения для движения по земле, в воздухе или по воде, в частности в автомобилях, например, такого как боковое стекло, ветровое стекло, заднее стекло или стекло крыши. Предлагаемое изобретением многослойное стекло особенно предпочтительно применяется в качестве бокового стекла 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 кузова.
Но предлагаемое изобретением многослойное стекло может также применяться в качестве архитектурного стекла или остекления в предмете мебели, например, холодильнике, морозильнике или электрическом нагревателе или зеркальном элементе.
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 предлагаемого изобретением многослойного стекла;
фиг.1B: сечение по A-A' многослойного стекла с фиг.1A;
фиг.1C: сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.1A;
фиг.2A: вид в плане одного из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла;
фиг.2B: сечение по A-A' многослойного стекла с фиг.2A;
фиг.2C: сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.2A;
фиг.3A: вид в плане другого альтернативного варианта осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла;
фиг.3B: сечение по A-A' многослойного стекла с фиг.3A;
фиг.3C: сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.3A;
фиг.3D: увеличенное изображение фрагмента фиг.3A;
фиг.3E: увеличенное изображение фрагмента фиг.3A;
фиг.4A: вид в плане другого альтернативного варианта осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла;
фиг.4B: сечение по A-A' многослойного стекла с фиг.4A;
фиг.4C: сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.4A;
фиг.5: блок-схема одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа.
На фиг.1A показана предлагаемая изобретением система 101 стекла на виде в плане одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением многослойного стекла 100. Предлагаемое изобретением многослойное стекло 100 здесь в качестве примера выполнено в виде бокового стекла автомобиля. Боковое стекло предусмотрено для бокового окна легкового автомобиля, который может открываться путем опускания бокового стекла. Многослойное стекло 100 имеет переднюю кромку V, заднюю кромку H, верхнюю кромку O и нижнюю кромку U. Кромки обозначены соответственно положению монтажа в направлении движения.
На фиг.1B показано сечение по A-A', а на фиг.1C сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.1A.
Многослойное стекло 100 включает в себя подложку 1 и верхнее стекло 4, которые соединены друг с другом промежуточным слоем 3. Подложка 1 в этом примере является внутренним стеклом бокового стекла, а верхнее стекло 4 является наружным стеклом многослойного стекла 100. Вид в плане направлен на наружную поверхность IV подложки 1. Подложка 1 и верхнее стекло 4 состоят, например, из натрий-кальциевого стекла и имеют, например, толщину по 2,1 мм. Промежуточный слой 3 образован, например, пленкой из поливинилбутираля (ПВБ), имеющей толщину 0,76 мм.
В указывающую к верхнему стеклу 4 поверхность промежуточного слоя 3 здесь в качестве примера заделаны восемь нагревательных проволок 21. Нагревательные проволоки 21 состоят, например, из меди и вольфрама и имеют толщину 30 мкм. Каждая нагревательная проволока 21 электрически законтактирована с первой подводящей шиной 22 (здесь изображена слева) и второй токособирательной шиной 22 (здесь изображена справа). Токособирательные шины 22 выполнены в виде полос медной пленки, имеющих толщину, например, 100 мкм и ширину, например, 7 мм. Когда на токособирательные шины 22 подается напряжение, например, от источника 25 напряжения, 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.
Первая токособирательная шина 22 проходит в качестве примера по задней кромке H бокового стекла, вторая токособирательная шина 22 проходит в качестве примера по передней кромке V. Первая токособирательная шина 22 при электрическом обогреве соединена, например, с положительным рабочим напряжением 14 В, а вторая токособирательная шина 22 с опорной массой. Максимальное расстояние от токособирательных шин до кромки, по которой они проходят, составляет, например, 2 см. Такие токособирательных шины 22 невидимы для наблюдателя также в открытом состоянии бокового окна. Вместо этого токособирательные шины 22 скрыты частями кузова и уплотнительными кромками обычных боковых окон. Минимальное расстояние составляет, например, 6 мм. Это расстояние является достаточным, чтобы предотвращать нарушение устойчивости ламината и проникновение воздуха.
Многослойное стекло 100 располагает также двумя линиями ввода 23. Каждая линия ввода 23 электрически законтактирована с токособирательной шиной 22 и проходит прямо к нижней кромке U, где они могут контактировать с соединительным кабелем 26 для внешнего электропитания 24.
Электрическое проводное соединение 20 между двумя нагревательными проволоками 21 и токособирательными шинами 22 осуществляется, например, пайкой. Так как нагревательные проволоки обычно имеют электропроводную оболочку, эта оболочка удаляется до или во время процесса контактирования.
