Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe mit einer elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaft, eine Verbundscheibe sowie eine Verwendung der Verbundscheibe.

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. Ein weiteres Beispiel sind PNLC-Funktionselemente (Polymer Network Liquid Crystal). Verbundscheiben mit solchen Funktionselementen können auf komfortable Weise elektrisch ihre optischen Eigenschaften ändern und werden häufig als Dachscheiben in Fahrzeuge eingebaut.

Ein mögliches regelbares Funktionselement zur Realisierung von regelbaren Sonnenblenden ist aus der WO 2017/157626 A1 bekannt. Dabei ist das Funktionselement durch Isolierungslinien in Segmente aufgeteilt. Die Isolierungslinien sind insbesondere in Flächenelektroden des Funktionselements eingebracht, so dass die Segmente der Flächenelektroden elektrisch voneinander isoliert sind. Auch die WO2018/188844 A1 offenbart eine Verbundscheibe mit einem Funktionselement, dass durch Isolierungslinien in Segmente aufgeteilt ist, die unabhängig voneinander mit einer Spannungsquelle verbunden sind. Zwischen dem Funktionselement und einer Zwischenschicht ist eine Sperrfolie angeordnet, die einen allseitigen Überstand über das Funktionselement aufweist.

Die elektrische Kontaktierung ist ein mühsamer Schritt bei der Herstellung einer Verbundscheibe mit einem in mehrere Segmente aufgeteilten Funktionselement, da jedes Segment einzeln elektrisch kontaktiert werden muss. Dies ist üblicherweise durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Folienleiter realisiert, die über sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen eines elektrisch leitfähigen Materials oder elektrische leitfähige Aufdrucke (beispielsweise ausgebildet durch einen silberhaltigen Siebdruck), mit den Flächenelektroden verbunden sind. Die Kontaktierung erfolgt Schritt für Schritt manuell und umfasst viele Arbeitsschritte. Dieses Vorgehen kostet enorm viel Zeit.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbessertes Verfahren bereitzustellen, welches eine Verringerung der Zeit bei der Herstellung einer Verbundscheibe mit einer elektrisch steuerbaren Eigenschaft und eines in Segmente unterteilen Funktionselements ermöglichen kann.

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 Herstellung einer Verbundscheibe mit einer elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaft, umfasst zumindest die folgenden Schritte:

— eine erste thermoplastische Schicht mit einem Flachleiter wird bereitgestellt, wobei der Flachleiter mehrere Anschlussbereiche aufweist,

— die erste thermoplastische Schicht wird mit Leiterdrähten vorverdrahtet,

— eine erste Scheibe und die erste thermoplastische Schicht werden bereitgestellt,

— ein Funktionselement mit einer elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaft wird bereitgestellt, wobei das Funktionselement durch Isolierungslinien in Segmente aufgeteilt ist, die separat elektrisch ansteuerbar sind, — eine zweite Scheibe und eine zweite thermoplastische Schicht werden bereitgestellt,

— die erste Scheibe, die erste thermoplastische Schicht, das Funktionselement, die zweite thermoplastische Schicht und die zweite Scheibe werden in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet, wobei jeweils zwei Leiterdrähte mit einem Segment elektrisch verbindbar angeordnet sind,

— die erste Scheibe und die zweite Scheibe durch Lamination verbunden werden, wobei aus der ersten thermoplastischen Schicht und der zweiten thermoplastischen Schicht eine Zwischenschicht mit eingelagertem Funktionselement gebildet wird und wobei jeweils zwei Leiterdrähte mit einem Segment elektrisch leitend verbunden werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste thermoplastische Schicht vor der Bildung der Stapelanordnung für die Laminierung mit Leiterdrähten vorverdrahtet.

Anders ausgedrückt basiert die Idee der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt auf einer Vorverdrahtung der Leiterdrähte in oder an der ersten thermoplastischen Schicht. Durch die Vorverdrahtung der thermoplastischen Schicht wird der Arbeitsaufwand bei der Herstellung von elektrischen Verbindungen in der Verbundscheibe reduziert und somit wertvolle Arbeitszeit bei der Herstellung der Verbundscheibe gespart.

