Verfahren zur elektrischen Steuerung eines in einer Verglasungseinheit eingelagerten Funktionselements

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines in einer Verglasungseinheit eingelagerten Funktionselements, eine Verglasungsanordnung sowie eine Verwendung der Verglasungsanordnung.

Funktionselemente mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden in der industriellen Produktion von Verglasungseinheiten eingesetzt. Derartige Verglasungseinheiten sind häufig Verbundscheiben, in die ein Funktionselement eingebettet ist. Die Verbundscheiben bestehen aus mindestens einer Außenscheibe, einer Innenscheibe und einer klebefähigen Zwischenschicht, die die Außenscheibe mit der Innenscheibe flächig verbindet. Typische Zwischenschichten sind dabei Polyvinylbutyralfolien, die neben ihren Klebeeigenschaften eine hohe Zähigkeit und eine hohe akustische Dämpfung aufweisen. Die Zwischenschicht verhindert den Zerfall der Verbundglasscheibe bei einer Beschädigung. Die Verbundscheibe bekommt lediglich Sprünge, bleibt aber formstabil.

Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Verbundscheiben enthalten ein Funktionselement, welches typischerweise eine aktive Schicht zwischen zwei Flächenelektroden enthält. Die optischen Eigenschaften der aktiven Schicht können durch eine an die Flächenelektroden angelegte Spannung verändert werden. Ein Beispiel hierfür sind elektrochrome Funktionselemente, die beispielsweise aus US 20120026573 A1 und WO 2012007334 A1 bekannt sind. Ein weiteres Beispiel sind SPD-Funktionselemente (Suspended Particle Device) oder PDLC- Funktionselemente (Polymer Dispersed Liquid Crystal), die beispielsweise aus EP 0876608 B1 und WO 2011033313 A1 bekannt sind. Durch die angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch elektrochrome oder SPD/PDLC- Funktionselemente steuern.

SPD- und PDLC-Funktionselemente sind als Mehrschichtfolien kommerziell erhältlich. Die zum Anlegen einer Spannung erforderlichen Flächenelektroden sind zwischen zwei PET- Trägerfolien angeordnet. Bei der Herstellung der Verglasungseinheit wird das Funktionselement in der gewünschten Größe und Form aus der Mehrschichtfolie ausgeschnitten und zwischen die Folien einer Zwischenschicht eingelegt. Die Flächenelektroden werden über Flachleiter außerhalb der Verbundscheibe mit einem Kontrollmodul (ECU) elektrisch leitend verbunden. Das Kontrollmodul ist zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Flächenelektroden vorgesehen.

US 2017/0090224 A offenbart eine laminierte Fahrzeugverglasung mit einer PDLC-Folie, die elektrisch mit Wechselstrom betrieben wird. Die elektrische Wechselspannung ist nicht sinusförmig, wobei eine effektive Spannung von 80 V _eff nicht überschritten wird.

Die Maschinenübersetzung der JP 2013072895 (A) scheint einen Dimmer für eine Flüssigkristalleinheit zu offenbaren.

US 2020/0133042 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einem Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die Vorrichtung umfasst eine elektrische Energiequelle mit einer Ausgangsspannung, das Funktionselement und zwei elektrischen Zuleitungen, die das Funktionselement mit der Energiequelle verbinden, wobei die Ausgangsspannung eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 40 Hz bis 210 Hz, einer maximalen Amplitude U _max von 24 V bis 100 V und einer Flankensteigung im Bereich der Ausgangsspannung zwischen -80% und 80% U _max von 0,05*U _max /100 ps bis 0,1*U _max /100 ps und im Bereich der Ausgangsspannung U zwischen 80% und -80% von -0,05*U _max /100 ps bis -0,1*U _max /100 ps aufweist.

Es wurden Windschutzscheiben vorgeschlagen, bei denen durch ein Funktionselement eine elektrisch steuerbare Sonnenblende realisiert ist, um die mechanische klappbare Sonnenblende in Kraftfahrzeugen zu ersetzen.