Также между верхним стеклом 4 и промежуточным слоем 3 расположена электропроводная контактная проволока 6. Контактная проволока 6 состоит тоже из медной или вольфрамовой проволоки диаметром, например, 30 мкм. Контактная проволока 6 в этом примере расположена параллельно нагревательным проволокам 21 между двумя соседними нагревательными проволоками 21.
Контактная проволока 6 имеет область 13 подключения, в которой контактная проволока 6 через электрическое проводное соединение 20 соединена электропроводящим соединением с первой токособирательной шиной 22, например, через место пайки. Контактная проволока 6 имеет вне области 13 подключения область 11 касания. Область 11 касания распространяется, например, примерно на 70% длины стекла. Разумеется, что длина и форма контактной проволоки 6 могут адаптироваться к соответствующим требованиям отдельного случая. Контактная проволока 6 образует емкостную область 10 коммутации.
В этом примере осуществления электрическое контактирование емкостной области 10 коммутации осуществляется с помощью первой токособирательной шины 22, который через подвод 23 и соединительный кабель 26 электрически соединен с электропитанием 24 и одновременно с сенсорной электроникой 14. Второй вход сенсорной электроники 14 электрически соединен с опорной массой.
Нагревательные проволоки 21 и контактная проволока 6 имеют в качестве примера электроизолирующую оболочку матового зеленого или матового черного цвета, так как они менее заметны визуально, чем, например, чистые металлические проволоки, которые могут особенно хорошо отражать свет. Это имеет то преимущество, что нагревательные проволоки 21 и контактная проволока 6 могут также перекрываться и касаться друг друга без возникновения электрических коротких замыканий.
На фиг.2A показан один из вариантов осуществления системы 101 стекла одного из альтернативных предлагаемых изобретением многослойных стекол 100. Конструкция многослойного стекла 100 соответствует по существу многослойному стеклу 100 с фиг.1A, так что далее подробно остановимся только на различиях.
На фиг.2B показано сечение по A-A', а на фиг.2C сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.2. Многослойное стекло 100 с фиг.2A отличается от многослойного стекла 100 с фиг.1A тем, что контактная проволока 6 не соединена электропроводящим соединением (гальванически) с первой токособирательной шиной 22. То есть нет гальванического соединения между контактной проволокой 6, которая образует емкостную область 10 коммутации, и коммутирующей схемой нагрева из нагревательных проволок 21, токособирательной шины 22 и их соединительных проводов для электропитания 24.
Контактная проволока 6 имеет в этом примере электроизолирующую оболочку и перекрещивает первую токособирательную шину 22 без гальванического соединения. Тогда область 13 подключения контактной проволоки 6 вне первой токособирательной шины 22 законтактирована с линией ввода, которая соединена соединительным кабелем 26 с первым входом сенсорной электроники 14. Второй вход сенсорной электроники 14 через опорную массу соединен электропроводящим соединением (гальванически) со второй токособирательной шиной 22 и вместе с тем с коммутирующей схемой нагрева. Совокупность коммутирующей схемы нагрева из нагревательных проволок 21 и токособирательных шин 22 и, в частности, расположенные непосредственно рядом с контактной проволокой 6 нагревательные проволоки 21 образуют при этом второй электрод для дифференциального измерения емкости.
Разумеется, что контактная проволока 6 может быть также расположена между подложкой 1 и промежуточным слоем 3 или в области перекрещивания может электроизолироваться другим (локальным) промежуточным слоем от токособирательной шины, так что не обязательно нужна электроизолирующая оболочка.
На фиг.3A показан один из альтернативных вариантов осуществления системы 101 стекла предлагаемого изобретением многослойного стекла 100. Конструкция многослойного стекла 100 соответствует по существу многослойному стеклу 100 и системе 101 стекла с фиг.2A, так что далее подробно остановимся только на различиях.
На фиг.3B показано сечение по A-A', а на фиг.3C сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.3A. На фиг.3D показано увеличенное изображение окружающей контактной проволоки 15, а на фиг.3E увеличенное изображение контактной проволоки 6.
Многослойное стекло 100 с фиг.3A отличается от многослойного стекла 100 с фиг.2A тем, что контактная проволока 6 в области 11 касания выполнена не прямолинейно, а на одном конце описывает очертание квадрата, имеющего длину стороны, например, 5 см. Область 11 касания через область 12 линии ввода из прямолинейного участка контактной проволоки 6 соединена с областью 13 подключения. Область 13 подключения контактной проволоки 6 через электрическое проводное соединение 20 соединительным кабелем 26 соединена с сенсорной электроникой 14. Область 11 касания охватывает в этом примере квадратную площадь A 25 см2. С помощью этого варианта осуществления значительно повышается чувствительность емкостной области 10 коммутации в области 11 касания. Сенсорная электроника 14 может простым образом согласовываться так, что только при касании одной из поверхностей многослойного стекла 100 в области 11 касания инициируется сигнал коммутации, а при касании поверхностей многослойного стекла 100 над областью 12 линии ввода сигнал коммутации не инициируется.