Das Vorverdrahten der ersten thermoplastischen Schicht kann automatisch durch eine Vorrichtung zum Plotten von Leiterdrähten stattfinden. Dabei werden die Leiterdrähte in oder an die erste thermoplastische Schicht automatisch eingebracht, wobei ein Leiterdraht mit jeweils einem Anschlussbereich des Flachleiters elektrisch leitend verbunden wird. Zusätzlich kann die elektrische leitfähige Verbindung zwischen jeweils einem Leiterdraht und einem Anschlussbereich durch eine Lötverbindung verstärkt werden. Eine automatische Verdrahtung (Bestückung) der thermoplastischen Schicht reduziert den Lötvorgang bei der Herstellung auf ein Minimum. Gleichzeitig wird die Fehlerquote einer fehlerhaften Bestückung der thermoplastischen Schicht mit Leiterdraht minimiert.

Ferner können beim Vorverdrahten mehrere Leiterdrähte derart in die erste thermoplastische Schicht automatisch eingebracht oder an der ersten thermoplastischen Schicht automatisch aufgebracht werden, dass die Leiterdrähte mit dem Funktionselement elektrisch verbindbar sind. Automatisch kann dabei bedeuten, dass die Leiterdrähte ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen menschlichen Zutuns in die erste thermoplastische Schicht eingebracht werden oder an der ersten thermoplastischen Schicht aufgebracht werden.

Durch das Vorverdrahten der ersten thermoplastischen Schicht kann zum einen eine Gewicht- und Platzreduzierung erreicht werden, die sich in dem Wegfall von aus einer Silberpaste gedruckten elektrischen Verbindungen ergeben. Ferner wird durch das automatische Plotten der Leiterdrähte der Arbeitsaufwand und wertvolle Arbeitszeit bei der Herstellung der Verbundscheibe gespart.

Bei der Vorverdrahtung können die Leiterdrähte unter lokaler Einwirkung von Wärmer an oder in die erste thermoplastische Schicht eingebracht werden, insbesondere geplottet werden. Dabei wird die erste thermoplastische Schicht an ihrer Oberfläche punktuell mit Hitze beaufschlagt. Die Oberfläche der ersten thermoplastischen Schicht wird dabei angeschmolzen, damit der Leiterdraht in die erste thermoplastische Schicht eindringen und eine haftfeste Verbindung mit der ersten thermoplastischen Schicht eingehen kann.

Dabei kann nach Aufbringen der Leiterdrähte jeweils ein Leiterdraht mit jeweils einem Anschlussbereich des Flachbandleiters verlötet werden. Die Leiterdrähte können dabei parallel zueinander verlaufen und sind voneinander beabstandet, um einen elektrischen Kontakt zu vermeiden. Durch einen parallelen Verlauf der Leiterdrähte wird eine zusätzliche Platzersparnis erreicht.

Die Vorverdrahtung kann mit einem Leiterdraht durchgeführt werden, der einen Durchmesse von bis zu 150 pm, insbesondere ca. 10 pm, aufweist. Dabei können die Leiterdrähte alle den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Leiterdrähte können ferner Kupfer oder eine kupferhaltige Legierung enthalten. Derart feine Leiterdrähte sind von einer Vorrichtung zum Plotten gut zu verarbeiten und fallen optisch dem menschlichen Auge kaum auf. Dadurch wird ein besonders ansprechendes Erscheinungsbild der Verbundscheibe erzeugt ohne dass die Ästhetik der Verbundscheibe nachteilig beeinflusst wird.

Derartige Funktionselemente können sogenannte PDLC-Funktionselemente ( polymer dispersed liquid crystal), SPD-Funktionselement, eine Touch-Control-Steuerung oder ein transparentes Display, ein OLED Display sein. Das Funktionselement kann eine elektrisch steuerbare Eigenschaft, insbesondere eine elektrisch steuerbare Lichtdurchlässigkeit, aufweisen.