Obwohl derartige Funktionselemente ein schnelles Ansprechen auf eine Veränderung der angelegten Spannung aufweisen, ist die zu deren Ansteuerung benötigte Scheinleistung aufgrund des hauptsächlich kapazitiven Verhaltens, insbesondere im Vergleich zur aufgenommenen Wirkleistung, jedoch relativ hoch. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das den Energieverbrauch eines in einer Verglasungseinheit eingelagerten Funktionselements möglichst effektiv nutzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrischen Steuerung mindestens eines in einer Verglasungseinheit eingelagerten Funktionselements mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, umfasst zumindest die folgenden Schritte:

• Steuerung der optischen Eigenschaften mittels einer Ansteuerungseinheit, wobei die Ansteuerungseinheit mit mindestens zwei transparenten Flächenelektroden des Funktionselements verbunden ist,

• Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Flächenelektroden mittels der Ansteuerungseinheit und einen periodischen Wechsel der Polarität der Spannung, wobei die Spannung einen trapezförmigen Verlauf aufweist.

Bei dem trapezförmigen Verlauf der Spannung über die Zeit wird das Reduzieren der Spannung vom Spitzenwert vorteilhaft ausgenutzt. Um die Entladungsphase der Flächenelektroden zu verlängern, wird die Spannung allmählich reduziert, so dass die Flächenelektroden verzögert entladen werden.

Im Sinne der Erfindung kann als trapezförmig ein Verlauf mit gemäßigten Flankensteilheiten, ein angenähert trapezförmiger Verlauf und/oder ein Verlauf einer stetig differenzierbaren Funktion betrachtet werden. Vorteilhafterweise kann die dabei entladene elektrische Energie aufgefangen und gespeichert werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird die Blindleistung, die sonst in Form von Wärmeenergie verloren geht, vorteilhafterweise zwischengespeichert und wiederverwertet. Mittels der Ansteuerungseinheit kann a) eine ansteigende elektrische Spannung zum Aufladen des Funktionselements angelegt werden, wobei die elektrische Spannung bis zu einem ersten Spitzenwert ansteigt, b) die elektrische Spannung von dem ersten Spitzenwert auf eine Endspannung zum Entladen des Funktionselements reduziert werden, c) das Funktionselement mit umgekehrter Polarität wie in Schritt a) mit einer ansteigenden elektrischen Spannung aufgeladen werden, wobei die elektrische Spannung bis zu einem zweiten Spitzenwert ansteigt, d) die elektrische Spannung von dem zweiten Spitzenwert auf die Endspannung zum Entladen des Funktionselements reduziert werden, und die Verfahrensschritte a) bis Verfahrensschritt d) periodisch wiederholt werden.

Ferner kann in Verfahrensschritt b) und/oder in Schritt d) elektrische Energie vom Funktionselement an die Ansteuerungseinheit übertragen wird. Die Ansteuerungseinheit kann dabei Mittel zum Zwischenspeichern der vom Funktionsmodul abgegebenen elektrischen Energie, beispielsweise einen Zwischenspeicher, aufweisen. Diese Energie kann in dem Zwischenspeicher zwischengespeichert werden. Diese Energie kann bei der nächsten Aufladung des Funktionselements genutzt werden. Beispielsweise kann im Verfahrensschritt a) und /oder Verfahrensschritt c) die zwischengespeicherte Energie zum Aufladen des Funktionselements genutzt werden.

Die Ansteuerungseinheit kann eine Kapazität als Zwischenspeicher aufweisen, der die von dem Funktionsmodul übertragenen Energie speichert. Dies hat den Vorteil, dass auf herkömmliche Bauelemente zurückgegriffen werden kann.