В качестве другого опционального примера осуществления многослойное стекло 100 в соответствии с фиг.3A имеет электропроводящую окружающую контактную проволоку 15. Окружающая контактная проволока 15 имеет прямолинейный участок и участок, выполненный в форме квадрата. Этот участок, выполненный в форме квадрата, имеющий длину стороны, например, 10 см, если смотреть в проекции через большие поверхности многослойного стекла 100, окружает выполненную в форме квадрата область 11 касания. Окружающая контактная проволока 15 имеет в этом примере электроизолирующую оболочку для предотвращения коротких замыканий с перекрещивающимися нагревательными проволоками 21. Разумеется, что окружающая контактная проволока 15 может быть также расположена на другой плоскости многослойного стекла 100, например, между подложкой 1 и промежуточным слоем 3, или другим промежуточным слоем или электроизолирующей пленкой может электрически изолироваться от нагревательных проволок 21.
В изображенном здесь примере окружающая контактная проволока 15 с помощью электрического проводного соединения гальванически соединена одним концом с первой токособирательной шиной 22. С помощью окружающей контактной проволоки 15, которая расположена непосредственно вокруг области 11 касания, может также значительно повышаться чувствительность емкостной области 10 коммутации.
На фиг.4A показан один из вариантов осуществления системы 101 стекла другого альтернативного предлагаемого изобретением многослойного стекла 100. Конструкция многослойного стекла 100 соответствует по существу многослойному стеклу 100 и системе 101 стекла с фиг.3A, так что далее подробно остановимся только на различиях.
На фиг.4B показано сечение по A-A', а на фиг.4C сечение по B-B' многослойного стекла с фиг.4A.
В отличие от контактной проволоки 6 с фиг.3A, контактная проволока 6 в области 11 касания выполнена здесь в форме круга. Этот круг имеет, например, диаметр 8 см. Также область 11 касания перекрывает две расположенные непосредственно рядом нагревательные проволоки 21 (если смотреть в проекции через большую площадь многослойного стекла 100). Как можно отчетливо видеть на фиг.4C, контактная проволока 6 в этом примере осуществления расположена между подложкой 1 и промежуточным слоем 3. Нагревательные проволоки 21 расположены также, например, между верхним стеклом 4 и промежуточным слоем 3. Это повышает избирательность емкостной области 10 коммутации. То есть при касании наружной поверхности IV многослойного стекла 100 над подложкой 1 измеренное в сенсорной электронике изменение емкости больше, чем при касании наружной поверхности I многослойного стекла 100 над верхним стеклом 4.
На фиг.5 показана блок-схема одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением способа изготовления предлагаемого изобретением обогреваемого многослойного стекла, имеющего емкостную область коммутации.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Подложка
3 Промежуточный слой
4 Верхнее стекло
6 Контактная проволока
10 Емкостная область коммутации
11 Область касания
12 Область линии ввода
13 Область подключения
14 Емкостная сенсорная электроника
15 Окружающая контактная проволока
20 Электрическое проводное соединение
21 Нагревательная проволока
22 Токособирательная шина
23 Линия ввода токособирательной шины 22
24 Электропитание
26 Соединительный кабель
100 Многослойное стекло
101 Система стекла
A Площадь области 11 касания
A-A' Линия сечения
B-B' Линия сечения
I Наружная поверхность верхнего стекла 4
IV Наружная поверхность подложки 1
H Задняя кромка многослойного стекла 100
O Верхняя кромка многослойного стекла 100
V Передняя кромка многослойного стекла 100
U Нижняя кромка многослойного стекла 100
1. Обогреваемое многослойное стекло (100), имеющее емкостную область (10) коммутации, включающее в себя:
- подложку (1) и верхнее стекло (4),
- по меньшей мере один промежуточный слой (3), который расположен между подложкой (1) и верхним стеклом (4),
- по меньшей мере одну нагревательную проволоку (21) и по меньшей мере две токособирательные шины (22), которые расположены между верхним стеклом (4) и промежуточным слоем (3), при этом нагревательная проволока (21) соединена электропроводящим соединением с токособирательными шинами (22) таким образом, что при подаче электрического напряжения на токособирательные шины (22) через нагревательную проволоку (21) может течь ток нагрева, вследствие чего нагревательная проволока (21) может нагреваться, при этом
- между подложкой (1) и промежуточным слоем (3) или между верхним стеклом (4) и промежуточным слоем (3) расположена электропроводная контактная проволока (6), которая не является указанной по меньшей мере одной нагревательной проволокой (21),
- по меньшей мере одна область электропроводной контактной проволоки (6) образует емкостную область (10) коммутации,
- емкостная область (10) коммутации имеет по меньшей мере одну область (11) касания и одну область (13) подключения, причем область (11) касания электрически соединена с областью (13) подключения, и область (13) подключения может электрически соединяться с сенсорной электроникой (14),
при этом контактная проволока (6) в одной области (13) подключения гальванически соединена только с одной из двух токособирательных шин (22).