Das Funktionselement mit einer elektrisch steuerbaren Lichtdurchlässigkeit umfasst typischerweise eine zwischen zwei Flächenelektroden angeordnete aktive Schicht. Die aktive Schicht weist die elektrisch steuerbare Eigenschaft auf, welche über die an die Flächenelektroden angelegte Spannung gesteuert werden kann. Die Flächenelektroden und die aktive Schicht sind typischerweise im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der ersten oder zweiten Scheibe angeordnet. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbindbar. Die elektrische Kontaktierung der Flächenelektroden erfolgt über sogenannte Sammelleiter ( bus bars).

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.

Das Funktionselement mit einer elektrisch steuerbaren Lichtdurchlässigkeit kann auch außer der aktiven Schicht und den Flächenelektroden weitere an sich bekannte Schichten aufweisen, beispielsweise Barriereschichten, Blockerschichten, Antireflexionsschichten, Schutzschichten und oder Glättungsschichten.

Das Funktionselement liegt bevorzugt als Mehrschichtfolie mit zwei äußeren Trägerfolien vor. Bei einer solchen Mehrschichtfolie sind die Flächenelektroden und die aktive Schicht zwischen den beiden Trägerfolien angeordnet. Mit äußeren Trägerfolien ist hier gemeint, dass die Trägerfolien die beiden Oberflächen der Mehrschichtfolie ausbilden. Das Funktionselement kann dadurch als laminierte Folie bereitgestellt werden, die vorteilhaft verarbeitet werden kann. Das Funktionselement ist durch die Trägerfolie vorteilhaft vor Beschädigung geschützt. Die Mehrschichtfolie enthält in der angegebenen Reihenfolge zumindest eine Trägerfolie, eine Flächenelektrode, eine aktive Schicht, eine weitere Flächenelektrode und eine weitere Trägerfolie. Die Trägerfolien enthalten bevorzugt zumindest ein thermoplastisches Polymer, besonders bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET). Typischerweise weisen die Trägerfolien jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf, die als Flächenelektrode fungiert und bevorzugt der aktiven Schicht zugewandt ist.

Die Dicke jeder Trägerfolie beträgt bevorzugt 0,03 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,04 mm bis 0,2 mm.

Funktionselemente als Mehrschichtfolien sind kommerziell erhältlich. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Funktionselement im Randbereich der Flächenelektroden die Sammelleiter zur elektrischen Kontaktierung der Mehrschichtfolie auf.

Das Funktionselement wird zwischen der ersten und der zweiten thermoplastischen Schicht angeordnet. Nach der Lamination ist das Funktionselement über die erste thermoplastische Schicht mit der ersten Scheibe und über die zweite thermoplastische Schicht mit der zweiten Scheibe verbunden. Eine Zwischenschicht wird durch die erste und zweite thermoplastische Schicht gebildet, welche flächig aufeinander angeordnet werden und miteinander laminiert werden, wobei das Funktionselement zwischen die beiden Schichten eingelegt wird.

Die erste thermoplastische Schicht und die zweite thermoplastische Schicht und gegebenenfalls auch eine dritte thermoplastische Schicht enthalten bevorzugt zumindest Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und / oder Polyurethan (PU), besonders bevorzugt PVB.

Die Dicke jeder thermoplastischen Schicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,3 mm bis 0,5 mm, beispielsweise 0,38 mm.

Eine thermoplastische Schicht kann beispielsweise durch eine einzige thermoplastische Folie ausgebildet werden. Eine thermoplastische Schicht kann auch aus Abschnitten unterschiedlicher thermoplastischer Folien gebildet werden, deren Seitenkanten aneinander gesetzt sind. Das Funktionselement ist bevorzugt so positioniert, dass es sich nicht bis zu einer der Seitenkanten des Schichtstapels erstreckt. Bevorzugt sind die Kanten des Funktionselements im Wesentlichen parallel zu Kanten der ersten und zweiten Scheibe angeordnet.