Die Ansteuerungseinheit umfasst auch Mittel, insbesondere eine Halbbrücke-Schaltung. Die Halbbrücke-Schaltung ist dazu vorgesehen die dem Funktionselement entzogene Energie derart umzuwandeln, dass diese Energie im Zwischenspeicher gespeichert werden kann.

Weiterhin kann die Ansteuerungseinheit einen LC-Filter und einen Ausgangstransistor (IGBT, FET oder Thyristor) aufweisen. Ferner kann die Ansteuerungseinheit eine Induktivität, insbesondere eine Spule, aufweisen, die mit einem Anschluss an eine der Flächenelektrode elektrisch verbunden ist und ein zweiter Anschluss die Induktivität an jeweils einen Eingang eines Schalters, insbesondere eines Transistors, verschaltet ist. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass die Steuerungsstrategie eine Pulsweitenmodulation verwendet. Die elektrische Spannung kann mittels einer Pulsweitenmodulation verändert werden. Anhand dieser Eigenschaften kann festgestellt werden, dass das Verfahren eine effiziente Lösung bietet die angelegte elektrische Spannung zu steuern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die ansteigende Spannung für die gleiche Zeitdauer angelegt werden wie die Zeitdauer, während der die Spannung auf die Endspannung reduziert wird. Dadurch ergibt sich ein symmetrischer Verlauf der elektrischen Spannung an den Flächenelektroden. Ferner kann der erste Spitzenwert der Spannung einen Wert von beispielsweise 48 V betragen, wobei die Endspannung 0 V beträgt. Die Periodendauer der Spannung kann einer Frequenz von ca. 50 Hz entsprechen.

Die Verglasungseinheit umfasst mindestens eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Das Funktionselement ist in der thermoplastischen Zwischenschicht eingelagert. Die Verglasungseinheit ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung beispielsweise eines Fahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Raums, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die thermoplastische Zwischenschicht dient der Verbindung der beiden Scheiben.

Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm.

Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Eine entsprechende Windschutzscheibe muss im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweisen, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.

Die Außenscheibe, die Innenscheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen.

Die Verglasungseinheit kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.

Die Verglasungseinheit umfasst ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, das in die Zwischenschicht eingelagert ist. Das Funktionselement ist typischerweise zwischen mindestens zwei Schichten von thermoplastischem Material der Zwischenschicht angeordnet, wobei es durch die erste Schicht mit der Außenscheibe und durch die zweite Schicht mit der Innenscheibe verbunden ist. Ein derartiges Funktionselement umfasst mindestens eine aktive Schicht, die zwischen einer ersten Trägerfolie und einer zweiten Trägerfolie angeordnet ist. Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten. Das Funktionselement umfasst außerdem Flächenelektroden zum Anlegen der Spannung an die aktive Schicht, die bevorzugt zwischen den Trägerfolien und der aktiven Schicht angeordnet sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktionselement ein PDLC-Funktionselement, insbesondere ein solches, das mindestens einen Bereich der Verglasungseinheit von einem transparenten in einen opaken Zustand und umgekehrt schaltet. Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement ein SPD- Funktionselement. Dabei enthält die aktive Schicht suspendierte Partikel, wobei die Absorption von Licht durch die aktive Schicht mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar ist.

Die Flächenelektroden und die aktive Schicht sind im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle verbunden. Die elektrische Kontaktierung, ebenso wie der Anschluss an die Energiequelle der aktiven Schicht, ist durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Flachleiter oder Folienleiter realisiert, welche optional über sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen eines elektrisch leitfähigen Materials oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, mit den Flächenelektroden verbunden sind.

Die Dicke des Funktionselements beträgt beispielsweise von 0,4 mm bis 1 mm.