2. Многослойное стекло (100) по п.1, при этом контактная проволока (6) имеет свободный конец.
3. Многослойное стекло (100) по п.1 или 2, при этом контактная проволока (6) не имеет прямого контакта касания с указанной по меньшей мере одной нагревательной проволокой (21).
4. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-3, при этом контактная проволока (6) имеет протяженность более чем на по меньшей мере 10%, предпочтительно 20%, более предпочтительно по меньшей мере 30%, еще более предпочтительно по меньшей мере 40% и еще более предпочтительно по меньшей мере 50% от кратчайшего расстояния между двумя токособирательными шинами (22).
5. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-4, при этом контактная проволока (6), по меньшей мере в проекции, перпендикулярной плоскости стекла, находится между двумя непосредственно граничащими нагревательными проволоками (21), при этом обе нагревательные проволоки (21) проходят каждая непрерывно от одной токособирательной шины (22) к другой токособирательной шине (22).
6. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-5, при этом по меньшей мере одна окружающая контактная проволока (15) расположена между подложкой (1) и промежуточным слоем (2) или между верхним стеклом (4) и промежуточным слоем (2).
7. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-6, при этом область (11) касания через область (12) линии ввода электрически соединена с областью (13) подключения, и область (12) линии ввода предпочтительно имеет длину lZ от 1 см до 70 см, особенно предпочтительно от 1 см до 8 см.
8. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-7, при этом область (11) касания охватывает площадь (A), причем эта площадь (A) составляет от 1 см2 до 200 см2, предпочтительно от 1 см2 до 50 см2 и/или имеет прямоугольную, квадратную, трапецеидальную, треугольную, круглую, эллиптическую или каплеобразную форму либо закругленные углы.
9. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-8, при этом промежуточный слой (3) является прозрачным, содержит поливинилбутираль (ПВБ) или состоит из него, и/или имеет относительную диэлектрическую проницаемость εr,3 от 2 до 4 и особенно предпочтительно от 2,1 до 2,9.
10. Многослойное стекло (100) по одному из пп.1-9, при этом подложка (1) и/или верхнее стекло (4) содержит стекло, предпочтительно плоское стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натрий-кальциевое стекло или полимеры, предпочтительно полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат и/или их смеси, и имеет относительную диэлектрическую проницаемость εr,1/4 от 2 до 8 и особенно предпочтительно от 6 до 8.
11. Система (101) стекла, включающая в себя:
- многослойное стекло (100) по одному из пп.1-10 и
- емкостную сенсорную электронику (14), которая гальванически соединена с областью (13) подключения контактной проволоки (6).
12. Система (101) стекла по п.11, при этом чувствительность сенсорной электроники (14) выбрана так, что она при касании области (11) касания человеческим пальцем на наружной поверхности (IV) подложки (1) подает сигнал коммутации, а при касании области (11) касания на наружной поверхности (I) верхнего стекла (4) не подает сигнала коммутации или подает другой сигнал коммутации.
13. Система (101) стекла по п.11 и многослойное стекло по п.7, при этом чувствительность сенсорной электроники (14) выбрана так, что она при касании области (11) касания человеческим пальцем на наружной поверхности (IV) подложки (1) и/или наружной поверхности (I) верхнего стекла (4) подает сигнал коммутации, а при касании области (12) линии ввода на наружной поверхности (IV) подложки (1) и/или наружной поверхности (I) верхнего стекла (4) не подает сигнала коммутации или подает другой сигнал коммутации.
14. Способ изготовления многослойного стекла (100), имеющего емкостную область (10) коммутации по одному из пп.1-10, включающий в себя:
(a) вырезание промежуточного слоя (3);
(b) нанесение двух токособирательных шин (22) на поверхность промежуточного слоя (3) и по меньшей мере одной нагревательной проволоки (21) на поверхность промежуточного слоя (3), при этом нагревательная проволока (21) соединяется электропроводящим соединением с двумя токособирательными шинами (22), и нанесение контактной проволоки (6) на поверхность промежуточного слоя (3),
(c) создание последовательности слоев из подложки (1), промежуточного слоя (3), имеющего нагревательную проволоку (21), токособирательные шины (22) и контактную проволоку (6), и верхнего стекла (4), и
(d) ламинирование последовательности слоев в одно многослойное стекло (100).