Das Funktionselement ist bevorzugt über die gesamte Breite der ersten und zweiten Scheibe angeordnet, abzüglich eines beidseitigen Randbereichs mit einer Breite von beispielsweise 2 mm bis 20 mm.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktionselement ein PDLC- Funktionselement. PDLC-Funktionselemente weisen im spannungsfreien Zustand ein milchiges Aussehen auf, da sie eine aktive Schicht mit Flüssigkristallen enthalten. Die Flüssigkristalle sind in einer Polymermatrix eingelagert. Wird an die Flächenelektroden des PDLC-Funktionselements keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht.

Die Dicke des Funktionselements kann z.B. im Bereich von 0,09 mm bis 0,8 mm, z.B. 0,11 mm bis 0,41 mm, liegen.

Das Funktionselement ist durch Isolierungslinien in Segmente aufgeteilt. Die Isolierungslinien sind insbesondere in die Flächenelektroden eingebracht, so dass die Segmente der Flächenelektrode elektrisch voneinander isoliert sind. Die einzelnen Segmente sind unabhängig voneinander über einen Anschlussbereich am Sammelleiter, einen Leiterdraht und den Flachleiter mit einer externen Spannungsquelle verbindbar, so dass sie im Betriebszustand separat angesteuert werden können. Dabei weist ein Segment des Funktionselements zwei Anschlussbereiche auf, wobei ein Anschlussbereich mit einem Leiterdraht verbunden wird. So können beispielsweise verschiedene Bereiche des Funktionselements, z.B. als Sonnenblende, unabhängig geschaltet werden.

Unter Flachleiter (auch Flachbandleiter oder Folienleiter genannt) wird ein elektrischer Leiter verstanden, dessen Breite deutlich größer ist als seine Dicke. Ein solcher Flachleiter ist beispielsweise ein Streifen oder Band enthaltend oder bestehend aus Kupfer, verzinntem Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder Legierungen davon. Der Flach oder Folienleiter weist beispielsweise eine Breite von 2 mm bis 16 mm und eine Dicke von 0,03 mm bis 0,1 mm auf. Der Flach- oder Folienleiter kann eine isolierende, bevorzugt polymere Ummantelung, beispielsweise auf Polyimid-Basis aufweisen. Flachleiter, die sich zur Kontaktierung von Funktionselementen in Scheiben eignen, weisen lediglich eine Gesamtdicke von beispielsweise 0,3 mm auf. Derart dünne Folienleiter können einfach und ästhetisch auf einer Oberfläche der ersten thermoplastischen Schicht angeordnet und beispielsweise aufgeklebt werden. In einem Flachleiterband können sich mehrere voneinander elektrisch isolierte, leitfähige Schichten befinden.

Der Flachleiter wird aus der Verbundscheibe herausgeführt. Die Verbundscheibe kann dann besonders einfach am Verwendungsort mit einer Spannungsquelle und einer Signalleitung, die ein Schaltsignal an das Funktionselement weiterleitet, verbunden werden. Die elektrische Verbindung des Funktionselements mit einer externen Spannungsquelle wird beispielsweise im Laufe eines anderen Vorgangs hergestellt, nämlich während des Einbaus der Verbundscheibe in ihre vordefinierte Einbaulage.

Besonders bevorzugt sind die Isolierungslinien und die Segmente parallel zueinander angeordnet. Die Isolierungslinien müssen nicht notwendigerweise gerade sein, sondern können auch leicht gebogen sein, bevorzugt angepasst an eine eventuelle Biegung einer Kante der Verbundscheibe.

Die Isolierungslinien weisen beispielsweise eine Breite von 5 pm bis 500 pm, insbesondere 20 pm bis 200 pm, auf. Die Breite der Segmente, also der Abstand benachbarter Isolierungslinien kann vom Fachmann gemäß den Anforderungen im Einzelfall geeignet gewählt werden.

Die Isolierungslinien können durch Laserablation/-strukturierung, mechanisch Schneiden oder Ätzen während der Herstellung des Funktionselements eingebracht werden. Das Funktionselement weist mindestens zwei Segmente auf. Eine Anzahl N der Segmente liegt z.B. im Bereich 2 bis 50, bevorzugt 2 bis 30. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Funktionselement neun Segmente auf.