Die Flächenelektroden sind bevorzugt als transparente, elektrisch leitfähige Schichten ausgestaltet. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid ( transparent conducting oxide, TCO). Die Flächenelektroden können beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Chrom, Wolfram, Indium-Zinnoxid (ITO), Gallium-dotiertes oder Aluminium-dotiertes Zinkoxid und/oder Fluor- dotiertes oder Antimon-dotiertes Zinnoxid enthalten. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm (Nanometer) bis 2 pm (Mikrometer) auf, besonders bevorzugt 20 nm bis 1 pm, ganz besonders bevorzugt 30 nm bis 500 nm.

Die Erfindung umfasst außerdem eine Verglasungsanordnung eines Fahrzeugs oder Gebäudes, mindestens umfassend eine Verglasungseinheit mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die Verglasungseinheit umfasst die Außenscheibe und die Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, und in die ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften eingelagert ist. Das Funktionselement weist eine aktive Schicht auf, der an beiden Oberflächen transparente Flächenelektroden zugeordnet sind. Ferner umfasst die Verglasungsanordnung eine Ansteuerungseinheit zur elektrischen Steuerung der optischen Eigenschaften der Verglasungseinheit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, die mit den Flächenelektroden des Funktionselements verbunden ist und zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Flächenelektroden ausgebildet ist. Die Ansteuerungseinheit ist zum periodischen Wechsel der Polarität der Spannung vorgesehen, wobei die Spannung einen trapezförmigen Verlauf aufweist. Die Ansteuereinheit weist erfindungsgemäß Mittel zur effektiven Nutzung der elektrischen Energie auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere PKW, mit der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung beschrieben.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung in Fortbewegungsmittel für den Verkehr auf dem Land, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe sowie als funktionales Einzelstück, und als Einbauteil in Möbeln, Geräten und Gebäuden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Verglasungsanordnung, Figur 2 eine Querschnittdarstellung einer ersten thermoplastischen Schicht mit einem Funktionselement mit elektrischem Anschluss,

Figur 3 eine graphische Darstellung eines Verlaufs einer am Funktionselement angelegten elektrischen Spannung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Figur 4 eine Schaltvorrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltvorrichtung zum Betreiben des Funktionselements gemäß dem Verfahren,

Figur 6 einen Verlauf einer Spannung VPDL _C I und Verlauf einer Spannung VPDL _C 2, Figur 7 einen Verlauf einer Spannung VPDLC, und Figur 8 ein Ersatzschaltbild des Funktionselements.

Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche auch einzeln oder auch einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind.

Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verglasungsanordnung 100 mit einer Verglasungseinheit 1 , die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder in einem Gebäude eingebaut sein kann. Die Verglasungseinheit 1 umfasst eine Außenscheibe 1a und eine Innenscheibe 1b, die über eine Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die io

Außenscheibe 1a weist eine Dicke von 2,1 mm auf und besteht aus einem Kalk-Natron-Glas. Die Innenscheibe 1b weist eine Dicke von 1 ,6 mm auf und besteht aus einem klaren Kalk- Natron-Glas.

Die Verglasungseinheit 1 ist in einem zentralen Bereich mit dem Funktionselement 2, das in die Zwischenschicht 3 eingelagert ist, ausgestattet. Die Zwischenschicht 3 umfasst insgesamt drei thermoplastischen Schichten, die jeweils durch eine thermoplastische Folie mit einer Dicke von 0,38 mm aus PVB ausgebildet sind. Die erste thermoplastische Schicht 3a ist mit der Außenscheibe 1 verbunden, die zweite thermoplastischen Schicht 3b mit der Innenscheibe 1b. Die dazwischenliegende dritte thermoplastische Schicht umgibt das zugeschnittene Funktionselement 2 (PDLC-Mehrschichtfolie) im Wesentlichen an allen Seiten bündig. Das Funktionselement 2 ist somit rundum in thermoplastisches Material eingebettet und dadurch geschützt.

Figur 1 zeigt weiterhin den Einschaltzustand der Verglasungsanordnung 100 mit dem in der Verglasungseinheit 1 eingelagerten Funktionselement 2. Die Verglasungsanordnung 100 umfasst auch eine Ansteuerungseinheit 11 (in einem Kraftfahrzeug auch ECU genannt), die elektrisch mit dem Funktionselement 2 über einen geschlossenen Schalter 12, einen Flachleiter, elektrische Anschlüsse 13 (Figur 2) und Sammelleiter 8 verbunden ist, so dass eine elektrische Spannung VPDLC an den Anschlüssen 13 angelegt werden kann.

Die optischen Eigenschaften der Verglasungseinheit 1 werden mittels der Ansteuerungseinheit 11 gesteuert. Dazu wird Ansteuerungseinheit 11 mit zwei transparenten Flächenelektroden 10 des Funktionselements 2 elektrisch verbunden. Eine elektrische Spannung VPDL _C wird zwischen den Flächenelektroden 10 mittels der Ansteuerungseinheit 11 angelegt und die Polarität der Spannung VPDL _C periodisch (alterniert) gewechselt. Die Spannung VPDL _C weist dabei einen trapezförmigen Verlauf, gemäß Figur 3, auf.

Figur 2 zeigt eine Querschnittdarstellung einer ersten thermoplastischen Schicht 3a mit einem Funktionselement 2 mit einem elektrischen Anschluss 13. Die erste thermoplastische Schicht 3a ist in dieser Ausführungsform eine PVB-Folie mit einer Dicke 0,38 mm. ll

Das Funktionselement 2 ist eine Mehrschichtfolie, die sich aus einer aktiven Schicht 9, zwei Flächenelektroden 10 und zwei Trägerfolien 11 zusammensetzt. Derartige Mehrschichtfolien sind als PDLC-Mehrschichtfolien kommerziell erhältlich. Die aktive Schicht 9 ist zwischen den zwei Flächenelektroden 10 angeordnet. Die aktive Schicht 9 enthält eine Polymermatrix mit darin dispergierten Flüssigkristallen, die sich in Abhängigkeit der an die Flächenelektroden 10 angelegten elektrischen Spannung ausrichten, wodurch die optischen Eigenschaften gesteuert werden können. Die Trägerfolien 11 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von etwa 0,125 mm auf. Die Trägerfolien 11 sind mit einer zur aktiven Schicht 9 weisenden Beschichtung aus ITO mit einer Dicke von etwa 100 nm versehen, welche die Flächenelektroden 10 ausbilden.

Die Flächenelektroden 10 sind über elektrisch leitende Sammelleiter 8 mit einer elektrischen Spannung verbindbar. Die Sammelleiter 8 sind hier durch einen silberhaltigen Siebdruck ausgebildet. Alternativ können die Sammelleiter durch elektrisch leitende Metallbänder oder eine elektrisch leitende Beschichtung gebildet sein. Metall (Kupfer) schließt hier Metalllegierung (Kupferlegierung) ein. Ein Sammelleiter 8 wird mit der Flächenelektrode 10 verbunden, indem entlang eines Randbereichs der jeweiligen Seite des Funktionselements 2 die T rägerfolie 11 , eine Flächenelektrode 10 und die aktive Schicht ausgespart sind, so dass die andere, gegenüberliegende Flächenelektrode 10 mit der dazugehörigen Trägerfolie 11 übersteht. Auf der überstehenden Flächenelektrode 10 ist der jeweilige Sammelleiter 8 angeordnet.

Zwei Leiterdrähte verbinden die Sammelleiter 8 über jeweils einen Flachleiter mit einer elektrischen Spannung VPDLC. Dabei ist ein Leiterdraht mit jeweils einem Anschlussbereich des Flachleiters elektrisch leitend verbunden. Zusätzlich kann eine elektrische leitfähige Verbindung zwischen jeweils einem Leiterdraht und einem Anschlussbereich 13 durch eine Lötverbindung verstärkt werden.

Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung eines Verlaufs einer am Funktionselement 2 angelegten elektrischen Spannung VPDLC. In diesem Beispiel wurde die Spannung VPDLC an das Funktionselement 2 angelegt.

Die angelegte elektrische Spannung V _PDLC ist eine Wechselspannung. Die Ansteuerungseinheit 11 erzeugt die Spannung V _PDLC mit einem trapezförmigen Verlauf. Die Frequenz der Spannung beträgt vorzugsweise 50 Hz bei einer effektiven Spannung von 48 V. Die Trapezform weist eine in der Figur 3 markierte abfallenden Steigung von ca. 5% der Periodendauer, auf um die Entladungsphase des Funktionselements zu verlängern. Der in Figur 3 dargestellte Spannungsverlauf wurde an das Funktionselement 2 wie folgt angelegt: a) eine ansteigende elektrische Spannung zum Aufladen des Funktionselements 2, wobei die elektrische Spannung bis zu einem ersten Spitzenwert anstieg, b) die elektrische Spannung wurde auf eine Endspannung von 0 V zum Entladen des Funktionselements 2 reduziert, c) das Funktionselement 2 wurde mit umgekehrter Polarität wie in Schritt a) mit einer ansteigenden elektrischen Spannung aufgeladen, wobei die elektrische Spannung bis zu einem zweiten Spitzenwert anstieg, d) die elektrische Spannung wurde von auf die Endspannung von 0 V zum Entladen des Funktionselements 2 reduziert, und die Schritte a) bis Schritt d) periodisch wiederholt.

Figur 4 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer ersten Halbbrücke mit einem nachgeschaltetem LC-Filter (L1 , C2) zum Zeitpunkt des Entladens des Funktionselements 2. Zum Betreiben des Funktionselements ist eine weitere, zweite und in Figur 5 dargestellte Halbbrücke notwendig.

Mittels des LC-Filters (L1, C2) und einer Pulsweitenmodulation PWM werden die Flächenelektroden 10 unmittelbar beim Umschalten der Polarität verzögert entladen. Das Tastverhältnis der PWM ist für die Entladezeit maßgeblich. Dazu ist in der Ansteuerungseinheit 11 eine Induktivität, beispielsweise Spule L1, vorgesehen. Die Spule L1 ist mit einem Anschluss an eine Flächenelektrode 10 verschaltet. Mit Ihrem zweiten Anschluss ist die Spule L1 an jeweils einen Eingang eines Schalters, z.B. eines Transistors (FET, Thyristor oder MOSFET), Q1 und Q2 verschaltet. Mit seinem Ausgang ist Transistor Q1 auf Masse geschaltet. Der Ausgang von Transistor Q2 ist mit einem ersten Anschluss eines Kondensator C1 als Kapazität verbunden. Die Spannung Vgs zwischen Gate und Source des Transistors beträgt 0V. Der Transistor Q1 kann mittels der Pulsweitenmodulation PWM in einen elektrisch leitenden Zustand geschaltet werden. Ein zweiter Anschluss des Kondensator C1 ist auf Masse geschaltet. Der Kondensator C1 dient als Zwischenspeicher. Ein Kondensator C2 verbindet kapazitiv die Flächenelektrode 10 mit dem Massepotenzial. Die in Figur 4 dargestellte Schaltung kann als Halbbrücke mit einem LC-Filter betrieben werden.

Zum Einschalten einer Transparenz bei der Verglasungseinheit 1 generiert die Ansteuerungseinheit 11 die elektrische Spannung VPDL _C an den elektrischen Anschluss 13. Die Ansteuerungseinheit 11 kann die elektrische Spannung VPDL _C als Wechselspannung mit einem trapezförmigen Verlauf, wie in Figur 3 beispielshaft dargestellt, erzeugen. Nachdem das Funktionselement 2 auf 48 V aufgeladen wurde, wird der T ransistor Q1 mit einem PWM-Signal geschaltet. Während Transistor Q1 schaltet, fließt ein Strom vom Funktionselement 2 (PDLC) über die Spule L1 und den Transistor Q1 zum Potential GND (Massepotential).