Das Laminieren erfolgt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Die Erfindung umfasst außerdem eine Verbundscheibe hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die Leiterdrähte am äußeren Rand der Verbundscheibe angeordnet sind. Dabei beträgt der Abstand mindestens eines Leiterdrahts zum äußeren Rand bevorzugt weniger als 10 cm, besonders bevorzugt weniger als 0,5 cm. Dies erlaubt eine elektrische Kontaktierung der Anschlussbereiche unter einem optisch unauffälligen Schwarzdruck oder unter einer Abdeckung.

Erfindungsgemäß weist die Verbundscheibe eine thermoplastische Zwischenschicht auf, die insbesondere verschiedene thermoplastische Materialen aufweisen kann, welche auf mehreren Einzelschichten thermoplastischer Materialien basieren. Der Begriff „Zwischenschicht“ bezieht sich auf eine durch Verbinden mehrerer verschiedener Einzelschichten erzeugte Gesamtschicht, die zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung der Verbundscheibe hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 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.

Die erste Scheibe und zweite Scheibe enthalten bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, ganz besonders bevorzugt Floatglas, wie Kalk-Natron-Glas, Borosilikatglas oder Quarzglas, oder bestehen daraus. Alternativ können die Scheiben klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon enthalten oder daraus bestehen. Die Scheiben sind bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Verbundscheibe als Windschutzscheibe oder Rückscheiben eines Fahrzeugs oder anderen Verwendungen bei denen eine hohe Lichttransmission erwünscht ist. Als transparent im Sinne der Erfindung wird dann eine Scheibe verstanden, die eine Transmission im sichtbaren Spektra Ibereich von größer 70 % aufweist. Für Scheiben, die nicht im verkehrsrelevanten Sichtfeld eines Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise größer als 5 %. Die erste Scheibe, die zweite Scheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtung, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtung oder Low-E-Beschichtung.

Die Verbundscheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Bevorzugt sind die Scheiben plan oder leicht oder stark in einer Richtung oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen. Insbesondere werden plane Scheiben verwendet. Die Scheiben können farblos oder gefärbt sein.

Die Dicke der Scheiben kann breit variieren und so den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken der einzelnen Scheiben von 1 ,0 mm bis 25 mm, beispielsweise von 1 ,1 mm bis 2,0 mm bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm, beispielsweise 1,6 mm oder 2,1 mm für Fahrzeugglas und bevorzugt von 4 mm bis 25 mm für Möbel, Geräte und Gebäude, verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die erste Scheibe und zweite Scheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Flächen von 200 cm ² bis zu 20 m ² auf.

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 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 2 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit einer elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaft,

Figur 3 eine Querschnittdarstellung einer ersten thermoplastischen Schicht mit einem Funktionselement nach einer Vorverdrahtung,

Figur 4 eine Querschnittdarstellung der Verbundscheibe aus Figur 1, Figur 5 eine schematische Darstellung des Vorgangs bei der Vorverdrahtung, Figur 6 ein Ersatzschaltbild eines in Segmente unterteilten Funktionselements, Figur 7a eine schematische Ansicht des in Segmente unterteilten

Funktionselements, und

Figur 7b eine Querschnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A‘ durch die erste thermoplastische Schicht mit Leiterdrähten.

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 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens anhand eines Flussdiagramms. Das Verfahren umfasst beispielsweise die folgenden Schritte: a. eine erste thermoplastische Schicht 7.1 wird mit einem Flachleiter 4 bereitgestellt, wobei der Flachleiter 4 mehrere Anschlussbereiche aufweist, b. die erste thermoplastische Schicht 7.1 wird mit Leiterdrähten 8 vorverdrahtet, c. eine erste Scheibe 5 und die erste thermoplastische Schicht 7.1 werden bereitgestellt, d. das Funktionselement 2 mit einer elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaft wird bereitgestellt, wobei das Funktionselement 2 durch Isolierungslinien in Segmente 3 aufgeteilt ist, die separat elektrisch ansteuerbar sind, e. eine zweite Scheibe 6 und eine zweite thermoplastische Schicht 7.2 werden bereitgestellt, f. die erste Scheibe 5, die erste thermoplastische Schicht 7.1 , das Funktionselement 2, die zweite thermoplastische Schicht 7.2 und die zweite Scheibe 6 werden in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet, wobei jeweils zwei Leiterdrähte 8 mit einem Segment elektrisch verbindbar angeordnet sind, g. die erste Scheibe 5 und die zweite Scheibe 6 werden durch Lamination verbunden, wobei aus der ersten thermoplastischen Schicht 7.1 und der zweiten thermoplastischen Schicht 7.2 eine Zwischenschicht 7 mit eingelagertem Funktionselement 2 gebildet wird und wobei jeweils zwei Leiterdrähte 8 mit einem Segment 3 elektrisch leitend verbunden sind.