Sobald der Transistor Q1 ausgeschaltet wird und kein Strom über den Transistor Q1 fließen kann, wirkt die Spule L1 dem entgegen, so dass der Strom weiterhin über den Transistor Q2 in einen Kondensator C1 abfließt. Dadurch wird die Spannung am Kondensator C1 erhöht. Die im Kondensator C1 gespeicherte Energie kann als zusätzliche elektrische Energie für die nächste Aufladung des Funktionselements 2 genutzt werden und wird nicht wie bei einer herkömmlichen Steuerung als Blindleistung in Form von Wärmeenergie verpuffen. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.

Figur 5 zeigt eine Schaltvorrichtung zum Betreiben des Funktionselements 2. Die Schaltvorrichtung umfasst die erste, in Figur 4 dargestellte, Halbbrücke bestehend aus Transistor Q11 und Transistor Q21 mit nachgeschaltetem LC-Filter L11 , C21 sowie eine zweite Halbbrücke. Die zweite Halbbrücke umfasst Transistor Q12 und Transistor Q22 mit nachgeschaltetem LC-Filter L12, C22. Analog zu Figur4 wird der Transistor Q11 mittels PWM1 in einen elektrisch leitenden Zustand geschaltet.

Die Erzeugung der am Funktionselement 2 angelegten Spannung VPDLC, insbesondere Wechselspannung, erfolgt über die zwei Halbbrücken, die antizyklisch zwischen 0V und einer Zwischenkreisspannung Vci schalten. Die Zwischenkreisspannung Vci liegt am Kondensator C1 an. Die negative Spannung „sieht“ nur das Funktionselement 2, da dieses zwischen den beiden Ausgängen der zwei Halbbrücken angeschlossen ist.

Der in Figur 4 dargestellte Zustand (Vgs = 0V an Q2, PWM an Q1) gilt nur für die fallende Flanke der jeweiligen Halbbrücke.

Figuren 6 bis 8 verdeutlichen die Erzeugung der am Funktionselement 2 angelegten elektrischen Spannung VPDLC. Figur 6 zeigt einen Verlauf einer Spannung VPDLCI , welche am Ausgang der ersten Halbbrücke, wie in Figur 5 dargestellt, anliegt. Ferner ist in Figur 6 der Verlauf einer Spannung V _PDLC 2, welche am Ausgang der zweiten Halbbrücke anliegt, dargestellt. Sowohl die Spannung V _PDLCI als auch die Spannung V _PDLC 2 weisen einen trapezförmigen Verlaufen auf. In Figur 7 ist eine Spannungsdifferenz der Spannungen V _PDLCI und V _PDLC 2 als Spannung V _PDLC dargestellt. Figur 8 zeigt ein Ersatzschaltbild des Funktionselements 2. Eine Kapazität CPDLC stellt das Funktionselement 2 dar, an der die elektrische Spannung VPDLC, als Differenz der Spannungen VPDLCI und VPDLC2 anliegt.

Bezugszeichenliste:

1 Verglasungseinheit

1a Außenscheibe

1b Innenscheibe

2 Funktionselement

3 Zwischenschicht

3a erste thermoplastische Schicht

3b zweite thermoplastische Schicht

7 Trägerfolie

8 Sammelleiter

9 aktive Schicht

10 Flächenelektroden 11 Ansteuerungseinheit 12 Schalter 13 elektrischer Anschluss

100 Verglasungsanordnung

C1 Kondensator

C2, C21 , C22 Kondensator D1 Diode

L1 , L11, L12 Spule Q1, Q11, Q12 Transistor Q2, Q21 , Q22 Transistor

VpDLC, VpDLCI , VpDLC2 elektrische Spannung