Im Verfahrensschritt b) wird die erste thermoplastische Schicht 7.1 mit Leiterdrähten 8 verdrahtet. Das Vorverdrahten der ersten thermoplastisch Schicht 7.1 wird automatisch durch eine Vorrichtung zum Plotten ausgeführt. Dabei werden die Leiterdrähte 8 in die erste thermoplastische Schicht 7.1 eingebracht, wobei ein Leiterdraht 8 mit jeweils einem Anschlussbereich des Flachleiters 4 verbunden wird.

Nach Beendigung der Vorverdrahtung der ersten thermoplastischen Schicht 7.1 können die Leiterdrähte 8 mit den Anschlussbereichen des Flachleiters 4 durch Löten elektrisch verbunden werden.

Die elektrische Kontaktierung von Flächenelektroden 10 (wie in Figur 3 dargestellt) des Funktionselements 2 erfolgt vor dem Laminieren der Verbundscheibe 1.

Das Laminieren im Verfahrensschritt g) erfolgt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Es können an sich bekannte Verfahren zur Lamination verwendet werden, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren,

Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Bei der Laminierung werden durch die erste thermoplastische Schicht 7.1 und zweite thermoplastische Schicht 7.2 für die Zwischenschichten Verbindungsschichten gebildet, die einen Verbund zwischen der ersten Scheibe 5 und der zweiten Scheibe 6 bewirken. Die Laminierung umfasst in der Regel eine Entlüftung oder Evakuierung unter Bildung eines Vorverbunds und die finale Laminierung des Vorverbunds unter Bildung der Verbundscheibe 1. Das zumindest zeitweise Anlegen eines Unterdrucks oder Vakuums an die Anordnung kann während der Entlüftung und/oder während der finale Laminierung erfolgen, vorzugsweise bei der Entlüftung bzw. Evakuierung.

Die Entlüftung kann nach den bekannten Verfahren erfolgen. Das finale Laminieren erfolgt bevorzugt unter Einwirkung von Wärme und Druck oder Vakuum, um die fertige Verbundscheibe zu erhalten. Die finale Laminierung kann z.B. bevorzugt bei Temperaturen von 80 bis 150°C, bevorzugt 105 bis 145°C, und einem Autoklavdruck von etwa 10 bis 14 bar erfolgen.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäßen Verbundscheibe 1 als Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs. Die Verbundscheibe 1 umfasst hier beispielsweise ein Funktionselement 2. Das Funktionselement 2 als ein PDLC-Funktionselement ist in die Zwischenschicht 7 eingelagert. Das Funktionselement 2 ist durch Isolierungslinien in neun Segmente 3 unterteilt. Die Segmente 3 sind streifenartig ausgebildet. Die Isolierungslinien zwischen den Segmenten 3 weisen beispielsweise eine Breite von 40 pm (Mikrometer) bis 50 pm auf. Sie können beispielsweise mittels eines Lasers in die vorgefertigte Mehrschichtfolie eingebracht worden sein.

Die Isolierungslinien trennen insbesondere die Flächenelektroden 10 in voneinander isolierte Streifen, die jeweils über einen separaten elektrischen Anschluss verfügen. So sind die Segmente 3 unabhängig voneinander schaltbar.

Die Verbundscheibe 1 weist weiterhin einen Flachleiter 4 auf. Die Segmente 3 des Funktionselements 2 sind jeweils über elektrische Leiterdrähte 8 mit dem Flachleiter 4 elektrisch leitend verbunden. Eine sichere elektrisch leitende Verbindung wird dabei bevorzugt durch Verlöten der Verbindung erzielt.

Das Funktionselement 2 ist ein PDLC-Funktionselement, das als eine regelbare Sonnenblende fungiert. Der Fahrer kann abhängig vom Sonnenstand das PDLC- Funktionselement über das Touch-Bedienelement bedienen. Der Flachleiter 4 besteht beispielsweise aus einer 50 pm dicken Kupferfolie und ist beispielsweise mit einer Polyimidschicht isoliert. Der Flachleiter 4 befindet sich im Randbereich der Verbundscheibe 1 und ist hier beispielsweise außerhalb der Verbundscheibe 1 mit einem Kontrollmodul (ECU) elektrisch leitend verbindbar.

Die Verbundscheibe 1 umfasst eine erste Scheibe 5 und eine zweite Scheibe 6, die über eine Zwischenschicht 7 aus einer PVB-Folie miteinander verbunden sind.

Die erste Scheibe 5 und zweite Scheibe 6 bestehen jeweils beispielsweise aus Natron- Kalkglas und wurden im Floatverfahren hergestellt.

Die Abmessungen der Verbundscheibe 2 betragen beispielsweise 0,9 m x 1,5 m. Die Verbundscheibe 1 ist beispielsweise dafür vorgesehen, in Einbaulage einen Fahrzeuginnenraum von einer äußeren Umgebung abzutrennen. Das heißt, die innenseitige Oberfläche der zweiten Scheibe 6 ist vom Innenraum aus zugänglich, wogegen die außenseitige Oberfläche der zweiten Scheibe 6 bezüglich des Fahrzeuginnenraums nach außen weist. Die Dicke der ersten Scheibe 5 beträgt beispielsweise 2,1 mm. Prinzipiell kann die erste Scheibe 5 auch andere Dicken aufweisen. So kann die erste Scheibe 5 beispielsweise eine Dicke von 4 mm aufweisen. Die Dicke der zweiten Scheibe 6 beträgt beispielsweise 1 ,6 mm.

Figur 3 zeigt eine Querschnittdarstellung einer ersten thermoplastischen Folie 7.1. mit dem Funktionselement 2 nach der Vorverdrahtung.

Die erste thermoplastische Schicht 7.1 umfasst hier eine PVB-Folie mit einer Dicke von 0,38 mm. Die erste thermoplastische Schicht 7.1 ist mit der ersten Scheibe 5 (hier nicht dargestellt) verbunden, die zweite thermoplastische Schicht 7.2 mit der zweiten Scheibe 6 (hier nicht dargestellt). Eine dazwischenliegende dritte thermoplastische Schicht kann seitlich das Funktionselement 2 umgeben.

Das Funktionselement 2 ist eine Mehrschichtfolie, die sich aus einer aktiven Schicht 9, zwei Flächenelektroden 10 und zwei Trägerfolien 11 zusammensetzt. 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 12 mit einer elektrischen Spannung verbindbar. Die Sammelleiter 12 sind hier durch einen silberhaltigen Siebdruck ausgebildet. Alternativ können die Sammelleiter 12 durch elektrisch leitende Metallbänder oder eine elektrisch leitende Beschichtung gebildet sein. Metall (Kupfer) schließt hier Metalllegierung (Kupferlegierung) ein. Ein Sammelleiter 12 wird mit die Flächenelektrode 10 verbunden, indem entlang eines Randbereichs der jeweiligen Seite des Funktionselements 2 die Trägerfolie 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 12 angeordnet.

Die Leiterdrähte 8 verbinden die Sammelleiter 12 über den Flachleiter 4 mit einer elektrischen Spannung. Jedes Segment 3 verfügt über zwei Anschlussbereiche 13. Jeder Anschlussbereich 13 ist über einen Leiterdraht 8 mit einem Anschlussbereich 4.1 des Flachleiters 4 verbunden. Dabei ist ein Leiterdraht 8 mit jeweils einem Anschlussbereich 4.1 des Flachleiters 4 elektrisch leitend verbunden. Zusätzlich kann eine elektrische leitfähige Verbindung zwischen jeweils einem Leiterdraht 8 und einem Anschlussbereich 4.1 durch eine Lötverbindung verstärkt werden.

Figur 4 zeigt die Verbundscheibe 1 der Figur 1 im Querschnitt und im lamierten Zustand, d.h. als fertige Verbundscheibe 1. Zwischen der ersten Scheibe 5 und der zweiten Scheibe 6 sind die erste thermoplastische Schicht 7.1 und die zweite thermoplastische Schicht 7.2 angeordnet, die die Zwischenschicht 7 bilden und die beiden Scheiben 5 und 6 verbinden. In der Zwischenschicht 7 ist das Funktionselement 2 eingelagert.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung des Vorgangs bei der Vorverdrahtung im Verfahrensschritt b). Eine Vorrichtung 14 zum Plotten des Leiterdrahts 8 plottet den Leiterdraht 8 auf oder in die erste thermoplastische Schicht 7.1. Dabei ist die erste thermoplastische Schicht 7.1 fixiert. Die Vorrichtung 14 bewegt sich zweidimensional (X- Y-Richtung). Eine Walze 15 befördert den Leiterdraht 8 unter Druck in die erste thermoplastische Schicht 7.1. Unter lokaler Einwirkung von Wärme wird der Leiterdraht 8 in die erste thermoplastische Schicht 7.1 eingebracht bzw. geplottet. Dabei wird die erste thermoplastische Schicht 7.1 an ihrer Oberfläche punktuell mit Hitze beaufschlagt. Dadurch wird die Oberfläche der ersten thermoplastischen Schicht 7.1 angeschmolzen. Somit kann der Leiterdraht 8 eine haftfeste Verbindung mit der ersten thermoplastischen Schicht eingehen. Dieser Vorgang erlaubt eine schnelle Verdrahtung (Bestückung) der ersten thermoplastischen Schicht 7.1 mit Leiterdrähten 8.

Figur 6 zeigt eine Ersatzschaltbild eines in Segmente 3 unterteilten Funktionselements 2 mit einem Anschluss für das gesamte Funktionselement 2 am Minuspol und je einem Anschluss am Pluspol jedes Segments 3. Das Funktionselement 2 ist hier in vier Segmente 3 unterteilt, die parallel verschaltet sind.

Figur 7a zeigt eine schematische Ansicht des in Segmente 3 unterteilten Funktionselements 2. Im dargestellten Fall findet die Verdrahtung jedes Segments 3 einzeln statt. Mit anderen Worten jedes Segment 3 verfügt über zwei Anschlussbereiche. Jeder Anschlussbereich ist über einen Leiterdraht 8 mit einem Anschlussbereich des Flachleiters 4 verbunden.

Figur 7b zeigt eine Querschnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A‘ durch die ersten thermoplastischen Schicht 7.1 nach der Vorverdrahtung (Verfahrensschritt b)) mit geplotteten Leiterdrähten 8.

Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf manuelles Aufdrucken von Leiterverbindung aus einer Silberpaste auf die erste thermoplastische Schicht 7.1 verzichtet werden kann. Somit wird Arbeitsaufwand und wertvolle Arbeitszeit bei der Herstellung der Verbundscheibe 1 gespart.

Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend. Bezugszeichenliste:

1 Verbundscheibe

2 Funktionselement

3 Segmente

4 Flachleiter

4.1 Anschlussbereich des Flachleiters 4

5 erste Scheibe

6 zweite Scheibe

7 Zwischenschicht

7.1 ersten thermoplastische Folie

7.2 zweite thermoplastische Folie

8 Leiterdraht

9 eine aktive Schicht

10 Flächenelektrode

11 Trägerfolie

12 Sammelleiter

13 Anschlussbereich eines Segments 3

14 Vorrichtung zum Plotten

15 Walze